DE112018000933T5 - Bildaufnahmevorrichtung und elektronisches gerät - Google Patents

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Abstract

Zusammenfassung: Dieses Bildaufnahmeelement ist mit einem Pixelbereich, der eine erste photoelektrische Umwandlungseinheit aufweist, einem pixelfreien Bereich, der eine mit einem vorherbestimmten Potential verbundene zweite photoelektrische Umwandlungseinheit aufweist; und einem Schaltungsträger, der an einer seiner Flächen die erste photoelektrische Umwandlungseinheit und die zweite elektrische Umwandlungseinheit aufweist, und eine periphere Schaltung aufweist, die elektrisch mit der ersten photoelektrischen Umwandlungseinheit verbunden ist, versehen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung und ein elektronisches Gerät, die zum Beispiel in einem Infrarotsensor oder dergleichen verwendet werden.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden Bildaufnahmevorrichtungen (Infrarotsensoren) mit Empfindlichkeit im Hinblick auf den Infrarotbereich kommerzialisiert. Zum Beispiel beschreibt PTL1 einen derartigen Infrarotsensor, der einen Gruppe-III-V-Halbleiter wie etwa Indiumgalliumarsenid (InGaAs) als photoelektrischen Wandler benutzt.
  • Literaturliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-127499
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Es wird gewünscht, dass eine solche Bildaufnahmevorrichtung eine Verschlechterung der Bildqualität unterdrückt.
  • Daher ist die Bereitstellung einer Bildaufnahmevorrichtung und eines elektronischen Geräts, die eine Unterdrückung der Verschlechterung der Bildqualität ermöglichen, erwünscht.
  • Eine Bildaufnahmevorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie umfasst einen Pixelbereich, der einen ersten photoelektrischen Wandler aufweist; einen Pixelaußenbereich, der einen mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelten zweiten photoelektrischen Wandler aufweist; und einen Schaltungsträger, der eine Fläche, worauf der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler bereitgestellt sind, aufweist, und eine periphere Schaltung aufweist, die elektrisch mit dem ersten photoelektrischen Wandler gekoppelt ist.
  • Ein elektronisches Gerät nach einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie weist die Bildaufnahmevorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Technologie auf.
  • In der Bildaufnahmevorrichtung und dem elektronischen Gerät nach den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Technologie ist der mit dem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelte zweite photoelektrische Wandler in dem Pixelaußenbereich bereitgestellt; daher werden Licht, das in dem Pixelaußenbereich erzeugt wurde, und Licht, das in den Pixelaußenbereich gelangt ist, von Licht, das in den Pixelbereich gelangt ist, gesondert einer photoelektrischen Umwandlung unterzogen und an das vorherbestimmte elektrische Potential abgegeben.
  • Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung und dem elektronischen Gerät der jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Technologie ist der mit dem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelte zweite photoelektrische Wandler in dem Pixelaußenbereich bereitgestellt; daher ist es möglich, den Einfluss des Lichts, das in dem Pixelaußenbereich erzeugt wurde, und des Lichts, das in den Pixelaußenbereich gelangt ist, auf den Pixelbereich zu unterdrücken. Entsprechend kann eine Verschlechterung der Bildqualität unterdrückt werden. Es ist zu beachten, dass die hier beschriebenen Wirkungen nicht notwendigerweise beschränkend sind und alle beliebigen Wirkungen, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, sein können.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Draufsicht auf einen schematischen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
    • [2] 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für einen funktionellen Aufbau der in 1 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung veranschaulicht.
    • [3] 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines schematischen Aufbaus der in 1 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung.
    • [4] 4 veranschaulicht einen quergeschnittenen Aufbau entlang einer in 1 dargestellten Linie IV-IV schematisch.
    • [5] 5 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer in 4 dargestellten photoelektrischen Umwandlungsschicht schematisch veranschaulicht.
    • [6] 6 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für einen Zustand, in dem die in 4 dargestellte Bildaufnahmevorrichtung gepackt ist.
    • [7] 7 ist eine schematische Schnittansicht zur Erklärung eines Betriebs der in 4 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung.
    • [8] 8 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung nach einem Vergleichsbeispiel schematisch veranschaulicht.
    • [9] 9 ist eine schematische Schnittansicht zur Erklärung von Licht, das in einen Pixelaußenbereich der in 8 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung gelangt.
    • [10] 10 ist eine schematische Schnittansicht (1) zur Erklärung von Wirkungen der in 6 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung.
    • [11] 11 ist eine schematische Schnittansicht (2) zur Erklärung der Wirkungen der in 6 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung. [12] 12 ist eine Schnittansicht eines schematischen Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung nach Abwandlungsbeispiel 1. [13] 13 ist eine Schnittansicht eines schematischen Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung nach Abwandlungsbeispiel 2. [14] 14 ist eine Schnittansicht eines schematischen Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung nach Abwandlungsbeispiel 3. [15] 15 ist eine Schnittansicht eines schematischen Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung nach Abwandlungsbeispiel 4. [16] 16 ist eine Schnittansicht eines schematischen Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung nach Abwandlungsbeispiel 5. [17] 17 ist eine Schnittansicht eines schematischen Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform. [18] 18 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau einer Verdrahtungsschicht und einer Halbleiterschicht, die in 17 dargestellt sind, veranschaulicht. [19] 19 veranschaulicht ein Beispiel für eine Pixelschaltung der in 17 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung. [20] 20 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel für ein elektronisches Gerät (eine Kamera), das die in 1 usw. dargestellte Bildaufnahmevorrichtung verwendet, darstellt. [21] 21 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen schematischen Aufbau eines endoskopischen chirurgischen Systems darstellt. [22] 22 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für einen funktionellen Aufbau eines Kamerakopfs und einer Kamerasteuereinheit (camera control unit, CCU) darstellt.
    • [23] 23 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für einen schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • [24] 24 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erklärung eines Beispiels für Einrichtungspositionen eines Abschnitts zur Erfassung fahrzeugexterner Informationen und eines Bildaufnahmeabschnitts.
    • [25] 25 ist eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel für einen Aufbau eines in 2 dargestellten Zeilenabtasters.
    • [26A] 26A ist eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel (1) für einen Aufbau eines in 3 dargestellten Halbleitersubstrats.
    • [26B] 26B ist eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel (1) für einen Aufbau eines in 3 dargestellten Schaltungsträgers.
    • [27A] 27A ist eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel (2) für den Aufbau des in 3 dargestellten Halbleitersubstrats.
    • [27B] 27B ist eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel (2) für den Aufbau des in 3 dargestellten Schaltungsträgers.
  • Formen zur Ausführung der Erfindung
  • Im Folgenden werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    1. 1. Erste Ausführungsform (Ein Beispiel für eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem zweiten photoelektrischen Wandler, der in einem Pixelaußenbereich bereitgestellt ist)
    2. 2. Abwandlungsbeispiel 1 (Ein Beispiel, bei dem der zweite photoelektrische Wandler von einer transparenten ’Elektrode mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential versorgt wird)
    3. 3. Abwandlungsbeispiel 2 (Ein Beispiel, bei dem ein Pixelbereich und ein Pixelaußenbereich jeweilige gesonderte transparente Elektroden aufweisen)
    4. 4. Abwandlungsbeispiel 3 (Ein Beispiel, bei dem der Pixelbereich und der Pixelaußenbereich jeweilige gesonderte transparente Elektroden aufweisen und der zweite photoelektrische Wandler von der transparenten Elektrode mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential versorgt wird)
    5. 5. Abwandlungsbeispiel 4 (Ein Beispiel, bei dem nur der Pixelbereich mit der transparenten Elektrode versehen ist)
    6. 6. Abwandlungsbeispiel 5 (Ein Beispiel, bei dem ein erster photoelektrischer Wandler und der zweite photoelektrische Wandler fortlaufend sind)
    7. 7. Zweite Ausführungsform (Ein Beispiel, bei dem der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils eine Photodiode sind)
    8. 8. Anwendungsbeispiel (Ein Beispiel für ein elektronisches Gerät)
    9. 9. Praktisches Anwendungsbeispiel 1 (Ein Beispiel für ein In-vivo-Informationserlangungssystem)
    10. 10. Praktisches Anwendungsbeispiel 2 (Ein Beispiel für ein System zur Steuerung eines sich bewegenden Körpers)
  • <Erste Ausführungsform>
  • [Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung 1]
  • 1 veranschaulicht einen schematischen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 1) nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie in einer Draufsicht. Die Bildaufnahmevorrichtung 1 ist beispielsweise ein Infrarotbildsensor und weist auch Empfindlichkeit in Bezug auf Licht mit einer Wellenlänge von, zum Beispiel, 800 nm oder mehr auf. Diese Bildaufnahmevorrichtung 1 ist zum Beispiel mit einem viereckigen Pixelbereich 10P und einem Pixelaußenbereich 10B, der außerhalb des Pixelbereichs 10P liegt, versehen. Der Pixelaußenbereich 10B ist mit einer peripheren Schaltung 20B zum Antrieb des Pixelbereichs 10P versehen.
  • 2 veranschaulicht einen funktionellen Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung 1 Der Pixelbereich 10P der Bildaufnahmevorrichtung 1 ist zum Beispiel mit mehreren Lichtempfangseinheitsbereichen (Pixeln P), die zweidimensional angeordnet sind, versehen. Die periphere Schaltung 20B weist zum Beispiel einen Zeilenabtaster 201, einen Horizontal-Selektor 203, einen Spaltenabtaster 204, und eine Systemsteuerung 202 auf.
  • Beispielsweise ist für jede Pixelzeile eine Pixelantriebsleitung Lread (zum Beispiel eine Zeilenwahlleitung und eine Rückstellsteuerungsleitung) mit den Pixeln P verdrahtet, und ist für jede Pixelspalte eine vertikale Signalleitung Lsig mit den Pixeln P verdrahtet. Die Pixelantriebsleitung Lread sendet ein Antriebssignal zur Signalablesung von den Pixeln P. Die einen Enden der Pixelantriebsleitungen Lread sind mit Ausgangsanschlüssen, die den einzelnen Zeilen des Zeilenabtasters 202 entsprechen, gekoppelt.
  • Der Zeilenabtaster 202 ist ein Pixeltreiber, der ein Schieberegister, einen Adressendecodierer, usw. aufweist, und treibt jedes Pixel P des Pixelbereichs 10P zum Beispiel auf einer zeilenweisen Basis an. Von den einzelnen Pixeln P einer Pixelreihe, die durch den Zeilenabtaster gewählt und abgetastet wurde, ausgegebene Signale werden durch die jeweiligen vertikalen Signalleitungen Lsig an den Horizontal-Selektor 203 geliefert. Der Horizontal-Selektor 203 weist für jede der vertikalen Signalleitungen Lsig einen Verstärker, einen Horizontal-Wahlschalter, usw., auf.
  • Der Spaltenabtaster 204 weist ein Schieberegister, einen Adressendecodierer, usw. auf und treibt die Horizontal-Wahlschalter des Horizontal-Selektors 203 während des Abtastens der Reihe nach an. Durch dieses selektive Abtasten durch den Spaltenabtaster 204 wird ein Signal von jedem Pixel P, das durch eine entsprechende vertikale Signalleitung Lsig übertragen wurde, sequentiell an eine horizontale Signalleitung 205 ausgegeben und dann durch die horizontale Signalleitung 205 in einen nicht dargestellten Signalprozessor oder dergleichen eingegeben.
  • Die Systemsteuerung 202 erhält einen von außen vermittelten Takt oder Daten, die einen Befehlsmodus anweisen, usw., und gibt Daten wie etwa interne Informationen der Bildaufnahmevorrichtung 1 aus. Darüber hinaus weist die Systemsteuerung 202 einen Timinggenerator auf, der verschiedene Timingsignale erzeugt und auf Basis der verschiedenen Timingsignale, die durch den Timinggenerator erzeugt werden, eine Antriebssteuerung des Zeilenabtasters 201, des Horizontal-Selektors 203 und des Spaltenabtasters 204 durchführt.
  • 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die einen Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung 1 schematisch veranschaulicht. In der Bildaufnahmevorrichtung 1 sind ein Halbleitersubstrat 10 mit dem Pixelbereich 10P und ein Schaltungsträger 20 zum Antreiben der Pixel P des Pixelbereichs 10P aufeinander gestapelt. Der Schaltungsträger 20 ist mit einer Schaltung versehen, die eine elektrische Signal-Ladung, welche einer von dem Halbleitersubstrat 10 vorgenommenen photoelektrischen Umwandlung unterzogen wurde, verstärkt oder die elektrische Signal-Ladung zur Ausgabe von analog zu digital umwandelt. Dieser Schaltungsträger 20 ist mit der peripheren Schaltung 20B versehen.
  • 4 veranschaulicht einen quergeschnittenen Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung 1 entlang einer in 1 dargestellten Linie IV-IV schematisch. Das Halbleitersubstrat 10 weist eine Lichteinfallsfläche S1 auf; eine zu dieser Lichteinfallsfläche S1 entgegengesetzte Fläche ist eine Verbindungsfläche (eine Verbindungsfläche S2) zu dem Schaltungsträger 20. Das Halbleitersubstrat 10 dient zur Vornahme einer photoelektrischen Umwandlung an, zum Beispiel, Einfallslicht wie etwa Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich für jedes Pixel P und weist in der Reihenfolge von einer näher an der Verbindungsfläche S2 befindlichen Position her eine Schutzschicht 11 und eine photoelektrische Umwandlungsschicht 12 auf. Die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 ist mit einem Trennfilm 13 versehen, der den Pixelbereich 10P und den Pixelaußenbereich 10B voneinander trennt. An der Lichteinfallsfläche S1 des Halbleitersubstrats 10 sind eine transparente Elektrode 14 und ein Passivierungsfilm 15 in dieser Reihenfolge bereitgestellt. Der Schaltungsträger 20 ist mit einer integrierten Ausleseschaltung (ROIC) versehen, die eine in dem Halbleitersubstrat 10 erzeugte elektrische Signal-Ladung ausliest. Die jeweiligen Aufbauten der Komponenten werden nachstehend beschrieben.
  • Die Schutzschicht 11 weist zum Beispiel einen Stapelaufbau aus einer Schutzschicht 11A und einer Schutzschicht 11B auf. Die Schutzschicht 11A ist eine Schicht, die die Verbindungsfläche S2 bildet, und diese Schutzschicht 11A steht mit dem Schaltungsträger 20 in Kontakt. Die Schutzschicht 11A ist für jedes Pixel P mit einer Anschlussschicht 11C versehen. Die Schutzschicht 11A des Pixelaußenbereichs 10B ist zum Beispiel in der gleichen Schrittlänge wie jener der Anschlussschichten 11C des Pixelbereichs 10P mit Anschlussschichten 11CB versehen. Die Schutzschicht 11B ist zwischen der Schutzschicht 11A und der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 bereitgestellt. Diese Schutzschicht 11B ist mit einer Durchgangselektrode 11T für jedes Pixel P versehen. Die Schutzschicht 11B des Pixelaußenbereichs 10B ist zum Beispiel in der gleichen Schrittlänge wie jener der Durchgangselektroden 11T des Pixelbereichs 10P mit Durchgangselektroden 11TB versehen. Die Durchgangselektroden 11T und 11TB sind jeweils Elektroden, die mit einer Spannung zum Auslesen einer in der photoelektrischen Umwandlungsschicht erzeugten elektrischen Ladung (zum Beispiel eines Defektelektrons) versorgt werden, und stehen jeweils mit den Anschlussschichten 11C und 11CB in Kontakt. Das heißt, eine elektrische Signal-Ladung, die in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 erzeugt wurde, bewegt sich durch die Durchgangselektrode 11T oder 11TB und die Anschlussschicht 11C oder 11CB zu dem Schaltungsträger 20.
  • Die Schutzschicht 11 kann zum Beispiel ein anorganisches Isoliermaterial enthalten. Beispiele für dieses anorganische Isoliermaterial beinhalten Siliziumnitrid (SiN), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumoxid (SiO2) und Hafniumoxid (HfO2). Die Schutzschicht 11A und die Schutzschicht 11B können das gleiche Material enthalten oder können unterschiedliche Materialien enthalten.
  • Zum Beispiel kann für die Durchgangselektroden 11T und 11TB und die Anschlussschichten 11C und 11C eine einzelne Substanz eines beliebigen aus Titan (Ti), Wolfram (W), Titannitrid (TiN), Platin (Pt), Gold (Au), Germanium (Ge), Palladium (Pd), Zink (Zn), Nickel (Ni), Aluminium (AI), und dergleichen, oder eine Legierung, die wenigstens eines der genannten enthält, verwendet werden. Die Durchgangselektroden 11T und 11TB und die Anschlussschichten 11C und 11CT können ein einschichtiger Film oder ein mehrschichtiger Film sein.
  • Die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 absorbiert Licht mit einer vorherbestimmten Wellenlänge (zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich oder einer Wellenlänge von 900 nm bis 1700 nm) und erzeugt eine elektrische Signal-Ladung, und weist zum Beispiel einen Verbindungshalbleiter wie etwa einen Gruppe-III-V-Halbleiter auf. Beispiele für den Gruppe-III-V-Halbleiter, der für die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 verwendet wird, beinhalten Galliumarsenid (InGaAs). Die Zusammensetzung von InGaAs lautet zum Beispiel InxGa(1-x)As (x: 0 < x ≤ 1). Zur Erhöhung der Empfindlichkeit im Hinblick auf den Infrarotbereich erfüllt x vorzugsweise x ≥ 0,4. Die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 kann Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe), Indium-Antimonid (InSb) oder dergleichen enthalten.
  • Die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 weist einen ersten photoelektrischen Wandler 12P, der in dem Pixelbereich 10P bereitgestellt ist, und einen zweiten photoelektrischen Wandler 12B, der in dem Pixelaußenbereich 10B bereitgestellt ist, auf; der erste photoelektrische Wandler 12P und der zweite photoelektrische Wandler 12B sind durch den Trennfilm 13 elektrisch voneinander getrennt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist dieser zweite photoelektrische Wandler 12B des Pixelaußenbereichs 10B mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelt, und wird Licht, das in den zweiten photoelektrischen Wandler 12B gelangt ist, von Licht, das in den ersten photoelektrischen Wandler 12P gelangt ist, gesondert verarbeitet. Wie später ausführlich beschrieben ermöglicht dies eine Unterdrückung von Einflüssen von Licht, das in dem Pixelaußenbereich 10B erzeugt wurde (zum Beispiel Licht E in der später beschriebenen 8), und Licht, das in den Pixelaußenbereich gelangt ist (zum Beispiel Licht L1 in der später beschriebenen 9), auf den Pixelbereich 10P.
  • 5 veranschaulicht einen schematischen Aufbau der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 in einer Draufsicht. Zum Beispiel ist der zweite photoelektrische Wandler 12B so bereitgestellt, dass er den ersten photoelektrischen Wandler 12P, der in der Draufsicht eine viereckige Form aufweist, umgibt. Der zweite photoelektrische Wandler 12B braucht nicht notwendigerweise außerhalb aller Seiten des ersten photoelektrischen Wandlers 12P bereitgestellt zu sein; es genügt, wenn der zweite photoelektrische Wandler 12B in wenigstens einem Teil des Pixelaußenbereichs 12B bereitgestellt ist. Der zweite photoelektrische Wandler 12B kann vorzugsweise in einem Bereich bereitgestellt sein, der die periphere Schaltung 20B in einer Draufsicht überlappt (4). Ein Grund dafür ist, dass dies eine effiziente Verarbeitung von Licht, das aufgrund der peripheren Schaltung 20B erzeugt wurde (Licht E in der später beschriebenen 8), ermöglicht. Zum Beispiel ist der zweite photoelektrische Wandler 12B in einer Draufsicht mit einer größeren Ausdehnung als die periphere Schaltung 20B bereitgestellt und deckt die periphere Schaltung 20B ab.
  • Ein Empfindlichkeitswellenlängenbereich des zweiten photoelektrischen Wandlers 12B ist zum Beispiel der gleiche wie ein Empfindlichkeitswellenlängenbereich des ersten photoelektrischen Wandlers 12P, und der erste photoelektrische Wandler 12P und der zweite photoelektrische Wandler 12B (die photoelektrische Umwandlungsschicht 12) absorbieren jeweils Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich und nehmen an dem Licht eine photoelektrische Umwandlung vor. Der Empfindlichkeitswellenlängenbereich des zweiten photoelektrischen Wandlers 12B kann weiter als der Empfindlichkeitswellenlängenbereich des ersten photoelektrischen Wandlers 12P sein. Ein Aufbaumaterial des zweiten photoelektrischen Wandlers 12B kann sich von einem Aufbaumaterial des ersten photoelektrischen Wandlers 12P unterscheiden, kann aber vorzugsweise das gleiche sein. Wenn der erste photoelektrische Wandler 12P und der zweite photoelektrische Wandler 12B hinsichtlich ihrer Aufbaumaterialien gleich sind, ist es möglich, dass der erste photoelektrische Wandler 12P und der zweite photoelektrische Wandler 12B durch den gleichen Prozess gebildet werden. Das heißt, der zweite photoelektrische Wandler 12B kann leicht gebildet werden. Darüber hinaus wird es durch Verwenden des gleichen Aufbaumaterials wie jenes des ersten photoelektrischen Wandlers 12P in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B möglich, den zweiten photoelektrischen Wandler 12B mit einer Haltbarkeit auszuführen, die jener des ersten photoelektrischen Wandlers 12P gleichwertig ist.
  • In der Nähe der Schutzschicht 11 des ersten photoelektrischen Wandlers 12P ist für jedes Pixel P ein Bereich 12P-1 von einem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp bereitgestellt. Der andere Teil des ersten photoelektrischen Wandlers 12P als die Bereiche 12P-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp ist ein Bereich 12P-2 von einem zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp. In der Nähe der Schutzschicht 11 des zweiten photoelektrischen Wandlers 12B sind Bereiche 12B-1 von einem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp zum Beispiel mit der gleichen Schrittlänge wie jener der Bereiche 12P-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp des Pixelbereichs 10P bereitgestellt. Der andere Teil des zweiten photoelektrischen Wandlers 12B als die Bereiche 12B-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp ist ein Bereich 12B-2 von einem zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp.
  • Die Bereiche 12P-1 und 12B-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp sind jeweils Bereiche, zu denen sich eine der elektrischen Ladungen, die in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 erzeugt wurden, bewegt, und sind jeweils mit den Durchgangselektroden 11T und 11TB gekoppelt. Diese Bereiche 12P-1 und 12B-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp enthalten zum Beispiel einen Dotierstoff vom p-Typ wie etwa zum Beispiel Zink (Zn). Die Bereiche 12P-2 und 12B-2 von dem zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp enthalten zum Beispiel einen Dotierstoff vom n-Typ wie etwa Silizium (Si). Die Bereiche 12P-2 und 12B-2 von dem zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp können einen Eigenhalbleiter enthalten (können ein Halbleiterbereich vom i-Typ sein). In dem ersten photoelektrischen Wandler 12 und dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B sind an Grenzflächen zwischen den Bereichen 12P-1 und 12B-1 von dem ersten Leitfähigkeitstyp und den Bereichen 12P-2 und 12B-2 von dem zweiten Leitfähigkeitstyp jeweils p-n-Übergänge oder p-i-n-Übergänge bereitgestellt.
  • Der Trennfilm 13 ist wenigstens in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 bereitgestellt. Zum Beispiel durchdringt der Trennfilm 13 die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 und ist er auch in einem Bereich der Schutzschicht in der Dickenrichtung bereitgestellt. Der Trennfilm 13 ist zum Beispiel so bereitgestellt, dass er den ersten photoelektrischen Wandler 12P in einer Rahmenform (5) umgibt. Dieser Trennfilm 13 dient dazu, den ersten photoelektrischen Wandler 12P und den zweiten photoelektrischen Wandler 12B voneinander zu trennen, und enthält zum Beispiel ein Isoliermaterial wie etwa Siliziumoxid (SiO2).
  • Die transparente Elektrode 14 steht über den ersten photoelektrischen Wandler 12P und den zweiten photoelektrischen Wandler 12B mit der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 in Kontakt. Das heißt, ein Teil (eine erste Elektrode) der transparenten Elektrode 14 liegt dem Schaltungsträger 20 über den dazwischen befindlichen ersten photoelektrischen Wandler 12P gegenüber, und ein anderer Teil der transparenten Elektrode 14 oder die gesamte transparente Elektrode (eine zweite Elektrode) liegt dem Schaltungsträger 20 über den dazwischen befindlichen zweiten photoelektrischen Wandler 12B gegenüber. Bei diesem Beispiel sind die transparente Elektrode 14 auf dem ersten photoelektrischen Wandler 12P und die transparente Elektrode 14 auf dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B einstückig bereitgestellt. Diese transparente Elektrode 14 dient zum Entladen einer unnötigen elektrischen Ladung, die in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 erzeugt wurde, und ist elektrisch mit jedem aus dem ersten photoelektrischen Wandler 12P und dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B gekoppelt. Wenn durch den Schaltungsträger 20 zum Beispiel ein Defektelektron einer elektrischen Ladung, die in dem ersten photoelektrischen Wandler 12P erzeugt wurde, als elektrische Signal-Ladung ausgelesen wird, werden Elektronen, die in dem ersten photoelektrischen Wandler 12P und dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugt wurden, durch diese transparente Elektrode 14 entladen.
  • Die transparente Elektrode 14 weist eine elektrisch leitfähige Schicht auf, die einfallendes Licht wie etwa, zum Beispiel, Infrarotstrahlen überträgt. Für die transparente Elektrode 14 kann zum Beispiel eine einzelne Substanz eines beliebigen aus Titan (Ti), Wolfram (W), Titannitrid (TiN), Platin (Pt), Gold (Au), Germanium (Ge), Nickel (Ni) und Aluminium (AI), oder eine Legierung, die wenigstens eines der genannten enthält, verwendet werden. Vorzugsweise wird für die transparente Elektrode 14 ein Material mit einer hohen Durchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich, zum Beispiel ITiO (In2O3-TiO2), verwendet. Neben den oben genannten können für die transparente Elektrode 14 Indiumzinnoxid (ITO), Zinn (Sn), Zinnoxid (SnO2), wolframdotiertes Indiumoxid (IWO), Indium-Zink-Verbundoxid (IZO), zinkdotiertes Aluminiumoxid (AZO), zinkdotiertes Galliumoxid (GZO), magnesium- und zinkdotiertes Aluminiumoxid (AlMgZnO), Indium-Gallium-Verbundoxid (IGO), In-GaZnO4 (IGZO), fluordotiertes Zinnoxid (FTO), Zinkoxid (ZnO), bordotiertes Zinkoxid, InSnZnO, und dergleichen verwendet werden.
  • Der Passivierungsfilm 15 dient zum Planarisieren der Lichteinfallsfläche S1 des Halbleitersubstrats 10 und enthält zum Beispiel ein anorganisches Isoliermaterial. Für den Passivierungsfilm 15 kann zum Beispiel ein anorganisches Isoliermaterial wie Siliziumnitrid (SiN), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumoxid (SiO2) und Hafniumoxid (HfO2) verwendet werden. Auf dem Passivierungsfilm 15 können ein Farbfilter, eine Linse-auf-Chip usw. bereitgestellt werden.
  • Der Schaltungsträger 20 weist ein Trägersubstrat 21 und eine Zwischenschicht-Isolierschicht 22 auf. Das Trägersubstrat 21 weist zum Beispiel ein Silizium(Si)-Substrat auf. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 22 ist zwischen dem Trägersubstrat 21 und der Schutzschicht 11 (dem Halbleitersubstrat 10) bereitgestellt. Diese Zwischenschicht-Isolierschicht 22 ist mit einer ROIC versehen, um von jedem Pixel P ein Signal auszulesen. Der Pixelbereich 10P der Zwischenschicht-Isolierschicht 22 ist in der Reihenfolge von einer näher an dem Halbleitersubstrat 10 befindlichen Position her zum Beispiel mit einer Anschlussschicht 22C, einer Ausleseelektrode 22R, einer Pixelschaltung 22P und mehreren Verdrahtungsleitungen 22W versehen. Der Pixelaußenbereich 10B der Zwischenschicht-Isolierschicht 22 ist in der Reihenfolge von einer näher an dem Halbleitersubstrat 10 befindlichen Position her zum Beispiel mit einer Anschlussschicht 22CB, einer Ausleseelektrode 22RB, einer Pixelschaltung 22PB, einer Verdrahtungsleitung 22WB und der peripheren Schaltung 20B versehen.
  • Die Anschlussschicht 22C ist für jedes Pixel P bereitgestellt und steht mit der Anschlussschicht 11C des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt. Die Ausleseelektrode 22R dient dazu, die Anschlussschicht 22C und die Pixelschaltung 22P elektrisch miteinander zu koppeln, und ist für jedes Pixel P bereitgestellt. Die für die einzelnen Pixel P bereitgestellten Pixelschaltungen 22P sind elektrisch mit den mehreren Verdrahtungsleitungen 22W gekoppelt. Daher wird eine elektrische Signal-Ladung, die in dem ersten photoelektrischen Wandler 12P erzeugt wird, von der Anschlussschicht 11C durch die ROIC über die Anschlussschicht 22C und die Ausleseschicht 22R ausgelesen.
  • Die Anschlussschicht 22CB, die Ausleseelektrode 22RB und die Pixelschaltung 22PB des Pixelaußenbereichs 10B sind zum Beispiel mit der gleichen Schrittlänge wie jener des Pixelbereichs 10P bereitgestellt. Die Anschlussschicht 22CB steht mit der Anschlussschicht 11CB des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt. Die Ausleseelektrode 22RB dient dazu, die Anschlussschicht 22CB und die Pixelschaltung 22PB elektrisch miteinander zu koppelt. Die mehreren Pixelschaltungen 22PB sind mit der gleichen Verdrahtungsleitung 22WB gekoppelt. Die Verdrahtungsleitung 22WB ist mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential wie zum Beispiel einer Stromquelle der Bildaufnahmevorrichtung 1 oder einem elektrischen Erdpotential (GND) gekoppelt. Daher wird eine elektrische Ladung, die in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugt wird, durch die Anschlussschicht 11CB, die Anschlussschicht 22CB, die Ausleseelektrode 22RB, die Pixelschaltung 22PB und die Verdrahtungsleitung 22WB zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen.
  • Die periphere Schaltung 20B ist zum Beispiel an einer Position bereitgestellt, die den zweiten photoelektrischen Wandler 12B in einer Draufsicht überlappt, und ist elektrisch mit den Verdrahtungsleitungen 22W gekoppelt. Das heißt, die periphere Schaltung 20B ist durch die Verdrahtungsleitungen 22W elektrisch mit dem ersten photoelektrischen Wandler 12P gekoppelt.
  • 6 veranschaulicht einen quergeschnittenen Aufbau der in einem Package untergebrachten Bildaufnahmevorrichtung 1 schematisch. Die Bildaufnahmevorrichtung 1, die das Halbleitersubstrat 10 und den Schaltungsträger 20 aufweist, ist auf diese Weise zum Beispiel im Inneren des Packages (eines Packages 23) untergebracht. Das Package 23 umfasst zum Beispiel ein keramisches oder ein Harzmaterial usw. Das Package 23 trägt den Schaltungsträger 20 und weist auf Seiten des Halbleitersubstrats 10 eine Öffnung auf. Diese Öffnung befindet sich an einer Position, die zu dem Pixelbereich 10P gewandt ist. Die Öffnung ist durch eine Abdichtungsplatte (eine Abdichtungsplatte 24) abgedeckt. Die Abdichtungsplatte 24 umfasst zum Beispiel ein transparentes Material wie etwa Glas und gestattet Licht, durch die Abdichtungsplatte 24 in die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 einzudringen.
  • [Der Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung 1]
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird der Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung 1 beschrieben. Wenn bei der Bildaufnahmevorrichtung 1 Licht (zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich) durch die Abdichtungsplatte 24 (6), den Passivierungsfilm 15 und die transparente Elektrode 14 in den ersten photoelektrischen Wandler 12P gelangt, wird dieses Licht durch den ersten photoelektrischen Wandler 12P absorbiert. Dies verursacht, dass in dem ersten photoelektrischen Wandler 12P ein Paar aus einem Defektelektron (einem Loch) und einem Elektron erzeugt wird (eine photoelektrische Umwandlung durchgeführt wird). Wenn dabei zum Beispiel eine vorherbestimmte Spannung an die Durchgangselektrode 11T angelegt wird, weist der erste photoelektrische Wandler 12P ein elektrisches Potentialgefälle auf und bewegt sich eine elektrische Ladung (zum Beispiel das Defektelektron) der erzeugten elektrischen Ladungen als elektrische Signal-Ladung zu dem Bereich 12P-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp und wird sie von dem Bereich 12P-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp für jedes Pixel P in der Durchgangselektrode 11T gesammelt. Diese elektrische Signal-Ladung wird von der ROIC des Schaltungsträgers 20 durch die Anschlussschichten 11C und 22C ausgelesen.
  • [Wirkungen und Resultate der Bildaufnahmevorrichtung 1]
  • Bei der Bildaufnahmevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite photoelektrische Wandler 12B, der mit dem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelt ist, in dem Pixelaußenbereich 10B bereitgestellt; daher ist es möglich, Einflüsse von Licht, das in dem Pixelaußenbereich 10B erzeugt wird (Licht E in der später beschriebenen 8), und Licht, das in den Pixelaußenbereich 10B gelangt ist (Licht L1 in der später beschriebenen 9) auf den Pixelbereich 10P zu unterdrücken. Dies wird nachstehend beschrieben.
  • 8 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 100) nach einem Vergleichsbeispiel. Die Bildaufnahmevorrichtung 100 weist die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 nur in dem Pixelbereich 10P auf dem Schaltungsträger 20 auf, und der Pixelaußenbereich 10B ist nicht mit einer photoelektrischen Umwandlungsschicht (zum Beispiel dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B in 4) versehen.
  • Bei einer solchen Bildaufnahmevorrichtung 100 besteht die Möglichkeit, dass Licht (Licht E), das in der peripheren Schaltung 20B, die in dem Pixelaußenbereich 10B bereitgestellt ist, erzeugt wird, direkt in die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 des Pixelbereichs 10P gelangt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Licht E, das durch das Package 23 reflektiert wurde, danach in die photoelektrische Umwandlungsschicht 12 des Pixelbereichs 10P gelangt. Das Licht E stammt zum Beispiel von der Erzeugung eines heißen Ladungsträgers durch in dem Schaltungsträger 20 enthaltenes Silizium (Si) aufgrund eines Schaltungsbetriebs. Bei einer Bildaufnahmevorrichtung, die hauptsächlich auf Licht mit Wellenlängen in einem sichtbaren Bereich abzielt, ist der Einfluss dieses Lichts E, falls es in einen Pixelbereich gelangt, auf die Bildqualität gering. Doch das Licht E, das von einem heißen Ladungsträger stammt, enthält Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich; daher nimmt eine Bildaufnahmevorrichtung, die auf Licht mit Wellenlängen in dem Infrarotbereich abzielt, auch an dem Licht E einen photoelektrischen Umwandlungsprozess vor. Das heißt, bei der als Infrarotsensor verwendeten Bildaufnahmevorrichtung 100 besteht die Möglichkeit, dass das Licht direkt oder durch Reflexion in die photoelektrische Umwandlungsschicht gelangen kann und die Bildqualität dadurch beträchtlich verschlechtert wird.
  • Als Verfahren, um zu verhindern, dass das Licht E in den Pixelbereich 10P gelangt, ist vorstellbar, ein reflektierendes Element (zum Beispiel ein reflektierendes Element aus einem metallischen Material) zur Reflexion des Lichts E bereitzustellen oder ein Absorptionsmittel zur Absorption des Lichts E bereitzustellen. Doch ein solches Verfahren macht den Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung 100 komplex, weshalb es schwierig ist, das Verfahren einzusetzen. Ein Grund dafür ist, dass es im Fall der Bereitstellung eines reflektierenden Elements nötig ist, eine zusätzliche Maßnahme zu ergreifen, um zu verhindern, dass reflektiertes Licht von dem reflektierenden Element in den Pixelbereich 10P gelangt, und es im Fall der Bereitstellung eines Absorptionsmittels nötig ist, eine zusätzliche Maßnahme gegen eine Entartung des Absorptionsmittels, das das Licht E absorbiert hat, zu ergreifen.
  • Neben den oben beschriebenen Verfahren ist es als Verfahren zur Verhinderung, dass das Licht E in den Pixelbereich P gelangt, zum Beispiel auch vorstellbar, die periphere Schaltung 20B auf einem anderen Substrat als dem Schaltungsträger 20 bereitzustellen oder die periphere Schaltung 20B auf einem Bereich zu bilden, der von dem Pixelbereich P ausreichend entfernt ist. Doch diese Verfahren verursachen ebenfalls Probleme wie etwa die Schwierigkeit, die Bildaufnahmevorrichtung zu miniaturisieren.
  • Darüber hinaus besteht bei der Bildaufnahmevorrichtung 100 die Möglichkeit, dass wie in 9 dargestellt Licht (Licht L1), das von außen eingefallen ist, durch den Pixelaußenbereich 10B reflektiert wird und in die photoelektrische Umwandlungsschicht des Pixelbereichs 10P gelangt. Dieses Licht L1 verursacht ein sogenanntes Reflexbild und verschlechtert die Bildqualität.
  • Andererseits ist bei der Bildaufnahmevorrichtung 1 der zweite photoelektrische Wandler 12B so bereitgestellt, dass er die periphere Schaltung 20B des Pixelaußenbereichs 10B abdeckt; dieser zweite photoelektrische Wandler 12B ist mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelt.
  • Daher ist es wie in 10 und 11 dargestellt möglich, die Einflüsse des Lichts E, das durch den heißen Ladungsträger verursacht wurde, und des Lichts L1, das von außen in den Pixelbereich 10P eingefallen ist, zu unterdrücken. Das Licht E und das Licht L1 werden zum Beispiel wie nachstehend beschrieben verarbeitet.
  • Das Licht E, das in der peripheren Schaltung 20B erzeugt wurde, gelangt in den zweiten photoelektrischen Wandler 12B, der sich unmittelbar über der peripheren Schaltung 20B befindet, und wird durch den zweiten photoelektrischen Wandler 12B absorbiert ( 10). Dies verursacht, dass in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B wie in 7 veranschaulicht ein Paar aus einem Defektelektron (einem Loch) und einem Elektron erzeugt wird (eine photoelektrische Umwandlung durchgeführt wird). Wenn dabei zum Beispiel eine vorherbestimmte Spannung durch die Verdrahtungsleitung 22WB an die Durchgangselektrode 11Tb angelegt wird, weist der zweite photoelektrische Wandler 12B ein elektrisches Potentialgefälle auf und bewegt sich eine elektrische Ladung (zum Beispiel das Defektelektron) der erzeugten elektrischen Ladungen zu dem Bereich 12B-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp und wird sie von dem Bereich 12B-1 von dem ersten elektrischen Leitfähigkeitstyp in der Durchgangselektrode 11TB gesammelt. Diese elektrische Ladung bewegt sich durch die Anschlussschichten 11CB und 22CB zu der Verdrahtungsleitung 22WB und wird zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen. Die andere elektrische Ladung (zum Beispiel das Elektron), die in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugt wurde, wird durch die transparente Elektrode 14 entladen.
  • Darüber hinaus gelangt das Licht L1, das in den Pixelaußenbereich 10B gelangt ist, in den zweiten photoelektrischen Wandler 12B und wird durch den zweiten photoelektrischen Wandler 12B absorbiert (11). Auf eine Weise, die der oben beschriebenen ähnlich ist, verursacht dieses Licht L1, dass in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B eine elektrische Ladung erzeugt wird und zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen wird. Das heißt, das Licht E und das Licht L1 werden von dem Licht, das in den ersten photoelektrischen Wandler 12P gelangt ist, gesondert photoelektrisch umgewandelt und verarbeitet; daher werden die Einflüsse des Lichts E und des Lichts L1 auf den Pixelbereich 10P unterdrückt. Da eine solche Bildaufnahmevorrichtung 1 nicht notwendigerweise mit einem reflektierenden Element oder einem absorbierenden Element versehen zu sein braucht, wird es möglich, einen einfachen Aufbau zu erzielen. Da es darüber hinaus auch möglich ist, einen Bildungsbereich der peripheren Schaltung 20B frei zu entwerfen, kann die Bildaufnahmevorrichtung miniaturisiert werden.
  • Wie oben beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Pixelaußenbereich 10B mit dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B, der mit dem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelt ist, versehen; daher ist es möglich, die Einflüsse des Lichts E, das in dem Pixelaußenbereich 10B erzeugt wurde, und des Lichts L1, das in den Pixelaußenbereich 10B gelangt ist, auf den Pixelbereich 10P zu unterdrücken. Entsprechend kann eine Verschlechterung der Bildqualität unterdrückt werden.
  • Nachstehend werden Abwandlungsbeispiele der oben beschriebenen Ausführungsform und eine andere Ausführungsform beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung sind gleiche Komponenten wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf ihre Beschreibung verzichtet, wo dies passend ist.
  • <Abwandlungsbeispiel 1>
  • 12 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 1A) nach Abwandlungsbeispiel 1. Auf diese Weise kann der photoelektrische Wandler 12B nur von der transparenten Elektrode 14 mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential versorgt werden.
  • Bei dieser Bildaufnahmevorrichtung 1A ist die Durchgangselektrode 11TB des Pixelaußenbereichs 10B nicht mit einer Verdrahtungsleitung (der Verdrahtungsleitung 22WB in 4) gekoppelt. Das heißt, der zweite photoelektrische Wandler 12B wird nicht von Seiten des Schaltungsträgers 20 mit einem elektrischen Potential versorgt. Daher wird eine elektrische Ladung, die in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugt wird, durch die transparente Elektrode 14 zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen.
  • <Abwandlungsbeispiel 2>
  • 13 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 1B) nach Abwandlungsbeispiel 2. Auf diese Weise können eine transparente Elektrode (eine transparente Elektrode 14P), die mit dem ersten photoelektrischen Wandler 12P gekoppelt ist, und eine transparente Elektrode (eine transparente Elektrode 14B), die mit dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B gekoppelt ist, elektrisch voneinander getrennt werden.
  • Bei dieser Bildaufnahmevorrichtung 1B ist der Trennfilm 13 zwischen der transparenten Elektrode 14P und der transparenten Elektrode 14B bereitgestellt, und sind die transparente Elektrode 14P und die transparente Elektrode 14B elektrisch voneinander getrennt. Die transparente Elektrode 14B ist zum Beispiel mit dem gleichen elektrischen Potential wie jenem der Verdrahtungsleitung 22WB gekoppelt. Daher wird eine der elektrischen Ladungen (zum Beispiel ein Defektelektron), die in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugt werden, durch die Verdrahtungsleitung 22Wb zu einem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen, und die andere elektrische Ladung (zum Beispiel ein Elektron) durch die transparente Elektrode 14B zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen. Die transparente Elektrode 14B kann mit einem elektrischen Potential gekoppelt werden, das sich von jenem der Verdrahtungsleitung 22WB unterscheidet.
  • <Abwandlungsbeispiel 3>
  • 14 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 1C) nach Abwandlungsbeispiel 3. Auf diese Weise kann der zweite photoelektrische Wandler 12B nur von der transparenten Elektrode 14B mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential versorgt werden.
  • Bei dieser Bildaufnahmevorrichtung 1C ist die Durchgangselektrode 11TB des Pixelaußenbereichs 10B nicht mit einer Verdrahtungsleitung (der Verdrahtungsleitung 22WB in 13) gekoppelt. Das heißt, der zweite photoelektrische Wandler 12B wird nicht von Seiten des Leitungsträgers 20 mit einem elektrischen Potential versorgt. Daher wird eine in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugte elektrische Ladung durch die transparente Elektrode 14B zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen.
  • <Abwandlungsbeispiel 4>
  • 15 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 1D) nach Abwandlungsbeispiel 4. Auf diese Weise kann nur der erste photoelektrische Wandler 12P mit der transparenten Elektrode 14P gekoppelt werden und der zweite photoelektrische Wandler 12B von Seiten des Leitungsträgers 20 mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential versorgt werden.
  • Bei dieser Bildaufnahmevorrichtung 1D wird auf eine transparente Elektrode (die transparente Elektrode 14B in 13) auf dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B verzichtet. Der zweite photoelektrische Wandler 12B ist durch die Durchgangselektrode 11TB usw. mit der Verdrahtungsleitung 22WB gekoppelt. Daher wird eine in dem zweiten photoelektrischen Wandler 12B erzeugte elektrische Ladung durch die Verdrahtungsleitung 22WB zu dem vorherbestimmten elektrischen Potential entladen.
  • <Abwandlungsbeispiel 5>
  • 16 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 1E) nach Abwandlungsbeispiel 5. Auf diese Weise können der erste photoelektrische Wandler 12P und der zweite photoelektrische Wandler 12B ohne Bereitstellung eines Trennfilms (des Trennfilms 13) in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 12 fortlaufend sein. Selbst in einem solchen Fall ist es möglich, Licht, das in dem Pixelaußenbereich 10B erzeugt wird, und Licht, das in den Pixelaußenbereich 10B gelangt ist, von Licht, das in den Pixelbereich 10P gelangt ist, gesondert zu verarbeiten.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 17 veranschaulicht einen schematischen quergeschnittenen Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung (einer Bildaufnahmevorrichtung 2) nach einer zweiten Ausführungsform. Bei der Bildaufnahmevorrichtung 2 weisen ein erster photoelektrischer Wandler (ein erster photoelektrischer Wandler 32P) und ein zweiter photoelektrischer Wandler (ein zweiter photoelektrischer Wandler 32B) jeweils zum Beispiel eine Photodiode mit einem p-n-Übergang auf. Mit Ausnahme dieses Punkts weist die Bildaufnahmevorrichtung 2 einen ähnlichen Aufbau wie jenen der Bildaufnahmevorrichtung 1 auf, und sind auch die Resultate und Wirkungen ähnlich.
  • Die Bildaufnahmevorrichtung 2 weist einen Stapelaufbau aus dem Schaltungsträger 20 und einem photoelektrischen Umwandlungssubstrat 30 auf. Auf einer Lichteinfallsfläche (einer Lichteinfallsfläche S3) des photoelektrischen Umwandlungssubstrats 30 ist eine Farbfilterschicht 34 bereitgestellt. Eine Verbindungsfläche (eine Verbindungsfläche S4) zwischen dem photoelektrischen Umwandlungssubstrat 30 und dem Schaltungsträger 20 ist eine Fläche, die der Lichteinfallsfläche S3 gegenüberliegt. Das photoelektrische Umwandlungssubstrat 30 weist in dieser Reihenfolge von einer näher an der Verbindungsfläche S4 gelegenen Position eine Verdrahtungsschicht 31 und eine Halbleiterschicht 32 auf.
  • Die Verdrahtungsschicht 31 weist zum Beispiel eine Verdrahtungsschicht 31A in Kontakt mit dem Schaltungsträger 20 und eine Verdrahtungsschicht 31B zwischen der Verdrahtungsschicht 31A und der Halbleiterschicht 32 auf. Die Verdrahtungsschicht 31A ist zum Beispiel ein anorganischer Isolierfilm aus Siliziumoxid (SiO2) usw. mit mehreren darin bereitgestellten Verdrahtungsleitungen (Verdrahtungsleitungen 31W und 31WB, usw.). Die in der Verdrahtungsschicht 31A bereitgestellte Verdrahtungsleitung 31W dient zur elektrischen Kopplung des ersten photoelektrischen Wandlers 32P und der ROIC miteinander. Eine in dem ersten photoelektrischen Wandler 32P erzeugte elektrische Signal-Ladung bewegt sich durch die Verdrahtungsleitung 31W zu dem Schaltungsträger 20 und wird durch die ROIC ausgelesen. Die Verdrahtungsleitung 31WB dient zur Entladung einer in dem zweiten photoelektrischen Wandler 32B erzeugten elektrischen Ladung zu einem vorherbestimmten elektrischen Potential. Die Verdrahtungsleitung 31WB ist durch die in dem Schaltungsträger 20 bereitgestellte Verdrahtungsleitung 22WB mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential wie etwa einer Stromquelle der Bildaufnahmevorrichtung 2 oder einem elektrischen Erdpotential (GND) gekoppelt. Die Verdrahtungsleitung 31B ist zum Beispiel eine Halbleiterschicht aus Polysilizium (Poly-Si) usw. mit mehreren darin bereitgestellten Verdrahtungsleitungen.
  • Die Halbleiterschicht 32 umfasst zum Beispiel Silizium (Si). Diese Halbleiterschicht 32 ist mit ersten photoelektrischen Wandlern 32P und zweiten photoelektrischen Wandlern 32B versehen. Für jedes Pixel P in dem Pixelbereich 10P ist ein erster photoelektrischer Wandler 32P bereitgestellt. Die benachbarten ersten photoelektrischen Wandler 32P sind durch einen Trennfilm 33 elektrisch voneinander getrennt. Die mehreren zweiten photoelektrischen Wandler 32B sind in dem Pixelaußenbereich 10B zum Beispiel mit der gleichen Schrittlänge wie jener der ersten photoelektrischen Wandler 32P bereitgestellt. Bei der Bildaufnahmevorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform sind die mit dem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelten zweiten photoelektrischen Wandler 32B auf diese Weise in dem Pixelaußenbereich 10B bereitgestellt; daher ist es auf eine ähnliche Weise wie die oben für die Bildaufnahmevorrichtung 1 beschriebene möglich, die Einflüsse des Lichts E, das in dem Pixelaußenbereich 10B erzeugt wird (siehe 8) und des Lichts L1, das in den Pixelaußenbereich 10B gelangt ist (siehe 9), auf den Pixelbereich P zu unterdrücken. Zum Beispiel sind die benachbarten photoelektrischen Wandler 32B ebenfalls durch den Trennfilm 33 elektrisch voneinander getrennt. Der Trennfilm 33 ist auch zwischen benachbarten ersten photoelektrischen Wandlern 32P und zweiten photoelektrischen Wandlern 32B bereitgestellt, wodurch sie elektrisch voneinander getrennt sind. Der Trennfilm 33 ist in einer Dickenrichtung der Halbleiterschicht 32 bereitgestellt. Dieser Trennfilm 33 enthält zum Beispiel ein anorganisches Isoliermaterial wie etwa Siliziumoxid (SiO2).
  • 18 veranschaulicht ein Beispiel für einen ausführlicheren Aufbau der Verdrahtungsschicht 31 und der Halbleiterschicht 32. In der Halbleiterschicht 32 sind zusätzlich zu den ersten photoelektrischen Wandlern 32P und den zweiten photoelektrischen Wandlern 32B in der Nähe der Verdrahtungsschicht 31 zum Beispiel eine schwebende Diffusion (FD) 321, eine Stromversorgungsspannung (VDD) 322, und ein Diffusionsbereich 323, usw. bereitgestellt. Der Diffusionsbereich 323 ist zum Beispiel ein Drain eines Auswahltransistors und ist mit einer vertikalen Signalleitung VSL gekoppelt. Die Verdrahtungsschicht 31 ist mit Gateelektroden Tr1G und Tr2G usw. von Transistoren (zum Beispiel einem Transfertransistor Tr1 und einem Verstärkungstransistor Tr2, die später beschrieben werden) versehen. Die Gateelektrode Tr1G ist zum Beispiel eine Gateelektrode des Transfertransistors Tr1. Die Gateelektrode Tr2G ist zum Beispiel eine Gateelektrode des Verstärkungstransistors Tr2 und ist elektrisch mit der FD 321 gekoppelt.
  • 19 veranschaulicht ein Beispiel für eine Pixelschaltung der Bildaufnahmevorrichtung 2. Bei dieser Pixelschaltung sind ein Auswahltransistor und ein Rücksetztransistor weggelassen. Der erste photoelektrische Wandler 32P ist mit einer Klemme (zum Beispiel einer Source) aus einer Source und einem Drain des Transfertransistors Tr1 gekoppelt. Die andere Klemme (zum Beispiel der Drain) des Transfertransistors Tr1 ist über die FD mit einem Gate des Verstärkungstransistors Tr2 gekoppelt.
  • Die Farbfilterschicht 34 umfasst zum Beispiel ein Rot-Filter, ein Grün-Filter, ein Blau-Filter und ein IR-Filter, und diese Filter sind für jedes Pixel P bereitgestellt. Das Bereitstellen einer solchen Farbfilterschicht 34 gestattet der Bildaufnahmevorrichtung 2, Daten von empfangenem Licht mit einer Wellenlänge, die ihrer Farbanordnung entspricht, zu erlangen. Die Lichteinfallsfläche S3 des photoelektrischen Umwandlungssubstrats 30 kann zusammen mit der Farbfilterschicht 34 mit einer Linse-auf-Chip versehen sein.
  • Wenn bei der Bildaufnahmevorrichtung 2 Licht (zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotbereich) durch die Farbfilterschicht 34 in den ersten photoelektrischen Wandler 12P gelangt, wird dieses Licht einer von dem ersten photoelektrischen Wandler 32P, der eine Photodiode ist, vorgenommenen photoelektrischen Umwandlung unterzogen, wodurch ein Elektron und ein Defektelektron erzeugt werden. Eines davon wird als elektrische Signal-Ladung in dem ersten photoelektrischen Wandler 12P gesammelt. Diese elektrische Signal-Ladung wird mit einem vorherbestimmten Timing über die FD 321 zu der Pixelschaltung übertragen und durch die vertikale Signalleitung VSL als Spannungssignal ausgelesen.
  • Auf eine Weise, die der oben für die Bildaufnahmevorrichtung 1 beschriebenen ähnlich ist, sind auch bei der Bildaufnahmevorrichtung 2 die zweiten photoelektrischen Wandler 32B, die mit dem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelt sind, in dem Pixelaußenbereich 10B bereitgestellt; dadurch ist es möglich, die Einflüsse des Lichts E, das in dem Pixelaußenbereich 10B erzeugt wurde (8), und des Lichts L1, das in den Pixelaußenbereich 10B gelangt ist (9), auf den Pixelbereich 10P zu unterdrücken. Entsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Bildqualität zu unterdrücken.
  • <Anwendungsbeispiel>
  • Die oben beschriebenen Bildaufnahmevorrichtungen 1 und 2 sind auf verschiedene Arten von elektronischen Geräten wie zum Beispiel eine Kamera, die eine Bildaufnahme des Infrarotbereichs gestattet, anwendbar. 20 veranschaulicht als Beispiel einen schematischen Aufbau eines elektronischen Geräts 3 (einer Kamera). Dieses elektronische Gerät 3 ist zum Beispiel eine Kamera, die zur Aufnahme eines Standbilds oder eines Bewegtbilds in der Lage ist, und weist die Bildaufnahmevorrichtung 2, ein optisches System (eine optische Linse) 310, eine Verschlusseinheit 11, einen Treiber 313, der die Bildaufnahmevorrichtung 2 und die Verschlusseinheit 311 antreibt, und einen Signalprozessor 312 auf.
  • Das optische System 310 leitet Bildlicht (Einfallslicht) von einem Objekt zu der Bildaufnahmevorrichtung 2. Dieses optische System 310 kann mehrere optische Linsen aufweisen. Die Verschlusseinheit 311 steuert den Zeitraum, während dem die Bildaufnahmevorrichtung 2 mit Licht bestrahlt wird, und den Zeitraum, während dem das Licht blockiert ist. Der Treiber 313 steuert einen Übertragungsbetrieb der Bildaufnahmevorrichtung 2 und einen Verschlussbetrieb der Verschlusseinheit 311. Der Signalprozessor 312 nimmt an einem Signal, das von der Bildaufnahmevorrichtung 2 ausgegeben wird, verschiedene Arten von Signalverarbeitungen vor. Ein Bildsignal Dout, das der Signalverarbeitung unterzogen wurde, wird in einem Speichermedium wie etwa einem Speicher gespeichert oder an einen Monitor oder dergleichen ausgegeben.
  • Darüber hinaus sind die bei den vorliegenden Ausführungsformen beschriebenen Bildaufnahmevorrichtungen 1 und 2 auch auf nachstehend beschriebene elektronische Geräte (ein Kapselendoskop und einen sich bewegenden Körper wie etwa ein Fahrzeug) anwendbar.
  • <Praktisches Anwendungsbeispiel 1 (Endoskopisches chirurgisches System)>
  • Die Technologie nach der vorliegenden Offenbarung ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Zum Beispiel kann die Technologie nach der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches chirurgisches System angewendet werden.
  • 21 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen schematischen Aufbau eines endoskopischen chirurgischen Systems, auf das die Technologie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) angewendet werden kann, darstellt.
  • In 21 ist ein Zustand dargestellt, in dem ein Chirurg (ein Arzt) 11131 ein endoskopisches chirurgisches System 11000 benutzt, um an einem Patienten 11132 auf einer Patientenliege 11133 einen Eingriff durchzuführen. Wie dargestellt umfasst das endoskopische chirurgische System 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110 wie etwa einen Pneumoperitoneum-Tubus 11111 und eine Energievorrichtung 11112, eine Tragarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 trägt, und einen Wagen 11200, auf dem verschiedene Geräte für die endoskopische Chirurgie angebracht sind.
  • Das Endoskop 11100 weist einen Linsentubus 11101, wovon ein Bereich mit einer vorherbestimmten Länge von seinem distalen Ende in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingesetzt wird, und einen Kamerakopf 111032, der mit einem proximalen Ende des Linsentubus 11101 verbunden ist, auf. Bei dem dargestellten Beispiel ist ein Endoskop 11100, das ein starres Endoskop mit einem Linsentubus 11101 vom harten Typ aufweist, dargestellt. Doch das Endoskop kann andererseits als flexibles Endoskop mit einem Linsentubus 11101 vom flexiblen Typ enthalten sein.
  • Der Linsentubus 11101 weist an seinem distalen Ende eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingesetzt ist. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist so an das Endoskop 11100 angeschlossen, dass Licht, das durch die Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugt wird, durch einen Lichtleiter, der im Inneren des Linsentubus 11101 verläuft, zu einem distalen Ende des Linsentubus 11101 eingebracht wird und durch die Objektivlinse zu einem Betrachtungsziel in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 gestrahlt wird. Es sei angemerkt, dass das Endoskop 11100 ein nach vorne blickendes Endoskop sein kann oder ein schräg blickendes Endoskop oder ein seitlich blickendes Endoskop sein kann.
  • Im Inneren des Kamerakopfs 11102 sind ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement so bereitgestellt, dass reflektiertes Licht (Betrachtungslicht) von dem Betrachtungsziel durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement kondensiert wird. Das Betrachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, wodurch ein elektrisches Signal, das dem Betrachtungslicht entspricht, und zwar ein Bildsignal, das einem Betrachtungsbild entspricht, erzeugt wird. Das Bildsignal wird als ROH-Daten zu einer CCU (camera control unit, Kamerasteuereinheit) 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPUP) oder dergleichen auf und steuert den gesamten Betrieb des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Ferner erhält die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und nimmt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen des Bilds auf Basis des Bildsignals wie etwa zum Beispiel einen Entwicklungsprozess (Demosaik-Prozess) vor.
  • Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt unter Steuerung durch die CCU 11201 ein Bild auf Basis eines Bildsignals, an dem die Bildprozesse durch die CCU 11201 vorgenommen wurden, an.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203 weist eine Lichtquelle wie etwa, zum Beispiel, eine Leuchtdiode (LED) auf und liefert bei der Bildaufnahme des Eingriffsbereichs Bestrahlungslicht zu dem Endoskop 11100.
  • Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische chirurgische System 11000. Ein Benutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 die Eingabe verschiedener Arten von Informationen oder Befehlen, die in das endoskopische chirurgische System 11100 eingegeben werden, vornehmen. Zum Beispiel würde der Benutzer einen Befehl oder dergleichen zur Änderung eines Bildaufnahmezustands (der Art des Bestrahlungslichts, der Vergrößerung, der Brennweite, oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 eingeben.
  • Eine Behandlungswerkzeug-Steuervorrichtung 11205 steuert den Antrieb der Energievorrichtung 11112 zum Kauterisieren oder zum Einschneiden in ein Gewebe, zum Versiegeln eines Blutgefäßes, oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 führt Gas über den Pneumoperitoneum-Tubus 11111 in einen Körperhohlraum des Patienten 11132, um den Körperhohlraum aufzublasen, damit der Sichtbereich des Endoskops 11100 sichergestellt wird und der Arbeitsraum für den Chirurgen gewährleistet wird. Ein Aufzeichnungsgerät 11207 ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen im Zusammenhang mit dem Eingriff aufzuzeichnen. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen im Zusammenhang mit dem Eingriff in verschiedenen Formen wie etwa einem Text, einem Bild oder einer Kurve zu drucken.
  • Es sei angemerkt, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, die dem Endoskop 11100 Bestrahlungslicht liefert, wenn ein Bild eines Eingriffsbereichs aufgenommen werden soll, eine Weißlichtquelle aufweisen kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle, oder eine Kombination davon enthält. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus einer roten, einer grünen und einer blauen (RGB) Laserlichtquelle enthält, kann durch die Lichtquellenvorrichtung 11203 eine Regulierung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bilds durchgeführt werden, da die Ausgabestärke und das Ausgabetiming für jede Farbe (jede Wellenlänge) mit einem hohen Genauigkeitsgrad gesteuert werden kann. Ferner können in diesem Fall dann, wenn Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitaufgeteilt auf ein Betrachtungsziel gestrahlt werden und der Antrieb der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfs 11102 mit den Bestrahlungstimings synchron gesteuert wird, auch Bilder, die einzeln den Farben R, G und B entsprechen, zeitaufgeteilt aufgenommen werden. Durch dieses Verfahren kann auch dann ein Farbbild erhalten werden, wenn für das Bildaufnahmeelement keine Farbfilter bereitgestellt sind.
  • Ferner kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Stärke des Lichts, das ausgegeben werden soll, jeweils zu vorherbestimmten Zeiten geändert wird. Durch Steuern des Antriebs des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfs 11102 in Synchronisation mit dem Timing der Änderung der Stärke des Lichts, um zeitaufgeteilt Bilder zu erlangen und die Bilder zu synchronisieren, kann ein Bild mit einem hohen dynamischen Bereich erzeugt werden, das von unterentwickelten erdrückten Schatten und überentwickelten hellsten Bildteilen frei ist.
  • Ferner kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so ausgebildet sein, dass sie Licht mit einem vorherbestimmten Wellenlängenband, das für eine Betrachtung mit besonderem Licht bereit ist, liefert. Bei der Betrachtung mit besonderem Licht wird zum Beispiel durch Benutzen der Wellenlängenabhängigkeit der Absorption von Licht in einem Körpergewebe und Bestrahlen mit schmalbandigem Licht im Vergleich zu dem Bestrahlungslicht bei einer normalen Betrachtung (das heißt, weißem Licht) eine Schmalbandbetrachtung (Schmalbandbildaufnahme), bei der eine Bildaufnahme eines vorherbestimmten Gewebes wie etwa eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Bereichs der Schleimhaut oder dergleichen mit einem hohen Kontrast erfolgt, vorgenommen. Alternativ kann bei der Betrachtung mit besonderem Licht eine Fluoreszenzbetrachtung zum Erhalt eines Bilds von Fluoreszenzlicht, das durch eine Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird, durchgeführt werden. Bei der Fluoreszenzbetrachtung ist es möglich, durch Bestrahlen eines Körpergewebes mit Anregungslicht eine Betrachtung mit Fluoreszenzlicht des Körpergewebes vorzunehmen (Autofluoreszenzbetrachtung), oder durch lokales Injizieren eines Reagens wie etwa Indocyaningrün (ICG) in ein Körpergewebe und Bestrahlen des Körpergewebes mit Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagens entspricht, ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann so ausgebildet sein, dass sie ein solches schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht, das für die wie oben beschriebene Betrachtung mit besonderem Licht geeignet ist, liefert.
  • 22 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für einen funktionellen Aufbau des Kamerakopfs 11102 und der CCU 11201, die in 21 gezeigt sind, darstellt.
  • Der Kamerakopf 11102 weist eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Antriebseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404, und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405 auf. Die CCU 11201 weist eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413 auf. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 kommunikationsfähig miteinander verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Linsentubus 11101 bereitgestellt ist. Betrachtungslicht, das von einem distalen Ende des Linsentubus 11101 eingebracht wird, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und in die Linseneinheit 11401 eingebracht. Die Linseneinheit 11401 weist eine Kombination aus mehreren Linsen einschließlich einer Zoom-Linse und einer Fokussierlinse auf.
  • Die Anzahl der Bildaufnahmeelemente, die die Bildaufnahmeeinheit 11402 aufweist, kann eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Multiplattentyp) betragen. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als Multiplattentyp ausgeführt ist, werden durch die Bildaufnahmeelemente zum Beispiel Bildsignale, die jeweils R, G und B entsprechen, erzeugt, und können die Bildsignale zusammengesetzt werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so ausgebildet sein, dass sie ein Paar von Bildaufnahmeelementen zur Erlangung jeweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge, die für eine dreidimensionale (3D) Darstellung bereit sind, aufweist. Wenn eine 3D-Darstellung vorgenommen wird, kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einem Eingriffsbereich durch den Chirurgen 11131 genauer erfasst werden. Es sei angemerkt, dass bei einer Ausführung der Bildaufnahmeeinheit 11402 vom stereoskopischen Typ den einzelnen Bildaufnahmeelementen entsprechend mehrere Systeme von Linseneinheiten 11401 bereitgestellt sind.
  • Ferner braucht die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht notwendigerweise an dem Kamerakopf 11102 bereitgestellt zu sein. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 direkt hinter der Objektivlinse im Inneren des Linsentubus 11101 bereitgestellt sein.
  • Die Antriebseinheit 11403 weist einen Aktuator auf und bewegt die Zoom-Linse und die Fokussierlinse der Linseneinheit 11401 unter Steuerung durch die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 um eine vorherbestimmte Entfernung entlang einer optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines Aufnahmebilds von der Bildaufnahmeeinheit 11402 passend eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 weist eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen verschiedener Arten von Informationen an die und von der CCU 11201 auf. Die Kommunikationseinheit 11404 sendet ein Bildsignal, das von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangt wurde, als ROH-Daten über das Übertragungskabel 11400 an die CCU 11201.
  • Zudem erhält die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zur Steuerung des Antriebs des Kamerakopfs 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal an die Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Das Steuersignal enthält Informationen in Bezug auf Bildaufnahmebedingungen wie etwa, zum Beispiel, eine Information, die eine Framerate eines aufgenommenen Bilds festsetzt, eine Information, die einen Belichtungswert bei der Bildaufnahme festsetzt, und/oder eine Information, die eine Vergrößerung und einen Brennpunkt eines aufgenommenen Bilds festsetzt.
  • Es sei angemerkt, dass die Bildaufnahmebedingungen wie etwa die Framerate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt durch den Benutzer festgesetzt werden können oder durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf Basis eines erlangten Bildsignals automatisch festgelegt werden können. Im letztgenannten Fall ist das Endoskop 11100 mit einer Belichtungsautomatik(AE)-Funktion, einer automatischen Scharfstellungs(AF)-Funktion und einer automatischen Weißabgleich(AWB)-Funktion ausgestattet.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert den Antrieb des Kamerakopfs 11102 auf Basis eines Steuersignals von der CCU 11201, das über die Kommunikationseinheit 11404 erhalten wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 weist eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen von verschiedenen Arten von Informationen an den und von dem Kamerakopf 11102 auf. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 über das Übertragungskabel 11400 an sie gesendet wird.
  • Ferner sendet die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfs 11102 an den Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch eine elektrische Kommunikation, eine optische Kommunikation, oder dergleichen gesendet werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11142 nimmt an einem Bildsignal in der Form von ROH-Daten, das von dem Kamerakopf 11102 an sie gesendet wurde, verschiedene Bildverarbeitungen vor.
  • Die Steuereinheit 11412 nimmt verschiedene Arten von Steuerungen im Zusammenhang mit einer Bildaufnahme eines Eingriffsbereichs oder dergleichen durch das Endoskop 11000 und der Anzeige eines aufgenommenen Bilds, das durch die Bildaufnahme des Eingriffsbereichs oder dergleichen erhalten wurde, vor. Zum Beispiel erzeugt die Steuereinheit ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfs 11102.
  • Ferner steuert die Steuereinheit 11413 die Anzeigevorrichtung 11202 auf der Basis eines Bildsignals, an dem durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 Bildverarbeitungen vorgenommen wurden, so, dass ein aufgenommenes Bild, in dem der Eingriffsbereich oder dergleichen abgebildet ist, angezeigt wird. Danach kann die Steuereinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 11413 durch Detektieren der Form, Farbe, und so weiter von Rändern von Objekten, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind, ein chirurgisches Werkzeug wie etwa eine Zange, einen bestimmten Bereich des lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst, wenn die Energievorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter erkennen. Während die Steuereinheit 11413 die Anzeigevorrichtung 11202 so steuert, dass ein aufgenommenes Bild angezeigt wird, kann sie unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung verursachen, dass verschiedene Arten von eingriffsunterstützenden Informationen auf eine überlappende Weise mit einem Bild des Eingriffsbereichs angezeigt werden. Wenn eingriffsunterstützende Informationen auf eine überlappende Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 gezeigt werden, kann die Belastung für den Chirurgen 11131 verringert werden und kann der Chirurg 11131 sicher mit dem Eingriff fortfahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das zur Übermittlung eines elektrischen Signals bereit ist, eine Lichtleitfaser, die für eine optische Kommunikation bereit ist, oder ein Verbundkabel, das sowohl für eine elektrische als auch für eine optische Kommunikation bereit ist.
  • Während die Kommunikation bei dem dargestellten Beispiel durch eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 hier durch eine drahtlose Kommunikation durchgeführt werden.
  • Im Vorhergehenden wurde eine Beschreibung eines Beispiels für ein endoskopisches chirurgisches System, auf das die Technologe nach der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, gegeben. Die Technologie nach der vorliegenden Offenbarung kann auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 der oben beschriebenen Aufbauten angewendet werden. Das Anwenden der Technologie nach der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 ermöglicht das Erlangen eines feineren Bilds des Eingriffsbereichs. Daher ist es dem Chirurgen möglich, den Eingriffsbereich sicher festzustellen.
  • Es sei angemerkt, dass oben beispielhaft die Beschreibung eines endoskopischen chirurgischen Systems gegeben wurde. Die Technologie nach der vorliegenden Offenbarung kann auf beliebige andere medizinische Systeme wie etwa zum Beispiel ein mikrographisches chirurgisches System angewendet werden.
  • <Praktisches Anwendungsbeispiel 2 (sich bewegender Körper)>
  • Die Technologie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) ist auf verschiedene Erzeugnisse anwendbar. Zum Beispiel kann die Technologie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Geräts, das an einem sich bewegenden Körper von einer beliebigen Art angebracht wird, umgesetzt werden. Nicht beschränkende Beispiele für den sich bewegenden Körper beinhalten ein Kraftfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Hybridelektrofahrzeug, ein Motorrad, ein Fahrrad, jede beliebige persönliche Mobilitätsvorrichtung, ein Flugzeug, ein unbemanntes Luftfahrzeug (eine Drohne), ein Schiff, und einen Roboter.
  • 23 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuersystems als Beispiel für das Steuersystem eines sich bewegenden Körpers, auf das die Technologie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, darstellt.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 weist mehrere elektronische Steuereinheiten auf, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem Beispiel, das in 23 dargestellt ist, weist das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Fahrzeugaufbausystem-Steuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050 auf. Zudem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bildausgabeabschnitt 12052 und eine fahrzeugseitige Netzwerkschnittstelle (I/F) 12053 als funktioneller Aufbau der integrierten Steuerreinheit 12050 dargestellt.
  • Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen im Zusammenhang mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel wirkt die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor, oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zur Übertragung der Antriebskraft zu Rädern, einen Lenkmechanismus zum Regulieren des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zur Erzeugung der Bremskraft des Fahrzeugs, und dergleichen.
  • Die Fahrzeugaufbausystem-Steuereinheit 12020 steuert den Betrieb von verschiedenen Arten von Vorrichtungen, die an einem Fahrzeugaufbau bereitgestellt sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel wirkt die Fahrzeugaufbausystem-Steuereinheit 12020 als Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein Smart-Key-System, eine Fensterhebervorrichtung, oder verschiedene Arten von Lampen wie Fahrzeugscheinwerfer, einen Rückfahrscheinwerfer, eine Bremsleuchte, einen Fahrtrichtungsanzeiger, eine Nebelleuchte, oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einem Mobilgerät als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale von verschiedenen Arten von Schaltern in die Fahrzeugaufbausystem-Steuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Fahrzeugaufbausystem-Steuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die Fensterhebervorrichtung, die Lampen, oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 detektiert fahrzeugexterne Informationen einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Zum Beispiel ist die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 mit einem Bildaufnahmeabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 bringt den Bildaufnahmeabschnitt 12031 dazu, ein Bild der Außenseite des Fahrzeugs aufzunehmen, und erhält das aufgenommene Bild. Auf der Basis des erhaltenen Bilds kann die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zur Detektion eines Objekts wie etwa einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrszeichens, eines Schriftzeichens auf einer Straßenoberfläche, oder dergleichen, oder eine Verarbeitung zur Detektion einer Entfernung dazu vornehmen.
  • Der Bildaufnahmeabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht, ausgibt. Der Bildaufnahmeabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information bezüglich einer gemessenen Entfernung ausgeben. Zudem kann das Licht, das durch den Bildaufnahmeabschnitt 12031 empfangen wird, sichtbares Licht sein oder unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen hinsichtlich des Fahrzeuginneren. Die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041, der den Zustand eines Fahrers detektiert, verbunden. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 weist zum Beispiel eine Kamera auf, die ein Bild des Fahrers aufnimmt. Auf der Basis der Detektionsinformationen, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 den Grad der Müdigkeit des Fahrers oder den Grad der Konzentration des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer eingenickt ist.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann auf der Basis der Informationen hinsichtlich des Fahrzeuginneren oder der fahrzeugexternen Informationen, welche Informationen durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, einen Steuerzielwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, oder die Bremsvorrichtung berechnen und einen Steuerbefehl an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung vornehmen, die Funktionen eines erweiterten Fahrerassistenzsystems (advanced driver assistance system, ADAS) ausführen soll, wobei diese Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder eine Schockdämpfung für das Fahrzeug, ein Hinterherfahren auf Basis eines Folgeabstands, Fahren unter Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Kollisionswarnung für das Fahrzeug, eine Warnung, dass das Fahrzeug von einer Fahrspur abweicht, oder dergleichen beinhalten.
  • Zudem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung vornehmen, die auf ein automatisches Fahren abzielt, wodurch das Fahrzeug zu einem von Betätigungen durch den Fahrer unabhängigen autonomen Fahren gebracht wird, indem die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung, oder dergleichen auf Basis der Informationen hinsichtlich des Fahrzeuginneren oder der fahrzeugexternen Informationen, welche Informationen durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, gesteuert werden.
  • Zudem kann der Mikrocomputer 12051 auf der Basis der fahrzeugexternen Informationen, welche Informationen durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 1030 erhalten werden, einen Steuerbefehl an die Fahrzeugaufbau-Steuereinheit 12020 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung vornehmen, die dazu bestimmt ist, eine Blendwirkung zu verhindern, indem die Fahrzeugscheinwerfer zum Beispiel gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, die durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird, so gesteuert werden, dass sie von Fernlicht zu Abblendlicht umgeschaltet werden.
  • Der Ton/Bildausgabeabschnitt 12050 sendet ein Signal zu Ausgabe wenigstens eines aus einem Ton und einem Bild an eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, einem Insassen des Fahrzeugs oder der Außenseite des Fahrzeugs Informationen sichtbar oder hörbar mitzuteilen. Bei dem Beispiel von 23 sind als Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel wenigstens eines aus einer eingebauten Anzeige und einer projizierten Frontscheibenanzeige umfassen.
  • 24 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Einrichtungsposition des Bildaufnahmeabschnitts 12031 darstellt.
  • In 24 weist der Bildaufnahmeabschnitt 12031 Bildaufnahmeabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 auf.
  • Die Bildaufnahmeabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel an Positionen an einer Frontpartie, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100 wie auch an einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Der Bildaufnahmeabschnitt 12101, der an der Frontpartie bereitgestellt ist, und der Bildaufnahmeabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs bereitgestellt ist, erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die Bildaufnahmeabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind, erhalten hauptsächlich Bilder der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der Bildaufnahmeabschnitt 12104, der an der hinteren Stoßstange oder an der Hecktür bereitgestellt ist, erhält hauptsächlich ein Bild der Hinterseite des Fahrzeugs 12100. Der Bildaufnahmeabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs bereitgestellt ist, wird hauptsächlich verwendet, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, ein Signal, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur, oder dergleichen zu detektieren.
  • Übrigens stellt 24 ein Beispiel für Aufnahmebereiche der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Aufnahmebereich 12111 stellt den Aufnahmebereich des an der Frontpartie bereitgestellten Bildaufnahmeabschnitts 12101 dar. Aufnahmebereiche 12112 und 12113 stellen jeweils die Aufnahmebereiche der an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildaufnahmeabschnitte 12102 und 12103 dar. Ein Aufnahmebereich 12114 stellt den Aufnahmebereich des an der hinteren Stoßstange oder an der Hecktür bereitgestellten Bildaufnahmeabschnitts 12104 dar. Ein von oben gesehenes Bild des Fahrzeugs 12100 aus der Vogelperspektive wird zum Beispiel durch Aufeinanderlegen von Bilddaten, die durch die Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 aufgenommen wurden, erhalten.
  • Wenigstens einer der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 kann über die Funktion des Erhalts von Abstandsinformationen verfügen. Zum Beispiel kann wenigstens einer der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 eine aus mehreren Bildaufnahmeelementen gebildete Stereokamera sein oder ein Bildaufnahmeelement mit Pixeln für die Erfassung eines Phasenunterschieds sein.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 auf Basis der Abstandsinformationen, die von den Bildaufnahmeabschnitten 12101 bis 12104 erhalten wurden, einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt in den Aufnahmebereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Veränderung des Abstands (eine relative Geschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) bestimmen und dadurch insbesondere ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt, das auf einem Fahrtweg des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und sich mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich oder höher als 0 km/h) im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie das Fahrzeug 12100 bewegt, als vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 vorab einen Folgeabstand, der nach vorne zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten werden soll, festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folgeanhaltesteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folgestartsteuerung), oder dergleichen vornehmen. Dadurch ist es möglich, eine kooperative Steuerung vornehmen, die auf ein automatisches Fahren abzielt, wodurch das Fahrzeug zu einem von Betätigungen durch den Fahrer unabhängigen autonomen Fahren gebracht wird.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten zu dreidimensionalen Objekten auf Basis der Abstandsinformationen, die von den Bildaufnahmeabschnitten 12101 bis 12104 erhalten wurden, in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit einer Standardgröße, eines großformatigen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Strommasts, und anderer dreidimensionaler Objekte klassifizieren, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren, und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten verwenden, um einem Hindernis automatisch auszuweichen. Zum Beispiel identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwer visuell zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das eine Gefahr der Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein Einstellwert ist und daher die Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und nimmt er über die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 eine erzwungene Verlangsamung oder ein Ausweichlenkmanöver vor. Dadurch kann der Mikrocomputer 12051 eine Fahrtunterstützung zur Kollisionsvermeidung vornehmen.
  • Bei wenigstens einem der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 kann es sich um eine Infrarotkamera, die Infrarotstrahlen detektiert, handeln. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob in Aufnahmebildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch einen Vorgang, bei dem charakteristische Punkte in den Aufnahmebildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras extrahiert werden, und einen Vorgang, bei dem durch eine Mustererkennung an einer Reihe von charakteristischen Punkten, die die Kontur des Objekts darstellen, bestimmt wird, ob es sich um einen Fußgänger handelt oder nicht, vorgenommen. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass in den Aufnahmebildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist, und dadurch den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bildausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 so, dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung über den erkannten Fußgänger gelegt angezeigt wird. Der Ton/Bildausgabeabschnitt 12052 kann den Anzeigeabschnitt 12062 auch so steuern, dass ein Icon oder dergleichen, das den Fußgänger darstellt, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Im Vorhergehenden wurde die Beschreibung eines Beispiels für ein Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technologie nach der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, gegeben. Die Technologie nach der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildaufnahmeabschnitt 12031 der oben beschriebenen Aufbauten angewendet werden. Das Anwenden der Technologie nach der vorliegenden Offenbarung auf den Bildaufnahmeabschnitt 12031 ermöglicht den Erhalt eines leichter erkennbaren Aufnahmebilds. Daher ist es möglich, die Ermüdung des Fahrers zu verringern.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen, die Abwandlungsbeispiele, die Anwendungsbeispiele und die praktischen Anwendungsbeispiele beschrieben; die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen usw. beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen abgeändert werden. Zum Beispiel sind jeweilige Schichtaufbauten der Bildaufnahmevorrichtungen, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurden, lediglich beispielhaft und können ferner jede beliebige andere Schicht enthalten. Darüber hinaus sind die Materialien und Dicken der jeweiligen Schichten ebenfalls beispielhaft und nicht auf die oben beschriebenen beschränkt.
  • Überdies sind die Schaltungsaufbauten, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen usw. beschrieben wurden, lediglich beispielhaft; die Aufbauten, Layouts, usw. der jeweiligen Schaltungen sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Wie in 25 veranschaulicht kann der Zeilenabtaster 207 an jeder von zwei Seiten des Schaltungsträgers 20 angeordnet sein.
  • Darüber hinaus kann eine Schaltung auf dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt sein. Wie in 26A und 26B veranschaulicht kann der Zeilenabtaster so geteilt werden, dass ein Zeilenabtaster 201A auf dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt wird und ein Zeilenabtaster 201B in dem Schaltungsträger 20 bereitgestellt wird. Wie in 27A und 27B veranschaulicht können die Zeilenabtaster 201A und 201B (oder die Zeilenabtaster 201) auf dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt werden, ohne jegliche Zeilenabtaster in dem Schaltungsträger 20 bereitzustellen. Es kann auch ein Schaltungsabschnitt mit einer anderen Funktion als jener der Zeilenabtastung geteilt werden oder auf dem Halbleitersubstrat bereitgestellt werden.
  • Die Wirkungen, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen usw. beschrieben wurden, sind lediglich beispielhaft und können andere Wirkungen sein oder können ferner andere Wirkungen beinhalten.
  • Es sei angemerkt, dass die vorliegende Offenbarung die folgenden Ausgestaltungen aufweisen kann.
    1. (1) Eine Bildaufnahmevorrichtung, die einen Pixelbereich, der einen ersten photoelektrischen Wandler aufweist; einen Pixelaußenbereich, der einen mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelten zweiten photoelektrischen Wandler aufweist; und einen Schaltungsträger, der eine Fläche aufweist, auf der der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler bereitgestellt sind, wobei der Schaltungsträger eine periphere Schaltung aufweist, die elektrisch mit dem ersten photoelektrischen Wandler gekoppelt ist, aufweist.
    2. (2) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (1), wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler elektrisch voneinander getrennt sind.
    3. (3) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (1) oder (2), wobei ein Aufbaumaterial des zweiten photoelektrischen Wandlers das gleiche wie ein Aufbaumaterial des ersten photoelektrischen Wandlers ist.
    4. (4) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (3), wobei der zweite photoelektrische Wandler in einem Bereich bereitgestellt ist, der die periphere Schaltung in einer Draufsicht überlappt.
    5. (5) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (4), wobei der zweite photoelektrische Wandler wenigstens einen Empfindlichkeitswellenlängenbereich aufweist, der einem Empfindlichkeitswellenlängenbereich des ersten photoelektrischen Wandlers gleich ist.
    6. (6) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (5), wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils Licht mit einer Wellenlänge in einem Infrarotbereich absorbieren und eine elektrische Ladung erzeugen.
    7. (7) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (6), wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils einen Verbindungshalbleiter aufweisen.
    8. (8) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (7), wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils einen Gruppe-III-V-Halbleiter aufweisen.
    9. (9) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (8), wobei der Gruppe-IIIV-Halbleiter InGaAs enthält.
    10. (10) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (7) bis (9), der ferner für jedes Pixel einen Bereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, zu dem sich eine in dem ersten photoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signal-Ladung bewegt.
    11. (11) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (10), wobei der Schaltungsträger für jedes Pixel mit einer Pixelschaltung versehen ist, und der Bereich von dem ersten Leitfähigkeitstyp elektrisch mit der Pixelschaltung gekoppelt ist.
    12. (12) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (7) bis (11), die ferner eine erste Elektrode aufweist, die dem Schaltungsträger gegenüberliegt, wobei der erste photoelektrische Wandler dazwischen eingefügt ist.
    13. (13) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (12), die ferner eine zweite Elektrode aufweist, die dem Schaltungsträger gegenüberliegt, wobei der zweite photoelektrische Wandler dazwischen eingefügt ist.
    14. (14) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (13), wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode einstückig bereitgestellt sind.
    15. (15) Die Bildaufnahmevorrichtung nach Punkt (13), wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode so bereitgestellt sind, dass sie elektrisch voneinander getrennt sind.
    16. (16) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (5), wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils eine Photodiode aufweisen.
    17. (17) Die Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (16), wobei das vorherbestimmte elektrische Potential eine Stromquelle oder ein elektrisches Erdpotential aufweist.
    18. (18) Ein elektronisches Gerät, das eine Bildaufnahmevorrichtung aufweist, wobei die Bildaufnahmevorrichtung einen Pixelbereich, der einen ersten photoelektrischen Wandler aufweist; einen Pixelaußenbereich, der einen mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelten zweiten photoelektrischen Wandler aufweist; und einen Schaltungsträger, der eine Fläche aufweist, auf der der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler bereitgestellt sind, wobei der Schaltungsträger eine periphere Schaltung aufweist, die elektrisch mit dem ersten photoelektrischen Wandler gekoppelt ist, aufweist.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 21. Februar 2017 beim Japanischen Patentamt eingereichten Japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2017-30375 , deren gesamte Inhalte hier durch Nennung aufgenommen werden.
  • Fachleute sollten verstehen, dass es abhängig von den Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren zu verschiedenen Abwandlungen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen kommen kann, die in dem Umfang der beiliegenden Ansprüche oder ihren Entsprechungen liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017030375 [0130]

Claims (18)

  1. Bildaufnahmevorrichtung, umfassend: einen Pixelbereich, der einen ersten photoelektrischen Wandler aufweist; einen Pixelaußenbereich, der einen mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelten zweiten photoelektrischen Wandler aufweist; und einen Schaltungsträger, der eine Fläche aufweist, auf der der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler bereitgestellt sind, wobei der Schaltungsträger eine periphere Schaltung aufweist, die elektrisch mit dem ersten photoelektrischen Wandler gekoppelt ist.
  2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler elektrisch voneinander getrennt sind.
  3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Aufbaumaterial des zweiten photoelektrischen Wandlers das gleiche wie ein Aufbaumaterial des ersten photoelektrischen Wandlers ist.
  4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite photoelektrische Wandler in einem Bereich bereitgestellt ist, der die periphere Schaltung in einer Draufsicht überlappt.
  5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite photoelektrische Wandler wenigstens einen Empfindlichkeitswellenlängenbereich aufweist, der einem Empfindlichkeitswellenlängenbereich des ersten photoelektrischen Wandlers gleich ist.
  6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils Licht mit einer Wellenlänge in einem Infrarotbereich absorbieren und eine elektrische Ladung erzeugen.
  7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils einen Verbindungshalbleiter aufweisen.
  8. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils einen Gruppe-III-V-Halbleiter aufweisen.
  9. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Gruppe-III-V-Halbleiter InGaAs umfasst.
  10. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend, für jedes Pixel, einen Bereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, zu dem sich eine in dem ersten photoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signal-Ladung bewegt.
  11. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Schaltungsträger für jedes Pixel mit einer Pixelschaltung versehen ist, und der Bereich von dem ersten Leitfähigkeitstyp elektrisch mit der Pixelschaltung gekoppelt ist.
  12. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend eine erste Elektrode, die dem Schaltungsträger gegenüberliegt, wobei der erste photoelektrische Wandler dazwischen eingefügt ist.
  13. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, ferner umfassend eine zweite Elektrode, die dem Schaltungsträger gegenüberliegt, wobei der zweite photoelektrische Wandler dazwischen eingefügt ist.
  14. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode einstückig bereitgestellt sind.
  15. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode so bereitgestellt sind, dass sie elektrisch voneinander getrennt sind.
  16. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler jeweils eine Photodiode umfassen.
  17. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das vorherbestimmte elektrische Potential eine Stromquelle oder ein elektrisches Erdpotential umfasst.
  18. Elektronisches Gerät, das eine Bildaufnahmevorrichtung umfasst, wobei die Bildaufnahmevorrichtung einen Pixelbereich, der einen ersten photoelektrischen Wandler aufweist, einen Pixelaußenbereich, der einen mit einem vorherbestimmten elektrischen Potential gekoppelten zweiten photoelektrischen Wandler aufweist; und einen Schaltungsträger, der eine Fläche aufweist, auf der der erste photoelektrische Wandler und der zweite photoelektrische Wandler bereitgestellt sind, wobei der Schaltungsträger eine periphere Schaltung aufweist, die elektrisch mit dem ersten photoelektrischen Wandler gekoppelt ist, aufweist.
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