CN104508441A - 复合传感器及复合传感器模块 - Google Patents

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Abstract

在复合传感器(11)中，热图像传感器(16)的排列区域(R1)与距离图像传感器(31)的排列区域(R2)以从层叠方向看重叠的方式配置。因此，可以在同轴上取得热图像和距离图像，能够抑制热图像与距离图像间的图像偏差。此外，在复合传感器(11)中，通过由第1基板(13)与第2基板(14)的层叠形成的密封体(S1)在真空状态下密封热图像传感器(16)的周围的空间。由此，能够防止距离图像传感器(31)的周围所产生的热对热图像传感器(16)侧造成影响。除此之外，由于排列热图像传感器(16)的基板与排列距离图像传感器(31)的基板不同，因此能够确保设计自由度。

Description

复合传感器及复合传感器模块
技术领域
本发明涉及复合传感器及复合传感器模块。
背景技术
以往，具有感知人的进入等的人感功能的传感器。在这样传感器中，虽然要求足够的检测准确度，但是在仅使用热电堆或辐射热测定仪阵列的这样热图像传感器的情况下，有时无法辨别位于远处的成人与位于近处的儿童。因此，例如，在专利文献1～3所记载的技术中，提出了组合热图像传感器与距离图像传感器而成的复合传感器的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001-318165号公报
专利文献2：日本专利特表2011-514709号公报
专利文献3：日本专利特开2011-232606号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述那样的复合传感器中，为了高精度地检测检测对象物，有必要抑制热图像与距离图像间的图像偏差。另外，也有必要排除噪音的影响等，并提高热图像传感器和距离图像传感器的灵敏度。此外，在排列热图像传感器和距离图像传感器的关系上，也谋求确保容许用于对各传感器实施优选的制造方法、或者配置信号的读出电路等的设计的自由度。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够充分提高传感器的灵敏度，且能够确保制造、配置的自由度的复合传感器。
解决技术问题的手段
为了解决上述问题，本发明的复合传感器的特征在于，具备：第1基板，其排列有由多个热电元件构成的热图像传感器；以及第2基板，其排列有具有根据入射光而产生电荷的电荷产生区域以及基于预先所赋予的电荷传送信号而将在电荷产生区域产生的电荷传送至规定的电荷收集区域的传送电极的距离图像传感器，第2基板以热图像传感器的排列区域与距离图像传感器的排列区域从层叠方向看重叠的方式层叠在第1基板上，通过第1基板与第2基板的层叠，从而形成有以第1基板为顶板而密封热图像传感器的周围的空间的密封体。
在该复合传感器中，热图像传感器的排列区域与距离图像传感器的排列区域以从层叠方向看重叠的方式配置。因此，可以在同轴上取得热图像与距离图像，能够抑制热图像与距离图像之间的图像偏差。因此，能够高精度地检测检测对象物。另外，可以谋求运算所需时间的缩短和时间分辨率的提高。此外，在该复合传感器中，通过由第1基板与第2基板的层叠形成的密封体来密封热图像传感器的周围的空间。由此，能够防止距离图像传感器周围所产生的热量对热图像传感器侧造成影响，能够提高热图像传感器的灵敏度。除此之外，由于排列热图像传感器的基板与排列距离图像传感器的基板不同，因此能够确保用于对传感器实施的优选制造方法、或者配置信号读出电路等的设计的自由度。
另外，优选地，第2基板中的距离图像传感器的排列间距比第1基板中的热图像传感器的排列间距小。距离图像传感器包含有传送电极等的构成要素，这些构成要素被认为是遮蔽热图像传感器的遮蔽体。因此，如果距离图像传感器的排列间距大于或等于热图像传感器的排列间距，则热图像传感器的每一个像素的遮蔽的影响变大，有热图像的画质劣化的担忧。因此，通过使距离图像传感器的排列间距也比热图像传感器的排列间距小，从而能够抑制热图像传感器的每一个像素的遮蔽的影响，能够保证热图像的画质。
另外，优选地，在密封体的内壁面形成有通过中红外区域的光的光学滤波膜。由此，能够截断因吸收空气中的水分或二氧化碳等而易受影响的波段的光，能够进一步提高热图像传感器的灵敏度。
另外，优选地，密封体的内部为真空状态。能够进一步确实地防止距离图像传感器的周边所产生的热对热图像传感器侧造成影响。
另外，本发明所涉及的复合传感器模块的特征在于，具备：上述复合传感器以及以第2基板中的距离图像传感器的排列区域成为成像面的方式配置的透镜。
在该复合传感器模块中，在复合传感器中，热图像传感器的排列区域与距离图像传感器的排列区域以从层叠方向看重叠的方式配置。因此，可以在同轴上取得热图像和距离图像，能够抑制热图像与距离图像间的图像偏差，并能够高精度地检测检测对象物。另外，可以谋求运算所需时间的缩短和时间分辨率的提高。此外，在该复合传感器模块中，通过第1基板与第2基板的层叠而形成的密封体来密封热图像传感器的周围的空间。由此，能够防止距离图像传感器周围所产生的热对热图像传感器侧造成影响，并能够提高热图像传感器的灵敏度。除此之外，由于排列热图像传感器的基板与排列距离图像传感器的基板不同，因此能够确保用于对传感器实施的最佳制造方法、或者配置信号读出电路等的设计的自由度。
发明的效果
根据本发明，能够充分提高传感器的灵敏度，且能够确保制造、配置的自由度。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的复合传感器模块的截面图。
图2是复合传感器的俯视图。
图3是热图像传感器的俯视图。
图4是距离图像传感器的电路图。
图5是表示图1所示的复合传感器的制造工序的图。
图6是表示图5后续的工序的图。
图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的复合传感器模块的截面图。
图8是表示图7所示的复合传感器的制造工序的图。
图9是表示图8后续的工序的图。
符号的说明：
1,50…复合传感器模块，11,51…复合传感器，12…透镜，13…第1基板，14…第2基板，16…热图像传感器，31…距离图像传感器，37…光学滤波膜，41…受光部(电荷产生区域)，42…电荷收集区域，43…传送电极，R1…热图像传感器的排列区域，R2…距离图像传感器的排列区域，S1,S2…密封体，W1…热图像传感器的排列间距，W2…距离图像传感器的排列间距。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边就本发明所涉及的复合传感器和复合传感器模块的优选实施方式进行详细说明。
[第1实施方式]
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的复合传感器模块的截面图。如该图所示，复合传感器模块1具备复合传感器11和透镜12而构成。该复合传感器模块1是作为基于热图像和距离图像而对规定区域内的人的进入等进行感知的人感传感器而使用的模块。
在使用时，在复合传感器模块1，连接有光源单元5，其包含例如激光或发光二极管这样的光源2、对光源2进行高频驱动的光源驱动电路3、以及输出光源驱动电路3的驱动时钟的控制电路4。从光源2出射有方波或正弦波的光强度调制的调制波。该调制波在检测对象物K的表面被反射，通过透镜12而入射至复合传感器11。另外，从光源2出射的光优选为非可视光且能够充分获得针对Si的灵敏度的波段，例如选择波长800nm左右的近红外光。另外，与来自控制电路4的驱动时钟同步的方波或正弦波的调制信号(电荷传送信号)相互反相地赋予后述的距离图像传感器31的传送电极43,43。
透镜12是例如由ZnSe构成的成像透镜，以后述的距离图像传感器31的排列区域R2作为成像面的方式配置。例如波长0.5μm～21.8μm的频带的光从透镜12通过，入射至复合传感器11。另外，透镜12的材质除了ZnSe以外，还可以使用ZnS或As2S3等。
接着，对复合传感器11进行说明。
如图1和图2所示，复合传感器11具备矩阵状排列有热图像传感器16的第1基板13、以及形成得比第1基板13小一周且矩阵状排列有距离图像传感器31的第2基板14。第1基板13和第2基板14均由Si形成为厚度300μm左右，使得例如波长1.2μm～21.8μm频带的光通过。
在第1基板13的一个面侧，热图像传感器16的排列区域R1设定成大致正方形状。另外，在排列区域R1的外侧，以包围该排列区域R1的方式排列有热图像传感器16用的电极焊盘17。电极焊盘17通过导线18电连接于封装侧的配线电路。第1基板13的一个面侧成为除了电极焊盘17的形成位置以外，被例如由SiO2构成的绝缘膜19覆盖的状态。
排列在第1基板13的热图像传感器16是例如热电堆或辐射热测定仪这样的不具有波长依赖性的传感器，且具有多个热电元件。如图3所示，热图像传感器16的各像素具有大致矩形的受光部20、以成为从受光部20的相对的2个角部沿着受光部20的边相互相反朝向的方式延伸的连结部21,21、以及分别设置在连结部21,21的前端部分的支撑柱22,22。
由此，如图1所示，受光部20在略微离开绝缘膜19的状态下，直立设置在第1基板13的一个面侧。另外，如图2所示，相邻的热图像传感器16,16间的排列间距(受光部20的中心间的距离)W1例如为60μm左右。另外，对应于受光部20的形成区域，可以在绝缘膜19上设置由Al等构成的光反射层。在该情况下，通过光反射层可以使漏光入射至受光部20，从而能够进一部提高热图像传感器16的灵敏度。
另一方面，在第2基板14的一个面侧，如图1所示，例如以与热图像传感器16的排列区域R1同等的大小，将距离图像传感器31的排列区域R2设定为大致正方形状。另外，在排列区域R2的外侧，在俯视下在比热图像传感器16用的电极焊盘17更内侧的位置，以包围该排列区域R2的方式排列有距离图像传感器31用的电极焊盘32。电极焊盘32与电极焊盘17同样地，通过导线33电连接于封装侧的配线电路。第2基板14的一个面侧成为除了电极焊盘32的形成位置以外，被例如由SiO2构成的绝缘膜34覆盖的状态。
在第2基板14的另一个面侧，通过例如Si的各向异性刻蚀或干法刻蚀，形成有对应于热图像传感器16的排列区域R1的大小的截面大致正方形状的凹部36。在凹部36的内壁面设置有通过中红外区域的光的光学滤波膜37。更具体而言，光学滤波膜37例如由Ge和ZnS的多层膜构成，使得仅通过8μm～14μm左右频带的光。另外，第2基板14的另一个面侧，在凹部36的边缘部，设置有例如由SiO2构成的绝缘膜38。
以上所述的第2基板14使凹部36朝向第1基板13侧，且以热图像传感器6的排列区域R1与距离图像传感器31的排列区域R2从层叠方向看重叠的方式层叠在第1基板13。另外，通过第2基板14的层叠，利用凹部36的内壁面和第1基板13的一个面侧，形成有以第1基板13为顶板而密封热图像传感器16的周围的空间的密封体S1。在第1基板13与第2基板14的层叠中，例如使用真空气氛下的常温接合。因此，容纳有热图像传感器16的密封体S1的内部空间为真空状态。
排列在第2基板14的距离图像传感器31是电荷分配型的距离图像传感器。如图4所示，距离图像传感器31的各像素具有根据入射光产生电荷的受光部(电荷产生区域)41、以及基于预先所赋予的电荷传送信号将由受光部41产生的电荷传送至电荷收集区域42,42的一对传送电极43,43。
受光部41是通过透镜12的光所入射的部分，如图2所示，相对于热图像传感器16的一个受光部20以2×2的方式配置。由此，相邻的距离图像传感器31,31间的排列间距(受光部41的中心间的距离)W2为上述的热图像传感器16,16间的排列间距W1的1/2以下。另外，在排列区域R2中，在除了受光部41以外的部分，形成有例如由Al构成的遮光部44。遮光部44以相当于受光部41的部分开口的方式形成在绝缘膜34上，开口部分相对于遮光部44之比例如为20％～50％左右。
如图4所示，电荷收集区域42,42是以低浓度形成在高浓度的P型半导体区域的表面侧的P型半导体区域的进而形成在表面侧的一对高浓度的N型半导体区域。N型半导体区域在电中性状态下具有电子作为载流子，在载流子耗尽的情况下正离子化。因此，电荷收集区域42,42成为较大向下凹陷的形状，构成势阱。在电荷收集区域42,42，分别电连接有源极跟随放大器46,46。
传送电极43,43配置在受光部41与电荷收集区域42,42之间。在传送电极43,43，以与来自控制电路4的驱动时钟同步的方波或正弦波的调制信号(电荷传送信号)相互反相的方式被赋予。在所赋予的调制信号为高电平者的传送电极43的正下方，形成有电势比受光部41低的区域。由此，由受光部41产生的电子被传送电极43传送，并被分配且蓄积于对应的电荷收集区域42。
蓄积于电荷收集区域42,42的电荷作为来自源极跟随放大器46,46的输出经由放大电路等而输入至控制电路4。控制电路4基于来自源极跟随放大器46,46的输出，例如由L＝(1/2)×c×{Q2/(Q1+Q1)}×T0算出距离。在该公式中，c为光速，Q1为传送电极VTX1侧的输出信号(相位0°的输出信号)，Q2为传送电极VTX2侧的输出信号(相位180°的输出信号)，T0为脉冲宽度。
接着，就复合传感器11的制造工序进行说明。
在制造复合传感器11时，如图5(a)所示，分别单独准备第1基板13和第2基板14。在第1基板13，预先图案化形成电极焊盘17和绝缘膜19，并且将热图像传感器16排列在排列区域R1。另外，在第2基板14，通过Si的各向异性刻蚀或干法刻蚀而形成凹部36之后，利用蒸镀等，使光学滤波膜37形成在凹部36的内壁面。其后，预先图案化形成电极焊盘32、绝缘膜34,38、遮光部44、以及距离图像传感器31的各构成要素。
其次，如图5(b)所示，使凹部36朝向第1基板13侧，且以热图像传感器16的排列区域R1与距离图像传感器31的排列区域R2从层叠方向看重叠的方式，利用常温接合将第2基板14层叠于第1基板13上。由此，形成有以第1基板13为顶板而密封热图像传感器16的周围的空间的密封体S1。另外，通过在真空气氛下进行第2基板14朝向第1基板13的常温接合，能够使密封体S1的内部空间成为真空状态。
在进行第2基板14朝向第1基板13的层叠后，如图6(a)所示，通过沿着第1基板13和第2基板14中的规定的切断预定线照射激光，从而在第1基板13和第2基板14的内部形成改质层48。另外，出于作业性的观点，优选先实施针对第1基板13的改质层48的形成并进行针对第2基板14的改质层48的形成。
在形成改质体48后，例如在第2基板14的另一个面侧，粘附扩展片49。然后，通过使扩展片49在面内方向上伸展，从而如图6(b)所示，沿着改质层48切断第1基板13和第2基板14。由此，复合传感器11的各元件被相互分离，获得图1所示的复合传感器11。
如以上所说明，在该复合传感器11中，以热图像传感器16的排列区域R1与距离图像传感器31的排列区域R2从层叠方向看重叠的方式配置。因此，可以在同轴上取得热图像和距离图像，能够抑制热图像与距离图像间的图像偏差。因此，能够高精度地检测出检测对象物。另外，可以谋求运算所需时间的缩短和时间分辨率的提高。
此外，在该复合传感器11中，通过由第1基板13与第2基板14的层叠而形成的密封体S1在真空状态下密封热图像传感器16的周围的空间。由此，能够防止距离图像传感器31的周围所产生的热对热图像传感器16侧造成影响，能够提高热图像传感器16的灵敏度。除此之外，由于排列热图像传感器16的基板与排列距离图像传感器31的基板不同，因此能够确保用于对传感器实施最优选的制造方法、或者配置信号的读出电路等的设计的自由度。
另外，在复合传感器11中，第2基板14中的距离图像传感器31的排列间距W2比第1基板13中的热图像传感器16的排列间距W1小。在距离图像传感器31中包含传送电极43等的构成要素，这些构成要素被认为是遮蔽热图像传感器16的遮蔽体。因此，如果距离图像传感器31的排列间距W2大于或等于热图像传感器16的排列间距W1，则热图像传感器16的每一个像素的遮蔽的影响变大，有热图像的画质劣化的担忧。因此，通过使距离图像传感器31的排列间距W2比热图像传感器16的排列间距W1小，从而能够抑制热图像传感器16的每一个像素的遮蔽的影响，能够保证热图像的画质。
另外，在复合传感器11中，通过中红外区域的光的光学滤波膜37形成在密封体S1的内壁面。由此，能够截断因吸收空气中的水分或二氧化碳等而易受影响的波段的光，能够进一步提高热图像传感器16的灵敏度。
[第2实施方式]
图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的复合传感器模块50的截面图。如该图所示，第2实施方式所涉及的复合传感器模块50与第1实施方式的不同在于复合传感器51中的第1基板13与第2基板14的接合构造。
更具体而言，在复合传感器51中，在第2基板14的另一个面侧不设置凹部36，第2基板14的另一个面侧成为平坦面。另外，光学滤波膜37遍及第2基板14的另一个面侧的整个面而形成。在第1基板13与第2基板14的接合时，使用箔材52和盖(lid)材53。箔材52是在缓冲金属组合有低熔点金属而成的层，例如由Ti/Pt/Au或Cr/Ni/Au等构成。箔材52在第1基板13的一个面侧与第2基板14的另一个面侧，分别环状地配置在例如与电极焊盘32重叠的位置。
盖材53是例如由科伐合金构成的环状的金属材料。盖材53被第1基板13侧的箔材52与第2基板侧的箔材52夹持而接合。通过介入该盖材53，从而第1基板13与第2基板14形成有对应于盖材53的厚度的空间。然后，通过第1基板13的一个面侧、第2基板14的另一个面侧以及盖材53，形成有以第1基板13为顶板而密封热图像传感器16的周围的空间的密封体S2。密封体S2的内部空间与第1实施方式同样地成为真空状态。
在制造该复合传感器51时，如图8(a)所示，分别单独准备第1基板13和第2基板14。在第1基板13，预先图案化形成电极焊盘17、绝缘膜19以及箔材52，并且将热图像传感器16排列在排列区域R1。另外，在第2基板14，例如通过蒸镀等于在另一个面侧形成光学滤波膜37之后，预先图案化形成电极焊盘32、绝缘膜34、箔材52、遮光部44以及距离图像传感器31的各构成要素。
其次，如图8(b)所示，在热图像传感器16的排列区域R1与距离图像传感器31的排列区域R2从层叠方向看重叠的状态下，将盖材53配置在箔材52,52之间，在第1基板13上层叠第2基板14。由此，形成有以第1基板13为顶板而密封热图像传感器16的周围的空间的密封体S2。另外，通过在真空气氛下进行该接合，从而能够使密封体S2的内部空间成为真空状态。
在进行第2基板14朝向第1基板13的层叠后，如图9(a)所示，通过沿着第1基板13和第2基板14中的规定的切断预定线照射激光，从而在第1基板13和第2基板14的内部形成改质层54。另外，出于作业性的观点，优选先实施针对第1基板13的改质层54的形成，并进行针对第2基板14的改质层54的形成。
在形成改质层54后，例如在第2基板14的另一个面侧粘附扩展片49。然后，通过使扩展片49在面内方向上伸展，从而如图9(b)所示，沿着改质层54切断第1基板13和第2基板14。由此，复合传感器51的各元件被相互分离，获得图7所示的复合传感器51。
在以上所述的复合传感器51中，也以热图像传感器16的排列区域R1与距离图像传感器31的排列区域R2从层叠方向看重叠的方式配置。因此，可以在同轴上取得热图像和距离图像，能够抑制热图像与距离图像间的图像偏差。因此，能够高精度地检测出检测对象物。另外，可以谋求运算所需时间的缩短和时间分辨率的提高。
另外，在复合传感器51中，也通过由第1基板13与第2基板14的层叠形成的密封体S2在真空状态下密封热图像传感器16的周围的空间。由此，能够防止距离图像传感器31的周围所产生的热对热图像传感器16侧造成影响，能够提高热图像传感器16的灵敏度。除此之外，由于排列热图像传感器16的基板与排列距离图像传感器31的基板不同，因此能够确保用于对传感器实施优选的制造方法、或者配置信号的读出电路等的设计的自由度。
另外，在复合传感器51中，第2基板14中的距离图像传感器31的排列间距W2比第1基板13中的热图像传感器16的排列间距W1小。因此，可以抑制热图像传感器16的每一个像素的遮蔽的影响，能够保证热图像的画质。此外，通过密封体S2内的光学滤波膜37，能够截断因吸收空气中的水分或二氧化碳等而易受影响的波段的光，能够进一步提高热图像传感器16的灵敏度。

Claims (5)

1.一种复合传感器，其特征在于，
具备：
第1基板，其排列有由多个热电元件构成的热图像传感器；以及
第2基板，其排列有距离图像传感器，所述距离图像传感器具有根据入射光而产生电荷的电荷产生区域、以及基于预先所赋予的电荷传送信号而将在所述电荷产生区域产生的电荷传送至规定的电荷收集区域的传送电极，
所述第2基板以所述热图像传感器的排列区域与所述距离图像传感器的排列区域从层叠方向看重叠的方式层叠在所述第1基板，
通过所述第1基板与所述第2基板的层叠，从而形成以所述第1基板为顶板而密封所述热图像传感器的周围的空间的密封体。
2.如权利要求1所述的复合传感器，其特征在于，
所述第2基板中的所述距离图像传感器的排列间距比所述第1基板中的所述热图像传感器的排列间距小。
3.如权利要求1或2所述的复合传感器，其特征在于，
在所述密封体的内壁面，形成有通过中红外区域的光的光学滤波膜。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的复合传感器，其特征在于，
所述密封体的内部为真空状态。
5.一种复合传感器模块，其特征在于，
具备：权利要求1～4中的任一项所述的复合传感器；以及以所述第2基板中的所述距离图像传感器的排列区域成为成像面的方式配置的透镜。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11405569B2 (en) 2017-07-25 2022-08-02 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114008475A (zh) * 2019-06-18 2022-02-01 ams国际有限公司 带有导光元件的飞行时间传感器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11214668A (ja) * 1997-11-20 1999-08-06 Nikon Corp 固体撮像装置、並びに受光素子
JP2001318165A (ja) * 2000-05-08 2001-11-16 Seiko Precision Inc センサモジュール
WO2007086421A1 (ja) * 2006-01-26 2007-08-02 National University Corporation Hokkaido University 硬組織再生治療に用い得るハニカム状多孔質体
JP2009014459A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Hamamatsu Photonics Kk 裏面入射型測距センサ及び測距装置
JP2011232606A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Univ Of Tokyo 光学素子及び撮像装置
US20120181650A1 (en) * 2009-11-30 2012-07-19 Hamamatsu Photonics K.K. Range sensor and range image sensor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5283825B2 (ja) 2006-01-25 2013-09-04 浜松ホトニクス株式会社 熱型赤外線検出器
CN102623473B (zh) 2007-07-03 2015-09-09 浜松光子学株式会社 背面入射型测距传感器以及测距装置
FR2927196B1 (fr) 2008-02-01 2010-02-12 Commissariat Energie Atomique Pixel pour imagerie active 3d.
JP5136110B2 (ja) 2008-02-19 2013-02-06 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP5589605B2 (ja) 2010-06-25 2014-09-17 セイコーエプソン株式会社 焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器
CN102564601A (zh) * 2010-12-22 2012-07-11 精工爱普生株式会社 热式光检测装置、电子设备、热式光检测器及其制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11214668A (ja) * 1997-11-20 1999-08-06 Nikon Corp 固体撮像装置、並びに受光素子
JP2001318165A (ja) * 2000-05-08 2001-11-16 Seiko Precision Inc センサモジュール
WO2007086421A1 (ja) * 2006-01-26 2007-08-02 National University Corporation Hokkaido University 硬組織再生治療に用い得るハニカム状多孔質体
JP2009014459A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Hamamatsu Photonics Kk 裏面入射型測距センサ及び測距装置
US20120181650A1 (en) * 2009-11-30 2012-07-19 Hamamatsu Photonics K.K. Range sensor and range image sensor
JP2011232606A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Univ Of Tokyo 光学素子及び撮像装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11405569B2 (en) 2017-07-25 2022-08-02 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device
TWI782058B (zh) * 2017-07-25 2022-11-01 日商索尼半導體解決方案公司 固體攝像裝置
US11671726B2 (en) 2017-07-25 2023-06-06 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device

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