DE112019003845T5 - Bildaufnahmevorrichtung und elektronisches gerät - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Bildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die eine reibungslose Übertragung von Ladung von einer photoelektrischen Wandlereinheit zu einem Übertragungsziel ermöglicht. Diese Bildaufnahmevorrichtung weist auf: eine Halbleiterschicht mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche, die der vorderen Oberfläche entgegengesetzt ist; eine photoelektrische Wandlereinheit, die in die Halbleiterschicht eingebettet ist und, durch photoelektrische Wandlung, Ladung entsprechend einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und eine Übertragungseinheit, die ein erstes Graben-Gate und ein zweites Graben-Gate aufweist, die sich von der vorderen Oberfläche der Halbleiterschicht zu der hinteren Oberfläche erstrecken, so dass sie die photoelektrische Wandlereinheit erreichen, und Ladung von der photoelektrischen Wandlereinheit über das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate zu dem gleichen Übertragungsziel überträgt. Das erste Graben-Gate hat eine erste Länge, die sich von der vorderen Oberfläche zu der photoelektrischen Wandlereinheit erstreckt, und das zweite Graben-Gate hat eine zweite Länge, die sich von der vorderen Oberfläche zu der photoelektrischen Wandlereinheit erstreckt, aber kürzer als die erste Länge ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung, die Bildaufnahme durch Durchführung von photoelektrischer Wandlung durchführt, und ein elektronisches Gerät, das die Bildaufnahmevorrichtung aufweist.
  • Hintergrund der Technik
  • Es wurde eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung vorgeschlagen, bei der in einem in einer Halbleiterschicht vorgesehenen photoelektrischen Wandler zu erzeugende Signalladungen durch eine in die Halbleiterschicht eingebettete Gate-Elektrode zu einer schwebenden Diffusion überführt werden (siehe z.B. PTL 1).
  • Literaturliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2013-84785
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • In einer solchen Festkörperbildaufnahmevorrichtung ist es im Übrigen wünschenswert, dass elektrische Ladungen reibungslos von dem photoelektrischen Wandler zu einem Übertragungsziel übertragen werden.
  • Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Bildaufnahmevorrichtung mit ausgezeichneter Betriebszuverlässigkeit und ein elektronisches Gerät, das eine solche Bildaufnahmevorrichtung aufweist, bereitzustellen.
  • Eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist auf: eine Halbleiterschicht mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche, wobei sich die hintere Oberfläche auf einer der vorderen Oberfläche entgegengesetzten Seite befindet; einen photoelektrischen Wandler, der in die Halbleiterschicht eingebettet ist und elektrische Ladungen entsprechend einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und einen Übertragungsabschnitt, der ein erstes Graben-Gate und ein zweites Graben-Gate aufweist und die elektrischen Ladungen von dem photoelektrischen Wandler über das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate zu einem einzelnen Übertragungsziel überträgt, wobei sich das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate jeweils von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Oberfläche der Halbleiterschicht in den photoelektrischen Wandler erstrecken. Das erste Graben-Gate hat eine erste Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler und das zweite Graben-Gate hat eine zweite Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler, wobei die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist.
    Ferner weist ein elektronisches Gerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die vorstehend beschriebene Bildaufnahmevorrichtung auf.
  • In der Bildaufnahmevorrichtung und dem elektronischen Gerät gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die jeweils eine solche Konfiguration wie vorstehend beschrieben haben, wird, selbst wenn es eine Potentialeinsenkung in dem photoelektrischen Wandler gibt, wenn der Übertragungsabschnitt in einem Aus-Zustand ist, die Potentialeinsenkung aufgehoben, wenn der Übertragungsabschnitt in einem Ein-Zustand ist.
  • Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung und dem elektronischen Gerät der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden elektrische Ladungen reibungslos von dem photoelektrischen Wandler zu dem Übertragungsziel übertragen und ist es möglich, eine ausgezeichnete Bildaufnahmeleistung zu erreichen.
  • Es ist anzumerken, dass die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt sind und jegliche der nachstehend beschriebenen Wirkungen aufweisen können.
  • Figurenliste
    • [1A] 1A ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Funktion einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • [1B] 1B ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Funktion einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform darstellt.
    • [1C] 1C ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Funktion einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform darstellt.
    • [2] 2 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungskonfiguration eines in der in 1A dargestellten Bildaufnahmevorrichtung enthaltenen Sensorpixels darstellt.
    • [3] 3 ist eine schematische Draufsicht auf eine Konfiguration eines Teils des in der in 1A dargestellten Bildaufnahmevorrichtung enthaltenen Sensorpixels.
    • [4] 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Konfiguration eines Teils des in der 1A dargestellten Bildaufnahmevorrichtung enthaltenen Sensorpixels und schematische Ansichten möglicher Potentialzustände in einer Tiefenrichtung.
    • [5] 5 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [6] 6 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem vierten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [7] 7 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem fünften Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [8] 8 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem sechsten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [9A] 9A ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [9B] 9B ist ein Schaltplan, der eine Schaltungskonfiguration des in 9A dargestellten Sensorpixels darstellt.
    • [10A] 10A ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [10B] 10B ist ein Schaltplan, der eine Schaltungskonfiguration des in 10A dargestellten Sensorpixels darstellt.
    • [11A] 11A ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [11B] 11B ist ein Schaltplan, der eine Schaltungskonfiguration des in 11A dargestellten Sensorpixels darstellt.
    • [11C] 11C ist eine schematische Querschnittsansicht einer Konfiguration des in 11A dargestellten Sensorpixels.
    • [12A] 12A ist ein erstes Zeitdiagramm, das Wellenformen von entsprechenden Treibersignalen des in 11A dargestellten Sensorpixels darstellt.
    • [12B] 12B ist ein zweites Zeitdiagramm, das Wellenformen der entsprechenden Treibersignale des in 11A dargestellten Sensorpixels darstellt.
    • [12C] 12C ist ein drittes Zeitdiagramm, das Wellenformen der entsprechenden Treibersignale des in 11A dargestellten Sensorpixels darstellt.
    • [13A] 13A ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform.
    • [13B] 13B ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform.
    • [13C] 13C ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform.
    • [13D] 13D ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel gemäß einem vierten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform.
    • [14] 14 ist ein schematisches Diagramm, das ein Gesamtkonfigurationsbeispiel eines elektronischen Gerätes zeigt.
    • [15] 15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt.
    • [16] 16 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erläuterung eines Beispiels für die Einbaupositionen eines Abschnitts zur Detektion von Informationen außerhalb eines Fahrzeugs und eines Bildaufnahmeabschnitts.
    • [17] 17 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie zeigt.
    • [18] 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) zeigt. Ausführungsmodi der Erfindung
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
  • Erste Ausführungsform
  • Ein Beispiel für eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, bei der ein Vertikaltransistor in einem Übertragungsabschnitt zwei Graben-Gates mit unterschiedlichen Tiefen aufweist.
  • Modifikationsbeispiele der ersten Ausführungsform
  • Zweite Ausführungsform
  • Ein Beispiel für eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die ferner aufweist: eine Energiequelle, die als ein Übertragungsziel elektrischer Ladungen dient; und einen Entladungstransistor.
  • Dritte Ausführungsform
  • Ein Beispiel für eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die ferner einen Abschnitt zum Halten elektrischer Ladung aufweist.
  • Vierte Ausführungsform
  • Ein Beispiel für eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, bei der ein Übertragungsabschnitt zwei Vertikaltransistoren aufweist, die so ausgelegt sind, dass sie unabhängig voneinander getrieben werden.
  • Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform
  • Beispiel für die Anwendung auf ein elektronisches Gerät
  • Beispiel für die praktische Anwendung auf einen mobilen Körper
  • Beispiel für die praktische Anwendung auf ein System für endoskopische Chirurgie
  • Weitere Modifikationsbeispiele
  • <Erste Ausführungsform>
  • [Konfiguration der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A]
  • 1A ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Funktion einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
  • Die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A ist ein sogenannter Global-Shutter-Modus-Bildsensor mit rückwärtiger Belichtung, wie z.B. ein CMOS (komplementärer MetallOxid-Halbleiter)-Bildsensor. Die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A empfängt Licht von einem Subjekt, wandelt das Licht photoelektrisch um und erzeugt Bildsignale, um ein Bild zu erfassen.
  • Der Global-Shutter-Modus ist grundsätzlich ein Modus, in dem globale Belichtung durchgeführt wird, bei der die Belichtung für alle Pixel zur gleichen Zeit gestartet und die Belichtung für alle Pixel zur gleichen Zeit beendet wird. Mit allen Pixeln sind hier alle Pixel eines in dem Bild vorkommenden Teils gemeint, Dummy-Pixel und dergleichen sind ausgeschlossen. Wenn die Zeitdifferenz oder Bildverzerrung ausreichend gering ist, dass sie kein Problem darstellt, ist ferner auch ein Modus des Bewegens eines Bereichs für die Durchführung der globalen Belichtung in dem Global-Shutter-Modus enthalten, wobei die globale Belichtung in Einheiten von mehreren Zeilen (z. B. mehrere zig Zeilen) anstatt für alle Pixel gleichzeitig durchgeführt wird. Zusätzlich ist auch ein Modus des Durchführens der globalen Belichtung für Pixel in einem vorgegebenen Bereich, anstatt für alle Pixel des in dem Bild erscheinenden Teils, in dem Global-Shutter-Modus enthalten.
  • Der Bildsensor mit rückwärtiger Belichtung bezieht sich auf einen Bildsensor mit einer Konfiguration, bei der ein photoelektrischer Wandler, wie z. B. eine Photodiode, die Licht von dem Subjekt empfängt und das Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, vorgesehen ist: zwischen einer Lichtempfangsfläche, in die das Licht von dem Subjekt eintritt, und einer Verdrahtungsschicht, die mit einer Verdrahtungsleitung versehen ist, wie z. B. ein Transistor, der jedes Pixel treibt, oder dergleichen.
  • Die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A weist beispielsweise eine Pixelanordnung 111, einen Vertikaltreiber 112, einen Spaltensignalprozessor 113, einen Datenspeicher 119, einen Horizontaltreiber 114, eine Systemsteuereinrichtung 115 und einen Signalprozessor 118 auf.
  • Die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A weist die Pixelanordnung 111 auf, die auf einer Halbleiterschicht 11 (nachstehend beschrieben) gebildet ist. Periphere Schaltungen wie der Vertikaltreiber 112, der Spaltensignalprozessor 113, der Datenspeicher 119, der Horizontaltreiber 114, die Systemsteuereinrichtung 115 und der Signalprozessor 118 sind beispielsweise auf der Halbleiterschicht 11 gebildet, auf der die Pixelanordnung 111 gebildet ist.
  • Die Pixelanordnung 111 weist eine Mehrzahl von Sensorpixeln 110 auf, die jeweils einen photoelektrischen Wandler 51 (nachstehend beschrieben) aufweisen, der elektrische Ladungen erzeugt, die einer von einem Subjekt einfallenden Lichtmenge entsprechen, und die elektrischen Ladungen akkumuliert. Wie in 1 dargestellt, sind die Sensorpixel 110 in einer horizontalen Richtung (Zeilenrichtung) und in einer vertikalen Richtung (Spaltenrichtung) vorgesehen. In der Pixelanordnung 111 ist eine Pixeltreiberleitung 116 entlang der Zeilenrichtung für jede Pixelzeile verdrahtet, die Sensorpixel 110 aufweist, die in Reihe in der Zeilenrichtung vorgesehen sind, und ist eine vertikale Signalleitung (VSL) 117 entlang der Spaltenrichtung für jede Pixelspalte verdrahtet, die Sensorpixel 110 aufweist, die in Reihe in der Spaltenrichtung vorgesehen sind.
  • Der Vertikaltreiber 112 weist ein Schieberegister, einen Adressdecodierer und dergleichen auf. Der Vertikaltreiber 112 treibt alle der Mehrzahl von Sensorpixeln 110 in der Pixelanordnung 111 gleichzeitig oder treibt sie in Pixeleinheiten, indem er Signale oder dergleichen der Mehrzahl von Sensorpixeln 110 über die entsprechende Mehrzahl von Pixeltreiberleitungen 116 zuführt.
  • Der Vertikaltreiber 112 weist zwei Abtastsysteme, z. B. ein Ausleseabtastsystem und ein Ausstreichabtastsystem auf. Das Ausleseabtastsystem wählt die Einheitspixel der Pixelanordnung 111 aus und tastet sie zeilenweise ab, um Signale aus den Einheitspixeln auszulesen. Das Ausstreichabtastsystem führt an einer Auslesezeile, an der das Ausleseabtastsystem eine Ausleseabtastung durchführen soll, Ausstreichabtastung durch, die der Ausleseabtastung um die Zeit einer Verschlussgeschwindigkeit vorausgeht.
  • Aufgrund der von dem Ausstreichabtastsystem durchgeführten Ausstreichabtastung werden unnötige elektrische Ladungen aus dem photoelektrischen Wandler 51 der Einheitspixel der Auslesereihe ausgestrichen. Dies wird als Rücksetzen bezeichnet. Dann wird aufgrund des Ausstreichens der unnötigen elektrischen Ladungen durch das Ausstreichabtastsystem, d. h. des Rücksetzens, ein sogenannter elektronischer Verschlussvorgang durchgeführt. Der elektronische Verschlussvorgang bezieht sich hier auf einen Vorgang, bei dem optische Ladungen des photoelektrischen Wandlers 51 entladen werden und die Belichtung neu gestartet wird, d.h. die Akkumulation der optischen Ladungen neu gestartet wird.
  • Signale, die durch einen Auslesevorgang von dem Ausleseabtastsystem ausgelesen werden, entsprechen einer Lichtmenge, die nach dem unmittelbar vorhergehenden Auslesevorgang oder elektronischen Verschlussvorgang eingefallen ist. Eine Akkumulationszeit der optischen Ladungen in den Einheitspixeln, d.h. eine Belichtungszeit, ist eine Periode von einer Zeit des Auslesens des unmittelbar vorhergehenden Auslesevorgangs oder einer Zeit des Ausstreichens des unmittelbar vorhergehenden elektronischen Verschlussvorgangs zu einer Zeit des Auslesens des momentanen Auslesevorgangs.
  • Das von jedem Einheitspixel der von dem Vertikaltreiber 112 ausgewählten und abgetasteten Pixelreihe auszugebende Signal wird dem Spaltensignalprozessor 113 über eine der vertikalen Signalleitungen 117 zugeführt. Der Spaltensignalprozessor 113 führt einen vorgegebenen Signalprozess an dem Signal, das von jedem Einheitspixel der ausgewählten Zeile über die vertikale Signalleitung 117 ausgegeben wird, für jede Pixelspalte der Pixelanordnung 111 durch und hält das Pixelsignal, das dem Signalprozess unterzogen wurde, vorübergehend.
  • Insbesondere weist der Spaltensignalprozessor 113 beispielsweise ein Schieberegister oder einen Adressdecodierer auf und führt einen Rauschunterdrückungsprozess, einen Korrelationsdoppelabtastungsprozess, einen A/D(Analog/Digital)-Wandlungsprozess an analogen Pixelsignalen usw. durch, um digitale Pixelsignale zu erzeugen. Der Spaltensignalprozessor 113 führt die erzeugten Pixelsignale dem Signalprozessor 118 zu.
  • Der Horizontaltreiber 114 weist ein Schieberegister, einen Adressdecodierer und dergleichen auf und wählt sequentiell Einheitsschaltungen aus, die den Pixelspalten des Spaltensignalprozessors 113 entsprechen. Aufgrund der Auswahlabtastung durch den Horizontaltreiber 114 werden die Pixelsignale, die für jede Einheitsschaltung in dem Spaltensignalprozessor 113 verarbeitet werden, sequentiell an den Signalprozessor 118 ausgegeben.
  • Die Systemsteuereinrichtung 115 weist einen Zeitsteuergenerator oder dergleichen auf, der verschiedene Zeitsteuersignale erzeugt. Die Systemsteuereinrichtung 115 steuert das Treiben des Vertikaltreibers 112, des Spaltensignalprozessors 113 und des Horizontaltreibers 114 auf Grundlage der von dem Zeitsteuergenerator erzeugten Zeitsteuersignale.
  • Der Signalprozessor 118 führt, während er Daten in dem Datenspeicher 119 vorübergehend nach Bedarf speichert, einen Signalprozess, wie z.B. einen arithmetischen Prozess, an den von dem Spaltensignalprozessor 113 zugeführten Pixelsignalen durch und gibt Bildsignale aus, die die entsprechenden Pixelsignale aufweisen.
  • Der Datenspeicher 119 speichert vorübergehend Daten, die für den Signalprozess notwendig sind, für den Fall, dass der Signalprozess in dem Signalprozessor 118 durchgeführt werden soll.
  • Es ist anzumerken, dass die Festkörperbildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie nicht auf die in 1A dargestellte Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A beschränkt ist und jegliche Konfiguration haben kann, wie beispielsweise eine in 1B dargestellte Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101B oder eine in 1C dargestellte Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101C. 1B ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Funktion der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101B gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt. 1C ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Funktion der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101C gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
  • Bei der in 1B dargestellten Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101B ist der Datenspeicher 119 zwischen dem Spaltensignalprozessor 113 und dem Horizontaltreiber 114 vorgesehen und werden die von dem Spaltensignalprozessor 113 ausgegebenen Pixelsignale dem Signalprozessor 118 über den Datenspeicher 119 zugeführt.
  • Ferner sind bei der in 1C dargestellten Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101C der Datenspeicher 119 und der Signalprozessor 118 parallel zwischen dem Spaltensignalprozessor 113 und dem Horizontaltreiber 114 vorgesehen. In der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101C führt der Spaltensignalprozessor 113 die A/D-Wandlung zur Wandlung analoger Pixelsignale in digitale Pixelsignale für jede Spalte der Pixelanordnung 111 oder für jede der mehreren Spalten der Pixelanordnung 111 durch.
  • [Konfiguration des Sensorpixels 110]
  • (Schaltungskonfigurationsbeispiel)
  • Als Nächstes wird mit Bezugnahme auf 2 ein Schaltungskonfigurationsbeispiel des Sensorpixels 110 beschrieben, das in der Pixelanordnung 111 von 1A vorgesehen ist.
  • 2 ist ein Schaltungskonfigurationsbeispiel eines Sensorpixels 110 aus der Mehrzahl von in der Pixelanordnung 111 enthaltenen Sensorpixeln 110.
  • In dem in 2 dargestellten Beispiel weist das Sensorpixel 110 in der Pixelanordnung 111 einen photoelektrischen Wandler (PD) 51, einen Übertragungstransistor (TG) 52, einen elektrische Ladung-Spannungs-Wandler (FD) 53, einen Rücksetztransistor (RST) 54, einen Verstärkertransistor (AMP) 55 und einen Auswahltransistor (SEL) 56 auf.
  • In diesem Beispiel sind der TG 52, der RST 54, der AMP 55 und der SEL 56 jeweils ein MOS-Transistor vom N-Typ. Einer Gate-Elektrode des TG 52, einer Gate-Elektrode des RST 54, einer Gate-Elektrode des AMP 55 und einer Gate-Elektrode des SEL 56 werden von dem Vertikaltreiber 112 und dem Horizontaltreiber 114 auf Grundlage der Treibersteuerung der Systemsteuereinrichtung 115 Treibersignale S52, S54 bzw. S56 zugeführt. Die Treibersignale S52, S54 und S56 sind jeweils ein Impulssignal, bei dem ein Zustand hohen Pegels ein aktiver Zustand (Ein-Zustand) und ein Zustand niedrigen Pegels ein inaktiver Zustand (Aus-Zustand) ist. Es ist anzumerken, dass nachstehend das Schalten des Treibersignals in den aktiven Zustand auch als Einschalten des Treibersignals bezeichnet wird und das Schalten des Treibersignals in den inaktiven Zustand auch als Ausschalten des Treibersignals bezeichnet wird.
  • Der PD 51 ist beispielsweise ein photoelektrisches Wandlerelement, das eine Photodiode eines PN-Übergangs aufweist, und ist dazu ausgelegt, Licht von einem Subjekt zu empfangen, elektrische Ladungen entsprechend der empfangenen Lichtmenge durch die photoelektrische Wandlung zu erzeugen und die elektrischen Ladungen zu akkumulieren.
  • Der TG 52 ist zwischen den PD 51 und den FD 53 gekoppelt und ist dazu ausgelegt, die in dem PD 51 akkumulierten elektrischen Ladungen in Reaktion auf das an die Gate-Elektrode des TG 52 angelegte Treibersignal S52 zu dem FD 53 zu übertragen. Der TG 52 ist ein spezifisches Beispiel, das dem „Übertragungsabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • Der RST 54 hat einen Drain-Anschluss, der mit einer Energiequelle VDD gekoppelt ist, und einen Source-Anschluss, der mit dem FD 53 gekoppelt ist. Der RST 54 initialisiert den oder setzt den FD 53 in Reaktion auf das an die Gate-Elektrode des RST 54 angelegte Treibersignal S54 zurück. Wenn z. B. das Treibersignal S58 eingeschaltet wird und der RST 58 eingeschaltet wird, wird ein Potential des FD 53 auf einen Spannungspegel der Energiequelle VDD rückgesetzt. Das heißt, der FD 53 wird initialisiert.
  • Der FD 53 ist eine Region schwebender Diffusion, die die von dem PD 51 über den TG 52 übertragenen elektrischen Ladungen in elektrische Signale (z. B. Spannungssignale) umwandelt und die elektrischen Signale ausgibt. Der RST 54 ist mit dem FD 53 gekoppelt und die vertikale Signalleitung VSL ist über den AMP 55 und den SEL 56 auch mit dem FD 53 gekoppelt.
  • (Konfigurationsbeispiel in Draufsicht und Konfigurationsbeispiel in Querschnittsansicht)
  • Als Nächstes wird mit Bezugnahme auf 3 und 4 ein Konfigurationsbeispiel in Draufsicht und ein Konfigurationsbeispiel in Querschnittsansicht des Sensorpixels 110 beschrieben, das in der Pixelanordnung 111 von 1A vorgesehen ist. 3 stellt ein Konfigurationsbeispiel in Draufsicht eines Sensorpixels 110 von der Mehrzahl von Sensorpixeln 110 dar, die in der Pixelanordnung 111 enthalten sind. 4 (A) stellt ein Konfigurationsbeispiel in Querschnittsansicht eines Sensorpixels 110 dar, das einem Querschnitt einer Pfeilrichtung entlang einer in 3 dargestellten Linie IV-IV entspricht. In 4 (A) gibt jedoch ein Teil zwischen einer Position P1 und einer Position P2 einen XZ-Querschnitt entlang einer X-Achsenrichtung an und gibt ansonsten einen YZ-Querschnitt entlang einer Y-Achsenrichtung an.
  • In den in 3 und 4 (A) dargestellten Beispielen nimmt der PD 51 eine mittlere Region des Sensorpixels 110 ein und sind der RST 54, die VDD, der AMP 55, der SEL 56, ein FD 57, ein VSS und die VSL 117 in einer peripheren Region davon vorgesehen. Der TG 52 und der FD 53 sind jeweils an einer Position vorgesehen, die mit dem PD 51 in einer Z-Achsen-Richtung (auch als Dickenrichtung oder Tiefenrichtung bezeichnet) überlappt. Der FD 57 ist über eine Metallschicht mit dem FD 53 gekoppelt. Der VSS ist ein Masseanschluss und ist normalerweise auf 0 V eingestellt.
  • Wie in 3 und 4 (A) dargestellt, weist das Sensorpixel 110 auf: die Halbleiterschicht 11, die ein Halbleitermaterial wie Si (Silizium) aufweist; den PD 51, und den TG 52, der als der Übertragungsabschnitt dient. Außerdem ist eine Isolierschicht 13, die ein Oxid oder dergleichen aufweist, vorgesehen zwischen: dem TG 52, der Halbleiterschicht 11 und dem PD 51. Die Halbleiterschicht 11 weist auf: eine vordere Oberfläche 11S1; und eine hintere Oberfläche 11S2, die sich auf einer der vorderen Oberfläche 11S1 entgegengesetzten Seite befindet. Die Halbleiterschicht 11 kann mit einem Lichtabschirmabschnitt 12 versehen sein, um den PD 51 zu umgeben.
  • Der TG 52 weist ein Graben-Gate 521 und ein Graben-Gate 522 auf. Der TG 52 ist dazu eingerichtet, von dem PD 51 über das Graben-Gate 521 und das Graben-Gate 522 elektrische Ladungen, die in dem PD 51 erzeugt und akkumuliert werden, zu einem identischen Übertragungsziel, d.h. dem FD 53, zu übertragen. Wie in 4 (A) dargestellt, erstrecken sich das Graben-Gate 521 und das Graben-Gate 522 jeweils von der vorderen Oberfläche 11S1 zu der hinteren Oberfläche 11S2 der Halbleiterschicht 11 in den PD 51.
  • Das Graben-Gate 521 hat eine Länge L521 von der vorderen Oberfläche 11S1 zu dem PD 51. Das Graben-Gate 522 hat eine Länge L522, die kürzer ist als die Länge L521, von der vorderen Oberfläche 11S1 zu dem PD 51 (L521>L522).
  • Außerdem sind ein Durchmesser D521 des Graben-Gates 521 und ein Durchmesser D522 des Graben-Gates 522 jeweils in Richtung der hinteren Oberfläche 11S2 von der vorderen Oberfläche 11S1 verschmälert. Ferner ist ein Maximalwert des Durchmessers D521 des Graben-Gates 521 größer als ein Maximalwert des Durchmessers D522 des Graben-Gates 522. Es ist anzumerken, dass in dem in 4 (A) dargestellten Beispiel der Durchmesser D521 des Graben-Gates 521 und der Durchmesser D522 des Graben-Gates 522 beide an den obersten Teilen maximiert sind.
  • (Betrieb des Sensorpixels 110)
  • Als Nächstes wird mit Bezugnahme auf 4 (B) und 4 (C) zusätzlich zu 2 und 4 (A) ein Betrieb des Sensorpixels 110 beschrieben. In dem Sensorpixel 110 wird das Treibersignal S52 zu dem TG 52 auf Grundlage der Treibersteuerung der Systemsteuereinrichtung 115 eingeschaltet, wenn die in dem PD 51, der das Licht von dem Subjekt empfangen hat, erzeugten und akkumulierten elektrischen Ladungen ausgelesen werden. Dies bewirkt, dass die akkumulierten elektrischen Ladungen von dem PD 51 über das Graben-Gate 521 und das Graben-Gate 522 zu dem FD 53 übertragen werden. Es ist anzumerken, dass ein Potential in der Tiefenrichtung (Z-Achsen-Richtung) in dem PD 51 einen solchen Gradienten hat, dass es von einer tieferen Position, d. h. einer Position nahe der hinteren Oberfläche 11S2, zu einer flacheren Position, d. h. einer Position nahe der vorderen Oberfläche 11S1, graduell zunimmt.
  • In der Realität kann jedoch eine Potentialeinsenkung in einem Teil der Tiefenrichtung des PD 51 auftreten. Die Potentialeinsenkung ist ein Punkt, der ein niedriges Potential im Vergleich zu den Potentialen unmittelbar über und unter sich selbst hat. Insbesondere wird bei Vergrößerung einer Abmessung des PD 51 in der Tiefenrichtung ein Potentialgradient in der Tiefenrichtung graduell, und tritt die Potentialeinsenkung tendenziell leicht auf. Wenn der TG 52 hier nur ein Graben-Gate 521 hat, ist ein Potentialzustand in der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) in dem PD 51 beispielsweise wie in 4 (B) dargestellt. 4 (B) ist eine schematische Ansicht eines Potentialzustands in der Tiefenrichtung (Z-Achsen-Richtung) in dem PD 51 in einem Fall, in dem angenommen wird, dass der TG 52 nur ein Graben-Gate 521 hat, und entspricht dem Querschnitt von 4 (A). Wenn der TG 52 nur ein Graben-Gate 521 hat, kann die Potentialeinsenkung (ein von einer gestrichelten Linie umgebener Abschnitt) in dem PD 51 so bleiben, wie sie ist, in einem Teil der Tiefe, wie in 4 (B) angegeben. Alternativ ist es auch ähnlich in einem Fall, in dem der TG 52 das Graben-Gate 521 und das Graben-Gate 522 hat, deren Längen die gleichen sind.
  • Im Gegensatz dazu weist das Sensorpixel 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den TG 52 mit einem relativ langen Graben-Gate 521 und einem relativ kurzen Graben-Gate 522 auf. Dementsprechend nimmt eine Modulationskraft, die ein Potential des PD 51 von dem TG 52 empfängt, zu bei Bewegung von einer Region, in der nur das Graben-Gate 521 existiert, zu einer Region, in der sowohl das Graben-Gate 521 als auch das Graben-Gate 522 existieren. Folglich wird der Potentialzustand in der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) in dem PD 51 ein Zustand, wie er beispielsweise in 4 (C) angegeben ist, so dass die Potentialeinsenkung, die in dem Teil der Tiefenrichtung vorhanden ist, aufgehoben wird. Es ist anzumerken, dass 4 (C) eine schematische Ansicht eines Potentialzustands in der Tiefenrichtung (Z-Achsenrichtung) in dem PD 51 ist und dem Querschnitt von 4 (A) entspricht.
  • [Wirkungen der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A]
  • Wie vorstehend beschrieben, weist in der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A gemäß der vorliegenden Ausführungsform der TG 52, der die elektrischen Ladungen von dem PD 51 überträgt, das Graben-Gate 521 mit der Länge L521 und das Graben-Gate 522 mit der Länge L522, die kürzer ist als die Länge L521, auf. Dementsprechend ist es selbst dann, wenn in einem Zustand, in dem der TG 52 ausgeschaltet ist, eine unbeabsichtigte Potentialeinsenkung im dem PD 51 vorliegt, oder selbst dann, wenn eine unbeabsichtigte Potentialeinsenkung in dem PD 51 zur Erhöhung einer gesättigten Ladungsmenge erzeugt wird, möglich, die Potentialeinsenkung in einem Zustand zu beseitigen, in dem der TG 52 eingeschaltet ist. Somit ist es selbst in einem Fall, in dem eine Dicke der Halbleiterschicht 11 erhöht wird, d. h. selbst in einem Fall, in dem der Gradient des Potentials entlang der Z-Achsenrichtung graduell wird, möglich, die elektrischen Ladungen reibungslos von dem PD 51 zu dem FD 53 zu übertragen. Dies lässt eine Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A erwarten.
  • Ferner sind in der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser D521 des Graben-Gates 521 und der Durchmesser D522 des Graben-Gates 522 in Richtung der hinteren Oberfläche 11S2 von der vorderen Oberfläche 11S1 verschmälert. Ferner ist der Maximalwert des Durchmessers D521 des Graben-Gates 521 größer als der Maximalwert des Durchmessers D522 des Graben-Gates 522. Dies bietet eine vorteilhafte Struktur für die genaue Ausbildung des Graben-Gates 521 mit der längeren Länge L521 und des Graben-Gates 522 mit der Länge L522, die kürzer als die Länge L521 ist.
  • <Modifikationsbeispiele der ersten Ausführungsform>
  • (Drittes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 110A]
  • 5 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 110A gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 5 3 der ersten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 5 dargestellt, ist das Sensorpixel 110A gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel so beschaffen, dass sich der FD 53, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist, zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 befindet. Abgesehen von diesem Punkt hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 110A]
  • Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dem Sensorpixel 110A des vorliegenden Modifikationsbeispiels der als das Übertragungsziel dienende FD 53 im Vergleich zu dem Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 vorgesehen. In einem Teil zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 ist ein Back-Bias-Effekt aufgehoben und ist die von dem TG 52 empfangene Modulationskraft am höchsten. Dementsprechend passieren die zu übertragenden elektrischen Ladungen zwangsläufig zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522, um auf die vordere Oberfläche 11S1 übertragen zu werden. Das Vorhandensein des FD 53, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist, in der Nähe der vorderen Oberfläche 11S erhöht eine Übertragungseffizienz der elektrischen Ladungen von dem PD 51 zu dem FD 53.
  • (Viertes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 110B]
  • 6 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 110B gemäß einem vierten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 6 3 der ersten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 6 dargestellt, ist das Sensorpixel 110B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel so beschaffen, dass der TG 52 ferner ein Graben-Gate 523 aufweist, das als ein drittes Graben-Gate zusätzlich zu dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 dient. Ferner haben die Graben-Gates 521 bis 523 jeweils einen Querschnitt entlang der XY-Ebene mit einer im Wesentlichen quadratischen Form. Ferner ist in der XY-Ebene ein Abstand zwischen dem Graben-Gate 522 und dem FD 53, der das Übertragungsziel ist, kürzer als ein Abstand zwischen dem Graben-Gate 521 und dem FD 53 und kürzer als ein Abstand zwischen dem Graben-Gate 523 und dem FD 53. Abgesehen von diesen Punkten hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 110B]
  • Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dem Sensorpixel 110B des vorliegenden Modifikationsbeispiels ferner das Graben-Gate 523 vorgesehen und ist somit die Anzahl der Graben-Gates im Vergleich zu dem Sensorpixel 110 hoch. Daher ist es möglich, eine Modulationskraft auch auf ein Potential einer Region an einer von dem TG 52 weiter entfernten Position in der horizontalen Ebene (in der XY-Ebene) des PD 51 auszuüben. Folglich ist es möglich, die elektrischen Ladungen reibungsloser von dem PD 51 zu dem FD 53 zu übertragen.
  • (Fünftes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 110C]
  • 7 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 110C gemäß einem fünften Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 7 3 der ersten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 7 dargestellt, weist in dem Sensorpixel 110C gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel der TG 52 ferner das Graben-Gate 523, das als das dritte Graben-Gate dient, zusätzlich zu dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522, auf. Ferner haben die Graben-Gates 521 bis 523 jeweils einen Querschnitt entlang der XY-Ebene mit einer im Wesentlichen quadratischen Form. Außerdem ist in der XY-Ebene ein Abstand zwischen dem Graben-Gate 521 und dem FD 53, der das Übertragungsziel ist, länger als ein Abstand zwischen dem Graben-Gate 522 und dem FD 53 und länger als ein Abstand zwischen dem Graben-Gate 523 und dem FD 53. Abgesehen von diesen Punkten hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 110C]
  • Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dem Sensorpixel 110C des vorliegenden Modifikationsbeispiels ferner das Graben-Gate 523 vorgesehen und ist somit die Anzahl von Graben-Gates im Vergleich zu dem Sensorpixel 110 hoch. Daher ist es möglich, eine Modulationskraft auch auf ein Potential einer Region an einer von dem TG 52 weiter entfernten Position in der horizontalen Ebene des PD 51 (in der XY-Ebene) auszuüben. Folglich ist es möglich, die elektrischen Ladungen reibungsloser von dem PD 51 zu dem FD 53 zu übertragen. Ferner sind in dem Sensorpixel 110C gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel zwei der drei Graben-Gates in der Nähe des FD 53 vorgesehen, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist. Dies ermöglicht eine effizientere Übertragung der elektrischen Ladungen des PD 51 zu dem FD 53 im Vergleich zu dem Sensorpixel 110B gemäß dem vierten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform, das in 6 dargestellt ist. Dies liegt daran, dass ein günstiger Übertragungsweg, der eine effizientere Übertragung der elektrischen Ladungen des PD 51 ermöglicht, d. h. ein Regionsteil zwischen dem Graben-Gate 522 und dem Graben-Gate 523, in der Nähe des FD 53 vorgesehen ist.
  • (Sechstes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 110D]
  • 8 ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 110D gemäß einem sechsten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 8 3 der ersten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 8 dargestellt, weist das Sensorpixel 110D gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Graben-Gates 521 und 522 auf, die jeweils einen Querschnitt entlang der XY-Ebene mit einer im Wesentlichen quadratischen Form aufweisen. Abgesehen von diesem Punkt hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 110D]
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dem Sensorpixel 110D des vorliegenden Modifikationsbeispiels möglich, einen von dem TG 52 eingenommenen Bereich in der horizontalen Ebene (in der XY-Ebene) im Vergleich zu dem Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform zu verringern. Daher ist es möglich, einen Lichtempfangsbereich des PD 51 in der horizontalen Ebene (in der XY-Ebene) zu vergrößern.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 9A ist ein Konfigurationsbeispiel in Draufsicht eines Sensorpixels 210 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie. 9B ist ein Schaltungskonfigurationsbeispiel des Sensorpixels 210.
  • Das Sensorpixel 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zusätzlich zu dem FD 53 ferner mit einer VDD2 als ein Übertragungsziel der elektrischen Ladungen des PD 51 versehen und ein Entladungstransistor (OFG) 58 ist ferner zwischen dem PD 51 und der VDD2 vorgesehen. Abgesehen von diesen Punkten hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • Der OFG 58 hat einen Drain-Anschluss, der mit der Energiequelle VDD2 gekoppelt ist, und einen Source-Anschluss, der mit einer Verdrahtungsleitung gekoppelt ist, die den TG 52 mit dem PD 51 koppelt. Der OFG 58 initialisiert den oder setzt den PD 51 in Reaktion auf ein Treibersignal S58 zurück, das an eine Gate-Elektrode davon angelegt wird. Das Rücksetzen des PD 51 bedeutet das Entleeren des PD 51.
  • Ferner bildet der OFG 58 einen Überlaufweg zwischen dem TG 52 und der Energiequelle VDD2 und leitet elektrische Ladungen, die von dem PD 51 überlaufen, zu der Energiequelle VDD2 ab. Wie vorstehend beschrieben, ist der OFG 58 in dem Sensorpixel 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, den PD 51 direkt rückzusetzen, und ist es möglich, einen FD-haltenden Global-Shutter zu erreichen.
  • Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der OFG 58 auch mit einer Mehrzahl von Graben-Gates mit unterschiedlichen Tiefen versehen, d.h. einem Graben-Gate 581 und einem Graben-Gate 582. Hier unterscheiden sich eine Länge des Graben-Gates 581 und eine Länge des Graben-Gates 582 voneinander. Wie vorstehend beschrieben, hat in dem Sensorpixel 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der OFG 58 das Graben-Gate 581 und das Graben-Gate 582 mit unterschiedlichen Tiefen; daher ist es möglich, einen Übertragungsfehler zu verhindern, wenn die elektrischen Ladungen, die von dem PD 51 überlaufen, an die Energiequelle VDD2 entladen werden.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • 10A ist ein Konfigurationsbeispiel in Draufsicht eines Sensorpixels 310 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Technologie. 10B ist ein Schaltungskonfigurationsbeispiel des Sensorpixels 310.
  • Das Sensorpixel 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ferner mit einem Abschnitt zum Halten elektrischer Ladung (MEM) 59 zwischen dem PD 51 und dem FD 53 versehen. Dementsprechend sind anstelle des TG 52 ein erster Übertragungstransistor (TG) 52A und ein zweiter Übertragungstransistor (TG) 52B vorgesehen. Der TG 52A ist zwischen dem PD 51 und dem MEM 59 vorgesehen und der TG 52B ist zwischen dem MEM 59 und dem FD 53 vorgesehen. Abgesehen von diesen Punkten hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 210 gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform.
  • In dem Sensorpixel 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden durch weiteres Bereitstellen des MEM 59 die elektrischen Ladungen von dem PD 51 zu dem MEM 59 übertragen und es ist möglich, einen speicherhaltenden Global-Shutter zu erreichen. Insbesondere werden in dem Sensorpixel 310, wenn ein an eine Gate-Elektrode des TG 52A anzulegendes Treibersignal S52A eingeschaltet wird, um den TG 52A einzuschalten, die in dem PD 51 akkumulierten elektrischen Ladungen über den TG 52A zu dem MEM 59 übertragen. Der MEM 59 ist ein Bereich, der die in dem PD 51 akkumulierten elektrischen Ladungen vorübergehend hält, um die Global-Shutter-Funktion zu erreichen. Der TG 52B ist dazu eingerichtet, die in dem MEM 59 gehaltenen elektrischen Ladungen in Reaktion auf ein an eine Gate-Elektrode des TG 52B angelegtes Treibersignal S52B zu dem FD 53 zu übertragen. Wenn beispielsweise das Treibersignal S52 ausgeschaltet wird, um den TG 52A auszuschalten, und das Treibersignal S52B eingeschaltet wird, um den TG 52B auszuschalten, werden die in dem MEM 59 gehaltenen elektrischen Ladungen über den TG 52B zu dem FD 53 übertragen.
  • In dem Sensorpixel 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat der MEM 59 das Graben-Gate 591 und das Graben-Gate 592 mit unterschiedlichen Tiefen. Daher ist es möglich, einen Übertragungsfehler zu verhindern, wenn die elektrischen Ladungen zu dem MEM 59 in dem PD 51 übertragen werden.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • 11A stellt ein Konfigurationsbeispiel in Draufsicht eines Sensorpixels 410 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Technologie dar. Ferner stellt 11B ein Schaltungskonfigurationsbeispiel des Sensorpixels 410 dar. 11C stellt ferner ein Konfigurationsbeispiel in Querschnittsansicht des Sensorpixels 410 dar.
  • Wie in 11A bis 11C dargestellt, weist in dem Sensorpixel 410 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Übertragungsabschnitt einen ersten Übertragungstransistor (TG) 52A und einen zweiten Übertragungstransistor (TG) 52B auf, die so ausgelegt sind, dass sie unabhängig voneinander getrieben werden. Der TG 52A weist ein Graben-Gate TG 521 auf und der TG 52B weist ein Graben-Gate TG 522 auf. Abgesehen von diesen Punkten hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Somit ist in dem Sensorpixel 410 eine Länge L522 des Graben-Gates 522 kürzer als eine Länge L521 des Graben-Gates 521 (L521>L522), ähnlich wie bei dem Sensorpixel 110.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 410]
  • In dem Sensorpixel 410 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den TG 52A und den TG 52B unabhängig voneinander zu treiben; daher ist es möglich, eine Ein/Aus-Treiberzeit in dem TG 52A und eine Ein/Aus-Treiberzeit in dem TG 52B frei zu wählen. Dementsprechend ist es, wie in 12A dargestellt, z. B. nach dem gleichzeitigen Anheben des TG 52A und des TG 52B, d. h. nach dem gleichzeitigen Einschalten des TG 52A und des TG 52B aus dem ausgeschalteten Zustand, möglich, den TG 52A vor dem TG 52B abzusenken (aus dem eingeschalteten Zustand auszuschalten). Wie vorstehend beschrieben, erhöht sich durch das Absenken des TG 52A vor dem TG 52B eine Modulationskraft, die ein Potential des PD 51 von dem TG 52 empfängt, auf dem Weg von der Seite der hinteren Oberfläche 11S2 zu der Seite der vorderen Oberfläche 11S1 entlang der Z-Achsenrichtung. Folglich ist es möglich, die Potentialeinsenkung in dem PD 51 effektiver aufzuheben als in dem Fall, in dem zwei Graben-Gates TG 521 und TG 522 in einem TG 52 vorgesehen sind, wie in dem Sensorpixel 110 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • Die Ein/Aus-Treiberzeit in dem TG 52A und die Ein/Aus-Treiberzeit in dem TG 52B sind nicht auf die in 12A angegebenen beschränkt und können beispielsweise wie in 12B angegeben sein. 12B stellt ein Beispiel dar, in dem der TG 52A vor dem TG 52B angehoben wird und der TG 52A vor dem TG 52B abgesenkt wird. Das heißt, in dem Sensorpixel 410 gemäß der vorliegenden Ausführungsform überlappen eine Periode des Ein-Zustands in dem TG 52A und eine Periode des Ein-Zustands in dem TG 52B teilweise und kann der TG 52A vor dem TG 52B abgesenkt werden. Alternativ kann, wie in 12C dargestellt, selbst wenn eine Zeit des Beginns des Absenkens des TG 52A mit einer Zeit des Beginns des Absenkens des TG 52B zusammenfällt, eine Zeit des Abschlusses des Absenkens des TG 52A früher sein als eine Zeit des Abschlusses des Absenkens des TG 52B. Das heißt, durch Ändern eines Gradienten einer Rate des Umschaltens von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand kann eine Zeit des Abschließens des Umschaltens von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand in dem TG 52B später erfolgen als eine Zeit des Abschließens des Umschaltens von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand in dem TG 52A. Die in 12C angegebene Abrundung der Impulswellenform kann durch Variieren einer Last an dem Vertikaltreiber 112 oder einer Last an dem Horizontaltreiber 114 oder durch Variieren einer Kapazität an der Verdrahtungsleitung in der in 11B dargestellten Schaltung erreicht werden. Es ist anzumerken, dass 12A bis 12C jeweils ein Zeitdiagramm sind, das Wellenformen der entsprechenden Treibersignale angibt, die dem RST 54, dem SEL 56, dem TG 52A und dem TG 52B zugeführt werden.
  • <Modifikationsbeispiele der vierten Ausführungsform>
  • (Erstes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 410A]
  • 13A ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 410A gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 13A 11A der vierten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 13A dargestellt, ist das Sensorpixel 410A gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel so beschaffen, dass der FD 53, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist, sich zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 befindet. Abgesehen von diesem Punkt hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 410 gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 410A]
  • Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dem Sensorpixel 410A des vorliegenden Modifikationsbeispiels der als das Übertragungsziel dienende FD 53 im Vergleich zu dem Sensorpixel 410 gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 vorgesehen. In einem Teil zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522 ist ein Back-Bias-Effekt aufgehoben und ist die von dem TG 52A und dem TG 52B empfangene Modulationskraft am höchsten. Dementsprechend passieren die zu übertragenden elektrischen Ladungen zwangsläufig zwischen dem Graben-Gate 521 und dem Graben-Gate 522, um zu der vorderen Oberfläche 11S1 übertragen zu werden. Das Vorhandensein des FD 53, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist, in der Nähe der vorderen Oberfläche 11S erhöht eine Übertragungseffizienz der elektrischen Ladungen von dem PD 51 zu dem FD 53.
  • (Zweites Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 410B]
  • 13B ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 410B gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 13B 11A der vierten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 13B dargestellt, weist in dem Sensorpixel 410B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel der TG 52A sowohl das Graben-Gate 521 als auch das Graben-Gate 522 auf. Der TG 52B hat kein Graben-Gate und befindet sich zwischen dem TG 52A und dem FD 53, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist. Abgesehen von diesem Punkt hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 410 gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 410B]
  • Somit ist gemäß dem Sensorpixel 410B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel zwischen dem TG 52A mit zwei Graben-Gates 521 und 522 und dem FD 53 der TG 52B ohne Graben-Gate vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, die Potentialeinsenkung in dem PD 51 aufzuheben und gleichzeitig die Modulationskraft, die das Potential des PD 51 von den Graben-Gates 521 und 522 des TG 52A empfängt, auf ein angemessenes Niveau zu unterdrücken. Wie in dem in 11A dargestellten Sensorpixel 410 und dergleichen kann in einem Fall, in dem der TG 52B in der Nähe des FD 53, der das Übertragungsziel der elektrischen Ladungen ist, ein Graben-Gate hat, die Modulationskraft des Graben-Gates an dem Potential des PD 51 übermäßig hoch werden. In einem solchen Fall können sich, wenn der TG 52B von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet wird, Elektronen von dem FD 53 in Richtung des Graben-Gates bewegen. Das Sensorpixel 410B des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist in der Lage, einen solchen Rückfluss von Elektronen effektiv zu verhindern.
  • (Drittes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 410C]
  • 13C ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 410C gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 13C 11A der vierten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 13C gezeigt, weist das Sensorpixel 410C gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ferner einen TG 52C auf, der dazu ausgelegt ist, unabhängig bezüglich des TG 52A und des TG 52B als ein Übertragungsabschnitt getrieben zu werden. Der TG 52A weist das Graben-Gate 521 auf, der TG 52B weist das Graben-Gate 522 auf und der TG 52C weist ein Graben-Gate 523 auf. Abgesehen von diesem Punkt hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 410 gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 410C]
  • Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dem Sensorpixel 410C des vorliegenden Modifikationsbeispiels ferner der TG 52C vorgesehen; daher ist es möglich, die elektrischen Ladungen von dem PD 51 in der horizontalen Ebene (XY-Ebene) im Vergleich zu dem Sensorpixel 410 reibungsloser zu übertragen. Dementsprechend ist es z. B. möglich, eine gesättigte Signalmenge des PD 51 einfach zu erhöhen.
  • (Viertes Modifikationsbeispiel)
  • [Konfiguration des Sensorpixels 410D]
  • 13D ist eine Draufsicht auf ein Sensorpixel 410D gemäß einem vierten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass 13D 11A der vierten Ausführungsform entspricht.
  • Wie in 13D dargestellt, hat in dem Sensorpixel 410D gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel der TG 52C kein Graben-Gate. Abgesehen von diesem Punkt hat der Rest im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Sensorpixel 410C gemäß dem vorstehend beschriebenen dritten Modifikationsbeispiel der vierten Ausführungsform.
  • [Funktionsweisen und Wirkungen des Sensorpixels 410D]
  • Somit ist gemäß dem Sensorpixel 410D des vorliegenden Modifikationsbeispiels zwischen dem TG 52A und dem TG 52B und dem FD 53 mit den Graben-Gates 521 bzw. 522 der TG 52C ohne Graben-Gate vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, die Potentialeinsenkung in dem PD 51 aufzuheben und gleichzeitig die Modulationskraft, die das Potential des PD 51 von jedem des Graben-Gates 521 des TG 52A und des Graben-Gates 522 des TG 52B empfängt, auf ein angemessenes Niveau zu unterdrücken.
  • <Beispiel für die Anwendung auf elektronisches Gerät>
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Kamera 2000 darstellt, die ein elektronisches Gerät ist, auf das die vorliegende Technologie angewendet wird.
  • Die Kamera 2000 weist auf: eine optische Einheit 2001 mit einer Linsengruppe usw.; eine Bildaufnahmevorrichtung 2002, auf die die vorstehend beschriebene Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101 oder dergleichen (nachstehend als die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101 oder dergleichen bezeichnet) angewendet wird; und eine DSP(Digitaler Signalprozessor)-Schaltung 2003, die eine Kamerasignalverarbeitungsschaltung ist. Die Kamera 2000 weist außerdem einen Bildspeicher 2004, eine Anzeigevorrichtung 2005, eine Aufzeichnungseinrichtung 2006, eine Bedienungseinheit 2007 und eine Energiequelleneinheit 2008 auf. Die DSP-Schaltung 2003, der Bildspeicher 2004, die Anzeigevorrichtung 2005, die Aufzeichnungseinrichtung 2006, die Bedienungseinheit 2007 und die Energiequelleneinheit 2008 sind über eine Busleitung 2009 miteinander gekoppelt.
  • Die optische Einheit 2001 nimmt einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Subjekt auf und bildet ein Bild auf einer Bildaufnahmeebene der Bildaufnahmevorrichtung 2002. Die Bildaufnahmevorrichtung 2002 wandelt eine Lichtmenge des einfallenden Lichts, das von der optischen Einheit 2001 zu dem Bild auf der Bildaufnahmeebene gebildet wird, in ein elektrisches Signal auf einer Pixeleinheitsbasis um und gibt das elektrische Signal als ein Pixelsignal aus.
  • Die Anzeigevorrichtung 2005 weist beispielsweise eine Anzeigefeldanzeigevorrichtung wie ein Flüssigkristallanzeigefeld oder ein organisches EL-Anzeigefeld auf. Die Anzeigevorrichtung 2005 zeigt z. B. ein Bewegtbild oder ein Standbild an, das von der Bildaufnahmevorrichtung 2002 erfasst wurde. Die Aufzeichnungseinrichtung 2006 veranlasst die Aufzeichnung des von der Bildaufnahmevorrichtung 2002 erfassten Bewegtbildes oder Standbildes in einem Aufzeichnungsmedium wie z. B. einer Festplatte oder einem Halbleiterspeicher.
  • Die Bedienungseinheit 2007 gibt einen Bedienungsbefehl bezüglich einer Vielzahl von Funktionen der Kamera 2000 bei Bedienung durch einen Benutzer aus. Die Energiequelleneinheit 2008 führt in geeigneter Weise eine Vielzahl von Energiequellen, die als entsprechende Betriebsenergiequellen für die DSP-Schaltung 2003, den Bildspeicher 2004, die Anzeigevorrichtung 2005, die Aufzeichnungseinrichtung 2006 und die Bedienungseinheit 2007 dienen, diesen Zuführungszielen zu.
  • Wie vorstehend beschrieben, lässt die Verwendung der vorstehend beschriebenen Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A oder dergleichen als die Bildaufnahmevorrichtung 2002 ein bevorzugtes Bild erwarten.
  • <Beispiel praktischer Anwendung auf mobilen Körper>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) ist auf eine Vielzahl von Produkten anwendbar. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die an jeglichem Typ von mobilem Körper, wie einem Fahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer persönlichen Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff, einem Roboter und dergleichen angebracht ist.
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel für ein Steuersystem für einen mobilen Körper zeigt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 weist eine Mehrzahl elektronischer Steuereinheiten auf, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 21 gezeigten Beispiel weist das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zum Detektieren von Informationen innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuereinheit 12050 auf. Zusätzlich sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 und eine fahrzeugmontierte Netzwerkschnittstelle (I/F) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen, die mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs in Zusammenhang stehen, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf Räder, einen Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die in einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein System mit schlüssellosem Zugang, ein System mit intelligentem Schlüssel, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie zum Beispiel einen Scheinwerfer, einen Rückfahrscheinwerfer, eine Bremsleuchte, einen Fahrtrichtungsanzeiger, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung übertragen werden, als eine Alternative zu einem Schlüssel oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen von außerhalb des Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuersystem 12000 aufweist. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs mit einem Bildaufnahmeabschnitt 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs veranlasst den Bildaufnahmeabschnitt 12031 dazu, ein Bild von außerhalb des Fahrzeugs abzubilden, und empfängt das abgebildete Bild. Auf Grundlage des empfangenen Bilds kann die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs eine Verarbeitung der Detektion eines Objekts, wie zum Beispiel eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schilds, eines Zeichens auf einer Fahrbahnoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung der Detektion eines Abstands dazu durchführen.
  • Der Bildaufnahmeabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildaufnahmeabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand ausgeben. Zusätzlich kann das Licht, das von dem Bildaufnahmeabschnitt 12031 empfangen wird, sichtbares Licht sein oder kann nicht sichtbares Licht sein, wie zum Beispiel Infrarotstrahlen oder dergleichen.
  • Die Einheit 12040 zum Detektieren von Informationen innerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen von innerhalb des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zum Detektieren von Informationen innerhalb des Fahrzeugs ist beispielsweise mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 weist beispielsweise eine Kamera auf, die den Fahrer abbildet. Auf Grundlage von Detektionsinformation, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben wird, kann die Einheit 12040 zum Detektieren von Informationen innerhalb des Fahrzeugs einen Grad der Müdigkeit des Fahrers oder einen Grad der Konzentration des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf Grundlage der Informationen von innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs berechnen, wobei die Informationen durch die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zum Detektieren von Informationen innerhalb des Fahrzeugs erhalten werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 kooperative Steuerung durchführen, die dafür vorgesehen ist, Funktionen eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu implementieren, wobei die Funktionen Kollisionsvermeidung oder Aufprallminderung für das Fahrzeug, Nachfolgefahren auf Grundlage eines Folgeabstands, Fahren unter Beibehaltung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, Warnung vor einem Abweichen des Fahrzeugs von einer Fahrspur oder dergleichen aufweisen.
  • Zusätzlich kann der Mikrocomputer 12051 kooperative Steuerung, die für autonomes Fahren vorgesehen ist, die das Fahrzeug dazu veranlasst, autonom zu fahren, ohne von der Bedienung des Fahrers abhängig zu sein, oder dergleichen, durch Steuern der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf Grundlage der Informationen von außerhalb oder innerhalb des Fahrzeugs durchführen, wobei die Informationen durch die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zum Detektieren von Informationen innerhalb des Fahrzeugs erhalten werden.
  • Zusätzlich kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 auf Grundlage der Informationen von außerhalb des Fahrzeugs ausgeben, wobei die Informationen durch die Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs erhalten werden. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 kooperative Steuerung, die dafür vorgesehen ist, Blenden zu vermeiden, durch Steuern des Scheinwerfers so, dass beispielsweise von Aufblendlicht zu Abblendlicht gewechselt wird, gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs durchführen, die von der Einheit 12030 zum Detektieren von Informationen außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird.
  • Der Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal eines Tons und/oder eines Bilds an eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, Information an einen Insassen des Fahrzeugs oder nach außerhalb des Fahrzeugs visuell oder auditiv mitzuteilen. In dem Beispiel von 29 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 als die Ausgabevorrichtung dargestellt. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann beispielsweise ein On-Board-Display und/oder ein Head-up-Display aufweisen.
  • 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Einbauposition des Bildaufnahmeabschnitts 12031 zeigt.
  • In 16 weist der Bildaufnahmeabschnitt 12031 Bildaufnahmeabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 auf.
  • Die Bildaufnahmeabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Fahrzeugfront, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100 sowie an einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen. Der Bildaufnahmeabschnitt 12101, der an der Fahrzeugfront vorgesehen ist, und der Bildaufnahmeabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, erhalten hauptsächlich ein Bild der Front des Fahrzeugs 12100. Die Bildaufnahmeabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind, erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der Bildaufnahmeabschnitt 12104, der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist, erhält hauptsächlich ein Bild des Hecks des Fahrzeugs 12100. Der Bildaufnahmeabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, wird hauptsächlich dafür verwendet, ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, ein Signal, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • 22 zeigt im Übrigen ein Beispiel von Photografierbereichen der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104. Ein Bildaufnahmebereich 12111 stellt den Bildaufnahmebereich des Bildaufnahmeabschnitts 12101 dar, der an der Fahrzeugfront vorgesehen ist. Die Bildaufnahmebereiche 12112 und 12113 stellen die Bildaufnahmebereiche der Bildaufnahmeabschnitte 12102 bzw. 12103 dar, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind. Ein Bildaufnahmebereich 12114 stellt den Bildaufnahmebereich des Bildaufnahmeabschnitts 12104 dar, der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 wie von oben betrachtet wird beispielsweise durch Überlagern von Bilddaten erhalten, die von den Bildaufnahmeabschnitten 12101 bis 12104 abgebildet werden.
  • Mindestens einer der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion des Erhaltens von Abstandsinformation haben. Beispielsweise kann mindestens einer der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Mehrzahl von Bildaufnahmeelementen gebildet ist, oder ein Bildaufnahmeelement mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion sein.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildaufnahmebereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (relative Geschwindigkeit bezüglich des Fahrzeugs 12100) auf Grundlage der Abstandsinformation, die von den Bildaufnahmeabschnitten 12101 bis 12104 erhalten wird, bestimmen und dadurch, als ein vorausfahrendes Fahrzeug, ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich insbesondere auf einem Fortbewegungsweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (beispielsweise gleich oder mehr als 0 km/Stunde) in im Wesentlichen die gleiche Richtung bewegt wie das Fahrzeug 12100. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand vor einem vorausfahrenden Fahrzeug im Voraus einstellen und automatische Bremssteuerung (einschließlich Folgestoppsteuerung), automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Folgestartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Somit ist es möglich, kooperative Steuerung durchzuführen, die für autonomes Fahren vorgesehen ist, die das Fahrzeug dazu veranlasst, autonom zu fahren, ohne von der Bedienung des Fahrers abhängig zu sein, oder dergleichen.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Großfahrzeugs, eines Fußgängers, eines Strommasten und anderer dreidimensionaler Objekte auf Grundlage der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildaufnahmeabschnitten 12101 bis 12104 erhalten wird, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten zur automatischen Umgehung eines Hindernisses verwenden. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum 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 ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher einem eingestellten Wert ist und somit eine Möglichkeit der Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 mittels des Audiolautsprechers 12061 oder des Anzeigeabschnitts 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt mittels der Antriebssystemsteuereinheit 12010 ein erzwungenes Abbremsen oder Ausweichlenken durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren so unterstützen, dass eine Kollision vermieden wird.
  • Mindestens einer der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Fußgänger durch Bestimmen erkennen, ob in abgebildeten Bildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht. Eine derartige Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise durch einen Vorgang des Extrahierens charakteristischer Punkte in den abgebildeten Bildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras durchgeführt und einen Vorgang des Bestimmens, ob es sich um den Fußgänger handelt oder nicht, durch Durchführen von Musterabgleichsverarbeitung an einer Reihe charakteristischer Punkte, die die Kontur des Objekts darstellen. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass in den abgebildeten Bildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 ein Fußgänger vorhanden ist, und somit den Fußgänger erkennt, steuert der Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 so, dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung derart angezeigt wird, dass sie über den erkannten Fußgänger gelegt wird. Der Ton-/Bildausgabeabschnitt 12052 kann den Anzeigeabschnitt 12062 auch so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger darstellt, an einer erwünschten Position angezeigt wird.
  • Vorstehend ist ein Beispiel für ein Fahrzeugsteuersystem beschrieben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist aus den vorstehend beschriebenen Komponenten auf den Bildaufnahmeabschnitt 12031 anwendbar. Insbesondere die in 1 dargestellte Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A usw. oder dergleichen ist auf den Bildaufnahmeabschnitt 12031 anwendbar. Die Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildaufnahmeabschnitt 12031 lässt einen besseren Betrieb des Fahrzeugsteuersystems erwarten.
  • <Beispiel für die praktische Anwendung auf ein System für endoskopische Chirurgie>
  • Die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf eine Vielzahl von Produkten anwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein System für endoskopische Chirurgie angewendet werden.
  • 17 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie zeigt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) angewendet werden kann.
  • In 17 ist ein Zustand dargestellt, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein System für endoskopische Chirurgie 11000 verwendet, um einen chirurgischen Eingriff für einen Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie gezeigt, weist das System für endoskopische Chirurgie 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110, wie zum Beispiel eine Pneumoperitoneumsröhre 11111, und eine Energievorrichtung 11112, ein Tragarmgerät 11120, das das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Wagen 11200, an dem verschiedene Geräte für endoskopische Chirurgie montiert sind, auf.
  • Das Endoskop 11100 weist einen Objektivtubus 11101 mit einer Region einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende davon zum Einführen in eine Körperhöhle des Patienten 11132 und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist, auf. In dem gezeigten Beispiel ist das Endoskop 11100 gezeigt, das als ein starres Endoskop vorliegt, das den Objektivtubus 11101 vom harten Typ aufweist. Das Endoskop 11100 kann jedoch anderweitig als ein flexibles Endoskop vorliegen, das den Objektivtubus 11101 vom flexiblen Typ aufweist.
  • Der Objektivtubus 11101 hat an seinem distalen Ende eine Öffnung, in die eine Objektivlinse eingepasst ist. Ein Lichtquellengerät 11203 ist mit dem Endoskop 11100 derart verbunden, dass Licht, das von dem Lichtquellengerät 11203 erzeugt wird, durch einen Lichtleiter, der sich im Inneren des Objektivtubus 11101 erstreckt, in ein distales Ende des Objektivtubus 11101 eingebracht wird und durch die Objektivlinse auf ein Beobachtungsziel in einer Körperhöhle des Patienten 11132 gestrahlt wird. Es ist anzumerken, dass das Endoskop 11100 ein Vorwärtssichtendoskop sein kann oder ein Schrägsichtendoskop oder ein Seitensichtendoskop sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bilderfassungselement sind im Inneren des Kamerakopfs 11102 derart vorgesehen, dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von dem Beobachtungsziel von dem optischen System an dem Bilderfassungselement gebündelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bilderfassungselement photoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, und zwar ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als RAW-Daten an eine CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen auf und steuert den Betrieb des Endoskops 11100 und eines Anzeigegeräts 11202 integral. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines Bilds auf Grundlage des Bildsignals durch, wie beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaicing-Prozess).
  • Das Anzeigegerät 11202 zeigt ein Bild auf Grundlage eines Bildsignals, für das die Bildprozesse von der CCU 11201 durchgeführt wurden, unter der Steuerung der CCU 11201 darauf an.
  • Das Lichtquellengerät 11203 weist eine Lichtquelle auf, wie beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), und führt bei Bildaufnahme einer zu operierenden Region dem Endoskop 11100 Einstrahlungslicht zu.
  • Ein Eingabegerät 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System für endoskopische Chirurgie 11000. Ein Benutzer kann die Eingabe verschiedener Arten von Informations- oder Anweisungseingaben in das System für endoskopische Chirurgie 11000 über das Eingabegerät 11204 durchführen. Beispielsweise würde der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen eingeben, um eine Bilderfassungsbedingung (Typ von Einstrahlungslicht, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern.
  • Ein Behandlungsinstrumentsteuergerät 11205 steuert das Treiben der Energievorrichtung 11112 zum Kauterisieren oder Schneiden eines Gewebes, Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Ein Pneumoperitoneumsgerät 11206 führt durch die Pneumoperitoneumsröhre 11111 Gas in eine Körperhöhle des Patienten 11132, um die Körperhöhle aufzublasen, damit das Sichtfeld des Endoskops 11100 sichergestellt ist und der Arbeitsraum für den Chirurgen sichergestellt ist. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist ein Gerät, das in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen im Zusammenhang mit Chirurgie aufzuzeichnen. Ein Drucker 11208 ist ein Gerät, das in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen im Zusammenhang mit Chirurgie in verschiedenen Formen, etwa als einen Text, ein Bild oder eine Grafik, zu drucken.
  • Es ist anzumerken, dass das Lichtquellengerät 11203, das dem Endoskop 11100 Einstrahlungslicht zuführt, wenn eine zu operierende Region abzubilden ist, eine Weißlichtquelle aufweisen kann, die beispielsweise eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination daraus aufweist. Weist eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen auf, kann, da die Ausgabeintensität und die Ausgabezeit mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden kann, eine Einstellung des Weißabgleichs eines erfassten Bilds von dem Lichtquellengerät 11203 durchgeführt werden. Ferner wird in diesem Fall, wenn Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitgetrennt auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden, das Treiben der Bilderfassungselemente des Kamerakopfs 11102 synchron zu den Einstrahlungszeiten gesteuert. Dann können Bilder, die den R-, G- und B-Farben einzeln entsprechen, auch zeitgetrennt erfasst werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild selbst dann erhalten werden, wenn keine Farbfilter für das Bilderfassungselement vorgesehen sind.
  • Ferner kann das Lichtquellengerät 11203 derart gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch Steuerung des Treibens des Bilderfassungselements des Kamerakopfs 11102 synchron zu der Zeitsteuerung der Änderung der Intensität von Licht, um Bilder zeitgetrennt zu erlangen, und Synthese der Bilder kann ein Bild eines Hochdynamikbereichs frei von unterbelichteten verwischten Schatten und überbelichteten hellen Stellen erzeugt werden.
  • Ferner kann das Lichtquellengerät 11203 dafür ausgelegt sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands zuzuführen, das für Speziallichtbeobachtung geeignet ist. Bei Speziallichtbeobachtung, beispielsweise durch Nutzung der Wellenlängenabhängigkeit der Absorption von Licht in einem Körpergewebe, um Licht eines schmalen Bands einzustrahlen, im Vergleich zu Einstrahlungslicht bei üblicher Beobachtung (und zwar Weißlicht), wird eine Schmalbandbeobachtung (Schmalbandbildaufnahme) der Bildaufnahme eines vorbestimmten Gewebes, wie zum Beispiel eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, mit hohem Kontrast durchgeführt. Alternativ kann bei Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bilds aus Fluoreszenzlicht, das durch Einstrahlung von Anregungslicht erzeugt wird, durchgeführt werden. Bei Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Strahlen von Anregungslicht auf das Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) durchzuführen oder ein Fluoreszenzlichtbild durch lokales Injizieren eines Reagenz, wie zum Beispiel Indocyaningrün (ICG), in ein Körpergewebe und Strahlen von Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagenz entspricht, auf das Körpergewebe zu erhalten. Das Lichtquellengerät 11203 kann dafür ausgelegt sein, derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht zuzuführen, das für Speziallichtbeobachtung, wie vorstehend beschrieben, geeignet ist.
  • 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfs 11102 und der CCU 11201, die in 17 gezeigt sind, gezeigt.
  • Der Kamerakopf 11102 weist eine Linseneinheit 11401, eine Bilderfassungseinheit 11402, eine Antriebseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 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 zur Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Objektivtubus 11101 vorgesehen ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 aufgenommen wird, wird zu dem Kamerakopf 11102 geführt und in die Linseneinheit 11401 eingebracht. Die Linseneinheit 11401 weist eine Kombination einer Mehrzahl von Linsen auf, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierlinse.
  • Die Bilderfassungseinheit 11402 weist ein Bilderfassungselement auf. Die Anzahl von Bilderfassungselementen, die in der Bilderfassungseinheit 11402 enthalten ist, kann eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wo die Bilderfassungseinheit 11402 beispielsweise als die vom Mehrplattentyp ausgelegt ist, werden Bildsignale, die jeweiligen R-, G- und B-Werten entsprechen, von den Bilderfassungselementen erzeugt und können die Bildsignale synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bilderfassungseinheit 11402 kann auch derart ausgelegt sein, dass sie ein Paar Bilderfassungselemente zum Erlangen jeweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge, geeignet zur dreidimensionalen (3-D) Anzeige, hat. Wenn 3-D-Anzeige durchgeführt wird, kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einer zu operierenden Region von dem Chirurgen 11131 genauer erfasst werden. Es ist anzumerken, dass, wo die Bilderfassungseinheit 11402 als die vom stereoskopischen Typ ausgelegt ist, eine Mehrzahl von Systemen von Linseneinheiten 11401 entsprechend den einzelnen Bilderfassungselementen vorgesehen ist.
  • Ferner muss die Bilderfassungseinheit 11402 nicht notwendigerweise an dem Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bilderfassungseinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse im Inneren des Objektivtubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Antriebseinheit 11403 weist einen Aktor auf und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierlinse der Linseneinheit 11401 unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines von der Bilderfassungseinheit 11402 erfassten Bilds in geeigneter Weise eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 weist ein Kommunikationsgerät zum Senden und Empfangen verschiedener Arten von Information an die und von der CCU 11201 auf. Die Kommunikationseinheit 11404 sendet ein Bildsignal, das von der Bilderfassungseinheit 11402 erlangt wird, als RAW-Daten durch das Übertragungskabel 11400 an die CCU 11201.
  • Zusätzlich empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern des Treibens des Kamerakopfs 11102 von der CCU 11201 und führt das Steuersignal der Kamerakopfsteuereinheit 11405 zu. Das Steuersignal weist Information auf, die sich auf Bilderfassungsbedingungen bezieht, wie beispielsweise Information, dass eine Bildfrequenz eines erfassten Bilds festgelegt ist, Information, dass ein Belichtungswert bei der Bilderfassung festgelegt ist, und/oder Information, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines erfassten Bilds festgelegt sind.
  • Es ist anzumerken, dass die Bilderfassungsbedingungen, wie zum Beispiel die Bildfrequenz, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt, von dem Benutzer festgelegt werden können oder von der Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf Grundlage eines erlangten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letzteren Fall sind eine Funktion automatischer Belichtung (AE), eine Autofokus(AF)-Funktion und eine Funktion automatischen Weißabgleichs (AWB) in dem Endoskop 11100 integriert.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert das Treiben des Kamerakopfs 11102 auf Grundlage eines Steuersignals von der CCU 11201, das durch die Kommunikationseinheit 11404 empfangen wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 weist ein Kommunikationsgerät zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Information zu dem und von dem Kamerakopf 11102 auf. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 durch das Übertragungskabel 11400 dorthin übertragen wird.
  • Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Treibens des Kamerakopfs 11102 zu dem Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in der Form von RAW-Daten durch, die von dem Kamerakopf 11102 dorthin übertragen werden.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten von Steuerung durch, die sich auf die Bilderfassung einer zu operierenden Region oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und die Anzeige eines erfassten Bilds, das durch Bilderfassung der zu operierenden Region oder dergleichen erhalten wird, bezieht. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern des Treibens des Kamerakopfs 11102.
  • Ferner steuert die Steuereinheit 11413 auf Grundlage eines Bildsignals, für das Bildprozesse von der Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, das Anzeigegerät 11202 so, dass es ein erfasstes Bild anzeigt, in dem die zu operierende Region oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuereinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem erfassten Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Instrument, wie zum Beispiel eine Zange, eine spezielle Lebendkörperregion, Blutungen, Beschlag, wenn die Energievorrichtung 11112 verwendet wird, usw. durch Detektieren der Form, Farbe usw. von Rändern von in einem erfassten Bild enthaltenen Objekten erkennen. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie das Anzeigegerät 11202 so steuert, dass es ein erfasstes Bild anzeigt, bewirken, dass verschiedene Arten von chirurgisch unterstützender Information in einer überlagernden Weise mit einem Bild der zu operierenden Region unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn dem Chirurgen 11131 chirurgisch unterstützende Information in einer überlagernden Weise angezeigt und präsentiert wird, kann die Belastung für den Chirurgen 11131 verringert werden und kann der Chirurg 11131 mit Gewissheit mit der Operation fortfahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein Kabel für elektrische Signale, das für die Kommunikation eines elektrischen Signals geeignet ist, eine optische Faser, die für optische Kommunikation geeignet ist, oder ein gemischtadriges Kabel, das für sowohl elektrische als auch optische Kommunikation geeignet ist.
  • Hier kann, obwohl in dem gezeigten Beispiel Kommunikation durch drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 durch drahtlose Kommunikation durchgeführt werden.
  • Vorstehend wurde das Beispiel des Systems für endoskopische Chirurgie beschrieben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann von den vorstehend beschriebenen Komponenten auf die (Bildverarbeitungseinheit 11412 der) CCU 11201 oder dergleichen angewendet werden. Insbesondere kann z. B. die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 101A aus 1A auf die Bilderfassungseinheit 10402 angewendet werden. Die Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bilderfassungseinheit 10402 ermöglicht es, ein klareres Bild der chirurgischen Region zu erlangen, wodurch es dem Chirurgen ermöglicht wird, die chirurgische Region mit Gewissheit zu bestätigen.
  • Es ist anzumerken, dass, auch wenn das System für endoskopische Chirurgie hier als ein Beispiel beschrieben wurde, die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung jedoch zusätzlich zum Beispiel auf ein System für mikroskopische Chirurgie oder dergleichen angewendet werden kann.
  • <Weitere Modifikationsbeispiele>
  • Auch wenn die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf einige Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. Beispielsweise wurde in den vorstehenden Modifikationsbeispielen und dergleichen beispielhaft der Global-Shutter-Modus-Bildsensor mit rückwärtiger Belichtung beschrieben, die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann ein Bildsensor eines anderen Typs sein. Das heißt, die vorliegende Offenbarung ist nicht auf den Global-Shutter-Modus-Bildsensor beschränkt und ist auch auf einen Rolling-Shutter-Bildsensor anwendbar. Ferner ist die vorliegende Offenbarung nicht auf den Bildsensor mit rückwärtiger Belichtung beschränkt und ist auch auf einen Bildsensor mit vorderseitiger Belichtung anwendbar. Ferner ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Anwendung auf die CMOS-Bildsensoren beschränkt und ist auf jede Festkörperbildaufnahmevorrichtung eines X-Y-Adressierungsverfahrens anwendbar, bei dem Einheitspixel zweidimensional in einer Matrix angeordnet sind.
  • Ferner ist die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Bildaufnahmevorrichtung beschränkt, die eine Lichtmengenverteilung von sichtbarem Licht detektiert und die Lichtmengenverteilung als ein Bild erlangt, und kann eine Bildaufnahmevorrichtung sein, die eine Verteilung einer Menge von einfallenden Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen, Partikeln oder dergleichen als ein Bild erlangt.
  • Ferner kann die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form eines Moduls vorliegen, in dem der Bildaufnahmeabschnitt und der Signalprozessor oder das optische System zusammen eingehaust sind.
  • In den vorstehenden Ausführungsformen und dergleichen sind die Sensorpixel beispielhaft jeweils mit zwei oder drei voneinander getrennten Übertragungstransistoren als die Übertragungsabschnitte dargestellt, die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch vier oder mehr Übertragungstransistoren als die Übertragungsabschnitte aufweisen.
  • Es ist anzumerken, dass die hier beschriebenen Wirkungen lediglich Beispiele sind, jedoch nicht einschränkend. Zusätzlich kann es weitere Wirkungen geben. Ferner kann die vorliegende Offenbarung die folgenden Konfigurationen aufweisen.
  • (1) Eine Bildaufnahmevorrichtung, die aufweist:
    • eine Halbleiterschicht mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche, wobei sich die hintere Oberfläche auf einer der vorderen Oberfläche entgegengesetzten Seite befindet;
    • einen photoelektrischen Wandler, der in die Halbleiterschicht eingebettet ist und elektrische Ladungen entsprechend einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und
    • einen Übertragungsabschnitt, der ein erstes Graben-Gate und ein zweites Graben-Gate aufweist und die elektrischen Ladungen von dem photoelektrischen Wandler über das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate zu einem einzelnen Übertragungsziel überträgt, wobei sich das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate jeweils von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Oberfläche der Halbleiterschicht in den photoelektrischen Wandler erstrecken, wobei
    • das erste Graben-Gate eine erste Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, und
    • das zweite Graben-Gate eine zweite Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, wobei die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist.
  • (2) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), bei der das Übertragungsziel ein elektrische Ladung-Spannungs-Wandler ist.
  • (3) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), bei der das Übertragungsziel ein Abschnitt zum Halten elektrischer Ladung ist.
  • (4) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), bei der das Übertragungsziel eine Energiequelle ist.
  • (5) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), bei der sich das Übertragungsziel zwischen dem ersten Graben-Gate und dem zweiten Graben-Gate befindet.
  • (6) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (5), bei der in einer Ebene parallel zu der vorderen Oberfläche ein Abstand zwischen dem zweiten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als ein Abstand zwischen dem ersten Graben-Gate und dem Übertragungsziel.
  • (7) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (6), bei der der Übertragungsabschnitt einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist, wobei der erste Transistor und der zweite Transistor so ausgelegt sind, dass sie unabhängig voneinander getrieben werden.
  • (8) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (7), bei der
    der erste Transistor das erste Graben-Gate aufweist und
    der zweite Transistor das zweite Graben-Gate aufweist.
  • (9) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (7), bei der
    der erste Transistor das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate aufweist und
    der zweite Transistor sich zwischen dem ersten Transistor und dem Übertragungsziel befindet.
  • (10) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (7), die ferner aufweist:
    • eine Steuereinrichtung, die den ersten Transistor, der sich in einem eingeschalteten Zustand befindet, in einen ausgeschalteten Zustand schaltet und danach den zweiten Transistor, der sich in dem eingeschalteten Zustand befindet, in den ausgeschalteten Zustand schaltet.
  • (11) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), bei der
    der Übertragungsabschnitt einen Transistor aufweist,
    der eine Transistor das erste Graben-Gate, das zweite Graben-Gate und ein drittes Graben-Gate aufweist, und
    in einer Ebene parallel zu der vorderen Oberfläche ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als ein erster Abstand zwischen dem ersten Graben-Gate und dem Übertragungsziel und ein dritter Abstand zwischen dem dritten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als der erste Abstand.
  • (12) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1), bei der
    der Übertragungsabschnitt einen Transistor aufweist,
    der eine Transistor das erste Graben-Gate, das zweite Graben-Gate und ein drittes Graben-Gate aufweist, und
    in einer Ebene parallel zu der vorderen Oberfläche ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als ein erster Abstand zwischen dem ersten Graben-Gate und dem Übertragungsziel und ein dritter Abstand zwischen dem dritten Graben-Gate und dem Übertragungsziel länger ist als der zweite Abstand.
  • (13) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (12), bei der ein maximaler Durchmesser des ersten Graben-Gates größer ist als ein maximaler Durchmesser des zweiten Graben-Gates.
  • (14) Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem von (1) bis (12), bei der ein Durchmesser des ersten Graben-Gates und ein Durchmesser des ersten Graben-Gates jeweils einen Abschnitt aufweisen, der sich von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Fläche hin verschmälert.
  • (15) Ein elektronisches Gerät, das eine Bildaufnahmevorrichtung aufweist, wobei die Bildaufnahmevorrichtung aufweist:
    • eine Halbleiterschicht mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche, wobei sich die hintere Oberfläche auf einer der vorderen Oberfläche entgegengesetzten Seite befindet;
    • einen photoelektrischen Wandler, der in der Halbleiterschicht eingebettet ist und elektrische Ladungen entsprechend einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und
    • einen Übertragungsabschnitt, der ein erstes Graben-Gate und ein zweites Graben-Gate aufweist und die elektrischen Ladungen von dem photoelektrischen Wandler über das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate zu einem einzelnen Übertragungsziel überträgt,
    • wobei sich das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate jeweils von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Oberfläche der Halbleiterschicht in den photoelektrischen Wandler erstrecken, wobei
    • das erste Graben-Gate eine erste Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, und
    • das zweite Graben-Gate eine zweite Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, wobei die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist.
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der japanischen Prioritäts-Patentanmeldung JP2018-143491 , die am 31. Juli 2018 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Es sollte vom Fachmann zu verstehen sein, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen in Abhängigkeit von Konstruktionsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, soweit sie in den Umfang der beiliegenden Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
  • 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 2018143491 [0171]

Claims (15)

  1. Bildaufnahmevorrichtung, umfassend: eine Halbleiterschicht mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche, wobei sich die hintere Oberfläche auf einer der vorderen Oberfläche entgegengesetzten Seite befindet; einen photoelektrischen Wandler, der in der Halbleiterschicht eingebettet ist und elektrische Ladungen entsprechend einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und einen Übertragungsabschnitt, der ein erstes Graben-Gate und ein zweites Graben-Gate aufweist und die elektrischen Ladungen von dem photoelektrischen Wandler über das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate zu einem einzelnen Übertragungsziel überträgt, wobei sich das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate jeweils von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Oberfläche der Halbleiterschicht in den photoelektrischen Wandler erstrecken, wobei das erste Graben-Gate eine erste Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, und das zweite Graben-Gate eine zweite Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, wobei die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist.
  2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsziel ein elektrische Ladung-Spannungs-Wandler ist.
  3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsziel ein Abschnitt zum Halten elektrischer Ladung ist.
  4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsziel eine Energiequelle ist.
  5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Übertragungsziel zwischen dem ersten Graben-Gate und dem zweiten Graben-Gate befindet.
  6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einer Ebene parallel zu der vorderen Oberfläche ein Abstand zwischen dem zweiten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als ein Abstand zwischen dem ersten Graben-Gate und dem Übertragungsziel.
  7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsabschnitt einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist, wobei der erste Transistor und der zweite Transistor so ausgelegt sind, dass sie unabhängig voneinander getrieben werden.
  8. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Transistor das erste Graben-Gate aufweist und der zweite Transistor das zweite Graben-Gate aufweist.
  9. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Transistor das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate aufweist und der zweite Transistor sich zwischen dem ersten Transistor und dem Übertragungsziel befindet.
  10. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, die ferner aufweist eine Steuereinrichtung, die den ersten Transistor, der sich in einem eingeschalteten Zustand befindet, in einen ausgeschalteten Zustand schaltet und danach den zweiten Transistor, der sich in dem eingeschalteten Zustand befindet, in den ausgeschalteten Zustand schaltet.
  11. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsabschnitt einen Transistor aufweist, der eine Transistor das erste Graben-Gate, das zweite Graben-Gate und ein drittes Graben-Gate aufweist, und in einer Ebene parallel zu der vorderen Oberfläche ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als ein erster Abstand zwischen dem ersten Graben-Gate und dem Übertragungsziel und ein dritter Abstand zwischen dem dritten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als der erste Abstand.
  12. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsabschnitt einen Transistor aufweist, der eine Transistor das erste Graben-Gate, das zweite Graben-Gate und ein drittes Graben-Gate aufweist, und in einer Ebene parallel zu der vorderen Oberfläche ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Graben-Gate und dem Übertragungsziel kürzer ist als ein erster Abstand zwischen dem ersten Graben-Gate und dem Übertragungsziel und ein dritter Abstand zwischen dem dritten Graben-Gate und dem Übertragungsziel länger ist als der zweite Abstand.
  13. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein maximaler Durchmesser des ersten Graben-Gates größer ist als ein maximaler Durchmesser des zweiten Graben-Gates.
  14. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Durchmesser des ersten Graben-Gates und ein Durchmesser des ersten Graben-Gates jeweils einen Abschnitt aufweisen, der sich von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Fläche hin verschmälert.
  15. Elektronisches Gerät, das eine Bildaufnahmevorrichtung aufweist, wobei die Bildaufnahmevorrichtung aufweist: eine Halbleiterschicht mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche, wobei sich die hintere Oberfläche auf einer der vorderen Oberfläche entgegengesetzten Seite befindet; einen photoelektrischen Wandler, der in der Halbleiterschicht eingebettet ist und elektrische Ladungen entsprechend einer empfangenen Lichtmenge erzeugt; und einen Übertragungsabschnitt, der ein erstes Graben-Gate und ein zweites Graben-Gate aufweist und die elektrischen Ladungen von dem photoelektrischen Wandler über das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate zu einem einzelnen Übertragungsziel überträgt, wobei sich das erste Graben-Gate und das zweite Graben-Gate jeweils von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Oberfläche der Halbleiterschicht in den photoelektrischen Wandler erstrecken, wobei das erste Graben-Gate eine erste Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, und das zweite Graben-Gate eine zweite Länge von der vorderen Oberfläche zu dem photoelektrischen Wandler hat, wobei die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4246990A3 (de) 2018-07-31 2023-10-11 Sony Semiconductor Solutions Corporation Bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung
JP2020035916A (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置および電子機器
US11527563B2 (en) * 2020-04-20 2022-12-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Photodetector using a buried gate electrode for a transfer transistor and methods of manufacturing the same
US20230224602A1 (en) * 2020-05-20 2023-07-13 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device
JP2023157511A (ja) * 2022-04-15 2023-10-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2682662A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Image pickup device, spatial information detecting apparatus using the same device and method for taking out received-light output from the same device
US8009215B2 (en) * 2008-07-16 2011-08-30 International Business Machines Corporation Pixel sensor cell with frame storage capability
JP2011159756A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2013084785A (ja) 2011-10-11 2013-05-09 Sony Corp 固体撮像装置、撮像装置
CN103959468B (zh) * 2011-12-19 2016-09-21 索尼公司 固态成像装置、制造固态成像装置的方法和电子设备
JP5573978B2 (ja) * 2012-02-09 2014-08-20 株式会社デンソー 固体撮像素子およびその駆動方法
US9659981B2 (en) 2012-04-25 2017-05-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Backside illuminated image sensor with negatively charged layer
KR20140111492A (ko) * 2013-03-11 2014-09-19 삼성전자주식회사 반도체 장치
US11322533B2 (en) * 2013-03-14 2022-05-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid state image sensor tolerant to misalignment and having a high photoelectric conversion efficiency
JP2015053411A (ja) 2013-09-09 2015-03-19 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器
JP6138661B2 (ja) 2013-10-23 2017-05-31 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
KR102255183B1 (ko) 2014-02-21 2021-05-24 삼성전자주식회사 수직형 트랜지스터를 갖는 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
US9245974B2 (en) * 2014-02-24 2016-01-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Performance boost by silicon epitaxy
JP2016009755A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP2016018980A (ja) * 2014-07-11 2016-02-01 ソニー株式会社 固体撮像装置、製造方法、および電子機器
KR20160021473A (ko) * 2014-08-18 2016-02-26 삼성전자주식회사 글로벌 셔터 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
JP2016136584A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
JP2017055050A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
US10560652B2 (en) 2016-04-22 2020-02-11 Sony Corporation Stacked solid-state image sensor comprising vertical transistor for generating a pixel signal, switching between first and second driving methods thereof, and electronic apparatus
FR3052297A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-08 St Microelectronics Crolles 2 Sas Capteur d'image de type a obturation globale
JP2018143491A (ja) 2017-03-06 2018-09-20 株式会社サンセイアールアンドディ 遊技機
JP2018190797A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器
EP4246990A3 (de) 2018-07-31 2023-10-11 Sony Semiconductor Solutions Corporation Bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung

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Publication number Publication date
US11482550B2 (en) 2022-10-25
EP3832726A1 (de) 2021-06-09
JPWO2020026856A1 (ja) 2021-08-12
WO2020026856A1 (ja) 2020-02-06
US11923387B2 (en) 2024-03-05
US20220375976A1 (en) 2022-11-24
JP2023155306A (ja) 2023-10-20
US20240021633A1 (en) 2024-01-18
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