CN112119502A - 成像元件、电子设备和成像元件的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的该成像元件包括第一光电转换部和第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧依次堆叠并且选择性地检测互不相同的波长段的光束并进行光电转换，并且所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距窄的间隔布置。

Description

成像元件、电子设备和成像元件的驱动方法
技术领域
本发明涉及例如在垂直方向上堆叠多个光电转换部的成像元件、电子设备和驱动该成像元件的方法。
背景技术
近年来，在诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等固体摄像装置中的像素尺寸的小型化方面已经取得了进展。这导致进入单位像素的光子数量减少，从而导致灵敏度以及信噪比降低。另外，在使用将红色、绿色和蓝色的原色滤色器二维排列以进行着色的滤色器的情况下，例如，绿色和蓝色的光束被红色像素中的滤色器吸收，从而导致灵敏度降低。此外，在产生各个颜色信号时在像素之间执行插值处理，从而导致所谓的假彩色的发生。
因此，例如，专利文献1公开了所谓的垂直分光固体成像器件，其中，堆叠有包含有机光电转换膜的有机光电转换部和在半导体基板内的分别具有p-n结的两个无机光电转换部。在这种固体成像器件中，从一个像素中分别获取B(蓝)/G(绿)/R(红)的信号，因此实现了灵敏度的提高。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本待审查专利申请第2011-29337号公报
发明内容
顺便提及地，如上所述的垂直分光成像器件被期望实现分辨率和颗粒感。
期望提供能够实现分辨率的提高和颗粒感的改善的成像元件、包括该成像元件的电子设备和驱动该成像元件的方法。
根据本发明的实施例的成像元件包括第一光电转换部和第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧被依次堆叠并且选择性地检测和光电转换不同波长段的光束，并且所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距(pixel pitch)窄的间隔布置。
根据本发明的实施例的电子设备包括用于各个像素的多个成像元件，并且包括根据本发明的实施例的上述成像元件作为各所述成像元件。
在包括第一光电转换部和第二光电转换部的成像元件中，所述第一光电转换部和第二光电转换部从光入射侧被依次堆叠并且选择性地检测和光电转换不同波长段的光束，其中，所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距窄的间隔布置。根据本发明的实施例的成像元件的驱动方法包括：使用所述第一光电转换部的一个像素获取第一光的颜色信号；和通过多个所述第二光电转换部中的加法获得不同于所述第一光的波长段的第二光的颜色信号。
在根据本发明的各个实施例的成像元件、电子设备和成像元件的制造方法中，选择性地检测和光电转换不同波长段的光束的所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧被依次堆叠，并且所述第二光电转换部的像素间距构成比所述第一光电转换部的像素间距更窄的间隔。这使得例如能够在高灵敏度模式下从各个光电转换部获取没有相移的颜色信号。
根据本发明的各个实施例的成像元件、电子设备和成像元件的制造方法，在选择性地检测和光电转换不同波长段的光束的所述第一光电转换部和所述第二光电转换部中，所述第二光电转换部的像素间距是以比布置在光入射侧的所述第一光电转换部更窄的间隔布置的。这使得能够在例如高灵敏度模式下从各个光电转换部获取没有相移的颜色信号。因此，能够实现分辨率的提高和颗粒感的改善。
需要注意的是，这里描述的效果未必是限定性的，并且可以是本说明书中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的成像元件的主要部分的构造的立体图。
图2是示出了图1所示的成像元件的相对于有机光电转换部的无机光电转换部的构造的示意性平面图。
图3是图1所示的成像元件的具体构造的示例的示意性横截面图。
图4A是图3所示的成像元件的片上透镜和有机光电转换部之间的关系的示意性平面图。
图4B是图3所示的成像元件的片上透镜和无机光电转换部之间的关系的示意性平面图。
图5A是通过片上透镜进入有机光电转换部的光(入射光)的示意性横截面图。
图5B是通过片上透镜进入获取蓝色信号的无机光电转换部的光(入射光)的示意性横截面图。
图5C是通过片上透镜进入获取红色信号的无机光电转换部的光(入射光)的示意性横截面图。
图6是图3所示的成像元件的单位像素的构造的示例的示意性平面图。
图7是图3所示的成像元件的制造过程的示例的示意性横截面图。
图8是继图7之后过程的示意性横截面图。
图9A是用于说明在高分辨率模式下驱动绿色像素的方法的示意性平面图。
图9B是用于说明在高分辨率模式下驱动红色像素的方法的示意性平面图。
图9C是用于说明在高分辨率模式下驱动蓝色像素的方法的示意性平面图。
图10是说明在高分辨率模式下的显影处理的示意性平面图。
图11A是用于说明在高灵敏度模式下驱动绿色像素的方法的示意性平面图。
图11B是用于说明在高灵敏度模式下驱动红色像素的方法的示意性平面图。
图11C是用于说明在高灵敏度模式下驱动蓝色像素的方法的示意性平面图。
图12是用于说明在高灵敏度模式下的显影处理的示意性平面图。
图13A是用于说明在高速模式下驱动绿色像素的方法的示意性平面图。
图13B是用于说明在高速模式下驱动红色像素的方法的示意性平面图。
图13C是用于说明在高速模式下驱动蓝色像素的方法的示意性平面图。
图14是用于说明在高速模式下的细化处理的示意性平面图。
图15是用于说明在高速模式下的显影处理的示意性平面图。
图16是说明FD加法的图。
图17是说明数字加法的图。
图18A是用于说明典型成像元件中的高灵敏度模式的示意性平面。
图18B是继图18A之后的用于说明典型成像元件中的高灵敏度模式的示意性平面图。
图18C是继图18B之后的用于说明典型成像元件中的高灵敏度模式的示意性平面图。
图18D是继图18C之后的用于说明典型成像元件中的高灵敏度模式的示意性平面图。
图19是根据本发明的变型例的成像元件的具体构造的示例的示意性横截面图。
图20是示出了图1所示的成像元件的整体构造的框图。
图21是示出了使用图20所示的成像元件的电子设备(相机)的示例的功能性的框图。
图22是示出了体内信息采集系统的示意性构造的示例的框图。
图23是示出了内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图24是示出了摄像头和相机控制单元(CCU)的功能性构造的示例的框图。
图25是示出了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图26是帮助说明车外信息检测部和成像单元的安装位置的示例的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图给出本发明的实施例。下面的说明仅仅是本发明的一个具体示例，并且本发明不应局限于以下方面。此外，本发明不限于附图中所示的各个组件的布置、尺寸、尺寸比等。需要注意的是，将按以下顺序给出说明。
1.实施例(成像元件的例子，其中对于有机光电转换部的一个像素布置有无机光电转换部的四个像素)
1-1.成像元件的构造
1-2.成像元件的制造方法
1-3.成像元件的驱动方法
1-4.作用和效果
2.变型例
3.应用示例
<1.实施例>
图1是本发明的实施例的成像元件(成像元件1)的主要部分(有机光电部11G和无机光电转换部11B和11R)的构造的示意性立体图。图2是图1所示的成型元件1的相对于有机光电转换部11G的无机光电转换部11B和11R的构造的示意性平面图。图3示意性示出了图1所示的光电元件1的具体的横截面构造的示例。成像元件1例如构成背面照射型(背面光接收型)CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等(参见图20)。成像元件1是所谓的垂直分光类型，其中，在垂直方向上堆叠有一个有机光电转换部11G和两个无机光电转换部11B和11R，他们选择性地检测不同波长段的光束以进行光电转换的。
(1-1.成像元件的构造)
在本实施例的成像元件1中，从光入射侧依次堆叠有有机光电装换部11G(第一光电转换部)、无机光电转换部11B(第三光电转换部)和无机光电转换部11R(第二光电转换部)，并且相对于有机光电转换部11G的一个像素，无机光电转换部11B和11R分别被以比有机光电转换部11G的像素间距(W)窄的像素间距(w)布置。具体地，在成像元件1中，例如，无机光电转换部11B和11R的4个(2×2个)像素分别相对于有机光电转换部11G的一个像素布置。即，无机光电转换部11B和11R分别具有例如相对于有机光电转换部11G的像素间距(W)的1/2(w＝1/2W)的像素间距(w)，并且面积上是后者的1/4。
有机光电转换部11G和无机光电转换部11B和11R选择性地检测不同波长段的光束并且进行光电转换。具体地，有机光电转换部11G获取绿(G)颜色信号。由于吸收系数的不同，无机光电转换部11B和11R分别获得蓝(B)颜色信号和红(R)颜色信号。这使得成像元件1能够在不使用滤色器的情况下，在一个像素中获得多种颜色信号。
需要注意的是，在本实施例中，对读取由光电转换产生的电子和空穴对中的空穴作为信号电荷的情况(采用p型半导体区作为光电转换层的情况)进行了说明。此外，在图中，“p”和“n”后面的“+(加号)”表示p型或n型杂质浓度较高。
有机光电转换部11G设置在半导体基板11的后表面(第一表面11S1)侧。无机光电转换部11B和11R分别被形成为嵌入在半导体基板11中，并且在半导体基板11的厚度方向上堆叠。
半导体基板11例如由n型硅(Si)基板构成，并且包括预定区域中的p阱61。p阱61的第二表面(半导体基板的前表面)11S2例如设置有浮动扩散(浮动扩散层)FD2和FD3。除此之外，还设置有各种Tr(晶体管)(例如，稍后将说明的TR组1110)(例如，参见图4)。另外，在半导体基板11的第二表面11S2上设置有多层布线层70。多层布线层70具有例如在绝缘层74中堆叠布线层71、72和73的结构。此外，半导体基板11的外围部中设置有包含逻辑电路等的外围电路(未示出)。
需要注意的是，在图3中，半导体基板11的第一表面11S1侧由光入射面S1表示，并且半导体基板的第二表面11S2侧由布线层侧S2表示。
无机光电转换部11B和11R分别例如有PIN(正-本征-负)型光电二极管构成，并且分别具有位于半导体基板11的预定区的p-n结。无机光电转换部11B和11R通过利用与光在硅基板中的入射深度相对应的被吸收的不同波长段，使得光能够在垂直方向上分光。
无机光电转换部11B选择性地检测蓝光并且累积对应于蓝颜色的信号电荷；无机光电转换部11B安装在能够有效地对蓝光进行光电转换的深度处。无机光电转换部11R选择性地检测红光并且累积对应于红颜色的信号电荷；无机光电转换部11R安装在能够有效地对红光进行光电转换的深度处。应当注意的是，例如，蓝色(B)是对应于450nm至495nm的波长段的颜色，并且，例如，红色(R)是对应于620nm至750nm的波长段的颜色。对于无机光电转换部11B和11R而言，分别能够检测各自波长段的一部分或全部的光就足够了。
具体地，如图3所示，无机光电转换部11B和无机光电转换部11R的各者例如包括用作空穴累积层的p+区域和用作电子累积层的n区域(具有p-n-p堆叠结构)。例如，无机光电转换部11B的p+区域沿着垂直晶体管(垂直晶体管Tr1)弯曲并且接合至无机光电转换部11R的p+区。此外，如上所述，在无机光电转换部11B和11R中，四个无机光电转换部11B和四个无机光电转换部11R分别相对于一个有机光电转换部11G被布置在2×2阵列中。如稍后讲述的图9B和图9C所示,在无机光电转换部11B和11R中，例如，为每个2×2阵列布置一个浮动扩散FD1或FD2。
浮动扩散FD1的一部分形成在设置在半导体基板11B中的无机光电转换部11B的n区中，从而电连接至无机光电转换部11B。例如，配置垂直晶体管Tr1的栅极布线层64电连接至浮动扩散FD1。例如，浮动扩散FD2被设置为面向半导体基板11的第二表面11S2；浮动扩散FD2的一部分被形成在设置在半导体基板11中的无机光电转换部11R的n区中，从而电连接至无机光电转换部11R。
除此之外，如上所述，半导体基板11的第二表面11S2例如设置有浮动扩散FD3和各种晶体管(诸如稍后将述的垂直晶体管Tr1和Tr组1110)。
下接触部75例如由诸如PDAS(磷掺杂非晶硅)等掺杂硅材料或诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)和钽(Ta)等金属材料构成。
有机光电转换部11G设置在半导体基板11的第一表面11S1的一侧。有机光电转换部11G具有这样的结构：其中，下电极15、有机光电转换层16和上电极17从半导体基板11的第一表面S1侧按此顺序堆叠。例如，针对各个单位像素P单独形成下电极15。有机光电转换层16和上电极17被设置为多个单位像素P(例如，图18所示的成像元件1的像素部1a)公用的连续层。有机光电转换部11G是吸收对应于选择波长段(例如，从450nm至650nm的范围)的一部分或全部的绿光并且产生电子-空穴对的有机光电转换元件。
层间绝缘层12和层间绝缘层14在半导体基板11的第一表面11S1和下电极15之间例如从半导体基板11侧按此顺序堆叠。层间绝缘层12例如具有如下构造：其中，堆叠有具有固定电荷(固定电荷层)的层12A和具有绝缘特性的介电层12B。上电极17上设置有保护层18。在保护层18上布置有构成片上透镜19L并且还用作平坦化层的片上透镜层19。
在半导体基板11的第一表面11S1和第二表面11S2之间设置有贯通电极63。有机光电转换部11G经由贯通电极63分别接合至浮动扩散FD3和放大器晶体管AMP的栅极(未示出)。这使得成像元件1能够通过贯通电极63将在半导体基板11的第一表面11S1侧的有机光电转换部11G中产生的电荷顺利地传输到半导体基板11的第二表面11S2侧，并且因此增强了特性。
贯穿电极63例如是为成像元件1的各个有机光电转换部11G设置的。贯通电极63用作有机光电转换部11G与浮动扩散FD3以及放大器晶体管AMP的栅极之间的连接器，并且用作有机光电转换部11G中生成的电荷的传输路径。
贯通电极63的下端例如接合至布线层71中的连接部71A，并且连接部71A和放大器晶体管AMP的栅极例如通过具有与下接触部75的构造类似的接触部(未示出)彼此接合。连接部71A和浮动扩散FD3经由下接触部75连接至下电极15。应注意，在图1中，贯穿电极63被示出为具有柱形形状，但这不是限制性的；例如，贯穿电极63可以具有锥形形状。
尽管未示出，但是优选地将复位晶体管RST的复位栅极布置成与浮动扩散FD3相邻。这使得能够通过复位晶体管RST来重置浮动扩散FD3中累积的电荷。
在成像元件1中，从上电极17侧入射在有机光电转换部11G上的光被有机光电转换层16吸收。由此产生的激发子移动到构成有机光电转换层16的电子施主和电子受体之间的界面，并且经历激发子分离，即离解成电子和空穴。这里产生的电荷(电子和空穴)通过由于载流子浓度的差异引起的扩散或通过由于阳极(这里是下电极15)和阴极(这里是上电极17)之间功函数的不同引起的内部电场而被传送到不同的电极，并且被检测为光电流。此外，在下电极15和上电极17之间电势的施加使得能够控制电子和空穴的传输方向。
在下文中，将给出各个部分的材料、构造等的说明。
有机光电转换部11G包括有机光电转换层16，有机光电转换层16包含p型半导体和n型半导体并且在层中具有体异质结结构。体异质结结构是通过混合p型半导体与n型半导体而形成的p/n结平面。有机光电转换部11G是有吸收对应于选择波长段(例如，从450nm至750nm的范围)的一部分或全部光并且产生电子-空穴对的机光电转换元件。如上所述，有机光电转换部分11G例如由被布置成彼此相对的下电极15和上电极17以及设置在下电极15和上电极17之间的有机光电转换层16组成。
下电极15被设置在面对着并且覆盖着形成在半导体基板11中的四个无机光电转换部11B和四个无机光电转换部11R的光接收表面的区域中，四个无机光电转换部11B和四个无机光电转换部11R分别被以2×2的形式布置。下电极15由具有透光性的金属氧化物构成。作为构成下电极15的材料的金属氧化物的金属原子的示例包括锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、硅(Si)、锆(Zr)、铝(Al)、镓(Ga)、钨(W)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、铌(Nb)及钼(Mo)。含有一种或多种上述金属原子的金属氧化物的示例包括ITO(铟锡氧化物)。然而，除了ITO之外，还可以使用掺杂有杂质的基于锡氧化物(SnO2)的材料，或者其中铝锌氧化物掺有杂质的基于氧化锌的材料作为构成下电极15的材料。基于氧化锌的材料的示例包括掺杂铝(Al)作为杂质的铝锌氧化物(AZO)、掺杂镓(Ga)的镓锌氧化物(GZO)以及掺杂铟(In)的铟锌氧化物(IZO)。此外，除上述之外，可使用CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO、ZnSnO3等。
有机光电转换层16将光能转换成电能。有机光电转换层16例如包括分别被用作p型半导体或n型半导体的两种或更多种有机半导体材料(p型半导体材料和n型半导体材料)。有机光电转换层16在该层内包括在p型半导体材料和n型半导体材料之间的接合面(p/n结平面)。p型半导体相对地用作电子施主(donor)，并且n型半导体相对地用作电子受体(acceptor)。有机光电转换层16设置有这样的场：在该场中，光被吸收时产生的激发子被分离成电子和空穴；具体地，激发子在电子施主和电子受主之间的界面(p/n结平面)处被分离成电子和空穴。
除p型半导体材料和n型半导体材料外，有机光电转换层16可以包括在透过其它波长段的光的同时对预定波长段的光进行光电转换的半导体材料，即，所谓的染料材料。在使用p型半导体材料、n型半导体材料和染料材料形成有机光电转换层16的情况下，p型半导体材料和n型半导体材料分别优选为在可见区域(例如，450nm至800nm)中具有透光性的材料。有机光电转换层16具有例如50nm至500nm的厚度。
构成有机光电转换层16的有机半导体材料的示例包括喹吖啶酮、氯化硼亚酞菁、并五苯、苯并噻吩并苯并噻吩、富勒烯以及他们的衍生物。有机光电转换层16由上述两种或多种有机半导体材料组合而成。上述有机半导体材料根据其组合而用作p型半导体或n型半导体。
需要注意的是，对构成有机光电转换层16的有机半导体材料没有特定限制。除了上述有机半导体材料，例如可以适当地使用萘、蒽、菲、四烯、芘、苝和荧蒽中的任何一种或他们的衍生物。或者，可以使用诸如苯乙炔、芴、咔唑、吲哚、芘、吡咯、吡啶、噻吩、乙炔和二乙炔等聚合物及其衍生物。此外，可优选地使用缩合多环芳香族化合物和其中缩合有芳香环或杂环化合物的链状化合物，诸如金属络合物染料、基于花菁的染料、基于部花青的染料、基于苯基呫吨的染料、基于三苯甲烷的染料、基于罗丹青的染料、基于呫吨的染料、基于大环氮杂轮烯的染料、基于甘菊蓝的染料、萘醌、基于蒽醌的染料、蒽和芘。或者，可以优选地使用诸如喹啉、苯并噻唑和苯并恶唑等分别具有作为键合链的方酸菁基团和克酮酸次甲基基团(croconic methine group)的两个含氮杂环或者由方酸菁基团和克酮酸次甲基基团链接的类花青染料等。需要注意的是，作为上述金属络合物染料，优选二硫醇金属络合物染料、金属酞菁染料、金属卟啉染料或钌络合物染料；然而，这不是限制性的。
上电极17由与下电极15类似的具有透光性的导电膜构成。在成像元件1中，可以为每个单位像素P单独地设置上电极17，或者上电极17可以被形成为用于各单位像素P的公共电极。上电极17具有例如10nm到200nm的厚度。
需要注意的是，在有机光电转换层16和下电极15之间以及在有机光电转换层16和上电极17之间可以设置有其它层。具体的，例如，可以从下电极15侧依次堆叠有下层(underlying layer)、空穴传输层、电子阻挡层、有机光电转换层16、空穴阻挡层、缓冲层、电子传输层和功函数调节层等。
固定电荷层12A可以是具有固定正电荷的膜或者具有固定负电荷的膜。具有固定负电荷的膜的材料的示例包括氧化铪(HfO2)、氧化铝(AL2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钽(Ta2O5)和氧化钛(TiO2)。此外，作为上述提到的材料以外的材料，可以使用氧化镧、氧化镨、氧化铈、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氮化铝膜、氮氧化铪膜或氮氧化铝膜等。
固定电荷层12A可以具有两种或者两种以上的膜堆叠的结构。这使得例如在具有负固定电荷的膜的情况下，能够进一步增强作为空穴累积层的功能。
介电层12B的材料没有特别限定，并且介电层12B例如由氧化硅膜、TEOS膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜等形成。
类似于下接触部75，焊盘部13A和13C以及上接触部13B分别由掺杂硅材料(诸如PDAS(掺杂磷的非晶硅)或诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)或钽(Ta)等金属材料构成。
层间绝缘层14例如由氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)和氮氧化硅(SiON)等中的一种的单层膜构成，或者可选地由其中的两种或更多种的层叠膜构成。
保护层18由具有透光性的材料构成，并且例如由氧化硅、氮化硅和氮氧化硅等中的一种的单层膜构成，或者可选择地由其中的两种或更多种的层叠膜构成。保护层18具有例如从100nm到30000nm的厚度。
片上透镜层19形成在保护层18上以覆盖保护层18的整个表面。在片上透镜层19的前表面上设置有多个片上透镜(微透镜)19L。片上透镜19L将从上方入射的光聚集到有机光电转换部11G和无机光电转换部11B和11R各自的光接收表面上。
在成像元件1中，如上所述，相对于一个有机光电转换部11G(绿色像素Pg)布置有以2×2方式设置的四个无机光电转换部11B(蓝色像素Pb)和以2×2方式设置的四个无机光电转换部11R(红色像素Pr)。因此，在本实施例中，如图4A和图4B所示，一个有机光电转换部11G(一个绿色像素Pg)、四个无机光电转换部11B，11R(四个蓝色像素Pb和四个红色像素Pr)被垂直地布置在片上透镜19L上。
图5A至图5C分别示意性示出了与有机光电转换部11G和无机光电转换部11B和11R相关的入射光(L)。在本实施例中，如上所述，一个有机光电转换部11G、四个无机光电转换部11B和四个无机光电转换部11R布置有一个片上透镜19L。这使得无机光电转换部11B和11R能够获得用于相位差检测的信号。
此外，在本实施例中，多层布线层70形成在半导体基板11的第二表面11S2侧。这使得能够将有机光电转换部11G和无机光电转换部11B和11R各自的光接收面布置地彼此靠近，因此能够减少由于片上透镜19L的F值而产生的颜色之间的灵敏度的差异。
图6是在其中堆叠有应用根据本发明的技术的多个光电转换部(例如，上述无机光电转换部11B和11R以及有机光电转换部11G)的成像元件1的构造示例的平面图。图6示出了例如构成图20所示的像素部1a的单位像素P的平面构造的示例，并且表示了其中堆叠有应用根据本发明的技术的多个光电转换部的成像元件1的配置示例。
在单位像素P中包括光电转换区域1100，其中对R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的相应波长的光束进行光电转换的红色光电转换部(图3中的无机光电转换部11R)、蓝色光电转换部(图3中的无机光电转换部11B)和绿色光电转换部(图3中的有机光电转换部11G)(均没有在图6中示出)例如按照绿色光电转换部、蓝色光电转换部和红色光电转换部的顺序从光接收表面侧(图3中光入射侧S1)堆叠成三层。另外，单位像素P包括作为电荷读出部的Tr(晶体管)组1110、Tr组1120和Tr组1130，所述电荷读出部从红色光电转换部、绿色光电转换部和蓝色光电转换部读取与R、G和B的相应波长的光束对应的电荷。成像元件1在一个单位像素P中在垂直方向上执行分光(spectroscopy)，即，在堆叠在光电转换区域1100中的作为红色光电转换部、绿色光电转换部和蓝色光电转换部的各个层中对R、G和B的光束进行分光。
Tr组1110、Tr组1120和Tr组1130形成在在光电转换区域1100的外周。Tr组1110输出与在红色光电转换部中生成和累积的R光相对应的信号电荷作为像素信号。Tr组1110由传输Tr(MOS FET)1111、复位Tr 1112、放大Tr 1113和选择Tr 1114构成。Tr组1120输出与在蓝色光电转换部中生成和累积的B光相对应的信号电荷作为像素信号。Tr组1120由传输Tr1121、复位Tr 1122、放大Tr 1123和选择Tr 1124构成。Tr组1130输出与在绿色光电转换部中生成和累积的G光相对应的信号电荷作为像素信号。Tr组1130包括传输Tr 1131、复位Tr1132、放大Tr 1133和选择Tr 1134。
传输Tr 1111由栅极G、源极/漏极区S/D和FD(浮动扩散)1115(由源极/漏极区构成)构成。传输Tr 1121由栅极G、源极/漏极区S/D和FD 1125构成。传输Tr1131由栅极G、光电转换区域1100的绿色光电转换部(连接至源极/漏极区S/D)和FD 1135构成。需要注意的是，传输Tr1111的源极/漏极区连接至光电转换区域1100的红色光电转换部，并且传输Tr 1121的源极/漏极区S/D连接至光电转换区域1100的蓝色光电转换部。
复位Tr 1112、复位TR 1132和复位Tr 1122、放大Tr 1113、放大Tr 1133和放大Tr1123以及选择Tr 1114、选择Tr 1134和选择Tr 1124分别由一对源极/漏极区S/D构成，栅极G插入在这对源极/漏极区S/D之间。
FD1115、FD1135和FD1125分别连接至用作复位Tr 1112、复位TrTr 1132和复位TrTr 1122的源极的源极/漏极区S/D，并且分别连接至放大Tr 1113、放大Tr 1133和放大Tr1123的栅极G。电源Vdd连接至复位Tr 1112和放大Tr 1113、复位Tr 1132和放大Tr 1133、复位Tr 1122和放大Tr 1123各自的共用源极/漏极区S/D。VSL(垂直信号线)连接至用作选择Tr 1114、选择Tr 1134和选择Tr 1124的源极的各个源极/漏极区S/D。
根据本发明的技术适用于上述光电转换元件。
(1-2.成像元件的制造方法)
本实施例的成像元件1例如可以如下制造。
图7和图8按步骤顺序示出了成像元件1的制造方法。首先，如图7所示，在半导体基板11中形成作为第一导电型的阱的p阱61，并且在p阱61中形成第二导电型(例如，n型)的无机光电转换部11B和11R。在半导体基板11的第一表面11S1的附近形成p+区。在半导体基板11中形成用作浮动扩散FD1的n+区以使得其部分被掩埋。
仍然如图7所示，在半导体基板11的第二表面11S2上，形成作为浮动扩散FD2和浮动扩散FD3的n+区，并且然后，形成栅极绝缘层62和包括上述Tr组1110的各个栅极的栅极布线层64等。因此，形成了垂直晶体管Tr1和各种Tr组1110等。另外，在半导体基板11的第二表面11S2上形成包括下接触部、包含连接部71A的布线层71至布线层73以及绝缘层74的多层布线70。
例如使用SOI(绝缘体上的硅)基板作为半导体基板11的基底，在基底中堆叠半导体基板11、嵌入的氧化物膜(未图示)和保持基板(未图示)。尽管在图7中未示出，嵌入的氧化物膜和保持基板连接至半导体基板11的第一表面11S1。注入离子后，进行退火处理。
下一步，将支撑基板(未示出)或者另一半导体基板等连接至半导体基板11的第二表面11S2侧(多层布线70侧)，并且将基板上下颠倒。接着，将半导体基板11与SOI基板的嵌入的氧化膜和保持基板分离，以露出半导体基板11的第一表面11S1。以上步骤可以通过诸如离子注入与化学气相沉积(CVD)等在惯常的CMOS加工中使用的技术来进行。
下一步，如图8所示，从第一表面11S1侧例如通过干式蚀刻对半导体基板11进行处理，以形成环状开口63H。如图6所示，关于深度，开口63H从半导体基板11的第一表面11S1贯穿到第二表面11S2，并且到达例如连接部71A。
接着，如图8所示，例如，在半导体基板11的第一表面11S1和开口63H的侧表面形成固定负电荷层12A。可以堆叠两种或更多种膜作为固定负电荷层12A。这使得固定负电荷层12A能够进一步增强作为空穴累积层的功能。形成固定负电荷层12A后，形成电介质层12B。
下一步，在开口63H中埋置导电体以形成贯穿电极63。除了诸如PDAS(磷掺杂非晶硅)等掺杂硅材料作为贯穿电极外，例如还可以使用诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铪(Hf)和钽(Ta)等金属材料。
接着，在贯穿通孔63上形成焊盘部(pad section)13A后，在电介质层12B和焊盘部13A上形成层间绝缘层14，在层间绝缘层14中，在焊盘部13A上设置有电连接至下电极15和贯穿电极63(具体地，贯穿电极63的焊盘部13A)的上接触部13B和焊盘部13C。
下一步，在层间绝缘层14上依次形成下电极15、有机光电转换层16、上电极17和保护层18。最后，布置在其表面上包括多个片上透镜19L的片上透镜层19。从而，完成了如图3所示的成像元件1。
需要注意的是，在有机光电转换层16上方或下方形成另一有机层(例如，电子阻挡层等)的情况下，期望的是在真空过程中连续地形成所述另一有机层(通过真空连续处理)。另外，形成有机光电转换层16的方法不一定限于使用真空沉积法，而是可以使用诸如旋涂技术、印刷技术等其他方法。
(1-3.成像元件的驱动方法)
在成像元件1中，当光通过片上透镜19L进入有机光电转换部11G时，光依次通过有机光电转换部11G、无机光电转换部11B和11R，并且在路经过程中对绿色、蓝色和红色的各种光进行电转换。在下文中，将说明各种颜色的信号的获取操作。
(有机光电转换部11G对绿色信号的获取)
已经进入成像元件1的绿光首先由有机光电转换部11G选择性地检测并且被进行光电转换。
有机光电转换部11G通过贯穿电极63连接至放大Tr 1113的栅极G和浮动扩散FD3。因此，在有机光电转换部11G中产生的电子-空穴对中的空穴从下电极15侧被提取，通过贯穿电极63被传送到半导体基板11的第二表面11S2侧，并且被累积在浮动扩散FD3中。同时，在有机光电部11G中产生的电荷量被放大Tr 1113调制成电压。
此外，复位Tr 1112的栅极G被布置成与浮动扩散FD3相邻。因此，由复位Tr 1112复位浮动扩散FD3中累积的电荷。
这里，有机光电转换部11G通过贯穿电极63不仅与放大Tr 1113连接，而且与浮动扩散FD3连接，因此使得能够通过复位Tr 1112很容易地复位在浮动扩散FD3中累积的电荷。
另一方面，在贯穿电极63和浮动扩散FD3没有互相连接的情况下，很难复位浮动扩散FD3中累积的电荷，因而导致施加大电压从而将电荷拉出至上电极17侧。因此，存在有机光电转换层16被毁坏的可能性。此外，能够在短时间内实现复位的结构导致暗噪声的增加，导致了折衷方案，因此这种结构是困难的。
(无机光电转换部11B和11R对蓝色信号和红色信号的获取)
接着，在透过有机光电转换部11G的光之中，蓝光和红光依次分别被无机光电转换部11B和无机光电转换部11R吸收并且被进行光电转换。在无机光电转换部11B中，与入射的蓝光对应的电子被累积在有机光电转换部11B的n型区中，并且累积的电子被传输至浮动扩散FD1。类似地，在无机光电转换部11R中，与入射的红光对应的电子被累积在无机光电转换部11R的n型区中，并且累积的电子被传输晶体管Tr传输至浮动扩散FD2。
本实施例的成像元件1具有多个操作模式，例如，高分辨率模式、高灵敏度模式和高速模式这三种操作模式。在各个操作模式下，在有机光电转换部11G和无机光电转换部11B和11R中，R/G/B信号被如下获取。
对高分辨率模式进行说明。如图9A所示，在获取绿色信号的有机光电转换部11G中，从所有绿色像素Pg的每一个中读取信号电荷。如图9B和图9C所示，在获取蓝色信号的无机光电转换部11B和获取红色信号的无机光电转换部11R中，使用4(2×2)个像素作为一个单元U来执行FD加法。然后，执行显影处理。在高分辨率模式下，能够获得在绿色像素Pg、2×2个蓝色像素Pb和2×2个红色像素Pr之中相位匹配的信号。因此，在单位像素P中，无需信号处理即可获得无相移的R/G/B信号。
对高灵敏度模式进行说明。如图11A所示，在获取绿色信号的有机光电转换部11G中，从所有绿色像素Pg的每一个中读取信号电荷。如图11B和图11C所示，在获取蓝色信号的无机光电转换部11B和获取红色信号的无机光电转换部11R中，使用16(4×4)个像素(蓝色像素Pb和红色像素Pr)作为一个单位U来执行数字加法。此时，无机光电转换部11B的单元U和获取红色信号的无机光电转换部11R的单元U由彼此偏移2×2个像素的4×4个像素构成。然后，执行显影处理。如上所述，无机光电转换部11B的单元U和获取红色信号的无机光电转换部11R的单元U被配置为彼此偏移2×2像素。因此，在高灵敏度模式下，在各个单位像素P中，存在没有蓝色像素Pb或红色像素Pr的信息的单位像素P，或者没有蓝色像素Pb和红色像素Pr两者信息的单位像素P。因此，在高灵敏度模式的显影处理中，如图12所示，例如具有绿色信号和蓝色信号的单位像素P从具有绿色信号和红色信号的周围的单元像素P补充红色信号。这使得R/G/B信号在高灵敏度模式下没有相移。
对高速模式进行说明。如图13A所示，在获取绿色信号的有机光电转换部11G中，从所有绿色像素Pg的每个中读取信号电荷。如图13B和图13C所示，在获取蓝色信号的无机光电转换部11B和获取红色信号的无机光电转换部11R中，使用4(2×2)个像素作为一个单元U来执行数字加法。在高速模式下，然后执行细化处理，并且如图14所示，以拜耳(Bayer)形式获取绿色信号、蓝色信号和红色信号。最后，对各个单位像素P进行显影处理，这使得R/G/B信号在高速模式下没有相移。
需要注意的是，可以如下执行在上述各操作模式中使用的加法模式的切换。在本实施例的成像元件1A中，开关SW1、SW2、SW3和SW4分别接合至在一个单位像素P中设置的四个蓝色像素Pb和四个红色像素Pr(P1、P2、P3和P4)。在高分辨率模式和高速模式中使用的FD加法模式中，如图16所示，接通分别接合至颜色像素P1、P2、P3和P4的开关SW1、SW2、SW3和SW4，以使得将四个颜色像素P1、P2、P3和P4的信号作为一个像素输出。在高灵敏度模式中使用的数字加法模式中，如图17所示，分别接合至颜色像素P1、P2、P3和P4的开关SW1、SW2、SW3和SW4中的一者被接通，而其余三个开关被关闭以使得为颜色像素P1、P2、P3和P4中的各个读取信号，并且然后作为四个像素输出。因此，这四个像素的信号在下一级的ISP中被加入。
(1-4.作用和效果)
如上所述，诸如CMOS图像传感器或CCD图像传感器之类的固体成像器件期望具有增强的灵敏度。为此，例如，开发了一种其中堆叠有具有有机光电转换膜的有机光电转换部和分别在半导体基板中具有p-n结的两个无机光电转换部的所谓的垂直分光固体成像器件。在该垂直分光固体成像器件中，能够从一个像素获取R/G/B信号，从而使得能够获得比其中具有红色、绿色和蓝色的原色滤色器的各个颜色像素(红色像素、绿色像素和蓝色像素)以二维方式布置的成像装置更高的分辨率。
然而，在如上所述的垂直分光的固体成像器件中，在半导体基板中增加了RB光谱中的颜色混合。因此，存在颜色噪声增加的问题，并且在黑暗状态下噪声被放大，从而大大地劣化了颗粒感。改善颗粒感的方法的示例包括使用高灵敏度模式的方法。
如图18A所示，在典型成像元件1000的高灵敏度模式下，首先从获取绿色信号的有机光电转换部1011G的所有绿色像素Pg的每个中读取信号电荷。在各个获取蓝色信号的无机光电转换部11B和获取红色信号的无机光电转换部11R中，使用4(2×2)个像素(蓝色像素Pb和红色像素Pr)作为一个单位U来执行数字加法。此时，无机光电转换部11B和无机光电转换部11R的各个单元U由彼此偏移1×1像素的2×2个像素构成。然后，如图18B所示执行钉扎处理，并且然后在蓝色像素Pb和红色像素Pr之间执行去马赛克处理以获得如图18C所示的RB信号。因此，如图18D所示，在成像元件1000中，在绿色信号(G信号)和RB信号的操作期间发生相移。
相比之下，在本实施例的成像元件1中，相对于有机光电转换部11G的一个像素，无机光电转换部11B和11R被形成为具有比有机光电转换部11G的像素间距(W)更窄的像素间距(w)。具体地，例如，相对于有机光电转换部11G的一个像素分别布置有无机光电转换部11B和11R的2×2阵列的四个像素。在成像元件1中，在上述三种操作模式(高分辨率模式、高灵敏度模式和高速模式)期间，从有机光电转换部11G(绿色像素Pg)的一个像素获取绿色信号，而通过将在无机光电转换部11B(蓝色像素Pb)和无机光电转换部11R(红色像素Pr)的2×2的4个像素的信号或4×4的16个像素的信号相加来分别获得蓝色信号和红色信号。因此，能够获得没有相移的R/G/B信号。
如上所述，在本实施例的成像元件1中，相对于有机光电转换部11G的一个像素，分别布置有无机光电转换部11B和11R的4(2×2)个像素。在各个操作模式中，相对于获取绿色信号的有机光电转换部11G(绿色像素Pg)的一个像素，通过将无机光电转换部11B(蓝色像素Pb)和无机光电转换部11R(红色像素Pr)的2×2的4个像素或4×4的16个像素相加来获得蓝色信号和红色信号。特别地，在高灵敏度模式下，通过将从4×4共16个像素的信号相加来分别获得蓝色信号和红色信号，从而使得能够在黑暗状态下减少颗粒感。即，能够提供实现了提高分辨率和改善颗粒感的成像元件。
接下来，将对本发明的变型例进行说明。在下文中，用相同的附图标记来表示与上述实施例相似的组件，并且适当地省略其描述。
<2.变型例>
图19示出了根据本发明的变型例的成像元件(成像元件1B)的横截面结构。与光电转换元件10A类似，成像元件1B构成背面照射型(背面光接收型)的CCD图像传感器或CMOS图像传感器等(参见图22)。与上述成像元件1A类似，成像元件1B是其中在垂直方向上堆叠有选择性地检测不同波长段的光束以进行光电转换的一个有机光电转换部20和两个无机光电转换部11B和11R的垂直分光成像元件。本变型例的成像元件1B与前述实施例的不同之处在于：下电极21包括多个电极(读出电极21A和累积电极21B)。
与上述实施例中的成像元件1A类似，有机光电转换部20设置在半导体基板11的背表面(第一表面11S1)侧。无机光电转换部11B和11R分别被形成为嵌入在半导体基板11中，并且在半导体基板11的厚度方向堆叠。
有机光电转换部20例如具有从半导体基板11的第一表面11S1侧依次堆叠有下电极21、有机光电转换层16和上电极17的结构。需要注意的是，在下电极21和电荷累积层23之间设置有绝缘层22。例如，下电极21是为各个成像元件1B单独形成的，并且由读出电极21A和累积电极21B构成，读出电极21A和累积电极21B被插入在它们之间的绝缘层22彼此分离，稍后将给出它们的详细说明。读出电极21A上的绝缘层22设置有开口22H，并且读出电极21A和电荷累积层23经由开口22H电连接。
需要注意的是，在图19所示的示例中，针对每个成像元件1B分别形成电荷累积层23、有机光电转换层16和上电极17，但是,例如，类似于上述成像元件1A,可以设置为多个成像元件1B共用的连续层。例如，类似于第一实施例，在半导体基板11的第一表面11S1和下电极21之间设置有固定电荷层12A、介电层12B和层间绝缘层14。在上电极17上设置有包含遮光膜51的保护层18。在保护层18上布置有诸如包含片上透镜19L的片上透镜层19的光学部件。
如上所述，下电极21由分别形成的读出电极21A和累积电极21B构成，并且彼此独立地被施加电压。读出电极21A用于将在有机光电转换层16中产生的电荷(这里为电子)传输到浮动扩散FD3，并且例如，通过上第一接触部24A、焊盘部39A、贯穿电极63、连接部71A和下接触部75接合至浮动扩散FD3。累积电极21B被设置用于将有机光电转换层16中产生的电荷中的作为信号电荷的电子累积在电荷累积层23中，并且将累积的电子传输到读出电极21A。累积电极21B被设置在如下区域中：该区域面对着并覆盖着半导体基板11中形成的无机光电转换部件11B和11R的光接收表面。累积电极21B优选大于读出电极21A，这使得能够在电荷累积层23中累积大量电荷。
如上所述，在本变型例中，下电极21被分成读出电极21A和累积电极21B，从而使得它们被彼此独立地施加电压。这使得成像元件1B能够将在有机光电转换层16中产生的电荷累积在设置在下电极21和有机光电转换层16之间的电荷累积层23中，并且使得能够经由读出电极21A适当地将累积电荷读入浮动扩散FD3中。因此，能够在曝光开始时完全耗尽电荷累积部，从而除了上述实施例的效果之外，还实现提高拍摄图像质量的效果。
<3.应用示例>
(应用示例1)
图20示出了例如将在上述实施例中的成像元件1用作各个像素的成像元件1的总体构造。成像元件1是CMOS成像传感器。成像元件1具有半导体基板11上的作为成像区域的像素部1a，并且包括例如由在像素部1a的外围区域中的行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134和系统控制部132构成的外围电路部130。
像素部1a例如包括布置成二维矩阵的多个单位像素P(例如，对应于成像元件1的绿色像素Pg)。对于单位像素P，例如，像素驱动线Lread(具体地，行选择线和复位控制线)以像素行为单位布线，并且垂直信号线Lsig以像素列为单位布线。像素驱动线Lread发送用于从像素读取信号的驱动信号。像素驱动线Lread的一端连接至对应于行扫描部131中各行的输出端子。
行扫描部131由移位寄存器、地址解码器等构成。行扫描部131例如是以行为单位驱动像素部1a中的各个单位像素P的像素驱动器。从被行扫描部131选择性地扫描的像素行中的各个单位像素P输出的信号经由相应的垂直信号线Lsig被提供至水平选择部133。水平选择部133由针对各个垂直信号线Lsig设置的放大器、水平选择开关等构成。
列扫描部134由移位寄存器、地址解码器等构成。列扫描部134在扫描水平选择部133中的各个水平选择开关的同时，依次驱动水平选择部133中各个水平选择开关。作为由列扫描部134进行的选择扫描的结果，经由各个垂直信号线Lsig传输的各个像素的信号被依次输出至水平信号线135，并且通过水平信号线135传输到半导体基板11的外部。
由行扫描部131、水平选择部133、列扫描部134和水平信号线135构成的电路部可以直接形成在半导体基板11上，或者可以布置在外部控制IC中。或者，该电路部可以形成在使用电缆等连接的另一个基板上。
系统控制部132接收从半导体基板11的外部提供的时钟、指示操作模式的数据等。系统控制部132还输出诸如成像元件1的内部信息的数据。系统控制部132进一步包括产生各种时序信号的时序产生器，并且基于由时序产生器产生的各种时序信号进行外围电路(诸如行扫描部131、水平选择部133和列扫描部134等)的驱动控制。
(应用示例2)
上述成像元件1适用于具有成像功能的任何类型的电子设备，例如相机系统(诸如数码相机和摄像机)和具有成像功能的移动电话。图21示出作为其示例的相机2的大致构造。相机2例如是能够拍摄静止图像或拍摄运动图像的摄像机。相机2例如包括成像元件1、光学系统(光学透镜)310、快门装置311、驱动成像元件1和快门装置311的驱动部313以及信号处理部312。
光学系统310将来自被摄体的图像光(入射光)引导至成像元件1的像素部1a。光学系统310可以由多个光学透镜构成。快门装置311控制对于成像元件1的光照期间和遮光期间。驱动部313控制成像元件1的传输操作和快门装置311的快门操作。信号处理部312对从成像元件1输出的信号执行各种类型的信号处理。经信号处理后的图像信号Dout被存储在诸如内存等的存储介质中或者被输出到监视器等。
(应用示例3)
<体内信息采集系统实际应用的示例>
此外，根据本发明的实施例的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本发明的实施例的技术可以应用到内窥镜手术系统。
图22是示出了使用可以应用根据本发明的实施例的技术(本技术)使用胶囊式内窥镜的病人的体内信息采集系统的示意性构造的示例的框图。
体内信息采集系统10001包括胶囊式内窥镜10100和外部控制装置10200。
在检查时，病人吞咽胶囊式内窥镜10100。胶囊式内窥镜10100具有摄像功能和无线通信功能，并且当它通过蠕动在器官内部移动一段时间时其以预定时间间隔连续拍摄诸如胃或肠等器官内部的图像(下文中称为体内图像)直到由病人自然排出。然后，胶囊式内窥镜10100将体内图像的信息通过无线传输成功地传递到体外的外部控制装置10200。
外部控制装置10200集成地控制体内信息采集系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊式内窥镜10100向其传递的体内图像的信息并且基于收到的体内图像的信息生成用于在显示装置(未示出)上显示体内图像的图像数据。
在体内信息采集系统10001中，在从胶囊式内窥镜10100被吞咽到被排出的时间段内，能够以这种方式随时获取对病人体内的状态成像的体内图像。
下文将详细说明胶囊式内窥镜10100和外部控制装置10200的构造和功能。
胶囊式内窥镜10100包括胶囊型外壳10101，胶囊型外壳10101中容纳有光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、供电单元10115、电源单元10116和控制单元10117。
光源单元10111例如包括诸如发光二极管(LED)等的光源，并且将光照射在摄像单元10112的摄像视野上。
摄像单元10112包括摄像单元和光学系统。光学系统包括设置在摄像元件前一级的多个透镜。照射在作为观察目标的身体组织上的光的反射光(以下称为观察光)由光学系统聚集并且引入到摄像元件。在摄像单元10112中，由摄像元件对入射的观察光进行光电转化，由此产生对应于观察光的图像信号。由摄像单元10112产生的图像信号被提供给图像处理单元10113。
图像处理单元10113包括诸如中央处理单元(CPU)或图像处理单元(GPU)等处理器，并且对由摄像单元10112产生的图像信号进行各种图像处理。图像处理单元10113向无线通信单元10114提供已由其对进行了信号处理的图像信号作为RAW数据。
无线通信单元10114对已经由图像处理单元10113进行了信号处理的图像信号进行诸如调制处理等预定处理，并且通过天线10114A将处理后的图像信号发送至外部控制装置10200。另外，无线通信单元10114通过天线10114A接收来自外部控制装置10200的与胶囊式内窥镜10100的驱动控制相关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收的控制信号提供给控制单元10117。
供电单元10115包括用于接收电力的天线线圈、用于从天线线圈产生的电流再生电力的电源再生电路、升压电路等。供电单元10115利用非接触充电原理产生电力。
电源单元10116包括蓄电池，并且存储由供电单元10115产生的电力。在图10中，为了避免复杂的图示，省略了指示来自电源单元10116的电力供应目的地的箭头等。然而，电源单元10116中存储的电力被提供给并且能够被用来驱动光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117。
控制单元10117包括诸如CPU等处理器，并且根据从外部控制装置10200向其传送的控制信号恰当地控制光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和供电单元10115的驱动。
外部控制装置10200包括诸如CPU或GPU等处理器、微型计算机或者其中混合地集成了处理器和诸如存储器等存储元件的控制板等。外部控制装置10200通过天线10200A将控制信号发送至胶囊式内窥镜10100的控制单元10117以控制胶囊式内窥镜10100的操作。在胶囊式内窥镜10100中，例如，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号改变光源单元10111的观察目标上的光的照射条件。另外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号改变图像拍摄的条件(例如，摄像单元10112的帧率、曝光值等)。另外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号改变由图像处理单元10113处理的内容或者从无线通信单元114传递信号的条件(例如，传输间隔、传输图像数目等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊式内窥镜10100向其传送的图像信号进行各种图像处理以生成用于在显示装置上显示拍摄的体内图像的图像数据。作为图像处理，例如可以执行各种信号处理，诸如显影处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(带宽增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理和/或图像稳定处理)和/或放大处理(电子变焦处理)。外部控制装置10200控制显示装置的驱动以使显示装置基于产生的图像数据显示拍摄的体内图像。或者，外部控制装置10200还可以控制记录装置(未示出)以记录产生的图像数据，或者控制打印装置(未示出)以通过打印输出产生的图像数据。
以上说明了其中应用了本发明实施例的技术的体内信息采集系统的示例。根据本发明实施例的技术例如应用到上述构造中的摄像单元10112。这使得能够提高检测的准确性。
(应用示例4)
<内窥镜手术系统的实际应用的示例>
根据本发明的实施例的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本发明的实施例的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图23是示出了可以应用根据本发明的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的视图。
在图23中，示出了外科大夫(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000为在病床11133上的患者11132执行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、其它手术工具11110(例如气腹管11111和能量装置11112)、支撑臂装置11120(在其上支撑内窥镜11100)和推车11200，用于内窥镜手术的各种装置装载在推车11200上。
内窥镜11100包括镜筒11101和连接至镜筒11101的近端的摄像头11102，镜筒11101具有从其远端起预定长度的用于插入患者11132的体腔的区域。在所说明的示例中，内窥镜11100被说明为包括作为具有硬型的镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100也可以是包括作为具有柔性的镜筒11101的柔性内窥镜。
镜筒11101在其远端具有安装物镜的开口部。光源装置11203连接至内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导而被引导至镜筒11101的远端，并且通过物镜向患者11132体腔中的观察目标照射。需要注意的是，内窥镜11100可以是前视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或者侧视内窥镜。
在摄像头11102的内侧设置有光学系统和摄像元件，使得来自观察目标的反射光(观察光)被光学系统聚集在摄像元件上。摄像元件对观察光进行光电转换，以产生与观察光相对应的电信号，即与观察图像相对应的图像信号。图像信号被作为原始数据(RAWdata)发送到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且集中地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并且针对图像信号执行例如显影处理(去马赛克处理)等用于基于图像信号显示图像的各种图像处理。
显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于已由CCU 11201执行了图像处理的图像信号的图像。
光源装置11203包括诸如例如发光二极管(LED)等光源，并且在手术区域成像时向内窥镜11100提供照射光。
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以通过输入装置11204执行输入到内窥镜手术系统11000的各种类型信息或指令的输入。例如，使用者能够通过内窥镜11100输入指令等来改变图像拍摄条件(照射光的类型、放大率或焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制用于烧灼或切开组织、密封血管等的能量装置11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔内以便对体腔充气，以确保内窥镜11100的视野并且确保外科大夫的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以各种形式(例如文本、图像或图形)打印与手术有关的各种类型的信息的装置。
需要注意的是，将手术区域被成像时的照射光提供至内窥镜11100的光源装置11203可以包括诸如包含LED、激光光源或者它们的组合的白光源。在白光源包括红、绿、蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，因为能够高精度地控制各种颜色(各个波长)的输出强度和输出时机，所以能够由光源装置11203执行拍摄图像的白平衡调整。另外，在这种情况下，如果来自RGB各个激光光源的激光束分时地照射到观察目标上，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的图像拍摄装置的驱动，则还能够分时地拍摄对应于R、G和B各者的图像。根据此方法，即使没有为图像拍摄装置设置滤色器，也能够获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203，使得要输出的光的强度在每个预定时间改变。通过与光强度的改变的时序同步地控制摄像头11102的摄像装置的驱动从而分时地获取图像并且合成这些图像，能够创建没有曝光不足阴影和过曝高光的高动态范围的图像。
此外，光源装置11203可以被构造用于提供能够用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用人体组织中光吸收的波长依赖性照射与普通观察的照射光(即白光)相比更窄波段的光，进行以高对比度对预定组织(例如粘膜的表面的血管等)成像的窄带光观察。或者，在特殊光观察中，可以执行用于由通过激发光照射产生的荧光而获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射到身体组织上来观察来自身体组织的荧光(自体荧光观察)或者通过局部注射试剂(诸如吲哚菁绿(ICG))并且将与试剂的荧光波长对应的激发光照射到人体组织上获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为提供适于上述的特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图24是示出了图23中说明的摄像头11102和CCU 11201的功能配置的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输电缆11400彼此连接以进行通信。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接位置处的光学系统。从镜筒11101的远端摄取的观察光被引导到摄像头11102并且被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括包含变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
摄像单元11402包含的摄像装置的数量可以是一个(单板型)或者是多个(多板型)。例如，在摄像单元11402被配置为多板型的成像单元的情况下，通过摄像元件生成与R、G和B的各者相对应的图像信号，并且可以合成上述图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造为具有用于分别获取用于右眼的图像信号和用于左眼的图像信号的一对摄像元件，从而用于三维(3D)显示。如果执行3D显示，则外科大夫11131能够更准确地理解手术区域中活体组织的深度。应当注意的是，在摄像单元11402被配置为立体型的成像单元的情况下，设置有与各个摄像元件相对应的透镜单元11401的多个系统。
此外，摄像单元11402不是必须设置在摄像头11102上。例如，可以在镜筒11101内部紧挨着物镜后面设置摄像单元11402。
驱动单元11403包含致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下，沿光轴以预定距离移动透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜。因此，能够适当地调整由摄像单元11402拍摄的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于发送各种类型的信息到CCU 11201和接收来自CCU 11201的各种类型信息的通信装置。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据发送到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。控制信息例如包括与摄像条件相关的信息，例如指定拍摄图像的帧率的信息、指定拍摄图像时的曝光值的信息和/或指定拍摄图像的放大倍数和焦点的信息。
应当注意的是，诸如帧率、曝光值、放大倍数或焦点等的图像拍摄条件可以由用户指定或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获得的图像信号自动设置。在后一种情况下，内窥镜11100包括了自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收到的来自CCU 11201的控制信号控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包含用于发送各种类型的信息到摄像头11102和接收来自摄像头11102的各种类型的信息的通信装置。通过传输电缆11400，通信单元11411接收从摄像头11102向其发送的图像信号。
此外，通信单元11411向摄像头11102发送用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。图像信号和控制信号可以通过电通信、光通信等传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102向其发送的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与由内窥镜11100对手术区域等的图像拍摄和通过对手术区域等的图像拍摄而获得的拍摄图像的显示相关的各种类型的控制。例如，控制单元11413创建用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号控制显示装置11202显示对手术区域等成像的被摄图像。因此，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种对象。例如，控制单元11413可以通过检测包含在拍摄图像中的对象的边缘的形状、颜色等来识别例如镊子等手术工具、特定的活体区域、出血、当使用能量装置11112时的雾等等。当控制单元11413控制显示装置11202显示拍摄的图像时，控制单元11413可以使用识别的结果使得以与手术区域的图像交叠的方式显示各种类型的手术支持的信息。当以交叠的方式显示手术支持信息并且呈现给外科大夫11131时，能够减轻外科大夫11131的负担，并且外科医生11131能够确信地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是能够用于电信号通信的电信号电缆、能够用于光通信的光纤或者能够用于电通信和光通信的复合电缆。
这里，虽然在所说明的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但是也可以通过无线通信来执行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。
上文已经给出了可以应用本发明的实施例的技术的内窥镜手术系统的示例的说明。例如，根据本发明的实施例的技术可以适用于上述配置的摄像单元11402。将根据本发明的实施例的技术应用于摄像单元11402使得能够提高检测精度。
需要注意的是，尽管这里作为示例已经说明了内窥镜手术系统，但是根据本发明的实施例的技术也可以应用于例如显微手术系统等。
(应用示例5)
<移动体实际应用的示例>
根据本发明的实施例的技术(本技术)可以应用到各种产品。例如，根据本发明的实施例的技术可以实现为安装在任意类型的移动体上的装置的形式。移动体的非限制性示例可以包括诸如汽车、电动车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人驾驶飞行器(无人机)、船舶、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)。
图25是示出了作为可以应用根据本发明的实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
车辆控制系统12000包含通过通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图25示出的例子中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，示出了作为集成控制单元12050的功能配置的微型计算机12051、声音图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种类型的程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作如下装置的控制装置：诸如内燃机、驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、调整车辆转向角的转向机构、产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种类型的程序控制设置在车身上的各种类型的装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入从替代钥匙的移动装置发送的无线电波或者各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或者信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置或车灯等。
车外信息检测单元12030检测关于包含车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与成像单元12031连接。车外信息检测单元12030使成像单元12031对车辆外部的图像成像，并且接收所成像的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等对象的处理，或者检测距上述对象的距离的处理。
成像单元12031是接收光线并且输出与接收到的光的光量相对应的电信号的光学传感器。成像部12031可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为关于测量的距离的信息输出。此外，由成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆的内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或者驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或者制动装置的控制目标值，并且向驾驶系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，ADAS的功能包括车辆的碰撞避免或冲击减缓、基于跟车距离的跟随驾驶、车速维持驾驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道警告等。
此外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的关于车辆外部或内部的信息，通过控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，微型计算机12051可以执行旨在实现自动驾驶等的协同控制。所述自动驾驶使得车辆能够在不依赖驾驶员的操作的情况下自主的行驶。
此外，基于由车外信息检测单元12030获取的关于车辆外部的信息，微型计算机12051可以向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或迎面而来的车辆的位置，通过控制前照灯以从远光变为近光来执行旨在防止眩光的协同控制。
声音图像输出部12052将声音或者图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉或者听觉上通知车辆的乘客或车辆外部的输出装置。在图25的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出为输出装置。显示部12062例如可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图26是说明成像部12031的安装位置的示例的示意图。
在图26中，成像部12031包括成像部12101、成像部12102、成像部12103、成像部12104和成像部12105。
成像部12101、成像部12102、成像部12103、成像部12104和成像部12105例如设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的各位置处以及车内的挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻的成像部12101和设置在车内的挡风玻璃上部的成像部12105主要获取车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜的成像部12102和成像部12103主要获取车辆12100的两侧的图像。设置在后保险杠或后门上的成像部12104主要获取车辆12100的后方的图像。设置在车内的挡风玻璃上部的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便说一下，图26示出了成像部12101至成像部12104的成像范围的示例。成像范围12111代表设置在前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别代表设置在侧视镜的成像部12102和成像部12103的成像范围。成像范围12114代表设置在后保险杠或后盖上的成像部12104的成像范围。例如，通过叠加由成像部12101至成像部12104成像的图像数据获得从上面观察的车辆12100的鸟瞰图像。
成像部12101至成像部12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，成像部12101至成像部12104中的至少一个可以是由多个成像元件组成的立体相机，或者可以使具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，基于从成像部12101至成像部12104获取的距离信息，微型计算机可以确定在成像范围12111到成像范围12114范围内的各个三维对象的距离和所述距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并由此提取特别是在车辆12100的行驶路径上的并且以预定速度(例如，等于或大于0千米/小时)沿着与车辆12100大致相同的方向行驶的最靠近的三维物体作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设定保持在前方车辆前面的跟随距离，并且进行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此，其能够执行旨在使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从成像部12101至成像部12104获取的距离信息，微型计算机12501可以将关于三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其它三维物体的三维对象数据，提取分类后的三维对象数据，并且使用提取的三维物体数据用于障碍物的自动躲避。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物分类为车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或者高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或者显示部12062向驾驶员发出警告，并且通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或者规避转向。因此，微型计算机12051能够协助驾驶以避免碰撞。
成像部12101至成像部12104中至少有一个成像单元可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051可以例如通过确定成像部12101至成像部12104成像的图像中是否存在行人来识别行人。例如，对行人的这种识别是通过如下步骤执行的：提取作为红外相机的成像部12101至成像部12104的成像图像中的特征点的步骤；以及对一系列代表物体轮廓的特征点进行模式匹配处理以确定是否是行人的步骤。如果微型计算机12051确定在成像部12101至成像部12104的成像图像中存在行人，并因此识别出了行人，则声音图像输出部12052将控制显示部12062以将用于强调的方形轮廓线显示为叠加在识别的行人上。此外，声音图像输出部12052还可以控制显示部12062，以便在需要的位置显示代表行人的图标等。
以上已经参照实施例和变型例以及应用示例给出了说明，然而，本发明的内容不限于上述实施例等，并且可以进行各种修改。例如，在上述实施例中，成像元件具有如下结构：相对于检测绿光的一个有机光电部11G，检测蓝光和红光的四个无机光电转换部11B和四个无机光电转换部11R分别被依次堆叠。然而，本发明的内容不限于这种结构。
例如，可以采用如下结构：其中，相对于检测绿光的一个有机光电部11G，检测蓝光和红光的八个无机光电转换部(的八个像素)11B和八个无机光电转换部(的八像素)11R分别被依次堆叠。此外，可以采用如下构造：其中，层叠有两个有机光电转换部和一个无机光电转换部。在这种情况下，可以以相同的像素间距形成两个有机光电转换部；或者，然而，如上述无机光电转换部11B和11R一样地，设置在无机光电转换部侧的有机光电转换部可以被形成为比布置在光入射侧的有机光电转换部的像素间距更窄。
此外，上述实施例等例示了背面照明型成像元件的结构；然而，本发明的内容也适用于正面照明型的成像元件。另外，本发明的成像元件不需要包括在前述实施例中说明的所有组件，并且相反地可以包括任何其它层。
需要注意的是，本文所述的效果仅仅是示例性的，并且不是限制性的，并且还可以包括其它效果。
需要注意的是，本发明可以具有以下构造：
(1)
一种成像元件，其包括：
第一光电转换部；和
第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧依次被堆叠，并且对不同波长段的光束选择性地进行检测并进行光电转换；
所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距更窄的间隔布置。
(2)
根据(1)所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第二光电转换部的四个像素。
(3)
根据(1)所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第二光电转换部的八个像素。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的成像元件，其中，
所述第一光电转换部包括使用有机材料形成的有机光电转换部，并且
所述第二光电转换部包括形成为嵌入在半导体基板中的无机光电转换部。
(5)
根据(4)所述的成像元件，进一步包括第三光电转换部，所述第三光电转换部选择性地检测不同于所述第一光电转换部和所述第二光电转换部的波长段的光并进行光电转换，所述第三光电转换部被设置在所述第一光电转换部与所述第二光电转换部之间，其中
所述第三光电转换部包括被形成为嵌入在所述半导体基板中的无机光电转换部。
(6)
根据(5)所述的成像元件，其中，所述第三光电转换部以比所述第一光电转换部的所述像素间距窄的间隔布置。
(7)
根据(5)或(6)所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第三光电转换部的四个像素。
(8)
根据(5)或(6)所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第三光电转换部的八个像素。
(9)
根据(5)至(8)中任一项所述的成像元件，其中，
所述第一光电转换部执行绿光的光电转换，并且
所述第二光电转换部和所述第三光电转换部分别执行红光或蓝光的光电转换。
(10)
根据(4)所述的成像元件，进一步包括第三光电转换部，所述第三光电转换部选择性地检测不同于所述第一光电转换部和所述第二光电转换部的波长段的光并进行光电转换，所述第三光电转换部被设置在所述第一光电转换部与所述第二光电转换部之间，其中
所述第三光电转换部包括被形成在所述半导体基板上的有机光电转换部。
(11)
根据(10)所述的成像元件，其中所述第三光电转换部被以与所述第一光电转换部相同的像素间距布置。
(12)
一种电子设备，其包括成像元件，
所述成像元件包括：
第一光电转换部，和
第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧依次被堆叠，并且对不同波长段的光束选择性地进行检测并进行光电转换；
所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距窄的间隔布置。
(13)
一种成像元件的驱动方法，所述成像元件包括从光入射侧依次堆叠并且选择性地检测不同波长段的光束并进行光电转换的第一电极部和第二电极部，所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距窄的间隔布置，所述方法包括：
使用所述第一光电转换部的一个像素获取第一光的颜色信号，以及
通过在多个所述第二光电转换部中进行加法获取不同于所述第一光的波长段的第二光的颜色信号。
(14)
根据(13)所述的成像元件的驱动方法，其中，
所述成像元件具有高分辨率模式、高灵敏度模式和高速模式作为操作模式，并且，
在所述高分辨率模式和所述高速模式下，相对于所述第一光电转换部的一个像素，通过所述第二光电转换部的四(2×2)个像素的加法来进行所述第二光的所述颜色信号的获取。
(15)
根据(13)所述的成像元件的驱动方法，其中，
所述成像元件具有高分辨率模式、高灵敏度模式和高速模式作为操作模式，并且，
在所述高灵敏度模式下，相对于所述第一光电转换部的一个像素，通过所述第二光电转换部的十六(4×4)个像素的加法来进行所述第二光的所述颜色信号的获取。
本申请要求2018年5月18日向日本专利局提交的日本专利申请JP2018-096530的优先权，其全部内容已通过引用并入本文。
本领域的技术人员应当理解，根据设计需要和其它因素，可以在所附权利要求或者权利要求的等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合和变化。

Claims (15)

1.一种成像元件，其包括：
第一光电转换部；和
第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧依次被堆叠，并且对不同波长段的光束选择性地进行检测并进行光电转换；
所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距更窄的间隔布置。
2.根据权利要求1所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第二光电转换部的四个像素。
3.根据权利要求1所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第二光电转换部的八个像素。
4.根据权利要求1所述的成像元件，其中，
所述第一光电转换部包括使用有机材料形成的有机光电转换部，并且
所述第二光电转换部包括形成为嵌入在半导体基板中的无机光电转换部。
5.根据权利要求4所述的成像元件，进一步包括第三光电转换部，所述第三光电转换部选择性地检测不同于所述第一光电转换部和所述第二光电转换部的波长段的光并进行光电转换，所述第三光电转换部被设置在所述第一光电转换部与所述第二光电转换部之间，其中
所述第三光电转换部包括被形成为嵌入在所述半导体基板中的无机光电转换部。
6.根据权利要求5所述的成像元件，其中，所述第三光电转换部以比所述第一光电转换部的所述像素间距窄的间隔布置。
7.根据权利要求5所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第三光电转换部的四个像素。
8.根据权利要求5所述的成像元件，其中，相对于所述第一光电转换部的一个像素布置有所述第三光电转换部的八个像素。
9.根据权利要求5所述的成像元件，其中，
所述第一光电转换部执行绿光的光电转换，并且
所述第二光电转换部和所述第三光电转换部分别执行红光或蓝光的光电转换。
10.根据权利要求4所述的成像元件，进一步包括第三光电转换部，所述第三光电转换部选择性地检测不同于所述第一光电转换部和所述第二光电转换部的波长段的光并进行光电转换，所述第三光电转换部被设置在所述第一光电转换部与所述第二光电转换部之间，其中
所述第三光电转换部包括被形成在所述半导体基板上的有机光电转换部。
11.根据权利要求10所述的成像元件，其中所述第三光电转换部被以与所述第一光电转换部相同的像素间距布置。
12.一种电子设备，其包括成像元件，
所述成像元件包括：
第一光电转换部，和
第二光电转换部，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部从光入射侧依次被堆叠，并且对不同波长段的光束选择性地进行检测并进行光电转换；
所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距窄的间隔布置。
13.一种成像元件的驱动方法，所述成像元件包含从光入射侧依次堆叠并且选择性地检测不同波长段的光束并进行光电转换的第一电极部和第二电极部，所述第二光电转换部以比所述第一光电转换部的像素间距窄的间隔布置，所述方法包括：
使用所述第一光电转换部的一个像素获取第一光的颜色信号，以及
通过在多个所述第二光电转换部中进行加法获取不同于所述第一光的波长段的第二光的颜色信号。
14.根据权利要求13所述的成像元件的驱动方法，其中，
所述成像元件具有高分辨率模式、高灵敏度模式和高速模式作为操作模式，并且，
在所述高分辨率模式和所述高速模式下，相对于所述第一光电转换部的一个像素，通过所述第二光电转换部的四(2×2)个像素的加法来进行所述第二光的所述颜色信号的获取。
15.根据权利要求13所述的成像元件的驱动方法，其中，
所述成像元件具有高分辨率模式、高灵敏度模式和高速模式作为操作模式，并且，
在所述高灵敏度模式下，相对于所述第一光电转换部的一个像素，通过所述第二光电转换部的十六(4×4)个像素的加法来进行所述第二光的所述颜色信号的获取。
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