(57)【要約】【課題】裏面照射型の撮像素子におけるクロストークの発生を軽減する。【解決手段】撮像素子は、光電変換部、画素回路および配線層を備える画素と偏光部とを具備する。光電変換部は、半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う。画素回路は、光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する。配線層は、半導体基板における入射光が入射する面とは異なる面に配置されて画像信号または画素回路に印加される信号の何れかを伝達する。偏光部は、半導体基板および配線層の間に配置されて光電変換部を透過した入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる。【選択図】図３
2019091745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、
前記光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する画素回路と、
前記半導体基板における前記入射光が入射する面とは異なる面に配置されて前記画像信号または前記画素回路に印加される信号の何れかを伝達する配線層と
を備える画素と、
前記半導体基板および前記配線層の間に配置されて前記光電変換部を透過した前記入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と
を具備する撮像素子。
【請求項２】
前記偏光部は、ワイヤグリッドにより構成される請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
複数の前記偏光部が前記半導体基板と前記配線層との間に配置される請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
前記複数の偏光部は、同じ偏光方向に構成される請求項３記載の撮像素子。
【請求項５】
前記偏光部は、前記配線層と同時に形成される請求項１記載の撮像素子。
【請求項６】
２次元に配置された複数の前記画素と、
前記複数の画素毎に配置される前記偏光部と
を具備する請求項１記載の撮像素子。
【請求項７】
前記複数の偏光部は、隣接する偏光部が異なる偏光方向に構成される請求項６記載の撮像素子。
【請求項８】
前記複数の画素のそれぞれは、前記入射光のうちの異なる波長の光を透過して前記光電変換部に入射させる複数のカラーフィルタのうちの１つをさらに備える請求項６記載の撮像素子。
【請求項９】
前記複数のカラーフィルタのうちの所定の波長の光を透過するカラーフィルタを備える前記画素に配置された前記偏光部は、隣接する偏光部とは異なる偏光方向に構成される請求項８記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである請求項９記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、白色光を透過するカラーフィルタである請求項９記載の撮像素子。
【請求項１２】
前記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、赤外光を透過するカラーフィルタである請求項９記載の撮像素子。
【請求項１３】
前記複数の画素のそれぞれは、前記入射光のうちの特定の偏光方向の光を透過して前記光電変換部に入射させる第２の偏光部をさらに備える請求項６記載の撮像素子。
【請求項１４】
前記第２の偏光部は、同じ前記画素に配置される前記偏光部と同じ偏光方向に構成される請求項１３記載の撮像素子。
【請求項１５】
前記第２の偏光部は、同じ前記画素に配置される前記偏光部と異なる偏光方向に構成される請求項１３記載の撮像素子。
【請求項１６】
半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、
前記光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する画素回路と、
前記半導体基板における前記入射光が入射する面とは異なる面に配置されて前記画像信号または前記画素回路に印加される信号の何れかを伝達する配線層と
を備える画素と、
前記半導体基板および前記配線層の間に配置されて前記光電変換部を透過した前記入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と、
前記伝達された画像信号を処理する処理回路と
を具備する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像素子および撮像装置に関する。詳しくは、半導体基板の裏面に入射光が照射される撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射光の光電変換を行う光電変換部を備える画素が２次元アレイ状に配置されて構成された撮像素子が使用されている。この画素にはそれぞれオンチップレンズやカラーフィルタが配置され、画素毎に異なる色に対応する画像信号が生成される。この撮像素子において、画素の光電変換部が形成された半導体基板に隣接して配線層が形成され、当該配線層が形成された面とは異なる半導体基板の面から光電変換部に対して入射光が照射される裏面照射型の撮像素子が使用されている。この裏面照射型の撮像素子は、配線層の形成後に半導体基板の裏面を研削して薄型化することにより、光電変換の効率を向上させた撮像素子である。
【０００３】
このような裏面照射型の撮像素子の感度をさらに向上させるため、光電変換部が形成された半導体基板と配線層との間に反射層を設けた撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。赤色光や赤外光等の長波長の光は、光電変換部を構成するシリコン（Ｓｉ）等の半導体における吸収係数が小さい。すなわち、光電変換を生じにくい光であり、光電変換部を透過する確率が高い。そこで、上述の撮像素子では、光電変換に寄与することなく光電変換部を透過した入射光を反射し、光電変換部に再度入射させることにより感度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４７３３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、光電変換部を透過した入射光が反射層により反射された際に、隣接する画素の光電変換部に入射する場合がある。例えば、反射光が半導体基板と半導体基板の表面に形成された絶縁膜との界面においてさらに反射され、隣接する画素の光電変換部に入射する場合がある。このような場合、画像信号のクロストークを生じる。ここでクロストークとは、上述の反射光等の被写体からの光以外の光の入射により画像信号が変化する現象である。モノクロの画像信号を生成する撮像素子においては、解像度低下の原因となる。一方、カラーの画像信号を生成する撮像素子は、隣接する２つの画素には異なる波長の光を透過するカラーフィルタがそれぞれ配置される。カラーフィルタを介して画素に入射した光が反射光となり、隣接する画素のカラーフィルタを経由せずに光電変換部に入射して画像信号に変換されると、異なる色の情報を含む画像信号が生成される。このため、カラーの画像信号を生成する撮像素子において生じるクロストークは混色の原因となる。このように、上述の従来技術では、クロストークを生じて画質が低下するという問題がある。
【０００６】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、上記光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する画素回路と、上記半導体基板における上記入射光が入射する面とは異なる面に配置されて上記画像信号または上記画素回路に印加される信号の何れかを伝達する配線層とを備える画素と、上記半導体基板および上記配線層の間に配置されて上記光電変換部を透過した上記入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部とを具備する撮像素子である。これにより、光電変換部を透過した入射光のうち特定の偏光方向の光が偏光部を透過するという作用をもたらす。偏光方向が異なる偏光部が隣接する画素に配置される場合に、配線層による反射により隣接する画素に入射する光は偏光方向が異なる２つの偏光部を通過することとなり、隣接する画素に入射する光の減衰が想定される。
【０００７】
また、この第１の態様において、上記偏光部は、ワイヤグリッドにより構成されてもよい。これにより、ワイヤグリッドにより構成される偏光部が配置されるという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の態様において、複数の上記偏光部が上記半導体基板と上記配線層との間に配置されてもよい。これにより、光電変換部を透過した入射光は、複数の偏光部を透過するという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の態様において、上記複数の偏光部は、同じ偏光方向に構成されてもよい。これにより、光電変換部を透過した入射光は、同じ偏光方向の複数の偏光部を透過するという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の態様において、上記偏光部は、上記配線層と同時に形成されてもよい。これにより、配線層と同時に形成された偏光部が配置されるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の態様において、２次元に配置された複数の上記画素と、上記複数の画素毎に配置される上記偏光部とを具備してもよい。これにより、偏光部がそれぞれ配置された複数の画素が２次元に配置されるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の態様において、上記複数の偏光部は、隣接する偏光部が異なる偏光方向に構成されてもよい。これにより、異なる偏光方向の偏光部が隣接する画素に配置されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の態様において、上記複数の画素のそれぞれは、上記入射光のうちの異なる波長の光を透過して上記光電変換部に入射させる複数のカラーフィルタのうちの１つをさらに備えてもよい。これにより、カラーフィルタおよび偏光部が画素にそれぞれ配置されるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の態様において、上記複数のカラーフィルタのうちの所定の波長の光を透過するカラーフィルタを備える上記画素に配置された上記偏光部は、隣接する偏光部とは異なる偏光方向に構成されてもよい。これにより、所定の波長の光を透過するカラーフィルタを備える画素に隣接する画素には異なる偏光方向の偏光部が配置されるという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の態様において、上記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタであってもよい。これにより、赤色光に対応するカラーフィルタを備える画素に隣接する画素には異なる偏光方向の偏光部が配置されるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の態様において、上記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、白色光を透過するカラーフィルタであってもよい。これにより、白色光に対応するカラーフィルタを備える画素に隣接する画素には異なる偏光方向の偏光部が配置されるという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第１の態様において、上記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、赤外光を透過するカラーフィルタであってもよい。これにより、赤外光に対応するカラーフィルタを備える画素に隣接する画素には異なる偏光方向の偏光部が配置されるという作用をもたらす。
【００１８】
また、この第１の態様において、上記複数の画素のそれぞれは、上記入射光のうちの特定の偏光方向の光を透過して上記光電変換部に入射させる第２の偏光部をさらに備えてもよい。これにより、第２の偏光部を透過した入射光が光電変換部に入射するという作用をもたらす。
【００１９】
また、この第１の態様において、上記第２の偏光部は、同じ上記画素に配置される上記偏光部と同じ偏光方向に構成されてもよい。これにより、偏光部と同じ偏光方向の入射光が光電変換部を透過して偏光部に入射するという作用をもたらす。
【００２０】
また、この第１の態様において、上記第２の偏光部は、同じ上記画素に配置される上記偏光部と異なる偏光方向に構成されてもよい。これにより、偏光部とは異なる偏光方向の入射光が光電変換部を透過して偏光部に入射するという作用をもたらす。
【００２１】
また、本技術の第２の態様は、半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、上記光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する画素回路と、上記半導体基板における上記入射光が入射する面とは異なる面に配置されて上記画像信号または上記画素回路に印加される信号の何れかを伝達する配線層とを備える画素と、上記半導体基板および上記配線層の間に配置されて上記光電変換部を透過した上記入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と、上記伝達された画像信号を処理する処理回路とを具備する撮像装置である。これにより、光電変換部を透過した入射光のうち特定の偏光方向の光が偏光部を透過するという作用をもたらす。偏光方向が異なる偏光部が隣接する画素に配置される場合に、配線層による反射により隣接する画素に入射する光は偏光方向が異なる２つの偏光部を通過することとなり、隣接する画素に入射する光の減衰が想定される。
【発明の効果】
【００２２】
本技術によれば、撮像素子におけるクロストークの発生を軽減し、画質の低下を防止するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本技術の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。
【図２】本技術の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図４】本技術の第１の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。
【図５】本技術の第１の実施の形態に係る偏光部の構成例を示す図である。
【図６】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例に係る偏光部の配置の一例を示す図である。
【図７】本技術の第１の実施の形態の第２の変形例に係る偏光部の配置の一例を示す図である。
【図８】本技術の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図９】本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の構成例を示す図である。
【図１０】本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。
【図１１】本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。
【図１２】本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の製造方法の一例を示す図である。
【図１３】本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の製造方法の一例を示す図である。
【図１４】本技術の第３の実施の形態に係る偏光部の構成例を示す図である。
【図１５】本技術の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図１６】本技術の第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図１７】本技術の第５の実施の形態に係る偏光部の製造方法の一例を示す図である。
【図１８】本技術の第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図１９】本技術の第６の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。
【図２０】本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。
【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。
【図２３】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２４】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】
【００２４】
次に、図面を参照して、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面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ることは勿論である。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第４の実施の形態
５．第５の実施の形態
６．第６の実施の形態
７．カメラへの応用例
８．内視鏡手術システムへの応用例
９．移動体への応用例
【００２５】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像素子の構成］
図１は、本技術の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子１は、画素アレイ部１０と、垂直駆動部２０と、カラム信号処理部３０と、制御部４０とを備える。
【００２６】
画素アレイ部１０は、画素１００が２次元格子状に配置されて構成されたものである。ここで、画素１００は、照射された光に応じた画像信号を生成するものである。この画素１００は、照射された光に応じた電荷を生成する光電変換部を有する。また画素１００は、画素回路をさらに有する。この画素回路は、光電変換部により生成された電荷に基づく画像信号を生成する。画像信号の生成は、後述する垂直駆動部２０により生成された制御信号により制御される。画素アレイ部１０には、信号線１１および１２がＸＹマトリクス状に配置される。信号線１１は、画素１００における画素回路の制御信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の行毎に配置され、各行に配置される画素１００に対して共通に配線される。信号線１２は、画素１００の画素回路により生成された画像信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の列毎に配置され、各列に配置される画素１００に対して共通に配線される。これら光電変換部および画素回路は、半導体基板に形成される。
【００２７】
垂直駆動部２０は、画素１００の画素回路の制御信号を生成するものである。この垂直駆動部２０は、生成した制御信号を同図の信号線１１を介して画素１００に伝達する。カラム信号処理部３０は、画素１００により生成された画像信号を処理するものである。このカラム信号処理部３０は、同図の信号線１２を介して画素１００から伝達された画像信号の処理を行う。カラム信号処理部３０における処理には、例えば、画素１００において生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するアナログデジタル変換が該当する。カラム信号処理部３０により処理された画像信号は、撮像素子１の画像信号として出力される。制御部４０は、撮像素子１の全体を制御するものである。この制御部４０は、垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０を制御する制御信号を生成して出力することにより、撮像素子１の制御を行う。制御部４０により生成された制御信号は、信号線４１および４２により垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０に対してそれぞれ伝達される。
【００２８】
［画素の構成］
図２は、本技術の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００の構成例を表す回路図である。同図の画素１００は、光電変換部１０１と、電荷保持部１０２と、ＭＯＳトランジスタ１０３乃至１０６とを備える。
【００２９】
光電変換部１０１のアノードは接地され、カソードはＭＯＳトランジスタ１０３のソースに接続される。ＭＯＳトランジスタ１０３のドレインは、ＭＯＳトランジスタ１０４のソース、ＭＯＳトランジスタ１０５のゲートおよび電荷保持部１０２の一端に接続される。電荷保持部１０２の他の一端は、接地される。ＭＯＳトランジスタ１０５および１０６のドレインは電源線Ｖｄｄに共通に接続され、ＭＯＳトランジスタ１０５のソースはＭＯＳトランジスタ１０６のドレインに接続される。ＭＯＳトランジスタ１０６のソースは、出力信号線ＯＵＴに接続される。ＭＯＳトランジスタ１０３、１０４および１０６のゲートは、それぞれ転送信号線ＴＲ、リセット信号線ＲＳＴおよび選択信号線ＳＥＬに接続される。なお、転送信号線ＴＲ、リセット信号線ＲＳＴおよび選択信号線ＳＥＬは、信号線１１を構成する。また、出力信号線ＯＵＴは、信号線１２を構成する。
【００３０】
光電変換部１０１は、前述のように照射された光に応じた電荷を生成するものである。この光電変換部１０１には、フォトダイオードを使用することができる。また、電荷保持部１０２およびＭＯＳトランジスタ１０３乃至１０６は、画素回路を構成する。
【００３１】
ＭＯＳトランジスタ１０３は、光電変換部１０１の光電変換により生成された電荷を電荷保持部１０２に転送するトランジスタである。ＭＯＳトランジスタ１０３における電荷の転送は、転送信号線ＴＲにより伝達される信号により制御される。電荷保持部１０２は、ＭＯＳトランジスタ１０３により転送された電荷を保持するキャパシタである。ＭＯＳトランジスタ１０５は、電荷保持部１０２に保持された電荷に基づく信号を生成するトランジスタである。ＭＯＳトランジスタ１０６は、ＭＯＳトランジスタ１０５により生成された信号を画像信号として出力信号線ＯＵＴに出力するトランジスタである。このＭＯＳトランジスタ１０６は、選択信号線ＳＥＬにより伝達される信号により制御される。
【００３２】
ＭＯＳトランジスタ１０４は、電荷保持部１０２に保持された電荷を電源線Ｖｄｄに排出することにより電荷保持部１０２をリセットするトランジスタである。このＭＯＳトランジスタ１０４によるリセットは、リセット信号線ＲＳＴにより伝達される信号により制御され、ＭＯＳトランジスタ１０３による電荷の転送の前に実行される。なお、このリセットの際、ＭＯＳトランジスタ１０３を導通させることにより、光電変換部１０１のリセットも行うことができる。このように、画素回路は、光電変換部１０１により生成された電荷を画像信号に変換する。
【００３３】
図３は、本技術の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０に配置された画素１００の構成例を表す模式断面図である。画素１００は、オンチップレンズ１５５と、カラーフィルタ１５４と、遮光膜１５３と、平坦化膜１５２と、絶縁膜１５１と、半導体基板１４１と、絶縁層１２１と、配線層１２３乃至１２５と、偏光部１３０と、支持基板１１０とを備える。
【００３４】
オンチップレンズ１５５は、入射光を光電変換部１０１に集光させるレンズである。このオンチップレンズ１５５は、画素１００毎に配置される。
【００３５】
カラーフィルタ１５４は、所定の波長の光を透過する光学的なフィルタである。このカラーフィルタ１５４として、例えば、赤色光、緑色光および青色光を透過する３つのカラーフィルタを使用することができる。この場合、画素１００には、赤色光、緑色光および青色光を透過するカラーフィルタうちの１つが配置される。以下、カラーフィルタ１５４に付した文字により、これらのカラーフィルタ１５４を識別する。「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」は、それぞれ赤色光、緑色光および青色光を透過するカラーフィルタを表す。同図においては、赤色光および緑色光を透過するカラーフィルタ１５４が配置された画素１００の例を表した。以下、赤色光、緑色光および青色光を透過するカラーフィルタが配置された画素１００をそれぞれ赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００と称する。
【００３６】
遮光膜１５３は、隣接する画素１００のカラーフィルタ１５４を透過した光を遮光するものである。この遮光膜１５３は、カラーフィルタ１５４の下層の画素１００の境界の領域に配置され、画素１００に斜めに入射して自身の画素に配置されたカラーフィルタ１５４とは異なるカラーフィルタ１５４を透過した光の光電変換部１０１への入射を防止する。これにより、混色の発生を防ぐことができる。
【００３７】
平坦化膜１５２は、カラーフィルタ１５４が形成される面を平坦化する膜である。絶縁膜１５１は、半導体基板１４１の表面を絶縁する膜である。
【００３８】
なお、同図の撮像素子１は、裏面照射型の撮像素子であるため、半導体基板１４１の裏面にカラーフィルタ１５４およびオンチップレンズ１５５が形成される。このため、同図における半導体基板１４１の下面が半導体基板１４１の表面となる。
【００３９】
半導体基板１４１は、画素１００の光電変換部１０１および画素回路を構成する素子の拡散領域が形成される基板である。この半導体基板１４１には、例えば、Ｓｉにより構成された半導体基板を使用することができる。また、半導体基板１４１には、所定の導電型のウェル領域が形成され、このウェル領域に光電変換部１０１等の拡散領域が形成される。便宜上、同図の半導体基板１４１をＰ型に構成されたウェル領域と想定する。同図の半導体基板１４１には、光電変換部１０１の他に画素回路のうちのＭＯＳトランジスタ１０３および電荷保持部１０２を記載した。また、半導体基板１４１には、隣接する画素１００を分離するための分離部１４２が配置される。
【００４０】
光電変換部１０１は、Ｎ型半導体領域１４３および当該Ｎ型半導体領域１４３の周囲のＰ型ウェル領域（半導体基板１４１）により構成される。Ｎ型半導体領域１４３およびＰ型ウェル領域の間のＰＮ接合に入射光が照射されると光電変換を生じ、電荷が生成される。生成された電荷のうち電子がＮ型半導体領域１４３に蓄積される。
【００４１】
電荷保持部１０２は、Ｎ型半導体領域１４４により構成される。このＮ型半導体領域１４４には、光電変換部１０１のＮ型半導体領域１４３に蓄積された電荷が転送されて保持される。Ｎ型半導体領域１４４をＮ型半導体領域１４３より高い不純物濃度に構成することにより、深いポテンシャルに構成することができ、Ｎ型半導体領域１４４に蓄積された電荷の完全転送が可能となる。
【００４２】
ＭＯＳトランジスタ１０３は、Ｎ型半導体領域１４３およびＮ型半導体領域１４４をそれぞれソースおよびドレインとし、Ｎ型半導体領域１４３およびＮ型半導体領域１４４の間のＰ型ウェル領域（半導体基板１４１）をチャンネル領域とするＭＯＳトランジスタである。また、ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートには、絶縁層１２１の中に配置されたゲート１４５が該当する。このゲート１４５は、上述のチャンネル領域の上層部に形成された多結晶シリコンにより構成することができる。なお、ゲート１４５およびチャンネル領域の間には、半導体基板１４１の表面に形成されたゲート酸化膜が絶縁層１２１として配置される。
【００４３】
配線層１２３乃至１２５は、画素１００により生成された画像信号を伝達するものである。また、配線層１２３乃至１２５は、画素回路に印加される信号の伝達をさらに行う。具体的には、配線層１２３乃至１２５は、図２において説明した信号線（出力信号線ＯＵＴ、転送信号線ＴＲ、リセット信号線ＲＳＴおよび選択信号線ＳＥＬ）および電源線Ｖｄｄを構成する。配線層１２３乃至１２５と画素回路との間は、ビアプラグ１２２により接続される。また、同図においては、配線層１２３乃至１２５の３層の配線が形成され、各配線層の層間もビアプラグ１２２により接続される。このように、ビアプラグ１２２は、配線層１２３乃至１２５と同様に、画像信号および画素回路に印加される信号の伝達を行う。なお、配線層の構成はこの例に限定されない。例えば、２層または４層以上に形成された配線層を使用することもできる。配線層１２３乃至１２５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属により構成することができる。ビアプラグ１２２は、例えば、タングステン（Ｗ）やＣｕ等の金属により構成することができる。なお、ビアプラグ１２２は、特許請求の範囲に記載の配線層の一例である。
【００４４】
絶縁層１２１は、配線層１２３乃至１２５を絶縁するものである。この絶縁層１２１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の酸化物の膜を使用することができる。
【００４５】
支持基板１１０は、撮像素子１の製造工程において半導体基板１４１等を補強し、支持する基板である。この支持基板１１０は、半導体により構成され、絶縁層１２１の表面に接着されて半導体基板１４１等を支持する。
【００４６】
偏光部１３０は、特定の偏光方向の光を透過させるものである。この偏光部１３０には、例えば、ワイヤグリッドにより構成される偏光部を使用することができる。ここで、ワイヤグリッドにより構成される偏光部とは、入射する光の波長より狭いピッチに配置された複数の線により構成された偏光部である。この複数の線は、光を吸収または反射する性質を有する材料により構成され、光の遮光を行う。以下、偏光部１３０を構成する線を遮光ライン（遮光ライン１３９）と称する。この遮光ライン１３９は、導電性を有する無機材料により構成することができる。例えば、Ａｌ、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、Ｃｕ、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｗ、鉄（Ｆｅ）およびテルル（Ｔｅ）等の金属材料により構成することができる。また、例えば、これらの金属を含む合金ならびにシリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体材料により構成することもできる。また、絶縁層１２１との密着強度を向上させるための密着層を遮光ライン１３９の下層に配置することもできる。この密着層には、例えば、Ｔｉ、窒化チタン（ＴｉＮ）ならびにＴｉおよびＴｉＮを積層した膜を使用することができる。
【００４７】
また、遮光ライン１３９は、例えば３０乃至１００ｎｍの幅に構成することができる。この遮光ライン１３９を、例えば、１２０乃至４００ｎｍのピッチに配置することにより偏光部１３０を構成することができる。また、遮光ライン１３９の間の領域には、光を透過させる絶縁物、例えば、ＳｉＯ２等の酸化物、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の窒化物および空気を配置することができる。同図においては、絶縁層１２１を遮光ライン１３９の間に配置する例を表した。
【００４８】
遮光ライン１３９を入射する光の波長より狭いピッチに複数配置することにより、複数の遮光ライン１３９の並び方向に垂直な偏光方向の光（遮光ライン１３９と平行な偏光方向の光）を減衰させることができる。これは、入射光の電場に応じた遮光ライン１３９中の自由電子の振動により生じる反射波が入射光と打ち消し合うためである。一方、複数の遮光ライン１３９の並び方向に平行な偏光方向の光（遮光ライン１３９と垂直な偏光方向の光）は、減衰されることなく偏光部１３０を通過する。このように、偏光部１３０は、特定の偏光方向の光を透過させることができる。偏光部１３０の構成の詳細については後述する。
【００４９】
偏光部１３０は半導体基板１４１および配線層１２３乃至１２５の間に配置され、偏光部１３０には画素１００の入射光のうち光電変換部１０１を透過した光が入射する。偏光部１３０は、この入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる。この偏光部１３０を透過した光が配線層１２３乃至１２５により反射され、隣接する画素１００に入射し、光電変換部１０１に到達すると混色を生じる。これは、自身に配置されたカラーフィルタ１５４とは異なる光に対応するカラーフィルタ１５４を透過した光が光電変換されるためである。しかし、隣接する偏光部１３０をそれぞれ異なる偏光方向に構成することにより、配線層１２３乃至１２５により反射された光の光電変換部１０１への入射を防止することができる。
【００５０】
同図の矢印はこの様子を表したものであり、実線は画素１００の光電変換部１０１を透過して偏光部１３０に入射する光を表し、点線は偏光部１３０を透過した特定の偏光方向の光を表す。偏光部１３０（偏光部１３０ａ）を透過した後に配線層１２５により反射された光は、異なる偏光方向に構成された隣接する偏光部１３０（偏光部１３０ｂ）により遮蔽され、隣接する画素１００の光電変換部１０１への入射が防止される。これにより、混色の発生を軽減することができる。なお、光電変換部１０１を透過して偏光部１３０に入射する光の一部は、偏光部１３０により反射され、再度自身の画素１００の光電変換部１０１に入射する。これにより、感度の低下を補償することができる。
【００５１】
［偏光部の配置］
図４は、本技術の第１の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０において隣接する画素１００に配置された偏光部１３０の偏光方向を表した図である。同図の矩形は画素１００を表す。また、画素１００に記載された符号は、図２と同様に、画素１００に配置されたカラーフィルタ１５４の種類を表す。すなわち、「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」が付された画素１００は、それぞれ赤色画素、緑色画素および青色画素に該当する。同図の画素アレイ部１０は、これら赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００がベイヤー配列に構成された例を表したものである。ここで、ベイヤー配列とは、市松模様に配置された緑色画素１００の間に赤色画素１００および青色画素１００が配置された画素の配列である。
【００５２】
同図におけるａは、縦または横方向に配列されたワイヤグリッド（遮光ライン１３９）により構成される偏光部１３０の例を表したものである。縦方向に配列された遮光ライン１３９により横方向の偏光が透過し、横方向に配列された遮光ライン１３９により縦方向の偏光が透過する。また、同図におけるａにおいて、赤色画素１００には縦方向に配列された遮光ライン１３９により構成される偏光部１３０が配置され、緑色画素１００および青色画素１００には横方向に配列された遮光ライン１３９により構成される偏光部１３０が配置される。すなわち、赤色画素１００と赤色画素１００に隣接する他の画素とは、配置される偏光部１３０の偏光方向が異なる。このため、これらの偏光部１３０が配置された赤色画素１００と緑色画素１００および青色画素１００との間において、図３において説明した配線層１２３乃至１２５からの反射光に対する偏光部１３０による遮蔽が実行される。また、赤色画素１００と他の画素１００に配置される偏光部１３０は、偏光方向が９０度異なっている。このように、隣接する偏光部１３０において偏光方向を直交させることにより、他の角度の場合と比較して反射光の遮蔽効果を向上させることができる。
【００５３】
緑色光および青色光と比較して波長が長い赤色光は、光電変換部１０１を構成するＳｉにおける吸収率が低く、配線層１２３乃至１２５による反射に基づく混色の原因となりやすい。そこで、赤色画素１００と他の画素１００とに配置する偏光部１３０の偏光方向を変更して赤色光による混色を防止し、クロストークに基づく画質の低下を防ぐことができる。
【００５４】
同図におけるｂは、右斜め下または右斜め上方向に配列された遮光ライン１３９により構成される偏光部１３０が配置される例を表したものである。同図におけるｂにおいても、赤色画素１００と赤色画素１００に隣接する他の画素とは、配置される偏光部１３０の偏光方向が９０度異なる。
【００５５】
［偏光部の構成］
図５は、本技術の第１の実施の形態に係る偏光部の構成例を示す図である。同図は、偏光部１３０の構成例を表す断面図であり、遮光ライン１３９の構成を表す断面図である。また、同図は、図３において説明した遮光ライン１３９とは異なり、２層または３層に構成された遮光ライン１３９の例を表したものである。
【００５６】
同図におけるａにおいて、遮光ライン１３９は、順に積層された光吸収層１３１および光反射層１３３により構成される。光反射層１３３は、光を反射するものである。この光反射層１３３は、図３において説明した遮光ライン１３９と同様に導電性を有する無機材料により構成することができる。例えば、光反射層１３３は、Ａｌにより構成することができる。光吸収層１３１は、光を吸収するものである。この光吸収層１３１は、光吸収作用を有する金属材料、合金材料および半導体材料により構成することができる。光反射層１３３と同様の材料が光反射層１３１として使用可能であるが、所望の波長の光に対して吸収作用を奏する材料を選択する必要がある。例えば、光吸収層１３１は、Ｗにより構成することができる。なお、図３において説明した密着層を光吸収層１３１として使用することも可能である。この光吸収層１３１を配置することにより、偏光部１３０からの光の反射を軽減することができる。
【００５７】
同図におけるｂにおける遮光ライン１３９は、光吸収層１３１および光反射層１３３の間に絶縁層１３２を備える点で同図におけるａの遮光ライン１３９と異なる。絶縁層１３２は、透明な絶縁物であり、光反射層１３３により反射された光の位相を調整するものである。この絶縁層１３２による位相の調整は、光反射層１３３により反射された光の位相を光吸収層１３１により反射された光とは逆の位相にすることにより行うことができる。絶縁層１３２により位相が調整された光と光吸収層１３１により反射された光とは逆位相であるため、両者は干渉により減衰する。これにより、遮光ライン１３９による光の反射をさらに軽減することができる。また、絶縁層１３２は、光反射層１３３の下地としての役割も有する。絶縁層１３２は、例えば、ＳｉＯ２により構成することができる。
【００５８】
偏光部１３０は、次のように形成することができる。まず、半導体基板１４１の表面に絶縁層１２１の材料となる酸化物膜を形成する。次に遮光ライン１３９の材料となる金属膜を形成する。次に金属膜をエッチングして遮光ライン１３９を形成する。次に、酸化物膜を積層する。これにより、偏光部１３０を形成することができる。その後、配線層１２３乃至１２５および絶縁層１２１を順に形成する。
【００５９】
［変形例１］
上述の撮像素子１は、赤色光、緑色光および青色光に対応するカラーフィルタ１５４が画素１００に配置されていた。これに対し、白色光に対応するカラーフィルタが配置された画素１００や赤外光に対応するカラーフィルタが配置された画素１００をさらに備える構成にすることもできる。
【００６０】
図６は、本技術の第１の実施の形態の第１の変形例に係る偏光部の配置の一例を示す図である。同図は、図４と同様に、画素アレイ部１０において隣接する画素１００に配置された偏光部１３０の偏光方向を表した図である。同図におけるａの画素アレイ部１０は、白色光に対応するカラーフィルタ１５４が配置された画素１００である白色画素１００をさらに備える点で、図４において説明した画素アレイ部１０と異なる。ここで、白色光に対応するカラーフィルタ１５４は、赤色光、緑色光および青色光を透過させるカラーフィルタである。このため白色画素１００により生成される画像信号は、被写体の輝度の情報である輝度信号として使用することができる。同図において「Ｗ」は、白色光に対応するカラーフィルタを表す。また、同図の画素アレイ部１０は、白色画素１００がベイヤー配列の２つの緑色画素１００のうちの１つと置き換えられた配列に構成することができる。
【００６１】
同図におけるｂの画素アレイ部１０は、赤外光に対応するカラーフィルタ１５４が配置された画素１００である赤外画素１００をさらに備える点で、図４において説明した画素アレイ部１０と異なる。ここで、赤外光に対応するカラーフィルタ１５４は、赤外光を透過するカラーフィルタである。このため、赤外光画素１００は、被写体からの赤外光の情報である赤外光画像信号を生成する。赤外光画素１００が配置された撮像素子１は、例えば、低照度環境において赤外光を照射しながら撮像を行う撮像素子として使用することができる。同図において「ＩＲ」は、赤外光に対応するカラーフィルタを表す。
【００６２】
白色光は、赤色光を含む光である。また、赤外光は赤色光より長い波長の光である。このため、白色画素１００および赤外光画素１００と他の画素１００とは、異なる偏光方向に構成された偏光部１３０を配置する。これにより、混色の発生を防止することができる。
【００６３】
［変形例２］
上述の撮像素子１は、赤色画素１００と赤色画素１００に隣接する他の画素とには、偏光方向が異なる偏光部１３０が配置されていた。これに対し、他の色の画素１００においても、隣接する画素１００に対して異なる偏光方向の偏光部１３０を配置してもよい。
【００６４】
図７は、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例に係る偏光部の配置の一例を示す図である。同図は、図４と同様に、画素アレイ部１０において隣接する画素１００に配置された偏光部１３０の偏光方向を表した図である。同図におけるａの画素アレイ部１０は、垂直および水平方向に隣接する画素１００に対し、直交する偏光方向の偏光部１３０が配置される例を表したものである。このため、同図におけるａに表した画素アレイ部１０では、上下左右に隣接する画素１００における混色の発生を防止することができる。
【００６５】
同図におけるｂは、垂直および水平方向に隣接する画素１００に対し、偏光方向が４５度異なる偏光部１３０が配置される例を表したものである。また、垂直方向に隣接する２つの画素１００および水平方向に隣接する２つの画素１００の偏光部１３０は、偏光方向が９０度異なる配置にしている。このため、同図におけるｂに表した画素アレイ部１０では、上下左右に加えて斜め方向に隣接する画素１００における混色の発生を防止することができる。
【００６６】
このように、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例における撮像素子１は、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００において、隣接する画素１００に対して異なる偏光方向の偏光部１３０を配置する。これにより、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００における混色の発生を防止することができる。
【００６７】
なお、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例における撮像素子１の構成は、この例に限定されない。例えば、シアン、マゼンタおよび黄色等の補色に対応するカラーフィルタ１５４を備える画素１００を配置する構成にすることもできる。また、カラーフィルタ１５４を省略した画素１００を配置する構成にすることも可能である。この場合、撮像素子１は、モノクロの画像信号を出力する。クロストークの発生を軽減し、解像度の低下を抑制することができる。
【００６８】
以上説明したように、本技術の第１の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０を半導体基板１４１と配線層１２３等の間に配置する。この構成により、半導体基板１４１の光電変換部１０１を透過した後に配線層１２３等により反射された入射光が隣接する画素１００の光電変換部１０１に入射することを防止することができる。このため、クロストークの発生を軽減することができ、画質の低下を防ぐことができる。
【００６９】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、１層目の配線層１２３と半導体基板１４１との間に偏光部１３０を配置していた。これに対し、本技術の第２の実施の形態の撮像素子１は、配線層１２３と同層に偏光部１３０を配置する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００７０】
［画素の構成］
図８は、本技術の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０に配置された画素１００の構成例を表す模式断面図である。同図の画素１００は、配線層１２３と同層に偏光部１３０が配置される点で図３において説明した画素１００と異なる。同図の偏光部１３０は、配線層１２４および１２５と半導体基板１４１との間に配置され、配線層１２３と同時に形成することができる。
【００７１】
［偏光部の構成］
図９は、本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の構成例を示す図である。同図は、偏光部１３０の構成例を表す断面図であり、遮光ライン１３９の構成を表す断面図である。また、同図は、図８におけるＭＯＳトランジスタ１０３のゲート１４５に接続された配線層１２３の近傍の偏光部１３０を表した図である。前述のように、同図の偏光部１３０は、配線層１２３と同層に形成される。このため、遮光ライン１３９を配線層１２３と同じ構成にすることができる。具体的には、遮光ライン１３９は、金属バリアおよびめっきシード層１３４およびＣｕ配線層１３５により構成される。
【００７２】
Ｃｕ配線層１３５は、Ｃｕにより構成される配線である。このＣｕ配線層１３５は、電気めっきにより形成することができる。金属バリアおよびめっきシード層１３４は、Ｃｕ配線層１３５の下層に配置され、Ｃｕ配線層１３５からのＣｕの拡散を防止する金属バリア層およびＣｕ配線層１３５の電気めっきの際の導電膜となるめっきシード層により構成される。金属バリア層は、例えば、Ｔａにより構成することができる。また、めっきシード層は、例えば、Ｃｕにより構成することができる。なお、金属バリア層およびめっきシード層１３４は、図５において説明した光吸収層１３１として使用することもできる。
【００７３】
なお、同図の配線層１２３および遮光ライン１３９の表面を含む絶縁層１２１の層間には、絶縁膜バリア層１３６が配置される。この絶縁膜バリア層１３６は、Ｃｕ配線層１３５からのＣｕの拡散防止および絶縁層１２１のエッチングの際のエッチングブロックのために形成される膜である。この絶縁膜バリア層１３６は、例えば、窒素添加炭化シリコン（ＳｉＣＮ）により構成することができる。なお、図３ならびに後述する図１５、１６および１８において、絶縁膜バリア層１３６の記載を省略した。
【００７４】
［偏光部の配置］
図１０は、本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。同図は、画素１００における半導体基板１４１の拡散層および配線層１２３の配置を表す平面図であり、図２において説明した光電変換部１０１および画素回路の配置を表す平面図である。同図において、実線の矩形は半導体基板１４１のＮ型半導体領域を表す。破線の矩形はＭＯＳトランジスタのゲートを表す。ハッチングが施された多角形は、配線層１２３を表す。点線の矩形は、ビアプラグ１２２を表す。
【００７５】
同図において、画素１００の右上の領域に光電変換部１０１のＮ型半導体領域１４３が配置され、Ｎ型半導体領域１４３の下にＮ型半導体領域１４４が配置される。前述のようにＮ型半導体領域１４４は、ＭＯＳトランジスタ１０３のドレインおよび電荷保持部１０２として機能する。Ｎ型半導体領域１４３の左には、ＭＯＳトランジスタ１０４乃至１０６が同図における上から順に配置される。なお、ＭＯＳトランジスタ１０５のソースおよびＭＯＳトランジスタ１０６のドレインは、同一のＮ型半導体領域により構成される。
【００７６】
ビアプラグ１２２を介してＭＯＳトランジスタ１０３のゲートに接続された配線層１２３ａは、信号線ＴＲを構成する。同様に、ＭＯＳトランジスタ１０４のゲートに接続された配線層１２３ｃは、信号線ＲＥＳを構成する。ＭＯＳトランジスタ１０４のドレインを構成するＮ型半導体領域およびＭＯＳトランジスタ１０５のドレインを構成するＮ型半導体領域に共通に接続された配線層１２３ｄは、電源線Ｖｄｄを構成する。ＭＯＳトランジスタ１０６のゲートおよびソースを構成するＮ型半導体領域に接続された配線層１２３ｅおよび配線層１２３ｆは、それぞれ信号線ＳＥＬおよび信号線ＯＵＴを構成する。また、電荷保持部１０２（Ｎ型半導体領域１４４）とＭＯＳトランジスタ１０４のソースを構成するＮ型半導体領域およびＭＯＳトランジスタ１０５のゲートとは、配線層１２３ｂにより接続される。
【００７７】
偏光部１３０は、Ｎ型半導体領域１４３の上層に配置される。偏光部１３０の遮光ライン１３９は、配線層１２３と同様に形成することができる。
【００７８】
図１１は、本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０における偏光部１３０の配置を表す平面図である。同図に表したように、隣接する画素１００において異なる偏光方向の偏光部１３０を配置することができる。また、同図は、配線層１２３の結線状態を表した図である。配線層１２４および１２５を加えた多層配線により、画素１００の全ての信号線が結線される。なお、同図の偏光部１３０は、図７におけるｂにおいて説明した偏光部１３０と同様の配置を採用したものである。
【００７９】
［偏光部の製造方法］
図１２および１３は、本技術の第２の実施の形態に係る偏光部の製造方法の一例を示す図である。同図は、偏光部１３０の製造工程を表した図である。まず、ゲート１４５等が配置された絶縁層１２１の材料である酸化物膜３０４にビアプラグ１２２を形成する。このビアプラグ１２２の形成工程は、図１７において後述する。次に、絶縁層１２１の表面を平坦化する。表面の平坦化は、例えば、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により行うことができる（図１２におけるａ）。次に酸化物膜３０５を積層する（図１２におけるｂ）。次に、配線層１２３および遮光ライン１３９を形成する領域の酸化物膜３０５をエッチングして開口部３０６を形成する（図１２におけるｃ）。
【００８０】
次に、金属バリア層とめっきシード層とを順に積層して金属層３０７を形成する。これらは、例えば、スパッタリングやＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により行うことができる。次に、電気めっきによりＣｕ層３０８を形成する。その後、熱処理を行う（図１３におけるｄ）。次に、表面をＣＭＰにより研削し、開口部３０６以外に配置された金属層３０７およびＣｕ層３０８を除去して平坦化する（図１３におけるｅ）。これにより、金属バリアおよびめっきシード層１３４とＣｕ配線層１３５とが形成される。その後、絶縁膜バリア層１３６を形成する。これは、ＣＶＤにより行うことができる。これにより、配線層１２３および遮光ライン１３９を同時に形成することができる。
【００８１】
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
以上説明したように、本技術の第２の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０を配線層１２３と同時に形成することにより、撮像素子１の製造工程を簡略化することができる。
【００８３】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０を配線層１２３と同時に形成していた。これに対し、本技術の第３の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０を信号線として使用する点で、第２の実施の形態と異なる。
【００８４】
［偏光部の構成］
図１４は、本技術の第３の実施の形態に係る偏光部の構成例を示す図である。同図は、図１１と同様に、画素アレイ部１０における偏光部１３０の配置を表す平面図である。同図の偏光部１３０は、配線層１２３としての機能を有する。具体的には、偏光部１３０は、画素１００に電源を供給する電源線Ｖｄｄとして使用される。偏光部１３０を配線層１２３として使用することにより、配線のインピーダンスを低下させることができ、損失を低減することができる。また、光電変換部１０１の上面に配線層１２３を配置することが可能となるため、信号線の配置を簡略化することができる。
【００８５】
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第２の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００８６】
以上説明したように、本技術の第３の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０を配線層１２３として使用することにより、画素１００の信号線を低インピーダンス化することができる。また、画素１００における信号線の配置を簡略化することもできる。
【００８７】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０を配線層１２３と同層に形成していた。これに対し、本技術の第４の実施の形態の撮像素子１は、複数の偏光部１３０を使用する点で、第２の実施の形態と異なる。
【００８８】
［画素の構成］
図１５は、本技術の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０に配置された画素１００の構成例を表す模式断面図である。同図の画素１００は、偏光部１６０をさらに備える点で図８において説明した画素１００と異なる。同図の偏光部１６０は、配線層１２５と半導体基板１４１との間に配置され、配線層１２４と同時に形成可能である。この偏光部１６０は、同じ画素１００に配置された偏光部１３０と同じ偏光方向に形成することができる。これにより、光電変換部１０１を透過した入射光が２つの偏光部１３０および１６０を通過することとなり、これら偏光部１３０および１６０の偏光方向とは異なる偏光方向の光の遮蔽効果を向上させることができる。すなわち、偏光部１３０および１６０を透過した光は、これら２つの偏光部１３０および１６０により強く偏光されており、隣接する画素１００に入射した際に当該画素１００の偏光部１３０および１６０により容易に遮蔽される。このため、混色の発生をさらに軽減することができる。
【００８９】
偏光部１３０および偏光部１６０は、それぞれ配線層１２３および配線層１２４と同時に形成することができ、偏光部１３０および１６０の製造を簡略化することができる。
【００９０】
なお、本技術の第４の実施の形態における撮像素子１の構成はこの例に限定されない。例えば、偏光部１６０の代わりに図３において説明した偏光部１３０を使用することもできる。また、４層以上の配線層が配置される場合には、配線層と同時に形成される偏光部を３つ以上積層して形成することもできる。
【００９１】
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第２の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００９２】
以上説明したように、本技術の第４の実施の形態の撮像素子１は、画素１００に複数の偏光部を配置することにより、クロストークの発生をさらに軽減することができる。
【００９３】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、１層目の配線層１２３と半導体基板１４１との間に偏光部１３０を配置していた。これに対し、本技術の第５の実施の形態の撮像素子１は、ビアプラグ１２２と同層に偏光部１３０を配置する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００９４】
［画素の構成］
図１６は、本技術の第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の画素１００は、偏光部１３０がビアプラグ１２２と同層に配置される点で図３において説明した画素１００と異なる。同図の偏光部１３０は、ビアプラグ１２２と同時に形成可能である。
【００９５】
［偏光部の製造方法］
図１７は、本技術の第５の実施の形態に係る偏光部の製造方法の一例を示す図である。同図は、偏光部１３０の製造工程を表した図である。まず、半導体基板１４１の表面を熱酸化して酸化膜を形成した後にゲート１４５等を形成する。次に、酸化物膜３０１を形成する（同図におけるａ）。次に、ビアプラグ１２２および遮光ライン１３９を形成する領域の酸化物膜３０１をエッチングして開口部３０２を形成する（同図におけるｂ）。次に、金属層３０３を形成する。これは、例えば、ＣＶＤにより行うことができる（同図におけるｃ）。次に、表面をＣＭＰにより研削し、開口部３０２以外に配置された金属層３０３を除去して平坦化する（同図におけるｄ）。これにより、偏光部１３０を形成することができる。
【００９６】
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第２の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
以上説明したように、本技術の第５の実施の形態の撮像素子１は、偏光部１３０をビアプラグ１２２と同時に形成することにより、撮像素子１の製造工程を簡略化することができる。
【００９８】
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、１層目の配線層１２３と半導体基板１４１との間に偏光部１３０を配置していた。これに対し、本技術の第６の実施の形態の撮像素子１は、半導体基板１４１と被写体との間に偏光部をさらに配置する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００９９】
［画素の構成］
図１８は、本技術の第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の画素１００は、偏光部１７０をさらに備える点で図３において説明した画素１００と異なる。偏光部１７０は、絶縁膜１５１と平坦化膜１５２との間に配置される。この偏光部１７０は、画素１００の入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させるものである。また、偏光部１７０は、隣接する画素１００において偏光方向が４５°異なる方向に配置されて構成される。偏光部１７０を被写体と光電変換部１０１との間に配置することにより、被写体からの光のうち偏光部１７０の偏光方向に応じた光を画素１００に入射させることができる。この入射光に基づく画像信号を生成することにより、入射する光の偏光情報を取得することができる。
【０１００】
この偏光情報を取得することにより、被写体の３次元形状の把握を容易に行うことができる。これは、物体からの反射光が物体の面毎に異なる方向に偏光されるため、偏光方向を選択して撮像することにより、物体の面の形状を容易に取得可能なためである。また、監視装置等に使用する撮像素子において、車のフロントガラスに映り込んだ画像の除去のために偏光情報を使用することもできる。車のフロントガラスに映り込んだ画像は特定の方向に強く偏光しており、偏光情報を取得することにより容易に除去できるためである。
【０１０１】
被写体の３次元形状は、次のように取得することができる。まず、偏光方向が４５°異なる４つの偏光部１７０が配置されたそれぞれの画素１００により、４つの画像信号を生成する。次に、被写体の対象領域における４つの画像信号の輝度の変化を検出し、対象領域の接平面の法線方向を算出する。この算出された法線方向により対象領域が属する面を識別して被写体の３次元形状を取得することができる。
【０１０２】
偏光部１７０における偏光方向とは異なる方向の光を除去する比率である消光比を向上させることにより、正確な偏光情報を取得することができ、法線方向の検出精度を向上させることが可能となる。一方、このような撮像素子１において、クロストークを生じると、消光比が低下することとなる。偏光部１３０を配置することにより、クロストークの発生を軽減することができ、消光比の低下を防止して法線方向の検出精度を向上させることが可能となる。これにより、被写体の精密な３次元形状の取得が可能となる。
【０１０３】
［偏光部の配置］
図１９は、本技術の第６の実施の形態に係る偏光部の配置の一例を示す図である。同図は、画素１００における偏光部１７０および１３０の偏光方向を表した図である。同図におけるａは、画素１００に配置される偏光部１７０および１３０の偏光方向が等しい場合の例を表したものである。この場合、図１５において説明した撮像素子１と同様に、偏光部１７０および１３０の偏光方向とは異なる偏光方向の光の遮蔽効果を向上させることができる。一方、同図におけるｂは、偏光方向が互いに異なる偏光部１７０および１３０が画素１００に配置される場合の例を表したものである。この場合には、偏光方向が異なる偏光部１７０および１３０により、偏光部１３０を透過する光を低減することができる。このため、隣接する画素１００に入射する光を減少させることができる。このように、同図におけるａおよびｂの何れの撮像素子１においても、クロストークの発生を軽減することができ、消光比の低下を軽減することができる。
【０１０４】
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
以上説明したように、本技術の第６の実施の形態の撮像素子１は、被写体からの光の偏光情報を取得する撮像素子１におけるクロストークの発生を軽減することができ、消光比の低下を軽減することができる。これにより、被写体の３次元形状の取得を行う際の法線方向の算出精度を向上させることができる。
【０１０６】
＜７．カメラへの応用例＞
本技術は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子として実現されてもよい。
【０１０７】
図２０は、本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ１０００は、レンズ１００１と、撮像素子１００２と、撮像制御部１００３と、レンズ駆動部１００４と、画像処理部１００５と、操作入力部１００６と、フレームメモリ１００７と、表示部１００８と、記録部１００９とを備える。
【０１０８】
レンズ１００１は、カメラ１０００の撮影レンズである。このレンズ１００１は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子１００２に入射させて被写体を結像させる。
【０１０９】
撮像素子１００２は、レンズ１００１により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子１００２は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。
【０１１０】
撮像制御部１００３は、撮像素子１００２における撮像を制御するものである。この撮像制御部１００３は、制御信号を生成して撮像素子１００２に対して出力することにより、撮像素子１００２の制御を行う。また、撮像制御部１００３は、撮像素子１００２から出力された画像信号に基づいてカメラ１０００におけるオートフォーカスを行うことができる。ここでオートフォーカスとは、レンズ１００１の焦点位置を検出して、自動的に調整するシステムである。このオートフォーカスとして、撮像素子１００２に配置された位相差画素により像面位相差を検出して焦点位置を検出する方式（像面位相差オートフォーカス）を使用することができる。また、画像のコントラストが最も高くなる位置を焦点位置として検出する方式（コントラストオートフォーカス）を適用することもできる。撮像制御部１００３は、検出した焦点位置に基づいてレンズ駆動部１００４を介してレンズ１００１の位置を調整し、オートフォーカスを行う。なお、撮像制御部１００３は、例えば、ファームウェアを搭載したＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成することができる。
【０１１１】
レンズ駆動部１００４は、撮像制御部１００３の制御に基づいて、レンズ１００１を駆動するものである。このレンズ駆動部１００４は、内蔵するモータを使用してレンズ１００１の位置を変更することによりレンズ１００１を駆動することができる。
【０１１２】
画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。画像処理部１００５は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。
【０１１３】
操作入力部１００６は、カメラ１０００の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部１００６には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部１００６により受け付けられた操作入力は、撮像制御部１００３や画像処理部１００５に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。
【０１１４】
フレームメモリ１００７は、１画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ１００７は、画像処理部１００５により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。
【０１１５】
表示部１００８は、画像処理部１００５により処理された画像を表示するものである。この表示部１００８には、例えば、液晶パネルを使用することができる。
【０１１６】
記録部１００９は、画像処理部１００５により処理された画像を記録するものである。この記録部１００９には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。
【０１１７】
以上、本発明が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、撮像素子１００２に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像素子１は、撮像素子１００２に適用することができる。撮像素子１００２に撮像素子１を適用することにより混色の発生が軽減され、カメラ１０００により生成される画像の画質の低下を防止することができる。なお、画像処理部１００５は、特許請求の範囲に記載の処理回路の一例である。カメラ１０００は、特許請求の範囲に記載の撮像装置の一例である。
【０１１８】
なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本発明に係る技術は、その他、例えば監視装置等に適用されてもよい。
【０１１９】
＜８．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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００やカメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、図１の撮像素子１は、内視鏡１１１００やカメラヘッド１１１０２の撮像部１０４０２に適用することができる。撮像部１０４０２に本開示に係る技術を適用することにより、クロストークの発生を軽減することができ、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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
＜９．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。
【０１５３】
図２３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。
【０１５４】
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２３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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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２３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。
【０１６４】
図２４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１６５】
図２４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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
なお、図２４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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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の撮像素子１は、撮像部１２０３１および１２１０１乃至１２１０４に適用することができる。撮像部１２０３１等に本開示に係る技術を適用することにより、クロストークの発生を軽減することができ、より鮮明な術部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。
【０１７３】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１７４】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、
前記光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する画素回路と、
前記半導体基板における前記入射光が入射する面とは異なる面に配置されて前記画像信号または前記画素回路に印加される信号の何れかを伝達する配線層と
を備える画素と、
前記半導体基板および前記配線層の間に配置されて前記光電変換部を透過した前記入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と
を具備する撮像素子。
（２）前記偏光部は、ワイヤグリッドにより構成される前記（１）に記載の撮像素子。
（３）複数の前記偏光部が前記半導体基板と前記配線層との間に配置される前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）前記複数の偏光部は、同じ偏光方向に構成される前記（３）に記載の撮像素子。
（５）前記偏光部は、前記配線層と同時に形成される前記（１）から（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）２次元に配置された複数の前記画素と、
前記複数の画素毎に配置される前記偏光部と
を具備する前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）前記複数の偏光部は、隣接する偏光部が異なる偏光方向に構成される前記（６）に記載の撮像素子。
（８）前記複数の画素のそれぞれは、前記入射光のうちの異なる波長の光を透過して前記光電変換部に入射させる複数のカラーフィルタのうちの１つをさらに備える前記（６）に記載の撮像素子。
（９）前記複数のカラーフィルタのうちの所定の波長の光を透過するカラーフィルタを備える前記画素に配置された前記偏光部は、隣接する偏光部とは異なる偏光方向に構成される前記（８）に記載の撮像素子。
（１０）前記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである前記（９）に記載の撮像素子。
（１１）前記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、白色光を透過するカラーフィルタである前記（９）に記載の撮像素子。
（１２）前記所定の波長の光を透過するカラーフィルタは、赤外光を透過するカラーフィルタである前記（９）に記載の撮像素子。
（１３）前記複数の画素のそれぞれは、前記入射光のうちの特定の偏光方向の光を透過して前記光電変換部に入射させる第２の偏光部をさらに備える前記（６）に記載の撮像素子。
（１４）前記第２の偏光部は、同じ前記画素に配置される前記偏光部と同じ偏光方向に構成される前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）前記第２の偏光部は、同じ前記画素に配置される前記偏光部と異なる偏光方向に構成される前記（１３）に記載の撮像素子。
（１６）半導体基板に形成されて入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、
前記光電変換により生成された電荷に応じた画像信号を生成する画素回路と、
前記半導体基板における前記入射光が入射する面とは異なる面に配置されて前記画像信号または前記画素回路に印加される信号の何れかを伝達する配線層と
を備える画素と、
前記半導体基板および前記配線層の間に配置されて前記光電変換部を透過した前記入射光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と、
前記伝達された画像信号を処理する処理回路と
を具備する撮像装置。
【符号の説明】
【０１７５】
１、１００２  撮像素子
１０  画素アレイ部
２０  垂直駆動部
３０  カラム信号処理部
４０  制御部
１００  画素
１０１  光電変換部
１０２  電荷保持部
１０３〜１０６  ＭＯＳトランジスタ
１２１、１３２  絶縁層
１２２  ビアプラグ
１２３、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ、１２３ｅ、１２３ｆ、１２４、１２５  配線層
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１６０、１７０  偏光部
１３１  光吸収層
１３３  光反射層
１３４  金属バリアおよびめっきシード層
１３５  Ｃｕ配線層
１３６  絶縁膜バリア層
１３９  遮光ライン
１４１  半導体基板
１５４  カラーフィルタ
１０００  カメラ
１００５  画像処理部
１１４０２、１２０３１、１２１０１〜１２１０４  撮像部
【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１０】
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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２０】
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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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