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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】P2025001468
(43)【公開日】2025-01-08
(54)【発明の名称】固体撮像装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
H10F 39/12 20250101AFI20241225BHJP
H04N 25/61 20230101ALI20241225BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20241225BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20241225BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 D
H04N25/61
H04N25/70
G02B3/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023101079
(22)【出願日】2023-06-20
(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】100112874
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 薫
(72)【発明者】
【氏名】木下 能開
(72)【発明者】
【氏名】纐纈 隆裕
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
4M118AA06
4M118AB01
4M118BA09
4M118CA03
4M118CA05
4M118CB01
4M118CB02
4M118FA06
4M118FA27
4M118FA28
4M118GB02
4M118GB07
4M118GB11
4M118GC08
4M118GC14
4M118GD04
4M118GD07
4M118GD20
5C024CX41
5C024EX43
5C024EX52
5C024GX02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】オンチップレンズに対応する光電変換部群上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部間での感度差を小さくする固体撮像装置及び固体撮像装置を備える電子機器を提供する。
【解決手段】固体撮像装置１は、複数の光電変換部１０２ａを含む光電変換部群１０２と、光電変換部群に対応するオンチップレンズ５００と、オンチップレンズの入光面５００ａと光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズ４００Ａと、を備え、オンチップレンズに対応する光電変換部群上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部間での感度差を小さくする。
【選択図】図１
【解決手段】固体撮像装置１は、複数の光電変換部１０２ａを含む光電変換部群１０２と、光電変換部群に対応するオンチップレンズ５００と、オンチップレンズの入光面５００ａと光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズ４００Ａと、を備え、オンチップレンズに対応する光電変換部群上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部間での感度差を小さくする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を備える、固体撮像装置。
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を備える、固体撮像装置。
【請求項2】
前記入光面及び前記アキシコンレンズをこの順に介した光が前記複数の光電変換部に跨って入射される、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項3】
前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズの内部に配置されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項4】
前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズと前記光電変換部群との間に配置されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項5】
前記アキシコンレンズは、前記オンチップレンズ側に凸である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項6】
前記アキシコンレンズは、前記光電変換部群側に凸である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項7】
前記オンチップレンズの光軸に沿って複数の前記アキシコンレンズが配置されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項8】
前記複数のアキシコンレンズが、
前記オンチップレンズ側に凸の前記アキシコンレンズと、
前記光電変換部群側に凸の前記アキシコンレンズと、
を含む、請求項７に記載の固体撮像装置。
前記オンチップレンズ側に凸の前記アキシコンレンズと、
前記光電変換部群側に凸の前記アキシコンレンズと、
を含む、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項9】
前記複数の光電変換部が、前記オンチップレンズの光軸と交差する平面に沿って二次元配列されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項10】
前記二次元配列は、マトリクス配列である、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項11】
前記マトリクス配列は、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のマトリクス配列である、請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項12】
前記二次元配列は、千鳥配列である、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項13】
前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、平行である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項14】
前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、一致している、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項15】
前記アキシコンレンズは、高さに対する底面の直径の比率が、２以上４以下である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項16】
前記アキシコンレンズに反射防止膜が設けられている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項17】
複数の前記光電変換部群が半導体基板の内部に該半導体基板の面内方向に二次元配列され、
前記光電変換部群毎に前記オンチップレンズ及び前記アキシコンレンズが設けられている、請求項１に記載の固体撮像装置。
前記光電変換部群毎に前記オンチップレンズ及び前記アキシコンレンズが設けられている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項18】
複数の前記オンチップレンズを含むオンチップレンズ群と前記半導体基板との間に配置された、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタ群を更に備える、請求項１７に記載の固体撮像装置。
【請求項19】
前記複数のカラーフィルタが、前記複数の光電変換部群に個別に対応する、請求項１８に記載の固体撮像装置。
【請求項20】
複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を含む、固体撮像装置を備える電子機器。
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を含む、固体撮像装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示に係る技術（以下「本技術」とも呼ぶ）は、固体撮像装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、オンチップレンズを介した光を光電変換部へ入射させる固体撮像装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【0003】
例えば特許文献１に記載の固体撮像装置では、光電変換部の入光面が凸状に形成されており、集光効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１１－２２２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の固体撮像装置は、オンチップレンズを介した光を複数の光電変換部を含む光電変換部群へ入射させる構成を採用した場合に、光電変換部群上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部間での感度差を小さくすることに関して改善の余地があった。
【0006】
そこで、本技術は、オンチップレンズに対応する光電変換部群上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部間での感度差を小さくすることができる固体撮像装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本技術は、複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を備える、固体撮像装置を提供する。
前記入光面及び前記アキシコンレンズをこの順に介した光が前記複数の光電変換部に跨って入射されてもよい。
前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズの内部に配置されていてもよい。
前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズと前記光電変換部群との間に配置されていてもよい。
前記アキシコンレンズは、前記オンチップレンズ側に凸であってもよい。
前記アキシコンレンズは、前記光電変換部群側に凸であってもよい。
前記オンチップレンズの光軸に沿って複数の前記アキシコンレンズが配置されていてもよい。
前記複数のアキシコンレンズが、前記オンチップレンズ側に凸の前記アキシコンレンズと、前記光電変換部群側に凸の前記アキシコンレンズと、を含んでいてもよい。
前記複数の光電変換部が、前記オンチップレンズの光軸と交差する平面に沿って二次元配列されていてもよい。
前記二次元配列は、マトリクス配列であってもよい。
前記マトリクス配列は、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のマトリクス配列であってもよい。
前記二次元配列は、千鳥配列であってもよい。
前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、平行であってもよい。
前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、一致していてもよい。
前記アキシコンレンズは、高さに対する底面の直径の比率が、２以上４以下であることが好ましい。
前記アキシコンレンズに反射防止膜が設けられていてもよい。
複数の前記光電変換部群が半導体基板の内部に該半導体基板の面内方向に二次元配列され、前記光電変換部群毎に前記オンチップレンズ及び前記アキシコンレンズが設けられていてもよい。
前記固体撮像装置が、複数の前記オンチップレンズを含むオンチップレンズ群と前記半導体基板との間に配置された、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタ群を更に備えていてもよい。
前記複数のカラーフィルタが、前記複数の光電変換部群に個別に対応していてもよい。
本技術は、複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を含む、固体撮像装置を備える電子機器も提供する。
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を備える、固体撮像装置を提供する。
前記入光面及び前記アキシコンレンズをこの順に介した光が前記複数の光電変換部に跨って入射されてもよい。
前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズの内部に配置されていてもよい。
前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズと前記光電変換部群との間に配置されていてもよい。
前記アキシコンレンズは、前記オンチップレンズ側に凸であってもよい。
前記アキシコンレンズは、前記光電変換部群側に凸であってもよい。
前記オンチップレンズの光軸に沿って複数の前記アキシコンレンズが配置されていてもよい。
前記複数のアキシコンレンズが、前記オンチップレンズ側に凸の前記アキシコンレンズと、前記光電変換部群側に凸の前記アキシコンレンズと、を含んでいてもよい。
前記複数の光電変換部が、前記オンチップレンズの光軸と交差する平面に沿って二次元配列されていてもよい。
前記二次元配列は、マトリクス配列であってもよい。
前記マトリクス配列は、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のマトリクス配列であってもよい。
前記二次元配列は、千鳥配列であってもよい。
前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、平行であってもよい。
前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、一致していてもよい。
前記アキシコンレンズは、高さに対する底面の直径の比率が、２以上４以下であることが好ましい。
前記アキシコンレンズに反射防止膜が設けられていてもよい。
複数の前記光電変換部群が半導体基板の内部に該半導体基板の面内方向に二次元配列され、前記光電変換部群毎に前記オンチップレンズ及び前記アキシコンレンズが設けられていてもよい。
前記固体撮像装置が、複数の前記オンチップレンズを含むオンチップレンズ群と前記半導体基板との間に配置された、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタ群を更に備えていてもよい。
前記複数のカラーフィルタが、前記複数の光電変換部群に個別に対応していてもよい。
本技術は、複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を含む、固体撮像装置を備える電子機器も提供する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図2】本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図3】本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置の一部の斜視図である。
【図4】本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置の平面図である。
【図6】比較例２に係る固体撮像装置の作用を説明するための図（その２）である。
【図8】本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図9】本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図10】本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置の一部の斜視図である。
【図11】本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図12】本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図13】本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図14】本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図15】本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図16】本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図17】本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図18】本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図19】本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置の断面図である。
【図20】本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置の一部の断面図である。
【図21】本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置の他部の断面図である。
【図22】本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置の断面図である。
【図24】本技術の一実施形態の変形例３に係る固体撮像装置の平面図である。
【図25】本技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。
【図26】本技術を適用した固体撮像装置を備える電子機器の一例の機能ブロック図である。
【図27】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28】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【図29】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30】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る固体撮像装置及び電子機器が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る固体撮像装置及び電子機器は、少なくとも１つの効果を奏すればよい。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【0010】
また、以下の順序で説明を行う。
０．導入
１．本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置
２．本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置
３．本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置
４．本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置
５．本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置
６．本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置
７．本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置
８．本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置
９．本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置
１０．本技術の変形例
１１．本技術を適用した固体撮像装置の使用例
１２．本技術を適用した固体撮像装置の他の使用例
１３．移動体への応用例
１４．内視鏡手術システムへの応用例
０．導入
１．本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置
２．本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置
３．本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置
４．本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置
５．本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置
６．本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置
７．本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置
８．本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置
９．本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置
１０．本技術の変形例
１１．本技術を適用した固体撮像装置の使用例
１２．本技術を適用した固体撮像装置の他の使用例
１３．移動体への応用例
１４．内視鏡手術システムへの応用例
【0011】
＜０．導入＞
近年のモバイル用途のＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）の構造として、例えば２×２ＯＣＬ（Ｏｎ Ｃｈｉｐ Ｌｅｎｓ）構造がある。これは、１つのカラーフィルタに対応する４つの光電変換部（ＰＤ）を縦２個、横２個で配列したＱｕａｄ Ｂａｙｅｒ配列に対して、１つのＯＣＬを配置する構造である。２×２ＯＣＬ構造を用いることにより縦にも横にも位相差を取得できるという利点がある。
近年のモバイル用途のＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）の構造として、例えば２×２ＯＣＬ（Ｏｎ Ｃｈｉｐ Ｌｅｎｓ）構造がある。これは、１つのカラーフィルタに対応する４つの光電変換部（ＰＤ）を縦２個、横２個で配列したＱｕａｄ Ｂａｙｅｒ配列に対して、１つのＯＣＬを配置する構造である。２×２ＯＣＬ構造を用いることにより縦にも横にも位相差を取得できるという利点がある。
【0012】
一方で、２×２ＯＣＬ構造（図５Ｂ参照）では、例えばＯＣＬの光軸ずれ等に起因する集光スポットＬＳのずれにより、同色間感度差（上記光電変換部間の感度差）が、例えば１×１ＯＣＬの構造（図５Ａ参照）に比べて大きくなることが懸念される。なお、図５Ａ、図５Ｂにおいて、ＣＦ－Ｒは赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、ＣＦ－Ｇは緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、ＣＦ－Ｂは青色（Ｂ）のカラーフィルタを示す。
【0013】
そこで、発明者らは、鋭意検討の末、ＯＣＬの入光面を介した光の光路上にアキシコンレンズを配置して該光の断面形状をリング状に整形することにより、集光スポットのずれによる同色間感度差を小さくすることに成功した。
【0014】
そして、発明者らは、この技術を上位概念化した技術思想として、オンチップレンズに対応する光電変換部群上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部間での感度差を小さくすることができる固体撮像装置（本技術に係る固体撮像装置）を発明した。
【0015】
以下、本技術の一実施形態を幾つかの実施例を挙げて詳細に説明する。以下の各実施例において、便宜上、各図における上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明する。
【0016】
＜１．本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置＞
≪固体撮像装置の構成≫
（全体構成）
図１は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の一部の断面図である。図２は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の他部の断面図である。図３は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の斜視図である。図４は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の平面図である。図１は、図４の１－１線断面図である。図２は、図４の２－２線断面図である。
≪固体撮像装置の構成≫
（全体構成）
図１は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の一部の断面図である。図２は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の他部の断面図である。図３は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の斜視図である。図４は、本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置１の平面図である。図１は、図４の１－１線断面図である。図２は、図４の２－２線断面図である。
【0017】
固体撮像装置１は、一例として、裏面照射型の固体撮像装置（イメージセンサ）である。固体撮像装置１は、一例として、図１～図４に示すように、複数（例えば４つ）の画素Ｐ（例えば画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を含む画素群ＰＧ（画素ブロック）を複数備える。ここでは、複数の画素群ＰＧがマトリクス配列されている。各画素群ＰＧは、Ｑｕａｄ Ｂａｙｅｒ配列を有する。各画素Ｐは、撮像と位相差検出とを兼ねるデュアル画素である。
【0018】
各画素Ｐは、一例として、４つの光電変換部１０２ａを含む光電変換部群１０２と、該光電変換部群１０２に対応するオンチップレンズ５００と、該オンチップレンズ５００の入光面５００ａと光電変換部群１０２との間に配置されたアキシコンレンズ４００Ａとを有する。
【0019】
各画素Ｐの光電変換部群１０２は、半導体基板ＳＳに設けられている。半導体基板５０には、例えばＳｉ基板、Ｇｅ基板、ＧａＡｓ基板、ＩｎＧａＡｓ基板等を用いることができる。各画素Ｐのオンチップレンズ５００及びアキシコンレンズ４００Ａは、半導体基板ＳＳと積層された光学基板ＯＢに含まれている。すなわち、複数の画素Ｐの各々のオンチップレンズ５００及びアキシコンレンズ４００Ａが一体に設けられている。
【0020】
以上の説明から分かるように、複数の光電変換部群１０２が半導体基板ＳＳの内部に該半導体基板ＳＳの面内方向に二次元配列（例えばマトリクス配列）され、光電変換部群１０２毎にオンチップレンズ５００及びアキシコンレンズ４００Ａが設けられている。
【0021】
（光電変換部群、光電変換部）
各光電変換部群１０２の４つの光電変換部１０２ａは、半導体基板ＳＳの内部に面内方向に（オンチップレンズ５００の光軸と交差する平面に沿って）二次元配列されている。該二次元配列は、マトリクス配列である。該マトリクス配列は、Ｎを２以上の整数として、Ｎ×Ｎ（例えば２×２）のマトリクス配列である。各光電変換部１０２ａは、例えばＰＤ（フォトダイオード）である。より詳細には、各光電変換部１０２ａは、例えばＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、ＡＰＤ（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）等である。
各光電変換部群１０２の４つの光電変換部１０２ａは、半導体基板ＳＳの内部に面内方向に（オンチップレンズ５００の光軸と交差する平面に沿って）二次元配列されている。該二次元配列は、マトリクス配列である。該マトリクス配列は、Ｎを２以上の整数として、Ｎ×Ｎ（例えば２×２）のマトリクス配列である。各光電変換部１０２ａは、例えばＰＤ（フォトダイオード）である。より詳細には、各光電変換部１０２ａは、例えばＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、ＡＰＤ（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）等である。
【0022】
（カラーフィルタ）
各画素Ｐは、半導体基板ＳＳ上に絶縁膜２００を介して設けられたカラーフィルタ３００を有する。絶縁膜２００は、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の絶縁体からなる。絶縁膜２００は、一例として、複数の画素Ｐで共有されている。
各画素Ｐは、半導体基板ＳＳ上に絶縁膜２００を介して設けられたカラーフィルタ３００を有する。絶縁膜２００は、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の絶縁体からなる。絶縁膜２００は、一例として、複数の画素Ｐで共有されている。
【0023】
画素Ｐ１は、オンチップレンズ５００と光電変換部群１０２との間にカラーフィルタ３００Ａを有する（図１参照）。カラーフィルタ３００Ａは、青色帯域（例えば４５０～４８５ｎｍ）を透過波長帯域とする。
【0024】
画素Ｐ２は、オンチップレンズ５００と光電変換部群１０２との間にカラーフィルタ３００Ｂを有する（図１参照）。カラーフィルタ３００Ｂは、緑色帯域（例えば５００～５６５ｎｍ）を透過波長帯域とする。
【0025】
画素Ｐ３は、オンチップレンズ５００と光電変換部群１０２との間にカラーフィルタ３００Ｂを有する（図２参照）。カラーフィルタ３００Ｂは、緑色帯域（例えば５００～５６５ｎｍ）を透過波長帯域とする。
【0026】
画素Ｐ４は、オンチップレンズ５００と光電変換部群１０２との間にカラーフィルタ３００Ｃを有する（図２参照）。カラーフィルタ３００Ｃは、赤色帯域（例えば６２５ｎｍ～７８０ｎｍ）を透過波長帯域とする。
【0027】
以上の説明から分かるように、複数のオンチップレンズ５００を含むオンチップレンズ群と半導体基板ＳＳとの間に、複数のカラーフィルタ３００を含むカラーフィルタ群が配置され、複数のカラーフィルタ３００が複数の光電変換部群１０２に個別に対応している。
（画素内分離壁）
各画素Ｐは、隣接する２つの光電変換部１０２ａの間に設けられた画素内分離壁１０４を有する。各画素Ｐにおいて、画素内分離壁１０４は、隣接する光電変換部１０２ａを電気的に分離（絶縁）している。ここでは、画素内分離壁１０４は、半導体基板ＳＳの厚さ方向（上下方向）の全域に亘って設けられているが、厚さ方向の一部のみに設けられていてもよい。画素内分離壁１０４は、平面視において、隣接する光電変換部１０２ａ間の境界線に沿って例えば格子状に形成されている。画素内分離壁１０４は、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の絶縁体からなる。
（画素内分離壁）
各画素Ｐは、隣接する２つの光電変換部１０２ａの間に設けられた画素内分離壁１０４を有する。各画素Ｐにおいて、画素内分離壁１０４は、隣接する光電変換部１０２ａを電気的に分離（絶縁）している。ここでは、画素内分離壁１０４は、半導体基板ＳＳの厚さ方向（上下方向）の全域に亘って設けられているが、厚さ方向の一部のみに設けられていてもよい。画素内分離壁１０４は、平面視において、隣接する光電変換部１０２ａ間の境界線に沿って例えば格子状に形成されている。画素内分離壁１０４は、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の絶縁体からなる。
【0028】
（画素間分離壁）
各画素群ＰＧにおいて、隣接する２つの画素Ｐの間には、画素間分離壁１０３が設けられている。画素間分離壁１０３は、隣接画素間を電気的及び光学的に分離している。詳述すると、画素間分離壁１０３は、一例として、絶縁体（例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等）からなる第１分離部１０３ａ及び金属（例えばＷ、Ａｌ、Ｎｉ等）からなる第２分離部１０３ｂを有する。第１分離部１０３ａは、一例として、半導体基板ＳＳの厚さ方向（上下方向）の全域に亘って設けられ、隣接画素間を電気的に分離（絶縁）している。第２分離部１０３ｂは、第１分離部１０３ａの絶縁膜２００側の端部（上端部）上に設けられ、隣接画素を光学的に分離する遮光壁として機能する。画素間分離壁１０３は、平面視において、隣接画素間の境界線に沿って例えば格子状に形成されている。なお、第１分離部１０３ａは、半導体基板ＳＳの厚さ方向の一部のみに設けられてもよい。
各画素群ＰＧにおいて、隣接する２つの画素Ｐの間には、画素間分離壁１０３が設けられている。画素間分離壁１０３は、隣接画素間を電気的及び光学的に分離している。詳述すると、画素間分離壁１０３は、一例として、絶縁体（例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等）からなる第１分離部１０３ａ及び金属（例えばＷ、Ａｌ、Ｎｉ等）からなる第２分離部１０３ｂを有する。第１分離部１０３ａは、一例として、半導体基板ＳＳの厚さ方向（上下方向）の全域に亘って設けられ、隣接画素間を電気的に分離（絶縁）している。第２分離部１０３ｂは、第１分離部１０３ａの絶縁膜２００側の端部（上端部）上に設けられ、隣接画素を光学的に分離する遮光壁として機能する。画素間分離壁１０３は、平面視において、隣接画素間の境界線に沿って例えば格子状に形成されている。なお、第１分離部１０３ａは、半導体基板ＳＳの厚さ方向の一部のみに設けられてもよい。
【0029】
（アキシコンレンズ）
各画素Ｐにおいて、アキシコンレンズ４００Ａがオンチップレンズ５００の内部に配置されている。詳述すると、アキシコンレンズ４００Ａは、オンチップレンズ５００の出光面に形成された円錐状の凹部に嵌め込み状態でオンチップレンズ５００と一体に設けられている。アキシコンレンズは「円錐レンズ」とも呼ばれる。アキシコンレンズを介したビームは、近視野ではベッセルビームと近似する、ほとんど回折しないビームとなるため、光利用効率の低下を抑制できる。
各画素Ｐにおいて、アキシコンレンズ４００Ａがオンチップレンズ５００の内部に配置されている。詳述すると、アキシコンレンズ４００Ａは、オンチップレンズ５００の出光面に形成された円錐状の凹部に嵌め込み状態でオンチップレンズ５００と一体に設けられている。アキシコンレンズは「円錐レンズ」とも呼ばれる。アキシコンレンズを介したビームは、近視野ではベッセルビームと近似する、ほとんど回折しないビームとなるため、光利用効率の低下を抑制できる。
【0030】
各画素Ｐにおいて、オンチップレンズ５００の入光面、アキシコンレンズ４００Ａ及びカラーフィルタ３００をこの順に介した光（図７Ａ参照）が４つの光電変換部１０２ａに跨って入射される（図７Ｂ参照）。このとき、各画素Ｐにおいて、光電変換部群１０２上に形成される集光スポットＬＳ－Ｒがリング状であるため、集光スポットＬＳ－Ｒの位置よらず光電変換部１０２ａ間の感度差（同色間感度差）を小さくすることが可能となる。さらに、分光特性（量子効率／波長）の光学シミュレーションの結果、円形の集光スポットを光電変換部群上に形成する固体撮像装置（図５Ｂ参照）に比べて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長帯域で量子効率が向上することが分かっている。
【0031】
アキシコンレンズ４００Ａは、一例として、オンチップレンズ５００側に凸である。
【0032】
オンチップレンズ５００の光軸ＯＡ１とアキシコンレンズ４００Ａの光軸ＯＡ２とが、平行であることが好ましい。
【0033】
オンチップレンズ５００の光軸ＯＡ１とアキシコンレンズ４００Ａの光軸ＯＡ２とが、一致していることが好ましい。
【0034】
アキシコンレンズ４００Ａは、高さＨに対する底面の直径Ｄの比率Ｄ／Ｈが、２以上４以下であることが好ましく、２．３以上３．５以下であることがより好ましく、２．５以上３以下であることがより一層好ましい。ここでは、一例として、Ｄ／Ｈ＝２．８とされている。Ｄ／Ｈが２以上４以下であることにより、光電変換部群１０２上に適正なリング状集光スポットを形成することができる。
【0035】
アキシコンレンズ４００Ａの入光面及び／又は出光面にＡＲコート（反射防止膜）が設けられることが好ましい。これにより、アキシコンレンズ４００Ａでの光の反射を防止でき、光利用効率の低下を抑制できる。
【0036】
（アナログ回路）
半導体基板ＳＳには、一例として、各画素Ｐを制御する制御回路（アナログ回路）と、Ａ／Ｄ変換回路（アナログ回路）とが形成されている。
半導体基板ＳＳには、一例として、各画素Ｐを制御する制御回路（アナログ回路）と、Ａ／Ｄ変換回路（アナログ回路）とが形成されている。
【0037】
制御回路は、例えばトランジスタ等の回路素子を有する。詳述すると、制御回路は、一例として、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）及び信号処理部を含んで構成される。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。信号処理部は、各画素Ｐの２つの光電変換部１０２ａからの電気信号に基づいて位相差検出を行う。Ａ／Ｄ変換回路は、各画素Ｐで生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【0038】
（処理基板）
一例として、半導体基板５０の絶縁膜２００側とは反対側（下側）には、配線層を介して、例えばロジック回路及びメモリ回路を含む処理基板（不図示）が配置される。ロジック回路は、上記Ａ／Ｄ変換回路で生成されたデジタル信号を処理する。メモリ回路は、上記Ａ／Ｄ変換回路で生成されたデジタル信号及び／又はロジック回路で処理されたデジタル信号を一時的に記憶、保持する。当該処理基板は、例えば半導体基板及び配線層が積層された積層構造を少なくとも１層有する。当該処理基板において、ロジック回路及びメモリ回路は、並置されていてもよいし、積層されていてもよい。
一例として、半導体基板５０の絶縁膜２００側とは反対側（下側）には、配線層を介して、例えばロジック回路及びメモリ回路を含む処理基板（不図示）が配置される。ロジック回路は、上記Ａ／Ｄ変換回路で生成されたデジタル信号を処理する。メモリ回路は、上記Ａ／Ｄ変換回路で生成されたデジタル信号及び／又はロジック回路で処理されたデジタル信号を一時的に記憶、保持する。当該処理基板は、例えば半導体基板及び配線層が積層された積層構造を少なくとも１層有する。当該処理基板において、ロジック回路及びメモリ回路は、並置されていてもよいし、積層されていてもよい。
【0039】
≪固体撮像装置の動作例≫
以下、固体撮像装置１の動作例について説明する。固体撮像装置１では、一例として、フォーカス調整前に位相差検出モードが実行され、像面位相差ＡＦによるフォーカス調整後に撮像モードが実行される。このサイクルが繰り返される。被写体からの光（像光）が、各画素Ｐのオンチップレンズ５００、アキシコンレンズ４００Ａ及びカラーフィルタ３００をこの順に介して該画素Ｐの４つの光電変換部１０２ａ、１０２ａ、１０２ａ、１０２ａに跨って入射される。
以下、固体撮像装置１の動作例について説明する。固体撮像装置１では、一例として、フォーカス調整前に位相差検出モードが実行され、像面位相差ＡＦによるフォーカス調整後に撮像モードが実行される。このサイクルが繰り返される。被写体からの光（像光）が、各画素Ｐのオンチップレンズ５００、アキシコンレンズ４００Ａ及びカラーフィルタ３００をこの順に介して該画素Ｐの４つの光電変換部１０２ａ、１０２ａ、１０２ａ、１０２ａに跨って入射される。
【0040】
位相差検出モードのとき、縦方向に隣接する２つの光電変換部１０２ａ、１０２ａが光電変換した電気信号が個別に信号処理部に送信される。信号処理部は、これらの電気信号（アナログ信号）の差分に基づいて、縦方向の位相差（フォーカスずれ）を検出する。位相差検出モードのとき、横方向に隣接する２つの光電変換部１０２ａ、１０２ａが光電変換した電気信号が個別に信号処理部に送信される。信号処理部は、これらの電気信号（アナログ信号）の差分に基づいて、横方向の位相差（フォーカスずれ）を検出する。検出された縦方向の位相差及び横方向の位相差に基づいて、像面位相差ＡＦによるフォーカス調整を行うことができる。
【0041】
撮像モードのとき、４つの光電変換部１０２ａ、１０２ａ、１０２ａ、１０２ａで光電変換され合算された電気信号（アナログ信号）が、Ａ／Ｄ変換回路に伝送されデジタル信号に変換された後、メモリ回路に一時的に記憶、保持され、順次ロジック回路に伝送される。ロジック回路は、伝送されたデジタル信号を処理する。なお、該デジタル信号は、ロジック回路での処理中及び／又は処理後にメモリ回路に一時的に記憶、保持させることもできる。
【0042】
≪固体撮像装置の効果≫
本技術に係る固体撮像装置１は、複数（例えば４つ）の光電変換部１０２ａを含む光電変換部群１０２と、該光電変換部群１０２に対応するオンチップレンズ５００と、該オンチップレンズ５００の入光面と光電変換部群１０２との間に配置されたアキシコンレンズ４００Ａと、を備える。
本技術に係る固体撮像装置１は、複数（例えば４つ）の光電変換部１０２ａを含む光電変換部群１０２と、該光電変換部群１０２に対応するオンチップレンズ５００と、該オンチップレンズ５００の入光面と光電変換部群１０２との間に配置されたアキシコンレンズ４００Ａと、を備える。
【0043】
固体撮像装置１によれば、オンチップレンズ５００に対応する光電変換部群１０２上に形成される集光スポットの位置によらず光電変換部１０２ａ間での感度差を小さくすることができる固体撮像装置を提供することができる。
【0044】
＜２．本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置＞
図８は、本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置２の一部の断面図である。図９は、本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置２の他部の断面図である。図１０は、本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置２の斜視図である。図８は、図１に対応する断面図である。図９は、図２に対応する断面図である。
図８は、本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置２の一部の断面図である。図９は、本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置２の他部の断面図である。図１０は、本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置２の斜視図である。図８は、図１に対応する断面図である。図９は、図２に対応する断面図である。
【0045】
【0046】
アキシコンレンズ４００Ｂは、オンチップレンズ５００の内部に光電変換部群１０２側に凸となるように埋め込み状態で設けられている。
【0047】
固体撮像装置２によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られる。
【0048】
＜３．本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置＞
図１１は、本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置３の一部の断面図である。図１２は、本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置３の他部の断面図である。図１１は、図１に対応する断面図である。図１２は、図２に対応する断面図である。
図１１は、本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置３の一部の断面図である。図１２は、本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置３の他部の断面図である。図１１は、図１に対応する断面図である。図１２は、図２に対応する断面図である。
【0049】
固体撮像装置３は、図１１及び図１２に示すように、各画素Ｐにおいて、オンチップレンズ５００の光軸に沿って複数（例えば２つ）のアキシコンレンズが配置されている点を除いて、実施例１に係る固体撮像装置１と概ね同様の構成を有する。
【0050】
固体撮像装置３では、一例として、複数（例えば２つ）のアキシコンレンズが、オンチップレンズ５００側に凸のアキシコンレンズ４００Ａと、光電変換部群１０２側に凸のアキシコンレンズ４００Ｂとを含む。
【0051】
２つのアキシコンレンズ４００Ａ、４００Ｂは、一例として、実質的に同一のアキシコンレンズであり、光軸同士が一致するように底面同士が接合されている。
【0052】
固体撮像装置３によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られるとともに、２つのアキシコンレンズ４００Ａ、４００Ｂの組み合わせによりリング状集光スポットの調整が可能である。
【0053】
＜４．本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置＞
図１３は、本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置４の一部の断面図である。図１４は、本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置４の他部の断面図である。図１３は、図１に対応する断面図である。図１４は、図２に対応する断面図である。
図１３は、本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置４の一部の断面図である。図１４は、本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置４の他部の断面図である。図１３は、図１に対応する断面図である。図１４は、図２に対応する断面図である。
【0054】
固体撮像装置４は、図１３及び図１４に示すように、各画素Ｐにおいて、複数（例えば２つ）のアキシコンレンズがオンチップレンズ５００の光軸方向に離間している点を除いて、実施例３に係る固体撮像装置３と概ね同様の構成を有する。
【0055】
２つのアキシコンレンズ４００Ａ、４００Ｂは、一例として、光軸同士が一致し、且つ、底面同士が向かい合うようにオンチップレンズ５００内に埋め込み状態で設けられている。
【0056】
固体撮像装置４によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られるとともに、２つのアキシコンレンズ４００Ａ、４００Ｂの組み合わせによりリング状集光スポットの調整が可能である。
【0057】
＜５．本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置＞
図１５は、本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置５の一部の断面図である。図１６は、本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置５の他部の断面図である。図１５は、図１に対応する断面図である。図１６は、図２に対応する断面図である。
図１５は、本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置５の一部の断面図である。図１６は、本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置５の他部の断面図である。図１５は、図１に対応する断面図である。図１６は、図２に対応する断面図である。
【0058】
固体撮像装置５は、図１５及び図１６に示すように、各画素Ｐにおいて、アキシコンレンズ４００Ａが、オンチップレンズ５００（詳しくは、オンチップレンズ５００の出光面）と光電変換部群１０２との間に配置されている点を除いて、実施例１に係る固体撮像装置１と概ね同様の構成を有する。
【0059】
固体撮像装置５では、複数のオンチップレンズ５００を含むオンチップレンズ群が透明基板６００上に設けられている。透明基板６００は、カラーフィルタ群上に配置されている。透明基板６００の光電変換部群１０２側の面（下面）に形成された円錐状の凹部にアキシコンレンズ４００Ａが嵌め込み状態で設けられている。透明基板６００の屈折率は、オンチップレンズ５００の屈折率と同一であることが好ましい。
【0060】
固体撮像装置５によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られる。
【0061】
＜６．本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置＞
図１７は、本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置６の一部の断面図である。図１８は、本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置６の他部の断面図である。図１７は、図１に対応する断面図である。図１８は、図２に対応する断面図である。
図１７は、本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置６の一部の断面図である。図１８は、本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置６の他部の断面図である。図１７は、図１に対応する断面図である。図１８は、図２に対応する断面図である。
【0062】
固体撮像装置６は、図１７及び図１８に示すように、各画素Ｐにおいて、アキシコンレンズ４００Ｂが、オンチップレンズ５００（詳しくは、オンチップレンズ５００の出光面）と光電変換部群１０２との間に配置されている点を除いて、実施例１に係る固体撮像装置１と概ね同様の構成を有する。
【0063】
固体撮像装置６では、複数のオンチップレンズ５００を含むオンチップレンズ群が透明基板６００上に設けられている。透明基板６００は、カラーフィルタ群上に配置されている。透明基板６００の内部にアキシコンレンズ４００Ｂが埋め込み状態で設けられている。透明基板６００の屈折率は、オンチップレンズ５００の屈折率と同一であることが好ましい。
【0064】
固体撮像装置６によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られる。
【0065】
＜７．本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置＞
図１９は、本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置７の断面図である。
図１９は、本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置７の断面図である。
【0066】
固体撮像装置７は、図１９に示すように、単一画素を有する点を除いて、実施例１に係る固体撮像装置１と概ね同様の構成を有する。
【0067】
固体撮像装置７によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られる、単一のカラー画素を有する固体撮像装置を実現できる。ここでは、青色（Ｂ）のカラーフィルタ３００Ａが設けられているが、これに代えて、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３００Ｂや、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ３００Ｃを設けてもよい。
＜８．本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置＞
図２０は、本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置８の一部の断面図である。図２１は、本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置８の他部の断面図である。図２０は、図１に対応する断面図である。図２１は、図２に対応する断面図である。
＜８．本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置＞
図２０は、本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置８の一部の断面図である。図２１は、本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置８の他部の断面図である。図２０は、図１に対応する断面図である。図２１は、図２に対応する断面図である。
【0068】
【0069】
固体撮像装置８によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られる、複数のモノクロ画素を有する固体撮像装置を実現できる。
【0070】
＜９．本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置＞
図２２は、本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置９の断面図である。
図２２は、本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置９の断面図である。
【0071】
固体撮像装置９は、図２２に示すように、単一画素を有する点を除いて、実施例８に係る固体撮像装置８と概ね同様の構成を有する。
【0072】
固体撮像装置９によれば、実施例１に係る固体撮像装置１と同様の効果が得られる、単一のモノクロ画素を有する固体撮像装置を実現できる。
【0073】
＜１０．本技術の変形例＞
以上説明した各実施例の固体撮像装置の構成は、適宜変更可能である。
以上説明した各実施例の固体撮像装置の構成は、適宜変更可能である。
【0074】
上記各実施例では、２×２のマトリクス配列で配列された４つの光電変換部１０２ａに対して１つのオンチップレンズ５００が共通に設けられているが、これに限らない。例えば、図２３Ａに示す変形例１に係る固体撮像装置のように、３×３のマトリクス配列で配列された９つの光電変換部１０２ａに対して１つのオンチップレンズ５００が共通に設けられていてもよい。例えば、図２３Ｂに示す変形例２に係る固体撮像装置のように、４×４のマトリクス配列で配列された１６個の光電変換部１０２ａに対して１つのオンチップレンズ５００が共通に設けられていてもよい。
【0075】
上記各実施例では、２×２のマトリクス配列で配列された４つの光電変換部１０２ａに対して１つのオンチップレンズ５００及び１つのカラーフィルタ３００が共通に設けられているが、これに限らない。例えば、図２３Ａに示す変形例１に係る固体撮像装置のように、３×３のマトリクス配列で配列された９つの光電変換部１０２ａに対して１つのオンチップレンズ５００及び１つのカラーフィルタ３００が共通に設けられていてもよい。い。例えば、図２３Ｂに示す変形例２に係る固体撮像装置のように、４×４のマトリクス配列で配列された１６個の光電変換部１０２ａに対して１つのオンチップレンズ５００及び１つのカラーフィルタ３００が共通に設けられていてもよい。
【0076】
上記各実施例では、光電変換部群１０２を構成する複数の光電変換部１０２ａがＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のマトリクス配列で配列されているが、これを拡張して、光電変換部群１０２を構成する複数の光電変換部１０２ａがＫ×Ｉ（Ｋ、Ｉの少なくとも一方が２以上の整数）のマトリクス配列で配列されていてもよい。
【0077】
上記各実施例では、光電変換部群１０２を構成する複数の光電変換部１０２ａがマトリクス配列されているが、これに限らない。例えば、図２４に示す変形例３に係る固体撮像装置のように、光電変換部群１０２を構成する複数の光電変換部１０２ａが千鳥配列されていてもよい。この場合に、各カラーフィルタ３００が、該複数の光電変換部１０２ａの配置に応じた形状を有していることが好ましい。
【0078】
本技術に係る固体撮像装置の画素配列は、ベイヤー配列に限らず、他の配列であってもよい。例えば、斜めベイヤー配列であってもよい。例えば、ＲＧＢの各画素Ｐの一部（例えば対角要素）をＷ（ホワイト）で置き換えたＲＧＢＷ配列であってもよい。例えば、Ｂ画素（青色画素）の一部をＣ（シアン）で置き換え、且つ、Ｒ画素（赤色画素）の一部をＭ（マゼンタ）で置き換え、且つ、Ｇ画素（緑色画素）の一部をＹ（イエロー）で置き換えた、ＲＧＢ＋補色配列であってもよい。
【0079】
例えば、上記各実施例及び各変形例の固体撮像装置の構成を技術的に矛盾しない範囲内で相互に組み合わせてもよい。
【0080】
上記各実施例及び各変形例の説明で用いた数値、材料、形状、寸法等は、一例であって、これらに限定されるものではない。
【0081】
＜１１．本技術を適用した固体撮像装置の使用例＞
図２５は、本技術に係る固体撮像装置（例えば各実施例及び変形例に係る固体撮像装置）が固体撮像装置（イメージセンサ）を構成する場合の使用例を示す図である。
図２５は、本技術に係る固体撮像装置（例えば各実施例及び変形例に係る固体撮像装置）が固体撮像装置（イメージセンサ）を構成する場合の使用例を示す図である。
【0082】
上述した各実施例及び各変形例は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングするさまざまなケースに使用することができる。すなわち、図２５に示すように、例えば、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、農業の分野等において用いられる装置に使用することができる。
【0083】
具体的には、鑑賞の分野においては、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0084】
交通の分野においては、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0085】
家電の分野においては、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0086】
医療・ヘルスケアの分野においては、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0087】
セキュリティの分野においては、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0088】
美容の分野においては、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0089】
スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラプルカメラ等の、スポーツの用に供される装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0090】
農業の分野においては、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置に、本技術に係る固体撮像装置を使用することができる。
【0091】
次に、本技術に係る固体撮像装置（例えば各実施例及び各変形例に係る固体撮像装置）の使用例を具体的に説明する。例えば、上述で説明をした各実施例及び各変形例に係る固体撮像装置は、固体撮像装置５０１として、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話など、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図２６に、その一例として、電子機器５１０（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器５１０は、例えば静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置５０１と、光学系（光学レンズ）５０２と、シャッタ装置５０３と、固体撮像装置５０１およびシャッタ装置５０３を駆動する駆動部５０４と、信号処理部５０５とを有する。
【0092】
光学系５０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置５０１の画素領域へ導くものである。この光学系５０２は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置５０３は、固体撮像装置５０１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部５０４は、固体撮像装置５０１の転送動作およびシャッタ装置５０３のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部５０５は、固体撮像装置５０１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄｏｕｔは、メモリなどの記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
【0093】
＜１２．本技術を適用した固体撮像装置の他の使用例＞
本技術に係る固体撮像装置（例えば各実施例及び各変形例に係る固体撮像装置）は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサなど、光を検出する他の電子機器へ適用することもできる。ＴＯＦセンサへ適用する場合は、例えば、直接ＴＯＦ計測法による距離画像センサ、間接ＴＯＦ計測法による距離画像センサへ適用することが可能である。直接ＴＯＦ計測法による距離画像センサでは、フォトンの到来タイミングを各画素において直接時間領域で求めるため、短いパルス幅の光パルスを送信し、高速に応答する受信機で電気的パルスを生成する。その際の受信機に本開示を適用することができる。また、間接ＴＯＦ法では、光で発生したキャリアーの検出と蓄積量が、光の到来タイミングに依存して変化する半導体素子構造を利用して光の飛行時間を計測する。本開示は、そのような半導体構造としても適用することが可能である。ＴＯＦセンサへ適用する場合は、図１等に示したようなカラーフィルタ及びオンチップレンズを設けることは任意であり、これらの少なくとも一方を設けなくても良い。
本技術に係る固体撮像装置（例えば各実施例及び各変形例に係る固体撮像装置）は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサなど、光を検出する他の電子機器へ適用することもできる。ＴＯＦセンサへ適用する場合は、例えば、直接ＴＯＦ計測法による距離画像センサ、間接ＴＯＦ計測法による距離画像センサへ適用することが可能である。直接ＴＯＦ計測法による距離画像センサでは、フォトンの到来タイミングを各画素において直接時間領域で求めるため、短いパルス幅の光パルスを送信し、高速に応答する受信機で電気的パルスを生成する。その際の受信機に本開示を適用することができる。また、間接ＴＯＦ法では、光で発生したキャリアーの検出と蓄積量が、光の到来タイミングに依存して変化する半導体素子構造を利用して光の飛行時間を計測する。本開示は、そのような半導体構造としても適用することが可能である。ＴＯＦセンサへ適用する場合は、図１等に示したようなカラーフィルタ及びオンチップレンズを設けることは任意であり、これらの少なくとも一方を設けなくても良い。
【0094】
＜１３．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。
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。
【0095】
図２７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。
【0096】
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２７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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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２７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。
【0106】
図２８は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0107】
図２８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。
【0108】
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。
【0109】
なお、図２８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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
以上、本開示に係る技術（本技術）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、例えば、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、本開示の固体撮像装置１１１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、歩留まりを向上させ、製造に係るコストを低減させることが可能となる。
【0115】
＜１４．内視鏡手術システムへの応用例＞
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（本技術）は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
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（本技術）は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【0116】
図２９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。
【0117】
図２９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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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。
【0143】
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。
【0144】
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。
【0145】
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。
【0146】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）等に適用され得る。具体的には、本開示の固体撮像装置１１１は、撮像部１０４０２に適用することができる。内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）等に本開示に係る技術を適用することにより、歩留まりを向上させ、製造に係るコストを低減させることが可能となる。
【0147】
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。
【0148】
また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を備える、固体撮像装置。
（２）前記入光面及び前記アキシコンレンズをこの順に介した光が前記複数の光電変換部に跨って入射される、（１）に記載の固体撮像装置。
（３）前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズの内部に配置されている、（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズと前記光電変換部群との間に配置されている、（１）～（３）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（５）前記アキシコンレンズは、前記オンチップレンズ側に凸である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（６）前記アキシコンレンズは、前記光電変換部群側に凸である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（７）前記オンチップレンズの光軸に沿って複数の前記アキシコンレンズが配置されていている、（１）～（６）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（８）前記複数のアキシコンレンズが、
前記オンチップレンズ側に凸の前記アキシコンレンズと、
前記光電変換部群側に凸の前記アキシコンレンズと、
を含む、（７）に記載の固体撮像装置。
（９）前記複数の光電変換部が、前記オンチップレンズの光軸と交差する平面に沿って二次元配列されている、（１）～（８）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１０）前記二次元配列は、マトリクス配列である、（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）前記マトリクス配列は、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のマトリクス配列である、（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）前記二次元配列は、千鳥配列である、（９）に記載の固体撮像装置。
（１３）前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、平行である、（１）～（１２）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１４）前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、一致している、（１）～（１３）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１５）前記アキシコンレンズの底面の直径に対する高さの比率は、２以上４以下である、（１）～（１４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１６）前記アキシコンレンズに反射防止膜が設けられている、（１）～（１５）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１７）複数の前記光電変換部群が半導体基板の内部に該半導体基板の面内方向に二次元配列され、
前記光電変換部群毎に前記オンチップレンズ及び前記アキシコンレンズが設けられている、（１）～（１６）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１８）複数の前記オンチップレンズを含むオンチップレンズ群と前記半導体基板との間に配置された、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタ群を更に備える、（１７）に記載の固体撮像装置。
（１９）前記複数のカラーフィルタが、前記複数の光電変換部群に個別に対応する、（１８）に記載の固体撮像装置。
（２０）複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を含む、固体撮像装置を備える電子機器。
（１）複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を備える、固体撮像装置。
（２）前記入光面及び前記アキシコンレンズをこの順に介した光が前記複数の光電変換部に跨って入射される、（１）に記載の固体撮像装置。
（３）前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズの内部に配置されている、（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）前記アキシコンレンズが、前記オンチップレンズと前記光電変換部群との間に配置されている、（１）～（３）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（５）前記アキシコンレンズは、前記オンチップレンズ側に凸である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（６）前記アキシコンレンズは、前記光電変換部群側に凸である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（７）前記オンチップレンズの光軸に沿って複数の前記アキシコンレンズが配置されていている、（１）～（６）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（８）前記複数のアキシコンレンズが、
前記オンチップレンズ側に凸の前記アキシコンレンズと、
前記光電変換部群側に凸の前記アキシコンレンズと、
を含む、（７）に記載の固体撮像装置。
（９）前記複数の光電変換部が、前記オンチップレンズの光軸と交差する平面に沿って二次元配列されている、（１）～（８）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１０）前記二次元配列は、マトリクス配列である、（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）前記マトリクス配列は、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のマトリクス配列である、（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）前記二次元配列は、千鳥配列である、（９）に記載の固体撮像装置。
（１３）前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、平行である、（１）～（１２）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１４）前記オンチップレンズの光軸と前記アキシコンレンズの光軸とが、一致している、（１）～（１３）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１５）前記アキシコンレンズの底面の直径に対する高さの比率は、２以上４以下である、（１）～（１４）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１６）前記アキシコンレンズに反射防止膜が設けられている、（１）～（１５）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１７）複数の前記光電変換部群が半導体基板の内部に該半導体基板の面内方向に二次元配列され、
前記光電変換部群毎に前記オンチップレンズ及び前記アキシコンレンズが設けられている、（１）～（１６）のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
（１８）複数の前記オンチップレンズを含むオンチップレンズ群と前記半導体基板との間に配置された、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタ群を更に備える、（１７）に記載の固体撮像装置。
（１９）前記複数のカラーフィルタが、前記複数の光電変換部群に個別に対応する、（１８）に記載の固体撮像装置。
（２０）複数の光電変換部を含む光電変換部群と、
前記光電変換部群に対応するオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの入光面と前記光電変換部群との間に配置されたアキシコンレンズと、
を含む、固体撮像装置を備える電子機器。
【符号の説明】
【0149】
１、２、３、４、５、６、７、８、９：固体撮像装置
１０２：光電変換部群
１０２ａ：光電変換部
３００Ａ：カラーフィルタ
３００Ｂ：カラーフィルタ
３００Ｃ：カラーフィルタ
４００Ａ：アキシコンレンズ
４００Ｂ：アキシコンレンズ
５００：オンチップレンズ
５００ａ：入光面
ＳＳ：半導体基板
ＯＡ１：オンチップレンズの光軸
ＯＡ２：アキシコンレンズの光軸
１０２：光電変換部群
１０２ａ：光電変換部
３００Ａ：カラーフィルタ
３００Ｂ：カラーフィルタ
３００Ｃ：カラーフィルタ
４００Ａ：アキシコンレンズ
４００Ｂ：アキシコンレンズ
５００：オンチップレンズ
５００ａ：入光面
ＳＳ：半導体基板
ＯＡ１：オンチップレンズの光軸
ＯＡ２：アキシコンレンズの光軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
