(57)【要約】【課題】マイクロレンズを高屈折率にするとともに、マイクロレンズ同士の間隔を狭くして無効領域を減少する。【解決手段】本開示によれば、受光領域の単位画素に対応して設けられた受光素子と、前記単位画素のそれぞれに対応する矩形形状の平面形状からなるマイクロレンズと、を備え、前記マイクロレンズは、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅に近いほど膜厚が薄い第１の屈折材を有する、固体撮像装置が提供される。【選択図】図１Ｂ
2019036788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光領域の単位画素に対応して設けられた受光素子と、
前記単位画素のそれぞれに対応する矩形形状の平面形状からなるマイクロレンズと、を備え、
前記マイクロレンズは、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅に近いほど膜厚が薄い第１の屈折材を有する、固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の屈折材は、前記単位画素のそれぞれに対応するレンズ面を有し、隣接する前記単位画素との境界において、前記レンズ面が隙間なく連続している、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の屈折材は、前記受光素子に向けて凸状の前記レンズ面を有する、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記レンズ面が球面である、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の屈折材は、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅では、隣接する前記レンズ面が所定の面を介して接続されている、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記所定の面の幅が０．４μｍ以下である、請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記マイクロレンズは、
前記第１の屈折材よりも前記受光素子側に形成され、前記第１の屈折材よりも低屈折率の第２の屈折材を含む、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第２の屈折材は、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅に近いほど膜厚が厚い、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記マイクロレンズは、
前記第１の屈折材と前記第２の屈折材との間に形成され、前記第１の屈折材よりも屈折率が低く、前記第２の屈折材よりも屈折率の高い反射防止膜を更に含む、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第１の屈折材上の前記受光素子の反対側に少なくとも１種類の反射防止膜が形成された、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の屈折材に対して前記受光素子の反対側に形成され、前記受光素子とは反対側に向けてレンズ形状を有する第３の屈折材を更に有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の屈折材と前記第３の屈折材の間に形成されたカラーフィルタを更に有する、請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の屈折材は、前記受光素子と反対側の面が平面である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の屈折材は、前記受光素子と反対側に凸状のレンズ面を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の屈折材に対して前記受光素子の反対側に形成された透明基板を更に有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記第１の屈折材と前記透明基板の間に空隙層が形成された、請求項１５に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記第１の屈折材は、分光機能を有する色素を含む、請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、レジストから材料層に転写される平面パターンがレジストの平面パターンよりも大きくなる条件で、マイクロレンズアレイの立体形状を有するレジストと材料層とを同時にエッチングすることが記載されている。特許文献１に記載された技術によれば、このような手法により、マイクロレンズ同士の間隔をレジストの平面パターン同士の間隔よりも狭くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術において、マイクロレンズ同士の間隔をレジストの平面パターン同士の間隔よりも狭くすることができる理由は、マスク層であるレジストからマイクロレンズアレイの材料層に転写される平面パターンがジストの平面パターンよりも大きくなる正の変換差が発生するためである。正の変換差はエッチングガスとして用いられるフロロカーボン系ガスの解離生成物のうちで、ＣＦ及びＣＦ２が堆積種となり生じる現象であり、有機系単独膜において、マイクロレン同士の間隔を狭くするように有効に働く。この時、有機系単独膜から成るマイクロレンズの屈折率は、１．５５〜１．６程度である。
【０００５】
有機系単独樹脂の屈折率を上げるためには、樹脂中に金属微粒子フィラーを分散添加する。分散添加する金属微粒子フィラーの添加量が多いほど材料の屈折率を上げることができる。しかしながら、金属微粒子フィラーの添加量が多くなると、エッチングの際に発生する解離生成物の堆積種（ＣＦ及び、ＣＦ２）が減少する。そして、堆積種の生成量が少なくなると、上述した正の変換差によるエッチングが困難となり、マイクロレンズ同士の間隔を狭くすることが困難となるため、固体撮像装置の感度が低下する問題がある。
【０００６】
そこで、マイクロレンズを高屈折率にするとともに、マイクロレンズ同士の間隔を狭くして無効領域を減少することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、受光領域の単位画素に対応して設けられた受光素子と、前記単位画素のそれぞれに対応する矩形形状の平面形状からなるマイクロレンズと、を備え、前記マイクロレンズは、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅に近いほど膜厚が薄い第１の屈折材を有する、固体撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本開示によれば、マイクロレンズを高屈折率にするとともに、マイクロレンズ同士の間隔を狭くして無効領域を減少することが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面と、一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’に沿った断面を示す概略断面図である。
【図２Ａ】固体撮像装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【図２Ｂ】固体撮像装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【図２Ｃ】固体撮像装置の製造方法を工程順に示す模式図である。
【図２Ｄ】固体撮像装置の製造工程において、等方性エッチングが行われる様子を示す模式図である。
【図２Ｅ】第２反射防止膜の例を示す断面図である。
【図２Ｆ】レンズ台座膜の外観を示す斜視図である。
【図３】固体撮像装置の製造方法を示す平面図である。
【図４Ａ】第２の実施形態の固体撮像装置を示す模式図である。
【図４Ｂ】第２の実施形態の固体撮像装置を示す模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図６】図５の工程（４）でマイクロレンズ材を加工してマイクロレンズ２８０を形成する様子を工程順に詳細に示す概略断面図である。
【図７Ａ】第３の実施形態の固体撮像装置を示す模式図である。
【図７Ｂ】第３の実施形態の固体撮像装置を示す模式図である。
【図８】第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図９Ａ】第４の実施形態に係る固体撮像装置を示す模式図である。
【図９Ｂ】第４の実施形態に係る固体撮像装置を示す模式図である。
【図１０】第４の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図１１Ａ】第５の実施形態の固体撮像装置を示す模式図である。
【図１１Ｂ】第５の実施形態の固体撮像装置を示す模式図である。
【図１２】第６の実施形態の固体撮像装置を示す断面図である。
【図１３】第７の実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１４】第８の実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１５】第９の実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１６】本開示の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程と、従来の方法で製造される固体撮像装置の製造工程とを比較して示す模式図である。
【図１７】フォトレジスト２４２を上方から見た状態を示す模式図であって、４つの単位画素を示す図である。
【図１８】辺方向の単位画素ピッチと、開口２４２ａの辺方向の長さＬ１と対角方向の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）との関係を示す特性図である。
【図１９】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２０】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２１】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図２２】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】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１．１．固体撮像装置の構成
１．２．固体撮像装置の製造方法
２．第２の実施形態
２．１．固体撮像装置の構成
２．２．固体撮像装置の製造方法
３．第３の実施形態
３．１．固体撮像装置の構成
３．２．固体撮像装置の製造方法
４．第４の実施形態
４．１．固体撮像装置の構成
４．２．固体撮像装置の製造方法
５．第５の実施形態
５．１．固体撮像装置の構成
５．２．固体撮像装置の製造方法
６．第６の実施形態
６．１．固体撮像装置の構成  ７．第７の実施形態
７．第７の実施形態
７．１．固体撮像装置の構成
８．第８の実施形態
８．１．固体撮像装置の構成
９．第９の実施形態
９．１．固体撮像装置の構成
１０．製造コストの比較について
１１．移動体への応用例
１２．内視鏡手術システムへの応用例
【００１２】
１．第１の実施形態
１．１．固体撮像装置の構成
まず、図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成について説明する。図１Ａは、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０００を示す平面図である。また、図１Ｂは、図１の一点鎖線Ｉ−Ｉ’（単位画素の対辺方向）に沿った断面と、一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’（単位画素の対角方向）に沿った断面を示す概略断面図である。図１Ａに示すように、固体撮像装置１０００は、受光領域１０に形成された矩形形状（正方形形状）の単位画素に対応して形成されたマイクロレンズ１０１０を備える。
【００１３】
図１Ｂに示すように、固体撮像装置１０００は、下から順に、フォトダイオード２００、画素間遮光膜２１０及び平坦化膜２２０、カラーフィルタ２３０、レンズ台座膜（低屈折材）２４０、第１反射防止膜２５０、高屈折材（下凸レンズ層）１００、第２反射防止膜２７０、を有して構成されている。高屈折材１００は、本実施形態に係るマイクロレンズ１０１０の主たる構成要素である。また、高屈折材１００とレンズ台座膜２４０を含むレンズを第１のマイクロレンズとも称する。フォトダイオード２００は、受光領域１０の単位画素に対応して配置されている。画素間遮光膜２１０は、隣接する画素間を遮光する。カラーフィルタ２３０は、赤、緑、青の３色のフィルタを含む。
【００１４】
高屈折材１００は、下に向けて凸状の、実質的に球面をなすレンズ面を備える。図１Ｂに示すように、隣接する単位画素の境界において、レンズ台座膜２４０は上向きに突起状に盛り上がっている。そして、Ｉ−Ｉ’断面における単位画素の境界部における高屈折材１００の膜厚Ｄ１は、ＩＩ−ＩＩ’断面における単位画素の境界部の膜厚Ｄ２よりも厚くなっている。換言すれば、Ｉ−Ｉ’断面における単位画素の境界部におけるレンズ台座膜２４０の膜厚は、ＩＩ−ＩＩ’断面における単位画素の境界部におけるレンズ台座膜２４０膜厚よりも薄くなっている。
【００１５】
また、Ｉ−Ｉ’断面では、隣接する単位画素の境界において、高屈折材１００の下凸のレンズ面は、隣り合う画素間で連続して形成されており、光を所望の方向に屈折できない無効領域が実質的に存在しない。
【００１６】
ＩＩ−ＩＩ’断面においても、隣接する単位画素の境界（矩形形状の四隅）において、高屈折材１００の下凸のレンズ面は、隣り合う画素間でほぼ連続して形成されている。図１Ｂでは、ＩＩ−ＩＩ’断面の隣接する単位画素の境界部分に僅かに平面が形成されているが、その幅は可視光の波長よりも小さい０．４μｍ以下とされている。
【００１７】
このような構成により、本実施形態に係る固体撮像装置１０００は、図１Ｂの上側から入射した光をフォトダイオード２００に向けて効率良く集光することが可能である。
【００１８】
１．２．固体撮像装置の製造方法
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、固体撮像装置１０００の製造方法を工程順に示す模式図である。また、図３は、固体撮像装置１０００の製造方法を示す平面図である。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃにおいても、図１のＩ−Ｉ’断面とＩＩ−ＩＩ’断面を共に示している。
【００１９】
以下では、固体撮像装置１０００の製造方法について説明する。先ず、図２Ａに示すように、工程（１）では、フォトダイオード２００が個々に形成された単位画素に対応して、画素間遮光膜２１０が形成され、画素間遮光膜２１０の凹凸を平坦に埋めるように平坦化膜２２０が形成され、平坦化膜２２０上には、カラーフィルタ２３０が形成される。次の工程（２）では、平坦化膜２２０上にレンズ台座膜２４０をスピン塗布により形成する。レンズ台座膜２４０は、アクリル系樹脂や、シロキサン系樹脂若しくは、それらの樹脂にフッ素を含有したり、多孔質シリカ微粒子を添加するなどして、屈折率を１．２〜１．５５程度に調整した樹脂などから成る。
【００２０】
次の工程（３）では、レンズ台座膜２４０上にフォトレジスト２４２を形成し、平面視による開口２４２ａが実質的に円形或いは、円形に近い形状となるようにパターニングを行う。この時、パターニングに用いるフォトマスクとして、円形、正方形、六角形、八角形、などの形状を用いることで、開口２４２ａは、円形或いは、円形に近い開口形状を平面視で有する。
【００２１】
次に、図２Ｂに示す工程（４）では、フォトレジスト２４２をマスクとして、等方性エッチングを行う。図２Ｄは、フォトレジスト２４２をマスクとして等方性エッチングが進行する様子を示す模式図である。等方性エッチングを行うことで、レンズ台座膜２４０の表面の凹部２４１の大きさがレジスト２４２の開口よりも大きくなりながら、下方向、横方向にエッチングが進行する（図２Ｂに示すｔ１→ｔ２）。
【００２２】
ここで、図２Ｂに示す工程（４）において、ｔ２まで凹部２４１が拡大すると、単位画素の対辺方向の断面（Ｉ−Ｉ断面）では、単位画素の境界部分でレンズ台座膜２４０が上に突起状となる。一方、断面ＩＩ−ＩＩ’では、ｔ２まで凹部２４１が拡大した時点では、単位画素の境界部分でレンズ台座膜２４０は平面でフォトレジスト２４２と密着している。
【００２３】
図１７は、フォトレジスト２４２を上方から見た状態を示す模式図であって、４つの単位画素を示している。図１７では、各単位画素に対応するフォトレジスト２４２の開口２４２ａを４つ示している。図１７中に示すように、開口２４２ａのコーナー部２４２ｂは、例えば正方形のフォトマスクを用いて形成した場合であっても、丸みを帯びてラウンド形状に形成される。ここで、コーナー部２４２ｂがラウンド形状を有して形成された開口２４２ａについて、開口２４２ａの辺方向の長さＬ１と対角方向の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）を求める。比（Ｌ１／Ｌ２）の値が√２の場合は開口２４２ａが正方形であり、比（Ｌ１／Ｌ２）の値が１.０の場合は開口２４２ａが円形である。なお、図１７において、単位画素の対角方向の長さ（辺方向の単位画素ピッチ）はＬ３であり、単位画素の辺方向の長さ（対角方向の単位画素ピッチ）はＬ４である。
【００２４】
図１８は、辺方向の単位画素ピッチと、開口２４２ａの辺方向の長さＬ１と対角方向の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）との関係を示す特性図である。ここでは、単位画素サイズを図１８に示す横軸のように変化させた場合について、辺方向の開口の長さＬ２を辺方向の単位画素ピッチＬ４よりも０．３５ｕｍだけ小さくなるようにフォトマスクを用いてフォトレジスト２４２を形成した。そして、図１８に示す特性は、それぞれの単位画素ピッチのフォトレジスト２４２について、比（Ｌ１／Ｌ２）をプロットしたものである。
【００２５】
図１８に示すように、辺方向の単位画素ピッチが小さいほど、フォトレジスト２４２の開口２４２ａの形状は円形に近づき、単位画素ピッチが１．０ｕｍ以下になると開口２４２ａの形状は実質的に円形となる。辺方向の単位画素ピッチが大きくなると、比（Ｌ１／Ｌ２）の値が√２に近づき、開口２４２ａの形状は正方形に近づいていくが、図１７に示したようにコーナー部２４２ｂにラウンド形状が形成されるため、比（Ｌ１／Ｌ２）の値は√２よりは小さくなる。フォトレジスト２４２の開口２４２ａの形状は、円形、正方形、六角形、八角形、など単位画素ピッチの大きさに応じて形成することができ、それぞれの形状の開口２４２ａを使い分けることが可能である。
【００２６】
次に、工程（５）に示すように、更にエッチングが進行すると、Ｉ−Ｉ’断面では、レンズ台座膜２４０とフォトレジスト２４２との間に隙間が形成されていく。また、ＩＩ−ＩＩ’断面では、単位画素の境界部分でレンズ台座膜２４０が上に突起状となる。
【００２７】
図２Ｄの下段に示す断面図は、ＩＩ−ＩＩ’断面における、隣接する単位画素の境界付近を示す断面図である。等方性エッチングによるエッチング量は、隣接する単位画素の対角方向の隙間（ｗ）が可視光の波長４００ｎｍ以下となるよう調整される。これにより、凹部２４１を有するレンズ台座膜２４０が完成する。図２Ｆは、レンズ台座膜２４０の外観を示す斜視図である。凹部２４１を埋めるように高屈折材１００が塗布されることで、実質的に球面からなる下凸形状のレンズ面を有する高屈折材１００が形成される。
【００２８】
なお、エッチング装置としては、マイクロ波プラズマ型エッチング装置の他、平行平板ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置、高圧狭ギャップ型プラズマエッチング装置、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型エッチング装置、変成器結合プラズマ型エッチング装置、誘導結合プラズマ型エッチング装置、およびヘリコン波プラズマ型エッチング装置等、他の高密度プラズマ型エッチング装置を用いることができる。
【００２９】
図２Ｂに戻り、次の工程（６）では、フォトレジスト２４２の剥離を行った後に、レンズ台座膜２４０上に第１反射防止膜２５０を形成する。第１反射防止膜２５０の屈折率は、レンズ台座膜２４０の屈折率よりも高く、後に形成する高屈折材１００よりも低い。第１反射防止膜２５０として、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）が公知のプラズマＣＶＤ法によって形成される。第１反射防止膜２５０を形成することにより、レンズ台座膜２４０から高屈折材１００にかけての屈折率が段階的に変化することになり、フレア、ゴースト等の発生を確実に抑えることができる。
【００３０】
図２Ｃに示す次の工程（７）では、第１反射防止膜２５０上に、高屈折材１００をスピン塗布により形成する。高屈折材１００は、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ノボラック系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、及び、シロキサン系樹脂等を用いて形成される。そして、高屈折材１００中には、これらの樹脂中に酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化バリウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化イットリウムなどの金属フィラーを分散添加して形成される。金属フィラーを分散添加することで、高屈折材１００の屈折率は、１．７〜２．２程度の値に調整される。金属フィラーを添加することで、高屈折材１００の屈折率を十分に高くすることができる。
【００３１】
次の工程（８）では、高屈折材１００の表面に第２反射防止膜２７０を形成する。具体的に、第２反射防止膜２７０として、屈折率１．４６程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ）が１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度形成される。図２Ｅは、第２反射防止膜２７０の例を示す断面図である。図２Ｅに示すように、第２反射防止膜２７０は、単層反射防止膜、多層反射防止膜、又はモスアイ構造の反射防止構造体であっても良い。第２反射防止膜２７０は無機多層膜からなる反射防止膜であっても良い。
【００３２】
図３は、工程（２）でレンズ台座膜２４０を形成した状態、工程（３）でフォトレジスト２４２を形成した状態、工程（５）でレンズ台座膜２４０が完成した状態を示す模式図である。図３において、破線は受光領域１０の単位画素の境界を示している。図３に示すように、工程（３）では、平面視による開口２４２ａが実質的に円形或いは、円形に近い形状となるようにフォトレジスト２４２のパターニングを行う。この時、パターニングに用いるフォトマスクとして、図２Ａの工程（２）と同様に、円形、正方形、六角形、八角形、などの形状を用いることで、開口２４２ａは、円形或いは、円形に近い開口形状を平面視で有する。
【００３３】
以上のように本実施形態によれば、レンズ台座膜２４０を等方性エッチングにより形成した後、高屈折材（下凸レンズ層）１００をスピン塗布により形成する。これにより、高屈折材１００の下側の面は、レンズ台座膜２４０の凹部２４１の曲面にならった下凸のレンズ面となる。また、高屈折材１００には金属フィラーが分散添加されているため、高屈折材１００の屈折率を１．７〜２．２程度の大きな値にすることが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、凹部２４１が形成されたレンズ台座膜２４０の上に高屈折材（下凸レンズ層）１００をスピン塗布により形成する。これにより、特別な加工を行うことなく、高屈折材１００の上側の表面が平坦に形成される。表面が平坦な高屈折材１００上には、図２Ｅに示したような多層反射防止膜や、モスアイ構造体などからなる第２反射防止膜２７０を容易に形成することができる。従って、固体撮像装置１０００の表面反射を低減することができ、特性を向上することができる。更に、レンズ台座膜２４０の凹部２４１の形状に合わせて下凸形状の高屈折材１００を形成できるため、広い用途に展開可能な下凸形状のマイクロレンズを低コストで製造することが可能となる。
【００３５】
２．第２の実施形態
２．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第２の実施形態について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第２の実施形態の固体撮像装置１０００を示す模式図である。図４Ｂは、固体撮像装置１０００の平面構成を示している。また、図４Ａは、図４Ｂに示す一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面と、一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’に沿った断面を示している。
【００３６】
第２の実施形態に係る固体撮像装置１０００は、第１の実施形態の高屈折材１００を固体撮像素子１０００の層内に形成したものである。図４Ａに示すように、平坦化膜２２０の上にレンズ台座膜２４０が形成され、レンズ台座膜２４０の上に第１反射防止膜２５０が形成され、第１反射防止膜２５０の上に高屈折材１００が形成されている。そして、第２の実施形態の固体撮像装置１０００では、高屈折材１００の上にカラーフィルタ２３０が形成されている。また、カラーフィルタ２３０の上には、第２のマイクロレンズ（第３の屈折材）２８０が形成されている。
【００３７】
２．２．固体撮像装置の製造方法
図５は、第２の実施形態に係る固体撮像装置１０００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図５では、図４Ｂに示す一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面を示している。高屈折材１００を形成するまでの工程は、基本的に第１の実施形態と同様であるが、第２の実施形態では、平坦化膜２２０上にはカラーフィルタ２３０は形成されておらず、平坦化膜２２０上にレンズ台座膜２４０が形成される。
【００３８】
先ず、工程（１）では、高屈折材１００上にカラーフィルタ２３０が形成され、その上にアクリルや、スチレン、又はそれらの共重合系樹脂から成る、マイクロレンズ材２９０がスピンコートされる。マクロレンズ材２９０としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリスチレン-アクリル共共重合系樹脂から成る熱硬化樹脂であって、屈折率が１．５５〜１．６程度のものを用いる。
【００３９】
次に、工程（２）では、高屈折材１００上に例えばノボラック樹脂などから成るポジ型フォトレジスト３００をスピンコートした後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行う。
【００４０】
次に、工程（３）では、フォトレジストの熱軟化点以上の温度で熱処理を行い、熱リフローを行う。これにより、フォトレジスト３００の上面が丸みを帯びた形状に加工される。このとき、フォトレジスト３００のパターン間のギャップは、Ｉ−Ｉ’断面の幅よりもＩＩ−ＩＩ’断面の幅の方が大きくなるように形成される。
【００４１】
次の工程（４）では、ドライエッチングによりマイクロレンズ材２９０を加工して第２のマイクロレンズ２８０を形成する。具体的には、工程（４）では、前述した特許文献１に記載されている正の変換差のドライエッチングを行う。これにより、工程（３）で形成したフォトレジスト３００の形状が転写されるようにして第２のマイクロレンズ２８０が形成される。この際、エッチングガスとして、ＣＦ４，ＮＦ３，ＳＦ６等にＯ２を添加したガスを用いることができる。このようなエッチングガスを用いることにより、下方にエッチングをしながらギャップ（隙間）を狭くする、正の変換差によるドライエッチングを行うことができる。
【００４２】
次の工程（５）では、第２のマイクロレンズ２８０上に第２の反射防止膜３１０としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を形成する。第１の実施形態と同様に、単位画素の境界部分で隣接する高屈折材１００のレンズ面は、境界部分で隙間（無効領域）が実質的に無いように形成される。単位画素の境界部分で隣接する第２のマイクロレンズ２８０についても、境界部分で隙間が無いように形成される。
【００４３】
図６は、図５の工程（４）でマイクロレンズ材２９０を加工して第２のマイクロレンズ２８０を形成する様子を工程順に詳細に示す概略断面図である。工程（４−１）は、図５の工程（３）が完了した状態を示している。
【００４４】
次に、工程（４−２）では、正の変換差によるドライエッチングを行う。これにより、フォトレジスト３００がエッチングされながら、マイクロレンズ材２９０もエッチングされる。工程（４−２）、工程（４−３）、工程（４−４）において、破線の水平線は、エッチング前のマイクロレンズ材２９０の上面の位置を示している。このように、正の変換差によるドライエッチングでは、フォトレジスト３００のパターンを、その下地に形成されたマイクロレンズ２９０にエッチング転写することで、ドライエッチング処理が行われる。このとき、マイクロレンズ２８０のパターンについては、エッチング前のマイクロレンズ材２９０の上面よりも低くなり、マイクロレンズ２８０間のギャップはフォトレジスト３００のギャップよりもやや狭くなる。
【００４５】
次の工程（４−３）は、正の変換差によるドライエッチングが更に進んだ状態を示している。正の変換差によるドライエッチングでは、進行が進むにつれて、単位画素の境界部分におけるギャップ（隙間：図中に示す平坦部２９２）が縮小されていく。このように、更にエッチングを追加することで、マイクロレンズ２８０のパターンについては、マイクロレンズ２８０の上凸の頂点は、破線で示す水平線よりも更に低くなり、また隣接するマイクロレンズ２８０間のギャップは更に狭くなる。そして、工程（４−３）に示すように、マイクロレンズ２８０間のギャップに関し、先ずＩ−Ｉ’断面のギャップが無くなる。
【００４６】
そして、更にエッチングを追加することで、マイクロレンズ２８０の上凸の頂点は破線で示す水平線よりも更に低くなり、隣接するマイクロレンズ２８０のギャップは更に狭くなる。そして、ＩＩ−ＩＩ’断面においてもギャップが無くなる。最終的に、工程（４−４）に示すように、隣接するマイクロレンズ間の深さがＩ−Ｉ’断面よりＩＩ−ＩＩ’断面の方が深いマイクロレンズ２８０が完成する。
【００４７】
３．第３の実施形態
３．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第３の実施形態について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、第３の実施形態の固体撮像装置１０００を示す模式図である。図７Ｂは、固体撮像装置１０００の平面構成を示している。また、図７Ａは、図７Ｂに示す一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面を示している。
【００４８】
第３の実施形態は、第２の実施形態における高屈折材１００と第２のマイクロレンズ２８０を一体化して形成したものである。
【００４９】
３．２．固体撮像装置の製造方法
図８は、第３の実施形態に係る固体撮像装置１０００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図８は、図７Ｂに示す一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面を示している。高屈折材１００を形成するまでの工程は、基本的に第１の実施形態と同様である。高屈折材１００を形成した状態を工程（１）に示す。
【００５０】
次の、工程（２）では、高屈折材１００上に、例えばノボラック樹脂などから成るポジ型フォトレジスト３２０をスピンコートした後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行う。次の工程（３）では、フォトレジスト３２０の熱軟化点以上の温度で熱処理を行い、熱リフローを行う。これにより、フォトレジスト３２０の上面が丸みを帯びた形状に加工される。
【００５１】
次の工程（４）では、ドライエッチングにより高屈折材１００をエッチングする。具体的には、工程（４）では、前述した特許文献１に記載されている正の変換性のドライエッチングを行う。これにより、工程（３）で形成したフォトレジスト３２０の形状が転写されるようにして高屈折材１００がエッチングされる。なお、この工程は、図６で説明した工程と同様に行われる。
【００５２】
次の工程（５）では、マイクロレンズ上に第２反射防止膜２９５としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を形成する。
【００５３】
ここで、高屈折材１００には金属フィラーが含まれるため、正の変換差のドライエッチングを行った場合に、前述した特許文献１と同様に、単位画素の境界において、高屈折材１００の上面には隙間（無効領域）が形成されてしまう。しかし、高屈折材１００の下面には、単位画素の境界に隙間（無効領域）が形成されないため、図７Ａに示したように、上面の隙間に入射した光（矢印Ａ１）は、高屈折材１００の下面の凸レンズによってフォトダイオード２００へ集光されることになる。従って、入射した光を確実に、且つ効率よくフォトダイオード２００に集光することが可能である。
【００５４】
４．第４の実施形態
４．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第４の実施形態について説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、第４の実施形態に係る固体撮像装置１０００を示す模式図である。図９Ｂは、固体撮像装置１０００の平面構成を示している。また、図９Ａは、図９Ｂに示す一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面を示している。
【００５５】
第４の実施形態は、第３の実施形態と同様にレンズ台座膜２４０の上に上下が凸面のレンズを形成したものであるが、下の凸面を構成するレンズ（高屈折材１００）と上の凸面を構成するレンズの材料が異なるものである。
【００５６】
４．２．固体撮像装置の製造方法
図１０は、第４の実施形態に係る固体撮像装置１０００の製造方法を工程順に示す概略断面図である。高屈折材１００を形成するまでの工程は、基本的に第１の実施形態と同様である。高屈折材１００を形成した状態を工程（１）に示す。
【００５７】
次の工程（２）では、高屈折材１００上に、ノボラック系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、あるいはそれらの共重合系樹脂などから成るポジ型のフォトレジスト３３０をスピンコートする。そして、フォトリソグラフィー法にて露光、現像処理を行い、フォトレジスト３３０のパターニングを行う。パターニング後には、フォトレジスト３３０中のナフトキノンジアジド（感光材）の光吸収を低減させるために、紫外線にてブリーチング（脱色）露光を行い可視光の光透過率を上げる。
【００５８】
次の工程（３）では、フォトレジスト３３０の熱軟化点以上の温度で熱処理を行い、熱リフローを行う。これにより、フォトレジスト３３０の上面が丸みを帯びた形状に加工される。そして、第４の実施形態では、このようにして加工されたフォトレジスト３３０を上凸のマイクロレンズ（第３の屈折材）として利用する。隣接して形成される高屈折材１００が熱処理による融着によってパターン崩れを起こさないように、フォトレジスト３３０は間隔を空けて形成される。
【００５９】
次の工程（４）では、フォトレジスト３３０上に第２の反射防止膜２９５としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ）を形成する。
【００６０】
第４の実施形態においても、単位画素の境界部分において、隣接して形成されたフォトレジスト３３０による上凸マイクロレンズ間には隙間（無効領域）が存在するが、高屈折材１００の下面の凸レンズには無効領域が存在しない。従って、図９Ａに示すように、上面の隙間に入射した光（矢印Ａ１）は、高屈折材１００の下面の凸レンズによってフォトダイオード２００へ集光されることになる。従って、入射した光を確実に、且つ効率よくフォトダイオード２００に集光することが可能である。
【００６１】
５．第５の実施形態
５．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第５の実施形態について説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、第５の実施形態の固体撮像装置１０００を示す模式図である。図１１Ｂは、固体撮像装置１０００の平面構成を示している。また、図１１Ａは、図１１Ｂに示す一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面と、一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’に沿った断面を示している。
【００６２】
第５の実施形態に係る固体撮像装置１０００は、第４の実施形態のフォトレジスト３３０による上凸のマイクロレンズの代わりに、フォトレジスト３４０により断面が矩形形状のマイクロレンズを形成したものである。
【００６３】
５．２．固体撮像装置の製造方法
第５の実施形態に係る固体撮像装置１０００の製造方法は、例えば、第４の実施形態で示したフォトレジスト３３０の製造方法を用いる。このとき、ブリーチング露光の後に、ＵＶ-Ｃｕｒｅによって熱リフローを行うようにフォトレジスト３４０を硬化させる。これによって、図１１Ａに示したように、断面視において矩形のマイクロレンズがフォトレジスト３４０により形成される。
【００６４】
断面視において矩形のマイクロレンズ（フォトレジスト３４０）は、図１０Ａ中に破線で示すように、屈折率差に基づく光の位相差で入射光の波面が湾曲し、レンズ作用を生じさせる。一方、図１１Ｂに示したように、隣接して形成されたマイクロレンズ同士に関し、一点鎖線Ｉ−Ｉ’で示す対辺方向に対して一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’で示す対角方向の隙間が大きく形成され（ｗ１＜ｗ２）、隙間が大きく形成された対角方向の集光効率が低下する。しかし、対角方向の隙間が大きく形成されていても、第３及び第３の実施形態と同様に、高屈折材１００の下凸のレンズ面については、単位画素の境界部分に実質的に隙間（無効領域）が無いように形成される。従って、図１０Ａ中に矢印Ａ１で示すように、フォトダイオード２００の方向に確実に光を集光することが可能である。
【００６５】
６．第６の実施形態
６．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第６の実施形態について説明する。図１２は、第６の実施形態の固体撮像装置１０００を示す断面図である。第５の実施形態に係る固体撮像装置１０００では、受光領域に形成された単位画素中に、撮像のための画素と位相差オートフォーカスのための画素が混在して形成されている。固体撮像装置１０００の撮像感度特性向上と、位相差オートフォーカスの検出精度向上のために、撮像画素はフォトダイオードバルク側に、位相差オートフォーカス用画素はシリコン表面側に焦点位置を調整することが好ましい。
【００６６】
第６の実施形態では、実質的にその表面が平坦に形成された高屈折材１００を備え、高屈折材１００上に、例えば第４の実施形態で示した製造方法を用いて、選択的に設けられるオートフォーカス画素に対応して、オートフォーカス画素用マイクロレンズ３５０を形成する。
【００６７】
これにより、撮像のための画素においては、オートフォーカス画素用マイクロレンズ３５０が形成されていないため、入射した光は矢印Ａ２方向に屈折し、フォトダイオード２００が焦点位置となるように合焦する。一方、位相差オートフォーカスのための画素では、オートフォーカス画素用マイクロレンズ３５０が形成されているため、入射した光は矢印Ａ３方向に屈折し、シリコン基板表面が焦点位置となるように合焦する。この場合においても、高屈折材１００の下凸のレンズ面には無効領域が存在しないため、効率良く確実に光を集光することが可能である。
【００６８】
７．第７の実施形態
７．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第７の実施形態について説明する。図１３は、第７の実施形態に係る固体撮像装置１０００を示す断面図である。第７の実施形態の固体撮像装置１０００は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０００の第２反射防止膜２７０上に接着剤３６０を介してガラス３７０を貼り付けたＷＬＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）の構成に係るものである。図１３では、第２反射防止膜２７０上に接着剤３６０を介してガラス３７０を密着させているが、基板の周辺部分でガラス３７０を支持することで、第２反射防止膜２７０とガラス３７０との間に空間を設けても良い。
【００６９】
８．第８の実施形態
８．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第８の実施形態について説明する。図１４は、第８の実施形態に係る固体撮像装置１０００を示す断面図である。第８の実施形態の固体撮像装置１０００は、第１の実施形態の固体撮像装置１０００における高屈折材１００が赤外線カットフィルター（ＩＲＣＦ）の機能を兼ね備えたものである。
【００７０】
ＩＲＣＦ機能を兼ねた高屈折材１００の材料として、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ノボラック系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、及び、シロキサン系樹脂等を用いて、樹脂中に酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化バリウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化イットリウムなどの金属フィラーを分散添加することに加えて、波長７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に極大吸収波長を有する銅化合物又は色素を含有する組成物と、波長８００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内に極大吸収波長を有する金属酸化物を含有する組成物とを含む赤外線吸収組成物を用いることができる。
【００７１】
色素としては例えば、シアニン色素、フタロシアニン色素、クアテリレン色素、アミニウム色素、イミニウム色素、アゾ色素、アンスラキノン色素、ジイモニウム色素、スクアリリウム色素、又は、ポルフィリン色素などを添加した材料を用いる。
【００７２】
ＩＲＣＦ機能を兼ねた高屈折材１００上には、第１の実施形態と同様に、マイクロレンズ上に第２の反射防止膜２７０となるシリコン酸化膜（ＳｉＯ）が形成される。
【００７３】
９．第９の実施形態
９．１．固体撮像装置の構成
次に、本開示の第９の実施形態について説明する。図１５は、第９の実施形態に係る固体撮像装置１０００を示す断面図である。第９の実施形態の固体撮像装置１０００は、第１の実施形態の固体撮像装置１０００における高屈折材１００がカラーフィルタの機能を兼ね備えたものである。このため、図１５に示すように、第１の実施形態と異なり、平坦化膜２２０上にカラーフィルタ２３０は形成されていない。
【００７４】
高屈折材１００中には金属フィラーを含まなくてもよいが、レッド、グリーン、ブルー、イエロー、シアン、マゼンタ、ホワイト（クリアー）、グレー、ブラックなどの色素が添加されて、少なくてもレンズ台座膜２４０よりも屈折率が高い材料で形成される。
【００７５】
カラーフィルタ機能を兼ねた高屈折材１００の上には、第１の実施形態と同様に、第２反射防止膜２７０となるシリコン酸化膜（ＳｉＯ）が形成される。
【００７６】
１０．製造コストの比較について
次に、図１６に基づいて、本開示の実施形態に係る固体撮像装置１０００の製造工程と、従来の方法で製造される固体撮像装置の製造工程の比較について説明する。図１６は、従来の方法で製造される固体撮像装置を比較例として左側に示し、本実施形態に係る固体撮像装置１０００を右側に示している。
【００７７】
比較例によれば、隣接する単位画素の境界部分でマイクロレンズ同士に隙間の無いようにドライエッチング法を用いてマイクロレンズを形成する。例えば無機膜（ＳｉＯＮ，ＳｉＮなど）でマイクロレンズを形成する場合、エッチングでの正の変換差を生じないように、第１のマイクロレンズ５００をエッチングで形成した後に、第２のマイクロレンズ５１０を追加して形成する必要がある。
【００７８】
また、金属フィラーを添加した第１のマイクロレンズ５００をエッチングにて形成した場合、正の変換差を生じにくいために、例えば第２のマイクロレンズ５１０を追加して成膜する必要があった。
【００７９】
一方、本実施形態によれば、等方性エッチングを用いることにより１回でその土台となるレンズ台座膜２４０を形成し、下凸マイクロレンズである高屈折材１００は、ドライエッチングを行うことなく、スピンコートによりその形成が可能である。
【００８０】
ここで、本実施形態に係る固体撮像装置１０００の製造工程と、比較例に係る固体撮像装置の製造工程を比較すると、以下の通りとなる。なお、両工程において、カラーフィルタを形成するまでの工程は同様である。
・本実施形態に係る固体撮像装置１０００
レンズ台座膜２４０となる低屈折率材を成膜→レジストパターンをリソグラフィー→低屈折率材をエッチング→高屈折材１００を塗布→反射防止膜の形成
【００８１】
・比較例に係る固体撮像素子
平坦化膜４９０の形成→高屈折率材を成膜→レジストパターンをリソグラフィー→高屈折率材をエッチング→高屈折率材を堆積→高屈折率材をエッチング→反射防止膜の形成
【００８２】
従って、本実施形態の方が比較例よりも２工程削減できることになり、本実施形態によれば、製造コストを大幅に低減することが可能である。なお、本実施形態に係る固体撮像装置１０００では、レンズ台座膜２４０となる低屈折率材は有機系の材料を塗布することで形成するため、カラーフィルタ２３０の上面の凹凸を平坦にしながらレンズ台座膜２４０を形成することができる。一方、比較例に係る固体撮像装置では、高屈折材を無機系の材料で形成するため、高屈折材の形成のみではカラーフィルタ２３０の上面の凹凸を平坦にすることはできない。従って、最初にカラーフィルタ２３０上に平坦化膜を形成する必要があり、更に工程数が多くなってしまう。
【００８３】
１１．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。
【００８４】
図１９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。
【００８５】
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１９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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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１２０３０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。
【００９４】
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１９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。
【００９５】
図２０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【００９６】
図２０では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【００９７】
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。
【００９８】
なお、図２０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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
１２．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。
【０１０５】
図２１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。
【０１０６】
図２１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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図２２は、図２１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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。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。
【０１３６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３７】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１３８】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）  受光領域の単位画素に対応して設けられた受光素子と、
前記単位画素のそれぞれに対応する矩形形状の平面形状からなるマイクロレンズと、を備え、
前記マイクロレンズは、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅に近いほど膜厚が薄い第１の屈折材を有する、固体撮像装置。
（２）  前記第１の屈折材は、前記単位画素のそれぞれに対応するレンズ面を有し、隣接する前記単位画素との境界において、前記レンズ面が隙間なく連続している、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）  前記第１の屈折材は、前記受光素子に向けて凸状の前記レンズ面を有する、前記（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）  前記レンズ面が球面である、前記（２）又は（３）に記載の固体撮像装置。
（５）  前記第１の屈折材は、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅では、隣接する前記レンズ面が所定の面を介して接続されている、前記（２）〜（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）  前記所定の面の幅が０．４μｍ以下である、前記（５）に記載の固体撮像装置。
（７）  前記マイクロレンズは、
前記第１の屈折材よりも前記受光素子側に形成され、前記第１の屈折材よりも低屈折率の第２の屈折材を含む、前記（１）〜（６）のいずれかにに記載の固体撮像装置。
（８）  前記第２の屈折材は、隣接する前記単位画素との境界において、前記矩形形状の四隅に近いほど膜厚が厚い、前記（７）に記載の固体撮像装置。
（９）  前記マイクロレンズは、
前記第１の屈折材と前記第２の屈折材との間に形成され、前記第１の屈折材よりも屈折率が低く、前記第２の屈折材よりも屈折率の高い反射防止膜を更に含む、前記（７）に記載の固体撮像装置。
（１０）  前記第１の屈折材上の前記受光素子の反対側に少なくとも１種類の反射防止膜が形成された、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１１）  前記第１の屈折材に対して前記受光素子の反対側に形成され、前記受光素子とは反対側に向けてレンズ形状を有する第３の屈折材を更に有する、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１２）  前記第１の屈折材と前記第３の屈折材の間に形成されたカラーフィルタを更に有する、前記（１１）に記載の固体撮像装置。
（１３）  前記第１の屈折材は、前記受光素子と反対側の面が平面である、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１４）  前記第１の屈折材は、前記受光素子と反対側に凸状のレンズ面を有する、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１５）  前記第１の屈折材に対して前記受光素子の反対側に形成された透明基板を更に有する、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（１６）  前記第１の屈折材と前記透明基板の間に空隙層が形成された、前記（１５）に記載の固体撮像装置。
（１７）  前記第１の屈折材は、分光機能を有する色素を含む、前記（１）に記載の固体撮像装置。
【符号の説明】
【０１３９】
１００    高屈折材
２００    フォトダイオード
２４０    レンズ台座膜
２５０    第１反射防止膜
２７０    第２反射防止膜
１０００  固体撮像装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
2019036788.tif 000005
【図２Ｂ】
2019036788.tif 000006
【図２Ｃ】
2019036788.tif 000007
【図２Ｄ】
2019036788.tif 000008
【図２Ｅ】
2019036788.tif 000009
【図２Ｆ】
2019036788.tif 000010
【図３】
2019036788.tif 000011
【図４Ａ】
2019036788.tif 000012
【図４Ｂ】
2019036788.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2019036788.tif 000016
【図７Ｂ】
2019036788.tif 000017
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
2019036788.tif 000021
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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２０】
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【図２１】
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【図２２】
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