(57)【要約】【課題】撮像素子の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子を提供する。【解決手段】受光部３が設けられた半導体基板２と、該半導体基板２上に積層された配線層４とを有する撮像素子本体１００を具備する撮像素子１であって、撮像素子本体１００の配線層４側に位置する、受光部３へ光を入光させる第１の面１ａと、撮像素子本体１００の半導体基板２側において第１の面１ａに対向して位置する、受光部３へ光を入光させる第２の面１ｂと、を具備していることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２方向から、光が入光される２面を有していることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
受光部が設けられた半導体基板及び該半導体基板上に積層された配線層を有する撮像素子本体と、
前記撮像素子本体の前記配線層側に位置する第１の面と、
前記撮像素子本体の前記半導体基板側において前記第１の面に対向して位置する第２の面と、
を具備していることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記撮像素子本体は、１つから構成されており、前記受光部に対し、前記第１の面及び前記第２の面の２面に対し、２方向から光が入光可能であり、
前記１つの撮像素子本体は、前記受光部に前記第１の面から光を入光させる場合は、前記第２の面を遮光し、前記受光部に前記第２の面から光を入光させる場合は、前記第１の面を遮光する遮光部材を具備していることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記撮像素子本体は、２つから構成されており、
一方の前記撮像素子本体の前記受光部に、一方の前記撮像素子本体の前記第１の面と前記第２の面とのいずれかを介して光が入光されるとともに、他方の前記撮像素子本体の前記受光部に、他方の前記撮像素子本体の前記第１の面と前記第２の面とのいずれかを介して光が入光されることにより、対向する２方向から光が入光される２面を有していることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
【請求項５】
一方の前記撮像素子本体の前記第２の面に対向して、他方の前記撮像素子本体の前記第２の面が配置されており、
一方の前記撮像素子本体の前記受光部に、一方の前記撮像素子本体の前記第１の面を介した光が入光され、他方の前記撮像素子本体の前記受光部に、他方の前記撮像素子本体の前記第１の面を介した光が入光されることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。
【請求項６】
一方の前記撮像素子本体の前記第１の面に対向して、他方の前記撮像素子本体の前記第２の面が配置されており、
一方の前記撮像素子本体の前記受光部に、一方の前記撮像素子本体の前記第２の面を介した光が入光され、他方の前記撮像素子本体の前記受光部に、他方の前記撮像素子本体の前記第１の面を介した光が入光されることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。
【請求項７】
一方の前記撮像素子本体の前記第１の面に対向して、他方の前記撮像素子本体の前記第１の面が配置されており、
一方の前記撮像素子本体の前記受光部に、一方の前記撮像素子本体の前記第２の面を介した光が入光され、他方の前記撮像素子本体の前記受光部に、他方の前記撮像素子本体の前記第２の面を介した光が入光されることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。
【請求項８】
一方の前記撮像素子本体と、他方の前記撮像素子本体との間に遮光層が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記遮光層は、一方の前記撮像素子本体と他方の前記撮像素子本体とを接着する接着剤から構成されていることを特徴とする請求項８に記載の撮像素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子を固定し、当該撮像素子の前記受光部を平面視した状態で重なる位置に開口部が形成される被固定部材と、
前記開口部を介して前記受光部に平面視した状態で重なる前記撮像素子本体の第１の側と、前記受光部に平面視した状態で重なる前記第１の側とは反対側の前記撮像素子本体の第２の側と、にそれぞれ設けられた光学素子と、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項１１】
前記光学素子は、レンズユニットであることを特徴とする請求項１０に記載の撮像ユニット。
【請求項１２】
前記光学素子は、レンズユニットを具備する光路変換素子であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する２方向から、光が入光される２面を有する撮像素子本体を具備する撮像素子、撮像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板に設けられた受光部に入光する光を電気信号に変換することにより被写体を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子（以下、単に撮像素子と称す）が周知である。
【０００３】
尚、撮像素子としては、該撮像素子の表面側、詳しくは、半導体基板上に積層された配線層側から受光部に光を入光させて撮像する表面照射型の撮像素子や、撮像素子の裏面側、詳しくは、半導体基板側から受光部に光を入光させて撮像する、表面照射型の撮像素子よりも受光感度が高い裏面照射型の撮像素子が周知である。さらに、これらの撮像素子は、対物光学系とともに撮像ユニットとして、電子内視鏡や、カメラ付き携帯電話、デジタルカメラ等に用いられる。
【０００４】
また、特許文献１には、固体撮像素子を、光の入光方向に沿って２つ重ね合わせて配置し、一方の固体撮像素子の受光部に、該一方の固体撮像素子の裏面側から入光された光を受光させ、他方の固体撮像素子の受光部に、一方の固体撮像素子の裏面側から入光され、一方の固体撮像素子を通過させて、他方の固体撮像素子の裏面側から入光された光を受光させることにより、同一被写体から２つの画像を同時に撮像することができる撮像素子が開示されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、通常、表面照射型の撮像素子であっても、裏面照射型の撮像素子であっても、撮像素子の撮像方向、即ち撮像素子の受光部に対する光の入光方向は、一方向である。尚、このことは、特許文献１に開示された入光方向に沿って撮像素子が２つ重ね合わされた構成であっても同様である。
【０００７】
よって、従来の撮像素子では、異なる場所に位置する、例えば、撮像素子からみて９０°または１８０°離れて位置する２つの被写体の画像を、撮像素子の位置を変えずに取得することができない、言い換えれば、撮像の際、受光部に対する光の入光方向が異なる２つの被写体の画像を、撮像素子の位置を変えずに取得することができないといった問題があった。
【０００８】
このため、従来の撮像素子において、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を撮像するには、一端、一方の被写体を撮像した後、撮像素子の向きを変えて、再度他方の被写体を撮像しなければならず、大変煩雑である。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、撮像素子の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子、撮像ユニット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】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明による撮像素子は、対向する２方向から、光が入光される２面を有していることを特徴とする。
また、撮像ユニットは、上記記載の撮像素子と、前記撮像素子を固定し、当該撮像素子の前記受光部を平面視した状態で重なる位置に開口部が形成される被固定部材と、前記開口部を介して前記受光部に平面視した状態で重なる前記撮像素子本体の第１の側と、前記受光部に平面視した状態で重なる前記第１の側とは反対側の前記撮像素子本体の第２の側と、にそれぞれ設けられた光学素子と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像素子の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子、撮像ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施の形態の撮像素子を具備する撮像装置の図
【図２】図１の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図
【図３】第２実施の形態の撮像素子を具備する撮像装置の図
【図４】図３の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図
【図５】第３実施の形態の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図
【図６】第４実施の形態の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図
【図７】図１の撮像装置が固定された撮像ユニットを示す図
【図８】図７の撮像ユニットが設けられた内視鏡の挿入部の先端側を、体腔内に挿入した状態を示す図
【図９】図８の撮像素子の第２の側に、レンズユニットを具備する光路変換素子を設けた変形例を示す図
【図１０】図９の撮像ユニットが設けられた内視鏡の挿入部の先端側を、胃の内部に挿入した状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
（第１実施の形態）
図１は、本実施の形態の撮像素子を具備する撮像装置の図、図２は、図１の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図である。
【００１５】
図２に示すように、１つの撮像素子本体１００から構成された撮像素子１は、受光部３が設けられた半導体基板２と、受光部３にて光電変換された電気信号を撮像素子１の図示しない周辺回路へと伝達する、半導体基板２上に積層された配線層４とを具備している。尚、本実施の形態において、半導体基板２は、厚み方向に、例えば３μｍ〜１０μｍと、非常に薄い厚さに形成されている。
【００１６】
また、撮像素子１の配線層４側に、受光部３へ光を入光させる第１の面１ａが形成されており、撮像素子１の半導体基板２側に、第１の面１ａに対向して第２の面１ｂが形成されている。即ち、撮像素子１は、受光部３に対し、互いに入光方向が１８０°異なる２方向から光が入光可能な構成を有している。
【００１７】
第１の面１ａ上、即ち、配線層４の外表面４ｇ上に、カラーフィルタ５と、マイクロレンズ６とが順次積層されているとともに、図１に示すように、マイクロレンズ６を平面視した状態で覆うように、外表面４ｇ上にカバーガラス７が固定されている。
【００１８】
カバーガラス７とマイクロレンズ６との間には、マイクロレンズの集光効果を高める、即ち、第１の面１ａを介して入光される光Ｌ１の受光部３における受光感度を高める空気層９が介在されている。
【００１９】
図２に戻って、第２の面１ｂ上、即ち、半導体基板２の外表面２ｇ上にも、カラーフィルタ５と、マイクロレンズ６とが順次積層されているとともに、図１に示すように、第２の面１ｂ側のマイクロレンズ６を平面視した状態で覆うように、外表面２ｇ上にカバーガラス７が固定されている。尚、本実施の形態においては、撮像素子１にカバーガラス７がそれぞれ固定された構造体を、撮像装置１０と称す。
【００２０】
カバーガラス７とマイクロレンズ６との間には、マイクロレンズ６の集光効果を高める、即ち、第２の面１ｂを介して入光される光Ｌ２の受光部３における受光感度を高める空気層９が介在されている。
【００２１】
尚、カバーガラス７は、固定後、半導体基板２の機械的強度を向上させている。上述したように、半導体基板２は、厚みが３μｍ〜１０μｍと非常に薄く形成されており、半導体基板２単独で用いると変形しやすいことから、通常は、半導体基板２に、該半導体基板２の機械的強度を向上させる支持基板を固定する必要が生じるが、本構成においては、カバーガラス７が支持基板として機能していることから、支持基板が不要となる。
【００２２】
また、半導体基板２の厚さが非常に薄く形成されているのは、半導体基板が、例えば数百μｍ程度の厚みを有していると、光の到達距離は、数μｍ〜数十μｍ程度であるため、第２の面１ｂを介して受光部３に光Ｌ２が入光できなくなってしまうためである。
【００２３】
さらに、図１に示すように、半導体基板２の外表面２ｇ上に、上述した撮像素子１の周辺回路と電気的に接続された電極パッド８が形成されている。尚、電極パッド８は、カバーガラス７によって覆われていないことから、撮像素子１において、露出した状態で位置している。
【００２４】
電極パッド８には、図示しない外部基板が電気的に接続される。このことにより、撮像素子１には、電極パッド８を介して外部基板から電力が供給される。また、撮像素子１は、電極パッド８を介して、外部基板に対し電気信号の送受信を行う。
【００２５】
また、本実施の形態の撮像素子１においては、受光部３に第１の面１ａから光を入光させる場合は、第２の面１ｂを遮光し、受光部３に第２の面１ｂから光を入光させる場合は、第１の面１ａを遮光する、図示しない遮光部材を具備している。
【００２６】
尚、遮光部材としては、既知の機械式シャッタや、液晶シャッタ等が挙げられる。また、遮光部材は、撮像素子１を用いて動画撮影を行う場合は、第１の面１ａと第２の面１ｂとを、時間により切り換えて遮光を行う。
【００２７】
このように、本実施の形態においては、撮像素子１は、受光部３に対し、互いに入光方向が１８０°異なる２方向から光Ｌ１、Ｌ２が入光可能な構成を有していると示した。具体的には、撮像素子１の配線層４側に、受光部３へ光を入光させる第１の面１ａが形成されており、撮像素子１の半導体基板２側に、第１の面１ａに対向して第２の面１ｂが形成されていると示した。
【００２８】
このことによれば、１つの撮像素子で、２方向を撮像することができるため、撮像素子１は、簡単な構成かつ薄型でありながら、撮像素子の向きを変えることなく、２方向を撮像することができる。
【００２９】
よって、撮像素子１の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子１を提供することができる。
【００３０】
（第２実施の形態）
図３は、本実施の形態の撮像素子を具備する撮像装置の図、図４は、図３の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図である。
【００３１】
この第２実施の形態の撮像素子の構成は、上述した図１〜図２に示した第１実施の形態の撮像素子と比して、撮像素子が、２つの撮像素子本体から構成されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、本実施の形態においては、撮像素子１０１は、一方の撮像素子本体２０ｘに、他方の撮像素子本体２０ｙが貼着されることによって、２つの撮像素子本体２０ｘ、２０ｙから構成されている。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、撮像素子本体２０ｘは、受光部２３ｘが設けられた半導体基板２２ｘと、受光部２３ｘにて光電変換された電気信号を撮像素子１０１の図示しない周辺回路へと伝達する、半導体基板２２ｘ上に積層された配線層２４ｘとをそれぞれ具備している。尚、本実施の形態において、半導体基板２２ｘは、上述した第１実施の形態の撮像素子１の半導体基板２よりも厚く形成されている。
【００３４】
また、撮像素子本体２０ｘの配線層２４ｘ側に、受光部２３ｘへ光を入光させる第１の面２０ａｘが形成されており、撮像素子本体２０ｘの半導体基板２２ｘ側に、第１の面２０ａｘに対向して第２の面２０ｂｘが形成されている。
【００３５】
第１の面２０ａｘ上、即ち、配線層２４ｘの外表面２４ｇｘ上に、カラーフィルタ２５ｘと、マイクロレンズ２６ｘとが順次積層されているとともに、図３に示すように、マイクロレンズ２６ｘを平面視した状態で覆うように、外表面２４ｇｘ上に、カバーガラス７’が固定されている。
【００３６】
カバーガラス７’とマイクロレンズ６’との間には、マイクロレンズ６’の集光効果を高める、即ち、第１の面２０ａｘを介して入光される光Ｌ１の受光部２３ｘにおける受光感度を高める空気層９’が介在されている。
【００３７】
撮像素子本体２０ｙは、受光部２３ｙが設けられた半導体基板２２ｙと、受光部２３ｙにて光電変換された電気信号を撮像素子１０１の図示しない周辺回路へと伝達する、半導体基板２２ｙ上に積層された配線層２４ｙとをそれぞれ具備している。尚、本実施の形態において、半導体基板２２ｙは、上述した第１実施の形態の撮像素子１の半導体基板２よりも厚く形成されている。
【００３８】
また、撮像素子本体２０ｙの配線層２４ｙ側に、受光部２３ｙへ光を入光させる第１の面２０ａｙが形成されており、撮像素子本体２０ｙの半導体基板２２ｙ側に、第１の面２０ａｙに対向して第２の面２０ｂｙが形成されている。
【００３９】
第１の面２０ａｙ上、即ち、配線層２４ｙの外表面２４ｇｙ上に、カラーフィルタ２５ｙと、マイクロレンズ２６ｙとが順次積層されているとともに、図３に示すように、マイクロレンズ２６ｙを平面視した状態で覆うように、外表面２４ｇｙ上に、カバーガラス７’が固定されている。尚、本実施の形態においては、撮像素子１０１にカバーガラス７’が固定された構造体を、撮像装置１０’と称す。
【００４０】
カバーガラス７’とマイクロレンズ６’との間には、マイクロレンズ６’の集光効果を高める、即ち、第１の面２０ａｙを介して入光される光Ｌ２の受光部２３ｙにおける受光感度を高める空気層９’が介在されている。
【００４１】
本実施の形態の撮像素子１０１は、撮像素子本体２０ｘの第２の面２０ｂｘと撮像素子本体２０ｙの第２の面２０ｂｙとが、遮光層５０を介して貼着されることにより構成されている。
【００４２】
尚、この貼り合わせは、撮像素子本体２０ｘが複数構成された大板と、撮像素子本体２０ｙが複数構成された大板とを貼り合わせるウエハレベルで行っても構わないし、個別に分断された撮像素子本体２０ｘと個別に分断された撮像素子本体２０ｙとを貼り合わせるチップレベルで行っても構わないが、生産性を考慮すると、ウエハレベルで行われることが好ましい。
【００４３】
また、撮像素子本体２０ｘと撮像素子本体２０ｙとは、同一構造を有しているとともに、既知の表面照射型撮像素子構造をそれぞれ有している。
【００４４】
よって、撮像素子１０１は、撮像素子本体２０ｘの受光部２３ｘと、撮像素子本体２０ｙの受光部２３ｙとの少なくとも一方に、第１の面２０ａｘ、２０ａｙを介して、それぞれ光Ｌ１、Ｌ２が入光される構成を有している。
【００４５】
即ち、撮像素子１０１は、受光部２３ｘに対し、１方向から光が入光可能な構成を有しており、受光部２３ｙに対し、１方向から光が入光可能な構成を有していることから、撮像素子１０１としては、１８０°異なる２方向から光が入光可能な構成を有している。
【００４６】
遮光層５０は、受光部２３ｘに、撮像素子本体２０ｙの第１の面２０ａｙを介した光が入光されてしまうのを防ぐとともに、受光部２３ｙに、撮像素子本体２０ｘの第１の面２０ａｘを介した光が入光されてしまうのを防ぐ機能を有しており、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属層や黒色の顔料を含有したエポキシ系、アルカリ系、シリコン系等の樹脂材料から構成されている。
【００４７】
尚、遮光層５０は、各半導体基板２２ｘ、２２ｙの厚さが、数百μｍ以上と十分なときは必ずしも必要では無い。これは、半導体基板２２ｘの厚みが十分な場合には、撮像素子本体２０ｘの第１の面２０aｘを介した光は半導体基板２２ｘにて吸収されるため、撮像素子本体２０ｙの受光部２３ｙに到達することが無いためである。同様に、半導体基板２２ｙの厚みが十分な場合には、撮像素子本体２０ｙの第１の面２０aｙを介した光は半導体基板２２ｙにて吸収されるため、撮像素子本体２０ｘの受光部２３ｘに到達することが無いためである。
【００４８】
また、遮光層５０は、撮像素子本体２０ｘの第２の面２０ｂｘと、撮像素子本体２０ｙの第２の面２０ｂｙとを貼着する接着剤の機能を有していてもよい。
【００４９】
また、表面照射型構造を有する撮像素子は、半導体基板２２ｘ、２２ｙ側から光を入光させることが無いことから、各基板２２ｘ、２２ｙの機械的強度を向上させる目的で、各基板２２ｘ、２２ｙは、厚さ方向に、裏面照射型の撮像素子よりも厚く形成されている。
【００５０】
さらに、図３に示すように、撮像素子本体２０ｘの第１の面２０ａｘ上に、撮像素子１０１の周辺回路と電気的に接続された電極パッド８ｘが形成されているとともに、撮像素子本体２０ｙの第１の面２０ａｙ上にも、撮像素子１０１の周辺回路と電気的に接続された電極パッド８ｙが形成されている。
【００５１】
尚、電極パッド８ｘ、８ｙは、カバーガラス７’によって覆われていないことから、撮像素子１０１において、露出した状態で位置している。
【００５２】
尚、電極パッド８ｘ、８ｙは、既知のＴＳＶ（Through Silicon Via）を用いることにより、撮像素子本体２０ｘの第１の面２０ａｘと、撮像素子本体２０ｙの第１の面２０ａｙとのいずれかに集約されて形成されていても構わない。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、撮像素子１０１は、撮像素子本体２０ｘの第２の面２０ｂｘに、撮像素子本体２０ｙの第２の面２０ｂｙが貼着されることにより形成されていると示した。
【００５４】
また、撮像素子本体２０ｘの受光部２３ｘには、第１の面２０ａｘを介して光Ｌ１が入光され、撮像素子本体２０ｙの受光部２３ｙには、第１の面２０ａｙを介して光Ｌ２が入光されると示した。
【００５５】
このことによれば、第１実施の形態の撮像素子１では、遮光部材により、光Ｌ１と光Ｌ２とのいずれか一方の光しか受光できなかったが、本実施の形態の構成の撮像素子１０１では、互いに入光方向が１８０°異なる光Ｌ１と光Ｌ２とを同時に受光することが可能となる。
【００５６】
よって、本実施の形態においても、撮像素子１０１の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子１０１を提供することができる。
【００５７】
（第３実施の形態）
図５は、本実施の形態の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図である。
【００５８】
この第３実施の形態の撮像素子の構成は、上述した図３〜図４に示した第２実施の形態の撮像素子と比して、撮像素子が、表面照射型構造を有する撮像素子本体と裏面照射型構造を有する撮像素子本体とが貼着されて形成されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第２実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、本実施の形態においては、撮像素子１０２は、一方の撮像素子本体３０に、他方の撮像素子本体２０が貼着されることによって、２つの撮像素子本体２０、３０から構成されている。尚、一方の撮像素子本体２０の構成は、第２の実施の形態において示した撮像素子本体２０ｘまたは撮像素子本体２０ｙと同じあるため、その説明は省略する。よって、撮像素子本体３０の構成のみ説明する。
【００６０】
具体的には、図５に示すように、撮像素子本体３０は、既知の裏面照射型撮像素子構造を有しており、受光部３３が設けられた半導体基板３２と、受光部３３にて光電変換された電気信号を撮像素子１０２の図示しない周辺回路へと伝達する、半導体基板３２上に積層された配線層３４とをそれぞれ具備している。尚、本実施の形態において、半導体基板３２は、上述した第１実施の形態の撮像素子１の半導体基板２と同じ厚さに形成されている。
【００６１】
また、撮像素子本体３０の配線層３４側に、第１の面３０ａが形成されており、撮像素子本体３０の半導体基板３２側に、第１の面３０ａに対向して受光部３３に光を入光させる第２の面３０ｂが形成されている。
【００６２】
第２の面３０ｂ上、即ち、半導体基板３２の外表面３２ｇ上に、カラーフィルタ３５と、マイクロレンズ３６とが順次積層されている。
【００６３】
本実施の形態の撮像素子１０２は、撮像素子本体３０の第１の面３０ａと撮像素子本体２０の第２の面２０ｂとが、遮光層５０を介して貼着されることにより構成されている。
【００６４】
よって、撮像素子１０２は、撮像素子本体３０の受光部３３と、撮像素子本体２０の受光部２３との少なくとも一方に、第２の面３０ｂ、第１の面２０ａを介して、それぞれ光Ｌ１、Ｌ２が入光される構成を有している。
【００６５】
即ち、撮像素子１０２は、受光部３３に対し、１方向から光が入光可能な構成を有しており、受光部２３に対し、１方向から光が入光可能な構成を有していることから、撮像素子１０２としては、１８０°異なる２方向から光が入光可能な構成を有している。
【００６６】
また、本実施の形態においては、撮像素子１０２にカバーガラス７’が固定された構造体を、撮像装置１０’と称す。
【００６７】
尚、本実施の形態においても、遮光層５０は、半導体基板２２の厚さが数百μｍ以上と十分な厚さを有しているときは、第２実施の形態と同様の理由により、必ずしも必要では無い。
【００６８】
また、撮像素子本体３０は、裏面照射型撮像素子構造を有しているため、第２の面３０ｂ側から光が受光部３３に入光される構造を有していることから、半導体基板３２の厚さは、３μｍ〜１０μｍと、非常に薄く形成されている。
【００６９】
よって、通常は、第１実施の形態において示したように、支持基板を貼着するかカバーガラス７を貼着することにより半導体基板３２の機械的強度を維持しているが、本実施の形態においては、撮像素子本体３０に貼着される撮像素子本体２０が、支持基板の機能を有している。即ち、撮像素子本体２０が、撮像素子本体３０の半導体基板３２の機械的強度を向上させている。よって、支持基板を半導体基板３２に貼着する工程等が不要となることから、撮像素子本体３０を、従来の裏面照射型撮像素子の製造工程と同じ工程にて製造することが可能となっている。
【００７０】
また、本実施の形態の撮像素子１０２においては、撮像素子本体３０の配線層３４の外表面３４ｇ、即ち第１の面３０ａは、撮像素子本体２０の第２の面２０ｂに貼着されていることから、外表面３４ｇに撮像素子本体３０の電極パッド８を形成することはできない。このことから、撮像素子本体３０の電極パッド８は、上述したＴＳＶにより、撮像素子本体２０の配線層２４の外表面２４ｇに、撮像素子本体２０の電極パッド８に集約されて形成されていても良いし、撮像素子本体３０の半導体基板３２の外表面３２ｇに、ＴＳＶにより形成されていても良い。さらには、外表面３２ｇに、撮像素子本体３０、２０の電極パッドが集約されて形成されていても構わない。
【００７１】
このように、本実施の形態においては、撮像素子１０２は、撮像素子本体３０の第１の面３０ａに、撮像素子本体２０の第２の面２０ｂが貼着されることにより形成されていると示した。
【００７２】
また、撮像素子本体３０の受光部３３には、第２の面３０ｂを介して光Ｌ１が入光され、撮像素子本体２０の受光部２３には、第１の面２０ａを介して光Ｌ２が入光されると示した。さらに、撮像素子本体３０は、裏面照射型撮像素子構造を有していると示した。
【００７３】
このことによれば、上述した第２実施の形態の効果に加え、撮像素子本体３０が、裏面照射型撮像素子構造を有していることから、第２実施の形態に示した撮像素子１０１よりも受光感度が向上された撮像素子１０２を提供することができる。
【００７４】
よって、本実施の形態においても、撮像素子１０２の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子１０２を提供することができる。
【００７５】
尚、本実施の形態においては、一方の撮像素子本体を撮像素子本体３０とし、他方の撮像素子本体を撮像素子本体２０としたが、これに限らず、一方の撮像素子本体を撮像素子本体２０とし、他方の撮像素子本体を撮像素子本体３０としても構わない。
【００７６】
（第４実施の形態）
図６は、本実施の形態の撮像素子の構成を概略的に示す部分拡大図である。
【００７７】
この第４実施の形態の撮像素子の構成は、上述した図３〜図４に示した第２実施の形態の撮像素子、図５に示した第３実施の形態の撮像素子と比して、撮像素子が、裏面照射型撮像素子構造を有する２つの撮像素子本体から構成されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００７８】
尚、本実施の形態に用いる２つの撮像素子本体３０ｘ、３０ｙの構成は、第３実施の形態において上述した撮像素子本体３０と同一構造であるため、その詳しい説明は省略する。
【００７９】
図６に示すように、本実施の形態においては、撮像素子１０３は、一方の撮像素子本体３０ｘに、他方の撮像素子本体３０ｙが貼着されることによって、２つの撮像素子本体３０ｘ、３０ｙから構成されている。
【００８０】
また、撮像素子１０３は、撮像素子本体３０ｘの第１の面３０ａｘと撮像素子本体３０ｙの第１の面３０ａｙとが、遮光層５０を介して貼着されることにより構成されている。
【００８１】
撮像素子１０３は、撮像素子本体３０ｘの受光部３３ｘと、撮像素子本体３０ｙの受光部３３ｙとの少なくとも一方に、第２の面３０ｂｘ、３０ｂｙを介して、それぞれ光Ｌ１、Ｌ２が入光される構成を有している。
【００８２】
即ち、撮像素子１０３は、受光部３３ｘに対し、１方向から光が入光可能な構成を有しており、受光部３３ｙに対し、１方向から光が入光可能な構成を有していることから、撮像素子１０３としては、１８０°異なる２方向から光が入光可能な構成を有している。
【００８３】
また、本実施の形態においては、撮像素子１０３にカバーガラス７’が固定された構造体を、撮像装置１０’と称す。
【００８４】
さらに、図示しないが、撮像素子本体３０ｘの第２の面３０ｂｘ上に、撮像素子１０３の周辺回路と上述のTSVを介して電気的に接続された電極パッドが形成されており、撮像素子本体３０ｙの第２の面３０ｂｙ上に、撮像素子１０３の周辺回路とTSVを介して電気的に接続された電極パッドが形成されている。または、撮像素子本体３０ｘの第２の面３０ｂｘ上あるいは撮像素子本体３０ｙの第２の面３０ｂｙ上のどちらかに、撮像素子本体３０ｘ、３０ｙの電極パッドが集約されて形成されていても構わない。
【００８５】
このように、本実施の形態においては、撮像素子１０３は、撮像素子本体３０ｘの第１の面３０ａｘに、撮像素子本体３０ｙの第１の面３０ａｙが貼着されることにより形成されていると示した。
【００８６】
また、撮像素子本体３０ｘの受光部３３ｘには、第２の面３０ｂｘを介して光Ｌ１が入光され、撮像素子本体３０ｙの受光部３３ｙには、第２の面３０ｂｙを介して光Ｌ２が入光されると示した。
【００８７】
このことによれば、上述した第２、第３実施の形態の効果に加え、撮像素子本体３０ｘ、撮像素子本体３０ｙが、裏面照射型撮像素子構造を有していることから、受光感度が向上された撮像素子１０３を提供することができる。
【００８８】
よって、本実施の形態においても、撮像素子１０３の向きを変えることなく、異なる場所に位置する２つの被写体の画像を簡単に取得することができる構成を有する撮像素子１０３を提供することができる。
【００８９】
尚、以上のように構成された第１実施の形態の撮像素子１を具備する撮像装置１０、第２〜第４実施の形態の撮像素子１０２〜１０４を具備する撮像装置１０’は、撮像ユニットに設けられる。以下、撮像ユニットの構成を、図７、図８を用いて示す。また、以下、撮像ユニットに用いる撮像装置は、第１実施の形態に示した撮像装置１０を例に挙げて説明する。
【００９０】
図７は、図１の撮像装置が固定された撮像ユニットを示す図、図８は、図７の撮像ユニットが設けられた内視鏡の挿入部の先端側を、体腔内に挿入した状態を示す図である。
【００９１】
図７に示すように、撮像ユニット２００において、撮像装置１０は、被固定部材である外部基板１５に固定される。
【００９２】
具体的には、外部基板１５には、該基板１５の厚さ方向に貫通する開口部１５ｋが形成されている。開口部１５ｋは、外部基板１５の第２の側Ｑ側の面１５ｔに、撮像素子１の半導体基板２が固定された際、撮像素子１の受光部３が外部基板１５から露出される外部基板１５の位置に形成されている。具体的には、開口部１５ｋは、固定部材１５の撮像素子１の受光部３が平面視した状態で重なる位置に形成されている。開口部１５ｋは、後述する第１の側Ｐから入光された光を、撮像素子の第１の面１ａに入光させるために形成された開口である。
【００９３】
尚、外部基板１５の面１５ｔには、撮像素子１の電極パッド８が配線１７を介して電気的に接続される端子１６が設けられている。
【００９４】
また、撮像ユニット２００において、開口部１５ｋを介して受光部３に平面視した状態で重なる撮像素子１の第１の側Ｐと、受光部３に平面視した状態で重なる第１の側Ｐとは反対側の撮像素子１の第２の側Ｑに、それぞれ光学素子であるレンズユニット１１が設けられている。
【００９５】
尚、レンズユニット１１は、レンズ枠１２と、該レンズ枠１２が保持するレンズ１３とにより主要部が構成されている。
【００９６】
第１の側Ｐに位置するレンズユニット１１は、レンズ１３が撮像素子１の受光部３に対向するよう、レンズ枠１２が外部基板１５の面１５ｔとは反対側の面１５ｓに固定されており、第２の側Ｑに位置するレンズユニット１１は、レンズ１３が撮像素子１の受光部３に対向するよう、レンズ枠１２が、カバーガラス７に固定されていることにより、各レンズユニット１１は、それぞれ撮像素子１の第１の側Ｐ及び第２の側Ｑに設けられている。
【００９７】
その結果、撮像素子１の第１の面１ａには、第１の側Ｐに位置するレンズユニット１１のレンズ１３、マイクロレンズ６、カラーフィルタ５を通過した光Ｌ１が入光され、撮像素子１の第２の面１ｂには、第２の側Ｑに位置するレンズユニット１１のレンズ１３、マイクロレンズ６、カラーフィルタ５を通過した光Ｌ２が入光される構成となっている。
【００９８】
このような構成を有する撮像ユニット２００は、１つの撮像素子１で、互いに異なる方向に位置する、具体的には、１８０°異なる方向に位置する２つの被写体を撮像することができる。
【００９９】
尚、各レンズユニット１１のレンズ１３に、それぞれ１８０°観察が可能なレンズを用いれば、３６０°観察が可能な撮像ユニットを提供することができる。
【０１００】
よって、本構成の撮像ユニット２００を、例えば携帯電話に用いれば、携帯電話の既知のインカメラとアウトカメラとを、１つの撮像ユニット２００で兼用することが可能となり、携帯電話の小型化を図ることができる。
【０１０１】
また、図８に示すように、内視鏡の挿入部７０の先端内に、撮像ユニット２００を設ければ、１つの撮像ユニット２００にて、１８０°異なる方向の体腔内Ｃの部位Ｔ１、Ｔ２の観察が可能となることから、小型、細径であって、かつ両眼側視タイプの内視鏡を実現することができる。尚、両眼側視タイプの内視鏡は、特に、食道や腸管等の管状器官の観察の際に特に有効であり、本内視鏡を用いれば、より見落としの少ない観察が可能となる。
【０１０２】
尚、本実施の形態においては、撮像ユニット２００には、第１実施の形態に示した撮像素子１を具備する撮像装置１０を用いると示したが、これに限らず、第２〜第４実施の形態に示した撮像素子１０１〜１０３のいずれかを具備する撮像装置１０’を用いても構わない。この場合、撮像素子１０１〜１０３は、２方向の同時観察が可能となる。
【０１０３】
また、撮像素子の一方の撮像素子本体で、可視光を受光し、他方の撮像素子本体で、赤外光を受光する等、異なる波長の光を、各撮像素子本体で受光するように使い分ければ、多機能な撮像ユニットを提供することができる。尚、各撮像素子本体は、赤外光、可視光以外の波長帯の光を受光しても良いことは勿論である。
【０１０４】
さらに、撮像素子１の第１の側Ｐ及び第２の側Ｑに位置する光学素子は、レンズユニット１１に限定されない。図９は、図８の撮像素子の第２の側に、レンズユニットを具備する光路変換素子を設けた変形例を示す図、図１０は、図９の撮像ユニットが設けられた内視鏡の挿入部の先端側を、胃の内部に挿入した状態を示す図である。
【０１０５】
図９に示すように、撮像素子１の第２の側Ｑに、レンズユニット１１を具備する光学素子である光路変換素子、例えばプリズム１９が設けられていても構わない。尚、光路変換素子は、ミラー等であっても構わない。
【０１０６】
このことによれば、１つの撮像素子１にて、９０°異なる方向に位置する２つの被写体を撮像することができる。具体的には、図９に示すように、撮像ユニット２０１の下方と前方とに位置する２つの被写体を、撮像素子１の位置を変えることなく撮像することができる。尚、プリズム１９によって９０°変換される光Ｌ２の方向は、前方に限らず、プリズム１９の取り付け位置を可変することによって、後方や側方であっても構わない。
【０１０７】
また、このように構成された撮像ユニット２０１を、内視鏡の挿入部７０の先端側に設けることにより、撮像ユニット２００と同様に、小型であって細径化を実現した、直視及び側視兼用の内視鏡を提供することができる。
【０１０８】
具体的には、図１０に示すように、撮像ユニット２０１が挿入部７０の先端側の内部に設けられた内視鏡を用いて、胃Ｓの内部の観察を行えば、噴門Ｔ３と、胃壁Ｔ４との観察を、撮像素子１の位置を変えなくても観察することができることから、内視鏡の挿入姿勢の変換を少なくして内視鏡観察が行えるため、被検者の負担を軽減することができる。
【０１０９】
また、撮像素子１の第１の側Ｐにも、レンズユニット１１を具備するプリズム１９が設けられていても構わない。さらにこの場合、各レンズユニット１１によって、異なる方向を観察しても構わない。
【０１１０】
尚、撮像ユニット２０１には、第１実施の形態に示した撮像素子１を具備する撮像装置１０を用いる例を示したが、これに限らず、第２〜第４実施の形態に示した撮像素子１０１〜１０３のいずれかを具備する撮像装置１０’を用いても構わない。この場合、撮像素子１０１〜１０３は、２方向の同時観察が可能となる。
【０１１１】
また、撮像素子１０１〜１０３の第１の側Ｐ及び第２の側Ｑの両方に、レンズユニット１１を具備するプリズム１９が設けられている場合、撮像素子１０１〜１０３は、同一方向の同時観察も可能となるが、該同時観察を行えば、被写体を立体視することも可能となる。
【０１１２】
また、一方のレンズユニット１１から可視光を受光し、他方のレンズユニットから赤外光を受光することにより、同一被写体から互いに異なる波長帯の光を受光しても構わない。尚、各レンズユニット１１は、赤外光、可視光以外の波長帯の光を受光しても良いことは勿論である。さらに、光学素子は、ある特定の波長の光を遮断する光学フィルタであっても構わない。
【０１１３】
また、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１１４】
１…撮像素子
１ａ…第１の面
１ｂ…第２の面
２…半導体基板
３…受光部
４…配線層
１１…レンズユニット（光学素子）
１５…外部基板（被固定部材）
１５ｋ…開口部
１９…プリズム（光学素子）（光路変換素子）
２０…撮像素子本体
２０ａ…第１の面
２０ａｘ…第１の面
２０ａｙ…第１の面
２０ｂ…第２の面
２０ｂｘ…第２の面
２０ｂｙ…第２の面
２０ｘ…撮像素子本体
２０ｙ…撮像素子本体
２２…半導体基板
２２ｘ…半導体基板
２２ｙ…半導体基板
２３…受光部
２３ｘ…受光部
２３ｙ…受光部
２４…配線層
２４ｘ…配線層
２４ｙ…配線層
３０…撮像素子本体
３０ａ…第１の面
３０ａｘ…第１の面
３０ａｙ…第１の面
３０ｂ…第２の面
３０ｂｘ…第２の面
３０ｂｙ…第２の面
３０ｘ…撮像素子本体
３０ｙ…撮像素子本体
３２…半導体基板
３２ｘ…半導体基板
３２ｙ……半導体基板
３３…受光部
３３ｘ…受光部
３３ｙ…受光部
３４…配線層
３４ｘ…配線層
３４ｙ…配線層
５０…遮光層
１００…撮像素子本体
１０１…撮像素子
１０２…撮像素子
１０３…撮像素子
２００…撮像ユニット
２０１…撮像ユニット
Ｐ…第１の側
Ｑ…第２の側
【図１】
2011082215.tif 000003
【図２】
2011082215.tif 000004
【図３】
2011082215.tif 000005
【図４】
2011082215.tif 000006
【図５】
2011082215.tif 000007
【図６】
2011082215.tif 000008
【図７】
2011082215.tif 000009
【図８】
2011082215.tif 000010
【図９】
2011082215.tif 000011
【図１０】
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