(57)【要約】  ２次元状に配置されており、受光量に応じた電荷を発生する複数の受光部と、青色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＢカラーフィルタと、緑色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＣｙカラーフィルタと、赤色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＭｇカラーフィルタとのうち、少なくとも１つを含むカラーフィルタと、Ｃｙカラーフィルタが積層されている受光部上に配置されている４５０ｎｍ近傍に反射率のピークを有する第１の多層膜と、Ｍｇカラーフィルタが積層されている受光部上に配置されている４５０ｎｍ〜５００ｎｍの間に反射率のピークを有する第２の多層膜と、を備える。これにより、通常光観察時の色再現性の劣化を抑制する一方、ＮＢＩ観察時の感度を向上させることができる撮像素子及び撮像装置を提供する。
2017056537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に積層されるとともに２次元状に配置されており、受光量に応じた電荷を発生する複数の受光部と、
前記受光部上に積層されているカラーフィルタであって、青色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＢ（ブルー）カラーフィルタと、緑色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＣｙ（シアン）カラーフィルタと、赤色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＭｇ（マゼンタ）カラーフィルタとのうち、少なくとも１つを含むカラーフィルタと、
前記Ｃｙカラーフィルタが積層されている前記受光部上に配置されている４５０ｎｍ近傍に反射率のピークを有する第１の多層膜と、
前記Ｍｇカラーフィルタが積層されている前記受光部上に配置されている４５０ｎｍ〜５００ｎｍの間に反射率のピークを有する第２の多層膜と、
を備えることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記基板は、Ｓｉ基板であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記Ｃｙカラーフィルタ及び前記Ｍｇカラーフィルタが積層されている前記受光部に入射する光は、青紫色の波長帯域の光の強度が青色の波長帯域の光の強度より高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記カラーフィルタは、
前記複数の受光部における水平ラインの偶数ラインにおいて、前記Ｃｙカラーフィルタと前記Ｂカラーフィルタとが交互に配置されており、かつ、前記複数の受光部における水平ラインの奇数ラインにおいて、前記Ｍｇカラーフィルタと前記Ｃｙカラーフィルタとが交互に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内視鏡システムにおける観察方法として、通常光（白色光）を観察部位に照射する通常光観察と、所定の波長帯域の狭帯域光を観察部位に照射する狭帯域光観察（ＮＢＩ：Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）とが知られている。ＮＢＩに用いる狭帯域光は、血液中のヘモグロビンに吸収されやすくなるように狭帯域化された青紫色光（例えば、波長４１０ｎｍ）と緑色光（例えば、波長５４０ｎｍ）とからなるＮＢＩ照明光である。ＮＢＩでは、生体の粘膜表層（生体表層）に存在する毛細血管及び粘膜微細模様等を強調表示する画像を得ることができる。【０００３】
また、内視鏡システムに用いる撮像素子として、原色系フィルタを有する原色系撮像素子と、補色系フィルタを用いる補色系撮像素子とが知られている。原色系フィルタは、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタであり、補色系フィルタは、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｙｅ（イエロー）、Ｇ（グリーン）の各色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタである。【０００４】
ここで、ＮＢＩに原色系撮像素子を用いる場合、Ｒ及びＧカラーフィルタをそれぞれ有するＲ及びＧ画素は、ＮＢＩ照明光の青紫色の波長帯域の光に対する感度を有しない。そのため、ＮＢＩにはＢカラーフィルタを有するＢ画素しか用いることができず、解像度がよくない。そこで、ＮＢＩに補色系撮像素子を用いて、解像度を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−６６１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｙｅ及びＧカラーフィルタをそれぞれ有するＹｅ及びＧ画素は、ＮＢＩ照明光の青紫色の波長帯域の光に対する感度を有しないため、解像度の向上に寄与しない。そこで、ＮＢＩ照明光の青紫色の波長帯域の光に感度を有する画素（Ｂ、Ｍｇ、Ｃｙカラーフィルタをそれぞれ有するＢ、Ｍｇ、Ｃｙ画素）のみを用いる構成も考えられるが、その場合には通常光観察時の青色光に対する感度が高くなりすぎるため、色再現性が劣化するという課題がある。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通常光観察時の色再現性の劣化を抑制する一方、ＮＢＩ観察時の感度を向上させることができる撮像素子及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る撮像素子は、基板上に積層されるとともに２次元状に配置されており、受光量に応じた電荷を発生する複数の受光部と、前記受光部上に積層されているカラーフィルタであって、青色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＢ（ブルー）カラーフィルタと、緑色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＣｙ（シアン）カラーフィルタと、赤色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＭｇ（マゼンタ）カラーフィルタとのうち、少なくとも１つを含むカラーフィルタと、前記Ｃｙカラーフィルタが積層されている前記受光部上に配置されている４５０ｎｍ近傍に反射率のピークを有する第１の多層膜と、前記Ｍｇカラーフィルタが積層されている前記受光部上に配置されている４５０ｎｍ〜５００ｎｍの間に反射率のピークを有する第２の多層膜と、を備えることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の一態様に係る撮像素子は、前記基板は、Ｓｉ基板であることを特徴とする。【００１０】
また、本発明の一態様に係る撮像素子は、前記Ｃｙカラーフィルタ及び前記Ｍｇカラーフィルタが積層されている前記受光部に入射する光は、青紫色の波長帯域の光の強度が青色の波長帯域の光の強度より高いことを特徴とする。【００１１】
また、本発明の一態様に係る撮像素子は、前記カラーフィルタは、前記複数の受光部における水平ラインの偶数ラインにおいて、前記Ｃｙカラーフィルタと前記Ｂカラーフィルタとが交互に配置されており、かつ、前記複数の受光部における水平ラインの奇数ラインにおいて、前記Ｍｇカラーフィルタと前記Ｃｙカラーフィルタとが交互に配置されていることを特徴とする。【００１２】
また、本発明の一態様に係る撮像装置は、上記の撮像素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通常光観察時の色再現性の劣化を抑制する一方、ＮＢＩ観察時の感度を向上させることができる撮像素子及び撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置を含む内視鏡システム全体の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る内視鏡システムの要部の機能を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタの構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は、Ｂ画素の断面図である。
【図５】図５は、Ｃｙ画素の断面図である。
【図６】図６は、Ｃｙカラーフィルタを有する素子の感度を表す図である。
【図７】図７は、Ｍｇ画素の断面図である。
【図８】図８は、Ｍｇカラーフィルタを有する素子の感度を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、被検体内に先端が挿入される内視鏡を備えた内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００１６】
〔内視鏡システムの構成〕
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置を含む内視鏡システム全体の構成を示す模式図である。図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡２と、伝送ケーブル３と、操作部４と、コネクタ部５と、プロセッサ６（処理装置）と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。
【００１７】
内視鏡２は、伝送ケーブル３の一部である挿入部１００を被検体の体腔内に挿入することによって被検体の体内を撮像して撮像信号（画像データ）をプロセッサ６へ出力する。また、内視鏡２は、伝送ケーブル３の一端側であり、被検体の体腔内に挿入される挿入部１００の先端１０１側に、体内画像の撮像を行う撮像部２０（撮像装置）が設けられており、挿入部１００の基端１０２に、内視鏡２に対する各種操作を受け付ける操作部４が設けられている。撮像部２０が撮像した画像の撮像信号は、例えば、数ｍの長さを有する伝送ケーブル３を通り、コネクタ部５に出力される。
【００１８】
伝送ケーブル３は、内視鏡２とコネクタ部５とを接続するとともに、内視鏡２と光源装置８とを接続する。また、伝送ケーブル３は、撮像部２０が生成した撮像信号をコネクタ部５へ伝搬する。伝送ケーブル３は、ケーブルや光ファイバ等を用いて構成される。
【００１９】
コネクタ部５は、内視鏡２、プロセッサ６及び光源装置８に接続され、接続された内視鏡２が出力する撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、アナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換（Ａ／Ｄ変換）してプロセッサ６へ出力する。
【００２０】
プロセッサ６は、コネクタ部５から入力される撮像信号に所定の画像処理を施して表示装置７へ出力する。また、プロセッサ６は、内視鏡システム１全体を統括的に制御する。例えば、プロセッサ６は、光源装置８が出射する照明光を切り替えたり、内視鏡２の撮像モードを切り替えたりする制御を行う。
【００２１】
表示装置７は、プロセッサ６が画像処理を施した撮像信号に対応する画像を表示する。また、表示装置７は、内視鏡システム１に関する各種情報を表示する。表示装置７は、液晶や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示パネル等を用いて構成される。
【００２２】
光源装置８は、コネクタ部５及び伝送ケーブル３を経由して内視鏡２の挿入部１００の先端１０１側から被写体へ向けて照明光を照射する。光源装置８は、白色光を発する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及び白色光の波長帯域より狭い波長帯域を有する狭帯域光の特殊光（ＮＢＩ照明光）を発するＬＥＤ等を用いて構成される。光源装置８は、プロセッサ６の制御のもと、内視鏡２を介して白色光又はＮＢＩ照明光を被写体に向けて照射する。なお、本実施の形態では、光源装置８は、同時方式の照明方式が採用される。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態に係る内視鏡システムの要部の機能を示すブロック図である。図２を参照して、内視鏡システム１の各部構成の詳細及び内視鏡システム１内の電気信号の経路について説明する。
【００２４】
〔内視鏡の構成〕
まず、内視鏡２の構成について説明する。図２に示す内視鏡２は、撮像部２０と、伝送ケーブル３と、コネクタ部５と、を備える。
【００２５】
撮像部２０は、第１チップ２１（撮像素子）と、第２チップ２２と、を有する。また、撮像部２０は、伝送ケーブル３を介してプロセッサ６内の電源部６１で生成された電源電圧ＶＤＤをグランドＧＮＤとともに受け取る。撮像部２０に供給される電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間には、電源安定用のコンデンサＣ１が設けられている。
【００２６】
第１チップ２１は、２次元マトリックス状に配置されてなり、外部からの光を受光し、受光量に応じた画像信号を生成して出力する複数の単位画素２３ａが配置されてなる光検出部２３と、光検出部２３における複数の単位画素２３ａの各々で光電変換された撮像信号を読み出す読み出し部２４と、コネクタ部５から入力される基準クロック信号及び同期信号に基づきタイミング信号を生成して読み出し部２４に出力するタイミング生成部２５と、複数の単位画素２３ａの各々の受光面に配置されてなるカラーフィルタ２６と、を有する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタの構成を模式的に示す図である。図３に示すように、カラーフィルタ２６では、ＲＧＢのカラーフィルタで構成されるベイヤー配列のカラーフィルタにおいて、ベイヤー配列のＢカラーフィルタに対応する位置にＢカラーフィルタが配置されており、ベイヤー配列のＧカラーフィルタに対応する位置にＣｙカラーフィルタが配置されており、ベイヤー配列のＲカラーフィルタに対応する位置にＭｇカラーフィルタが配置されている。具体的には、カラーフィルタ２６は、複数の受光部における水平ラインの偶数ラインにおいて、Ｃｙカラーフィルタ２０６ｂとＢカラーフィルタ２０６ａとが交互に配置されており、かつ、複数の受光部における水平ラインの奇数ラインにおいて、Ｍｇカラーフィルタ２０６ｃとＣｙカラーフィルタ２０６ｂとが交互に配置されている。また、以下においては、Ｂカラーフィルタ２０６ａが配置されてなる単位画素２３ａをＢ画素２００ａ、Ｃｙカラーフィルタ２０６ｂが配置されてなる単位画素２３ａをＣｙ画素２００ｂ、及びＭｇカラーフィルタ２０６ｃが配置されてなる単位画素２３ａをＭｇ画素２００ｃとして説明する。すなわち、この内視鏡システム１は、ベイヤー配列のＧ画素をＣｙ画素２００ｂに、Ｒ画素をＭｇ画素２００ｃに、それぞれ置換した構成である。なお、各色の画素についてのより詳細な説明は後述する。
【００２８】
図２に戻り、第２チップ２２は、第１チップ２１における複数の単位画素２３ａの各々から出力される撮像信号を増幅して伝送ケーブル３へ出力するバッファ２７を有する。なお、第１チップ２１と第２チップ２２とに配置される回路の組み合わせは適宜変更可能である。例えば、第１チップ２１に配置されたタイミング生成部２５を第２チップ２２に配置してもよい。
【００２９】
ライトガイド２８は、光源装置８から出射された照明光を被写体に向けて照射する。ライトガイド２８は、グラスファイバや照明レンズ等を用いて実現される。
【００３０】
コネクタ部５は、アナログ・フロント・エンド部５１（以下、「ＡＦＥ部５１」という）と、Ａ／Ｄ変換部５２と、撮像信号処理部５３と、駆動パルス生成部５４と、電源電圧生成部５５と、を有する。
【００３１】
ＡＦＥ部５１は、撮像部２０から伝搬される撮像信号を受信し、抵抗等の受動素子を用いてインピーダンスマッチングを行った後、コンデンサを用いて交流成分を取り出し、分圧抵抗によって動作点を決定する。その後、ＡＦＥ部５１は、撮像信号（アナログ信号）を補正してＡ／Ｄ変換部５２へ出力する。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部５２は、ＡＦＥ部５１から入力されたアナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換して撮像信号処理部５３へ出力する。
【００３３】
撮像信号処理部５３は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）により構成され、Ａ／Ｄ変換部５２から入力されるデジタルの撮像信号に対して、ノイズ除去及びフォーマット変換処理等の処理を行ってプロセッサ６へ出力する。
【００３４】
駆動パルス生成部５４は、プロセッサ６から供給され、内視鏡２の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号（例えば、２７ＭＨｚのクロック信号）に基づいて、各フレームのスタート位置を表す同期信号を生成して、基準クロック信号とともに、伝送ケーブル３を介して撮像部２０のタイミング生成部２５へ出力する。ここで、駆動パルス生成部５４が生成する同期信号は、水平同期信号と垂直同期信号とを含む。
【００３５】
電源電圧生成部５５は、プロセッサ６から供給される電源から、第１チップ２１と第２チップ２２とを駆動するのに必要な電源電圧を生成して第１チップ２１及び第２チップ２２へ出力する。電源電圧生成部５５は、レギュレーターなどを用いて第１チップ２１と第２チップ２２とを駆動するのに必要な電源電圧を生成する。
【００３６】
〔プロセッサの構成〕
次に、プロセッサ６の構成について説明する。
プロセッサ６は、内視鏡システム１の全体を統括的に制御する制御装置である。プロセッサ６は、電源部６１と、画像信号処理部６２と、クロック生成部６３と、記録部６４と、入力部６５と、プロセッサ制御部６６と、を備える。
【００３７】
電源部６１は、電源電圧ＶＤＤを生成し、この生成した電源電圧ＶＤＤをグランドＧＮＤとともに、コネクタ部５及び伝送ケーブル３を介して、撮像部２０に供給する。
【００３８】
画像信号処理部６２は、撮像信号処理部５３で信号処理が施されたデジタルの撮像信号に対して、同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、ガンマ補正処理、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換処理、フォーマット変換処理等の画像処理を行って画像信号に変換し、この画像信号を表示装置７へ出力する。
【００３９】
クロック生成部６３は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、この基準クロック信号を駆動パルス生成部５４へ出力する。
【００４０】
記録部６４は、内視鏡システム１に関する各種情報や処理中のデータ等を記録する。記録部６４は、ＦｌａｓｈメモリやＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体を用いて構成される。
【００４１】
入力部６５は、内視鏡システム１に関する各種操作の入力を受け付ける。例えば、入力部６５は、光源装置８が出射する照明光の種別を切り替える指示信号の入力を受け付ける。入力部６５は、例えば十字スイッチやプッシュボタン等を用いて構成される。
【００４２】
プロセッサ制御部６６は、内視鏡システム１を構成する各部を統括的に制御する。プロセッサ制御部６６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等を用いて構成される。プロセッサ制御部６６は、入力部６５から入力された指示信号に応じて、光源装置８が出射する照明光を切り替える。
【００４３】
〔光源装置の構成〕
次に、光源装置８の構成について説明する。光源装置８は、白色光源部８１と、特殊光源部８２と、集光レンズ８３と、照明制御部８４と、を備える。
【００４４】
白色光源部８１は、照明制御部８４の制御のもと、集光レンズ８３を介してライトガイド２８に向けて白色光を出射する。白色光源部８１は、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いて構成される。なお、本実施の形態では、白色光源部８１を白色ＬＥＤによって構成しているが、例えばキセノンランプ、又は赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて白色光を出射させてもよい。
【００４５】
特殊光源部８２は、照明制御部８４の制御のもと、集光レンズ８３を介してライトガイド２８に向けて互いに波長帯域が異なる２つの狭帯域光（ＮＢＩ照明光）を同時に出射する。特殊光源部８２は、第１光源部８２ａと、第２光源部８２ｂと、を有する。
【００４６】
第１光源部８２ａは、青紫色ＬＥＤを用いて構成される。第１光源部８２ａは、照明制御部８４の制御のもと、青色の波長帯域より狭い狭帯域の狭帯域光を出射する。具体的には、第１光源部８２ａは、照明制御部８４の制御のもと、４１０ｎｍ近傍（例えば、３９０ｎｍ〜４４０ｎｍ）の青紫色の波長帯域の光を出射する。
【００４７】
第２光源部８２ｂは、緑色ＬＥＤを用いて構成される。第２光源部８２ｂは、照明制御部８４の制御のもと、緑色の波長帯域より狭い狭帯域の狭帯域光を出射する。具体的には、第２光源部８２ｂは、照明制御部８４の制御のもと、５４０ｎｍ近傍（例えば、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の緑色の波長帯域の光を出射する。
【００４８】
集光レンズ８３は、白色光源部８１が出射した白色光又は特殊光源部８２が出射したＮＢＩ照明光を集光してライトガイド２８へ出射する。集光レンズ８３は、一又は複数のレンズを用いて構成される。
【００４９】
照明制御部８４は、プロセッサ制御部６６の制御のもと、白色光源部８１及び特殊光源部８２を制御する。具体的には、照明制御部８４は、プロセッサ制御部６６の制御のもと、白色光源部８１に白色光又は特殊光源部８２にＮＢＩ照明光を出射させる。また、照明制御部８４は、白色光源部８１が白色光を出射する出射タイミング又は特殊光源部８２がＮＢＩ照明光を出射する出射タイミングを制御する。
【００５０】
〔各色の画素の構成〕
次に、各色の画素について詳細に説明する。はじめに、Ｂ画素について説明する。図４は、Ｂ画素の断面図である。図４に示すように、Ｂ画素２００ａは、Ｓｉ基板２０１と、Ｓｉ基板２０１に形成されている受光部としてのフォトダイオード２０２と、各画素間を電気的に接続する配線層２０３と、各配線層２０３を電気的に絶縁にする絶縁層２０４と、表面を平坦化するためのバッファ層２０５と、フォトダイオード２０２を覆うように配置されているＢカラーフィルタ２０６ａと、表面を保護する保護層２０７と、最表面に形成されているマイクロレンズ２０８と、を有する。
【００５１】
Ｓｉ基板２０１は、シリコン（Ｓｉ）からなる基板であるが、基板はＳｉに限られない。
【００５２】
フォトダイオード２０２は、光電変換素子であり、受光量に応じた電荷を発生する。フォトダイオード２０２は、積層方向に垂直な面内で図３のような２次元状に配列されている。
【００５３】
Ｂカラーフィルタ２０６ａは、４５０ｎｍ近傍の青色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタである。従って、Ｂ画素２００ａは、白色光源下では青色の波長帯域の光を検出し、ＮＢＩ照明光源下では青紫色の波長帯域の光を検出する。
【００５４】
続いて、Ｃｙ画素について説明する。図５は、Ｃｙ画素の断面図である。図５に示すように、Ｃｙ画素２００ｂは、Ｓｉ基板２０１と、Ｓｉ基板２０１に形成されているフォトダイオード２０２と、各画素間を電気的に接続する配線層２０３と、各配線層２０３を電気的に絶縁にする絶縁層２０４と、表面を平坦化するためのバッファ層２０５と、フォトダイオード２０２を覆うように配置されているＣｙカラーフィルタ２０６ｂと、表面を保護する保護層２０７と、最表面に形成されているマイクロレンズ２０８と、を有し、さらに、Ｓｉ基板２０１上に積層されている第１の多層膜としてのＣｙ用多層膜２０９ｂを有する。
【００５５】
Ｃｙカラーフィルタ２０６ｂは、緑色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の波長の光を透過するカラーフィルタである。
【００５６】
Ｃｙ用多層膜２０９ｂは、４５０ｎｍ近傍に反射率のピークを有するように、各層の屈折率及び層厚が調整された多層膜である。
【００５７】
図６は、Ｃｙカラーフィルタを有する素子の感度を表す図である。図６の線Ｌ１は、Ｃｙカラーフィルタ２０６ｂを有し、Ｃｙ用多層膜２０９ｂを有しない従来のＣｙ画素の感度を表す。そして、図６の線Ｌ２（破線）は、Ｃｙカラーフィルタ２０６ｂ及びＣｙ用多層膜２０９ｂを有するＣｙ画素２００ｂの感度を表す。すなわち、Ｃｙ画素２００ｂは、白色光源下では、緑色の波長帯域の光を検出するとともに、青色の波長帯域の光に対する感度は弱められている。一方、Ｃｙ画素２００ｂは、ＮＢＩ照明光源下では、青紫色の波長帯域の光を検出する。
【００５８】
続いて、Ｍｇ画素について説明する。図７は、Ｍｇ画素の断面図である。図７に示すように、Ｍｇ画素２００ｃは、Ｓｉ基板２０１と、Ｓｉ基板２０１に形成されているフォトダイオード２０２と、各画素間を電気的に接続する配線層２０３と、各配線層２０３を電気的に絶縁にする絶縁層２０４と、表面を平坦化するためのバッファ層２０５と、フォトダイオード２０２を覆うように配置されているＭｇカラーフィルタ２０６ｃと、表面を保護する保護層２０７と、最表面に形成されているマイクロレンズ２０８と、を有し、さらに、Ｓｉ基板２０１上に積層されている第２の多層膜としてのＭｇ用多層膜２０９ｃを有する。
【００５９】
Ｍｇカラーフィルタ２０６ｃは、６１０ｎｍ近傍の赤色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の波長の光を透過するカラーフィルタである。
【００６０】
Ｍｇ用多層膜２０９ｃは、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの間に反射率のピークを有するように、各層の屈折率及び層厚が調整された多層膜である。
【００６１】
図８は、Ｍｇカラーフィルタを有する素子の感度を表す図である。図８の線Ｌ３は、Ｍｇカラーフィルタ２０６ｃを有し、Ｍｇ用多層膜２０９ｃを有しない従来のＭｇ画素の感度を表す。そして、図８の線Ｌ４（破線）は、Ｍｇカラーフィルタ２０６ｃ及びＭｇ用多層膜２０９ｃを有するＭｇ画素２００ｃの感度を表す。すなわち、Ｍｇ画素２００ｃは、白色光源下では、赤色の波長帯域の光を検出するとともに、青色の波長帯域の光に対する感度は弱められている。一方、Ｍｇ画素２００ｃは、ＮＢＩ照明光源下では、青紫色の波長帯域の光を検出する。
【００６２】
ここで、この内視鏡システム１では、図３を用いて説明したように、ベイヤー配列のＧ画素をＣｙ画素２００ｂに、Ｒ画素をＭｇ画素２００ｃに、それぞれ置換した構成である。この構成により、内視鏡システム１は、ＮＢＩ照明光源下では、全ての画素が青紫色の波長帯域の光に対して感度を有し、解像度が向上している。さらに、内視鏡システム１は、白色光源下ではＲＧＢそれぞれの波長の光に感度を有するともに、Ｃｙ画素２００ｂ及びＭｇ画素２００ｃの青色の波長帯域の光に対する感度が弱められ、色再現性の劣化が抑制されている。
【００６３】
なお、Ｃｙカラーフィルタ２０６ｂ及びＭｇカラーフィルタ２０６ｃが積層されたフォトダイオード２０２に入射する光は、カラーフィルタ及び多層膜によって、青紫色の波長帯域の光の強度が青色の波長帯域の光の強度より高いことが好ましい。この条件が満たされた場合、白色光源下における青色光よりもＮＢＩ照明光における青紫色の波長帯域の光に対して感度が高くなり、通常光観察時の色再現性の劣化を抑制する一方、ＮＢＩ観察時の感度を向上させる効果が顕著となる。
【００６４】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  内視鏡システム
２  内視鏡
３  伝送ケーブル
４  操作部
５  コネクタ部
６  プロセッサ
７  表示装置
８  光源装置
２０  撮像部
２１  第１チップ
２２  第２チップ
２３  光検出部
２３ａ  単位画素
２４  読み出し部
２５  タイミング生成部
２６  カラーフィルタ
２７  バッファ
２８  ライトガイド
５１  ＡＦＥ部
５２  Ａ／Ｄ変換部
５３  撮像信号処理部
５４  駆動パルス生成部
５５  電源電圧生成部
６１  電源部
６２  画像信号処理部
６３  クロック生成部
６４  記録部
６５  入力部
６６  プロセッサ制御部
８１  白色光源部
８２  特殊光源部
８２ａ  第１光源部
８２ｂ  第２光源部
８３  集光レンズ
８４  照明制御部
１００  挿入部
１０１  先端
１０２  基端
２００ａ  Ｂ画素
２００ｂ  Ｃｙ画素
２００ｃ  Ｍｇ画素
２０１  Ｓｉ基板
２０２  フォトダイオード
２０３  配線層
２０４  絶縁層
２０５  バッファ層
２０６ａ  Ｂカラーフィルタ
２０６ｂ  Ｃｙカラーフィルタ
２０６ｃ  Ｍｇカラーフィルタ
２０７  保護層
２０８  マイクロレンズ
２０９ｂ  Ｃｙ用多層膜
２０９ｃ  Ｍｇ用多層膜
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  線
【図１】
2017056537.tif 000003
【図２】
2017056537.tif 000004
【図３】
2017056537.tif 000005
【図４】
2017056537.tif 000006
【図５】
2017056537.tif 000007
【図６】
2017056537.tif 000008
【図７】
2017056537.tif 000009
【図８】
2017056537.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月14日(2017.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に積層されるとともに２次元状に配置されており、受光量に応じた電荷を発生する複数の受光部と、
前記受光部上に積層されているカラーフィルタであって、青色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＢ（ブルー）カラーフィルタと、緑色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＣｙ（シアン）カラーフィルタと、赤色の波長帯域の光と青紫色の波長帯域の光との双方の光を透過するＭｇ（マゼンタ）カラーフィルタとのうち、少なくとも１つを含むカラーフィルタと、
前記Ｃｙカラーフィルタが積層されている前記受光部上に配置されている４５０ｎｍ近傍に反射率のピークを有する第１の膜と、
前記Ｍｇカラーフィルタが積層されている前記受光部上に配置されている４５０ｎｍ〜５００ｎｍの間に反射率のピークを有する第２の膜と、
を備えることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記基板は、Ｓｉ基板であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記Ｃｙカラーフィルタ及び前記Ｍｇカラーフィルタが積層されている前記受光部に入射する光は、青紫色の波長帯域の光の強度が青色の波長帯域の光の強度より高いことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記カラーフィルタは、
前記複数の受光部における水平ラインの偶数ラインにおいて、前記Ｃｙカラーフィルタと前記Ｂカラーフィルタとが交互に配置されており、かつ、前記複数の受光部における水平ラインの奇数ラインにおいて、前記Ｍｇカラーフィルタと前記Ｃｙカラーフィルタとが交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第１の膜及び前記第２の膜は、多層膜であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
請求項１に記載の撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
【国際調査報告】
2017056537.tif 000011
2017056537.tif 000012