DE112020006458T5

DE112020006458T5 - Lichtempfangsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020006458T5
Application number: DE112020006458.1T
Authority: DE
Inventors: Kentaro Akiyama
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-10-27
Also published as: WO2021140936A1; CN114730782A; US20230048188A1; JPWO2021140936A1

Abstract

Es wird eine Lichtempfangsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen ersten Chip, der ein Pixelgebiet aufweist, in dem Sensorpixel vorgesehen sind; einen zweiten Chip, der eine Verarbeitungsschaltung aufweist, die Signalverarbeitung an von den Sensorpixeln ausgegebenen Sensorsignalen durchführt, und der mit dem ersten Chip laminiert ist; und eine erste Ausrichtungsmarkierung, die so in dem Pixelgebiet des ersten Chips vorgesehen ist, dass sie einer zweiten Ausrichtungsmarkierung, die in dem zweiten Chip vorgesehen ist, entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lichtempfangsvorrichtung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren ist als eine Technologie zur weiteren Verkleinerung der Konfiguration einer Lichtempfangsvorrichtung wie beispielsweise einer Bildgebungsvorrichtung eine Technologie vorgeschlagen worden, bei der ein Pixel-Array und eine Signalverarbeitungsschaltung oder eine Speicherschaltung auf verschiedenen Chips gebildet werden und in einem Chipzustand aneinander gebondet werden (siehe PTL 1).
Die Ausrichtung zwischen den Chips zum Bonden wird durch das Detektieren von zum Ausrichten auf jeweiligen Chips vorgesehener Ausrichtungsmarkierungen durchgeführt. Dementsprechend werden Positionen der jeweiligen Chips dahingehend gesteuert, zu bewirken, dass die auf den jeweiligen Chips vorgesehenen Ausrichtungsmarkierungen eine vorbestimmte Positionsbeziehung haben, wodurch ermöglicht wird, mit hoher Genauigkeit eine Positionsbeziehung zwischen den Chips zu steuern.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
PTL 1: Internationale Veröffentlichung, Nr. W02019/087764
Kurzdarstellung der Erfindung
Wie oben beschrieben wurde, ist bei solch einer Lichtempfangsvorrichtung vom gestapelten Typ erwünscht, die Lichtempfangsvorrichtung weiter zu verkleinern. Dementsprechend ist erwünscht, dass Ausrichtungsmarkierungen zur Ausrichtung, die nicht zu einer Funktion der Lichtempfangsvorrichtung beitragen, effizient platziert werden, damit die Abmessungen der Lichtempfangsvorrichtung nicht vergrößert werden.
Daher ist es wünschenswert, eine Lichtempfangsvorrichtung bereitzustellen, bei der Ausrichtungsmarkierungen mit einer effizienteren Platzierung vorgesehen werden.
Eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist Folgendes auf: einen ersten Chip mit einem Pixelgebiet, in dem ein Sensorpixel vorgesehen ist; einen zweiten Chip, der eine Verarbeitungsschaltung aufweist, die Signalverarbeitung an einem von dem Sensorpixel ausgegebenen Sensorsignal durchführt, wobei der zweite Chip auf dem ersten Chip gestapelt ist; und eine erste Ausrichtungsmarkierung, die in dem Pixelgebiet des ersten Chips dahingehend vorgesehen ist, einer in dem zweiten Chip vorgesehenen zweiten Ausrichtungsmarkierung zu entsprechen.
Bei der Lichtempfangsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden der erste Chip mit dem Pixelgebiet, in dem das Sensorpixel vorgesehen ist, und der zweite Chip, der die Verarbeitungsschaltung aufweist, die Signalverarbeitung an dem von dem Sensorpixel ausgegebenen Sensorsignal durchführt, unter Verwendung der in dem ersten Pixelgebiet des ersten Chips vorgesehenen Ausrichtungsmarkierung und der in dem zweiten Chip vorgesehenen Ausrichtungsmarkierung aufeinander ausgerichtet und gestapelt. Dies ermöglicht es der Lichtempfangsvorrichtung, zum Beispiel Ausrichtungsmarkierungen zur Ausrichtung, die zum Stapeln von Chips mit einer effizienteren Platzierung verwendet werden, bereitzustellen.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Vertikalquerschnittsansicht einer gesamten Konfiguration einer Lichtempfangsvorrichtung, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
[2] 2 ist eine Vertikalquerschnittsansicht, die eine Übersicht über eine erste Ausrichtungsmarkierung und eine zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
[3A] 3A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines bestimmten Beispiels für einen ersten Chip und einen zweiten Chip, die aneinander gebondet sind.
[3B] 3B ist eine schematische perspektivische Ansicht eines bestimmten Beispiels für den ersten Chip und den zweiten Chip, die aneinander gebondet sind.
[4] 4 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Platzierung der ersten Ausrichtungsmarkierung und der zweiten Ausrichtungsmarkierung in dem ersten Chip und dem zweiten Chip
[5A] 5A ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform.
[5B] 5B ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform.
[6A] 6A ist eine schematische Ansicht, die Variationen von planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung und der zweiten Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform beschreibt.
[6B] 6B ist eine schematische Ansicht, die Variationen von planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung und der zweiten Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform beschreibt.
[6C] 6C ist eine schematische Ansicht, die Variationen von planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung und der zweiten Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform beschreibt.
[7] 7 ist eine Vertikalquerschnittsansicht, die eine Übersicht über eine erste Ausrichtungsmarkierung und eine zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
[8] 8 ist eine Vertikalquerschnittsansicht, die die Übersicht über die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform beschreibt.
[9] 9 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß der gleichen Ausführungsform, die Verdrahtungsschichten überlagert sind.
[10] 10 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für Verdrahtungsschichten gemäß einem Modifikationsbeispiel der gleichen Ausführungsform.
[11] 11 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für eine erste Ausrichtungsmarkierung und eine zweite Ausrichtungsmarkierung gemäß dem Modifikationsbeispiel der gleichen Ausführungsform.
[12] 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungssystems darstellt, das eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist.
[13] 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss einer Bildgebungsoperation in dem Bildgebungssystem darstellt.
[14] 14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt.
[15] 15 ist eine schematische Darstellung, die die Erläuterung eines Beispiels für Installationspositionen eines Informationsdetektionsabschnitts außerhalb des Fahrzeugs und eines Bildgebungsabschnitts erläutert.
[16] 16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Operationssystems zeigt.
[17] 17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration eines Kamerakopfs und einer Kamerasteuereinheit (CCU) zeigt.

Durchführungsweisen der Erfindung
Nachfolgend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Im Folgenden werden bestimmte Beispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Des Weiteren ist die vorliegende Offenbarung nicht auf Positionen, Abmessungen, Abmessungsverhältnisse und dergleichen von jeweiligen Komponenten, die in den jeweiligen Zeichnungen dargestellt werden, beschränkt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.

1. Erste Ausführungsform
- 1.1. Konfigurationsbeispiel für die Lichtempfangsvorrichtung 1.2. Konfigurationsbeispiel für Ausrichtungsmarkierungen
- 1.3. Variationen von Formen von Ausrichtungsmarkierungen
2. Zweite Ausführungsform
- 2.1. Konfigurationsbeispiel für Ausrichtungsmarkierungen
- 2.2. Modifikationsbeispiel
3. Anwendungsbeispiele

<1. Erste Ausführungsform>
(1.1. Konfigurationsbeispiel für die Lichtempfangsvorrichtung)
Zunächst erfolgt die Beschreibung einer gesamten Konfiguration einer Lichtempfangsvorrichtung 1, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, unter Bezugnahme auf 1. 1 ist eine Vertikalquerschnittsansicht der gesamten Konfiguration der Lichtempfangsvorrichtung 1.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Lichtempfangsvorrichtung 1 zum Beispiel ein CMOS(Complementary Metal-oxide-Semiconductor)-Bildsensor vom rückseitenbeleuchteten Typ. Die Lichtempfangsvorrichtung 1 weist zum Beispiel eine gestapelte Struktur aus einem ersten Chip 10 und einem zweiten Chip 20 auf.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Beschreibung der Begriff „Chip“ sowohl einen Wafer, auf dem mehrere Halbleitervorrichtungen gebildet sind, als auch ein Teil (einen Chip), in das (den) der Wafer für jede Halbleitervorrichtung geschnitten ist, beinhaltet. Das heißt, die Lichtempfangsvorrichtung 1 kann eine Lichtempfangsvorrichtung sein, bei der ein Wafer und ein Wafer, ein Wafer und ein Chip oder ein Chip und ein Chip gestapelt sind.
Der erste Chip 10 weist eine fotoelektrische Umwandlungsfunktion auf und gibt basierend auf einer Menge empfangenen Lichts ein Sensorsignal aus. Insbesondere weist der erste Chip 10 eine Pixelgebiet 50 auf, in dem mehrere Sensorpixel 51 zweidimensional in einer Matrixform angeordnet sind. Der erste Chip 10 führt eine fotoelektrische Umwandlung von empfangenem Licht in jedem der Sensorpixel 51 durch und gibt basierend auf der durch die fotoelektrische Umwandlung erzeugten elektrischen Ladung ein Sensorsignal an den zweiten Chip aus.
Der erste Chip 10 wird durch Stapeln einer mehrschichtigen Drahtschicht 110 auf einem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt. Die mehrschichtige Drahtschicht 110 liegt einer mehrschichtigen Drahtschicht 210 des zweiten Chips 20 gegenüber, um den ersten Chip 10 auf dem zweiten Chip 20 zu stapeln. Bei dem ersten Chip 10 dient eine Hauptfläche auf einer Seite, die einer dem zweiten Chip 20 gegenüberliegenden Hauptfläche gegenüberliegt, als eine Lichtempfangsfläche.
Das Halbleitersubstrat 100 ist zum Beispiel ein Substrat, das einen Halbleiter wie beispielsweise Si (Silicium) aufweist. Das Halbleitersubstrat 100 ist mit einer Fotodiode (Fotodiode: PD) für jedes der Sensorpixel 51 versehen.
Die mehrschichtige Verdrahtungsschicht 100 weist zum Beispiel eine Elektrode 111, einen Kontakt 113, eine Verdrahtungsschicht 115 und einen Zwischenschichtisolierfilm 117 auf.
Die Elektrode 11 ist auf dem Halbleitersubstrat 100 vorgesehen und fungiert als eine Elektrode eines Transistors oder dergleichen. Die Elektrode 111 kann zum Beispiel Polysilicium beinhalten. Der Kontakt 113 ist dazu vorgesehen, den Zwischenschichtisolierfilm 117 in einer Filmdickenrichtung zu durchdringen und koppelt elektrisch die Elektrode 111 und die Verdrahtungsschicht 115 oder dergleichen miteinander. Der Kontakt 113 kann zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise W (Wolfram), Ti (Titan) oder Ta (Tantal) oder eine Verbindung aus beliebigen dieser Metalle beinhalten. Der Zwischenschichtisolierfilm 117 trennt elektrisch die Elektrode 111, den Kontakt 113, die Verdrahtungsschicht 115 und dergleichen voneinander. Der Zwischenschichtisolierfilm 117 kann zum Beispiel SiO₂ (Siliziumdioxid), SiN (Siliciumnitrid) oder dergleichen beinhalten. Die Verdrahtungsschicht 115 gibt der Fotodiode, die für jeden der Sensorpixel 51 vorgesehen ist, entnommene elektrische Ladung und basierend auf der elektrischen Ladung ein Sensorsignal an die Verarbeitungsschaltung oder dergleichen aus. Die Verdrahtungsschicht 115 kann zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium) beinhalten.
Darüber hinaus ist der erste Chip 10 mit einem Kopplungsloch 141 versehen. Das Kopplungsloch 121 ist dazu vorgesehen, einen Teil der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 und das Halbleitersubstrat 100 zu durchdringen und legt eine in der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 vorgesehene Pad-Elektrode 122 frei. Die Pad-Elektrode 122 beinhaltet zum Beispiel Al (Aluminium) oder dergleichen und fungiert als ein äußerer Kopplungsanschluss, der die Eingabe und Ausgabe von Signalen von und nach außen durchführt.
Der zweite Chip 20 weist eine Verarbeitungsschaltung auf, die Signalverarbeitung an dem von dem ersten Chip 10 ausgegebenen Sensorsignal durchführt. Insbesondere ist der zweite Chip 20 mit mehreren MOSFETs (MOSFET: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) versehen. Der zweite Chip 20 führt Signalverarbeitung an dem von dem ersten Chip 10 ausgegebenen Sensorsignal unter Verwendung der mehrere MOSFETs enthaltenden Verarbeitungsschaltung durch.
Um einen theoretischen Ertrag an der Anzahl von Chips, die von einem Wafer gebildet werden können, zu erhöhen, ist der zweite Chip 20, der die Verarbeitungsschaltung, die Signalverarbeitung an dem Sensorsignal durchführt, aufweist, kleiner vorgesehen. Bei dem ersten Chip 10 ist hingegen die Größe des Pixelgebiets 50, das die Sensorpixel 51, die einfallendes Licht empfangen, aufweist, basierend auf optischen Spezifikationen ausgelegt. Aus diesem Grunde kann eine Ebenenfläche des zweiten Chips 20 kleiner als eine Ebenenfläche des ersten Chips 10 sein.
Der zweite Chip 20 wird durch Stapeln der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 auf einem Halbleitersubstrat 200 bereitgestellt. Die mehrschichtige Verdrahtungsschicht 210 liegt der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 des ersten Chips 10 zum Stapeln des zweiten Chips 20 auf dem ersten Chip 10 gegenüber.
Die mehrschichtige Verdrahtungsschicht 210 weist zum Beispiel eine Elektrode 211, einen Kontakt 113, eine Verdrahtungsschicht 115 und einen Zwischenschichtisolierfilm 217 auf.
Die Elektrode 211 ist auf dem Halbleitersubstrat 200 vorgesehen und fungiert als eine Elektrode mehrerer MOSFETs. Die Elektrode 211 kann zum Beispiel Polysilicium beinhalten. Der Kontakt 213 ist dazu vorgesehen, den Zwischenschichtisolierfilm 217 in der Filmdickenrichtung zu durchdringen und koppelt elektrisch die Elektrode 211 und die Verdrahtungsschicht 215 oder dergleichen miteinander. Der Kontakt 213 kann zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise W (Wolfram), Ti (Titan) oder Ta (Tantal) oder eine Verbindung aus beliebigen dieser Metalle beinhalten. Der Zwischenschichtisolierfilm 217 trennt elektrisch die Elektrode 211, den Kontakt 213, die Verdrahtungsschicht 215 und dergleichen voneinander. Der Zwischenschichtisolierfilm 217 kann zum Beispiel SiO₂ (Siliziumdioxid), SiN (Siliciumnitrid) oder dergleichen beinhalten. Die Verdrahtungsschicht 215 koppelt die mehreren MOSFETs elektrisch miteinander, die in der Verarbeitungsschaltung enthalten sind, welche Signalverarbeitung an einen Sensorsignal durchführt. Die Verdrahtungsschicht kann zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium) beinhalten.
Der erste Chip 10 und der zweite Chip 20 können durch eine Metall-Bonding-Struktur 123 elektrisch miteinander gekoppelt sein, wie beispielsweise Cu-Cu-Bonding. Die Metall-Bonding-Struktur 123 wird dadurch gebildet, dass Metallelektroden, die auf jeweiligen einander gegenüberliegenden Oberflächen der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 und der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 freiliegen, in Kontakt miteinander gebracht werden und dann die Metallelektroden durch Wärmebehandlung oder dergleichen aneinander gebondet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der erste Chip und der zweite Chip 20 durch eine zwischen der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 und der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 vorgesehene Durchgangselektrode elektrisch miteinander gekoppelt sein können.
Die Hauptfläche (das heißt die Lichtempfangsfläche) des ersten Chips 10 auf der Seite, die der auf dem zweiten Chip 20 gestapelten Hauptfläche gegenüberliegt, ist zum Beispiel mit einer Schutzschicht 31, einem Zwischenpixeltrennfilm 32, Farbfiltern 33 und On-Chip-Linsen 34 versehen.
Die Schutzschicht 31 ist auf der Seite der Lichtempfangsfläche des Halbleitersubstrats 100 des ersten Chips 10 vorgesehen und schützt das mit den Fotodioden versehene Halbleitersubstrat gegen eine äußere Umgebung. Die Schutzschicht 31 kann zum Beispiel SiO₂ (Siliziumdioxid), SiN (Siliciumnitrid) oder dergleichen beinhalten.
Der Zwischenpixeltrennfilm 32 ist auf der Seite der Lichtempfangsfläche des Halbleitersubstrats des ersten Chips 10 vorgesehen, um Übersprechen zwischen den Sensorpixeln 51 zu unterdrücken. Insbesondere kann der Zwischenpixeltrennfilm 32 zwischen den jeweiligen Sensorpixeln 51 mit Verwendung eines Lichtabschirmungsmaterials wie beispielsweise W (Wolfram) versehen sein.
Jeder der Farbfilter 33 ist zum Beispiel ein Rot(R)-Filter, ein Grün(G)-Filter, ein Blau(B)-Filter oder ein Weiß (W)-Filter. Die Farbfilter 33 sind für jeweilige Sensorpixel 51 in einer regelmäßigen Anordnung wie beispielsweise einer Bayer-Anordnung vorgesehen. Dementsprechend kann die Lichtempfangsvorrichtung 1 Sensorsignale in jedem der Sensorpixel 51 für jeweilige Farben, die der Farbanordnung der Farbfilter 32 entspricht, erhalten.
Die On-Chip-Linsen 34 sind für die jeweiligen Sensorpixel 51 auf der Seite der Lichtempfangsfläche des ersten Chips 10 vorgesehen. Die On-Chip-Linsen 34 konzentrieren jeweils einfallendes Licht auf die für jedes der Sensorpixel 51 vorgesehene Fotodiode. Die Form der On-Chip-Linse 34 kann entsprechend der Größe des Sensorpixels 51 angemessen ausgelegt sein. Die On-Chip-Linsen 34 können zum Beispiel ein durchsichtiges organisches Harz wie beispielsweise eine Acrylharz oder SiO₂ (Siliziumdioxid) beinhalten.
Eine Hauptfläche des zweiten Chips 20 auf der Seite, die einer auf dem ersten Chip 10 gestapelten Hauptfläche gegenüberliegt, ist zum Beispiel mit einer Einbettungsisolierschicht 41 und einem Trägersubstrat 40 versehen.
Die Einbettungsisolierschicht 41 ist auf der Hauptfläche des zweiten Chips 20 auf der Seite, die der auf dem ersten Chip 10 gestapelten Hauptfläche gegenüberliegt, vorgesehen, um den zweiten Chip 20 einzubetten. Der zweite Chip 20 ist in der Einbettungsisolierschicht 41 eingebettet, wodurch ermöglicht wird, den zweiten Chip 20 vor einer äußeren Begebung zu schützen. Darüber hinaus ist der zweite Chip 20, der eine kleinere Ebenenfläche als die des ersten Chips 10 aufweist, in der Einbettungsisolierschicht 41 eingebettet, wodurch ermöglicht wird, die Hauptfläche des zweiten Chips 20 auf der Seite, die der auf dem ersten Chip 10 gestapelten Hauptfläche gegenüberliegt, zu planarisieren. Die Einbettungsisolierschicht 41 kann zum Beispiel ein organisches Harz oder einen anorganischen Isolator wie beispielsweise SiO₂ (Siliziumdioxid) oder SiN (Siliciumnitrid) beinhalten.
Das Trägersubstrat 40 ist auf einer Hauptfläche der Einbettungsisolierschicht 41 auf der Seite, die einer auf dem zweiten Chip 20 gestapelten Hauptfläche gegenüberliegt, vorgesehen. Das Trägersubstrat 40 stützt einen gestapelten Körper des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20, um Steifigkeit und Festigkeit der gesamten Lichtempfangsvorrichtung 1 aufrechtzuerhalten. Das Trägersubstrat 40 kann zum Beispiel ein Harzsubstrat, ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Siliciumsubstrat oder dergleichen sein.
(1.2. Konfiguration von Ausrichtungsmarkierungen)
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Konfigurationsbeispiels für Ausrichtungsmarkierungen, die in der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, unter Bezugnahme auf die 2 bis 4. 2 ist eine Vertikalquerschnittsansicht, die eine Übersicht über eine erste Ausrichtungsmarkierung 119 und eine zweite Ausrichtungsmarkierung 219 gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt. 3A und 3B sind schematische perspektivische Ansichten eines bestimmten Beispiels für den ersten Chip 10 und den zweiten Chip 20, die aneinander gebondet sind. 4 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Platzierung der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 in dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20.
Wie oben beschrieben wurde, weist die Lichtempfangsvorrichtung 1 zum Beispiel eine gestapelte Struktur aus dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20 auf. Dementsprechend beinhaltet ein Prozess zur Herstellung der Lichtempfangsvorrichtung 1 einen Prozess des Aneinanderbondens des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20. In dem Schritt des Aneinanderbondens des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20 ist es zum Ausrichten der Positionen der Verdrahtungsschicht 15 und der Verdrahtungsschicht 115 in jeweiligen Chips oder der Position der Metall-Bonding-Struktur 123 wichtig, Bonding-Positionen des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20 mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Wie in 2 dargestellt ist, ist dementsprechend in der Lichtempfangsvorrichtung 1 eine Ausrichtungsmarkierung zur Ausrichtung in jedem von dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20 vorgesehen. Insbesondere ist die erste Ausrichtungsmarkierung 119 in der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 des ersten Chips 10 vorgesehen, und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 ist in der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 des zweiten Chips vorgesehen. Bei dem Prozess des Aneinanderbondens des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20 ermöglicht das Detektieren der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 unter Verwendung von Detektion von Licht DL, eine planare Positionsbeziehung zwischen dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20 zu steuern. Zum Beispiel wird die Detektion der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 durch Detektieren von reflektiertem Licht des Detektionslichts DL durch die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 durchgeführt.
Die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 können zum Beispiel ein metallisches Material wie beispielsweise Al (Aluminium) beinhalten. Zum Verbessern der Ausrichtung Genauigkeit können die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 jeweils auf der Bonding-Oberflächenseite der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 und der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 vorgesehen sein.
Bei der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird durch Bereitstellen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 innerhalb des Pixelgebiets 50 des ersten Chips 10 die effizientere Verwendung einer Chipfläche ermöglicht. Darüber hinaus ist es bei der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Bonding-Position des zweiten Chips 20 bezüglich des ersten Chips 10 flexibler zu steuern.
Wie in 3A dargestellt ist, sind zum Beispiel in einem Fall, in dem ein erster Wafer 11 (der dem ersten Chip 10 entspricht), auf dem mehrere Halbleitervorrichtungen 11A gebildet sind, und ein zweiter Wafer 21 (der dem zweiten Chip 20 entspricht), auf dem mehrere Halbleitervorrichtungen 21A gebildet sind, aneinander gebondet sind, die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 auf dem ersten Wafer 11 bzw. dem zweiten Wafer 21 vorgesehen. Nachdem der erste Wafer 11 und der zweiten Wafer 21 zerschnitten sind, um gestapelte Körper zu bilden, die jeweils die Halbleitervorrichtung 11A und die Halbleitervorrichtung 21A aufweisen, bleiben dementsprechend die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 nicht in jedem der gestapelten Körper, die jeweils die Halbleitervorrichtung 11A und die Halbleitervorrichtung 21A aufweisen.
Wie in 3B dargestellt ist, sind hingegen zum Beispiel in einem Fall, in dem zerteilte Halbleitervorrichtungen 22A und 23A (die dem zweiten Chip 20 entsprechen) an die Halbleitervorrichtung 11A (die dem ersten Chip 10 entspricht) auf dem ersten Wafer 11 gebildet sind, die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 229 auf der Halbleitervorrichtung 11A bzw. den Halbleitervorrichtungen 22A und 23A gebildet. Selbst nach dem Zerschneiden des ersten Wafers 11 zum Bilden gestapelter Körper, die jeweils die Halbleitervorrichtung 11A und die Halbleitervorrichtungen 22A und 23A aufweisen, bleiben dementsprechend die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 in jedem der gestapelten Körper, die jeweils die Halbleitervorrichtung 11A und die Halbleitervorrichtungen 22A und 23A aufweisen.
Hier ist in einem Fall, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 nicht innerhalb des Pixelgebiets 50 der Halbleitervorrichtung 11A (die dem ersten Chip 10 entspricht) vorgesehen ist, ein Gebiet der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 getrennt in der Halbleitervorrichtung 11A vorgesehen. In solch einem Fall werden die Abmessungen der Halbleitervorrichtung 11A größer. Darüber hinaus weist in einem Fall, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 nicht innerhalb des Pixelgebiets 50 der Halbleitervorrichtung 11A vorgesehen ist, die Halbleitervorrichtung 11A eine andere Größe als die zerteilten Halbleitervorrichtungen 22A und 23A (die dem zweiten Chip 20 entsprechen) auf, was dazu führt, dass die Bonding-Position des zweiten Chips bezüglich des ersten Chips 10 möglicherweise nicht ordnungsgemäß ist.
Bei der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht das Vorsehen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 innerhalb des Pixelgebiets 50 des ersten Chips 10 die effizientere Anordnung der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219. Dementsprechend ist es bei der Lichtempfangsvorrichtung 1 möglich, die Bonding-Position des zweiten Chips 20 bezüglich des ersten Chips 10 und die Größe des zweiten Chips 20 flexibler zu ändern.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der in den 1 und 2 dargestellten Lichtempfangsvorrichtung 1 eine Fotodiode für jedes der Sensorpixel 51 in dem Pixelgebiet 50 des ersten Chips 10 vorgesehen ist. Um die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 mit einer höheren Genauigkeit zu detektieren, kann das Detektionslicht DL zum Beispiel von der Seite des Halbleitersubstrats 200 des zweiten Chips 20 eintreten. Damit das Detektionslicht DL nicht versehentlich reflektiert oder gestreut wird, wird darüber hinaus in solch einem Fall bevorzugt, dass die Verdrahtungsschicht 215 und Elemente wie beispielsweise ein Transistor nicht in der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 und dem Halbleitersubstrat 200 in einem Gebiet vorgesehen sind, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 vorgesehen sind.
Wie in 4 dargestellt ist, können zum Beispiel in einem Fall, in dem zwei zweite Chips 20, die verschiedene Funktionen haben, an den ersten Chip 10 gebondet sind, beispielsweise mindestens zwei oder mehr erste Ausrichtungsmarkierungen 119 und mindestens zwei oder mehr zweite Ausrichtungsmarkierungen 219 in dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20 vorgesehen sein. In solch einem Fall sind eine oder mehrere der zwei oder mehr ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und eine oder mehrere der zwei oder mehr zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 innerhalb des Pixelgebiets 50 vorgesehen. Gemäß der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es somit möglich, die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 an verschiedenen Stellen vorzusehen, wodurch ermöglicht wird, die Genauigkeit der Ausrichtung zwischen dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20 weiter zu verbessern.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einem Fall, in dem jede der planaren Formen des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20 eine rechteckige Form ist, die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 in mindestens zwei Eckabschnitten vorgesehen sein können, die sich an diagonalen Ecken der rechteckigen Form des zweiten Chips 20 befinden. In solch einem Fall ermöglichen die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 die effiziente Verbesserung der Genauigkeit der Ausrichtung zwischen dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20 an weniger Stellen.
In einem Fall, in dem jede der planaren Formen des ersten Chips 10 und des zweiten Chips 20 eine rechteckige Form ist, können darüber hinaus die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 an mindestens vier Eckabschnitten der rechteckigen Form des zweiten Chips 20 vorgesehen sein. In solch einem Fall ermöglichen die ersten Ausrichtungsmarkierungen 119 und die zweiten Ausrichtungsmarkierungen 219 die weitere Verbesserung der Genauigkeit der Ausrichtung zwischen dem ersten Chip 10 und dem zweiten Chip 20.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung bestimmter planarer Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 unter Bezugnahme auf die 5A und 5B. Die 5A und 5B sind schematische Ansichten eines Konfigurationsbeispiels für die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219. Es sei darauf hingewiesen, dass die 5A und 5B planare Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 in Draufsicht aus einer gestapelten Richtung der Lichtempfangsvorrichtung 1 darstellen.
Die planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 können Formen haben, die zur Ausrichtung auf einer Ebene einander entsprechen, wie in 5A dargestellt ist. Insbesondere kann die erste Ausrichtungsmarkierung 119 eine rechteckige Form aufweisen und kann die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 eine rechteckige Rahmenform, die einen Umfang der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 umgibt, aufweisen.
Gemäß solchen planaren Formen können die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 Intervalle dazwischen in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen (einer Auf-Ab-Richtung und einer Rechts-Links-Richtung in 5A) messen. Dementsprechend ermöglicht das Steuern der Intervalle zwischen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen (das heißt der Auf-Ab-Richtung und der Rechts-Links-Richtung) auf vorbestimmten Werten, das der erste Chip 10 und der zweite Chip 20 eine vorbestimmte Positionsbeziehung haben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung und zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 austauschbar sind. Das heißt, die erste Ausrichtungsmarkierung 219 kann eine rechteckige Form aufweisen, und die zweite Ausrichtungsmarkierung 119 kann eine rechteckige Rahmenform, die einen Umfang der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 umgibt, aufweisen.
Wie in 5B dargestellt ist, können darüber hinaus die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 planare Formen aufweisen, die durch Anordnen mehrerer Leiterschichten 619, die sich parallel in der Gleichrichtung erstrecken, konfiguriert sind.
Die mehreren Leiterschichten 619, die sich parallel in der in der gleichen Richtung erstrecken, konfigurieren ein so genanntes Drahtgitter; daher können die Leiterschichten 619 als Polarisator fungieren. Insbesondere sind die Leiterschichten 619 in der Lage, polarisiertes Licht, das in einer parallel zu einer Erstreckungsrichtung verlaufenden Richtung schwingt, linear zu reflektieren und zu gestatten, dass linear polarisiertes Licht, das in einer orthogonal zu der Erstreckungsrichtung verlaufenden Richtung schwingt, dort hindurch passiert. Durch Verwendung des linear polarisierten Lichts, das in der parallel zu der Erstreckungsrichtung der Leiterschichten 619 verlaufenden Richtung schwingt, als das Detektionslicht DL wird ermöglicht, dass die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219, die jeweils mehrere Leiterschichten 619 aufweisen, das Detektionslicht DL reflektieren, wie in einem Fall, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 jeweils unter Verwendung eines einzigen Films (das heißt eines festen Films) aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Al (Aluminium) gebildet sind.
Die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 weisen jeweils mehrere Leiterschichten 619 auf, wodurch ermöglicht wird, die Musterdichte zu verringern. Dadurch kann die Lichtempfangsvorrichtung 1 Lichtreflexion durch die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 unterdrücken. Somit kann die Lichtempfangsvorrichtung 1 eine Zunahme von Grundrauschen in den Sensorpixeln 51 in einem Gebiet, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 vorgesehen sind, unterdrücken.
Um einen Einfluss der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 auf die Sensorpixel 51 weiter zu reduzieren, ist ein Wiederholungsabstand pa, mit dem die Leiterschichten 619 versehen sind, vorzugsweise gleich oder kleiner als die Größe des Sensorpixels 51. Zum Beispiel ist der Wiederholungsabstand pa, mit dem die Leiterschichten 619 versehen sind, vorzugsweise gleich oder kleiner als 5 µm. Es sei darauf hingewiesen, dass der Wiederholungsabstand pa, mit dem die Leiterschichten 619 versehen sind, gleichförmig oder nicht gleichförmig sein kann.
Hier bedeutet die Größe des Sensorpixels 1 eine Größe (Länge einer Seite) eines minimalen Wiederholungsmusters eines Pixels, das durch fotoelektrische Umwandlung in einer Fotodiode erhaltene elektrische Ladung lesen kann. In einem Fall, in dem das minimale Wiederholungsmuster des Sensorpixels 51 eine quadratische Form ist, kann zum Beispiel die Größe des Sensorpixels 51 eine Länge einer Seite der quadratischen Form sein. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem das minimale Wiederholungsmuster des Sensorpixels 51 eine rechteckige Form ist, die Größe des Sensorpixels 51 eine Länge einer kurzen Seite der rechteckigen Form sein.
(1.3. Variationen von Formen von Ausrichtungsmarkierungen)
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung von Variationen der planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 unter Bezugnahme auf die 6A bis 6C.
Die 6A bis 6C sind schematische Ansichten, die Variationen der planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 beschreiben. Es sei darauf hingewiesen, dass die 6A bis 6C planare Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 in Draufsicht aus der Stapelrichtung der Lichtempfangsvorrichtung 1 darstellen.
Wie in 6H dargestellt ist, kann die erste Ausrichtungsmarkierung 119 eine Form aufweisen, in der Eckpunkte an vier Ecken einer rechteckigen Rahmenform weggelassen sind und vier Seiten voneinander getrennt sind. Die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 kann eine Rahmenform aufweisen, die den Umfang der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 umgibt. Gemäß solchen planaren Formen können die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 Intervalle dazwischen in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen (einer Auf-Ab-Richtung und einer Rechts-Links-Richtung in 6A) an Seiten ihrer Rahmenformen messen.
Wie in 6B dargestellt ist, kann die erste Ausrichtungsmarkierung 119 fünf rechteckige Formen haben, die an Positionen angeordnet sind, welche jeweilige Eckpunkte und die Mitte eines Quadrats entsprechen. Die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 kann eine polygonale Form, die die rechteckige Form an der Mitte der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 enthält und sich in einer Querschnittsform zwischen vier rechteckigen Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 verteilt, und eine Rahmenform, die Umfänge der vier rechteckigen Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 umgibt, aufweisen. Gemäß solchen planaren Formen können die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 Intervalle dazwischen in den beiden orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen (einer Auf-Ab-Richtung und einer Rechts-Links-Richtung in 6B) zwischen den fünf rechteckigen Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der polygonalen Form oder der Rahmenform zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 messen.
Wie in 6C dargestellt ist, kann die erste Ausrichtungsmarkierung 119 eine Kreuzform aufweisen, die zwei orthogonal zueinander verlaufende Geraden beinhaltet. Die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 kann vier rechteckige Formen aufweisen, die an Positionen angeordnet sind, zwischen denen die beiden in der Querschnittsform der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 enthaltenen Geraden angeordnet sind. Gemäß solchen planaren Formen können die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 Intervalle dazwischen in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen (einer Auf-Ab-Richtung und einer Rechts-Links-Richtung in 6C) zwischen der Querschnittsform und den vier rechteckigen Formen messen.
Selbst bei den in den 6A bis 6C dargestellten planaren Formen ist es dementsprechend möglich, Intervalle zwischen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen (das heißt der Auf-Ab-Richtung und der Rechts-Links-Richtung) auf vorbestimmten Werten zu steuern, wodurch ermöglicht wird, dass der erste Chip 10 und der zweite Chip 20 eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufweisen.
Die in den 6A bis 6C dargestellte erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 können auch unter Verwendung mehrerer Leiterschichten 619, die sich parallel in der gleichen Richtung erstrecken, wie bei 5B, konfiguriert sein. Selbst in den 6A bis 6C sind darüber hinaus die planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 119 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 219 austauschbar.
<2. Zweite Ausführungsform>
(2.1. Konfigurationsbeispiel für Ausrichtungsmarkierungen)
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Konfigurationsbeispiels für Ausrichtungsmarkierungen, die in der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform vorgesehen sind, unter Bezugnahme auf die 7 bis 9. Die 7 und 8 sind Vertikalquerschnitte, die eine Übersicht über eine erste Ausrichtungsmarkierung 129 und eine zweite Ausrichtungsmarkierung 229 gemäß der zweiten Ausführungsform beschreiben. 9 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229, die Verdrahtungsschichten 115 überlagert sind. Es sei darauf hingewiesen, dass 9 planare Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 in einer Draufsicht aus der Stapelrichtung der Lichtempfangsvorrichtung 1 darstellt.
Bei der in den 7 und 8 dargestellten Lichtempfangsvorrichtung 1 ist die erste Ausrichtungsmarkierung 129 innerhalb des Pixelgebiets 50 des ersten Chips 10 vorgesehen; daher sind eine Fotodiode und die Verdrahtungsschicht 115 in dem ersten Chip (das heißt, der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 und dem Halbleitersubstrat 100) in einem Gebiet vorgesehen, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 vorgesehen sind.
Um die Chipfläche des zweiten Chips 20 effizient zu verwenden, ist es darüber hinaus wünschenswert, dass die Verdrahtungsschicht 250 und die Elemente wie beispielsweise ein Transistor in dem zweiten Chip 20 (das heißt der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 und dem Halbleitersubstrat 200) in einem Gebiet vorgesehen sind, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 vorgesehen sind, ähnlich einem Gebiet außer dem Gebiet.
In einem Fall, in dem die Halbleitersubstrate 102 100 durch Polieren oder dergleichen gedünnt sind, weist des Weiteren ein Gebiet, in dem die Verdrahtungsschichten 115 und 215 nicht vorgesehen sind, eine geringere Festigkeit auf, was einen leichten Fortschritt des Polierens bewirkt. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem ein Gebiet, in dem die Verdrahtungsschichten 115 und 215 vorgesehen sind, und ein Gebiet, in dem die Verdrahtungsschichten 115 215 nicht vorgesehen sind, gemischt sind, durch Dünnen der Halbleitersubstrate 100 und 200 unter Beibehaltung von Flachheit die Schwierigkeit bei dem Prozess erhöht. Dementsprechend ist es wünschenswert, die Verdrahtungsschicht 215 und Elemente wie beispielsweise einen Transistor in dem zweiten Chip 20 in dem Gebiet, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 119 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 219 vorgesehen sind, ähnlich einem Gebiet außer dem Gebiet, vorzusehen.
Aus diesem Grunde ist es bei der zweiten Ausführungsform wünschenswert, dass das Detektionslicht DL durch die Verdrahtungsschicht 115 (7), die in der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 110 vorgesehen ist, oder die Verdrahtungsschicht 215 (8), die in der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 210 vorgesehen ist, passiert und durch die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 reflektiert wird.
Wie in 9 dargestellt ist, sind dementsprechend bei der zweiten Ausführungsform die Verdrahtungsschichten 115 und 215 in einem Gebiet, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsforschung 229 vorgesehen sind, dahingehend vorgesehen, sich in der gleichen Richtung parallel zu erstrecken. Die Verdrahtungsschichten 115 und 215 können zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium) beinhalten.
Mehrere Verdrahtungsschichten 115 und 215, die sich in der gleichen Richtung parallel erstrecken, konfigurieren ein so genanntes Drahtgitter, und daher können die Verdrahtungsschichten 115 und 215 als ein Polarisator fungieren. Insbesondere können solche Verdrahtungsschichten 115 und 215 linear polarisiertes Licht, das in einer senkrecht zu der Erstreckungsrichtung verlaufenden Richtung schwingt, reflektieren und gestatten, dass linear polarisiertes Licht, dass in einer orthogonal zu der Erstreckungsrichtung verlaufenden Richtung schwingt, dort hindurch passiert. Dementsprechend wird durch Verwendung von linear polarisiertem Licht, das in der parallel zu der Erstreckungsrichtung der Verdrahtungsschichten 115 und 215 verlaufenden Richtung schwingt, als das Detektionslicht DL ermöglicht, dass das Detektionslicht DL durch die Verdrahtungsschichten 115 und 215 passiert und durch die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229, die sich auf einer Innenseite in einer Bestrahlungsrichtung befinden, reflektiert wird.
Ein Anordnungsabstand der mehreren Verdrahtungsschichten 115 und 215, die sich parallel in der gleichen Richtung erstrecken, kann gemäß einer für das Detektionslicht DL verwendeten Lichtwellenlänge angemessen ausgewählt sein. Insbesondere kann der Anordnungsabstand der Verdrahtungsschichten 115 215 dahingehend ausgewählt sein, zu gestatten, dass das Detektionslicht DL, das linear polarisiertes Licht ist, das in einer senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Verdrahtungsschichten 115 und 215 schwingt, effizient durch die Verdrahtungsschichten 115 und 215 passiert.
Wie bei der ersten Ausführungsform weisen die planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 zur Ausrichtung auf einer Ebene einander entsprechende Formen auf. Insbesondere kann die erste Ausrichtungsmarkierung 129 eine rechteckige Form aufweisen, und die zweite Ausrichtungsmarkierung 129 kann eine rechteckige Rahmenform aufweisen, die einen Umfang der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 umgibt. Die Materialien und die Konfigurationen der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 ähneln im Wesentlichen jenen bei der ersten Ausführungsform und werden hier nicht ausführlich beschrieben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die planaren Formen der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 austauschbar sind. Das heißt, die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 kann eine rechteckige Form aufweisen, und die erste Ausrichtungsmarkierung 129 kann eine rechteckige Form aufweisen, die einen Umfang der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 umgibt.
(2.2. Modifikationsbeispiel)
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Modifikationsbeispiels der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 10 und 11. 10 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für die Verdrahtungsschichten 115 und 215 gemäß dem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform. 11 ist eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels für die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229.
Wie in den 10 und 11 dargestellt ist, können in dem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 und die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215 in einem Gebiet, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 vorgesehen sind, in Drahtgitterstrukturen vorgesehen sein, die sich in orthogonal zueinander verlaufenden Richtungen erstrecken.
Wie in 10 dargestellt ist, können insbesondere die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215, die in den mehrschichtigen Verdrahtungsschichten 110 und 210 vorgesehen sind, als Verdrahtungsleitungen vorgesehen sein, die sich in einer ersten Richtung (einer y-Richtung in 10) parallel zueinander erstrecken. Wie in 11 dargestellt ist, können darüber hinaus die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 planare Formen aufweisen, die durch Anordnen mehrerer Leiterschichten 619, die sich parallel in einer orthogonal zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung (x-Richtung in 11) erstrecken, konfiguriert sind.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration können die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215 und die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 als Polarisatoren fungieren. Dementsprechend können die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215 in der y-Richtung schwingendes linear polarisiertes Licht reflektieren und gestatten, dass in der x-Richtung schwingendes linear polarisiertes Licht dort hindurch passiert. Darüber hinaus können die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 das in der x-Richtung schwingendes linear polarisiertem Licht reflektieren und gestatten, dass das in der y-Richtung schwingendes linear polarisiertem Licht dort hindurch passiert.
Dementsprechend wird in der x-Richtung schwingendes linear polarisiertes Licht für das Detektionslicht DL der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 in der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 verwendet, was gestattet, dass das Detektionslicht DL durch die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 reflektiert wird, während es durch die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215 passiert. Dementsprechend kann in der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform das Detektionslicht DL die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 detektieren, ohne durch die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215, die dahingehend vorgesehen sind, der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 überlagert zu sein, reflektiert oder gestreut zu werden.
Darüber hinaus ist es möglich, eine Möglichkeit zu reduzieren, dass linear polarisiertes Licht, das durch die erste Ausrichtungsmarkierung 129 und die zweite Ausrichtungsmarkierung 229 hindurch passiert ist, durch die Verdrahtungsschichten 115 oder die Verdrahtungsschichten 215, die auf der Innenseite der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungswinkel und 229 vorgesehen sind, reflektiert wird. Dementsprechend ermöglicht in der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform ein Unterdrücken von Reflexion des Detektionslichts DL in der Lichtempfangsvorrichtung 1 ein Reduzieren von Rauschen bei der Detektion.
Die Verdrahtungsschichten 115 und die Verdrahtungsschichten 215 können zum Beispiel ein Metall wie beispielsweise Cu (Kupfer) oder Al (Aluminium) beinhalten. Hinsichtlich der Unterdrückung von Reflexion an dem Sensorpixel 51 durch reflektiertes Licht ist vorzugsweise ein Anordnungsabstand pw der Verdrahtungsschichten 115 und 215 gleich der oder kleiner als die Größe des Sensorpixels 51 und insbesondere vorzugsweise gleich oder kleiner als 5 µm. In einem Fall, in dem Nahinfrarotlicht als das Detektionslicht DL verwendet wird, ist hinsichtlich einer weiteren Verbesserung der Eigenschaften von Polarisatoren der Anordnungsabstand pw der Verdrahtungsschichten 115 und 215 vorzugsweise gleich oder kleiner als 1 µm, was die Wellenlänge von Nahinfrarotlicht ist.
Die in der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 enthaltenen Leiterschichten 629 können zum Beispiel ein Metallmaterial wie beispielsweise Al (Aluminium) beinhalten. Ein Wiederholungsabstand pa der in der ersten Ausrichtungsmarkierung 129 und der zweiten Ausrichtungsmarkierung 229 enthaltenen Leiterschichten 629 ist vorzugsweise gleich oder kleiner als die Größe des Sensorpixels 51, um Reflexion von einfallendem Licht auf das Sensorpixel 51 zu unterdrücken.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, die Größe des Sensorpixels 51 eine Größe (eine Länge einer Seite) eines minimalen Wiederholungsmusters eines Pixels, der durch fotoelektrische Umwandlung in einer Fotodiode erhaltene elektrische Ladung lesen kann, bedeutet.
<3. Anwendungsbeispiel>
Es folgt eine Beschreibung von Anwendungsbeispielen der Lichtempfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 12 bis 17.
(Anwendung auf ein Bildgebungssystem)
Zunächst erfolgt eine Beschreibung einer Anwendung der Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf ein Bildgebungssystem unter Bezugnahme auf die 12 und 13. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Bildgebungssystems 900 darstellt, das die Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist. 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss einer Bildgebungsoperation in dem Bildgebungssystem 900 darstellt.
Wie in 12 dargestellt ist, beinhalten Beispiele des Bildgebungssystems 900 eine Bildgebungsvorrichtung wie beispielsweise eine digitale Fotokamera oder eine Videokamera, eine portable Endgerätevorrichtung, wie etwa ein Smartphone oder ein Endgerät vom Tablet-Typ, und dergleichen.
Das Bildgebungssystem 900 beinhaltet zum Beispiel eine Linsengruppe 941, einen Verschluss 942, die Lichtempfangsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, eine DSP-Schaltung 943, einen Einzelbildspeicher 944, einen Anzeigeabschnitt 945, einen Speicherungsabschnitt 946, einen Operationsabschnitt 947 und einen Leistungsversorgungsabschnitt 948. Bei dem Bildgebungssystem 900 sind die Bildgebungsvorrichtung 1, die DSP-Schaltung 943, der Einzelbildspeicher 944, der Anzeigeabschnitt 945, der Speicherungsabschnitt 946, der Operationsabschnitt 947 und der Leistungsversorgungsabschnitt 948 über eine Busleitung 949 miteinander gekoppelt.
Die Lichtempfangsvorrichtung 1 empfängt einfallendes Licht, das durch die Linsengruppe 941 und dem Verschluss 942 passiert hat, und gibt ein Sensorsignal, das heißt Bilddaten) entsprechend dem empfangenen Licht aus. Die DSP-Schaltung 143 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, die die von der Lichtempfangsvorrichtung 1 ausgegebenen Bilddaten verarbeitet. Der Einzelbildspeicher 944 hält die durch den DSP-Schaltung 943 verarbeiteten Bilddaten vorübergehend in einer Einzelbildeinheit. Der Anzeigeabschnitt 945 weist zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung vom Paneltyp, wie etwa ein Flüssigkristallpanel oder ein organisches EL(Elektrolumineszenz)-Panel, auf und zeigt durch die DSP-Schaltung 943 verarbeitete Bilddaten an. Der Speicherungsabschnitt 946 weist ein Aufzeichnungsmedium wie beispielsweise einen Halbleiterspeicher oder eine Festplatte auf und zeichnet die von der Lichtempfangsvorrichtung 1 ausgegebenen Bilddaten oder die durch die DSP-Schaltung 943 verarbeiteten Bilddaten auf. Der Operationsabschnitt 947 gibt einen Operationsbefehl für verschiedene Funktionen des Bildgebungssystems 900 basierend auf einer Bedienung durch einen Benutzer aus. Der Leistungsversorgungsabschnitt 948 beinhaltet verschiedene Arten von Leistungsversorgungen, die Leistung für den Betrieb der Lichtempfangsvorrichtung 1, der DSP-Schaltung 143, den Einzelbildspeicher 944, den Anzeigeabschnitt 945, den Speicherungsabschnitt 946 und den Operationsabschnitt 947 mit Leistungsversorgung liefern.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung einer Operationsprozedur in dem Bildgebungssystem 900.
Wie in 13 dargestellt ist, weist ein Benutzer den Start eines Lichtempfangsteil durch Betätigen des Operationsabschnitts 947 an (Schritt S101). Somit überträgt der Operationsabschnitt 947 einen Lichtempfangsbefehl zu der Lichtempfangsvorrichtung 1 (Schritt S102). Die Lichtempfangsvorrichtung 1 startet den Lichtempfang durch ein vorbestimmtes Verfahren bei Empfang des Lichtempfangsbefehls (Schritt S103).
Als Nächstes gibt die Lichtempfangsvorrichtung 1 empfangenem Licht entsprechende Bilddaten an die DSP-Schaltung 943 aus. Die DSP-Schaltung 143 führt vorbestimmte Signalverarbeitung (z. B. Rauschreduzierungsverarbeitung usw.) basierend auf den aus der der Bildgebungsvorrichtung 1 ausgegebenen Bilddaten durch (Schritt S104). Die DSP-Schaltung 943 bewirkt, dass der Einzelbildspeicher 944 die Bilddaten hält, die der vorbestimmten Signalverarbeitung unterzogen wurden. Danach speichert der Einzelbildspeicher 944 die Bilddaten in dem Speicherungsabschnitt 946 (Schritt S105). Auf diese Weise wird die Operation des Bildgebungssystems 900 durchgeführt.
(Anwendung auf ein Mobilkörpersteuersystem)
Die Technologie (die vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine Vorrichtung angewandt werden, die an einem mobilen Körper einer beliebigen Art zu montieren ist, wie etwa einem Kraftfahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Personal-Mobility-Vorrichtung, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter.
14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, zeigt.
Das Fahrzeugsteuersystem 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem in 14 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 und eine fahrzeugmontierte Netz-Schnittstelle (Netz-SST) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert dem Betrieb von Vorrichtungen hinsichtlich des Antriebssystems des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf die Räder, einen Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert dem Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die für eine Fahrzeugkarosserie bereitgestellt werden, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten, wie etwa einen Frontscheinwerfer, ein Rückfahrlicht, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger, einen Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer Mobilvorrichtung als eine Alternative zu einem Schlüssel übertragen werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese Eingabefunkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs, einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Zum Beispiel ist die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 mit einem Bildgebungsabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 bewirkt, dass der Bildgebungsabschnitt 12031 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs aufnimmt, und empfängt das aufgenommene Bild. Basierend auf dem empfangenen Bild kann die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts, wie etwa eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Symbols auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung zum Detektieren einer Entfernung dazu durchführen.
Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Informationen über eine gemessene Entfernung ausgeben. Außerdem kann das durch den Bildgebungsabschnitt 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann nichtsichtbares Licht, wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen, sein.
Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen über den Innenbereich des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 beinhaltet zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Basierend auf Detektionsinformationen, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 einen Müdigkeitsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung basierend auf den Informationen über den Innenbereich oder den Außenbereich des Fahrzeugs berechnen, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die Funktionen eines Fahrerassistenzsystems (ADAS: Advanced Driver Assistance System) implementieren soll, wobei diese Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Folgefahrt basierend auf einer Folgeentfernung, eine Fahrt mit Geschwindigkeitsbeibehaltung, eine Warnung bezüglich einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung, dass das Fahrzeug eine Spur verlässt, oder dergleichen beinhalten.
Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisches Fahren beabsichtigt ist, die das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fahren lässt, indem die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen basierend auf den Informationen über den Außenbereich oder den Innenbereich des Fahrzeugs gesteuert werden, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden.
Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuerungseinheit 12020 basierend auf den Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs ausgeben, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die ein Blenden verhindern soll, indem der Frontscheinwerfer so gesteuert wird, dass zum Beispiel von einem Fernlicht auf ein Abblendlicht gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs gewechselt wird, welche durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird.
Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal von Ton und/oder Bild an eine Ausgabevorrichtung, die zum visuellen oder akustischen Mitteilen von Informationen an einen Insassen des Fahrzeugs oder den Außenbereich des Fahrzeugs in der Lage ist. Bei dem Beispiel aus 14 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 als die Ausgabevorrichtung dargestellt. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel eine Onboard-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten.
15 ist eine schematische Darstellung, die die ein Beispiel für die Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 zeigt.
In 15 beinhaltet der Bildgebungsabschnitt 12031 die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel an Positionen an einer Frontnase, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position auf einem oberen Teil einer Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs angeordnet. Der an der Frontnase bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12101 und der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12105 erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103 erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12104 erhält hauptsächlich ein Bild der Rückseite des Fahrzeugs 12100. Der auf dem oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12105 wird hauptsächlich zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, eines Signals, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
Im Übrigen zeigt 15 ein Beispiel für Fotografierbereiche der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der Frontnase bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12101. Die Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Bildgebungsbereiche der an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsabschnitte 12102 bzw. 12103. Ein Bildgebungsbereich 12114 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12104. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 bei Betrachtung von oben wird zum Beispiel durch Überlagern von Bilddaten erhalten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 erhalten werden.
Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Entfernungsinformationen haben. Zum Beispiel kann Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus mehreren Bildgebungselementen besteht, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion sein.
Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine Entfernung zu einem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildgebungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Entfernung (relative Geschwindigkeit mit Bezug auf das Fahrzeug 12100) basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen bestimmen und dadurch als ein vorausfahrendes Fahrzeug insbesondere ein nächstes dreidimensionales Objekt extrahieren, das in dem Bewegungspfad des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das sich in im Wesentlichen dergleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich oder größer als 0 km/h) bewegt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine Folgeentfernung, die zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorweg einzuhalten ist, im Voraus einstellen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Folgestartsteuerung) und dergleichen durchführen. Es ist dementsprechend möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die für eine automatische Fahrt beabsichtigt ist, die es ermöglicht, dass das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt.
Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 Daten über ein dreidimensionales Objekt über dreidimensionale Objekte in Dreidimensional-Objekt-Daten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommasts und anderer dreidimensionaler Objekte basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen klassifizieren, die klassifizierten Dreidimensional-Objekt-Daten extrahieren und die extrahierten Dreidimensional-Objekt-Daten zur automatischen Vermeidung eines Hindernisses verwenden. Zum Beispiel 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 als ein eingestellter Wert ist und eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung an den Fahrer über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 aus und führt eine erzwungene Verlangsamung oder Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch das Fahren zum Vermeiden einer Kollision unterstützen.
Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob es einen Fußgänger in aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch eine Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen, ob es den Fußgänger gibt oder nicht, indem eine Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die den Umriss des Objekts repräsentieren, durchgeführt werden. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es einen Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt und dementsprechend den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 derart, dass eine quadratische Umrisslinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 kann auch den Anzeigeabschnitt 12062 derart steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
Die Beschreibung wurde hier zuvor für ein Beispiel für das Mobilkörpersteuersystem gegeben, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildgebungsabschnitt 12031 unter den oben beschriebenen Konfigurationen angewandt werden. Gemäß der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, den Bildgebungsabschnitt 12031 weiter zu verkleinern, wodurch ein leichteres Montieren an einen Mobilkörper ermöglicht wird.
(Anwendung auf ein endoskopisches Operationssystem)
Die Technologie (die vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches Operationssystem angewandt werden.
16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Operationssystems zeigt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) angewandt werden kann.
In 16 wird ein Zustand dargestellt, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Operationssystem 11000 verwendet, um eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie gezeigt wird, beinhaltet das endoskopische System 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110, wie etwa einen Pneumoperitoneumschlauch 11111 und eine Energievorrichtung 1119, eine Stützarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf stützt, und einen Wagen 11200, auf dem verschiedene Einrichtungen zur endoskopischen Chirurgie montiert sind.
Das Endoskop 11100 beinhaltet einen Objektivtubus 11101 mit einem Gebiet einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende davon entfernt, das in eine Körperhöhle des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist. In dem gezeichneten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein starres Endoskop mit dem Objektivtubus 11101 des harten Typs beinhaltet. Das Endoskop 11100 kann jedoch andernfalls als ein flexibles Endoskop mit dem Objektivtubus 11101 des flexiblen Typs enthalten sein.
Der Objektivtubus 11101 weist an einem distalen Ende davon eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingesetzt ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist so mit dem Endoskop 11100 verbunden, dass durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht durch einen Lichtleiter, der sich im Inneren des Objektivtubus 11101 erstreckt, in ein distales Ende des Objektivtubus 11101 eingeleitet wird und durch die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel in einer Körperhöhle des Patienten 11132 hin abgestrahlt wird. Es ist anzumerken, dass das Endoskop 11100 ein Vorwärtsblick-Endoskop sein kann oder ein Schrägblick-Endoskop oder ein Seitenblick-Endoskop sein kann.
Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind innerhalb des Kamerakopfs 11102 so bereitgestellt, dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von einem Beobachtungsziel durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement konzentriert wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, nämlich ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer CCU 11201 übertragen.
Die CCU 11202 weist eine Zentralrecheneinheit (CPU - central processing unit), einen Grafikprozessor (GPU - graphics processing unit) oder dergleichen auf und steuert integral den Betrieb des Endoskops 11100 und der Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zur Anzeige eines Bilds basierend auf dem Bildsignal durch, wie zum Beispiel einen Entwicklungsprozess (Demosaik-Prozess).
Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt ein Bild basierend auf einem Bildsignal, für das die Bildprozesse durch die CCU 11201 unter der Steuerung der CCU 11201 durchgeführt worden sind, an.
Die Lichtquelleneinrichtung 11203 weist eine Lichtquelle, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED - light emitting diode), auf und liefert Bestrahlungslicht bei Abbildung eines Operationsgebiets zu dem Endoskop 11100.
Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische Operationssystem 100. Ein Benutzer kann die Eingabe verschiedener Arten von Informationen Anweisungen in das endoskopische Operationssystem 100 durch die Eingabeeinrichtung 11204 durchführen. Zum Beispiel würde der Benutzer durch das Endoskop 11100 eine Anweisung oder dergleichen eingeben, um einen Bildaufnahmezustand (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100, zu ändern.
Eine Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung 11205 steuert den Antrieb der Energievorrichtung 1119 zur Kauterisation oder Inzision eines Gewebes, Versiegeln eines Blutgefäßes oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneumeinrichtung 11206 leitet Gas durch den Pneumoperitoneumschlauch 11111 in eine Körperhöhle des Patienten 11132, um die Körperhöhle aufzublasen und so das Sichtfeld des Endoskops 11100 sowie den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen. Ein Aufzeichnungsgerät 11207 ist eine Einrichtung, die zum Aufzeichnen verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Operation in der Lage ist. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die zum Drucken verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Operation in verschiedenen Formen, wie etwa eines Texts, eines Bilds oder eines Schaubilds, in der Lage ist.
Es ist darauf hingewiesen, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Operationsgebiet bildlich zu erfassen ist, an das Endoskop 11100 liefert, eine Weißlichtquelle beinhalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination daraus beinhaltet. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen beinhaltet, kann eine Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bilds durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden, da die Ausgabeintensität und das Ausgabetiming mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden kann. Ferner können in diesem Fall, falls Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitlich aufgeteilt auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden und die Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit den Bestrahlungstimings angesteuert werden, dann auch Bilder, die individuell der R-, G- und B-Farbe entsprechen, zeitlich aufgeteilt aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild selbst dann erhalten werden, wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement bereitgestellt werden.
Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Stärke von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch das Steuern des Antriebs des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit dem Timing der Änderung der Lichtstärke, um Bilder im Zeitmultiplexverfahren zu erfassen, und Synthetisieren der Bilder kann ein Bild mit hohem Dynamikumfang ohne unterbelichtete blockierte Schatten und überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden.
Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht bereit ist, zuzuführen. Bei der Beobachtung mit speziellem Licht, zum Beispiel unter Verwendung der Wellenlängenabhängigkeit der Absorption von Licht in einem Körpergewebe zum Emittieren von Licht eines schmaleren Wellenlängenbands im Vergleich zu Bestrahlungslicht bei gewöhnlicher Beobachtung (nämlich Weißlicht), wird eine so genannte Schmalbandlichtbeobachtung (Schmalbandbildgebung) der Abbildung eines vorbestimmten Gewebes, wie zum Beispiel eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, in einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ kann bei der Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bilds von dem durch die Emission von Anregungslicht erzeugten Fluoreszenzlicht durchgeführt werden. Bei Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Emittieren von Anregungslicht auf das Körpergewebe durchzuführen (Autofluoreszenzbeobachtung) oder ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagenz, wie zum Beispiel Indocyaningrün (ICG), lokal in ein Körpergewebe injiziert wird und Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagenzes entspricht, auf das Körpergewebe emittiert wird. Die Lichtquelleneinrichtung 143 kann so konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, solch ein Schmalbandlicht und/oder Anregungslicht, das für Beobachtung mit speziellem Licht, wie oben beschrieben, geeignet ist, zuzuführen
17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201, die in 16 dargestellt sind, zeigt.
Der Kamerakopf 11102 beinhaltet eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Ansteuerungseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 11405. Die CCU 11201 beinhaltet eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 1149 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind zur Kommunikation durch ein Übertragungskabel 11400 miteinander verbunden.
Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Objektivtubus 11101 bereitgestellt ist. Beobachtungslicht, das einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 entnommen wird, wird zu dem Kamerakopf 11102 geführt und in die Linseneinheit 11401 eingeleitet. Die Linseneinheit 11401 beinhaltet eine Kombination aus mehreren Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierungslinse.
Die Anzahl von Bildaufnahmeelementen, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann eine (Einzelplattentyp) oder mehrere (Mehrfachplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 zum Beispiel als jene des Mehrfachplattentyps konfiguriert ist, werden Bildsignale, die R, G bzw. B entsprechen, durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt, und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente zum Erfassen jeweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge aufweist, die für eine dreidimensionale (3D-) Anzeige bereit sind. Falls eine 3D-Anzeige durchgeführt wird, dann kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einem Operationsgebiet genauer von dem Chirurgen 11131 erfasst werden. Es ist anzumerken, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene vom stereoskopischen Typ konfiguriert ist, mehrere Systeme aus Linseneinheiten 11401 bereitgestellt werden, die den einzelnen Bildaufnahmeelementen entsprechen.
Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht zwangsweise in dem Kamerakopf 11102 vorgesehen. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse im Inneren des Objektivtubus 11101 vorgesehen sein.
Die Ansteuerungseinheit 11403 beinhaltet einen Aktor und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierungslinse der Linseneinheit 11401 um eine vorbestimmte Entfernung entlang einer optischen Achse unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 aufgenommenen Bildes geeignet eingestellt werden.
Die Kommunikationseinheit 11404 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 als RAW-Daten erfasstes Bildsignal durch das Übertragungskabel 11400 zu der CCU 11201.
Darüber hinaus empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs des Kamerakopfs 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal an die Kamerakopfsteuereinheit 11405. Das Steuersignal beinhaltet Informationen bezüglich Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel Informationen, dass eine Bildwiederholrate eines aufgenommenen Bildes designiert wird, Informationen, dass ein Belichtungswert bei der Bildaufnahme designiert wird, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes designiert werden.
Es ist anzumerken, dass die Bildaufnahmebedingungen, wie etwa die Bildwiederholrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt, durch den Benutzer designiert werden können oder automatisch durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 basierend auf einem erfassten Bildsignal eingestellt werden können. Im letzteren Fall werden eine Autobelichtungs(AE)-Funktion, eine Autofokus(AF)-Funktion und eine Autoweißabgleichs(AWB)-Funktion in das Endoskop 11100 eingebunden.
Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert einen Antrieb des Kamerakopfs 11102 basierend auf dem Steuersignal von der CCU 11201, das durch die Kommunikationseinheit 11404 empfangen wird.
Die Kommunikationseinheit 11411 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu und von dem Kamerakopf 11102. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 durch das Übertragungskabel 11400 zu dieser übertragen wird.
Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern des Antriebs 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 von dem Kamerakopf 11102 zu ihr übertragenes Bildsignal in der Form von RAW-Daten durch.
Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich der Bildaufnahme eines Operationsgebiets oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und eine Anzeige eines aufgenommenen Bilds, das durch Bildaufnahme des Operationsgebiets oder dergleichen erhalten wird, durch. Zum Beispiel erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfs 11102.
Ferner steuert die Steuereinheit 11413 die Anzeigeeinrichtung 11202 basierend auf einem Bildsignal, für das Bildprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, zum Anzeigen eines aufgenommenen Bilds, in dem das Operationsgebiet oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien erkennen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Werkzeug, wie etwa eine Zange, ein spezielles lebendes Körpergebiet, eine Blutung, Nebel, wenn die Energievorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter durch Detektieren der Form, der Farbe und so weiter von Rändern von in einem aufgenommenen Bild enthaltenen Objekte erkennen. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 zum Anzeigen eines aufgenommenen Bilds steuert, bewirken, dass verschiedene Arten von Operationsunterstützungsinformationen auf eine überlappende Weise mit einem Bild des Operationsgebiets unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn Operationsunterstützungsinformationen auf eine überlappende Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Belastung des Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann die Operation mit größerer Bestimmtheit fortführen.
Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das für eine Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, eine optische Faser, die für eine optische Kommunikation bereit ist, oder ein gemischtadriges Kabel, das sowohl für eine elektrische als auch eine optische Kommunikation bereit ist.
Obgleich bei dem gezeigten Beispiel eine Kommunikation durch eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 durch drahtlose Kommunikation durchgeführt werden.
Oben ist ein Beispiel für das endoskopische Operationssystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, beschrieben worden. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den oben beschriebenen Konfigurationen auf geeignete Weise auf die in dem Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 vorgesehene Bildaufnahmeeinheit 11402 angewandt werden. Gemäß der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Bildaufnahmeeinheit 11402 weiter zu verkleinern und den Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 weiter zu verkleinern. Dadurch kann eine Belastung des Patienten 11132 reduziert werden.
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist oben unter Bezugnahme auf die erste und zweite Ausführungsform und das Modifikationsbeispiel beschrieben worden. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und kann auf verschiedenste Weise modifiziert werden.
Die Lichtempfangsvorrichtung, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, ist nicht auf einen CMOS-Bildsensor beschränkt. Die Lichtempfangsvorrichtung, auf die die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, kann zum Beispiel ein ToF-Entfernungsmesssensor (ToF - Time of Flight, Laufzeit), ein Infrarotbildsensor oder dergleichen sein.
Ferner sind nicht alle der in den jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Komponenten und Operationen als die Komponenten und Operationen gemäß der vorliegenden Offenbarung erforderlich. Zum Beispiel sollte unter den Komponenten gemäß den vorliegenden Ausführungsformen eine Komponente, die nicht in einem unabhängigen Anspruch, der das allgemeinste Konzept der vorliegenden Offenbarung anführt, beschrieben wird, als eine optionale Komponente verstanden werden.
In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen verwendete Begriffe sollten als „nicht einschränkende“ Begriffe ausgelegt werden. Zum Beispiel sollte der Begriff „beinhalten“ oder „enthalten“ als „nicht auf das Beschriebene als enthalten beschränkt“ ausgelegt werden. Der Begriff „aufweisen“ sollte als „nicht auf das Beschriebene als aufgewiesen“ ausgelegt werden.
Die hier verwendeten Begriffe werden lediglich zur leichteren Beschreibung verwendet und beinhalten Begriffe, die nicht dazu verwendet werden, die Konfiguration und die Operation einzuschränken. Zum Beispiel zeigen die Begriffe wie beispielsweise „rechts“, „links“, „nach oben“ und „nach unten“ nur Richtungen in den Zeichnungen, auf die verwiesen wird, an. Darüber hinaus zeigen die Begriffe „innerhalb“ und „außerhalb“ nur eine Richtung zu der Mitte einer betreffenden Komponente bzw. eine von der Mitte einer betreffenden Komponente weg verlaufenden Richtung an. Das gleiche gilt für Begriffe, die diesen ähneln, und für Begriffe mit dem gleichen Zweck.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung die folgenden Konfigurationen aufweisen kann. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den folgenden Konfigurationen ermöglicht es, innerhalb eines Pixelgebiets Ausrichtungsmarkierungen bereitzustellen, die zum Aneinanderbonden von Chips verwendet werden. Dies gestattet der Lichtempfangsvorrichtung, Bereiche des Chips effizienter zu nutzen, wodurch ermöglicht wird, die Größe der Lichtempfangsvorrichtung weiter zu reduzieren. Durch die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung erzielte Wirkungen sind nicht zwangsweise auf die hier beschriebenen Wirkungen beschränkt, sondern können beliebige der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Wirkungen beinhalten.
(1)
Eine Lichtempfangsvorrichtung, aufweisend:

einen ersten Chip mit einem Pixelgebiet, in dem ein Sensorpixel vorgesehen ist;
einen zweiten Chip, der eine Verarbeitungsschaltung aufweist, die Signalverarbeitung an einem von dem Sensorpixel ausgegebenen Sensorsignal durchführt, wobei der zweite Chip auf dem ersten Chip gestapelt ist; und
eine erste Ausrichtungsmarkierung, die in dem Pixelgebiet des ersten Chips dahingehend vorgesehen ist, einer in dem zweiten Chip vorgesehenen zweiten Ausrichtungsmarkierung zu entsprechen.

(2)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach (1), wobei die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung jeweils auf einer Bonding-Oberflächenseite des ersten Chips und des zweiten Chips vorgesehen sind.
(3)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach (2), wobei eine Verdrahtungsleitung oder ein Halbleiterelement in mindestens einem von dem ersten Chip oder dem zweiten Chip auf der der Bonding-Oberflächenseite gegenüberliegenden Seite in einem der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung überlagerten Gebiet vorgesehen ist.
(4)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (3), wobei in dem ersten Chip oder dem zweiten Chip in einem der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung überlagerten Gebiet vorgesehene Verdrahtungsleitungen so vorgesehen sind, dass sie sich in einer gleichen Richtung erstrecken.
(5)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach (4), wobei die sich in der gleichen Richtung erstreckenden Verdrahtungsleitungen mit einem Wiederholungsabstand vorgesehen sind, der kleiner als eine Pixelgröße des Sensorpixels ist.
(6)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (5, wobei eine planare Form mindestens einer von der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung eine rechteckige Form ist.
(7)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach (6), wobei mindestens eine von der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung durch Anordnen mehrerer sich parallel in einer gleichen Richtung erstreckenden Leiterschichten konfiguriert ist.
(8)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach (7), wobei die Leiterschichten mit einem Wiederholungsmuster, das kleiner als eine Pixelgröße des Sensorpixels ist, angeordnet sind.
(9)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (8), wobei in einem der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung überlagerten Gebiet vorgesehene Verdrahtungsleitungen so vorgesehen sind, dass sie sich in einer ersten Richtung erstrecken, und die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung durch Anordnen mehrerer sich parallel in einer orthogonal zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung erstreckender Leiterschichten vorgesehen sind.
(10)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (9), wobei die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung in einem Gebiet vorgesehen sind, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung in Draufsicht des Pixelgebiets einander überlagert sind.
(11)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (10), wobei die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung einander entsprechende planare Formen aufweisen.
(12)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (11), wobei eine Ebenenfläche des zweiten Chips kleiner als eine Ebenenfläche des ersten Chips ist.
(13)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (12), wobei
der zweite Chip eine rechteckige Form aufweist und die zweite Ausrichtungsmarkierung an mindestens einer von diagonalen Ecken der rechteckigen Form vorgesehen ist.
(14)
Die Lichtempfangsvorrichtung nach einem von (1) bis (13), wobei
jeder von dem ersten Chip und dem zweiten Chip durch Stapeln einer mehrschichtigen Verdrahtungsschicht auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und der erste Chip und der zweite Chip dahingehend gestapelt werden, zu bewirken, dass die mehrschichtigen Verdrahtungsschichten des ersten Chips und des zweiten Chips einander gegenüber liegen.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 6.Januar 2020 im japanischen Patentamt eingereichten japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2020-000191 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
Für den Fachmann sollte auf der Hand liegen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Abänderungen in Abhängigkeit von Designanforderungen und anderen Faktoren erfolgen können, insofern sie innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche oder ihrer äquivalente liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2019/087764 [0004]
JP 2020000191 [0163]

Claims

Lichtempfangsvorrichtung, umfassend: einen ersten Chip mit einem Pixelgebiet, in dem ein Sensorpixel vorgesehen ist; einen zweiten Chip, der eine Verarbeitungsschaltung aufweist, die Signalverarbeitung an einem von dem Sensorpixel ausgegebenen Sensorsignal durchführt, wobei der zweite Chip auf dem ersten Chip gestapelt ist; und eine erste Ausrichtungsmarkierung, die in dem Pixelgebiet des ersten Chips dahingehend vorgesehen ist, einer in dem zweiten Chip vorgesehenen zweiten Ausrichtungsmarkierung zu entsprechen.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung jeweils auf einer Bonding-Oberflächenseite des ersten Chips und des zweiten Chips vorgesehen sind.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Verdrahtungsleitung oder ein Halbleiterelement in mindestens einem von dem ersten Chip oder dem zweiten Chip auf der der Bonding-Oberflächenseite gegenüberliegenden Seite in einem der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung überlagerten Gebiet vorgesehen ist.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Chip oder dem zweiten Chip in einem der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung überlagerten Gebiet vorgesehene Verdrahtungsleitungen so vorgesehen sind, dass sie sich in einer gleichen Richtung erstrecken.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die sich in der gleichen Richtung erstreckenden Verdrahtungsleitungen mit einem Wiederholungsabstand vorgesehen sind, der kleiner als eine Pixelgröße des Sensorpixels ist.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine planare Form mindestens einer von der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung eine rechteckige Form ist.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei mindestens eine von der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung durch Anordnen mehrerer sich parallel in einer gleichen Richtung erstreckenden Leiterschichten konfiguriert ist.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Leiterschichten mit einem Wiederholungsmuster, das kleiner als eine Pixelgröße des Sensorpixels ist, angeordnet sind.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem der ersten Ausrichtungsmarkierung oder der zweiten Ausrichtungsmarkierung überlagerten Gebiet vorgesehene Verdrahtungsleitungen so vorgesehen sind, dass sie sich in einer ersten Richtung erstrecken, und die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung durch Anordnen mehrerer sich parallel in einer orthogonal zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung erstreckender Leiterschichten vorgesehen sind.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung in einem Gebiet vorgesehen sind, in dem die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung in Draufsicht des Pixelgebiets einander überlagert sind.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Ausrichtungsmarkierung und die zweite Ausrichtungsmarkierung einander entsprechende planare Formen aufweisen.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Ebenenfläche des zweiten Chips kleiner als eine Ebenenfläche des ersten Chips ist.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Chip eine rechteckige Form aufweist und die zweite Ausrichtungsmarkierung an mindestens einer von diagonalen Ecken der rechteckigen Form vorgesehen ist.
Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder von dem ersten Chip und dem zweiten Chip durch Stapeln einer mehrschichtigen Verdrahtungsschicht auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und der erste Chip und der zweite Chip dahingehend gestapelt werden, zu bewirken, dass die mehrschichtigen Verdrahtungsschichten des ersten Chips und des zweiten Chips einander gegenüber liegen.