CN113875023A - 光电转换元件、光检测器、光检测系统、电子设备和移动体 - Google Patents

光电转换元件、光检测器、光检测系统、电子设备和移动体 Download PDF

Info

Publication number
CN113875023A
CN113875023A CN202080035134.0A CN202080035134A CN113875023A CN 113875023 A CN113875023 A CN 113875023A CN 202080035134 A CN202080035134 A CN 202080035134A CN 113875023 A CN113875023 A CN 113875023A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
photoelectric conversion
photoelectric converter
electrode
photoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080035134.0A
Other languages
English (en)
Inventor
富樫秀晃
山口哲司
河合信宏
关口浩司
定荣正大
村田贤一
平田晋太郎
长谷川雄大
永岛义人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of CN113875023A publication Critical patent/CN113875023A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0204—Compact construction
    • G01J1/0209—Monolithic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0411—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using focussing or collimating elements, i.e. lenses or mirrors; Aberration correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14667—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02325—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements not being integrated nor being directly associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/79—Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J2001/4242—Modulated light, e.g. for synchronizing source and detector circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

提供具有更高功能的光电转换元件。所述光电转换元件包括：第一光电转换器，所述第一光电转换器检测第一波长范围内的光并进行光电转换；第二光电转换器，所述第二光电转换器检测第二波长范围内的光以进行光电转换，并获得物体的距离信息；以及滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器与所述第二光电转换器之间，并容易透射第二波长范围内的光而不是第一波长范围内的光。所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，在所述层叠结构中依次层叠有第一电极、第一光电转换层及第二电极，并且所述电荷累积电极被设置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。

Description

光电转换元件、光检测器、光检测系统、电子设备和移动体
技术领域
本发明涉及执行光电转换的光电转换元件以及包括该光电转换元件的光检测器、光检测系统、电子设备和移动体。
背景技术
已经提出了一种固态摄像装置，其包括主要接收可见光并对可见光进行光电转换的第一光电转换区域和主要接收红外光并对红外光进行光电转换的第二光电转换区域的层叠结构(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开第2017-208496号
发明内容
顺便提及，在固态摄像装置中，期望功能改进。
因此，期望提供一种高性能的光电转换元件。
作为本公开实施例的一种光电转换元件包括：半导体基板；第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内包括的预定颜色分量的光透过。所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极。所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层及第二电极，并且所述电荷累积电极被设置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
附图说明
图1是示出根据本公开第一实施例的固态摄像装置的示例的示意性构造图。
图2A是应用于图1所示的像素的摄像元件的示意性构造的示例的示意性截面图。
图2B是图2A所示的贯通电极及其周边的示意性放大截面图。
图2C是图2A所示的贯通电极及其周边的示意性放大平面图。
图2D是应用于图1所示的像素的作为变形例的摄像元件的示意性构造的示例的示意性截面图。
图3是示出图2A所示的iTOF传感器部的读出电路的示例的电路图。
图4是示出图2A所示的有机光电转换器的读出电路的示例的电路图。
图5是图1所示的像素部中的多个像素的布置状态的示例的示意图。
图6是图5所示的多个像素的布置状态的变形例的示意图。
图7是根据本公开的第二实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图8是图7所示的像素的布置状态的示例的示意图。
图9是图7所示的像素的布置状态的第一变形例的示意图。
图10是图7所示的像素的布置状态的第二变形例的示意图。
图11是图7所示的像素的布置状态的第三变形例的示意图。
图12是根据本公开第三实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图13是图12所示的像素的布置状态的示例的示意图。
图14是根据本公开第四实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图15是图14所示的像素的布置状态的示例的示意图。
图16是图14所示的像素的布置状态的变形例的示意图。
图17是根据本公开第五实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图18是图17所示的像素的布置状态的示例的示意图。
图19是图17所示的像素的布置状态的第一变形例的示意图。
图20是图17所示的像素的布置状态的第二变形例的示意图。
图21A是图17所示的像素的布置状态的第三变形例的第一示意图。
图21B是图17所示的像素的布置状态的第三变形例的第二示意图。
图22是根据本公开第六实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图23是图22所示的像素的布置状态的示例的示意图。
图24是图22所示的像素的布置状态的变形例的示意图。
图25是根据本公开第七实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图26是根据本公开的第八实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图27A是示出图26所示的摄像元件中的双带通滤波器的透光率分布的特性图。
图27B是示出图26所示的摄像元件中的滤色器的透光率分布的特性图。
图27C是示出图26所示的摄像元件中的滤光器的透光率分布的特性图。
图27D是示出图26所示的摄像元件中的有机光电转换层的灵敏度的波长依赖性和光电转换区域的灵敏度的波长依赖性的特性图。
图28A是示出图26所示的摄像元件的变形例中的双带通滤波器的透光率分布的特性图。
图28B是示出图26所示的摄像元件的变形例中的滤色器的透光率分布的特性图。
图28C是示出图26所示的摄像元件的变形例中的滤光器的透光率分布的特性图。
图28D是示出图26所示的摄像元件的变形例中的有机光电转换层的灵敏度的波长依赖性和光电转换区域的灵敏度的波长依赖性的特性图。
图29是根据本公开的第九实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图30是根据本公开的第九实施例的摄像元件的示例的示意性截面图。
图31是图29和图30所示的像素的布置状态的示例的示意图。
图32A是图31所示的像素的布置状态的变形例的第一示意图。
图32B是图31所示的像素的布置状态的变形例的第二示意图。
图33A是根据本公开第十实施例的摄像元件中的贯通电极及其周边的示意性放大截面图。
图33B是根据本公开第十实施例的摄像元件中的贯通电极及其周边的示意性放大平面图。
图34A是根据本公开第十实施例的摄像元件中的贯通电极及其周边的细节的另一构造示例的示意性放大截面图。
图34B是根据本公开第十实施例的摄像元件中的贯通电极及其周边的细节的另一构造示例的示意性放大平面图。
图35是作为根据本公开的第十实施例的变形例的摄像元件的示意性构造的示例的示意性截面图。
图36A是根据本公开第十一实施例的光检测系统的整体构造的示例的示意图。
图36B是图36A所示的光检测系统的电路构造的示例的示意图。
图37是电子设备的整体构造示例的示意图。
图38是示出体内信息获取系统的示意性构造的示例的框图。
图39是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图40是示出摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构造的示例的框图。
图41是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图42是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本公开的一些实施例。注意，以下面的顺序进行说明。
1.第一实施例
固态摄像装置的示例，其包括获取可见光图像信息的有机光电转换器和接收红外光以获取距离信息的iTOF传感器部
2.第二实施例
固态摄像装置的示例，其中，对应于一个光电转换器设置四个片上透镜、四个滤色器和四个电荷累积电极
3.第三实施例
固态摄像装置的示例，其中，对应于一个光电转换器设置十六个片上透镜、十六个滤色器和十六个电荷累积电极25
4.第四实施例
固态摄像装置的示例，其中，对应于一个片上透镜和一个滤色器设置四个电荷累积电极和四个光电转换器
5.第五实施例
固态摄像装置的示例，其中，对应于一个片上透镜、一个滤色器、一个光电转换器设置四个电荷累积电极
6.第六实施例
固态摄像装置的示例，其中，对应于一个光电转换器设置四个片上透镜、四个滤色器、十六个电荷累积电极
7.第七实施例
固态摄像装置的示例，其包括具有电荷保持部的iTOF传感器部
8.第八实施例
固态摄像装置的示例，其还包括双带通滤波器
9.第九实施例
固态摄像装置的示例，其还包括内透镜或光波导
10.第十实施例
固态摄像装置的示例，其包括屏蔽贯通电极的周围的金属层
11.第十一实施例
光检测系统的示例，其包括发光装置和光检测器
12.电子设备的应用示例
13.体内信息获取系统的实际应用示例
14.内窥镜手术系统的实际应用示例
15.移动体的实际应用示例
16.其他变形例
<1.第一实施例>
[固态摄像装置1的构造]
(整体构造示例)
图1是根据本公开实施例的固态摄像装置1的整体构造示例。固态摄像装置1例如是CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。固态摄像装置1通过光学透镜系统从物体捕获入射光(图像光)，将在成像平面上形成图像的入射光逐个像素地转换为电信号，并将电信号输出为像素信号。固态摄像装置1例如包括在半导体基板11上的作为摄像区域的像素部100以及布置在像素部100的外围区域中的垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113、输出电路114、控制电路115、输入/输出端子116。固态摄像装置1为本公开的“光检测器”对应的具体示例。
像素部100包括例如二维布置成矩阵的多个像素P。像素部100例如具有多个像素行以及多个像素列，每个像素行包括布置在水平方向(纸面的横向方向)上的多个像素P，每个像素列包括布置在垂直方向(纸面的纵向方向)上的多个像素P。在像素部100中，例如，为每个像素行布线一条像素驱动线Lread(行选择线和复位控制线)，并且为每个像素列布线一条垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread传输驱动信号用于从每个像素P读取信号。多条像素驱动线Lread的一端各自连接到垂直驱动电路111的对应各像素行的输出端子中对应的一个端子。
垂直驱动电路111包括移位寄存器、地址解码器等，并且例如是以像素行为单位驱动像素部100中的各个像素P的像素驱动部。从垂直驱动电路111选择和扫描的像素行中的每个像素P输出的信号通过垂直信号线Lsig中的对应一条被提供给列信号处理电路112。
列信号处理电路112包括针对每条垂直信号线Lsig设置的放大器、水平选择开关等。
水平驱动电路113包括移位寄存器、地址解码器等，在扫描水平选择开关的同时依次驱动列信号处理电路112的各个水平选择开关。经由水平驱动电路113的这种选择性扫描使得通过多条相应的垂直信号线Lsig传输的各个像素P的信号依次输出到水平信号线121并通过水平信号线121传输到半导体基板11的外部。
输出电路114对从各个列信号处理电路112通过水平信号线121依次提供的信号进行信号处理，并输出处理后的信号。输出电路114例如可以仅进行缓冲，或可以进行黑电平调整、列变化校正、各种数字信号处理等。
包括垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113、水平信号线121和输出电路114的电路组件可以直接形成在半导体基板11上，或者可以设置在外部控制IC中。或者，这些电路组件可以形成在通过电缆等连接的另一基板中。
控制电路115接收从半导体基板11的外部给予的时钟或关于操作模式的指令的数据等，并且还输出诸如作为摄像元件的像素P的内部信息等数据。控制电路115还包括产生各种时序信号的时序发生器，并基于时序发生器产生的各种时序信号控制诸如垂直驱动电路111、列信号处理电路112、水平驱动电路113等外围电路的驱动。
输入/输出端子116与外部交换信号。
(像素P的截面构造示例)
图2A示意性地示出了像素部100中布置为矩阵的多个像素P中的一个像素P1的截面构造的示例。
如图2所示，像素P1例如是所谓的纵向分光型摄像元件，其包括一个光电转换器10和一个有机光电转换器20在作为厚度方向的Z轴方向上层叠的结构。作为摄像元件的像素P1是与本公开的“光电转换元件”对应的具体示例。像素P1还包括中间层40和多层布线层30。中间层40设置在光电转换器10和有机光电转换器20之间，并且从光电转换器10观察，多层布线层30设置在与有机光电转换器20相对的一侧。此外，例如，从有机光电转换器20观察，一个密封膜51、一个滤色器52、一个平坦化膜53和一个片上透镜54在与光电转换器10相对的光入射侧从靠近有机光电转换器20的位置起沿着Z轴方向依次层叠。注意，密封膜51和平坦化膜53均可以设置为多个像素P共用。
(光电转换器10)
光电转换器10例如是通过飞行时间(Time-of-Flight，TOF)获得距离图像(距离信息)的间接TOF(以下称为iTOF)传感器。光电转换器10例如包括半导体基板11、光电转换区域12、固定电荷层13、一对栅极电极14A和14B、作为浮动扩散区域的电荷-电压转换器(FD)15A和15B、像素间区域遮光壁16和贯通电极17。
半导体基板11例如是具有正面11A和背面11B的n型硅(Si)基板，并在预定区域包括p阱。正面11A与多层布线层30相对。背面11B是与中间层40相对的表面。优选地，在背面11B上形成精细的凹凸结构，这对于将入射在半导体基板11上的红外光限制在半导体基板11内部是有效的。注意，也可以在正面11A上形成类似的精细的凹凸结构。
光电转换区域12例如是包括正-本征-负(PIN，Positive Intrinsic Negative)型光电二极管(PD)的光电转换元件，并包括形成在半导体基板11的预定区域中的pn结。具体地，光电转换区域12检测和接收来自物体的光中在红外光范围内的波长的光，通过光电转换产生与接收光量相对应的电荷，并且累积电荷。
固定电荷层13被设置为覆盖半导体基板11的背面11B。固定电荷层13具有例如负的固定电荷以抑制由作为半导体基板11的光接收表面的背面11B的界面态引起的暗电流的产生。通过固定电荷层13感应的电场，在半导体基板11的背面11B附近形成空穴累积层。空穴累积层抑制从背面11B产生电子。注意，固定电荷层13还包括在像素间区域遮光壁16与光电转换区域12之间沿Z轴方向延伸的部分。固定电荷层13优选使用绝缘材料形成。固定电荷层13的构成材料的具体示例包括氧化铪(HfOx)、氧化铝(AlOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化钽(TaOx)、氧化钛(TiOx)、氧化镧(LaOx)、氧化镨(PrOx)、氧化铈(CeOx)、氧化钕(NdOx)、氧化钷(PmOx)、氧化钐(SmOx)、氧化铕(EuOx)、氧化钆(GdOx)、氧化铽(TbOx)、氧化镝(DyOx)、氧化钬(HoOx)、氧化铥(TmOx)、氧化镱(YbOx)、氧化镥(LuOx)、氧化钇(YOx)、氮化铪(HfNx)、氮化铝(AlNx)、氮氧化铪(HfOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)等。
例如，一对栅极电极14A和14B分别被包括在传输晶体管(TG)141A和141B的部分中，并且在Z轴方向上从正面11A延伸到光电转换区域12。TG 141A和TG 141B根据施加到栅极电极14A和14B的驱动信号将累积在光电转换区域12中的电荷分别传输到一对FD 15A和15B。
一对FD 15A和15B分别是浮动扩散区域，其将从光电转换区域12通过包括栅极电极14A和14B的TG 141A和141B传输的电荷转换成电信号(例如，电压信号)，并输出电信号。FD 15A和15B分别连接到复位晶体管(RST)143A和143B，并通过放大晶体管(AMP)144A和144B以及选择晶体管(SEL)145A和145B分别连接到垂直信号线Lsig(图1)，如后面描述的图3中所示。
图2B是围绕贯通电极17的像素间区域遮光壁16的沿Z轴的放大截面图，并且图2C是围绕贯通电极17的像素间区域遮光壁16的沿XY平面的放大截面图。图2B示出了从箭头方向观察时沿图2C所示的线IIB-IIB截取的截面。像素间区域遮光壁16设置于在XY平面内与其他相邻像素P的边界部分。像素间区域遮光壁16包括例如沿XZ平面延伸的部分和沿YZ平面延伸的部分，并且设置为围绕每个像素P的光电转换区域12。另外，像素间区域遮光壁16可以设置为围绕贯通电极17。这使得能够抑制不需要的光倾斜入射到相邻像素P的光电转换区域12上并防止混色。
像素间区域遮光壁16例如包括具有遮光性的金属元素、金属合金、金属氮化物、金属硅化物中的至少一种的材料。像素间区域遮光壁16的更具体的构成材料包括Al(铝)、Cu(铜)、Co(钴)、W(钨)、Ti(钛)、Ta(钽)、Ni(镍)、Mo(钼)、Cr(铬)、Ir(铱)、铂铱、TiN(氮化钛)、钨硅化合物等。注意，像素间区域遮光壁16的构成材料不限于金属材料，像素间区域遮光壁16可以使用石墨形成。另外，像素间区域遮光壁16不限于导电材料，也可以包括诸如有机材料等具有遮光性的非导电材料。另外，例如，可以在像素间区域遮光壁16与贯通电极17之间设置由诸如SiOx(氧化硅)、氧化铝等绝缘材料构成的绝缘层Z1。或者，可以在像素间区域遮光壁16与贯通电极17之间设置间隙，以使像素间区域遮光壁16与贯通电极17彼此绝缘。注意，在像素间区域遮光壁16包括非导电材料的情况下，也可以不设置绝缘层Z1。进一步地，在像素间区域遮光壁16的外侧，即在像素间区域遮光壁16与固定电荷层13之间，可以设置绝缘层Z2。绝缘层Z2包括例如诸如SiOx(氧化硅)和氧化铝等绝缘材料。或者，可以在像素间区域遮光壁16与固定电荷层13之间设置间隙，以使像素间区域遮光壁16与固定电荷层13彼此绝缘。在像素间区域遮光壁16包括导电材料的情况下，像素间区域遮光壁16与半导体基板11之间的电绝缘由绝缘层Z2确保。此外，在像素间区域遮光壁16设置为围绕贯通电极17且像素间区域遮光壁16包括导电材料的情况下，像素间区域遮光壁16和贯通电极17之间的电绝缘由绝缘层Z1确保。
例如，贯通电极17是将设置在半导体基板11的背面11B侧的有机光电转换器20的读出电极26电连接到设置在半导体基板11的正面11A的FD 131和AMP 133(参见后述的图4)的连接组件。贯通电极17例如是传输在有机光电转换器20中产生的信号电荷和传输驱动电荷累积电极25的电压的传输路径。例如，可以设置贯通电极17以在Z轴方向上从有机光电转换器20的读出电极26通过半导体基板11延伸到多层布线层30。贯通电极17能够将设置在半导体基板11的背面11B侧的有机光电转换器20中产生的信号电荷顺利地传输到半导体基板11的正面11A侧。固定电荷层13和绝缘层41设置在贯通电极17周围，其将贯通电极17和半导体基板11的p阱区域彼此电绝缘。
除了诸如掺磷非晶硅(Phosphorus Doped Amorphous Silicon，PDAS)等掺杂有杂质的硅材料之外，可以使用诸如铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铂(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)、铪(Hf)和钽(Ta)等金属材料中的一种或多种形成贯通电极17。
(多层布线层30)
多层布线层30包括例如具有TG 141A和141B、RST 143A和143B、AMP 144A和144B、SEL 145A和145B等的读出电路。
(中间层40)
中间层40可以包括例如绝缘层41、滤光器42以及嵌入绝缘层41中的像素间区域遮光膜43。例如，绝缘层41包括具有诸如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)和氮氧化硅(SiON)等无机绝缘材料中的一种的单层膜，或者具有它们中的两种或更多种的层叠膜。此外，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、N-2(氨基乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、四乙氧基硅烷(TEOS)和十八烷基三氯硅烷(OTS)等有机绝缘材料可以用作绝缘层41中所包括的材料。
滤光器42具有在光电转换区域12中进行光电转换的红外光范围(例如，波长为880nm至1040nm，包括端点值)中的透射带。即，波长在红外光范围内的光比波长在可见光范围内(例如，400nm至700nm的波长，包括端点值)的光更容易通过滤光器42。具体而言，例如，可以利用有机材料构成滤光器42，并且滤光器42在选择性地允许红外光范围内的光通过的同时，吸收至少一部分波长在可见光范围内的光。
像素间区域遮光膜43设置于在XY平面中与其他相邻像素P的边界部分中。像素间区域遮光膜43包括沿XY平面延伸的部分，并且设置为围绕每个像素P的光电转换区域12。与像素间区域遮光壁16一样，像素间区域遮光膜43抑制不需要的光倾斜入射到相邻像素P的光电转换区域12上并防止混色。需要说明的是，也可以根据需要设置像素间区域遮光膜43，因此，像素P1可以不包括像素间区域遮光膜43。
(有机光电转换器20)
例如，有机光电转换器20包括从靠近光电转换器10的位置起依次层叠的读出电极26、半导体层21、有机光电转换层22和上电极23。有机光电转换器20还包括设置在半导体层21下方的绝缘层24，以及设置为隔着绝缘层24与半导体层21相对的电荷累积电极25。电荷累积电极25和读出电极26彼此分离，并且例如设置在同一水平。读出电极26与贯通电极17的上端相接触。注意，上电极23、有机光电转换层22和半导体层21可以各自设置为针对像素部100中的多个像素P(图2A)中的一些像素P共用，或者可以各自设置为针对像素部100中的所有的多个像素P共用。这同样适用于将在本实施例之后描述的其他实施例、变形例等。
注意，在有机光电转换层22与半导体层21之间以及在有机光电转换层22与上电极23之间均可以设置另一有机层。
读出电极26、上电极23和电荷累积电极25均包括具有透光性的导电膜，并且包括例如ITO(氧化铟锡)。然而，除了ITO之外，掺杂有掺杂剂的氧化锡(SnOx)基材料或通过用掺杂剂掺杂氧化锌(ZnO)而获得的氧化锌基材料可以用作读出电极26、上电极23和电荷累积电极25的构成材料。氧化锌基的材料的示例包括掺杂有铝(Al)作为掺杂剂的氧化锌铝(AZO)、掺杂有镓(Ga)的氧化镓锌(GZO)以及掺杂有铟(In)的氧化铟锌(IZO)。另外，可以使用CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIN2O4、CdO、ZnSnO3、TiO2等作为读出电极26、上电极23和电荷累积电极25的构成材料。此外，可以使用尖晶石氧化物、具有YbFe2O4结构的氧化物。
有机光电转换层22将光能转换成电能，并且由用作p型半导体和n型半导体的两种或更多种有机材料形成。p型半导体相对用作电子施主(施体)，n型半导体相对用作电子受主(受体)。有机光电转换层22具有层状体异质结结构。体异质结结构是p型半导体和n型半导体混合形成的p/n结面，并且吸收光时产生的激子在p/n结面分解为电子和空穴。
除了p型半导体和n型半导体之外，有机光电转换层22还可以包括三种所谓的染料材料，其光电转换预定波段的光，同时允许另一波段的光通过。p型半导体、n型半导体和染料材料优选具有彼此不同的最大吸收波长。这可以在宽的范围内吸收可见光区域中的波长。
例如，混合上述各种有机半导体材料，并且使用旋涂技术，从而可以形成有机光电转换层22。另外，有机光电转换层22可以使用例如真空沉积方法、印制技术等形成。
作为半导体层21中所包括的材料，优选使用具有大带隙值(例如，3.0eV或更大的带隙值)并且具有比有机光电转换层22中所包括的材料更高的迁移率的材料。其具体材料可以包括诸如包括IGZO等的氧化物半导体材料的有机半导体材料、过渡金属二硫属化物、碳化硅、金刚石、石墨烯、碳纳米管、稠合多环烃化合物和稠合杂环化合物。
电荷累积电极25与绝缘层24和半导体层21一起形成一种电容器，并且将有机光电转换层22中产生的电荷累积在半导体层21的一部分中，例如与半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分。在本实施例中，对应于一个光电转换区域12、一个滤色器52、一个片上透镜54设置一个电荷累积电极25。例如，电荷累积电极25连接到垂直驱动电路111。
与绝缘层41一样，可以使用例如无机绝缘材料和有机绝缘材料来形成绝缘层24。
如上所述，有机光电转换器20检测可见光范围内的一些或全部波长。此外，期望有机光电转换器20对红外光范围不具有敏感性。
在有机光电转换器20中，从上电极23侧入射的光被有机光电转换层22吸收。由此产生的激子(电子-空穴对)移动到有机光电转换层22所包括的电子供体和电子受体之间的界面，并且激子被解离，即，激子被解离为电子和空穴。此处产生的电荷，即电子和空穴，通过载流子浓度差引起的扩散以及上电极23与电荷累积电极25之间的电位差引起的内部电场向上电极23或半导体层21移动，并被检测为光电流。例如，假设读出电极26为正电位，而上电极23为负电位。在这种情况下，有机光电转换层22中通过光电转换产生的空穴移动到上电极23。有机光电转换层22中通过光电转换产生的电子被吸引到电荷积累电极25，并累积在半导体层21的一部分中，例如半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分。
累积在半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中的电荷(例如，电子)被以如下方式读出。具体而言，向读出电极26施加电位V26，向电荷累积电极25施加电位V25。这里，电位V26高于电位V25(V25＜V26)。通过这样做，在半导体层21的与电荷累积电极25对应的区域部分中累积的电子被传输到读出电极26。
如上所述，半导体层21设置在有机光电转换层22下方，并且电荷(例如，电子)累积在半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分中，从而达到以下效果。即，与不设置半导体层21而在有机光电转换层22中累积电荷(例如电子)的情况相比，可以防止电荷累积期间空穴和电子的复合，并且增加累积电荷(例如，电子)到读出电极26的传输效率，并且可以抑制暗电流的产生。以上以读出电子的情况为例进行了说明，但是，可以读出空穴。在读出空穴的情况下，上述电位被描述为由空穴感测的电位。
(光电转换器10的读出电路)
图3是示出图2A所示的像素P中包括的光电转换器10的读出电路的示例的电路图。
光电转换器10的读出电路包括例如TG 141A和141B、OFG 146、FD 15A和15B、RST143A和143B、AMP 144A和144B以及SEL 145A和145B。
TG 141A和141B分别连接在光电转换区域12和FD 15A之间以及光电转换区域12和FD 15B之间。驱动信号被施加到TG 141A和141B的栅极电极14A和14B以将TG 141A和141B转为激活状态，这将TG141A和141B的传输栅极转为导电状态。结果，在光电转换区域12中转换的信号电荷分别通过TG 141A和141B传输到FD 15A和15B。
OFG 146连接在光电转换区域12和电源之间。驱动信号被施加到OFG 146的栅极电极以将OFG 146转为激活状态，这将OFG 146转为导电状态。结果，在光电转换区域12中转换的信号电荷通过OFG 146释放到电源。
FD 15A和15B分别连接在TG 141A和AMP 144A之间以及TG 141B和AMP 144B之间。FD 15A和15B分别对从TG 141A和141B传输的信号电荷进行电荷-电压转换以转换为电压信号，并将电压信号输出到AMP144A和144B。
RST 143A和143B分别连接在FD 15A和电源之间以及FD 15B和电源之间。驱动信号被施加到RST 143A和143B的栅极电极以将RST 143A和143B变为激活状态，这将RST 143A和143B的复位栅极变为导电状态。结果，FD 15A和15B的电位被复位为电源电平。
AMP 144A和144B分别包括连接到FD 15A和15B的栅极电极，并且包括连接到电源的漏极电极。AMP 144A和144B是FD 15A和15B保持的电压信号的读出电路的输入部分，即所谓的源极跟随器电路。即，AMP 144A和144B分别具有通过SEL 145A和145B连接到垂直信号线Lsig的源极电极，从而构造具有连接到垂直信号线Lsig一端的恒流源的源极跟随器电路。
SEL 145A和145B分别连接在AMP 144A的源极电极和垂直信号线Lsig之间以及AMP144B的源极电极和垂直信号线Lsig之间。驱动信号被施加到SEL 145A和145B的各个栅极电极以将SEL 145A和145B转为激活状态，这将SEL 145A和145B转为导电状态以将像素P转为选择状态。因此，从AMP 144A和144B输出的读出信号(像素信号)分别通过SEL 145A和145B输出到垂直信号线Lsig。
在固态摄像装置1中，红外范围内的光脉冲被施加到物体，并且光电转换器10的光电转换区域12接收从物体反射的光脉冲。在光电转换区域12中，通过红外范围内的光脉冲的入射而产生多个电荷。通过以相等的时间间隔交替地向一对栅极电极14A和14B提供驱动信号，在光电转换区12域中产生的多个电荷交替地分布到FD 15A和FD 15B。要施加到栅极电极14A和14B的驱动信号的快门相位相对于要施加的光脉冲而改变，这使得FD 15A中累积的电荷量和FD 15B中累积的电荷量成为相位调制值。通过解调这些值来估计光脉冲的往返时间，从而确定固态摄像装置1与物体之间的距离。
(有机光电转换器20的读出电路)
图4是示出图2A所示的像素Pl中包括的有机光电转换器20的读出电路的示例的电路图。
有机光电转换器20的读出电路包括例如FD 131、RST 132、AMP 133和SEL 134。
FD 131连接在读出电极26和AMP 133之间。FD 131对从读出电极26传输的信号电荷执行电荷-电压转换以转换成电压信号，并将电压信号输出到AMP 133。
RST 132连接在FD 131和电源之间。驱动信号被施加到RST 132的栅极电极以将RST 132变为激活状态，这将RST 132的复位栅极变为导电状态。结果，FD 131的电位被复位为电源电平。
AMP 133包括连接到FD 131的栅极电极和连接到电源的漏极电极。AMP 133的源极电极通过SEL 134连接到垂直信号线Lsig。
SEL 134连接在AMP 133的源极电极和垂直信号线Lsig之间。驱动信号被施加到SEL 134的栅极电极以将SEL 134转为激活状态，这将SEL134转为导电状态以将像素P1转为选择状态。因此，从AMP 133输出的读出信号(像素信号)通过SEL 134输出到垂直信号线Lsig。
(像素P1的平面构造示例)
图5示意性地示出了像素部100中的多个像素P1的布置状态的示例。图5的(A)至(D)分别示出了在图2A所示的Z轴方向上对应于水平Lv1至Lv3以及Lv5的高度位置处的布置状态。即，图5的(A)示出XY平面中的片上透镜54的布置状态，图5的(B)示出XY平面中的滤色器52的布置状态，图5的(C)示出XY平面中的电荷累积电极25和读出电极26的布置状态，并且图5的(D)示出了XY平面中的光电转换区域12和贯通电极17的布置状态。在图5的(D)中，在对应于水平Lv4的高度位置处像素间区域遮光膜43的平面形状由虚线示出。如图5的(A)至(D)所示，在像素部100中，一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区域12设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。这里的彼此对应的位置例如是在Z轴方向上彼此重叠的位置。或者，位置不限于此，只要入射在一个片上透镜54上的光依次进入一个滤色器52、多个像素P1共用的有机光电转换器20以及一个光电转换区域12就足够了，有机光电转换器20中通过光电转换产生的电荷被吸引到一个电荷累积电极25，以累积在半导体层21的一部分中，例如半导体层21的隔着绝缘层24与电荷累积电极25相对应的区域部分。另外，在一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区域12设置于在Z轴方向上彼此重叠的位置处的情况下，它们的中心位置可以彼此一致或可以不一致。注意，图5示出了在X轴方向和Y轴方向上四乘四布置的总共十六个像素P1的平面构造示例，然而，在像素部100中，例如，在X轴方向和Y轴方向上布置有多组这样的十六个像素P1。
在图5的示例中，如(B)所示，包括红色滤色器52R并接收红光的一个红色像素PR1、包括蓝色滤色器52B并接收蓝光的一个蓝色像素PB1以及均包括一个绿色滤色器52G并接收绿光的两个绿色像素PG1被包括在一个像素组PP1中。图5的(B)所示的多个像素P的布置状态是所谓的拜耳排列。红色像素PR1在X轴方向和Y轴方向上交替布置。蓝色像素PB1在X轴方向和Y轴方向上交替布置，并且相对于红色像素PR1位于倾斜方向。绿色像素PG1被布置为填充红色像素PR1和蓝色像素PB1之间的间隙。注意，图5只是示例，本公开的像素部100中的多个像素P1的布置状态不限于此。
如图5的(C)所示，针对每个像素组PP1设置一个读出电极26。具体地，一个读出电极26设置在一个像素组PP1中的四个电荷累积电极25的中间的周围的间隙中。注意，图5只是示例，本公开的像素部100中读出电极26的布置位置不限于此。在图5的示例中，读出电极26设置在一个像素组PP1所包括的四个像素P的中间，这使得从四个像素P的各个电荷累积电极25到读出电极26的距离基本彼此相等。这适用于相邻像素P共享读出电极26。
如图5的(D)所示，针对每个像素P设置一个贯通电极17。具体而言，在各个像素P中的光电转换区域12的四个角的周围的间隙中设置有一个贯通电极17。贯通电极17以这种方式设置在光电转换区域12的角部周围，这使得可以进一步增加光电转换区域12的面积。注意，图5只是示例，本公开的像素部100中的贯通电极17的布置位置不限于此。例如，如图6所示，贯通电极17还可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区12中四个角的中点处。图6示意性地示出图1所示的像素部100中的多个像素P1的布置状态的变形例。如图5的(D)和图6的(D)所示，优选地，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于片上透镜54的Z轴方向的中心附近的位置处。这可以增加能够进入光电转换区域12的红外光的光量，并且有利于提高每个像素P1中的红外光检测灵敏度。需要说明的是，本公开不限于图5和图6所示的形式。例如，贯通电极17可以仅设置在光电转换区域12的四个角的中点处，而无需在光电转换区域12的四个角处设置贯通电极17。另外，在与Z轴正交的平面内，相对于每个像素P中的光电转换区域12，尽可能对称地设置多个贯通电极17，从而提高了光电转换区域12的光学特性。即，例如，在光电转换区域12接收倾斜入射光的情况下，这提高了光电转换区域12中与Z轴正交的平面内的光电转换特性的均匀性。
如图5的(D)和图6的(D)所示，像素间区域遮光膜43设置在XY平面中与其他相邻像素P1的边界部分中以整体形成网格图案。像素间区域遮光膜43被设置为围绕每个像素P1的光电转换区域12，并且包括多个开口部43K。如上所述，像素间区域遮光膜43抑制不需要的光倾斜入射到相邻像素P1的光电转换区域12上，并防止混色。这里，像素间区域遮光膜43中的每个开口部43K的中心位置可以从像素P1中的对应一个的中心位置偏移。这样做的一个原因是减少布置在像素部100中的多个像素P1的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P1的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部43K的中心位置相对于相应的一个像素P1的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，该偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。这样做可以进一步改善像素部100的端部的阴影特性。
此外，相邻像素P1之间的间距可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该间距从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。例如，这样做可以根据布置在像素部100中的多个像素P1中的每个图像高度执行瞳孔校正。
[固态摄像装置1的作用及效果]
根据本实施例的固态摄像装置1包括从入射侧起依次层叠的有机光电转换器20、滤光器42和光电转换器10。有机光电转换器20检测波长在可见光范围内的光并对该光进行光电转换。滤光器42具有红外光范围内的传输频带。光电转换器10检测具有在红外光范围内的波长的光并且对该光进行光电转换。这使得可以在XY平面的面内方向上的相同位置处同时获得可见光图像和红外光图像。可见光图像由分别从红色像素PR、绿色像素PG和蓝色像素PB获得的红光信号、绿光信号和蓝光信号构成，并且红外光图像使用从所有多个像素P获得的红外光信号。因此可以在XY平面的面内方向上实现高集成度。
此外，光电转换器10包括一对栅极电极14A和14B以及FD 15A和15B，这使得可以获得红外光图像作为包括关于到物体的距离的信息的距离图像。因此，根据本实施例的固态摄像装置1，可以获得高分辨率的可见光图像和具有深度信息的红外光图像。
在本实施例中，有机光电转换器20除了包括读出电极26、半导体层21、有机光电转换层22和上电极23依次层叠的结构之外，还包括绝缘层24和电荷累积电极25。绝缘层24设置在半导体层21下方，并且电荷累积电极25设置为隔着绝缘层24与半导体层21相对。这使得可以将在有机光电转换层22中通过光电转换产生的电荷累积在半导体层21的一部分中，例如，半导体层21的隔着缘层24与电荷累积电极25对应的区域部分。例如，这可以在曝光开始时实现半导体层21中的电荷的去除，即，半导体层21的完全耗尽。结果，可以减少kTC噪声，这使得可以抑制由随机噪声引起的图像质量下降。此外，与不设置半导体层21而在有机光电转换层22中累积电荷(例如电子)的情况相比，能够防止在电荷累积期间空穴和电子的复合，并且增加累积电荷(例如，电子)到读出电极26的传输效率，并且可以抑制暗电流的产生。
注意，在本公开中，如同图2D所示的像素P1A，可以不设置半导体层21。在图2D所示的像素P1A中，有机光电转换层22连接到读出电极26，并且电荷累积电极25被设置为隔着绝缘层24与有机光电转换层22相对。在这种构造的情况下，通过有机光电转换层22中的光电转换产生的电荷累积在有机光电转换层22中。即使在这种情况下，在有机光电转换层22中进行光电转换时，由有机光电转换层22、绝缘层24和电荷累积电极25形成一种电容器。例如，这使得能够在曝光开始时实现有机光电转换层22中的电荷的去除，即有机光电转换层22的完全耗尽。结果，可以减少kTC噪声，这使得可以抑制由随机噪声引起的图像质量下降。
此外，在本实施例中，一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25、一个光电转换区域12设置于在像素部100的Z轴方向上彼此对应的位置处。这可以在对应于红色像素PR1、绿色像素PG1和蓝色像素PB1中的每一个的位置处获得红外光信号。因此，与后述的根据第二实施例的像素P2和后述的根据第三实施例的像素P3相比，在根据本实施例的像素P1中，能够得到高分辨率的红外光图像。
注意，在本实施例中，包括红色滤色器52R、绿色滤色器52G和蓝色滤色器52B，并且它们分别接收红光、绿光和蓝光，以得到彩色可见光图像，然而，可以在不设置滤色器52的情况下获得单色可见光图像。
另外，在本实施例中，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于片上透镜52的Z轴方向的中心附近的位置处，这能够提高每个像素P1中的红外光检测灵敏度。
<2.第二实施例>
[像素P2的构造]
图7示意性地示出了作为根据第二实施例的摄像元件的像素P2中的截面构造的示例。图8示意性地示出了多个像素P2在XY平面中的布置状态的示例。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P2可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中包括的像素P。然而，在本实施例中，如图8所示，四个像素P2被包括在一个像素组PP2中，并且共享一个光电转换器10。因此，在将根据本实施例的像素P2用作图1所示的像素P的情况下，作为示例，可以以像素P2为单位执行包括一个电荷累积电极25的有机光电转换器20的驱动，并且可以以像素组PP2为单位执行一个光电转换器10的驱动。注意，图7的左侧和右侧示出了两个贯通电极17和与贯通电极17上端接触的两个读出电极26，并且右侧的读出电极26显示为与半导体层21分开。然而，实际上，右侧的读出电极26在与图7所示的截面不同的截面中也连接到半导体层21。
图8的(A)至(D)分别示出了在图7所示的Z轴方向上对应于水平Lv1至Lv3以及Lv5的高度位置处的布置状态。即，图8的(A)示出在XY平面中片上透镜54的布置状态，图8的(B)示出在XY平面中滤色器52的布置状态，图8的(C)示出在XY平面中电荷累积电极25的布置状态，并且图8的(D)示出在XY平面中光电转换区域12、贯通电极17和读出电极26的布置状态。注意，在图8中，为了确保可见性，在(D)中还示出了读出电极26。另外，在图8的(B)中，符号PR2表示红色像素P2，符号PG2表示绿色像素P2，符号PB2表示蓝色像素P2。滤色器52的颜色布置没有特别限定，例如可以是拜耳阵列。
在上述第一实施例中，在像素部100中，一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区域12设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。相比之下，在本实施例中，对应于一个光电转换区域12，四个片上透镜54、四个滤色器52和四个电荷累积电极25设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。更具体地，对应于一个光电转换区域12，片上透镜54、滤色器52和电荷累积电极25在X轴方向上被布置为两列，在Y轴方向上被布置为两行。即，在本实施例中，如图7和图8所示，每个像素P2包括一个片上透镜54、一个滤色器52和一个电荷累积电极25，在X轴方向和Y轴方向彼此相邻的四个像素P2被包括在一个像素组PP2中，并且四个像素P2共享一个光电转换器10。除了这一点，像素P2的构造与像素P1的构造基本相同。注意，图8的(D)示出了这样的示例：贯通电极17和读出电极26设置在每个光电转换区域12中的各自四个角处的相邻光电转换区域12之间的边界附近。
[像素P2的作用和效果]
根据本实施例的像素P2具有上述构造，这可以同时获得在面内方向上相同位置处的可见光图像和包括距离信息的红外光图像。此外，根据像素P2，与像素部100中包括多个像素P1的情况相比，可以减小像素部100中所包括的多个像素P2之间的红外光检测灵敏度的差异。在像素部100包括多个像素P1的情况下，通过滤色器52的红外光的透射率根据滤色器52的颜色而不同。因此，到达光电转换区域12的红外光的强度在红色像素PR1、蓝色像素PB1和绿色像素PG1之间不同。这导致一个像素组PP1中包括的多个像素P1之间的红外光检测灵敏度不同。在这方面，根据本实施例的像素P2，已经通过一个滤色器52R、一个滤色器52B和两个滤色器52G中的每一个的红外光进入每个光电转换区域12。这可以减少在多个像素组PP2之间引起的红外光检测灵敏度的差异。
另外，在本实施例中，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于在Z轴方向上各个片上透镜54的中心附近的位置处，这能够提高每个像素P2中的红外光检测灵敏度。
另外，即使在布置多个根据本实施例的像素P2的情况下，像素间区域遮光膜43中的每个开口部43K的中心位置可以从对应的一个像素P2的中心位置偏移。其原因之一是减少布置在像素部100中的多个像素P2的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P2的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部43K的中心位置相对于对应的一个像素P2的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该偏移量从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。
此外，相邻像素P2之间的间隔可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该间隔从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。例如，这样做使得可以根据布置在像素部100中的多个像素P2中的每个图像高度来执行瞳孔校正。
注意，图8只是示例，在本公开的像素部100中布置的多个像素P2中的贯通电极17的布置状态和读出电极26的布置状态不限于此。例如，如图9所示，贯通电极17可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中四个角的中点处。图9示意性地示出了像素部100中的多个像素P2的布置状态的第一变形例。或者，如图10所示，贯通电极17可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中的四个角处以及每个光电转换区域12中的四个角的中点处。图10示意性地示出了像素部100中的多个像素P2的布置状态的第二变形例。此外，如图11所示，可以代替在X轴方向上并排布置的两个片上透镜54而布置具有对应于两个片上透镜54的尺寸的一个片上透镜54A。图11示意性地示出了像素部100中的多个像素P2的布置状态的第三变形例。在图11的示例中，设置在片上透镜54A正下方的两个滤色器52例如是允许绿色通过的绿色滤色器52G。因此，通过片上透镜54A的光被两个像素PG2接收，这可以获得图像平面相位差信息。注意，滤色器52的颜色布置没有特别限定，与片上透镜54A对应的部分以外的颜色布置例如可以是拜耳阵列。另外，在图11中，贯通电极17和读出电极26设置在每个光电转换区域12中的四个角的位置，然而，本公开不限于此。例如，除了图11中的构造之外，贯通电极17还可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中的四个角的中点处。或者，贯通电极17可以不设置在每个光电转换区域12中的四个角处，而可以只设置在每个光电转换区域12中的四个角的中点处。
<3.第三实施例>
[像素P3的构造]
图12示意性地示出了作为根据第三实施例的摄像元件的像素P3的截面构造的示例。图13是多个像素P3在XY平面中的布置状态的示例的示意图。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P3可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中包括的像素P。然而，在本实施例中，如图13所示，十六个像素P3被包括在一个像素组PP3中，并且共享一个光电转换器10。因此，在使用根据本实施例的像素P3作为图1所示的像素P的情况下，作为示例，可以以像素P3为单位执行包括一个电荷累积电极25的有机光电转换器20的驱动，并且可以以像素组PP3为单位执行一个光电转换器10的驱动。
图13的(A)至(D)分别示出了在图12所示的Z轴方向上对应于水平Lv1至Lv3以及Lv5的高度位置处的布置状态。即，图13的(A)示出了在XY平面中片上透镜54的布置状态，图13的(B)示出了在XY平面中滤色器52的布置状态，图13的(C)示出了在XY平面中电荷累积电极25和读出电极26的布置状态，图13的(D)示出了在XY平面中光电转换区域12和贯通电极17的布置状态。注意，在图13中，为了确保可见性，在(D)中还示出了读出电极26。另外，图13的(C)示出部分彼此重叠的电荷累积电极25和读出电极26，然而，实际上，电荷累积电极25和读出电极26被设置为彼此分离。此外，在图13的(B)中，符号PR3表示红色像素P3，符号PG3表示绿色像素P3，符号PB3表示蓝色像素P3。需要说明的是，滤色器52的颜色布置没有特别限定，例如可以是拜耳阵列。
在上述第一实施例中，在像素部100中，在Z轴方向上彼此对应的位置处设置有一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区域12。相比之下，在本实施例中，对应于一个光电转换区域12，在Z轴方向上彼此对应的位置处设置十六个片上透镜54、十六个滤色器52和十六个电荷累积电极25。更具体地，对应于一个光电转换区域12，片上透镜54、滤色器52和电荷累积电极25在X轴方向上被布置为四列，在Y轴方向上被布置为四行。即，在本实施例中，如图12和图13所示，在X轴方向和Y轴方向上彼此相邻的十六个像素P3被包括在一个像素组PP3中，并且共享一个光电转换器10。除了这一点之外，像素P3的构造与像素P1的构造基本相同。注意，图13的(D)示出了这样的示例：贯通电极17布置在各光电转换区域12的各自四个角处相邻光电转换区域12间的边界附近以及连接四个角的直线上。另外，在图13的(D)中，在每四个像素P3的中间位置处设置一个读出电极26，并且这四个像素P3共享一个读出电极26。
[像素P3的作用和效果]
根据本实施例的像素P3具有上述构造，这使得可以同时获得在面内方向上相同位置处的可见光图像和包括距离信息的红外光图像。此外，根据像素P3，与像素部100中包括多个像素P1的情况相比，可以减小像素部100中包括的多个像素组PP3之间的红外光检测灵敏度的差异。
另外，在本实施例中，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于各个片上透镜54的Z轴方向的中心附近的位置处，这使得可以提高每个像素P2中的红外光检测灵敏度。注意，图13只是示例，本公开的像素部100中布置的多个像素P3中贯通电极17的布置位置和读出电极26的布置位置不限于此。
另外，即使在布置多个根据本实施例的像素P3的情况下，像素间区域遮光膜43的各开口部43K的中心位置也可以与对应的一个像素P3的中心位置偏离。这样做的一个原因是减少布置在像素部100中的多个像素P3的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P3的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部43K的中心位置相对于相应的一个像素P3的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该偏移量从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。
此外，相邻像素P3之间的间距可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该间距从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。这样做例如可以根据布置在像素部100中的多个像素P2中的每个图像高度来执行瞳孔校正。
<4.第四实施例>
[像素P4的构造]
图14示意性地示出了作为根据第四实施例的摄像元件的像素P4中的截面构造的示例。图15是多个像素P4在XY平面中的布置状态的示例的示意图。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P4可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中包括的像素P。然而，在本实施例中，如图14和图15所示，一个像素P4包括四个子像素SP4，并且每个子像素SP4包括一个电荷累积电极25和一个光电转换器10。因此，在使用根据本实施例的像素P4作为图1所示的像素P的情况下，作为示例，可以以子像素SP4为单位执行包括一个电荷累积电极25的有机光电转换器20的驱动，并且可以以子像素SP4为单位执行一个光电转换器10的驱动。
图15的(A)至(D)分别示出了在图14所示的Z轴方向上对应于水平Lv1至Lv3以及Lv5的高度位置处的布置状态。即，图15的(A)示出了在XY平面中片上透镜54的布置状态，图15的(B)示出了在XY平面中滤色器52的布置状态，图15的(C)示出了在XY平面中电荷累积电极25的布置状态，并且图15的(D)示出了在XY平面中光电转换区域12和贯通电极17的布置状态。注意，在图15中，为了确保可见性，在(D)中还示出了读出电极26。另外，在图15的(B)中，符号PR4表示红色像素P4，符号PG4表示绿色像素P4，符号PB4表示蓝色像素P4。
在上述第一实施例中，在像素部100中，一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区域12设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。相比之下，在本实施例中，在Z轴方向上彼此对应的位置处，对应于一个片上透镜54设置了一个滤色器52、四个电荷累积电极25和四个光电转换区域12。更具体地，对应于一个片上透镜54和一个滤色器52，电荷累积电极25和光电转换区域12在X轴方向上被布置为两列，在Y轴方向上被布置为两行。即，在本实施例中，如图15和图16所示，一个像素P4包括四个电荷累积电极25和四个光电转换区域12。除了这一点之外，像素P4的构造与像素P1的构造基本相同。
[像素P4的作用和效果]
根据本实施例的像素P4具有上述构造，这使得可以同时获得在面内方向上相同位置处的可见光图像和包括距离信息的红外光图像。此外，可以在每个像素P4中通过红外光获得X轴方向和Y轴方向上的图像平面相位差信息。
此外，可以在与红色像素PR4、绿色像素PG4和蓝色像素PB4中的每一个对应的位置处获得红外光信号。因此，与根据第二实施例的像素P2和根据第三实施例的像素P3相比，在根据本实施例的像素P4中，获得了具有高分辨率的红外光图像。
另外，在本实施例中，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于片上透镜54的Z轴方向的中心附近的位置处，这使得能够提高每个像素P4中的红外光检测灵敏度。
另外，即使在布置多个根据本实施例的像素P4的情况下，像素间区域遮光膜43的各开口部43K的中心位置也可以偏离对应的一个子像素SP4的中心位置。这样做的原因之一是减少布置在像素部100中的多个像素P4的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P4的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部43K的中心位置相对于对应的一个子像素SP4的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该偏移量从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。
此外，相邻像素P4之间的间隔可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该间隔从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。例如，这样做使得可以根据布置在像素部100中的多个像素P4中的每个图像高度来执行瞳孔校正。
注意，图15只是示例，本公开的像素部100中布置的多个像素P4中的贯通电极17的布置位置和读出电极26的布置位置并不仅限于此。例如，如图16所示，贯通电极17还可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中四个角的中点处。图16示意性地示出了像素部100中的多个像素P4的布置状态的变形例。
<5.第五实施例>
[像素P5的构造]
图17示意性地示出了作为根据第五实施例的摄像元件的像素P5中的截面构造的示例。图18是多个像素P5在XY平面中的布置状态的示例的示意图。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P5可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中包括的像素P。然而，在本实施例中，如图17和图18所示，一个像素P5包括四个子像素SP5，并且每个子像素SP5包括一个电荷累积电极25。因此，在根据本实施例的像素P5用作图1所示的像素P的情况下，作为示例，可以以子像素SP5为单位执行包括一个电荷累积电极25的有机光电转换器20的驱动，并且可以以像素P5为单位执行一个光电转换器10的驱动。
图18的(A)至(D)分别示出了在图17所示的Z轴方向上对应于水平Lvl至Lv3以及Lv5的高度位置处的布置状态。即，图18的(A)示出在XY平面中片上透镜54的布置状态，图18的(B)示出在XY平面中滤色器52的布置状态，图18的(C)示出在XY平面中电荷累积电极25的布置状态，并且图18的(D)示出在XY平面中光电转换区域12和贯通电极17的布置状态。注意，在图18中，为了确保可见性，在(D)中还示出了读出电极26。另外，在图18的(B)中，符号PR5表示红色像素P5，符号PG5表示绿色像素P5，符号PB5表示蓝色像素P5。
在上述第一实施例中，在像素部100中，一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区域12设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。相比之下，在本实施例中，在Z轴方向彼此对应的位置处，对应于一个片上透镜54设置一个滤色器52、四个电荷累积电极25和一个光电转换区域12。更具体地，对应于一个片上透镜54、一个滤色器52和一个光电转换区域12，电荷累积电极25在X轴方向上被布置为两列，在Y轴方向上被布置为两行。即，在本实施例中，如图17和图18所示，一个像素P5包括四个电荷累积电极25。此外，在根据本实施例的像素P5中，像素间区域遮光膜56例如可以设置于在Z轴方向上的有机光电转换器20和片上透镜54之间，更具体地，例如在滤色器52和密封膜51之间。像素间区域遮光膜56包括诸如W(钨)、Al(铝)等金属为主成分。像素间区域遮光膜56包括多个开口部56K，并设置于在XY平面中与其他相邻像素P5的边界部中，即，不同颜色的滤色器52之间的区域，以整体形成格子图案。这使得可以抑制不需要的光倾斜入射到相邻像素P5的有机光电转换器20上，并防止混色。此外，在平面图中，像素间区域遮光膜56以包围各像素P5的光电转换区域12的方式设置。这可以抑制不需要的光倾斜入射到相邻像素P5的光电转换区域12上，并防止混色。在图18的(B)中，像素间区域遮光膜56由虚线示出。除了这一点之外，像素P5的构造与像素P1的构造基本相同。在本实施例中，具体而言，滤色器52的布置间距与光电转换区域12的布置间距彼此一致，因此，设置像素间区域遮光膜56使得可以预期对有机光电转换器20和光电转换区域12两者的防混色效果。这里，像素间区域遮光膜43中各开口部56K的中心位置可以从对应的一个像素P5的中心位置偏移。这样做的一个原因是减少布置在像素部100中的多个像素P5的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P5的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部56K的中心位置相对于相应的一个像素P5的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，该偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。注意，除了根据本实施例的像素P5之外，像素间区域遮光膜56适用于在本说明书中被描述为各个实施例和变形例的任何像素。然而，在实施例和变形例中描述的像素中可以不设置像素间区域遮光膜56。
[像素P5的作用和效果]
根据本实施例的像素P5具有上述构造，这可以同时获得在面内方向上相同位置处的可见光图像和包括距离信息的红外光图像。此外，可以在每个像素P5中通过可见光获得X轴方向和Y轴方向上的图像平面相位差信息。
另外，在本实施例中，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于片上透镜54的Z轴方向的中心附近的位置处，这使得能够提高每个像素P5中的红外光检测灵敏度。
另外，即使在布置多个根据本实施例的像素P5的情况下，像素间区域遮光膜43中的各开口部43K的中心位置可以从像素P5中的对应一个的中心位置偏移。这样做的一个原因是减少布置在像素部100中的多个像素P5的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P5的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部43K的中心位置相对于相应的一个像素P5的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该偏移量从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。
此外，相邻像素P5之间的间隔可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该间隔从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。例如，这样做使得可以根据布置在像素部100中的多个像素P5中的每个图像高度来执行瞳孔校正。
注意，图18只是示例，本公开的像素部100中布置的多个像素P4中的贯通电极17的布置位置和读出电极26的布置位置不限于此。例如，如图19所示，贯通电极17还可以布置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中四个角的中点处。图19示意性地示出了像素部100中的多个像素P5的布置状态的第一变形例。或者，如图20所示，贯通电极17可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中的四个角处以及每个光电转换区域12中的四个角的中点处。图20示意性地示出像素部100中的多个像素P5的布置状态的第二变形例。
此外，如图21A和图21B所示，在每个像素P5中，例如，滤色器52的中心位置和光电转换区域12的中心位置可以在X轴方向和Y轴方向错开一半。这样做可以减少每个光电转换区域12中对红外光的光接收灵敏度的变化。注意，图21A和图21B示意性地示出了像素部100中的多个像素P5的布置状态的第三变形例。图21A具体地示出了片上透镜54、光电转换区域12、贯通电极17和读出电极26之间的位置关系。图21B具体示出了片上透镜54、滤色器52和光电转换区域12之间的位置关系。
<6.第六实施例>
[像素P6的构造]
图22示意性地图示了作为根据第六实施例的摄像元件的像素P6中的截面构造的示例。图23是多个像素P6在XY平面中的布置状态的示例的示意图。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P6可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中包括的像素P。然而，在本实施例中，如图22和图23所示，一个像素P6包括四个子像素SP6，每个子像素SP6包括一个电荷累积电极25。另外，四个像素P6被包括在一个像素组PP6中，并共享一个光电转换器10。因此，在将根据本实施例的像素P6用作图1所示的像素P的情况下，作为示例，可以以子像素SP6为单位执行包括一个电荷累积电极25的有机光电转换器20的驱动，并且可以以像素组PP6为单位执行一个光电转换器10的驱动。
图23的(A)至(D)分别示出了在与图22所示的Z轴方向上的水平Lvl至Lv3以及Lv5相对应的高度位置处的布置状态。即，图23的(A)示出了在XY平面中片上透镜54的布置状态，图23的(B)示出了在XY平面中滤色器52的布置状态，图23的(C)示出了在XY平面中电荷累积电极25的布置状态，并且图23的(D)示出了在XY平面中光电转换区域12和贯通电极17的布置状态。注意，在图23中，为了确保可见性，在(D)中还示出了读出电极26。另外，在图23的(B)中，符号PR6表示红色像素P6，符号PG6表示绿色像素P6，符号PB6表示蓝色像素P6。
在上述第一实施例中，在像素部100中，一个片上透镜54、一个滤色器52、一个电荷累积电极25和一个光电转换区12设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。相比之下，在本实施例中，对应于一个光电转换区域12，四个片上透镜54、四个滤色器52和十六个电荷累积电极25设置于在Z轴方向上彼此对应的位置处。更具体地，对应于一个光电转换区域12，片上透镜54和滤色器52在X轴方向上被布置为两列，在Y轴方向上被布置为两行；对应于一个光电转换区域12，电荷累积电极25在X轴方向上被布置为四列，在Y轴方向上被布置为四行。即，在本实施例中，如图22和图23所示，在X轴方向和Y轴方向上彼此相邻的四个像素P6被包括在一个像素组PP6中，并且共享一个光电转换器10。除了这一点之外，像素P6的构造与像素P1的构造基本相同。
[像素P6的作用和效果]
根据本实施例的像素P6具有上述构造，这可以同时获得在面内方向上相同位置处的可见光图像和包括距离信息的红外光图像。此外，可以在每个像素P6中通过可见光获得X轴方向和Y轴方向上的图像平面相位差信息。
另外，在本实施例中，贯通电极17和读出电极26设置在不重叠于片上透镜54的Z轴方向的中心附近的位置处，这使得能够提高每个像素P2中的红外光检测灵敏度。
此外，即使在布置多个根据本实施例的像素P6的情况下，像素间区域遮光膜43中各开口部43K的中心位置也可以与对应的一个像素P5的中心位置偏离。这样做的一个原因是减少布置在像素部100中的多个像素P6的检测特性的变化，例如，以防止布置在像素部100的外围部分中的像素P6的检测灵敏度降低。在这种情况下，每个开口部43K的中心位置相对于相应的一个像素P6的中心位置的偏移量可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该偏移量从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。
此外，相邻像素P6之间的间隔可以从像素部100的中心到像素部100的外围部分增加。特别地，优选地，该间距从像素部100的中心到像素部100的外围部分非线性地改变。例如，这样做使得可以根据布置在像素部100中的多个像素P6中的每个图像高度来执行瞳孔校正。
注意，图23只是示例，本公开的像素部100中布置的多个像素P6中贯通电极17的布置位置和读出电极26的布置位置不限于此。例如，如图24所示，贯通电极17可以布置在相邻像素组PP6之间的边界附近以围绕每个片上透镜54。图24示意性地示出了像素部100中的多个像素P6的布置状态的变形例。
<7.第七实施例>
[像素P7的构造]
图25示意性地示出了作为根据第七实施例的摄像元件的像素P7中的截面构造的示例。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P7可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中所包括的像素P。
除了像素P1的构造之外，根据本实施例的像素P7还包括在半导体基板11的正面11A上的一对电荷保持部(MEM)143A和143B。MEM143A和143B是暂时保持在光电转换区域12中产生和累积的电荷以与其他像素共享FD 15A和15B的区域。除了这一点之外，像素P7的构造与像素P1的构造基本相同。注意，MEM 143A和143B具有绝缘膜和电极从正面11A侧层叠的构造。另外，可以采用这样的构造等：去除浮动扩散层15A和15B，与TG 141A和141B相邻地设置电荷保持部143A和143B，并且与电荷保持部143A和143B相邻地设置FD 15A和15B。注意，除了根据本实施例的像素P7之外，MEM 143A和143B可适当地应用于在本说明书中作为各个实施例和变形例描述的任何像素。
[像素P7的作用和效果]
根据本实施例的像素P7，光电转换器10包括MEM 143A和143B，这使得可以共享浮动扩散层15A和15B，从而提高半导体基板上摄像元件的安装效率。例如，增加放大晶体管的面积可以改善光电转换膜的噪声特性。此外，像素P7具有与根据上述第一实施例的像素P1类似的作用和效果。
<8.第八实施例>
图26示意性地示出了作为根据第八实施例的摄像元件的像素P8的截面构造的示例。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P8可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中所包括的像素P。
除了上述第一实施例中描述的像素P1的构造之外，根据本实施例的像素P8还包括位于片上透镜54的入射侧(即，从片上透镜54看，与有机光电转换器20相对的一侧)的滤光器61。注意，图26示出了这样的示例，与一个滤光器61、一个片上透镜54、一个有机光电转换层22、一个滤光器42以及一个光电转换区域12相对应地布置多个彼此不同颜色的滤色器52。为了方便起见，图26示出了彼此不同颜色的滤色器52-1和滤色器52-2。除了这一点之外，像素P8的构造与像素P1的构造基本相同。注意，像素P8不限于图26所示。例如，可以对应于一个滤光器61设置一个滤色器52，或者可以对应于一个滤光器61设置多个片上透镜54、多个有机光电转换层22、多个滤光器42和多个光电转换区域12。注意，有机光电转换层22可以设置为一些像素P8共用，或者可以设置为像素部100中的所有多个像素P8共用。或者，可以在多个像素P8上设置一个滤光器61。注意，滤光器61适用于在上述第一至第七实施例及其变形例中描述的像素P1至P7中的任何一个。
图27A至图27C分别示意性地示出像素P8中的滤光器61、滤色器52和滤光器42的透光率的波长依赖性。具体地，图27A示出滤光器61的透光率分布，图27B示出滤色器52的透光率分布，图27C示出滤光器42的透光率分布。此外，图27D示出了入射在有机光电转换层22上的波长与对有机光电转换层22上的入射光的灵敏度之间的关系，以及入射到光电转换区域12上的波长和对光电转换区域12上的入射光的灵敏度之间的关系。注意，在图27B中，红色滤色器52R的透光率分布曲线用R表示，绿色滤色器52G的透光率分布曲线用G表示，蓝色滤色器52B的透光率分布曲线用B表示。另外，在图27C中，滤光器61的透光率分布用虚线表示，滤光器42的透光率分布用实线表示。滤光器61是所谓的双带通滤波器，并且是在可见光范围和红外光范围中具有透射波长范围并且选择性地允许可见光(例如，波长为400nm至650nm的光，包括端点)和一部分红外光(例如，波长为800nm至900nm的光，包括端点)通过的光学构件。入射光中的可见光和部分红外光通过滤光器61(图27A)。在通过滤光器61的光中，蓝色区域的可见光和部分红外光通过蓝色滤色器52B(图27B)。在有机光电转换层22被构造为检测可见光范围中的一些或全部波长并且对红外光范围不敏感的情况下，在通过蓝色滤色器52B的光中，蓝色区域的可见光被有机光电转换层22吸收，并且在通过蓝色滤色器52B的光中，部分红外光通过有机光电转换层22。在通过有机光电转换层22的光中，通过滤光器42的红外光入射到光电转换区域12上。这同样适用于红色滤色器52R和绿色滤色器52G。结果，如图27D所示，在有机光电转换层22中获得可见光信息(R、G、B)，并且在光电转换区域12中获得红外光信息(IR)。如图27A至图27D所示，根据像素P8，只有经过所有滤光器61、滤色器52、有机光电转换层22和滤光器42的预定波长范围内的红外光选择性地入射到光电转换区域12上，并被光电转换。
注意，图27A至图27D中的特性仅是示例，并且适用于像素P8的滤光器的透光率分布不限于图27A至27D中的那些。例如，作为图28A至28D所示的变形例的滤光器61A，可以采用这样的滤光器，选择性地允许从可见光范围到部分红外光范围的连续波长范围内的光通过。具体地，图28A示出滤光器61A的透光率分布，图28B示出滤色器52的透光率分布，图28C示出滤光器42的透光率分布。此外，图28D示出了在使用滤光器61A的情况下，入射到有机光电转换层22上的波长和对入射到有机光电转换层22上的光的灵敏度之间的关系以及入射到光电转换区域12上的波长和对入射到光电转换转换区域12上的光的灵敏度之间的关系。
<9.第九实施例>
图29示意性地示出了作为根据第九实施例的摄像元件的像素P9的截面构造的示例。与作为根据上述第一实施例的摄像元件的像素P1一样，像素P9可用作图1所示的固态摄像装置1中的像素部100中所包括的像素P。
除了上述第八实施例中描述的像素P8的构造外，根据本实施例的像素P9还包括在有机光电转换器20和光电转换器10之间的内透镜INL，更具体地，在有机光电转换层22和滤光器42之间的内透镜INL。除了这一点之外，像素P9的构造与像素P8的构造基本相同。注意，在有机光电转换层22和滤光器42之间设置内透镜INL的构造适用于上述第一至第七实施例及其变型例中描述的像素P1至P7中的任何一个。
另外，也可以像图30所示的像素P9A那样，代替内透镜INL而设置光波导WG。图30是作为第九实施例的变形例的摄像元件的像素P9A的截面构造的示意图。注意，在有机光电转换层22和滤光器42之间设置光波导WG的构造适用于上述第一至第七实施例及其变型例中所述的像素P1至P7中的任何一个。
图31是多个像素P9或P9A在XY平面中的布置状态的示例的示意图。图31的(A)至(E)分别示出与图29和图30所示的Z轴方向的水平Lv1至Lv5对应的高度位置的布置状态。即，图31的(A)示出在XY平面中片上透镜54的布置状态，图31的(B)示出在XY平面中滤色器52的布置状态，图31的(C)示出在XY平面中电荷累积电极25的布置状态，图13的(D)示出在XY平面中内透镜INL或光波导WG的布置状态，并且图31的(E)示出在XY平面中光电转换区域12和贯通电极17的布置状态。另外，在图31的(B)中，符号PR9和PR9A分别表示红色像素P9和P9A，符号PG9和PG9A分别表示绿色像素P9和P9A，符号PB9和PB9A分别表示蓝色像素P9和P9A。注意，在图31的(E)中，贯通电极17设置在各光电转换区域12的四个角的相邻的光电转换区域12之间的边界附近，然而，贯通电极17的布置位置不限于此。例如，贯通电极17可以设置在每个光电转换区域12的四个角的中点处。或者，贯通电极17可以设置于在相邻光电转换区域12之间的边界附近的每个光电转换区域12中的四个角以及每个光电转换区域12中的四个角的中点处。另外，图31的(E)示出了像素间区域遮光膜43，然而，作为本实施例及其变形例的像素P9和P9A可以不包括像素间区域遮光膜43。
在根据本实施例及其变形例的像素P9和P9A中，设置了内透镜INL或光波导WG，例如，这甚至可以避免在像素间区域遮光壁16中相对于在XY平面中延伸的背面11B倾斜的入射光的渐晕，并且可以提高倾斜入射特性。
此外，如图32A和图32B所示，在每个像素P9中，例如，滤色器52的中心位置和光电转换区域12的中心位置可以在X轴方向和Y轴方向上错开一半。在这种情况下，优选地，内透镜INL的布置位置也根据光电转换区域12的布置位置而偏移。这样做可以减少每个光电转换区域12中对红外光的光接收灵敏度的变化并防止相邻像素P9之间的混色。注意，图32A和图32B示意性地示出了像素部100中的多个像素P9的布置状态的变形例。图32A具体示出了片上透镜54、光电转换区域12、贯通电极17和读出电极26之间的位置关系。图32B具体示出了片上透镜54、滤色器52、内透镜INL和光电转换区域12之间的位置关系。这同样适用于代替了内透镜INL而使用光波导WG的像素P9A。此外，即使在不使用内透镜INL和光波导WG的情况下，如同图32A和图32B所示的形式，滤色器52的中心位置和光电转换区域12的中心位置也可以在X轴方向和Y轴方向上错开一半。注意，多个像素P9和P9A中的贯通电极17的布置位置和读出电极26的布置位置不限于图31和图32A所示的布置位置。
<10.第十实施例>
图33A和图33B分别是作为第十实施例的摄像元件中的贯通电极17附近的放大垂直截面图和放大水平截面图。应当注意，图33A示出了沿图33B所示的切割线A-A截取的截面。根据本实施例的构造适用于上述第一至第九实施例中的像素P1至P9以及作为其变形例的像素中的任一者。
本实施例具有这样的构造：以在XY截面中围绕贯通电极17并沿Z轴方向延伸的方式设置有金属层18。贯通电极17和金属层18通过绝缘层Z1彼此电绝缘，绝缘层Z1被设置为填充贯通电极17和金属层18之间的间隙。金属层18还可以作为例如像素间区域遮光壁16。固定电荷层13隔着绝缘层Z2设置在金属层18外。
贯通电极17例如使用钨(W)等形成。另外，金属层18例如使用钨(W)形成。然而，可以将铝等用于金属层18。绝缘层Z1和Z2例如使用诸如SiOx(氧化硅)和氧化铝等绝缘材料形成。另外，可以在像素间区域遮光壁16与贯通电极17之间设置间隙来代替绝缘层Z1，以将像素间区域遮光壁16与贯通电极17彼此绝缘。同样地，也可以在像素间区域遮光壁16与固定电荷层13之间设置间隙来代替绝缘层Z2，以将像素间区域遮光壁16与固定电荷层13彼此绝缘。注意，各个组件的构成材料不限于上述那些。
例如，贯通电极17是传输在有机光电转换器20中产生的信号电荷并传输驱动电荷累积电极25的电压的传输路径。金属层18为像素间区域遮光壁，同时为静电屏蔽膜。在不存在金属层18的情况下，当固定电荷层13具有例如负的固定电荷时，将正电压施加到贯通电极17，这可能损害固定电荷层13的功能，从而导致暗电流的产生。因此，设置金属层18以电屏蔽贯通电极17和固定电荷层13，这可以抑制这种暗电流的产生。注意，可以用具有遮光性和非导电性的材料代替图33B所示的金属层18中的除了围绕贯通电极17的部分之外的部分。其原因之一是：金属层18的围绕贯通电极17的部分使用诸如钨和铝等金属材料形成，这实现了上述静电屏蔽膜的效果。此外，在设置金属层18作为静电屏蔽膜的情况下，可以不设置金属层18的围绕贯通电极17的部分之外的部分。
另外，贯通电极17的附近也可以具有图34A和图34B所示的构造。除了不包括隔着绝缘层Z2与金属层18相对的固定电荷层13之外，图34A和图34B中所示的构造与图33A和图33B中所示的构造相同。金属层18为像素间区域遮光壁，并屏蔽贯通电极的电场，以防止施加于贯通电极17的电压对半导体基板11产生影响。此外，通过对金属层18施加适当的电压，能够得到与固定电荷层类似的效果。此外，可以用具有遮光性和非导电性的材料代替图34B所示的金属层18的除了围绕贯通电极17的部分之外的部分。注意，即使在图34A和图34B所示的构造中，优选地，固定电荷层13设置在半导体基板11的背面11B侧。
注意，根据图33A、图33B、图34A和图34B所示的本实施例的构造，即，金属层18被设置为在XY截面中围绕贯通电极17并且在Z轴方向上延伸的构造，适用于除上述第一至第九实施例等中描述的像素之外的像素。例如，该构造适用于作为图35所示的第十实施例的变形例的像素P10。像素P10包括贯穿像素P10延伸的读出电极26，并且不包括半导体层21和电荷累积电极25。此外，在图35中的像素P10中，对应于一个光电转换区域12设置了一个TG141、一个FD 15等。此外，如上所述，设置还用作像素间区域遮光壁16的金属层18。除了这一点之外，图35中的像素P10具有与图2A所示的像素P1等的构造基本相同的构造。注意，在图35中，像素P10包括滤色器52，然而，像素P10可以不包括滤色器52。此外，在像素P10中，有机光电转换器20和光电转换器10各自具有灵敏度的波长范围是可自由设置的。此外，有机光电转换器20的有机光电转换层22可以包括有机物以外的光电转换材料，例如量子点。
<11.第十一实施例>
图36A是根据本公开第十一实施例的光检测系统201的整体构造示例的示意图。图36B是光检测系统201的电路结构的示例的示意图。光检测系统201包括作为发射红外光L2的光源部的发光装置210和作为包括光电转换元件的受光部的光检测器220。作为光检测器220，可以使用上述的固态摄像装置1。光检测系统201还可以包括系统控制器230、光源驱动部240、传感器控制器250、光源侧光学系统260和相机侧光学系统270。
光检测器220能够检测光线L1和光线L2。光线L1是被物体(测量物体)200反射的来自外部的环境光(图36A)。光线L2为发光装置210发出后经物体200反射后的光。光线L1例如为可见光，光线L2例如为红外光。光线L1可由光检测器220中的有机光电转换器检测，光线L2可由光检测器220中的光电转换器检测。可以从光线L1中获取物体200的图像信息，从光线L2获取物体200与光检测系统201之间的距离信息。光检测系统201例如可以安装在诸如智能手机等电子装置以及诸如汽车等移动体上。可以使用例如半导体激光器、表面发射半导体激光器或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)来构造发光装置210。作为光检测器220检测发光装置210发出的光线L2的方法，例如可以采用iTOF法，然而，该方法不限于此。在iTOF方法中，例如，光电转换器能够通过飞行时间(Time-of-Flight，TOF)来测量到物体200的距离。作为光检测器220检测发光装置210发出的光线L2的方法，例如可以采用结构光法或立体视觉法。例如，在结构光方法中，将具有预定图案的光投射到物体200上，并分析图案的变形，从而可以测量光检测系统201与物体200之间的距离。另外，在立体视觉法中，例如，使用两个或多个相机来获得从两个或多个不同视角观看的物体200的两个或多个图像，从而可以测量光检测系统201与物体200之间的距离。需要说明的是，系统控制器230可以同步控制发光装置210和光检测器220。
<12.电子设备的应用示例>
图37是示出应用本技术的电子设备2000的构造示例的框图。例如，电子设备2000具有作为相机的功能。
电子设备2000包括具有透镜组等的光学部2001、应用上述固态摄像装置1等(以下称为固态摄像装置1等)的光检测器2002以及作为相机信号处理电路的DSP(数字信号处理器)电路2003。此外，电子设备2000还包括帧存储器2004、显示部2005、记录部2006、操作部2007和电源部2008。DSP电路2003、帧存储器2004、显示部2005、记录部2006、操作部2007和电源部2008通过总线2009相互连接。
光学部2001从物体捕获入射光(图像光)并且在摄像装置2002的成像平面上形成入射光的图像。摄像装置2002将通过光学部2001在成像平面上形成图像的入射光的光量逐个像素地转换为电信号，并输出电信号作为像素信号。
例如，显示部2005包括诸如液晶面板和有机EL面板等面板型显示设备，并显示由光检测器2002捕获的运动图像或静止图像。记录部2006将光检测器2002捕获的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质上。
操作部2007在用户的操作下以发出用于电子设备2000的各种功能的操作指令。电源部2008适当地向DSP电路2003、帧存储器2004、显示部2005、记录部2006和操作部2007提供各种类型的电源作为用于操作这些供应目标的电力。
如上所述，使用上述固态摄像装置1等作为光检测器2002使得能够期望获得优良的图像。
<13.体内信息获取系统的实际应用示例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图38是示出使用胶囊型内窥镜的患者的体内信息获取系统的示意性构造的示例的框图，可以将根据本公开的实施例的技术(本技术)应用于该胶囊型内窥镜。
体内信息获取系统10001包括胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200。
胶囊型内窥镜10100在检查时被患者吞咽。胶囊型内窥镜10100具有摄像功能和无线通信功能，并且在一段时间内通过蠕动运动进入诸如胃或肠等器官内部，同时以预定间隔连续地拍摄该器官内部的图像(以下称为体内图像)，直至自然地从患者体内排出。然后，胶囊型内窥镜10100通过无线传输将体内图像的信息连续地发送到体外的外部控制装置10200。
外部控制装置10200对体内信息获取系统10001的操作进行整体控制。另外，外部控制装置10200从胶囊型内窥镜10100接收向其发送的体内图像的信息，并基于接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。
在体内信息获取系统10001中，在胶囊型内窥镜10100被吞下后直至被排出前的时段中的任何时间，能够获取所拍摄的患者体内状态的体内图像。
胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200的构造和功能在下面详细说明。
胶囊型内窥镜10100包括胶囊型的壳体10101，其中，容纳有光源单元10111、图像拾取单元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。
例如，光源单元10111包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且将光照射在图像拾取单元10112的图像拾取视野上。
图像拾取单元10112包括图像拾取元件和光学系统，该光学系统包括在图像拾取元件的前级设置的多个透镜。照射在作为观察物体的生物体组织上的光的反射光(以下称为观察光)被光学系统会聚并导入图像拾取元件。在图像拾取单元10112中，入射的观察光被图像拾取元件光电转换，由此生成与观察光相对应的图像信号。由图像拾取单元10112生成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)或图形处理单元(GPU)等处理器，并且对由图像拾取单元10112生成的图像信号执行各种信号处理。图像处理单元10113将已经执行了信号处理的图像信号作为RAW数据提供给无线通信单元10114。
无线通信单元10114对已经由图像处理单元10113执行了信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并且通过天线10114A将所得到的图像信号发送至外部控制装置10200。此外，无线通信单元10114通过天线10114A从外部控制装置10200接收与胶囊型内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。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包括用于功率接收的天线线圈、用于根据在天线线圈中产生的电流以再生电力的电力再生电路、升压电路等。供电单元10115使用非接触充电的原理来产生电力。
电源单元10116包括二次电池并且存储由供电单元10115产生的电力。在图38中，为了避免复杂的图示，省略了指示来自电源单元10116的电力的供应目的地的箭头标记等。然而，存储在电源单元10116中的电力被提供给并且可以用于驱动光源单元10111、图像拾取单元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向其发送的信号控制适当地控制光源单元10111、图像拾取单元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、其中处理器和诸如存储器等存储元件混合结合的微型计算机、控制板等。外部控制装置10200通过天线10200A向胶囊型内窥镜10100的控制部10117发送控制信号，以控制胶囊型内窥镜10100的操作。在胶囊型内窥镜10100中，例如，根据来自外部控制装置10200的控制信号，能够改变光源单元10111的照向观察物体的光的照射条件。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变图像拾取条件(例如，图像拾取单元10112的帧率、曝光值等)。此外，可以根据来自外部控制装置10200的信号控制来改变图像处理单元10113的处理的实质或用于从无线通信单元10114发送图像信号的条件(例如，发送间隔、发送图像编号等)。
另外，外部控制装置10200对从胶囊型内窥镜10100向其发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所拍摄的体内图像的图像数据。作为图像处理，可以执行各种信号处理，例如显影处理(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基于所生成的图像数据来控制显示设备的驱动，以使显示设备显示所拍摄的体内图像。替代地，外部控制装置10200还可以控制记录装置(未示出)以记录所生成的图像数据，或者控制打印装置(未示出)以通过打印来输出所生成的图像数据。
上面已经描述了可以应用根据本公开的技术的体内信息获取系统的一个示例。根据本公开的技术能够应用于例如上述构造中的图像拾取单元10112。尽管尺寸小，但能够实现高图像检测精度。
<14.内窥镜手术系统的实际应用示例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图39是示出能够应用根据本公开的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图39中，示出了一种状态：其中，外科医生(医师)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、例如气腹管11111和能量装置11112等其它手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及其上装载用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101以及连接到该镜筒11101的近端的摄像头11102，该镜筒具有从其远端起预定长度的区域以插入患者11132的体腔中。在所示的示例中，示出了内窥镜11100，其包括具有刚性镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100也可以作为柔性内窥镜而包括具有柔性类型的镜筒11101。
镜筒11101在其远端具有开口，在该开口中安装有物镜。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导被引入到镜筒11101的远端并且通过物镜朝着患者11132的体腔中的观察目标照射。注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜、或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
光学系统和图像拾取元件设置在摄像头11102的内部，以使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统而被会聚在图像拾取元件上。通过图像拾取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。图像信号作为RAW数据被传输到CCU 11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并例如针对该图像信号执行诸如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理，用于显示基于图像信号的图像。
显示装置11202在CCU 11201的控制下基于由CCU 1121进行了图像处理的图像信号来显示图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)之类的光源，并且在拍摄手术区域时将照射光提供给内窥镜11100。
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204执行向内窥镜手术系统11000输入的各种信息或指令的输入。例如，用户能够输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。
处理工具控制装置11205控制能量装置11112的驱动，以进行组织的烧灼或切割、血管的密封等。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，从而确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够打印诸如文本、图像或图形等各种形式的与手术有关的各种信息的装置。
注意，当对手术部位进行拍摄时，向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203可以包括白光源，该白光源例如包括LED、激光光源或其组合。在白光源包括红、绿和蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，由于可以针对每种颜色(每种波长)以较高的精度控制输出强度和输出时序，光源装置11203可以执行所拍摄图像的白平衡的调节。此外，在这种情况下，如果来自各个RGB激光源的激光束以时分的方式照射在观察目标上，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的图像拾取元件的驱动。那么还能够以时分的方式拍摄分别对应于R、G和B颜色的图像。根据该方法，即使没有为图像拾取元件设置滤色器，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203，使得改变每预定时间要输出的光强度。通过与光强度的变化的时序同步地控制摄像头11102的图像拾取元件的驱动，从而以时分方式获取图像，并合成图像，能够创建高动态范围的图像，这样的图像没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高亮。
此外，光源装置11203可以被构造为提供准备用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光的吸收的波长依赖性，照射带域比普通观察时的照射光(即，白光)更窄的光，执行以高对比度对诸如粘膜的表层部分的血管等预定组织进行成像的窄带观察(窄带摄像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行通过照射激发光而产生的荧光来获取图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射到人体组织上来观察来自人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者通过将诸如吲哚花青绿(ICG)等试剂局部注入到人体组织中并在人体组织上照射与试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为提供如上所述的适于特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图40是示出图39中所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、图像拾取单元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CCU11201通过传输电缆11400相互连接以进行通信。
透镜单元11401是光学系统，设置在与镜筒11101的连接位置。从镜筒11101的远端入射的观察光被引导至摄像头11102，并被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括多个透镜的组合，包括变焦透镜和聚焦透镜。
图像拾取单元11402所包括的图像拾取元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在将图像拾取单元11402构造为多板型的情况下，例如，通过图像拾取元件生成分别与R、G和B相对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。图像拾取单元11402还可以被构造为具有用于获取三维(3D)显示用的右眼图像信号和左眼图像信号的一对图像拾取元件。如果执行3D显示，则外科医生11131可以更准确地掌握手术区域中生物体组织的深度。要注意，在图像拾取单元11402被构造为多板型的情况下，与各个图像拾取元件对应地设置多个透镜单元11401的系统。
此外，图像拾取单元11402可以不必设置在摄像头11102上。例如，图像拾取单元11402可以被设置为在镜筒11101内部紧接在物镜之后。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下，使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿光轴移动预定距离。因此，可以适当地调整由图像拾取单元11402拍摄图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201传输各种信息以及从CCU11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404将从图像拾取单元11402获取的图像信号作为RAW数据通过传输电缆11400传输至CCU11201。
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。该控制信号包括与摄像条件有关的信息，例如，指定被摄图像的帧率的信息、指定图像拍摄时的曝光值的信息和/或指定在图像拍摄时的放大率和焦点的信息。
应当注意，诸如帧率、曝光值、放大率或焦点之类的摄像条件可以由用户指定或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设置。在后一种情况下，内窥镜11100内置有自动曝光(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接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像头11102传输以及从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102向其传输的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。可以通过电通信、光通信等来传输图像信号和控制信号。
图像处理单元11412对从摄像头11102传输来的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术区域等进行图像拍摄以及显示通过对手术区域等进行图像拍摄获得的拍摄图像有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头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执行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202显示对手术区域等进行成像的被摄图像。于是，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别被摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测被摄图像中包括的物体边缘的形状和颜色等来识别诸如镊子等手术工具、特定的活体区域、出血以及使用能量装置11112时的雾等。当控制单元11413控制显示装置11202显示被摄图像时，控制单元11413可以利用识别结果使各种手术支持信息与手术区域的图像以叠加的方式显示。在以叠加的方式显示手术支持信息并将其提供给外科医生11131的情况下，可以减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131可以可靠地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光通信的光纤或用于电通信和光通信二者的复合电缆。
这里，在所示的示例中，尽管通过使用传输电缆11400以有线通信来执行通信，但是摄像头11102与CCU 11201之间的通信可以通过无线通信来执行。
上面已经说明了可以应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的一个示例。根据本公开的技术能够应用于例如上述构造中的摄像头11102的图像拾取单元11402。将根据本公开的技术应用于图像拾取单元11402使得可以获得更清晰的手术区域图像，从而提高外科医生对手术区域的可视性。
应当注意，这里以内窥镜手术系统为例进行了说明，但是额外地，根据本公开的技术也可以应用于例如显微镜手术系统等。
<15.移动体的实际应用示例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术能够以将被安装到诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动体、飞机、无人机、船只和机器人等任何类型的移动体的装置的形式来实现。
图41是示出作为能够应用根据本公开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构造的示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图41所示的示例中，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，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053被图示为集成控制单元12050的功能性构造。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作如下设备的控制装置：例如内燃机或驱动马达等产生车辆的驱动力的驱动力产生设备、用于将驱动力传递给车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制设置于车身的各种设备的操作。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、电动车窗设备或各种灯(如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等)的控制设备。在这种情况下，从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号能够被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、灯等。
车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像，并接收所拍摄的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等物体执行检测处理，或者执行检测到其距离的处理。
摄像部12031是接收光并且输出与接收的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12031可以将电信号输出为图像，或者可以将电信号输出为与所测距离相关的信息。另外，由摄像部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检测与车辆内部相关的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。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驾驶员的专注程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并向驱动系统控制单元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)功能的协同控制，该功能包括车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于跟随距离的跟随驾驶、定速巡航、车辆碰撞预警、车辆偏离车道预警等。
另外，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获得的关于车辆外部或内部的信息通过控制驱动力产生设备、转向机构、制动设备等来执行旨在用于自动驾驶的协同控制，以使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主地行驶。
另外，微型计算机12051可以基于车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051例如可以根据由车外信息检测单元12030检测到的在前车辆或对向驶来的车辆的位置，通过控制前照灯将远光改变为近光，进行旨在防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号传输到能够在视觉上或听觉上将信息通知给车辆的乘员或车辆的外部的输出设备。在图41的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表盘12063被示为输出设备。显示部12062可以例如包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图42是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图42中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置以及在车辆内部的挡风玻璃上部的位置。设置在前鼻的摄像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100的前部的图像。设置在后视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像部12104主要获得车辆12100后部的图像。设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志或车道等。
顺便提及地，图42示出了摄像部12101至12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104拍摄的图像数据来获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一个可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一个可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051可以基于从摄像部12101至12104获得的距离信息来确定到摄像范围12111至12114内的各个三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取特别是在车辆12100的行进路径上并且在与车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如等于或大于0公里/小时)行进的最近的三维物体作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设置要保持在前方车辆之前的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随开始控制)等。因此，能够执行旨在用于自动驾驶的协同控制，该协同控制使车辆自主地行驶而无需依赖驾驶员等的操作。
例如，微型计算机12051可以基于从摄像部12101至12104获得的距离信息将与三维物体有关的三维物体数据分类为两轮车、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆以及其他三维物体的三维物体数据，提取分类的三维物体数据，并将提取的三维物体数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物以及车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或大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或显示部12062向驾驶员输出警告，并通过驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向。微型计算机12051由此能够辅助驾驶以避免碰撞。
摄像部12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051可以例如通过确定摄像部12101至12104所拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。这种行人的识别例如通过如下过程来进行：提取作为红外摄像机的摄像部12101至12104的拍摄图像中的特征点；以及通过对表示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判定是否是行人。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104所拍摄图像中有行人并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062显示用于强调的正方形轮廓线，以使其叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得表示行人的图标等显示在期望的位置。
上面已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的一个示例。根据本公开的技术能够应用于上述构造中的摄像部12031。将根据本公开的技术应用于摄像部12031使得可以获取更易于观看的所拍摄的图像。可以减少驾驶员的疲劳。
<16.其它变形例>
以上已经结合一些实施例、变形例以及其应用示例或实际应用示例(以下称为“实施例等”)对本公开进行了说明，但本公开不限于上述的实施例等，并且可以以各种方式修改。例如，本公开不限于背照式图像传感器，也适用于前照式图像传感器。
此外，本公开的摄像装置可以具有摄像部和信号处理器或光学系统封装在一起的模块的形式。
此外，在上述实施例等中，以这样的固态摄像装置和安装至该固态摄像装置的摄像元件为例进行说明：在该固态摄像装置中，通过光学透镜系统在成像平面上形成图像的入射光的光量被逐个像素地转换成电信号并且该电信号被输出为像素信号，然而，本公开的光电转换元件不限于这种摄像元件。例如，只要光电转换元件检测和接收来自物体的光，并通过光电转换产生与接收光量相对应的电荷并累积电荷就足够了。要输出的信号可以是图像信息的信号或距离测量信息的信号。
另外，在上述实施例等中，以作为第二光电转换器的光电转换器10为iTOF传感器的情况为例进行了说明，然而，本公开不限于此。即，第二光电转换器不限于检测具有在红外光范围内的波长的光的光电转换器，并且可以是检测具有在其它波长范围内的波长的光的光电转换器。另外，在光电转换器10不是iTOF传感器的情况下，可以仅设置一个传输晶体管(TG)。
此外，在上述实施例等中，描述了其中包括光电转换区域12的光电转换器10和包括有机光电转换层22的有机光电转换器20隔着中间层40层叠的摄像元件作为本公开的光电转换元件的一个示例，然而，本公开不限于此。例如，本公开的光电转换元件可以具有其中层叠两个有机光电转换区域的构造或者其中层叠两个无机光电转换区域的构造。另外，在上述实施例等中，光电转换器10主要检测具有红外光范围内波长的光并对光进行光电转换，有机光电转换器20主要检测具有可见光范围内波长的光并对光进行光电转换，然而，本公开的光电转换元件不限于此。在本公开的光电转换元件中，第一光电转换器和第二光电转换器具有灵敏度的波长范围可自由设置。
另外，本公开的光电转换元件的各个部件的构成材料不限于在上述实施例等中描述的材料。例如，在第一光电转换器或第二光电转换器接收可见光区域的光并对其进行光电转换的情况下，第一光电转换器或第二光电转换器可以包括量子点。
另外，在上述第五实施例中，像素间区域遮光膜56在Z轴方向上设置在有机光电转换器20和片上透镜54之间，然而，除了第五实施例之外，可以在上述各实施例和变形例中类似地设置像素间区域遮光膜56。
另外，在上述实施例等中，作为示例描述了与一个第二光电转换层对应地包括一对栅极电极和一对电荷保持部的情况，所述一对电荷保持部分别累积从第二光电转换层通过所述一对栅极电极中相应的一个到达的电荷，然而，本公开不限于此。可以对应于一个第二光电转换层设置一个栅极电极和一个电荷保持部。或者，也可以对应于一个第二光电转换层设置三个以上的栅极电极和三个以上的电荷保持部。另外，在本公开中，读出第二光电转换层的电荷的晶体管不限于所谓的垂直晶体管，也可以是平面晶体管。
根据作为本公开的实施例的光电转换元件，例如可以通过上述构造获得具有高图像质量的可见光图像信息和包括距离信息的红外光图像信息。
应当注意，这里描述的效果仅是说明性的而非限制性的，并且可以提供其他效果。此外，本技术可以具有以下构造。
(1)
一种光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；以及
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
(2)
根据(1)所述的光电转换元件，其中，所述第二光电转换器用于获取物体的距离信息。
(3)
根据(1)或(2)所述的光电转换元件，其中，所述第二光电转换器包括第二光电转换层、一对栅极电极和一对电荷保持部，每个所述电荷保持部累积从所述第二光电转换层通过所述一对栅极电极中相应的一个栅极电极到达的电荷。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的光电转换元件，其中，对应于一个所述第二光电转换器设置有多个所述电荷累积电极。
(5)
根据(4)所述的光电转换元件，其中，
对应于所述一个第二光电转换器设置有一个所述滤光器，并且
对应于所述一个第二光电转换器设置有一个所述第一光电转换器。
(6)
根据(1)至(5)中任一项所述的光电转换元件，其中，对应于一个所述第一光电转换器设置有多个所述电荷累积电极。
(7)
根据(1)至(6)中任一项所述的光电转换元件，还包括位于所述第二光电转换器的入射侧的像素间区域遮光膜，所述像素间区域遮光膜在对应于所述第二光电转换器的位置处包括多个开口部。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的光电转换元件，还包括贯通电极，从所述第一光电转换器观察，所述贯通电极将所述电荷累积电极中累积的电荷取出至与所述第二光电转换器相对的一侧。
(9)
根据(8)所述的光电转换元件，还包括金属层，所述金属层隔着绝缘层围绕所述贯通电极。
(10)
根据(1)至(9)中任一项所述的光电转换元件，其中，
所述半导体基板具有与所述第一光电转换器相对的第一表面和在所述第一表面相对的一侧的第二表面，并且
在所述第一表面和所述第二表面中的至少一者上形成有凹凸结构。
(11)
根据(1)至(10)中任一项所述的光电转换元件，其中，所述第一光电转换层中的所述层叠结构还包括设置在所述第一电极与所述第一光电转换层之间的半导体层。
(12)
一种光检测器，其设置有多个光电转换元件，所述光电转换元件均包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
(13)
根据(12)所述的光检测器，还包括遮光膜，所述遮光膜位于所述第一光电转换器和所述第二光电转换器之间，并设置在彼此相邻的所述光电转换元件之间的区域中。
(14)
一种光检测系统，其设置有发射红外光的发光装置以及包括光电转换元件的光检测器，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测来自外部的可见光并对所述可见光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测来自所述发光装置的所述红外光，并对所述红外光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
(15)
一种电子设备，其设置有光学部、信号处理器和光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
(16)
一种设置有光检测系统的移动体，所述光检测系统包括发光装置和光检测器，所述发光装置发射可见光范围内包括的第一光和红外光范围内包括的第二光，所述光检测器包括光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括所述第一光的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括所述第二光的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
(17)
一种光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器包括层叠结构，所述层叠结构包括从所述半导体基板侧起依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，所述第一光电转换器检测第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
贯通电极，所述贯通电极与所述第一电极电连接，从所述第一光电转换器观察，所述贯通电极将所述第一光电转换层中产生的电荷取出至与所述半导体基板相对的一侧；和
金属层，所述金属层隔着绝缘层围绕所述贯通电极。
(18)
根据(17)所述的光电转换元件，其中，所述金属层被设置为在与所述层叠结构层叠的层叠方向正交的平面内围绕所述第二光电转换器。
(19)
一种设置有光检测系统的电子设备，所述光检测系统包括发光装置和光检测器，所述发光装置发射可见光范围内包括的第一光和红外光范围内包括的第二光，所述光检测器包括光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括所述第一光的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括所述第二光的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
(20)
一种电子设备，其设置有光学部、信号处理器和光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器包括层叠结构，所述层叠结构包括从所述半导体基板侧起依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，所述第一光电转换器检测第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
贯通电极，所述贯通电极与所述第一电极电连接，从所述第一光电转换器观察，所述贯通电极将所述第一光电转换层中产生的电荷取出至与所述半导体基板相对的一侧；和
金属层，所述金属层隔着绝缘层围绕所述贯通电极。
本申请要求于2019年6月21日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请第62/864907号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本领域技术人员应当理解，在所附权利要求或其等同物的范围内，可以根据设计要求和其他因素进行各种变形、组合、子组合和变更。

Claims (20)

1.一种光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；以及
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述第二光电转换器用于获取物体的距离信息。
3.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述第二光电转换器包括第二光电转换层、一对栅极电极和一对电荷保持部，每个所述电荷保持部累积从所述第二光电转换层通过所述一对栅极电极中相应的一个栅极电极到达的电荷。
4.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，对应于一个所述第二光电转换器设置有多个所述电荷累积电极。
5.根据权利要求4所述的光电转换元件，其中，
对应于所述一个第二光电转换器设置有一个所述滤光器，并且
对应于所述一个第二光电转换器设置有一个所述第一光电转换器。
6.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，对应于一个所述第一光电转换器设置有多个所述电荷累积电极。
7.根据权利要求1所述的光电转换元件，还包括位于所述第二光电转换器的入射侧的像素间区域遮光膜，所述像素间区域遮光膜在对应于所述第二光电转换器的位置处包括多个开口部。
8.根据权利要求1所述的光电转换元件，还包括贯通电极，从所述第一光电转换器观察，所述贯通电极将所述电荷累积电极中累积的电荷取出至与所述第二光电转换器相对的一侧。
9.根据权利要求8所述的光电转换元件，还包括金属层，所述金属层隔着绝缘层围绕所述贯通电极。
10.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，
所述半导体基板具有与所述第一光电转换器相对的第一表面和在所述第一表面相对的一侧的第二表面，并且
在所述第一表面和所述第二表面中的至少一者上形成有凹凸结构。
11.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述第一光电转换层中的所述层叠结构还包括设置在所述第一电极与所述第一光电转换层之间的半导体层。
12.一种光检测器，其设置有多个光电转换元件，所述光电转换元件均包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
13.根据权利要求12所述的光检测器，还包括遮光膜，所述遮光膜位于所述第一光电转换器和所述第二光电转换器之间，并设置在彼此相邻的所述光电转换元件之间的区域中。
14.一种光检测系统，其设置有发射红外光的发光装置以及包括光电转换元件的光检测器，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测来自外部的可见光并对所述可见光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测来自所述发光装置的所述红外光，并对所述红外光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
15.一种电子设备，其设置有光学部、信号处理器和光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括可见光范围的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括红外光范围的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并允使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
16.一种设置有光检测系统的移动体，所述光检测系统包括发光装置和光检测器，所述发光装置发射可见光范围内包括的第一光和红外光范围内包括的第二光，所述光检测器包括光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括所述第一光的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括所述第二光的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并允使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
17.一种光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器包括层叠结构，所述层叠结构包括从所述半导体基板侧起依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，所述第一光电转换器检测第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
贯通电极，所述贯通电极与所述第一电极电连接，从所述第一光电转换器观察，所述贯通电极将所述第一光电转换层中产生的电荷取出至与所述半导体基板相对的一侧；和
金属层，所述金属层隔着绝缘层围绕所述贯通电极。
18.根据权利要求17所述的光电转换元件，其中，所述金属层被设置为在与所述层叠结构层叠的层叠方向正交的平面内围绕所述第二光电转换器。
19.一种设置有光检测系统的电子设备，所述光检测系统包括发光装置和光检测器，所述发光装置发射可见光范围内包括的第一光和红外光范围内包括的第二光，所述光检测器包括光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器检测包括所述第一光的第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测包括所述第二光的第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；和
滤光器，所述滤光器设置在所述第一光电转换器的与所述第二光电转换器相对的一侧，并使得预定波长范围内所包括的预定颜色分量的光透过，
所述第一光电转换器包括层叠结构和电荷累积电极，所述层叠结构包括依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，并且所述电荷累积电极被布置为与所述第一电极分离并且隔着绝缘层与所述第一光电转换层相对。
20.一种电子设备，其设置有光学部、信号处理器和光电转换元件，所述光电转换元件包括：
半导体基板；
第一光电转换器，所述第一光电转换器设置在所述半导体基板上，所述第一光电转换器包括层叠结构，所述层叠结构包括从所述半导体基板侧起依次层叠的第一电极、第一光电转换层和第二电极，所述第一光电转换器检测第一波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
第二光电转换器，所述第二光电转换器设置在所述半导体基板中的在所述半导体基板的厚度方向上与所述第一光电转换器重叠的位置处，所述第二光电转换器检测第二波长范围内的光并对所述光进行光电转换；
贯通电极，所述贯通电极与所述第一电极电连接，从所述第一光电转换器观察，所述贯通电极将所述第一光电转换层中产生的电荷取出至与所述半导体基板相对的一侧；和
金属层，所述金属层隔着绝缘层围绕所述贯通电极。
CN202080035134.0A 2019-06-21 2020-06-17 光电转换元件、光检测器、光检测系统、电子设备和移动体 Pending CN113875023A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962864907P 2019-06-21 2019-06-21
US62/864,907 2019-06-21
PCT/JP2020/023712 WO2020255999A1 (ja) 2019-06-21 2020-06-17 光電変換素子、光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113875023A true CN113875023A (zh) 2021-12-31

Family

ID=74040818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080035134.0A Pending CN113875023A (zh) 2019-06-21 2020-06-17 光电转换元件、光检测器、光检测系统、电子设备和移动体

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11817466B2 (zh)
EP (1) EP3989295A4 (zh)
JP (1) JPWO2020255999A1 (zh)
KR (1) KR20220022483A (zh)
CN (1) CN113875023A (zh)
DE (1) DE112020002994T5 (zh)
TW (1) TW202115922A (zh)
WO (1) WO2020255999A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022129810A (ja) * 2021-02-25 2022-09-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
WO2023037057A1 (fr) * 2021-09-10 2023-03-16 Isorg Capteur d'images couleur et infrarouge
TW202329435A (zh) 2021-11-30 2023-07-16 日商索尼半導體解決方案公司 光檢測裝置、電子機器及光檢測系統
WO2023105929A1 (ja) * 2021-12-10 2023-06-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101608903B1 (ko) * 2009-11-16 2016-04-20 삼성전자주식회사 적외선 이미지 센서
JP2012094720A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Sony Corp 固体撮像装置、半導体装置、固体撮像装置の製造方法、半導体装置の製造方法、及び電子機器
JP2015216187A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
US9111993B1 (en) 2014-08-21 2015-08-18 Omnivision Technologies, Inc. Conductive trench isolation
US9508681B2 (en) 2014-12-22 2016-11-29 Google Inc. Stacked semiconductor chip RGBZ sensor
KR102422224B1 (ko) * 2015-07-31 2022-07-18 삼성전자주식회사 적층형 이미지 센서 및 이를 포함하는 시스템
JP2017112169A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 ソニー株式会社 イメージセンサ、撮像システム及びイメージセンサの製造方法
US10942304B2 (en) 2016-02-09 2021-03-09 Sony Corporation Solid-state imaging element, manufacturing method of the same, and electronic device
JP6780421B2 (ja) * 2016-03-01 2020-11-04 ソニー株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置、並びに、固体撮像装置の駆動方法
JP2017208496A (ja) 2016-05-20 2017-11-24 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び、電子機器
KR20180079518A (ko) * 2016-12-30 2018-07-11 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서
US10129377B2 (en) * 2017-01-04 2018-11-13 Essential Products, Inc. Integrated structure including image capture and depth sensing components
JP7099073B2 (ja) * 2017-06-21 2022-07-12 ソニーグループ株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
CN107359174B (zh) * 2017-07-11 2023-07-25 展谱光电科技（上海）有限公司 多光谱摄像装置
CN107634080B (zh) * 2017-09-26 2024-07-02 南京文已恒网络科技有限公司 一种多光谱摄像装置
KR102427639B1 (ko) * 2017-11-13 2022-08-01 삼성전자주식회사 이미지 센싱 소자
US10651225B2 (en) * 2018-09-27 2020-05-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Band-pass filter for stacked sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US11817466B2 (en) 2023-11-14
TW202115922A (zh) 2021-04-16
US20240006426A1 (en) 2024-01-04
EP3989295A1 (en) 2022-04-27
US20220271073A1 (en) 2022-08-25
WO2020255999A1 (ja) 2020-12-24
DE112020002994T5 (de) 2022-03-17
EP3989295A4 (en) 2022-08-24
JPWO2020255999A1 (zh) 2020-12-24
KR20220022483A (ko) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11923385B2 (en) Solid-state imaging device and solid-state imaging apparatus
JP7242655B2 (ja) 撮像素子の駆動方法
US11817466B2 (en) Photoelectric conversion element, photodetector, photodetection system, electronic apparatus, and mobile body
US20230018449A1 (en) Photoelectric converter and solid-state imaging device
US20190157331A1 (en) Imaging element, stacked-type imaging element and solid-state imaging apparatus
US20240055465A1 (en) Photoelectric conversion element, photodetector, photodetection system, electronic apparatus, and mobile body
CN110431667B (zh) 固态成像元件、电子设备和制造方法
JP2023162281A (ja) 光電変換素子および固体撮像装置
JP2018206837A (ja) 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法、並びに電子機器
WO2020017305A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
WO2022131090A1 (ja) 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
US20240204014A1 (en) Imaging device
US20240023354A1 (en) Photoelectric conversion element, photodetector, photodetection system, electronic apparatus, and mobile body
US20240053447A1 (en) Photoelectric conversion element, photodetector, photodetection system, electronic apparatus, and mobile body
US20240206202A1 (en) Light detection apparatus, light detection system, electronic equipment, and mobile body
US20240031703A1 (en) Light detection apparatus, light detection system, electronic equipment, and mobile body
WO2023067969A1 (ja) 光検出装置およびその製造方法、電子機器ならびに移動体
US12040340B2 (en) Imaging element and imaging device
CN111373540B (zh) 光电转换元件和固态摄像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination