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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024164446
(43)【公開日】2024-11-27
(54)【発明の名称】光検出装置および電子機器
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20241120BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20241120BHJP
H01L 31/0232 20140101ALI20241120BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20241120BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
H01L29/06 601D
H01L31/02 D
H04N25/70
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023079922
(22)【出願日】2023-05-15
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】加藤 寛
(72)【発明者】
【氏名】守屋 雄介
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
5F149
【Ｆターム（参考）】
4M118AA01
4M118AB01
4M118AB03
4M118BA14
4M118CA02
4M118CA14
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4M118CB01
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4M118CB14
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4M118FA06
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4M118FA28
4M118FA33
4M118GA02
4M118GA09
4M118GB03
4M118GB07
4M118GB11
4M118GB13
4M118GC08
4M118GC11
4M118GC20
4M118GD04
4M118GD11
5C024EX52
5C024GX02
5F149AA01
5F149AB07
5F149AB09
5F149BA09
5F149BA30
5F149BB03
5F149CB14
5F149CB20
5F149DA27
5F149DA33
5F149DA44
5F149EA04
5F149EA07
5F149EA12
5F149EA13
5F149FA02
5F149FA04
5F149HA07
5F149HA09
5F149HA10
5F149HA12
5F149HA13
5F149JA12
5F149KA13
5F149KA14
5F149KA20
5F149LA01
5F149LA02
5F149LA09
5F149XB05
5F149XB24
(57)【要約】
【課題】良好な検出性能を有する光検出装置を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態の光検出装置は、複数の第１構造体を含む第１導光部材と、第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子とを備える。
【選択図】図３
【解決手段】本開示の一実施形態の光検出装置は、複数の第１構造体を含む第１導光部材と、第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子とを備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を備える光検出装置。
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を備える光検出装置。
【請求項2】
前記第１構造体は、赤外光の波長域以下の大きさを有する
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記第１構造体の周囲に設けられる絶縁層をさらに備え、
前記第１構造体の屈折率は、前記絶縁層の屈折率よりも高い
請求項１に記載の光検出装置。
前記第１構造体の屈折率は、前記絶縁層の屈折率よりも高い
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記第１導光部材は、入射光を分光する
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記第１光電変換素子の隣に設けられ、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第２光電変換素子をさらに備え、
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導く
請求項１に記載の光検出装置。
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導く
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記第１光電変換素子の隣に設けられ、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第３光電変換素子をさらに備え、
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導き、第３波長の光を前記第３光電変換素子へ導く
請求項５に記載の光検出装置。
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導き、第３波長の光を前記第３光電変換素子へ導く
請求項５に記載の光検出装置。
【請求項7】
前記第１光電変換素子の上方に設けられるフィルタをさらに備え、
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記フィルタとを介して入射する光を光電変換する
請求項１に記載の光検出装置。
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記フィルタとを介して入射する光を光電変換する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項8】
複数の第２構造体を含み、前記第１光電変換素子の上方に設けられる第２導光部材をさらに備え、
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記第２導光部材とを介して入射する光を光電変換する
請求項１に記載の光検出装置。
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記第２導光部材とを介して入射する光を光電変換する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記第２導光部材は、前記第１導光部材を介して入射する光を分光する
請求項８に記載の光検出装置。
請求項８に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記第１電極の上方に設けられ、光が入射する開口部を有する遮光部材をさらに備える
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項11】
前記遮光部材は、前記開口部を通過した光のうち、前記第１光電変換素子で反射された入射光を反射する反射部材である
請求項１０に記載の光検出装置。
請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項12】
前記遮光部材は、入射光を吸収する吸収部材である
請求項１０に記載の光検出装置。
請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項13】
前記遮光部材は、前記第１電極の上方に設けられる反射部材と、前記反射部材の上方に積層される吸収部材とを有する
請求項１０に記載の光検出装置。
請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項14】
前記第１光電変換素子を含む複数の光電変換素子と、
隣り合う複数の前記光電変換素子の間に設けられる分離部と
をさらに備える
請求項１０に記載の光検出装置。
隣り合う複数の前記光電変換素子の間に設けられる分離部と
をさらに備える
請求項１０に記載の光検出装置。
【請求項15】
前記分離部は、前記光電変換素子を貫通するように設けられている
請求項１４に記載の光検出装置。
請求項１４に記載の光検出装置。
【請求項16】
前記光電変換素子を含む画素を有し、
前記画素は、前記遮光部材と前記分離部とを含む光閉じ込め構造を有する
請求項１４に記載の光検出装置。
前記画素は、前記遮光部材と前記分離部とを含む光閉じ込め構造を有する
請求項１４に記載の光検出装置。
【請求項17】
前記第１導光部材と前記第１電極とは、一体に設けられている
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項18】
前記光電変換膜は、ナノ粒子を有する
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項19】
前記第１構造体は、柱状の形状を有する
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項20】
光学系と、
前記光学系を透過した光を受光する光検出装置と
を備え、
前記光検出装置は、
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を有する
電子機器。
前記光学系を透過した光を受光する光検出装置と
を備え、
前記光検出装置は、
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を有する
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光検出装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
カラーフィルタと、受光領域および電極を有する光電変換部とを有し、入射光に応じて信号電荷を生成する撮像装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１０３４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
光を検出する装置では、検出性能を向上させることが望ましい。
【0005】
良好な検出性能を有する光検出装置を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態の光検出装置は、複数の第１構造体を含む第１導光部材と、第１電極と、第１電極に対向するように設けられる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子とを備える。
本開示の一実施形態の電子機器は、光学系と、光学系を透過した光を受光する光検出装置とを備える。光検出装置は、複数の第１構造体を含む第１導光部材と、第１電極と、第１電極に対向するように設けられる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子とを有する。
本開示の一実施形態の電子機器は、光学系と、光学系を透過した光を受光する光検出装置とを備える。光検出装置は、複数の第１構造体を含む第１導光部材と、第１電極と、第１電極に対向するように設けられる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子とを有する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
３．適用例
４．応用例
１．実施の形態
２．変形例
３．適用例
４．応用例
【0009】
＜１．実施の形態＞
図１は、本開示の実施の形態に係る光検出装置の一例である撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図である。光検出装置は、入射する光を検出可能な装置である。光検出装置である撮像装置１は、例えば、光学系を透過した光を受光して信号を生成し得る。撮像装置１（光検出装置）は、光電変換部（光電変換素子）を有する複数の画素Ｐを有し、入射した光を光電変換して信号を生成するように構成される。
図１は、本開示の実施の形態に係る光検出装置の一例である撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図である。光検出装置は、入射する光を検出可能な装置である。光検出装置である撮像装置１は、例えば、光学系を透過した光を受光して信号を生成し得る。撮像装置１（光検出装置）は、光電変換部（光電変換素子）を有する複数の画素Ｐを有し、入射した光を光電変換して信号を生成するように構成される。
【0010】
各画素Ｐの光電変換部は、例えばフォトダイオードであり、光を光電変換可能に構成される。撮像装置１は、複数の画素Ｐが行列状に２次元配置された領域（画素部１００）を、撮像エリアとして有する。画素部１００は、複数の画素Ｐが配置される画素アレイともいえる。各画素Ｐの光電変換部は、光電変換領域ともいえる。
【0011】
撮像装置１は、光学レンズを含む光学系（不図示）を介して、被写体からの入射光（像光）を取り込む。撮像装置１は、光学レンズにより形成される被写体の像を撮像し得る。撮像装置１は、受光した光を光電変換して画素信号を生成する。撮像装置１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。撮像装置１は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話等の電子機器に利用可能である。
【0012】
撮像装置１は、図１に示す例のように、画素部１００（画素アレイ）の周辺領域に、例えば、垂直駆動回路１１１、信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５、及び入出力端子１１６等を有する。また、撮像装置１には、複数の画素駆動線Ｌｒｅａｄと、複数の垂直信号線ＶＳＬが設けられる。
【0013】
図１に示す例では、画素部１００には、水平方向（行方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素行ごとに、複数の画素駆動線Ｌｒｅａｄが配線される。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、画素Ｐを駆動する信号を伝えることが可能な信号線である。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送するように構成される。
【0014】
また、画素部１００には、垂直方向（列方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素列ごとに、垂直信号線ＶＳＬが配線される。垂直信号線ＶＳＬは、画素Ｐからの信号を伝えることが可能な信号線である。垂直信号線ＶＳＬは、画素Ｐから出力される信号を伝送するように構成される。
【0015】
垂直駆動回路１１１は、例えば、バッファ、シフトレジスタ、アドレスデコーダ等によって構成される。垂直駆動回路１１１は、画素部１００の各画素Ｐを駆動可能に構成される。垂直駆動回路１１１は、画素Ｐを駆動するための信号を生成し、画素駆動線Ｌｒｅａｄを介して画素部１００の各画素Ｐへ出力する。垂直駆動回路１１１は、例えば、選択トランジスタを制御する信号、リセットトランジスタを制御する信号等を生成し、画素駆動線Ｌｒｅａｄによって各画素Ｐに供給する。
【0016】
信号処理回路１１２は、入力される画素の信号の信号処理を実行可能に構成される。信号処理回路１１２は、例えば、負荷回路、ＡＤ(Analog Digital)変換回路、水平選択スイッチ等を有する。負荷回路は、一例として、画素Ｐの増幅トランジスタに電流を供給可能な電流源により構成される。負荷回路は、例えば、画素Ｐの増幅トランジスタと共にソースフォロア回路を構成する。
【0017】
信号処理回路１１２は、垂直信号線ＶＳＬを介して画素Ｐから読み出される信号を増幅するように構成された増幅回路部を有していてもよい。負荷回路及びＡＤ変換回路等は、例えば、複数の垂直信号線ＶＳＬの各々に対して設けられる。画素部１００の画素列ごとに、負荷回路及びＡＤ変換回路等が設けられ得る。
【0018】
垂直駆動回路１１１によって選択走査された各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線ＶＳＬを介して信号処理回路１１２に入力される。信号処理回路１１２は、画素Ｐの信号のＡＤ変換、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング)等の信号処理を行う。
【0019】
水平駆動回路１１３は、例えば、バッファ、シフトレジスタ、アドレスデコーダ等によって構成される。水平駆動回路１１３は、信号処理回路１１２の水平選択スイッチを駆動可能に構成される。水平駆動回路１１３は、信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動する。垂直信号線ＶＳＬの各々を通して伝送される各画素Ｐの信号は、信号処理回路１１２により信号処理が施され、水平駆動回路１１３による選択走査によって順に水平信号線１２１に出力される。
【0020】
出力回路１１４は、入力される信号に対して信号処理を行い、信号を出力するように構成される。出力回路１１４は、信号処理回路１１２から水平信号線１２１を介して順次入力される画素の信号に対して信号処理を行い、処理後の画素の信号を出力する。出力回路１１４は、例えば、バッファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正、及び各種デジタル信号処理等を行い得る。
【0021】
制御回路１１５は、撮像装置１の各部を制御可能に構成される。制御回路１１５は、半導体基板１２０の外部から与えられるクロック、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像装置１の内部情報等のデータを出力し得る。制御回路１１５は、例えば、各種のタイミング信号を生成可能に構成されたタイミングジェネレータを有する。
【0022】
制御回路１１５は、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号（パルス信号、クロック信号等）に基づき、垂直駆動回路１１１、信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
【0023】
なお、垂直駆動回路１１１、信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１、出力回路１１４、制御回路１１５等は、半導体基板１２０に設けられていてもよいし、他の基板に設けられていてもよい。撮像装置１は、複数の基板を積層して構成された構造（積層構造）を有していてもよい。
【0024】
図２は、実施の形態に係る撮像装置の画素の構成例を説明するための図である。画素Ｐは、光電変換部１１と、読み出し回路１５とを有する。光電変換部１１（光電変換素子）は、光を受光して信号を生成するように構成される。読み出し回路１５は、光電変換された電荷に基づく信号を出力可能に構成される。
【0025】
光電変換部１１は、光電変換により電荷を生成可能に構成される。光電変換部１１は、光電変換膜２１と、上部電極２２と、下部電極２３とを含む。図２に示す例では、光電変換部１１は、光電変換膜２１を有し、入射する光を電荷に変換する。光電変換部１１は、光電変換を行って受光量に応じた電荷を生成する。光電変換部１１で光電変換されて蓄積された電荷は、下部電極２３によって、読み出し回路１５のフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【0026】
読み出し回路１５は、一例として、フローティングディフュージョンＦＤと、トランジスタＡＭＰと、トランジスタＳＥＬと、トランジスタＲＳＴとを有する。トランジスタＡＭＰ、トランジスタＳＥＬ、及びトランジスタＲＳＴは、それぞれ、ゲート、ソース、ドレインの端子を有するＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
【0027】
図２に示す例では、トランジスタＡＭＰ、トランジスタＳＥＬ、及びトランジスタＲＳＴは、それぞれＮＭＯＳトランジスタにより構成される。なお、画素Ｐのトランジスタは、必要に応じて、ＰＭＯＳトランジスタにより構成されてもよい。
【0028】
フローティングディフュージョンＦＤは、蓄積部であり、転送された電荷を蓄積可能に構成される。フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換部１１で光電変換された電荷を蓄積し得る。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷を保持可能な保持部ともいえる。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷を蓄積し、フローティングディフュージョンＦＤの容量に応じた電圧に変換する。
【0029】
トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷に基づく信号を生成して出力するように構成される。図２に示すように、トランジスタＡＭＰのゲートは、フローティングディフュージョンＦＤと電気的に接続され、フローティングディフュージョンＦＤで変換された電圧が入力される。
【0030】
トランジスタＡＭＰのドレインは、電源電圧ＶＤＤが供給される電源線と電気的に接続され、トランジスタＡＭＰのソースは、トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線ＶＳＬと電気的に接続される。トランジスタＡＭＰは、増幅トランジスタであり、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷に基づく信号、即ちフローティングディフュージョンＦＤの電圧に基づく信号を生成し、垂直信号線ＶＳＬへ出力し得る。
【0031】
トランジスタＳＥＬは、画素の信号の出力を制御可能に構成される。トランジスタＳＥＬは、信号ＳＳＥＬにより制御され、トランジスタＡＭＰからの信号を垂直信号線ＶＳＬに出力可能に構成される。トランジスタＳＥＬは、画素の信号の出力タイミングを制御し得る。なお、トランジスタＳＥＬは、電源電圧ＶＤＤが与えられる電源線とトランジスタＡＭＰとの間に設けられてもよい。また、必要に応じて、トランジスタＳＥＬを省略してもよい。
【0032】
トランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧をリセット可能に構成される。図２に示す例では、トランジスタＲＳＴは、電源電圧ＶＤＤが与えられる電源線と電気的に接続され、画素Ｐの電荷のリセットを実行可能に構成される。トランジスタＲＳＴは、信号ＳＲＳＴにより制御され、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷をリセットし、フローティングディフュージョンＦＤの電圧をリセットし得る。トランジスタＲＳＴは、リセットトランジスタである。
【0033】
なお、読み出し回路１５の構成は、適宜変更であり、例えば、電荷を電圧に変換する際の変換効率（ゲイン）を変更可能に構成されてもよい。例えば、読み出し回路１５は、変換効率の設定に用いる切り替えトランジスタ、容量素子等を有していてもよい。
【0034】
垂直駆動回路１１１（図１参照）は、上述した画素駆動線Ｌｒｅａｄを介して、各画素ＰのトランジスタＳＥＬ、トランジスタＲＳＴ、切り替えトランジスタ等のゲートに制御信号を供給し、トランジスタをオン状態（導通状態）又はオフ状態（非導通状態）とする。撮像装置１の複数の画素駆動線Ｌｒｅａｄには、トランジスタＳＥＬを制御する信号ＳＳＥＬを伝送する配線、トランジスタＲＳＴを制御する信号ＳＲＳＴを伝送する配線等が含まれる。
【0035】
トランジスタＳＥＬ、トランジスタＲＳＴ、及び切り替えトランジスタ等は、垂直駆動回路１１１によってオンオフ制御される。垂直駆動回路１１１は、各画素Ｐの読み出し回路１５を制御することによって、各画素Ｐから画素信号を垂直信号線ＶＳＬに出力させる。垂直駆動回路１１１は、各画素Ｐの画素信号を垂直信号線ＶＳＬへ読み出す制御を行い得る。
【0036】
図３は、実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１は、例えば、導光部４０が設けられる絶縁層８０と、受光層１０と、多層配線層１３０と、半導体基板１２０とを有する。なお、図３に示すように、被写体からの光の入射方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交する紙面左右方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。以降の図において、図３の矢印の方向を基準として方向を表記する場合もある。
【0037】
撮像装置１は、導光部４０を含む絶縁層８０と、受光層１０と、多層配線層１３０と、半導体基板１２０とがＺ軸方向に積層された構成を有する。光が入射する側から、絶縁層８０と、受光層１０と、多層配線層１３０と、半導体基板１２０とが設けられている。
【0038】
絶縁層８０は、保護層であり、受光層１０に積層して設けられる。絶縁層８０は、例えば、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜等の絶縁膜からなる保護膜（パッシベーション膜）により構成される。絶縁層８０は、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、樹脂材料等の絶縁材料を用いて形成され得る。
【0039】
絶縁層８０は、酸化シリコン等の低屈折率の材料により構成されてもよく、検出対象とする波長域の光を透過する他の材料により構成されてもよい。なお、保護層である絶縁層８０は、平坦化層（平坦化膜）ともいえる。
【0040】
受光層１０は、複数の光電変換部１１を有する。各画素Ｐの光電変換部１１は、入射する光を吸収して電荷を生成し得る。各画素Ｐの光電変換部１１（光電変換素子）は、図３に示す例のように、光電変換膜２１と、上部電極２２と、下部電極２３とを含む。また、光電変換部１１は、バッファ層２５を有し得る。
【0041】
光電変換膜２１は、光電変換により電荷を生成可能に構成される。光電変換膜２１は、入射する光を光電変換し、受光量に応じた電荷を生成し得る。光電変換膜２１は、光電変換層ともいえる。光電変換膜２１（光電変換層）は、例えば、量子ドットを有し、赤外光を受光して電荷を生成するように構成される。光電変換膜２１は、量子ドット層（ＱＤ層）ともいえる。
【0042】
撮像装置１では、一例として、各画素Ｐに、量子ドットを用いて構成される光電変換膜２１が設けられる。例えば、光電変換膜２１は、ナノ粒子の集合体を含んで構成され得る。ナノ粒子としては、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ等が挙げられる。
【0043】
光電変換膜２１は、例えば、近赤外（ＮＩＲ）、短波赤外（ＳＷＩＲ）等の波長域の光を光電変換して電荷を生成するように構成される。光電変換膜２１は、可視光を受光して電荷を生成するように構成されてもよい。光電変換膜２１は、無機材料を用いて構成されてもよく、有機材料を用いて構成されてもよい。
【0044】
光電変換膜２１として、有機材料からなる光電変換膜を設けるようにしてもよい。また、光電変換膜２１として、無機材料からなる光電変換膜を配置してもよい。光電変換膜２１は、例えば、有機半導体膜により構成されてもよいし、非晶質シリコン膜により構成されてもよい。光電変換膜２１の材料は、例えば、計測対象となる入射光の波長域に応じて選択され得る。
【0045】
上部電極２２は、複数の画素Ｐの光電変換膜２１に共通の電極であり、例えば、光電変換膜２１の一方の面側に設けられる。下部電極２３は、画素Ｐ毎または複数の画素Ｐ毎に、光電変換膜２１の他方の面側に設けられる。上部電極２２及び下部電極２３は、互いに対向するように設けられ得る。
【0046】
上部電極２２及び下部電極２３は、光電変換膜２１を挟んで配置される。図３に示す例では、下部電極２３は、バッファ層２５の一部と光電変換膜２１の一部を挟んで、上部電極２２に対向して設けられる。上部電極２２は、光電変換膜２１の上部の電極であり、下部電極２３は、光電変換膜２１の下部の電極である。
【0047】
上部電極２２は、複数の画素Ｐに対して共通の電極であり、共通電極ともいえる。下部電極２３は、光電変換膜２１で変換された電荷の読み出しに用いる電極であり、読み出し電極ともいえる。下部電極２３の周囲には、多層配線層１３０の絶縁膜１３１が設けられる。上部電極２２及び下部電極２３は、それぞれ互いに異なる配線、電極等を介して、例えば、半導体基板１２０に設けられた回路と電気的に接続される。
【0048】
上部電極２２及び下部電極２３は、例えば、それぞれ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）等により構成される。上部電極２２及び下部電極２３は、他の酸化スズ系材料、酸化亜鉛系材料等を用いて構成されてもよく、他の透明導電材料を用いて構成されてもよい。なお、下部電極２３は、光を反射する他の金属材料により構成されてもよい。
【0049】
バッファ層２５は、光電変換膜２１と下部電極２３との間に設けられる。バッファ層２５は、例えば、酸化物半導体により構成され、光電変換膜２１に対向するように配置される。バッファ層２５は、光電変換膜２１と下部電極２３とに接合される。下部電極２３は、バッファ層２５と電気的に接続されている。バッファ層２５の一部は、多層配線層１３０の絶縁膜１３１上に設けられている。バッファ層２５は、光電変換膜２１で光電変換された電荷の蓄積および輸送（転送）に用いる層であり、キャリア輸送層（又は電荷輸送層）とも称される。
【0050】
なお、バッファ層２５は、有機半導体材料を用いて形成されてもよい。また、バッファ層２５は、量子ドット（ナノ粒子）を用いて構成されてもよい。バッファ層２５の材料は、例えば、光電変換膜２１の材料、下部電極２３の材料、キャリア（信号電荷）等に応じて選択され得る。光電変換膜２１と上部電極２２との間に、バッファ層を設けるようにしてもよい。
【0051】
撮像装置１は、光電変換膜２１及び下部電極２３間に設けられるバッファ層２５（下部バッファ層）と、光電変換膜２１及び上部電極２２間に設けられるバッファ層（上部バッファ層）とを有していてもよい。なお、必要に応じて、バッファ層を省略してもよい。
【0052】
撮像装置１は、図３に示すように、保護膜８５を有する。保護膜８５は、上部電極２２の上に設けられる。保護膜８５は、パッシベーション膜であり、上部電極２２の表面全体を覆うように形成され得る。保護膜８５は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等により構成され得る。保護膜８５は、他の絶縁材料を用いて構成されてもよい。保護膜８５は、光電変換部１１を覆う封止部材（封止部）ともいえる。
【0053】
多層配線層１３０は、例えば、導体膜および絶縁膜を含み、複数の配線およびビア（ＶＩＡ）等を有する。多層配線層１３０は、半導体基板１２０に積層して設けられる。多層配線層１３０は、複数の配線が絶縁膜を間に積層された構成を有する。図３に示す例では、多層配線層１３０は、絶縁膜１３１及び絶縁膜１３２を含む。多層配線層１３０の絶縁膜は、層間絶縁膜（層間絶縁層）ともいえる。
【0054】
多層配線層１３０の配線は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて形成される。多層配線層１３０の配線は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、その他の導電材料を用いて構成されてもよい。層間絶縁膜は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等を用いて形成される。
【0055】
半導体基板１２０は、例えば、Ｓｉ（シリコン）基板により構成される。半導体基板１２０は、半導体層ともいえる。半導体基板１２０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）基板、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板等であってもよく、他の半導体材料を用いて形成されてもよい。
【0056】
半導体基板１２０及び多層配線層１３０には、例えば、上述した読み出し回路１５が、画素Ｐ毎または複数の画素Ｐ毎に設けられる。上述した垂直駆動回路１１１、信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５等は、半導体基板１２０及び多層配線層１３０、又は、半導体基板１２０とは別の基板に設けられ得る。なお、半導体基板１２０と多層配線層１３０の一部又は全部とを併せて、半導体基板１２０ということもできる。
【0057】
撮像装置１の画素Ｐは、配線３１及び電極３２を有する。配線３１及び電極３２は、光電変換部１１で変換された電荷の読み出しに用いる配線及び電極である。配線３１は、一例として、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて構成される。配線３１の周囲には、多層配線層１３０の絶縁膜１３１が設けられる。なお、図３に示す例では、絶縁膜１３１は、下部電極２３を覆うように形成される。
【0058】
配線３１は、絶縁膜１３１内において下部電極２３と電気的に接続され、絶縁膜１３２内において電極３２と電気的に接続される。電極３２は、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料を用いて構成される。電極３２の周囲には、多層配線層１３０の絶縁膜１３２が設けられる。図３に示す例では、絶縁膜１３２は、電極３２を覆うように形成される。下部電極２３は、絶縁膜１３１内および絶縁膜１３２内に設けられた配線３１を介して、電極３２と電気的に接続される。
【0059】
撮像装置１では、配線３１及び電極３２等によって、光電変換部１１の下部電極２３と、半導体基板１２０に設けられた読み出し回路１５とが電気的に接続される。光電変換部１１で光電変換されて蓄積された電荷は、配線３１及び電極３２等を介して、読み出し回路１５のフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【0060】
撮像装置１には、図３に示す例のように、分離部５０が設けられる。分離部５０は、隣り合う複数の光電変換部１１の間に形成され、光電変換部１１間を分離する。分離部５０は、例えば、隣り合う複数の画素Ｐの境界に設けられるトレンチ（溝部）を用いて構成される。分離部５０は、画素分離壁（又は導光壁）ともいえる。
【0061】
分離部５０は、例えば、上部電極２２と光電変換膜２１とバッファ層２５とを貫通するように設けられる。分離部５０が設けられることで、画素Ｐの光電変換部１１で光電変換された電荷が周囲の画素Ｐへ漏れることが抑制される。また、周囲の画素Ｐに光が漏れることを抑制することができる。
【0062】
分離部５０のトレンチ内には、一例として、絶縁膜、例えば酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等が設けられる。分離部５０は、低屈折率を有する他の絶縁材料を用いて形成されてもよい。また、分離部５０は、複数の膜を積層して構成されてもよい。分離部５０のトレンチ内に、空隙（空洞）を設けるようにしてもよい。分離部５０のトレンチ内に低屈折率材料等が設けられることで、周囲の画素Ｐに光が漏れることを効果的に抑制することができる。
【0063】
図４は、実施の形態に係る撮像装置の平面構成の一例を説明するための図である。撮像装置１では、図４に示す例のように、平面視において各画素Ｐの光電変換部１１をそれぞれ囲むように、複数の分離部５０が形成され得る。図４に示す例のように、撮像装置１では、光電変換部１１の周囲に、複数の分離部５０が離散的に設けられる。このため、各画素Ｐの共通電極となる上部電極２２が分離（分断）されることを回避することができる。
【0064】
撮像装置１は、図３に示すように、導光部４０（導光部材）を有する。導光部４０は、例えば、図３に示す例のように、光電変換部１１の上方に設けられる。導光部４０は、構造体４１を有し、入射した光を光電変換部１１側へ導光するように構成される。
【0065】
撮像装置１の各画素Ｐの導光部４０には、計測対象である被写体からの光が入射する。例えば、導光部４０の複数の構造体４１には、撮像レンズ等の光学系を透過した光が入射する。構造体４１は、入射する光の所定波長以下の大きさの構造体である。
【0066】
構造体４１は、ナノ構造体であり、例えば赤外光の波長域以下の大きさを有する。構造体４１は、短波赤外光の波長域以下の大きさを有していてもよい。また、構造体４１は、近赤外光の波長域以下の大きさを有していてもよく、可視光の波長域以下の大きさを有していてもよい。
【0067】
構造体４１は、例えば、柱状（ピラー状）の構造体である。構造体４１は、一例として、円柱状の形状を有する。なお、導光部４０の構造体４１の形状は、適宜変更可能であり、平面視において円形または四角形の形状であってもよい。構造体４１の形状は、多角形、楕円、十字形、又はその他の形状であってもよい。
【0068】
撮像装置１では、絶縁層８０に複数の構造体４１が設けられる。絶縁層８０は、充填部材として、隣り合う複数の構造体４１の間を充填するように設けられる。絶縁層８０の絶縁膜（充填部材）は、上述のようにシリコン酸化膜及び樹脂材料等であり、複数の構造体４１の間に埋め込まれている。絶縁層８０の絶縁膜は、構造体４１を覆うように形成され得る。構造体４１は、絶縁層８０内に設けられ、絶縁層８０の一部に置換して配置されるともいえる。
【0069】
導光部４０（導光部材）は、ナノ構造体である構造体４１を利用し、光を光電変換部１１へ伝搬させる。構造体４１は、微細構造体、メタアトム、ナノアトム、ナノポスト等とも称される。導光部４０は、光を導光（伝搬）する光学素子（光学部材）である。導光部４０（導光部材）は、光を導光可能な導光素子といえる。
【0070】
導光部４０は、例えば、光を分光する分光素子（分光部）として構成される。導光部４０は、入射する光に位相遅延を与え、図５において矢印で模式的に示す例のように、光を分光するように構成され得る。導光部４０は、例えば、画素Ｐ毎または複数の画素Ｐ毎に設けられる。
【0071】
導光部４０の構造体４１は、図３及び図５等に示す例では、ピラー（柱状部材）であり、光電変換部１１の上部電極２２の上方に位置する。複数の構造体４１は、絶縁層８０の一部を挟んで、Ｘ軸方向に互いに並んで配置される。例えば、図６Ａまたは図６Ｂに示す例のように、導光部４０の複数の構造体４１は、平面視において、Ｘ軸方向と、Ｘ軸方向に交差するＹ軸方向に並んで設けられ得る。
【0072】
撮像装置１の各画素Ｐでは、入射光の所定波長以下、例えば赤外光の波長以下の間隔で、複数の構造体４１が配置され得る。撮像装置１では、一例として、図６Ａまたは図６Ｂに模式的に示す例のように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、短波赤外光の波長域以下の間隔で、複数の構造体４１が設けられ得る。なお、近赤外光（又は可視光）の波長域以下の間隔で、複数の構造体４１を配置するようにしてもよい。
【0073】
導光部４０の構造体４１は、隣の媒質の屈折率とは異なる屈折率を有する。図３に示す例では、構造体４１は、絶縁層８０の屈折率とは異なる屈折率を有する。構造体４１は、構造体４１の周囲に形成される絶縁層８０の絶縁膜の屈折率とは異なる屈折率を有する。
【0074】
導光部４０の構造体４１は、例えば、絶縁層８０の屈折率より高い屈折率を有する。構造体４１は、絶縁層８０の絶縁膜（シリコン酸化膜等）の屈折率よりも高い屈折率を有する材料により構成され得る。構造体４１は、赤外領域において低い消衰係数を有する材料から構成されてもよい。構造体４１は、例えば、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）を用いて構成される。構造体４１は、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等を用いて構成されてもよい。
【0075】
構造体４１は、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、インジウム（Ｉｎ）等の単体、酸化物、窒化物、酸窒化物、或いは、これらの複合物から構成されてもよい。例えば、構造体４１は、酸化チタン（ＴｉＯ）等の金属化合物（金属酸化物、金属窒化物等）により構成され得る。
【0076】
構造体４１の材料は、計測対象となる入射光の波長域、周囲の媒質との屈折率差に応じて選択され得る。構造体４１は、例えば、上述したような高屈折率材料により構成され、高屈折率部ともいえる。また、絶縁層８０は、低屈折率部ともいえる。なお、導光部４０の各構造体４１は、無機材料を用いて構成されてもよく、有機材料を用いて構成されてもよい。
【0077】
構造体４１は、一例として、シロキサンなどの有機物から構成されてもよい。例えば、構造体４１は、シロキサン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等を用いて構成されてもよい。また、これらの樹脂のいずれかにフッ素を含有した材料により、構造体４１が構成されてもよい。これらの樹脂のいずれかに、その樹脂よりも高い屈折率を有するビーズ（フィラー）を内填した材料を用いて、構造体４１を形成してもよい。
【0078】
導光部４０は、構造体４１とそれらの周囲の媒質との屈折率差によって、入射する光に位相遅延を生じさせ、波面に影響を与えることができる。導光部４０は、例えば、構造体４１と、構造体４１の周囲の絶縁層８０の絶縁膜とによって入射光に対して位相遅延を与えることで、光の伝搬方向を調整し得る。導光部４０は、光の波長に応じて異なる位相遅延量を与えることによって光の伝搬方向を調整し、入射光を各波長域の光に分離することが可能となる。
【0079】
入射光に含まれる任意の波長域の光が所望の方向に進むように、複数の構造体４１の材料（材料の光学定数）、大きさ（サイズ）、ピッチ（配置間隔）、形状などが定められる。図３に示す例では、導光部４０の構造体４１の材料（屈折率）、大きさ（幅、高さ等）、ピッチ、形状等が設定され得る。
【0080】
導光部４０は、メタマテリアル（メタサーフェス）技術を利用した光学素子である。導光部４０は、例えば、入射する光を分光可能な分光部（分光素子）として構成され、スプリッター（カラースプリッター）ともいえる。導光部４０（又は導光部４０が設けられた層）は、波長分離層（又はメタサーフェス層）ともいえる。導光部４０は、光をリダイレクトするように構成された光学素子ともいえる。
【0081】
導光部４０による各波長の光の伝搬方向は、構造体４１の素材、形状、高さ、配置位置等によって調整可能である。例えば、検出対象とする特定の波長帯の光が所望の画素Ｐの光電変換部１１へ分岐して進むように、構造体４１の素材、大きさ、配置位置等が定められる。導光部４０は、構造体４１によって入射光を分光する領域（分光領域）ともいえる。
【0082】
導光部４０は、複数の波長域の光、例えば第１の波長域～第３の波長域の光にそれぞれ異なる位相遅延を与える。これにより、撮像装置１では、導光部４０に入射した光を、第１の波長域の光、第２の波長域の光、及び第３の波長域の光に分けることが可能となる。一例として、撮像装置１は、導光部４０に入射した光から、第１の波長域の光としてＮＩＲ光（例えば９４０ｎｍの波長の光）、第２の波長域の光としてＳＷＩＲ光（例えば１４５０ｎｍの波長の光）を分けるように構成されてもよい。
【0083】
また、例えば、導光部４０は、入射光から、第１の波長域の光としてＮＩＲ光、第２の波長域の光としてＳＷＩＲ光、第３の波長域の光として可視光を分けるように構成されてもよい。導光部４０は、入射光から第１の波長域～第４の波長域の光、一例として４つ波長域の赤外光を分離するように構成されてもよい。
【0084】
なお、導光部４０は、画素Ｐ毎に設けられてもよく、複数の画素Ｐ毎、即ち所定数の画素Ｐ毎に設けられてもよい。例えば、図７に示す例のように、導光部４０は、隣り合う複数の画素Ｐに対して設けられてもよい。図７に示す例では、導光部４０の少なくとも一部は、絶縁層８０において隣り合う複数の画素Ｐの境界に配置されている。
【0085】
図８Ａは、実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。図８Ａでは、撮像装置１に設けられる導光部４０を模式的に図示している。図８Ａに示す例では、隣り合う２つの画素Ｐに対して、１つの導光部４０が設けられる。なお、左右方向に隣り合う２つの画素Ｐ毎に導光部４０が配置されてもよく、上下方向に隣り合う２つの画素Ｐ毎に導光部４０が配置されてもよい。
【0086】
導光部４０は、例えば、図８Ａにおいて矢印で模式的に示すように、入射する光のうち第１の波長域の光（例えば近赤外光）を、隣り合う２つの画素Ｐのうちの一方の画素Ｐの光電変換部１１へ導くように構成される。また、導光部４０は、入射する光のうち第２の波長域の光（例えば短波赤外光）を、隣り合う２つの画素Ｐのうちの他方の画素Ｐの光電変換部１１へ伝搬するように構成される。
【0087】
図８Ａに示す例では、「１」が付された画素Ｐ（画素Ｐ１と称する）の光電変換部１１は、導光部４０を介して入射する第１の波長域の光を受光する。また、「２」が付された画素Ｐ（画素Ｐ２と称する）の光電変換部１１は、導光部４０を介して入射する第２の波長域の光を受光する。
【0088】
撮像装置１では、画素Ｐ１の光電変換部１１は、第１の波長域の光（例えば近赤外光）を受光して光電変換を行い、受光量に応じた電荷を生成し得る。また、画素Ｐ２の光電変換部１１は、導光部４０を介して入射する第２の波長域の光（例えば短波赤外光）を受光して光電変換を行い、受光量に応じた電荷を生成し得る。
【0089】
こうして、撮像装置１は、波長域毎の光量に応じた画素信号、例えば赤外光の波長域毎の画素信号を得ることができる。一例として、各画素Ｐ１における光電変換によって得られる画素信号を用いて、ＮＩＲ画像を生成することができる。また、各画素Ｐ２における光電変換によって得られる画素信号を用いて、ＳＷＩＲ画像を生成することができる。赤外光の波長域毎の赤外画像（例えばＮＩＲ画像、ＳＷＩＲ画像）を得ることが可能となる。
【0090】
なお、導光部４０の数および配置は、上述した例に限られず、適宜変更可能である。例えば、導光部４０を、図８Ｂに示すように配置してもよい。図８Ｂに示す例では、「１」が付された画素Ｐ１に、導光部４０が設けられる。なお、「２」が付された画素Ｐ２に、導光部４０を配置するようにしてもよい。
【0091】
画素Ｐ１の導光部４０は、例えば、入射光のうちの第１の波長域の光を、その画素Ｐ１の光電変換部１１へ導くように構成される。また、画素Ｐ１の導光部４０は、図８Ｂにおいて矢印で模式的に示すように、入射光のうちの第２の波長域の光を、画素Ｐ１の周囲の各画素Ｐ２の光電変換部１１へ伝搬するように構成される。
【0092】
撮像装置１は、画素Ｐ１の光電変換部１１による光電変換によって得られる画素信号と、画素Ｐ２の光電変換部１１による光電変換によって得られる画素信号を生成し得る。撮像装置１は、第１の波長域の光の受光量に基づく画素信号と、第２の波長域の光の受光量に基づく画素信号とを同時に得ることが可能となる。各画素Ｐ１の画素信号および各画素Ｐ２の画素信号を用いて、例えばＮＩＲ画像、ＳＷＩＲ画像を生成することが可能となる。
【0093】
図８Ｃは、実施の形態に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。「１」が付された画素Ｐ１、「２」が付された画素Ｐ２、及び「３」が付された画素Ｐ３の３つの画素に対して、導光部４０が設けられる。図８Ｃに示す例では、「２」が付された画素Ｐ２に、導光部４０が配置されている。なお、画素Ｐ１と画素Ｐ２と画素Ｐ３を配置する割合は、図８Ｃに示す例に限られず、適宜変更可能である。
【0094】
画素Ｐ２の導光部４０は、例えば、図８Ｃにおいて矢印で模式的に示すように、入射光のうちの第１の波長域の光（例えば近赤外光）を、画素Ｐ１の光電変換部１１へ導くように構成される。また、画素Ｐ２の導光部４０は、入射光のうち、第２の波長域の光（例えば短波赤外光）をその画素Ｐ２の光電変換部１１へ、第３の波長域の光（例えば可視光）を画素Ｐ３の光電変換部１１へそれぞれ導くように構成される。
【0095】
撮像装置１は、画素Ｐ１の光電変換部１１による光電変換によって得られる画素信号、画素Ｐ２の光電変換部１１による光電変換によって得られる画素信号、及び画素Ｐ３の光電変換部１１による光電変換によって得られる画素信号を生成し得る。撮像装置１は、第１の波長域の光の受光量に基づく画素信号と、第２の波長域の光の受光量に基づく画素信号と、第３の波長域の光の受光量に基づく画素信号とを同時に得ることが可能となる。
【0096】
こうして、撮像装置１は、例えば、赤外光の波長域毎の光量に応じた画素信号と、可視光の光量に応じた画素信号とを同時に得ることが可能となる。各画素Ｐ１の画素信号、各画素Ｐ２の画素信号、各画素Ｐ３の画素信号を用いて、例えばＮＩＲ画像、ＳＷＩＲ画像、可視画像（例えばＲＧＢ画像）を生成することが可能となる。
【0097】
撮像装置１では、上述のように、構造体４１を有する導光部４０が設けられる。これにより、任意の波長域の光を、光電変換部１１側へ適切に導光することができる。各画素Ｐの光電変換部１１は、検出対象とする波長帯域の光を効率よく受光して光電変換を行い得る。検出対象の波長域の光に対する感度が低下することを抑制することが可能となる。
【0098】
本実施の形態では、入射光を分光する導光部４０が設けられることで、複数の波長域の光を検出することができる。例えば、上述した画素Ｐ１、画素Ｐ２、及び画素Ｐ３によって、第１の波長光、第２の波長光、及び第３の波長光を検出することが可能となる。一例として、ＮＩＲ光（例えば９４０ｎｍの波長の光）、ＳＷＩＲ光（例えば１４５０ｎｍのの波長の光）、及び可視光を同時にセンシングすることができる。
【0099】
撮像装置１は、波長分離層（メタサーフェス層）である導光部４０によって、赤外光を波長に応じて分光することができる。特定の波長域の赤外光を選択的に透過するために多層干渉膜からなるカラーフィルタを画素Ｐ毎に設ける場合と比較して、斜入射光に対する特性を改善することが可能となる。撮像装置１の高背化に起因する斜入射特性の悪化を防ぐことが可能となる。
【0100】
また、多層干渉膜からなるカラーフィルタを設ける場合と比較して、ダストを低減することができ、例えば撮像装置１の光学特性が悪化することを抑制することが可能となる。さらに、製造工程における工程数の削減を見込むことができ、撮像装置１の製造コストの増大を抑制することが可能となる。
【0101】
本実施の形態では、高屈折率材料を用いて構成される導光部４０によって、画素Ｐの周辺画素から、検出対象の光を光電変換部１１へ集光させることができる。複数の画素Ｐから光取り込みを行うことができ、量子効率（ＱＥ）を向上させることが可能となる。光を吸収するカラーフィルタを用いて分光を行う場合と比較して、入射光に対する感度の低下を抑制することが可能となる。
【0102】
図９は、実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１は、図９に示すように、上述した半導体基板１２０を備える。半導体基板１２０は、対向する第１面１１Ｓ１及び第２面１１Ｓ２を有する。第２面１１Ｓ２は、第１面１１Ｓ１とは反対側の面である。半導体基板１２０は、例えば、シリコン基板により構成される。
【0103】
半導体基板１２０には、図２を用いて上述した読み出し回路１５が設けられる。光電変換部１１の下部電極２３は、フローティングディフュージョンＦＤとトランジスタＡＭＰのゲート部に電気的に接続される。光電変換部１１は、半導体基板１２０の上方に配置されている。ここで、半導体基板１２０における光入射面を上方とし、半導体基板１２０の反対側を下方とする。
【0104】
光電変換部１１の下部電極２３は、多層配線層１３０の絶縁膜１３１上に形成されている。下部電極２３上には、バッファ層２５と、光電変換膜２１と、上部電極２２とが形成されている。上部電極２２を含む全面には、絶縁層８０（保護層）が形成されている。複数の構造体４１を有する導光部４０は、絶縁層８０に設けられている。
【0105】
半導体基板１２０の第１面１１Ｓ１側には、素子分離領域７５と酸化膜７６が形成されている。また、半導体基板１２０の第１面１１Ｓ１側には、読み出し回路１５のトランジスタＲＳＴ、トランジスタＡＭＰ、トランジスタＳＥＬ、フローティングディフュージョンＦＤ等が設けられている。
【0106】
トランジスタＲＳＴは、ゲート部７１、チャネル形成領域７１Ａ、及び、ソース／ドレイン領域７１Ｂ，７１Ｃを有する。トランジスタＲＳＴのソース／ドレイン領域７１Ｃは、フローティングディフュージョンＦＤを兼ねている。また、他方のソース／ドレイン領域７１Ｂは、電源電圧ＶＤＤが供給される電源線に電気的に接続される。
【0107】
光電変換部１１の下部電極２３は、配線３１、電極３２、及び配線３５を介して、トランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域７１Ｃ（フローティングディフュージョンＦＤ）に電気的に接続されている。
【0108】
トランジスタＡＭＰは、ゲート部７２、チャネル形成領域７２Ａ、及び、ソース／ドレイン領域７２Ｂ，７２Ｃを有する。ゲート部７２は、配線３５を介して、下部電極２３及びトランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域７１Ｃ（フローティングディフュージョンＦＤ）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域７２Ｂは、トランジスタＲＳＴを構成する他方のソース／ドレイン領域７１Ｂと、領域を共有しており、電源電圧ＶＤＤが供給される電源線に接続されている。
【0109】
トランジスタＳＥＬは、ゲート部７３、チャネル形成領域７３Ａ、及び、ソース／ドレイン領域７３Ｂ，７３Ｃを有する。一方のソース／ドレイン領域７３Ｂは、トランジスタＡＭＰを構成する他方のソース／ドレイン領域７２Ｃと、領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域７３Ｃは、垂直信号線ＶＳＬに接続される。
【0110】
図１０Ａ～図１０Ｅは、実施の形態に係る撮像装置の製造方法の一例を説明するための図である。まず、図１０Ａに示すように、光電変換膜２１、上部電極２２、及び保護膜８５等を形成し、保護膜８５上に絶縁層８０を成膜する。
【0111】
次に、図１０Ｂに示すように、リソグラフィ及びエッチングにより、絶縁層８０上にレジスト膜１４０を形成する。そして、図１０Ｃに示すように、ドライエッチングによって、絶縁層８０を選択的に除去する。さらに、図１０Ｄに示すように、絶縁層８０における選択的に除去された部分に対して、例えばａ－Ｓｉ膜１５０（アモルファスシリコン膜）を埋め込み形成する。
【0112】
次に、図１０Ｅに示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によってａ－Ｓｉ膜１５０の不要な部分を除去することで、導光部４０の構造体４１が形成される。以上のような製造方法によって、図３等に示す撮像装置１を製造することができる。なお、上述した製造方法は、あくまでも一例であって、他の製造方法を採用してもよい。
【0113】
［作用・効果］
本実施の形態に係る光検出装置は、複数の第１構造体（構造体４１）を含む第１導光部材（導光部４０）と、第１電極（例えば上部電極２２）と、第１電極に対向するように設けられる第２電極（例えば下部電極２３）と、第１電極と第２電極との間に設けられる光電変換膜（光電変換膜２１）とを有し、第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子（光電変換部１１）とを備える。
本実施の形態に係る光検出装置は、複数の第１構造体（構造体４１）を含む第１導光部材（導光部４０）と、第１電極（例えば上部電極２２）と、第１電極に対向するように設けられる第２電極（例えば下部電極２３）と、第１電極と第２電極との間に設けられる光電変換膜（光電変換膜２１）とを有し、第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子（光電変換部１１）とを備える。
【0114】
本実施の形態に係る光検出装置（撮像装置１）では、光電変換部１１の上方に、構造体４１を有する導光部４０が設けられる。このため、検出対象とする波長域の光を光電変換部１１へ適切に導くことができる。良好な検出性能を有する光検出装置を実現することが可能となる。例えば、撮像装置１は、導光部４０によって入射光を分光し、赤外光の波長域毎の光を検出することが可能となる。
【0115】
次に、本開示の変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0116】
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
図１１は、本開示の変形例１に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、光を選択的に透過するフィルタ９０を有していてもよい。フィルタ９０は、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に透過させるように構成される。フィルタ９０は、受光層１０の上方に設けられ得る。フィルタ９０を有する画素Ｐの光電変換部１１は、導光部４０とフィルタ９０とを介して入射する光を光電変換し得る。
（２－１．変形例１）
図１１は、本開示の変形例１に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、光を選択的に透過するフィルタ９０を有していてもよい。フィルタ９０は、入射する光のうちの特定の波長域の光を選択的に透過させるように構成される。フィルタ９０は、受光層１０の上方に設けられ得る。フィルタ９０を有する画素Ｐの光電変換部１１は、導光部４０とフィルタ９０とを介して入射する光を光電変換し得る。
【0117】
フィルタ９０は、一部の波長帯（例えば近赤外光の波長域）の光を吸収するフィルタ（例えばNIR-Cut filter）であってよい。また、フィルタ９０として、赤外光を透過するフィルタ（近赤外光（ＮＩＲ光）を透過するフィルタ、短波赤外光（ＳＷＩＲ光）を透過するフィルタ等）を配置してもよい。
【0118】
フィルタ９０は、ＲＧＢのカラーフィルタ、補色系のカラーフィルタ等であってもよい。例えば、フィルタ９０は、画素Ｐ毎または複数の画素Ｐ毎に、絶縁層８０内に設けられ得る。本変形例では、フィルタ９０が設けられることで、検出対象とする波長域の光を適切に導光することが可能となり、光検出の精度の低下を抑制することが可能となる。
【0119】
（２－２．変形例２）
図１２は、変形例２に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。本変形例に係る撮像装置１では、図１２に示す例のように、遮光部材６０が設けられる。撮像装置１は、複数の開口部６５が設けられた遮光部材６０を有する。開口部６５は、導光部４０からの光が入射する開口（ホール）である。図１２に示す例では、画素Ｐ毎に、光電変換部１１の上方に、１つの開口部６５を有する遮光部材６０が配置されるともいえる。
図１２は、変形例２に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。本変形例に係る撮像装置１では、図１２に示す例のように、遮光部材６０が設けられる。撮像装置１は、複数の開口部６５が設けられた遮光部材６０を有する。開口部６５は、導光部４０からの光が入射する開口（ホール）である。図１２に示す例では、画素Ｐ毎に、光電変換部１１の上方に、１つの開口部６５を有する遮光部材６０が配置されるともいえる。
【0120】
遮光部材６０は、光を遮る部材により構成された遮光部（遮光膜）であり、上部電極２２の上方に設けられる。図１２に示す例では、遮光部材６０は、絶縁層８０（保護層）に設けられ、上部電極２２の上に位置する。遮光部材６０は、絶縁層８０の一部に置換して配置されるともいえる。絶縁層８０は、遮光部材６０を覆うように形成され、開口部６５を充填するように設けられる。
【0121】
遮光部材６０の開口部６５は、一例として、図１３に示すように、平面視において四角形（例えば正方形）の形状を有していてもよい。また、例えば、開口部６５は、平面視において、円形状を有していてもよい。なお、開口部６５の形状は、適宜変更可能であり、矩形、楕円形、その他の形状であってもよい。
【0122】
図１２に示す例では、遮光部材６０は、入射光を反射する反射部材６１と、入射光を吸収する吸収部材６２により構成される。遮光部材６０は、反射部材６１と吸収部材６２とが積層された構成を有する。反射部材６１は、光が入射する方向において、上部電極２２の上に位置する。吸収部材６２は、反射部材６１の上方に積層される。
【0123】
反射部材６１は、例えば導光部４０から開口部６５を通過した光のうち、光電変換部１１で反射されて入射する光を反射する。反射部材６１は、一例として、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成される。反射部材６１は、開口部６５を通過して光電変換部１１で反射された入射光を、光電変換部１１側へ反射する。なお、反射部材６１は、低屈折率を有する他の材料を用いて形成されてもよい。
【0124】
撮像装置１では、遮光部材６０の開口部６５が小さいとケラレ等のために光電変換部１１への入射光の光量が低下し、開口部６５が大きいと所望の光閉じ込め性能が得られない傾向がある。そこで、図１２に示すように、例えば、開口部６５の幅Ｗ１は、画素Ｐの幅Ｗ２に対して、３０％以上７５％以下の範囲内であってよい。また、例えば、開口部６５の幅Ｗ１は、画素Ｐの幅Ｗ２に対して、３５％以上７０％以下の範囲内としてもよい。
【0125】
導光部４０を含む絶縁層８０、光電変換部１１等の積層方向（図１２ではＺ軸方向）と直交する方向における開口部６５の面積は、画素Ｐの面積に対して、４％以上５６％以下の範囲内としてもよい。また、例えば、開口部６５の面積は、画素Ｐの面積に対して、１０％以上５０％以下の範囲内としてもよい。このように撮像装置１を構成することにより、光閉じ込め性能を向上させることができ、量子効率を向上させることが可能となる。
【0126】
上述したように、撮像装置１の各画素Ｐでは、光電変換部１１の上部電極２２の上に、開口部６５を有する反射部材６１が設けられる。このため、下部電極２３で反射された光の一部は反射部材６１によって反射され、光電変換部１１に入射（再入射）させることができる。光電変換部１１へ効率よく光を導くことができ、量子効率（ＱＥ）を向上させることができる。入射光に対する感度を向上させることが可能となる。
【0127】
吸収部材６２は、光を吸収する材料により構成され、入射した光を吸収する。吸収部材６２は、例えばタングステン（Ｗ）、ブラックフィルタ等により構成され、開口部６５の周囲に入射する不要な光を吸収し得る。なお、吸収部材６２は、光を吸収する他の金属材料を用いて形成されてもよく、他のカラーフィルタを用いて構成されてもよい。
【0128】
仮に、撮像装置１が吸収部材６２を有しない場合、入射光の一部が画素Ｐで反射され、導光部４０等で反射されて戻り、その画素Ｐの周辺の画素Ｐに入射するおそれがある。不要な光が周辺の画素Ｐの光電変換部１１に漏れ込み、混色が発生することが考えられる。反射光に起因するノイズが画素信号に混入し、反射光に起因する欠陥が画像に生じるおそれがある。このようなノイズ及び画像中の欠陥は、フレアとも呼ばれる。
【0129】
撮像装置１では、光電変換部１１の上方に、開口部６５を有する吸収部材６２が設けられ得る。このため、不要な反射光が生じることを抑制し、混色が生じることを抑制することができる。また、フレアが生じることを抑制し、画像の画質低下を防ぐことが可能となる。
【0130】
撮像装置１の各画素Ｐでは、上述したように、例えば、光電変換部１１の上方に遮光部材６０が設けられ、光電変換部１１の四方に分離部５０が設けられる。画素Ｐは、遮光部材６０と分離部５０とを含む光閉じ込め構造を有する。遮光部材６０は、光電変換部１１の上方に位置し、蓋部ともいえる。
【0131】
画素Ｐが光閉じ込め構造を有することで、図１４において矢印で模式的に示すように、下部電極２３で反射した光を、反射部材６１又は分離部５０にて反射し、入射光の光路長を長くすることができる。このため、光電変換膜２１における光の吸収量を増加させ、量子効率を改善させることが可能となる。
【0132】
このように、本変形例に係る撮像装置１では、画素Ｐの光電変換部１１は、導光部４０から開口部６５を介して入射した光を、効率よく吸収して光電変換を行うことができる。画素Ｐにおける量子効率を向上させることが可能となる。また、画素間において混色が生じることを抑制することができる。
【0133】
下部電極２３の周囲の絶縁膜１３１は、バッファ層２５の屈折率よりも低い屈折率を有する材料により構成されてもよい。絶縁膜１３１は、例えば、ＴＥＯＳ、フッ素を含有した樹脂材料、フィラーを含有した材料等を用いて構成され得る。絶縁膜１３１は、フッ素を含有する低屈折率の材料を用いて形成されてもよく、低い屈折率を有するフィラーを含有する材料により構成されてもよい。また、絶縁膜１３１は、電気絶縁性を有する他の低屈折率の樹脂材料を用いて構成されてもよい。
【0134】
撮像装置１では、低屈折率を有する絶縁膜１３１が設けられることで、例えば、開口部６５を透過して絶縁膜１３１の方へ進んだ光を、絶縁膜１３１によって光電変換部１１側へ反射させることができる。下部電極２３の外側に入射する光も、光電変換膜２１に再入射させることが可能となる。光閉じ込め性能を向上させることができ、量子効率を向上させることが可能となる。
【0135】
図１５及び図１６は、変形例２に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。遮光部材６０を、反射部材６１及び吸収部材６２の一方のみを有する構成としてもよい。例えば、図１５に示す例のように、反射部材６１のみを配置し、吸収部材６２を配置しなくてもよい。また、例えば、図１６に示す例のように、吸収部材６２のみを配置し、反射部材６１を配置しないようにしてもよい。
【0136】
（２－３．変形例３）
上述した実施の形態および変形例では、導光部４０の配置例について説明したが、導光部４０の配置は上述した例に限られない。図１７Ａ及び図１７Ｂは、変形例３に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。上部電極２２の領域に、構造体４１を含む導光部４０を設けるようにしてもよい。
上述した実施の形態および変形例では、導光部４０の配置例について説明したが、導光部４０の配置は上述した例に限られない。図１７Ａ及び図１７Ｂは、変形例３に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。上部電極２２の領域に、構造体４１を含む導光部４０を設けるようにしてもよい。
【0137】
導光部４０は、図１７Ａ又は図１７Ｂに示す例のように、上部電極２２と一体的に構成されてもよい。図１７Ａ又は図１７Ｂに示す例では、複数の構造体４１を含む導光部４０と、上部電極２２とは、一体に設けられている。導光部４０は、上部電極２２内に形成され、上部電極２２の一部に置換して配置されるともいえる。本変形例の場合も、上記した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0138】
なお、導光部４０は、画素Ｐ毎に設けられてもよく、複数の画素Ｐ毎に設けられてもよい。導光部４０は、隣り合う複数の画素Ｐに対して設けられてもよい。導光部４０の少なくとも一部は、上部電極２２内において隣り合う複数の画素Ｐの境界に配置されてもよい。
【0139】
（２－４．変形例４）
図１８Ａ及び図１８Ｂは、変形例４に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、複数の導光部４０（図１８Ａ、図１８Ｂでは、導光部４０ａ及び導光部４０ｂ）が積層された構造を有していてもよい。即ち、複数の導光部４０を、複数段（例えば２段）に分けて配置するようにしてもよい。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、変形例４に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、複数の導光部４０（図１８Ａ、図１８Ｂでは、導光部４０ａ及び導光部４０ｂ）が積層された構造を有していてもよい。即ち、複数の導光部４０を、複数段（例えば２段）に分けて配置するようにしてもよい。
【0140】
撮像装置１は、例えば、図１８Ａ又は図１８Ｂに示す例のように、構造体４１ａを含む導光部４０ａと、構造体４１ｂを含む導光部４０ｂとが積層された構造を有していてもよい。導光部４０ｂは、例えば、導光部４０ａを介して入射する光を分光可能に構成される。導光部４０ｂが設けられた画素Ｐの光電変換部１１は、導光部４０ａと導光部４０ｂとを介して入射する光を光電変換し得る。
【0141】
本変形例に係る撮像装置１では、複数段（複数層）の導光部４０が設けられることで、各波長域の光を適切に導光することができる。例えば、導光部４０ａ及び導光部４０ｂによって、複数の波長域の赤外光を適切に分光することが可能となる。また、斜入射光の場合に分光特性が低下することを効果的に抑制することが可能となる。
【0142】
導光部４０ａの構造体４１ａと導光部４０ｂの構造体４１ｂは、それぞれ、入射する光の所定波長以下の大きさのナノ構造体であり、例えば赤外光の波長以下の大きさを有する。構造体４１ａ及び構造体４１ｂは、それぞれ、可視光の波長以下の大きさを有していてもよい。
【0143】
導光部４０ａの構造体４１ａ、及び、導光部４０ｂの構造体４１ｂは、例えば、各々の大きさ、配置間隔、形状等が異なるように形成されてもよい。なお、導光部４０ａ及び導光部４０ｂは、同じ材料を用いて構成されてもよく、異なる材料を用いて構成されてもよい。本変形例の場合も、上記実施の形態の撮像装置と同様の効果を得ることができる。
【0144】
＜３．適用例＞
（適用例１）
上述したような光検出装置（撮像装置１）は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
（適用例１）
上述したような光検出装置（撮像装置１）は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
【0145】
図１９は、電子機器の構成例を示すブロック図である。
【0146】
図１９に示すように、電子機器１０１は、光学系１０２、光検出装置１０３、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０４を有する。電子機器１０１は、バス１０７を介して、ＤＳＰ１０４、表示装置１０５、操作系１０６、メモリ１０８、記録装置１０９、および電源系１１０が接続されて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
【0147】
光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を光検出装置１０３に導く。光学系１０２は、被写体からの像光を、光検出装置１０３の受光面（センサ部）に結像させ得る。
【0148】
光検出装置１０３としては、上述した光検出装置（撮像装置１）が適用可能である。光検出装置１０３には、光学系１０２を介して受光面に形成される像に応じて、一定期間、信号電荷（電子）が蓄積される。そして、光検出装置１０３に蓄積された信号電荷に応じた信号が、ＤＳＰ１０４に供給される。
【0149】
ＤＳＰ１０４は、光検出装置１０３からの信号に対して各種の信号処理を施し、画像（画像データ）を取得し得る。ＤＳＰ１０４は、画像のデータを、メモリ１０８に一時的に記憶させ得る。メモリ１０８に記憶された画像のデータは、記録装置１０９に記録されたり、表示装置１０５に供給されて画像が表示されたりする。操作系１０６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて、電子機器１０１の各ブロックに操作信号を供給する。電源系１１０は、電子機器１０１の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
【0150】
（適用例２）
図２０Ａは、光検出装置（撮像装置１）を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に表したものである。図２０Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を模式的に表したものである。光検出システム２０００は、光Ｌ２を発する光源部としての発光装置２００１と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置２００２とを備えている。
図２０Ａは、光検出装置（撮像装置１）を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に表したものである。図２０Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を模式的に表したものである。光検出システム２０００は、光Ｌ２を発する光源部としての発光装置２００１と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置２００２とを備えている。
【0151】
光検出装置２００２としては、上述した光検出装置（撮像装置１）を用いることができる。光検出システム２０００は、さらに、システム制御部２００３、光源駆動部２００４、センサ制御部２００５、光源側光学系２００６、およびカメラ側光学系２００７を備えていてもよい。
【0152】
光検出装置２００２は、光Ｌ１と光Ｌ２とを検出可能に構成される。光Ｌ１は、外部からの環境光が測定対象物である被写体２１００において反射された光である。光Ｌ２は、発光装置２００１において発光された光のうち、被写体２１００で反射された光である。光Ｌ１は、例えば可視光であり、光Ｌ２は、例えば赤外光である。
【0153】
光Ｌ１及び光Ｌ２は、それぞれ、光検出装置２００２における光電変換部（光電変換領域）において検出可能である。光Ｌ１から被写体２１００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体２１００と光検出システム２０００との間の距離情報を獲得することができる。
【0154】
光検出システム２０００は、例えば、スマートフォン等の電子機器や車等の移動体に搭載することができる。発光装置２００１は。例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等により構成することができる。
【0155】
発光装置２００１により発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight；ＴＯＦ）により被写体２１００との距離を測定することができる。
【0156】
発光装置２００１により発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えば、ストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体２１００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム２０００と被写体２１００との距離を測定することができる。
【0157】
また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体２１００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで、光検出システム２０００と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置２００１と光検出装置２００２とは、システム制御部２００３によって同期制御することができる。
【0158】
＜４．応用例＞
（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。
（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。
【0159】
図２１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。
【0160】
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２１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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
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。
【0165】
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。
【0166】
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。
【0167】
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。
【0168】
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。
【0169】
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２１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。
【0170】
図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0171】
図２２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。
【0172】
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。
【0173】
なお、図２２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。
【0174】
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。
【0175】
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。
【0176】
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。
【0177】
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。
【0178】
以上、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、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、撮像装置１等は、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、高精細な撮影画像を得ることが可能となる。移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことが可能となる。
【0179】
（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。
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。
【0180】
図２３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。
【0181】
図２３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。
【0182】
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。
【0183】
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。
【0184】
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。
【0185】
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。
【0186】
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。
【0187】
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。
【0188】
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。
【0189】
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。
【0190】
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。
【0191】
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。
【0192】
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。
【0193】
【0194】
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。
【0195】
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。
【0196】
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。
【0197】
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。
【0198】
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。
【0199】
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。
【0200】
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。
【0201】
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。
【0202】
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。
【0203】
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。
【0204】
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。
【0205】
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。
【0206】
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。
【0207】
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。
【0208】
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。
【0209】
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。
【0210】
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、例えば、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、高精細な内視鏡１１１００を提供することが可能となる。
【0211】
以上、実施の形態、変形例および適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した変形例は、上記実施の形態の変形例として説明したが、各変形例の構成を適宜組み合わせることができる。
【0212】
上記実施の形態等では、撮像装置を例示して説明するようにしたが、本開示の光検出装置は、例えば、入射する光を受光し、光を電荷に変換するものであればよい。出力される信号は、画像情報の信号でもよいし、測距情報の信号でもよい。光検出装置（撮像装置）は、イメージセンサ、測距センサ等に適用され得る。
【0213】
本開示に係る光検出装置は、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式の距離計測が可能な測距センサとしても適用され得る。光検出装置（撮像装置）は、イベントを検出可能なセンサ、例えば、イベント駆動型のセンサ（ＥＶＳ（Event Vision Sensor）、ＥＤＳ（Event Driven Sensor）、ＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）等と呼ばれる）としても適用され得る。
【0214】
本開示の一実施形態の光検出装置は、複数の第１構造体を含む第１導光部材と、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子とを備える。このため、良好な検出性能を有する光検出装置を実現することが可能となる。
【0215】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。また、本開示は以下のような構成をとることも可能である。
（１）
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を備える光検出装置。
（２）
前記第１構造体は、赤外光の波長域以下の大きさを有する
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記第１構造体の周囲に設けられる絶縁層をさらに備え、
前記第１構造体の屈折率は、前記絶縁層の屈折率よりも高い
前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記第１導光部材は、入射光を分光する
前記（１）から（３）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（５）
前記第１光電変換素子の隣に設けられ、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第２光電変換素子をさらに備え、
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導く
前記（１）から（４）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（６）
前記第１光電変換素子の隣に設けられ、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第３光電変換素子をさらに備え、
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導き、第３波長の光を前記第３光電変換素子へ導く
前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
前記第１光電変換素子の上方に設けられるフィルタをさらに備え、
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記フィルタとを介して入射する光を光電変換する
前記（１）から（６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
複数の第２構造体を含み、前記第１光電変換素子の上方に設けられる第２導光部材をさらに備え、
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記第２導光部材とを介して入射する光を光電変換する
前記（１）から（７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（９）
前記第２導光部材は、前記第１導光部材を介して入射する光を分光する
前記（８）に記載の光検出装置。
（１０）
前記第１電極の上方に設けられ、光が入射する開口部を有する遮光部材をさらに備える
前記（１）から（９）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１１）
前記遮光部材は、前記開口部を通過した光のうち、前記第１光電変換素子で反射された入射光を反射する反射部材である
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
前記遮光部材は、入射光を吸収する吸収部材である
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１３）
前記遮光部材は、前記第１電極の上方に設けられる反射部材と、前記反射部材の上方に積層される吸収部材とを有する
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１４）
前記第１光電変換素子を含む複数の光電変換素子と、
隣り合う複数の前記光電変換素子の間に設けられる分離部と
をさらに備える
前記（１０）から（１３）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１５）
前記分離部は、前記光電変換素子を貫通するように設けられている
前記（１４）に記載の光検出装置。
（１６）
前記光電変換素子を含む画素を有し、
前記画素は、前記遮光部材と前記分離部とを含む光閉じ込め構造を有する
前記（１４）または（１５）に記載の光検出装置。
（１７）
前記第１導光部材と前記第１電極とは、一体に設けられている
前記（１）から（１６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１８）
前記光電変換膜は、ナノ粒子を有する
前記（１）から（１７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１９）
前記第１構造体は、柱状の形状を有する
前記（１）から（１８）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（２０）
光学系と、
前記光学系を透過した光を受光する光検出装置と
を備え、
前記光検出装置は、
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を有する
電子機器。
（１）
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を備える光検出装置。
（２）
前記第１構造体は、赤外光の波長域以下の大きさを有する
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記第１構造体の周囲に設けられる絶縁層をさらに備え、
前記第１構造体の屈折率は、前記絶縁層の屈折率よりも高い
前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記第１導光部材は、入射光を分光する
前記（１）から（３）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（５）
前記第１光電変換素子の隣に設けられ、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第２光電変換素子をさらに備え、
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導く
前記（１）から（４）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（６）
前記第１光電変換素子の隣に設けられ、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第３光電変換素子をさらに備え、
前記第１導光部材は、入射光のうち、第１波長の光を前記第１光電変換素子へ導き、第２波長の光を前記第２光電変換素子へ導き、第３波長の光を前記第３光電変換素子へ導く
前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
前記第１光電変換素子の上方に設けられるフィルタをさらに備え、
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記フィルタとを介して入射する光を光電変換する
前記（１）から（６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
複数の第２構造体を含み、前記第１光電変換素子の上方に設けられる第２導光部材をさらに備え、
前記第１光電変換素子は、前記第１導光部材と前記第２導光部材とを介して入射する光を光電変換する
前記（１）から（７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（９）
前記第２導光部材は、前記第１導光部材を介して入射する光を分光する
前記（８）に記載の光検出装置。
（１０）
前記第１電極の上方に設けられ、光が入射する開口部を有する遮光部材をさらに備える
前記（１）から（９）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１１）
前記遮光部材は、前記開口部を通過した光のうち、前記第１光電変換素子で反射された入射光を反射する反射部材である
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
前記遮光部材は、入射光を吸収する吸収部材である
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１３）
前記遮光部材は、前記第１電極の上方に設けられる反射部材と、前記反射部材の上方に積層される吸収部材とを有する
前記（１０）に記載の光検出装置。
（１４）
前記第１光電変換素子を含む複数の光電変換素子と、
隣り合う複数の前記光電変換素子の間に設けられる分離部と
をさらに備える
前記（１０）から（１３）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１５）
前記分離部は、前記光電変換素子を貫通するように設けられている
前記（１４）に記載の光検出装置。
（１６）
前記光電変換素子を含む画素を有し、
前記画素は、前記遮光部材と前記分離部とを含む光閉じ込め構造を有する
前記（１４）または（１５）に記載の光検出装置。
（１７）
前記第１導光部材と前記第１電極とは、一体に設けられている
前記（１）から（１６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１８）
前記光電変換膜は、ナノ粒子を有する
前記（１）から（１７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１９）
前記第１構造体は、柱状の形状を有する
前記（１）から（１８）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（２０）
光学系と、
前記光学系を透過した光を受光する光検出装置と
を備え、
前記光検出装置は、
複数の第１構造体を含む第１導光部材と、
第１電極と、前記第１電極に対向するように設けられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる光電変換膜とを有し、前記第１導光部材を介して入射する光を光電変換する第１光電変換素子と
を有する
電子機器。
【符号の説明】
【0216】
１…撮像装置、１１…光電変換部、１５…読み出し回路、２１…光電変換膜、２２…上部電極、２３…下部電極、２５…バッファ層、４０，４０ａ，４０ｂ…導光部、４１，４１ａ，４１ｂ…構造体、５０…分離部、６０…遮光部材、６１…反射部材、６２…吸収部材、６５…開口部、８０…絶縁層。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】