(57)【要約】【課題】画素領域の周縁部に配置された画素における感度の変化を軽減する。【解決手段】遮光領域は、画素領域と遮光領域とを具備する。画素領域は、入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、開口部が配置されて入射光を遮光しながら開口部において入射光を透過させる遮光膜と、入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタと、カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜と、平坦化膜に隣接して配置されてカラーフィルタおよび遮光膜の開口部を介して入射光を光電変換部に集光するオンチップレンズとを備える画素が配置される。遮光領域は、開口部が配置されない遮光膜を備える画素である遮光画素が配置されるとともに画素領域に隣接する。遮光領域の近傍の画素における光電変換部への入射光量を調整する。【選択図】図６
2019192802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、開口部が配置されて前記入射光を遮光しながら前記開口部において入射光を透過させる遮光膜と、前記入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜と、前記平坦化膜に隣接して配置されて前記カラーフィルタおよび前記遮光膜の開口部を介して前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズとを備える画素が配置される画素領域と、
前記開口部が配置されない前記遮光膜を備える前記画素である遮光画素が配置されるとともに前記画素領域に隣接する遮光領域と
を具備し、
前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する
撮像素子。
【請求項２】
前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を当該画素のカラーフィルタに応じてさらに調整する請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前記遮光膜の形状を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
前記オンチップレンズの形状を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する請求項１記載の撮像素子。
【請求項５】
前記オンチップレンズの屈折率を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する請求項１記載の撮像素子。
【請求項６】
前記カラーフィルタの形状を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する請求項１記載の撮像素子。
【請求項７】
入射光に基づく光電変換を行う光電変換部形成工程と、開口部が配置されて前記入射光を遮光しながら前記開口部において入射光を透過させる遮光膜を形成する第１の遮光膜形成工程と、前記入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、前記平坦化膜に隣接して配置されて前記カラーフィルタおよび前記遮光膜の開口部を介して前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズを形成するオンチップレンズ形成工程とを備える複数の画素の形成工程と、
前記光電変換部形成工程と、前記開口部が配置されない遮光膜を形成する第２の遮光膜形成工程と、前記カラーフィルタ形成工程と、前記平坦化膜形成工程と、前記オンチップレンズ形成工程とを備える遮光画素の形成工程と
を具備し、
前記遮光画素の形成工程は、前記形成される複数の画素が配置される画素領域の周囲に前記遮光画素を形成する工程であり、
前記画素の製造工程は、前記遮光画素が形成される領域である遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する工程をさらに備える
撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像素子および撮像素子の製造方法に関する。詳しくは、画素が配置された領域の外側に遮光領域を有する撮像素子および当該撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ等の撮像装置において、撮像素子を撮影レンズに近接して配置することにより小型化した撮像装置が使用されている。このような撮像装置においては、撮像素子の中央部の画素に入射する光量に対して周縁部の画素に入射する光量が減少し、撮像素子の周縁部の画素の感度が低下する現象が知られている。この現象は、シェーディングと称される。
【０００３】
この感度の低下を補正するため、瞳補正が行われる。上述の画素には、オンチップレンズが配置され、このオンチップレンズにより被写体からの光が画素に集光される。画素領域の中央に配置された画素には被写体からの光が垂直に入射するため、オンチップレンズは画素の中心に配置される。これに対し、撮像素子の周縁部に配置された画素では、被写体からの光が斜めに入射するため、オンチップレンズを画素の中心から撮像素子の中心寄りに偏移させて配置する。これにより、斜めの入射光を画素に集光することができ、シェーディングを補正することができる。例えば、半導体基板に形成された複数の画素に上層膜およびオンチップレンズが順に積層された撮像素子において、瞳補正に係るオンチップレンズ位置の補正量を変化させる撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術の撮像素子においては、撮像素子の画素が配置される領域の中心からオンチップレンズまでの距離とオンチップレンズの位置における上層膜の膜厚とに応じてオンチップレンズ位置の補正量を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０７２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オンチップレンズと半導体基板との間には、絶縁膜、カラーフィルタおよび平坦化膜が配置される。これらの絶縁膜、カラーフィルタおよび平坦化膜が上述の上層膜を構成することとなる。このうち、平坦化膜はカラーフィルタの表面を平坦化する膜であるため、膜厚が比較的厚くなるとともに画素領域において膜厚が大きく変化する。上述の従来技術は、瞳補正により感度の低下を補正するため、平坦化膜等の膜厚が大きく変化した場合に、感度の低下を十分に補正できないという問題がある。
【０００６】
本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、画素領域の周縁部に配置された画素における感度の変化を軽減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、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、入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、開口部が配置されて上記入射光を遮光しながら上記開口部において入射光を透過させる遮光膜と、上記入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタと、上記カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜と、上記平坦化膜に隣接して配置されて上記カラーフィルタおよび上記遮光膜の開口部を介して上記入射光を上記光電変換部に集光するオンチップレンズとを備える画素が配置される画素領域と、上記開口部が配置されない上記遮光膜を備える上記画素である遮光画素が配置されるとともに上記画素領域に隣接する遮光領域とを具備し、上記遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を調整する撮像素子である。
【０００８】
また、この第１の態様において、上記遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を当該画素のカラーフィルタに応じてさらに調整してもよい。
【０００９】
また、この第１の態様において、上記遮光膜の形状を変更することにより上記遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を調整してもよい。
【００１０】
また、この第１の態様において、上記オンチップレンズの形状を変更することにより上記遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を調整してもよい。
【００１１】
また、この第１の態様において、上記オンチップレンズの屈折率を変更することにより上記遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を調整してもよい。
【００１２】
また、この第１の態様において、上記カラーフィルタの形状を変更することにより上記遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を調整してもよい。
【００１３】
また、本開示の第２の態様は、入射光に基づく光電変換を行う光電変換部形成工程と、開口部が配置されて上記入射光を遮光しながら上記開口部において入射光を透過させる遮光膜を形成する第１の遮光膜形成工程と、上記入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、上記カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、上記平坦化膜に隣接して配置されて上記カラーフィルタおよび上記遮光膜の開口部を介して上記入射光を上記光電変換部に集光するオンチップレンズを形成するオンチップレンズ形成工程とを備える複数の画素の形成工程と、上記光電変換部形成工程と、上記開口部が配置されない遮光膜を形成する第２の遮光膜形成工程と、上記カラーフィルタ形成工程と、上記平坦化膜形成工程と、上記オンチップレンズ形成工程とを備える遮光画素の形成工程とを具備し、上記遮光画素の形成工程は、上記形成される複数の画素が配置される画素領域の周囲に上記遮光画素を形成する工程であり、上記画素の製造工程は、上記遮光画素が形成される領域である遮光領域の近傍の上記画素における上記光電変換部への入射光量を調整する工程をさらに備える撮像素子の製造方法である。
【００１４】
上記の態様を採ることにより、遮光領域と画素領域との境界の近傍に配置された画素の光電変換部への入射光量が調整されるという作用をもたらす。平坦化膜等の膜厚の変化に基づく遮光領域の近傍の画素における感度の変化に応じた入射光量の調整が想定される。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、画素領域の周縁部に配置された画素における感度の変化を軽減するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示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】本開示の実施の形態に係る画素アレイ部の構成例を示す図である。
【図３】本開示の実施の形態に係る画素の構成例を示す断面図である。
【図４】本開示の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。
【図５】本開示の実施の形態に係る画像信号の一例を示す図である。
【図６】本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。
【図７】本開示の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。
【図８】本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。
【図９】本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１０】本開示の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す断面図である。
【図１１】本開示の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。
【図１２】本開示の第３の実施の形態に係る画素の構成例を示す断面図である。
【図１３】本開示の第３の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。
【図１４】本開示の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す断面図である。
【図１５】本開示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１６】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１７】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１８】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１９】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】
【００１７】
次に、図面を参照して、本開示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、本技術に係る撮像素子の構成の説明をしたうえで、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．カメラへの応用例
６．内視鏡手術システムへの応用例
７．移動体への応用例
【００１８】
＜撮像素子の構成＞
図１は、本開示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。
【００１９】
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２１および３１がＸＹマトリクス状に配置される。信号線２１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３１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。
【００２０】
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２１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３１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。
【００２１】
［画素アレイ部の構成］
図２は、本開示の実施の形態に係る画素アレイ部の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０の構成例を表した図である。同図の画素アレイ部１０は、画素領域１１０および遮光領域１２０により構成される。画素領域１１０は、図１において説明した画素１００が配置される領域である。同図の画素１００ａおよび１００ｂは、それぞれ画素領域１１０の中央部および周縁部に配置された画素１００を表す。
【００２２】
遮光領域１２０は、遮光画素２００が配置される領域である。ここで遮光画素２００とは、被写体からの光が遮光された画素であり、画像信号の黒レベルの検出のために使用される画素である。複数の遮光画素２００が画素領域１１０の周囲に配置され、遮光領域１２０を構成する。
【００２３】
［画素の構成］
図３は、本開示の実施の形態に係る画素の構成例を示す断面図である。同図は、画素１００ａおよび１００ｂならびに遮光画素２００の構成例を表す断面図であり、図２におけるＡ−Ａ’線に沿った断面図である。また、同図は、本開示の画素の基本的な構成を表す図である。
【００２４】
同図の画素１００および遮光画素２００は、半導体基板１２１と、配線層１２４および絶縁層１２３からなる配線領域と、支持基板１２５と、絶縁膜１２６と、遮光膜１３１と、カラーフィルタ１４１と、平坦化膜１６１と、オンチップレンズ１５１とを備える。
【００２５】
半導体基板１２１は、画素１００の光電変換部や画素回路の半導体部分が形成される半導体基板である。同図においては、光電変換部１０１を例として記載した。この光電変換部１０１は、半導体基板１２１に形成されたｐ型ウェル領域に形成される。便宜上、半導体基板１２１は、ウェル領域を構成するものと想定する。このｐ型ウェル領域内にｎ型半導体領域１２２が形成される。ｐ型ウェル領域およびｎ型半導体領域１２２の間に形成されるｐｎ接合により光電変換部１０１であるフォトダイオードが構成される。
【００２６】
配線層１２４は、半導体基板１２１に形成された素子同士を接続する配線である。また配線層１２４は、画素１００の制御信号や画像信号の伝達にも使用される。図１において説明した信号線１１および１２は、配線層１２４により構成される。配線層１２４は、例えば、銅（Ｃｕ）やタングステン（Ｗ）により構成することができる。絶縁層１２３は、配線層１２４を絶縁するものである。この絶縁層１２３は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成することができる。配線層１２４および絶縁層１２４は、配線領域を構成する。なお、同図の配線領域は、半導体基板１２１の表面に配置される。支持基板１２５は、配線領域に隣接して配置され、半導体基板１２１を支持する基板である。この支持基板１２５は、撮像素子１を製造する際の強度を向上させる基板である。絶縁膜１２６は、半導体基板１２１の裏面に配置され、半導体基板１２１を絶縁する基板である。この絶縁膜１２６は、例えば、ＳｉＯ２により構成することができる。
【００２７】
カラーフィルタ１４１は、入射光のうち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１４１には、例えば、赤色光、緑色光および青色光を透過するカラーフィルタ１４１を使用することができる。画素１００には、赤色光、緑色光および青色光を透過する３種類のカラーフィルタ１４１の何れか１つが配置される。また、カラーフィルタ１４１は、透過させる光の波長に応じて異なる厚さに構成される。例えば、緑色光に対応するカラーフィルタ１４１は、赤色光および青色光に対応するカラーフィルタ１４１より厚い膜厚に構成される。これは、カラーフィルタ１４１の特性や製造工程の制約等によるものである。
【００２８】
オンチップレンズ１５１は、入射光を光電変換部１０１に集光するレンズである。このオンチップレンズ１５１は、半球形状に構成され、カラーフィルタ１４１を介して入射光を集光する。オンチップレンズ１５１は、例えば、アクリル系樹脂により構成することができる。なお、同図の撮像素子１は、半導体基板の裏面にカラーフィルタ１４１やオンチップレンズ１５１が配置され、半導体基板１２１の裏面から照射された入射光の撮像を行う裏面照射型の撮像素子である。なお、画素領域１１０の周縁部に配置された画素１００ｂでは、瞳補正によりオンチップレンズ１５１が光電変換部１０１の中心に対して画素領域１１０の中心の方向に偏移して配置される。
【００２９】
平坦化膜１６１は、カラーフィルタ１４１の表面を平坦化する膜である。上述のようにカラーフィルタ１４１の表面は、対応する色毎に異なる膜厚に構成される。このため、平坦化膜１６１を配置し、オンチップレンズ１５１を形成する面の平坦化を行う。この平坦化膜１６１は、例えば、オンチップレンズ１５１と同じ材料により構成することができる。具体的には、オンチップレンズ１５１を形成する際、オンチップレンズ１５１の材料をカラーフィルタ１４１の表面に厚塗りすることにより、カラーフィルタ１４１の表面の平坦化を行うことができる。
【００３０】
遮光膜１３１は、入射光を遮光する膜である。この遮光膜１３１は、画素１００および遮光画素２００において異なる形状に構成される。画素１００では、開口部１３２を有する遮光膜１３１が配置される。この開口部１３２を介してオンチップレンズ１５１およびカラーフィルタ１４１を透過した入射光が光電変換部１０１に照射される。画素１００に配置された遮光膜１３１は、隣接する画素１００から斜めに入射する光を遮光する。具体的には、隣接する画素１００のカラーフィルタ１４１を透過した光の自身の画素１００の光電変換部１０１への入射を防止する。これにより、クロストークの発生を防ぐことができる。遮光膜１３１は、例えば、金属により構成することができる。
【００３１】
一方、遮光画素２００では、開口部のない遮光膜１３１が配置される。このため、遮光画素２００では、被写体からの光が全て遮光される。このような遮光画素２００により生成された画像信号は、画素１００により生成された画像信号の黒レベルに該当する信号となる。
【００３２】
後述するように、遮光膜１３１およびカラーフィルタ１４１は、画素領域および遮光領域において同時に形成することができる。同図に表したように、画素１００の遮光膜１３１では、カラーフィルタ１４１は、開口部１３２において絶縁膜１２６と隣接して配置される。すなわち、遮光膜１３１の開口部１３２に埋め込まれて配置される。これに対し、遮光画素２００では、カラーフィルタ１４１は、遮光膜１３１の表面に積層される。このため、半導体基板１２１からカラーフィルタ１４１の表面までの高さは、遮光画素２００の方が画素１００より高くなる。このように画素領域１１０および遮光領域１２０の間においてカラーフィルタ１４１の表面高さに段差を生じる。
【００３３】
このような画素アレイ部１０に平坦化膜１６１が形成されると、画素１００毎のカラーフィルタ１４１の表面の凹凸が平坦化される。一方、画素領域１１０および遮光領域１２０の間の段差は平坦化されず、平坦化膜１６１は画素領域１１０および遮光領域１２０において異なる高さに形成される。また、同図に表したように遮光領域１２０の近傍に配置された画素１００ｂでは、平坦化膜１６１の高さが画素領域１１０の端部から中央部に向かって徐々に低くなる。このため、画素１００ｂでは、オンチップレンズ１５１と光電変換部１０１との間の距離が画素１００ａとは異なる値となり、オンチップレンズ１５１による入射光の集光位置が画素１００ａと異なる。
【００３４】
［オンチップレンズおよび遮光膜の構成］
図４は、本開示の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。同図は、画素１００のうち、図３において説明したオンチップレンズ１５１および遮光膜１３１の構成例を表した上面図である。同図において、点線の矩形は画素１００を表し、実線の矩形は遮光膜１３１の開口部１３２を表し、破線の円はオンチップレンズ１５１を表す。また、同図の「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」は、画素１００に配置されるカラーフィルタ１４１の種類を表す。すなわち、「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」が記載された画素１００は、それぞれ赤色光、緑色光および青色光に対応するカラーフィルタ１４１が配置された画素１００を表す。以下、赤色光、緑色光および青色光に対応するカラーフィルタ１４１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。なお、同図においては、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る例を表したものである。ここで、ベイヤー配列とは、緑色画素１００が市松形状に配置され、緑色画素１００および青色画素１００が緑色画素１００の間に配置される画素の配置方法である。
【００３５】
同図におけるａは画素領域１１０の中央部の画素１００（画素１００ａ）の構成を表し、同図におけるｂは画素領域１１０の周縁部の画素１００（画素１００ｂ）の構成を表す。画素１００ａでは、オンチップレンズ１５１が画素１００ａの中央部に配置される。これに対し、画素１００ｂでは、瞳補正が行われ、オンチップレンズ１５１が同図における左側に偏移して配置される。
【００３６】
［画像信号］
図５は、本開示の実施の形態に係る画像信号の一例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０における画素１００の位置と画像信号との関係を表した図であり、図２において説明したＡ−Ａ’線に沿って配置されたそれぞれの画素１００の画像信号を表した図である。同図におけるａ、ｂおよびｃは、それぞれ緑色画素１００、赤色画素１００および青色画素１００の画像信号を表す。同図の縦軸は画像信号のレベルを表し、横軸はＡ−Ａ’線に沿う画素１００の位置を表す。また、実線は、画像信号のグラフを表す。
【００３７】
同図に表したように、画素アレイ部１０の中央に配置された画素１００の画像信号は比較的レベルが高く、画素アレイ部１０の周縁部に配置された画素１００では画素信号のレベルが低くなる。前述のように、画素アレイ部１０の中央部に配置された画素１００では被写体からの光が垂直に入射する。これに対し、周縁部に配置された画素１００では被写体からの光が斜めに入射する。図３において説明した開口部１３２の面積当たりの光量が低下して画素１００の入射光が減少するため、周縁部に配置された画素１００では画素信号のレベルが低くなる。なお、前述の瞳補正を行わない場合には、さらに画像信号のレベルが低下することとなる。同図の点線は、入射光量の減少に基づく画像信号を表したグラフである。このように画素アレイ部１０の周縁部に配置された画素１００の画像信号のレベルが低下する現象は、シェーディングと称される。
【００３８】
同図に表したように、遮光領域の近傍の画素１００において、画像信号のレベルが変化する。前述のように、遮光領域の近傍の画素１００において、平坦化膜１６１の膜厚の増加に伴い光路長が変化するためである。また、緑色画素１００、赤色画素１００および青色画素１００毎に画像信号の特性が異なる。具体的には、同図におけるａの緑色画素１００では、比較的高いレベルの画像信号が生成される（領域３０１）。同図におけるｂの赤色画素１００では、さらに高いレベルの画像信号が生成される（領域３０２）。一方、同図におけるｃの青色画素１００では、比較的低いレベルの画像信号が生成される（領域３０３）。これは、オンチップレンズ１５１を透過する際の屈折率が光の波長により異なるためである。特に波長が短い青色光は屈折率が大きくなるため、半導体基板１２１の表面近傍の光電変換部１０１に集光される。このため、青色画素１００では、平坦化膜１６１の膜厚の影響を受けやすくなる。
【００３９】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像素子の構成］
図６は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図は、画素１００ａおよび画素１００ｂの構成例を表す断面図である。なお、画素１００ａは、比較例として記載したものであり、図３において説明した画素１００ａと同じである。これに対し、同図の画素１００ｂは、遮光膜１３１の形状が画素１００ａの遮光膜１３１と異なる。具体的には、遮光膜１３１の開口部１３２の大きさが画素１００ａの開口部１３２とは異なる。同図の開口部１３２ｂおよび１３２ｃは、それぞれ緑色画素１００および青色画素１００に配置された遮光膜１３１の開口部に該当する。
【００４０】
［オンチップレンズおよび遮光膜の構成］
図７は、本開示の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。同図は、図４におけるｂと同様に、画素１００ｂのオンチップレンズ１５１および遮光膜１３１の構成を表した図である。同図の開口部１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃは、それぞれ赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の開口部を表す。これらの開口部１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃは、図４におけるａにおいて説明した開口部１３２より大きな開口部に構成される。開口部を大きくすることにより入射光量を増加させることができる。また、同図に表したように、青色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の順に大きな開口部１３２が配置される。感度が比較的高くなる緑色画素１００および赤色画素１００の入射光量を減少させ、感度が比較的低くなる青色画素１００の入射光量を増加させる。これにより、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の入射光量を調整し、画像信号のレベルを補正することができる。
【００４１】
［撮像素子の製造方法］
図８および９は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。図８および９は、撮像素子１の製造工程を表した図であり、図３において説明した画素１００ａおよび１００ｂならびに遮光画素２００の製造工程を表した図である。まず、半導体基板１２１に形成されたｐ型のウェル領域にｎ型半導体領域１２２を形成し、光電変換部１０１を形成する（図８におけるａ）。当該工程は、特許請求の範囲に記載の光電変換部形成工程の一例である。
【００４２】
次に、半導体基板１２１に配線領域（不図示）を形成し、支持基板１２５（不図示）を接着する。次に、半導体基板１２１の裏面に絶縁膜１２６を形成する。これは、例えば、ＳｉＯ２等の絶縁膜１２６の材料をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等を使用して成膜することにより行うことができる（図８におけるｂ）。
【００４３】
次に、絶縁膜１２６の表面に遮光膜１３１の材料となる金属膜４０１およびレジスト４０２を順に積層する。次にレジスト４０２に開口部４０３、４０３ａ（不図示）、４０３ｂおよび４０３ｃを形成する。この開口部４０３等は、図６および７において説明した開口部１３２、１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃに対応する大きさおよび位置に形成される（図８におけるｃ）。次に、レジスト４０２をマスクとして使用し、金属膜４０１のエッチングを行う。これは、例えば、ドライエッチングにより行うことができる。これらの工程により、開口部１３２、１３２ａ（不図示）、１３２ｂおよび１３２ｃを備える遮光膜１３１を形成することができる（図８におけるｄ）。これにより、画素１００ａおよび１００ｂならびに遮光画素２００の遮光膜１３１を同時に形成することができる。また、画素１００ｂの遮光膜１３１の開口部を１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃに変更して形成することにより、画素１００ｂの光電変換部１０１への入射光量を調整することができる。当該工程は、特許請求の範囲に記載の第１の遮光膜形成工程および第２の遮光膜形成工程の一例である。また、当該工程は、特許請求の範囲に記載の入射光量を調整する工程の一例である。
【００４４】
次に、カラーフィルタ１４１を絶縁膜１２６および遮光膜１３１の表面に形成する。これは、カラーフィルタ１４１の種類毎に行うことができる。例えば、緑色に対応したカラーフィルタ１４１の材料となる樹脂を塗布し、赤色画素１００および青色画素１００のカラーフィルタ１４１を配置する領域に開口部を形成して硬化させる。次に、この開口部に赤色および青色に対応したカラーフィルタ１４１の材料となる樹脂を配置することにより行うことができる（図９におけるｅ）。当該工程は、特許請求の範囲に記載のカラーフィルタ形成工程の一例である。
【００４５】
次に、カラーフィルタ１４１の表面にオンチップレンズの材料となる樹脂４０４を塗布する。この際、カラーフィルタ１４１の表面が平坦化される。後述するように、この樹脂４０４の表面近傍はオンチップレンズ１５１に構成される。一方、カラーフィルタ１４１に隣接する領域の樹脂４０４は、平坦化膜１６１に構成される（図９におけるｆ）。当該工程は、特許請求の範囲に記載の平坦化膜形成工程の一例である。
【００４６】
次に、樹脂４０４の表面を半球形状に加工してオンチップレンズ１５１を形成する。これは、例えば、樹脂４０４の表面にオンチップレンズ１５１と同様の形状のレジストを配置し、ドライエッチングを行うことにより、レジストの形状を樹脂４０４に転写することにより行うことができる（図９におけるｇ）。当該工程は、特許請求の範囲に記載のオンチップレンズ形成工程の一例である。
【００４７】
以上の工程により、画素領域１１０の画素１００ａおよび１００ｂを形成することができ、遮光領域の遮光画素２００を形成することができる。
【００４８】
以上説明したように、本開示の第１の実施の形態の撮像素子１は、遮光領域の近傍に配置された画素１００の遮光膜１３１の形状を画素１００毎に変更するとともに画素１００のカラーフィルタ１４１の種類に応じて調整する。これにより、遮光領域の近傍に配置された画素１００の入射光量を調整し、感度の変化を補正することができる。
【００４９】
＜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、画素１００ａに対して画素１００ｂの遮光膜１３１の開口部１３２の形状を変更していた。これに対し、本開示の第２の実施の形態の撮像素子１は、オンチップレンズ１５１の形状を変更する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００５０】
［撮像素子の構成］
図１０は、本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図の画素１００ｂは、オンチップレンズ１５１の代わりにオンチップレンズ１５２ｂおよび１５２ｃを備える点で、図６において説明した画素１００ｂと異なる。
【００５１】
オンチップレンズ１５２ｂおよび１５２ｃは、オンチップレンズ１５１とは異なる形状に構成されるオンチップレンズである。後述するように、オンチップレンズ１５２ｂおよび１５２ｃは、オンチップレンズ１５１より小さな曲率に構成され、それぞれ緑色画素１００および青色画素１００に配置されるオンチップレンズに該当する。
【００５２】
［オンチップレンズおよび遮光膜の構成］
図１１は、本開示の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。同図のオンチップレンズ１５２ａ、１５２ｂおよび１５２ｃは、それぞれ赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００のオンチップレンズを表す。オンチップレンズ１５２ａ、１５２ｂおよび１５２ｃは、オンチップレンズ１５１と比較して小さな曲率に構成される。曲率を小さくすることにより、集光距離を長くすることができる。平坦化膜１６１の膜厚の増加に応じて集光距離を調整することが可能となる。また、同図に表したように、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の順に大きな形状に構成され、この順に小さな曲率に構成される。
【００５３】
青色画素１００のオンチップレンズ１５２ｃの曲率を赤色画素１００および緑色画素１００より小さくすることにより、青色画素１００において青色光の集光位置を半導体基板１２１の表面近傍の光電変換部１０１にすることができる。一方、赤色画素１００および緑色画素１００においては、比較的大きな曲率に構成されることにより、集光位置を光電変換部１０１の端部近傍にすることができる。これにより、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の感度を調整することができ、画像信号のレベルを補正することができる。
【００５４】
これ以外の撮像素子１の構成は本開示の第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。
【００５５】
以上説明したように、本開示の第２の実施の形態の撮像素子１は、オンチップレンズの形状を変更することにより、遮光領域の近傍に配置された画素１００への入射光量を調整する。これより、遮光領域の近傍に配置された画素１００の感度の変化を補正することができる。
【００５６】
＜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、画素１００ａに対して画素１００ｂのオンチップレンズの形状を変更していた。これに対し、本開示の第３の実施の形態の撮像素子１は、オンチップレンズの屈折率を変更する点で、上述の第２の実施の形態と異なる。
【００５７】
［撮像素子の構成］
図１２は、本開示の第３の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図の画素１００ｂは、オンチップレンズ１５２ｃおよび１５２ｄの代わりにオンチップレンズ１５３ｂおよび１５３ｃを備える点で、図１０において説明した画素１００ｂと異なる。
【００５８】
オンチップレンズ１５３ｂおよび１５３ｃは、オンチップレンズ１５１とは異なる屈折率に構成されるオンチップレンズである。後述するように、オンチップレンズ１５３ｂおよび１５１ｃは、オンチップレンズ１５１より小さな屈折率に構成され、それぞれ緑色画素１００および青色画素１００に配置されるオンチップレンズに該当する。
【００５９】
［オンチップレンズおよび遮光膜の構成］
図１３は、本開示の第３の実施の形態に係る画素の構成例を示す上面図である。同図のオンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃは、それぞれ赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００のオンチップレンズを表す。オンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃは、オンチップレンズ１５１と比較して小さな屈折率に構成される。また、オンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃは、この順に小さな屈折率に構成される。画素１００ａのオンチップレンズ１５１と比較して画素１００ｂのオンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃの屈折率を小さくすることにより、集光距離を大きくすることができ、平坦化膜１６１の膜厚の増加に伴う集光位置の変化の影響を軽減することができる。
【００６０】
また、青色画素１００のオンチップレンズ１５３ｃの屈折率を赤色画素１００および緑色画素１００より小さくすることにより、青色画素１００において青色光の集光位置を半導体基板１２１の表面近傍の光電変換部１０１にすることができる。これにより、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の入射光量を調整し、画像信号のレベルを補正することができる。なお、オンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃは、オンチップレンズ１５１とは異なる材料により構成することができる。また、オンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃの相互においても材料を変更することにより、異なる屈折率のオンチップレンズに構成することができる。オンチップレンズ１５３ａ、１５３ｂおよび１５３ｃは、例えば、平坦化膜１６１を形成した後に、図９におけるｇにおいて説明したオンチップレンズ形成工程をそれぞれ行うことにより形成することができる。
【００６１】
これ以外の撮像素子１の構成は本開示の第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。
【００６２】
以上説明したように、本開示の第２の実施の形態の撮像素子１は、オンチップレンズ１５１の屈折率を変更することにより、遮光領域の近傍に配置された画素１００への入射光量を調整する。これより、遮光領域の近傍に配置された画素１００の感度の変化を補正することができる。
【００６３】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、画素１００ａに対して画素１００ｂの遮光膜１３１の開口部１３２の形状を変更していた。これに対し、本開示の第４の実施の形態の撮像素子１は、カラーフィルタ１４１の形状を変更する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００６４】
［撮像素子の構成］
図１４は、本開示の第４の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図の画素１００ｂは、カラーフィルタ１４１の代わりにカラーフィルタ１４２ｂおよび１４２ｃを備える点で、図６において説明した画素１００ｂと異なる。
【００６５】
カラーフィルタ１４２ｂおよび１４２ｃは、カラーフィルタ１４１とは異なる形状に構成されるカラーフィルタである。具体的には、カラーフィルタ１４２ｂおよび１４２ｃは、カラーフィルタ１４１より薄い膜厚に構成され、それぞれ緑色画素１００および青色画素１００に配置されるカラーフィルタに該当する。また、図示はしないが、赤色画素１００においてもカラーフィルタ１４１より薄い膜厚のカラーフィルタ１４２ａが配置される。また、カラーフィルタ１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃは、この順に薄い膜厚に構成される。カラーフィルタ１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃの膜厚をカラーフィルタ１４１より薄くすることにより画素１００ｂの入射光量を増加させることができ、平坦化膜１６１の膜厚の増加に伴う入射光量の変化の影響を軽減することができる。
【００６６】
また、青色画素１００のカラーフィルタ１４２ｃの膜厚を赤色画素１００および緑色画素１００より薄くすることにより、青色画素１００の入射光量を増加させることができる。これにより、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の入射光量を調整し、画像信号のレベルを補正することができる。
【００６７】
また、カラーフィルタ１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃは、角を丸く構成すると好適である。隣接する画素１００ｂへの光の入射の妨げとなる、いわゆる「ケラレ」を防止することができるためである。
【００６８】
これ以外の撮像素子１の構成は本開示の第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。
【００６９】
以上説明したように、本開示の第４の実施の形態の撮像素子１は、カラーフィルタ１４２の形状を変更することにより、遮光領域の近傍に配置された画素１００への入射光量を調整する。これより、遮光領域の近傍に配置された画素１００の感度の変化を補正することができる。
【００７０】
＜５．カメラへの応用例＞
本開示に係る技術（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。
【００７１】
図１５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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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遮光領域近傍の画素１００の感度の変化を補正することができ、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。
【００８２】
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。
【００８３】
＜６．内視鏡手術システムへの応用例＞
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、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【００８４】
図１６は、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概略的な構成の一例を示す図である。
【００８５】
図１６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
図１７は、図１６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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。具体的には、図１の撮像素子１は、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、高い画質の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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
＜７．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。
【０１１７】
図１８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。
【０１１８】
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１８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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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１８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。
【０１２８】
図１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１２９】
図１９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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
なお、図１９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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、高画質の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。
【０１３７】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本開示の一例であり、本開示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、本開示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。
【０１３８】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）入射光に基づく光電変換を行う光電変換部と、開口部が配置されて前記入射光を遮光しながら前記開口部において入射光を透過させる遮光膜と、前記入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜と、前記平坦化膜に隣接して配置されて前記カラーフィルタおよび前記遮光膜の開口部を介して前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズとを備える画素が配置される画素領域と、
前記開口部が配置されない前記遮光膜を備える前記画素である遮光画素が配置されるとともに前記画素領域に隣接する遮光領域と
を具備し、
前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する
撮像素子。
（２）前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を当該画素のカラーフィルタに応じてさらに調整する前記（１）に記載の撮像素子。
（３）前記遮光膜の形状を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）前記オンチップレンズの形状を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（５）前記オンチップレンズの屈折率を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（６）前記カラーフィルタの形状を変更することにより前記遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（７）入射光に基づく光電変換を行う光電変換部形成工程と、開口部が配置されて前記入射光を遮光しながら前記開口部において入射光を透過させる遮光膜を形成する第１の遮光膜形成工程と、前記入射光のうち所定の波長の入射光を透過させるカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、前記平坦化膜に隣接して配置されて前記カラーフィルタおよび前記遮光膜の開口部を介して前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズを形成するオンチップレンズ形成工程とを備える複数の画素の形成工程と、
前記光電変換部形成工程と、前記開口部が配置されない遮光膜を形成する第２の遮光膜形成工程と、前記カラーフィルタ形成工程と、前記平坦化膜形成工程と、前記オンチップレンズ形成工程とを備える遮光画素の形成工程と
を具備し、
前記遮光画素の形成工程は、前記形成される複数の画素が配置される画素領域の周囲に前記遮光画素を形成する工程であり、
前記画素の製造工程は、前記遮光画素が形成される領域である遮光領域の近傍の前記画素における前記光電変換部への入射光量を調整する工程をさらに備える
撮像素子の製造方法。
【符号の説明】
【０１３９】
１  撮像素子
１０  画素アレイ部
１００、１００ａ、１００ｂ  画素
１０１  光電変換部
１１０  画素領域
１２０  遮光領域
１２１  半導体基板
１３１  遮光膜
１３２、１３２ａ、１３２ｂ  開口部
１４１、１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ  カラーフィルタ
１５１、１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ  オンチップレンズ
１６１  平坦化膜
２００  遮光画素
１００２  撮像素子
１０４０２、１２０３１、１２１０１〜１２１０５  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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