(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像装置内部での光の反射および回折に起因する撮像情報への影響を抑えることが可能な撮像装置およびこの撮像装置を備えた撮像システムを提供する。【解決手段】撮像装置は、対向する第１面および第２面を有するとともに、複数の画素が設けられた半導体基板と、半導体基板の第２面側に設けられ、複数の画素毎に信号が送られる配線層と、半導体基板を間にして配線層に対向し、かつ、画素毎に以下の式（１）を満たす開口を有する遮光膜と、複数の画素毎に半導体基板の第１面側に設けられた、遮光膜の開口に向かう導波路とを備える。Ｂ＜Ａ・・・・・（１）ただし、Ｂは各画素における開口の面積であり、Ａは各画素において遮光膜に覆われた第１面の面積である。【選択図】図１
2020126961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１面および第２面を有するとともに、複数の画素が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の第２面側に設けられ、前記複数の画素毎に信号が送られる配線層と、
前記半導体基板を間にして前記配線層に対向し、かつ、前記画素毎に以下の式（１）を満たす開口を有する遮光膜と、
前記複数の画素毎に前記半導体基板の前記第１面側に設けられた、前記遮光膜の前記開口に向かう導波路と
を備えた撮像装置。
Ｂ＜Ａ  ・・・・・（１）
ただし、Ｂは各画素における前記開口の面積であり、Ａは各画素において前記遮光膜に覆われた前記第１面の面積である。
【請求項２】
更に、前記複数の画素毎に設けられるとともに、前記遮光膜を間にして前記半導体基板を覆うオンチップレンズを有し、
前記オンチップレンズの最小集光径部分に、前記遮光膜が設けられている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記遮光膜は、以下の式（２）を満たす
請求項１に記載の撮像装置。
Ａ≧０．７５×（Ａ+Ｂ）・・・・・（２）
【請求項４】
前記半導体基板は、更に、
隣り合う前記画素を分離する分離溝と、
前記分離溝の深さ方向の一部に設けられた埋込遮光部とを有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記埋込遮光部の前記深さ方向の大きさＨは、以下の式（３）を満たす
請求項４に記載の撮像装置。
Ｈ＞Ｐ/２×ｔａｎ（ａ）・・・・・（３）
ただし、Ｐは、各画素の一辺の大きさであり、ａは前記分離溝に対する臨界角である。
【請求項６】
前記導波路を構成する材料の屈折率は、前記導波路の周囲を構成する材料の屈折率よりも高くなっている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記遮光膜は金属を含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記遮光膜は、前記半導体基板側から第１遮光膜および第２遮光膜をこの順に含む積層構造を有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１遮光膜は、近赤外領域の波長の光を反射する材料を含む
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２遮光膜は、近赤外領域の波長の光を吸収する材料を含む
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１遮光膜は、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）を含み、
前記第２遮光膜は、タングステン（Ｗ），カーボンブラックまたはチタンブラックを含む
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１２】
更に、
前記半導体基板に、前記複数の画素毎に設けられた光電変換部と、
複数の前記光電変換部各々に接続された第１転送トランジスタと、
前記第１転送トランジスタを介して前記光電変換部から転送された信号電荷を蓄積する第１浮遊拡散容量とを有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
更に、
前記第１転送トランジスタとともに、複数の前記光電変換部各々に接続された第２転送トランジスタと、
前記第１転送トランジスタおよび前記第２転送トランジスタのうち、前記第２転送トランジスタを介して前記光電変換部から転送された信号電荷を選択的に蓄積する第２浮遊拡散容量とを有する
請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記半導体基板はシリコン基板である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
撮像装置と、
前記撮像装置からの信号が入力される演算処理部とを備え、
前記撮像装置は、
対向する第１面および第２面を有するとともに、複数の画素が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の第２面側に設けられ、前記複数の画素毎に信号が送られる配線層と、
前記半導体基板を間にして前記配線層に対向し、かつ、前記画素毎に以下の式（１）を満たす開口を有する遮光膜と、
前記複数の画素毎に前記半導体基板の前記第１面側に設けられた、前記遮光膜の前記開口に向かう導波路とを含む
撮像システム。
Ｂ＜Ａ  ・・・・・（１）
ただし、Ｂは各画素における前記開口の面積であり、Ａは各画素において前記遮光膜に覆われた前記第１面の面積である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体基板および配線層を有する撮像装置および撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近赤外領域の波長の光を受光する撮像装置の開発が進められている。例えば、このような撮像装置は、所定の地点から対象までの距離情報を得るための測距システム等に適用される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５０８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような撮像装置では、撮像装置内部での光の反射および回折が撮像情報に影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
したがって、撮像装置内部での光の反射および回折に起因する撮像情報への影響を抑えることが可能な撮像装置およびこの撮像装置を備えた撮像システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、対向する第１面および第２面を有するとともに、複数の画素が設けられた半導体基板と、半導体基板の第２面側に設けられ、複数の画素毎に信号が送られる配線層と、半導体基板を間にして配線層に対向し、かつ、画素毎に以下の式（１）を満たす開口を有する遮光膜と、複数の画素毎に半導体基板の第１面側に設けられた、遮光膜の開口に向かう導波路とを備えたものである。
Ｂ＜Ａ  ・・・・・（１）
ただし、Ｂは各画素における開口の面積であり、Ａは各画素において遮光膜に覆われた第１面の面積である。
【０００７】
本開示の一実施の形態に係る撮像システムは、上記本開示の一実施の形態に係る撮像装置と、撮像装置からの信号が入力される演算処理部とを備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態に係る撮像装置および撮像システムでは、遮光膜の開口が式（１）を満たしている。即ち、各画素では、遮光膜で覆われた領域の面積が、遮光膜の開口の面積よりも大きくなっている。これにより、半導体基板と配線層との界面、あるいは配線層内で反射された光および回折された光は、遮光膜に入射し、半導体基板の第１面から半導体基板の外側に放射されにくくなる。
【０００９】
尚、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施の形態に係る撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図２】図１に示した撮像装置の画素回路の構成の一例を表す図である。
【図３】図１に示した遮光膜等の平面構成を表す模式図である。
【図４】図３に示した遮光膜等の平面構成の他の例を表す模式図である。
【図５】図１に示したオンチップレンズの最小集光径部分について説明するための模式図である。
【図６】図１に示した遮光膜等の構成の一例を表す断面模式図である。
【図７】比較例に係る撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図８】図７に示した遮光膜等の平面構成を表す模式図である。
【図９】図１に示した撮像装置の作用について説明するための模式図である。
【図１０Ａ】図７に示した撮像装置の吸収光および反射光を表す図である。
【図１０Ｂ】図１に示した撮像装置の吸収光および反射光を表す図である。
【図１１】変形例１に係る撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図１２】変形例２に係る撮像装置の要部の構成を表す断面模式図である。
【図１３】図１２に示した撮像装置の画素回路の構成の一例を表す図である。
【図１４】図１２に示したＰＤ等の平面構成を表す模式図である。
【図１５】図１２に示した遮光膜の平面構成を表す模式図である。
【図１６】図１２に示した画素の構成の他の例を表す平面模式図である。
【図１７】図１６に示した画素の回路構成の一例を表す図である。
【図１８】図１６に示した画素の平面構成の他の例を表す平面模式図である。
【図１９】図１８に示した画素の回路構成の一例を表す図である。
【図２０Ａ】図１等に示した撮像装置の全体構成の一例を表す模式図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａに示した撮像装置の全体構成の他の例（１）を表す模式図である。
【図２０Ｃ】図２０Ａに示した撮像装置の全体構成の他の例（２）を表す模式図である。
【図２１】図１等に示した撮像装置を適用した測距システムの構成の一例を表すブロック図である。
【図２２】図２１に示した測距システムの他の例（１）を表すブロック図（１）である。
【図２３】図２１に示した測距システムの他の例（２）を表すブロック図（２）である。
【図２４】図２１に示した測距システムの他の例（３）を表すブロック図（３）である。
【図２５Ａ】図１等に示した撮像装置を適用した携帯型の電子機器の表面の構成の一例を表す平面模式図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａに示した電子機器の裏面の構成の一例を表す平面模式図である。
【図２６】図１等に示した撮像装置の使用例を示す図である。
【図２７】体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２８】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２９】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。
【図３０】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３１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．実施の形態（各画素の半分より大きな領域が遮光膜で覆われた撮像装置）
２．変形例１（分離溝を有する例）
３．変形例２（各画素に２つのＦＤ（Floating Diffusion）を有する例）
４．適用例
５．応用例
【００１２】
＜実施の形態＞
（撮像装置１の構成）
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）の要部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１は、例えば裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであり、例えば、測距システム（後述の図２１の測距システム３等）等に適用される。この撮像装置１は、例えば、近赤外領域の波長の光を受光するように構成されている。近赤外領域の波長とは、例えば、波長８００ｎｍ程度〜１１００ｎｍ程度である。
【００１３】
撮像装置１は、半導体基板１０、配線層２０、反射防止膜３１、遮光膜３２、導波路３６、低屈折率材料３７およびオンチップレンズ３５を含んでいる。半導体基板１０は、受光面となる第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１に対向する第２面Ｓ２とを有している。配線層２０は、半導体基板１０の第２面Ｓ２側に設けられ、半導体基板１０に積層されている。この配線層２０は多層配線層であり、複数の配線２１および層間絶縁膜２２を含んでいる。半導体基板１０の第１面Ｓ１上に、例えば、半導体基板１０側から反射防止膜３１、遮光膜３２、導波路３６およびオンチップレンズ３５がこの順に設けられている。
【００１４】
撮像装置１は、画素領域（後述の図２０Ａ〜図２０Ｃの画素領域１１０Ａ）に、複数の画素５０を有している。複数の画素５０は、例えば、行列状に配置されている。図１には、一方向（Ｘ方向）に沿って並ぶ４つの画素５０が示されている。
【００１５】
以下、撮像装置１の各構成要素について説明する。
【００１６】
半導体基板１０は、例えばｐ型のシリコン（Ｓｉ）によって構成されている。半導体基板１０には、画素５０毎に、ＰＤ１１およびＦＤ１２が設けられている。ここでは、ＰＤ１１が本開示の光電変換部の一具体例に対応し、ＦＤ１２が本開示の第１浮遊拡散容量の一具体例に対応する。
【００１７】
ＰＤ１１は、画素５０毎に、半導体基板１０（ここではＳｉ基板）の厚み方向（Ｚ方向）に形成された、例えばｎ型半導体領域である。このＰＤ１１は、半導体基板１０の第１面Ｓ１および第２面Ｓ２近傍に設けられたｐ型半導体領域と、ｐｎ接合を有しており、所謂ｐｎ接合型のフォトダイオードである。ＦＤ１２は、半導体基板１０内の第２面Ｓ２近傍に設けられている。このＦＤ１２は、半導体基板１０のｐ−ウェル層にｎ型の不純物を高濃度に注入することによって形成されたｎ型半導体領域である。
【００１８】
半導体基板１０の第２面Ｓ２近傍には、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタおよび排出トランジスタ等（後述の図２の転送トランジスタＴＧ、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬおよび排出トランジスタＯＦＧ）が設けられている。この様なトランジスタは例えばＭＯＳＥＦＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、画素５０毎に画素回路を構成する。
【００１９】
図２は、画素回路の構成の一例を表している。
【００２０】
ＰＤ１１は、アノード電極が負側電源（例えば、グランド）に接続されており、受光した光（入射光）をその光量に応じた電荷量の光電荷に光電変換してその光電荷を蓄積する。ＰＤ１１のカソード電極は、転送トランジスタＴＧを介して増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極と電気的に接続されている。増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極と電気的に繋がったノードが、ＦＤ１２である。
【００２１】
転送トランジスタＴＧは、ＰＤ１１のカソード電極とＦＤ１２との間に接続されている。転送トランジスタＴＧのゲート電極には、転送パルスが転送線を介して与えられる。これにより、転送トランジスタＴＧは導通状態となり、ＰＤ１１で光電変換された光電荷がＦＤ１２に転送される。ＰＤ１１のカソード電極には、転送トランジスタＴＧとともに、排出トランジスタＯＦＧが接続されている。
【００２２】
リセットトランジスタＲＳＴは、ドレイン電極が画素電源ＶＤＤに、ソース電極がＦＤ１２にそれぞれ接続されている。リセットトランジスタＲＳＴのゲート電極には、リセットパルスがリセット線を介して与えられる。これにより、リセットトランジスタＲＳＴは導通状態となり、ＦＤ１２の電荷を画素電源ＶＤＤに捨てることによってＦＤ１２がリセットされる。
【００２３】
増幅トランジスタＡＭＰは、ゲート電極がＦＤ１２に、ドレイン電極が画素電源ＶＤＤにそれぞれ接続されている。そして、増幅トランジスタＡＭＰは、リセットトランジスタＲＳＴによってリセットされた後のＦＤ１２の電位をリセット信号として出力する。さらに、増幅トランジスタＡＭＰは、転送トランジスタＴＧによって信号電荷が転送された後のＦＤ１２の電位を光蓄積信号として出力する。
【００２４】
選択トランジスタＳＥＬは、例えば、ドレイン電極が増幅トランジスタＡＭＰのソース電極に、ソース電極が垂直信号線ＶＳＬにそれぞれ接続されている。選択トランジスタＳＥＬのゲート電極には、選択パルスが選択線を介して与えられる。これにより、選択トランジスタＳＥＬは導通状態となり、画素５０を選択状態として増幅トランジスタＡＭＰから供給される信号が垂直信号線ＶＳＬに出力される。
【００２５】
図２の例では、選択トランジスタＳＥＬを、増幅トランジスタＡＭＰのソース電極と垂直信号線ＶＳＬとの間に接続する回路構成としたが、選択トランジスタＳＥＬを、画素電源ＶＤＤと増幅トランジスタＡＭＰのドレイン電極との間に接続する回路構成を採ることも可能である。
【００２６】
各画素５０の回路構成は、上述した画素構成のものに限られるものではない。例えば、増幅トランジスタＡＭＰと選択トランジスタＳＥＬとを兼用するトランジスタを含む画素構成のもの等であってもよく、その画素回路の構成は問わない。転送トランジスタＴＧ以外のトランジスタは、複数の画素５０間で共有することも可能である。
【００２７】
配線層２０に含まれる複数の配線２１は、上記トランジスタのゲート電極の他、例えば、画素回路および垂直信号線ＶＳＬ等を構成している。配線２１は、例えば、画素５０を繰り返し単位として形成されている。層間絶縁膜２２は、例えばＳｉＯ（酸化シリコン）膜等により構成されている。
【００２８】
反射防止膜３１は、半導体基板１０の第１面Ｓ１を覆っている。反射防止膜３１は、例えば、画素領域全面にわたって設けられている。この反射防止膜３１は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ），酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3），酸化シリコン（ＳｉＯ2），酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）または酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等により構成されている。
【００２９】
反射防止膜３１上に設けられた遮光膜３２は、近赤外領域の波長の光を透過させない特性を有するものである。このような遮光膜３２を設けることにより、隣り合う画素５０間の斜入射光のクロストークによる混色を抑制することが可能となる。この遮光膜３２は、各画素５０のＰＤ１１に対向する位置に開口３２Ａを有している。この遮光膜３２の開口３２Ａを介してＰＤ１１に光が入射するようになっている。
【００３０】
図３は、遮光膜３２およびオンチップレンズ３５の平面（ＸＹ平面）構成の一例を表したものである。図３では、２行×２列の４つの画素５０が表されている。各画素５０は、例えば、一辺の大きさがＰの略正方形の平面形状を有している。この各画素５０の中央部に、遮光膜３２の開口３２Ａが設けられている。開口３２Ａは、例えば、一辺の大きさがＭの略正方形の平面形状を有している。本実施の形態では、この開口３２Ａを有する遮光膜３２が、下記の式（１）を満たしている。
Ｂ＜Ａ  ・・・・・（１）
ただし、Ｂは各画素５０における開口３２Ａの面積であり、Ａは各画素５０において遮光膜３２に覆われた半導体基板１０の第１面Ｓ１の面積である。
【００３１】
例えば、画素５０および開口３２Ａが、上記の平面形状を有するとき、Ｂ＝Ｍ2、Ａ＝Ｐ2−Ｍ2で求められる。例えば、Ｐが１０μｍであるとき、Ｍが７μｍであれば、式（１）が満たされる。このとき、各画素５０の面積（Ｐ2）に占める面積Ａの割合は、５１％となる。詳細は後述するが、このように遮光膜３２が式（１）を満たすことにより、半導体基板１０（第２面Ｓ２）と配線層２０との界面、あるいは、配線層２０で反射された光（後述の図１０の反射光ＲＬ）が、半導体基板１０の第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側（オンチップレンズ３５側）に放射されにくくなる。
【００３２】
遮光膜３２は、更に、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
Ａ≧０．７５×（Ａ+Ｂ）・・・・・（２）
【００３３】
遮光膜３２が式（２）を満たす、即ち、各画素５０の面積（即ち、面積Ａと面積Ｂとの和）に占める面積Ａの割合を７５％以上にすることにより、より効果的に、反射光ＲＬの半導体基板１０の外側への放出を抑えることができる。例えば、Ｐが１０μｍであるとき、Ｍが５μｍであれば、各画素５０の面積に占める面積Ａの割合が７５％（Ａ＝０．７５×（Ａ+Ｂ））となる。
【００３４】
図４は、遮光膜３２およびオンチップレンズ３５の平面構成の他の例を表している。遮光膜３２の開口３２Ａの平面形状は、例えば、略八角形等の多角形であってもよい。図示は省略するが、開口３２Ａは、例えば略楕円状の平面形状を有していてもよい。
【００３５】
図５は、オンチップレンズ３５により集光された光（光Ｌ）と遮光膜３２との関係を表している。積層方向（Ｚ軸方向）では、オンチップレンズ３５の最小集光径部分３５Ｆに、遮光膜３２が配置されていることが好ましい。最小集光径部分３５Ｆは、Ｚ軸方向において、オンチップレンズ３５の集光スポットサイズが最小となる部分であり、ガウシアンビーム光学でのビームウェスト近傍に相当する。このように、遮光膜３２を最小集光径部分３５Ｆに配置することにより、開口３２Ａを小さくしても、感度の低下が抑えられる。
【００３６】
図６は、遮光膜３２の断面構成の一例を、半導体基板１０および反射防止膜３１とともに表したものである。遮光膜３２は、例えば、半導体基板１０（または反射防止膜３１）側から、第１遮光膜３２−１および第２遮光膜３２−２を含む積層構造を有している。第１遮光膜３２−１は、例えば、近赤外領域の波長の光に対して反射特性を有している。このような第１遮光膜３２−１は、例えば、主成分として、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）等の導体金属を含んでいる。第１遮光膜３２−１に積層された第２遮光膜３２−２は、例えば、近赤外領域の波長の光に対して反射特性および吸収特性の両方を有している。このような第２遮光膜３２−２は、例えば、主成分として、タングステン（Ｗ）等を含んでいる。第２遮光膜３２−２は、近赤外領域の波長の光に対して主に吸収特性を有していてもよい。このような第２遮光膜３２−３は、例えば、主成分として、カーボンブラック等の炭化素材またはチタンブラック等を含んでいる。少なくとも、第１遮光膜３２−１が近赤外領域の波長の光に対して反射特性を有することにより、半導体基板１０の内部から第１面Ｓ１を介して半導体基板１０の外部に向かう光（例えば、後述の図１０の反射光ＲＬ）が反射され、再び半導体基板１０の内部に向かう。仮に、第１遮光膜３２−１が近赤外領域の波長の光に対して吸収特性を有していると、このような反射光ＲＬが半導体基板１０の内部（より具体的にはＰＤ１１）に戻らないので、感度が低下するおそれがある。したがって、第１遮光膜３２−１が近赤外領域の波長の光に対して反射特性を有することにより、感度の低下を抑えることができる。遮光膜３２は単膜により構成するようにしてもよく、あるいは３層以上の積層膜により構成するようにしてもよい。
【００３７】
導波路３６は、例えば、オンチップレンズ３５から遮光膜３２の開口３２Ａに向かうように設けられている。この導波路３６は、例えば、オンチップレンズ３５と半導体基板１０の第１面Ｓ１との間に、画素５０毎に設けられている。導波路３６は、オンチップレンズ３５により集光された光ＬをＰＤ１１（半導体基板１０）に導くためのものである。このような導波路３６を設けることにより、感度を向上させることができる。
【００３８】
導波路３６は、例えば、低屈折率材料３７に挟まれるように形成されている。換言すれば、導波路３６は低屈折率材料３７に囲まれている。導波路３６を構成する材料の屈折率は、この低屈折率材料３７の屈折率よりも高くなっている。例えば導波路３６は窒化シリコン（ＳｉＮ）、低屈折率材料３７は酸化シリコン（ＳｉＯ）により構成されている。
【００３９】
オンチップレンズ３５は、遮光膜３２の光入射側に、設けられている。換言すれば、オンチップレンズ３５は、遮光膜３２を間にして半導体基板１０の第１面Ｓ１を覆っている。このオンチップレンズ３５は画素５０毎に設けられている。オンチップレンズ３５に入射した光は、画素５０毎にＰＤ１１に集光されるようになっている。このオンチップレンズ３５のレンズ系は、画素５０のサイズに応じた値に設定されている。オンチップレンズ３５の材料としては、例えば有機材料やシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）等が挙げられる。
【００４０】
（撮像装置１の動作）
このような撮像装置１では、例えば次のようにして信号電荷（例えば、電子）が取得される。光が、オンチップレンズ３５および導波路３６等を通過して半導体基板１０の第１面Ｓ１に入射すると、光（近赤外領域の波長の光）は各画素５０のＰＤ１１で検出（吸収）され、光電変換される。ＰＤ１１で発生した電子−正孔対のうち、例えば、電子はＦＤ１２へ移動して蓄積され、正孔はｐ型領域へ移動して排出される。ＦＤ１２に蓄積された電子は、画素５０毎に、光蓄積信号として、垂直信号線ＶＳＬに出力される。
【００４１】
（撮像装置１の作用・効果）
本実施の形態では、遮光膜３２の開口３２Ａが式（１）を満たしている。即ち、各画素５０では、遮光膜３２で覆われた領域の面積（面積Ａ）が、遮光膜３２の開口３２Ａの面積（面積Ｂ）よりも大きくなっている。これにより、半導体基板１０と配線層２０との界面、あるいは配線層２０内で反射された光（後述の図１０の反射光ＲＬ）は、遮光膜３２に入射し、半導体基板１０の第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に放射されにくくなる。以下、この作用効果について、比較例を用いて説明する。
【００４２】
図７および図８は、比較例に係る撮像装置（撮像装置１００）の要部の模式的な構成を表している。図７は、撮像装置１００の断面構成を表しており、撮像装置１を表す図１に対応している。図８は、撮像装置１００の平面構成を表しており、撮像装置１を表す図３に対応している。この撮像装置１００では、撮像装置１と同様に、半導体基板１０の第１面Ｓ１が光入射面となっており、第２面Ｓ２に配線層２０が積層されている。即ち、撮像装置１００は、裏面照射型の撮像装置である。
【００４３】
裏面照射型の撮像装置１００は、表面照射型の撮像装置に比べて、反射光ＲＬが生じやすい。これは、撮像装置１００が、半導体基板１０の第２面Ｓ２側に、半導体基板１０（第２面Ｓ２）と配線層２０との界面および配線層２０内の配線２１による界面（配線２１と層間絶縁膜２２との界面）を有するためである。
【００４４】
オンチップレンズ３５で集光された光Ｌ（近赤外領域の波長の光を含む）は、第１面Ｓ１から半導体基板１０の内部に入射する。例えば、シリコン（Ｓｉ）により構成された半導体基板１０は、可視領域の波長の光に比べて、近赤外領域の波長の光に対する感度が低い（または量子効率が低い）。換言すれば、近赤外領域の波長の光に対して半導体基板１０は半透明の状態であるので、光Ｌは半導体基板１０の厚み方向に深く進入する。この光Ｌが、半導体基板１０と配線層２０との界面あるいは、配線層２０内で反射され、反射光ＲＬとなる。表面照射型の撮像装置では、半導体基板の第２面側にこのような界面が存在しない。したがって、表面照射型の撮像装置では、第１面から半導体基板の内部に入射した光は、半導体基板の第２面側で反射されにくい。
【００４５】
撮像装置１００では、半導体基板１０の第２面Ｓ２側で生じた反射光ＲＬが、遮光膜３２の開口３２Ａを介して第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に放射される。撮像装置１００の各画素５０では、遮光膜３２で覆われた領域の面積が、遮光膜３２の開口３２Ａの面積よりも小さくなっている。したがって、開口３２Ａを介して、多くの反射光ＲＬが第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に放出される。この半導体基板１０の外側に放出された反射光ＲＬは、撮像情報に大きく影響を及ぼす。例えば、半導体基板１０の外側に放出された反射光ＲＬは、フレアまたはゴースト等の原因となるおそれがある。また、撮像装置１を例えば測距システムに適用したときには、レンズ間、あるいはレンズと半導体基板１０との間で反射光ＲＬの多重反射が起こり、測距誤差の原因となるおそれがある。
【００４６】
このような撮像装置１００に対して、本実施の形態の撮像装置１の各画素５０では、遮光膜３２で覆われた領域の面積（面積Ａ）が、遮光膜３２の開口３２Ａの面積（面積Ｂ）よりも大きくなっているので、半導体基板１０の第２面Ｓ２側で反射光ＲＬが生じても、撮像装置１００に比べて、第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に反射光ＲＬが放出されにくい。
【００４７】
図９は、撮像装置１で生じた反射光ＲＬを表している。撮像装置１では、半導体基板１０の第２面Ｓ２側から第１面Ｓ１側に向かう反射光ＲＬが、遮光膜３２に入射し、例えば、遮光膜３２から再び半導体基板１０の内部に向かう。このように撮像装置１では、半導体基板１０の外側に反射光ＲＬが放射されにくくなっているので、反射光ＲＬによる撮像情報への影響を軽減し、フレアまたはゴースト等の発生を抑えることができる。また、撮像装置１を例えば測距システムに適用したときには、測距誤差を小さくすることができる。
【００４８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、光学シミュレーションを用いて、半導体基板１０の第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に放射される反射光（図７，図８の反射光ＲＬ）と、半導体基板１０に吸収される光との関係を求めたものである。図１０Ａは撮像装置１００の結果、図１０Ｂは撮像装置１の結果をそれぞれ表している。例えば、波長９５０ｎｍについて、撮像装置１，１００の結果を比較する。このとき、撮像装置１００では、半導体基板１０に吸収される光が１６％、半導体基板１０の外側に放射される反射光が２２％であるのに対し、撮像装置１では、半導体基板１０に吸収される光が２２％、半導体基板１０の外側に放射される反射光が２０％である。即ち、撮像装置１では、撮像装置１００に比べて、吸収および反射の両方で改善が確認されている。この光学シミュレーションの結果からも、遮光膜３２の開口３２Ａが式（１）を満たすことにより、半導体基板１０の外側に放出される反射光ＲＬを減らし、かつ、より効率よく近赤外領域の波長の光を半導体基板１０に吸収させることができることがわかる。
【００４９】
更に、撮像装置１では、遮光膜３２をオンチップレンズ３５の最小集光径部分３５Ｆに配置することにより、開口３２Ａを小さくしても、感度の低下が抑えられる。
【００５０】
また、撮像装置１では導波路３６が設けられているので、撮像装置１に比べて感度を向上させることが可能となる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態の撮像装置１では、遮光膜３２の開口３２Ａが式（１）を満たすようにしたので、半導体基板１０と配線層２０との界面、あるいは配線層２０内で反射された光（反射光ＲＬ）が、半導体基板１０の外側に放出されるのを抑えることができる。よって、撮像装置１内部での反射光ＲＬに起因する撮像信号への影響を抑えることが可能となる。
【００５２】
また、遮光膜３２をオンチップレンズ３５の最小集光径部分３５Ｆに配置することにより、感度の低下を抑えることができる。
【００５３】
また、撮像装置１では導波路３６が設けられているので、撮像装置１に比べて感度を向上させることが可能となる。
【００５４】
以下、上記実施の形態の変形例について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。
【００５５】
＜変形例１＞
図１１は、上記実施の形態の変形例１に係る撮像装置（撮像装置１Ａ）の要部の模式的な断面構成を表している。図１１は、撮像装置１を表す図１に対応するものである。撮像装置１Ａでは、半導体基板１０に、隣り合う画素５０を分離する分離溝１０Ｔが設けられている。この点を除き、変形例１に係る撮像装置１Ａは、上記実施の形態の撮像装置１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。なお、図１３では図１に表したＰＤ１１およびＦＤ１２を省略して表している。
【００５６】
分離溝１０Ｔは、例えば、第１面Ｓ１から第２面Ｓ２まで半導体基板１０を厚み方向に貫通して設けられている。分離溝１０Ｔは、例えば、格子状の平面形状を有しており、各画素５０を囲むように配置されている。分離溝１０Ｔには、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）等の絶縁材料が埋め込まれている。このような分離溝１０Ａを設けることにより、複数の画素５０間でのクロストークの発生を抑えることができる。
【００５７】
分離溝１０Ｔには、例えば埋込遮光部１３が設けられている。埋込遮光部１３は、遮光材料により構成されており、第２面Ｓ２から分離溝１０Ｔの深さ方向（Ｚ軸方向）の一部にわたって設けられている。埋込遮光部１３を構成する遮光材料としては、例えば、タングステン（Ｗ），アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）等の金属材料が挙げられる。埋込遮光部１３の深さ方向の大きさＨは、以下の式（３）を満たすことが好ましい。
Ｈ＞Ｐ/２×ｔａｎ（ａ）・・・・・（３）
ただし、Ｐは、各画素５０の一辺の大きさであり、ａは前記分離溝１０Ｔに対する臨界角である。
【００５８】
ａは以下の式（４）で表される。
【数１】
2020126961.tif 000003
ただし、ｎ1は分離溝１０Ｔの屈折率、ｎ2は半導体基板１０の屈折率である。
【００５９】
例えば、分離溝１０Ｔに酸化シリコン（ＳｉＯ）が埋め込まれ、半導体基板１０が結晶シリコン（Ｓｉ）により構成されているときには、ｎ1が約１．４５、ｎ2が約３．７であるから、分離溝１０Ｔに対する臨界角ａは、約２３°となる。
【００６０】
埋込遮光部１３の深さ方向の大きさＨが、上記式（３）を満たすことにより、分離溝１０Ｔに臨界角ａよりも小さい角度で入射した反射光ＲＬが、隣り合う画素５０に入射することを抑えられる。したがって、より効果的に画素５０間のクロストークの発生を抑えることが可能となる。
【００６１】
本変形例の撮像装置１Ａも、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、遮光膜３２の開口３２Ａが式（１）を満たしているので、半導体基板１０と配線層２０との界面、あるいは配線層２０内で反射された光は、遮光膜３２に入射し、半導体基板１０の第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に放射されにくくなる。また、画素５０間を仕切る分離溝１０Ｔが設けられているので、画素５０間でのクロストークの発生がより効果的に抑えられる。これにより、例えば、高い空間解像度での赤外線画像または測距画像を得ることが可能となる。更に、分離溝１０Ｔに、深さ方向の大きさＨが上記式（３）を満たすように埋込遮光部１３を設けることにより、更に効果的にクロストークの発生を抑えることができる。
【００６２】
＜変形例２＞
図１２は、上記実施の形態の変形例２に係る撮像装置（撮像装置１Ｂ）の要部の模式的な断面構成を表している。図１２は、１つの画素５０の構成を表すものである。撮像装置１Ｂは、各画素５０に、１つのＰＤ１１と、２つの転送トランジスタ（転送トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢ）と、２つのＦＤ（ＦＤ１２Ａ，１２Ｂ）とが設けられている。撮像装置１Ｂは、例えば、間接ＴｏＦ（Time of Flight）方式を利用した測距システムに好適に用いられる。間接ＴｏＦ方式を利用した測距システムでは、ある位相で光源から照射されたアクティブ光が対象物にあたって反射した光が、撮像装置１Ｂで受光される。撮像装置１Ｂでは、この光が複数の領域（ＦＤ１２Ａ，１２Ｂ）に振り分けられるようになっている。この点を除き、変形例２に係る撮像装置１Ｂは、上記実施の形態の撮像装置１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【００６３】
図１３は、各画素５０の回路構成の一例を表したものである。ＰＤ１１のカソード電極は、転送トランジスタＴＧＡおよび転送トランジスタＴＧＢと、排出トランジスタＯＦＧとに接続されている。転送トランジスタＴＧＡは、増幅トランジスタＡＭＰＡのゲート電極と電気的に接続されている。増幅トランジスタＡＭＰＡのゲート電極と電気的に繋がったノードが、ＦＤ１２Ａである。増幅トランジスタＡＭＰＡのソース電極には、選択トランジスタＳＥＬＡのドレイン電極が接続されている。選択トランジスタＳＥＬＡが導通状態となると、増幅トランジスタＡＭＰＡから供給される信号が垂直信号線ＶＳＬＡに出力される。ＦＤ１２ＡとリセットトランジスタＲＳＴＡとの間には、容量切替トランジスタＦＤＧＡおよび付加容量ＣＡが接続されている。
【００６４】
転送トランジスタＴＧＢは、増幅トランジスタＡＭＰＢのゲート電極と電気的に接続されている。増幅トランジスタＡＭＰＢのゲート電極と電気的に繋がったノードが、ＦＤ１２Ｂである。増幅トランジスタＡＭＰＢのソース電極には、選択トランジスタＳＥＬＢのドレイン電極が接続されている。選択トランジスタＳＥＬＢが導通状態となると、増幅トランジスタＡＭＰＢから供給される信号が垂直信号線ＶＳＬＢに出力される。ＦＤ１２ＢとリセットトランジスタＲＳＴＢとの間には、容量切替トランジスタＦＤＧＢおよび付加容量ＣＢが接続されている。ここでは、転送トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢが本開示の第１転送トランジスタ，第２転送トランジスタの一具体例に対応し、ＦＤ１２Ａ，１２Ｂが本開示の第１浮遊拡散容量，第２浮遊拡散容量の一具体例に対応する。
【００６５】
図１４は、ＰＤ１１、転送トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢおよび排出トランジスタＯＦＧの平面（ＸＹ平面）構成の一例を表している。ＰＤ１１は、例えば、略八角形状の平面形状を有しており、転送トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢおよび排出トランジスタＯＦＧは、例えば、ＰＤ１１の縁近傍に配置されている。
【００６６】
図１５は、遮光膜３２の平面構成の一例を表している。遮光膜３２の開口３２Ａは、例えば、ＰＤ１１の平面形状に対応して、略八角形の平面形状を有している。
【００６７】
画素５０は、例えばＣＡＰＤ（Current Assisted Photonic Demodulator）の画素構造を有していてもよい。このような画素５０は、半導体基板１０に電圧印加部を有しており、半導体基板１０に直接電圧が印加されるようになっている。これにより、半導体基板１０内に電流が発生し、半導体基板１０内の広範囲の領域を高速に変調することができる。（例えば、特開２０１８−１１７１１７号公報参照）。
【００６８】
図１６および図１７は、撮像装置１Ｂの画素５０の構成の他の例を表している。図１６は、画素５０の平面構成を表し、図１７は画素５０の回路構成を表している。上記図１２および図１３には、ＦＤ１２Ａ，１２Ｂに信号電荷が蓄積される場合を示したが、図１６および図１７に示したように、ＭＥＭ（Memory,電荷蓄積部）に信号電荷が蓄積されるようになっていてもよい。このとき、例えば、各画素５０には、２つのＭＥＭ（ＭＥＭ-Ａ，ＭＥＭ−Ｂ）と、ＰＤ１１からＭＥＭ-Ａ，ＭＥＭ−Ｂに信号電荷を転送するための転送トランジスタＶＧＡ，ＶＧＢとが設けられている。
【００６９】
図１８は、図１６に示した画素５０の平面構成の他の例を表し、図１９は、図１７に示した画素５０の回路構成の他の例を表している。このように、転送トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢ各々から信号電荷が送られるＦＤ（図１７のＦＤＡ，ＦＤＢ）が、共有されていてもよい。
【００７０】
本変形例の撮像装置１Ｂも、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、遮光膜３２の開口３２Ａが式（１）を満たしているので、半導体基板１０と配線層２０との界面、あるいは配線層２０内で反射された光は、遮光膜３２に入射し、半導体基板１０の第１面Ｓ１から半導体基板１０の外側に放射されにくくなる。
【００７１】
＜撮像装置１等の全体構成＞
図２０Ａ、図２０Ｂおよび図２０Ｃは、図１等に示した撮像装置１，１Ａ，１Ｂの全体構成の一例を表す模式図である。撮像装置１，１Ａ，１Ｂは、例えば、複数の画素５０が設けられた画素領域１１０Ａと、制御回路１１０Ｂと、ロジック回路１１０Ｃと、駆動回路１１０Ｄとを含んでいる。画素領域１１０Ａ、制御回路１１０Ｂ、ロジック回路１１０Ｃおよび駆動回路１１０Ｄは、図２０Ａに示したように、単一のチップとして構成されていてもよいし、図２０Ｂおよび図２０Ｃに示したように、複数のチップとして構成されていてもよい。
【００７２】
＜適用例＞
図２１は、撮像装置１，１Ａ，１Ｂが適用される測距システム３の構成の一例を表すブロック図である。測距システム３は、例えば、光源部７０、光拡散部材７１、光源駆動部７２および撮像システム２を含んでいる。撮像システム２は、例えば、レンズ群８１、バンドパスフィルタ８２、受光部６０、制御部６１、Ａ/Ｄ変換部６２および演算処理部６３を含んでいる。この受光部６０が、上記実施の形態等の画素領域１１０Ａにより構成される。
【００７３】
光源部７０は、例えば、波長７００ｎｍから１１００ｎｍ程度の範囲の赤外光を照射する。光源部７０は、レーザ光源またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源等を含んでいる。光源部７０の中心波長は、例えば、８５０ｎｍ、９０５ｎｍまたは９４０ｎｍ等である。光源部７０は、制御部６１によって制御される光源駆動部７２によって駆動される。
【００７４】
光源部７０が照射する赤外光の波長は、測距システムの用途や構成において適宜選択すればよい。例えば、中心波長として、略８５０ナノメートル、略９０５ナノメートル、または、略９４０ナノメートルといった値を選択することができる。
【００７５】
レンズ群８１およびバンドパスフィルタ８２は、受光部６０の受光面側に設けられている。レンズ群８１により集光された光は、バンドパスフィルタ８２に入射する。このバンドパスフィルタ８２では、所定の波長範囲の赤外光が選択的に透過するようになっている。
【００７６】
受光部６０で得られた信号はＡ／Ｄ変換部６２によってデジタル化され、演算処理部６３に送られる。演算処理部６３では、受光部６０からのデータに基づいて対象物の距離情報が算出されるようになっている。この一連の動作は、例えば、制御部６１によって制御される。
【００７７】
受光部６０、Ａ／Ｄ変換部６２、演算処理部６３、制御部６１、および、光源駆動部７２は、例えば、シリコンから成る半導体基板上に形成されている。
【００７８】
演算処理部６３は、例えば、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報を得るものであってもよい。即ち、測距システム３は、間接型Time of Flight方式の測距システムであってもよい。このとき、例えば、対象物に対して所定のパターンで赤外光が照射されるようになっている。あるいは、演算処理部６３は、対象物の反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得るものであってもよい。この光の飛行時間は、例えば、ＴＤＣ（Time Digital Converter）で測定される。即ち、測距システム３は、直接型Time of Flight方式の測距システムであってもよい。
【００７９】
図２１に示した測距システム３では、光源部７０の前に光拡散部材７１が配置されており、光拡散部材７１から拡散光が照射される。光源部７０は、例えば、数１０ｋＨｚ〜数１００ＭＨｚといった周波数で変調される。測距システム３では、光源部７０の変調に同期して反射光成分を検知することによって距離情報を得ることができる。
【００８０】
図２２は、測距システム３Ａの構成の一例を表すブロック図である。撮像装置１，１Ａ，１Ｂは、このような測距システム３Ａに適用するようにしてもよい。測距システム３Ａも、測距システム３と同様に、反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得るものである。測距システム３Ａにおいて、光源部７０の光は走査部７３によって走査される。この走査に同期して反射光成分を検知することによって距離情報を得ることができる。
【００８１】
図２３は、測距システム３Ｂの構成の一例を表すブロック図である。撮像装置１，１Ａ，１Ｂは、このような測距システム３Ｂに適用するようにしてもよい。測距システム３Ｂでは、対象物に対して所定のパターンで赤外光が照射されるようになっている。この測距システム３Ｂの演算処理部６３では、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報が得られるようになっている。測距システム３Ｂにおいて、光源部７０の光はパターン投影部７４によって空間的に非一様な所定のパターンとされ、対象物に対して照射される。照度パターンの空間分布情報や、対象物におけるパターン像の歪みを検知することによって距離情報（または、視差情報）を得ることができる。
【００８２】
図２４は、測距システム３Ｃの構成の一例を表すブロック図である。撮像装置１，１Ａ，１Ｂは、このような測距システム３Ｃに適用するようにしてもよい。測距システム３Ｃは、複数の受光部６０を離間して配置することによって、立体情報も得るように構成されている。尚、測距システム３Ｃは、測距システム３と同様に、拡散光を照射するものであってもよく、測距システム３Ａと同様に、光源光を走査するものであってもよく、測距システム３Ｂと同様に、所定のパターンで赤外光を照射するものであってもよい。
【００８３】
図２５Ａ、図２５Ｂは、上記実施の形態等の撮像装置１，１Ａ，１Ｂが適用された携帯型の電子機器の平面構成の一例を模式的に表したものである。この携帯型の電子機器は、例えば、表示部、フロントカメラ９０Ａ，９０Ｂ、リアカメラ９１Ａ，９１ＢおよびＩＲ光源を含んでいる。フロントカメラ９０Ａ，９０Ｂおよびリアカメラ９１Ａ，９１Ｂの少なくとも１つが撮像装置１，１Ａ，１Ｂにより構成される。
【００８４】
図２６は、上記実施の形態等の撮像装置１，１Ａ，１Ｂの使用例を示す図である。
【００８５】
上記実施の形態等の撮像装置１，１Ａ，１Ｂは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【００８６】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置 ・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【００８７】
＜体内情報取得システムへの応用例＞
更に、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。
【００８８】
図２７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【００８９】
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
【００９０】
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
【００９１】
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
【００９２】
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
【００９３】
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
【００９４】
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
【００９５】
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
【００９６】
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
【００９７】
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
【００９８】
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
【００９９】
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
【０１００】
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図２７では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
【０１０１】
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
【０１０２】
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
【０１０３】
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
【０１０４】
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
【０１０５】
＜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。
【０１０６】
図２８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。
【０１０７】
図２８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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
図２９は、図２８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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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、撮像部１１４０２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、検出精度が向上する。
【０１３７】
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。
【０１３８】
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）など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。
【０１３９】
図３０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。
【０１４０】
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３０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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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３０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。
【０１５０】
図３１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１５１】
図３１では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１５２】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１５３】
なお、図３１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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。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。
【０１５９】
以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した撮像装置、撮像システムおよび測距システムの構成は一例であり、更に他の構成要素を備えていてもよい。また、各層の材料や厚みも一例であって、上述のものに限定されるものではない。
【０１６０】
上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【０１６１】
尚、本開示は、以下のような構成であってもよい。以下の構成を有する撮像装置および撮像システムによれば、遮光膜の開口が式（１）を満たすようにしたので、半導体基板と配線層との界面、あるいは配線層内で反射された光および回折された光が、半導体基板の外側に放出されるのを抑えることができる。よって、撮像装置内部での光の反射に起因する撮像情報への影響を抑えることが可能となる。
（１）
対向する第１面および第２面を有するとともに、複数の画素が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の第２面側に設けられ、前記複数の画素毎に信号が送られる配線層と、
前記半導体基板を間にして前記配線層に対向し、かつ、前記画素毎に以下の式（１）を満たす開口を有する遮光膜と、
前記複数の画素毎に前記半導体基板の前記第１面側に設けられた、前記遮光膜の前記開口に向かう導波路と
を備えた撮像装置。
Ｂ＜Ａ  ・・・・・（１）
ただし、Ｂは各画素における前記開口の面積であり、Ａは各画素において前記遮光膜に覆われた前記第１面の面積である。
（２）
更に、前記複数の画素毎に設けられるとともに、前記遮光膜を間にして前記半導体基板を覆うオンチップレンズを有し、
前記オンチップレンズの最小集光径部分に、前記遮光膜が設けられている
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記遮光膜は、以下の式（２）を満たす
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
Ａ≧０．７５×（Ａ+Ｂ）・・・・・（２）
（４）
前記半導体基板は、更に、
隣り合う前記画素を分離する分離溝と、
前記分離溝の深さ方向の一部に設けられた埋込遮光部とを有する
前記（１）ないし（３）のうちいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）
前記埋込遮光部の前記深さ方向の大きさＨは、以下の式（３）を満たす
前記（４）に記載の撮像装置。
Ｈ＞Ｐ/２×ｔａｎ（ａ）・・・・・（３）
ただし、Ｐは、各画素の一辺の大きさであり、ａは前記分離溝に対する臨界角である。
（６）
前記導波路を構成する材料の屈折率は、前記導波路の周囲を構成する材料の屈折率よりも高くなっている
前記（１）ないし（５）のうちいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
前記遮光膜は金属を含む
前記（１）ないし（６）のうちいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）
前記遮光膜は、前記半導体基板側から第１遮光膜および第２遮光膜をこの順に含む積層構造を有する
前記（１）ないし（７）のうちいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）
前記第１遮光膜は、近赤外領域の波長の光を反射する材料を含む
前記（８）に記載の撮像装置。
（１０）
前記第２遮光膜は、近赤外領域の波長の光を吸収する材料を含む
前記（８）または（９）に記載の撮像装置。
（１１）
前記第１遮光膜は、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）を含み、
前記第２遮光膜は、タングステン（Ｗ），カーボンブラックまたはチタンブラックを含む
前記（８）ないし（１０）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１２）
更に、
前記半導体基板に、前記複数の画素毎に設けられた光電変換部と、
複数の前記光電変換部各々に接続された第１転送トランジスタと、
前記第１転送トランジスタを介して前記光電変換部から転送された信号電荷を蓄積する第１浮遊拡散容量とを有する
前記（１）ないし（１１）のうちいずれか１つに記載の撮像装置。
（１３）
更に、
前記第１転送トランジスタとともに、複数の前記光電変換部各々に接続された第２転送トランジスタと、
前記第１転送トランジスタおよび前記第２転送トランジスタのうち、前記第２転送トランジスタを介して前記光電変換部から転送された信号電荷を選択的に蓄積する第２浮遊拡散容量とを有する
前記（１２）に記載の撮像装置。
（１４）
前記半導体基板はシリコン基板である
前記（１）ないし（１３）のうちいずれか１つに記載の撮像装置。
（１５）
撮像装置と、
前記撮像装置からの信号が入力される演算処理部とを備え、
前記撮像装置は、
対向する第１面および第２面を有するとともに、複数の画素が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板の第２面側に設けられ、前記複数の画素毎に信号が送られる配線層と、
前記半導体基板を間にして前記配線層に対向し、かつ、前記画素毎に以下の式（１）を満たす開口を有する遮光膜と、
前記複数の画素毎に前記半導体基板の前記第１面側に設けられた、前記遮光膜の前記開口に向かう導波路とを含む
撮像システム。
Ｂ＜Ａ  ・・・・・（１）
ただし、Ｂは各画素における前記開口の面積であり、Ａは各画素において前記遮光膜に覆われた前記第１面の面積である。
【符号の説明】
【０１６２】
１，１Ａ，１Ｂ…撮像装置、２…撮像システム、３、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…測距システム、１０…半導体基板、１０Ｔ…分離溝、１１…ＰＤ、１２，１２Ａ，１２Ｂ…ＦＤ、１３…埋込遮光部、２０…配線層、２１…配線、２２…層間絶縁膜、３１…反射防止膜、３２…遮光膜、３２Ａ…開口、３５…オンチップレンズ、３６…導波路、３７…低屈折率材料、５０…画素、１１０Ａ…画素領域、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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