DE112021006510T5 - Fotoelektrisches umwandlungselement, lichtdetektionsvorrichtung, lichtdetektionssystem, elektronische einrichtung und sich bewegender körper - Google Patents

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Tomohiro Ohkubo
Hitoshi Tsuno
Hideaki Togashi
Masayuki Kurita
Syuto Tamura
Tetsuro Takada
Nobuhiro Kawai
Tomoki Hiramatsu
Masahiro Joei
Kenichi Murata
Hideki TSUJIAI
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein hoch funktionales fotoelektrisches Umwandlungselement bereit. Das fotoelektrische Umwandlungselement umfasst Folgendes: mehrere erste fotoelektrische Umwandlungseinheiten, die periodisch in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung angeordnet sind, die orthogonal zueinander sind, wobei jede der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten Licht eines ersten Wellenlängenbereichs detektiert und eine fotoelektrische Umwandlung durchführt; und eine einzige zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit, die auf die ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten in einer Schichtungsrichtung geschichtet ist, die orthogonal zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung ist, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten durchlaufen hat, und dadurch eine fotoelektrische Umwandlung durchführt. Ein Vielfaches n (n ist eine natürliche Zahl) einer ersten Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten in der ersten Richtung ist im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung der einzigen zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit in der ersten Richtung und ein Vielfaches n (n ist eine natürliche Zahl) einer zweiten Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten in der zweiten Richtung ist im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung der einzigen zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit in der zweiten Richtung.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Fotodetektor, ein Fotodetektionssystem, eine elektronische Einrichtung und einen mobilen Körper, die jeweils ein fotoelektrisches Umwandlungselement beinhalten, das eine fotoelektrisch Umwandlung durchführt.
  • Hintergrund
  • Es wurde eine Festkörperbildgebungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine gestapelte Struktur aus einem ersten fotoelektrischen Umwandlungsgebiet, das hauptsächlich sichtbares Licht empfängt und das sichtbare Licht fotoelektrisch umwandelt, und einem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsgebiet beinhaltet, das hauptsächlich Infrarotlicht empfängt und das Infrarotlicht fotoelektrisch umwandelt (siehe zum Beispiel PTL 1) .
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2017-208496
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Insbesondere ist bei einer Festkörperbildgebungsvorrichtung eine funktionale Verbesserung erwünscht.
  • Es ist daher wünschenswert, ein hoch funktionales fotoelektrisches Umwandlungselement bereitzustellen.
  • Ein fotoelektrisches Umwandlungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
  • In dem fotoelektrischen Umwandlungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind die mehrere ersten fotoelektrischen Wandler gleichmäßig dem einen zweiten fotoelektrischen Wandler zugeordnet. Falls mehrere fotoelektrische Umwandlungselemente in Kombination verwendet werden, vereinfacht dies es, Variationen von fotoelektrischen Umwandlungscharakteristiken zwischen den mehreren fotoelektrischen Umwandlungselementen zu reduzieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements, das auf einen in 1 veranschaulichten Pixelabschnitt angewandt wird.
    • [3] 3 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für einen Anordnungszustand mehrerer Bildgebungselemente in dem in 1 veranschaulichten Pixelabschnitt.
    • [4A] 4A ist eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht einer Durchgangselektrode und ihrer Umgebung, die in 2 veranschaulicht ist.
    • [4B] 4B ist eine schematische vergrößerte Draufsicht der Durchgangselektrode und ihrer Umgebung, die in 2 veranschaulicht ist.
    • [5] 5 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für einen Ausleseschaltkreis eines iTOF-Sensorabschnitts veranschaulicht, der in 2A veranschaulicht ist.
    • [6] 6 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für einen Ausleseschaltkreis eines organischen fotoelektrischen Wandlers veranschaulicht, der in 2A veranschaulicht ist.
    • [7] 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform, das auf den in 1 veranschaulichten Pixelabschnitt angewandt wird.
    • [8] 8 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [9] 9 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [10] 10 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem vierten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [11] 11 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem fünften Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [12] 12 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem sechsten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [13] 13 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem siebten Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • [14] 14 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [15] 15 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration des in 14 veranschaulichten Bildgebungselements.
    • [16] 16 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration eines Bildgebungselements gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform.
    • [17A] 17A ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine Gesamtkonfiguration eines Fotodetektionssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [17B] 17B ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine Schaltkreiskonfiguration des in 17A veranschaulichten Fotodetektionssystems.
    • [18] 18 ist eine schematische Ansicht eines Gesamtkonfigurationsbeispiels einer elektronischen Einrichtung.
    • [19] 19 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines In-Vivo-Informationserfassungssystems darstellt.
    • [20] 20 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt.
    • [21] 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) darstellt.
    • [22] 22 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • [23] 23 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erklärung eines Beispiels für Installationspositionen eines Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionsabschnitts und eines Bildgebungsabschnitts.
  • Weisen zum Ausführen der Erfindung
  • Manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Ein Beispiel für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die mehrerer longitudinale Bildgebungselemente vom Spektraltyp beinhaltet, in denen mehrere erste fotoelektrische Wandler einschließlich eines Phasenunterschiedsdetektionspixels und ein zweiter fotoelektrischer Wandler gestapelt sind und der zweite fotoelektrische Wandler eine Abmessung gleich einer natürlichen Zahl mal einer Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler aufweist
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • Ein Beispiel für eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die mehrere longitudinale Bildgebungselemente vom Spektraltyp beinhaltet, in denen der zweite fotoelektrische Wandler auch ein Phasenunterschiedsdetektionspixel beinhaltet
  • 3. Dritte Ausführungsform
  • Ein Beispiel für ein Fotodetektionssystem, das eine Lichtemissionsvorrichtung und einen Fotodetektor beinhaltet
    • 4. Anwendungsbeispiel für eine elektronische Einrichtung
    • 5. Praktisches Anwendungsbeispiel für ein In-Vivo-Informationserfassungssystem
    • 6. Praktisches Anwendungsbeispiel für ein endoskopisches Chirurgiesystem
    • 7. Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper
    • 8. Andere Modifikationsbeispiele
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • [Konfiguration der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1] (Gesamtkonfigurationsbeispiel)
  • 1 ist ein Gesamtkonfigurationsbeispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ist zum Beispiel ein CMOS(komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter)-Bildsensor. Zum Beispiel erfasst die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Subjekt durch ein optisches Linsensystem, wandelt das einfallende Licht, von dem ein Bild auf einer Abbildungsebene gebildet wird, in ein elektrisches Signal auf einer Pixel-für-Pixel-Basis um und gibt das elektrische Signal als ein Pixelsignal aus. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet zum Beispiel einen Pixelabschnitt 100 als ein Bildgebungsgebiet, einen Vertikalansteuerungsschaltkreis 111, einen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112, einen Horizontalansteuerungsschaltkreis 113, einen Ausgabeschaltkreis 114, einen Steuerschaltkreis 115 und einen Eingabe/Ausgabe-Anschluss 116 auf einem Halbleitersubstrat 11. Der Vertikalansteuerungsschaltkreis 111, der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112, der Horizontalansteuerungsschaltkreis 113, der Ausgabeschaltkreis 114, der Steuerschaltkreis 115 und der Eingabe/Ausgabe-Anschluss 116 sind in einem Peripheriegebiet des Pixelabschnitts 100 angeordnet. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 ist ein spezielles Beispiel, das einem „Fotodetektor“ der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • Der Pixelabschnitt 100 beinhaltet zum Beispiel mehrere Bildgebungselemente 2, die zweidimensional in einer Matrix angeordnet sind. Der Pixelabschnitt 100 weist zum Beispiel mehrere Zeilen, die jeweils mehrere Bildgebungselemente 2 beinhalten, die nebeneinander in einer horizontalen Richtung (einer lateralen Richtung auf dem Blatt) angeordnet sind, und mehrere Spalten auf, die jeweils mehrere Bildgebungselemente 2 beinhalten, die nebeneinander in einer vertikalen Richtung (einer longitudinalen Richtung auf dem Blatt) angeordnet sind. In dem Pixelabschnitt 100 ist zum Beispiel eine Pixelansteuerungsleitung Llesen (eine Zeilenauswahlleitung und eine Rücksetzsteuerleitung) mit jeder Zeile der Bildgebungselemente 2 verdrahtet und ist eine Vertikalsignalleitung Lsig mit jeder Spalte der Bildgebungselemente 2 verdrahtet. Die Pixelansteuerungsleitung Llesen überträgt ein Ansteuerungssignal zum Signallesen von jedem Bildgebungselement 2. Mehrere Pixelansteuerungsleitungen Llesen weisen jeweils ein Ende auf, das mit einem entsprechenden mehrerer Ausgabeanschlüsse, die jeweiligen Pixelzeilen entsprechen, des Vertikalansteuerungsschaltkreises 111 gekoppelt ist.
  • Der Vertikalansteuerungsschaltkreis 111 beinhaltet ein Schieberegister, einen Adressendecodierer und dergleichen und ist ein Pixelansteuerungsabschnitt, der die jeweiligen Bildgebungselemente 2 in dem Pixelabschnitt 100 zum Beispiel in Zeileneinheiten ansteuert. Ein Signal, das von jedem der Bildgebungselemente 2 in einer Zeile ausgegeben wird, die durch den Vertikalansteuerungsschaltkreis 111 ausgewählt und gescannt wird, wird durch eine entsprechende der Vertikalsignalleitungen Lsig an den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112 geliefert.
  • Der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112 beinhaltet einen Verstärker, einen Horizontalauswahlschalter und dergleichen, die für jede der Vertikalsignalleitungen Lsig bereitgestellt sind.
  • Der Horizontalansteuerungsschaltkreis 113 beinhaltet ein Schieberegister, einen Adressendecodierer und dergleichen und steuert jeweilige Horizontalauswahlschalter der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 112 sequentiell an, während die Horizontalauswahlschalter gescannt werden. Solches selektives Scannen durch den Horizontalansteuerungsschaltkreis 113 bewirkt, dass die Signale der jeweiligen Bildgebungselemente 2, die durch mehrere jeweilige Vertikalsignalleitungen Lsig übertragen werden, sequentiell an eine Horizontalsignalleitung 121 ausgegeben werden und durch die Horizontalsignalleitung 121 nach außerhalb des Halbleitersubstrats 11 übertragen werden.
  • Der Ausgabeschaltkreis 114 führt eine Signalverarbeitung an den Signalen durch, die sequentiell von den jeweiligen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreisen 112 durch die Horizontalsignalleitung 121 geliefert werden, und gibt die verarbeiteten Signale aus. Der Ausgabeschaltkreis 114 kann zum Beispiel nur eine Pufferung durchführen oder kann eine Schwarzpegelanpassung, Spaltenvariationskorrektur, verschiedene Arten einer Digitalsignalverarbeitung und dergleichen durchführen.
  • Schaltkreiskomponenten, die den Vertikalansteuerungsschaltkreis 111, den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112, den Horizontalansteuerungsschaltkreis 113, die Horizontalsignalleitung 121 und den Ausgabeschaltkreis 114 beinhalten, können direkt auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet sein oder in einem externen Steuer-IC bereitgestellt sein. Alternativ dazu können diese Schaltkreiskomponenten auf einem anderen Substrat gebildet werden, das durch ein Kabel oder dergleichen gekoppelt ist.
  • Der Steuerschaltkreis 115 empfängt einen Takt, der von außerhalb des Halbleitersubstrats 11 gegeben wird, oder Daten oder dergleichen über Anweisungen von Betriebsmodi und gibt auch Daten, wie etwa interne Informationen des Bildgebungselements 2, das ein Bildgebungselement ist, aus. Der Steuerschaltkreis 115 beinhaltet ferner einen Timinggenerator, der verschiedene Timingsignale erzeugt, und steuert eine Ansteuerung von Peripherieschaltkreisen, wie etwa des Vertikalansteuerungsschaltkreises 111, des Spaltensignalverarbeitungsschaltkreises 112 und des Horizontalansteuerungsschaltkreises 113, basierend auf den verschiedenen Timingsignalen, die durch den Timinggenerator erzeugt werden.
  • Der Eingabe/Ausgabe-Anschluss 116 tauscht Signale mit dem Außenbereich aus.
  • (Querschnittskonfigurationsbeispiel des Bildgebungselements 2)
  • 2 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Bildgebungselements 2 der mehreren Bildgebungselemente 2, die in einer Matrix in dem Pixelabschnitt 100 angeordnet sind. In der Beschreibung dieser Anmeldung, wie etwa 2, wird eine Dickenrichtung (Stapelungsrichtung) des Bildgebungselements 2 als eine Z-Achse-Richtung bezeichnet und werden Ebenenrichtungen parallel zu einer Stapelungsoberfläche orthogonal zu der Z-Achse-Richtung als eine X-Achse-Richtung und eine Y-Achse-Richtung bezeichnet. Es ist anzumerken, dass die X-Achse-Richtung, die Y-Achse-Richtung und die Z-Achse-Richtung orthogonal zueinander sind. 3 veranschaulicht ein Beispiel für eine horizontale Querschnittskonfiguration entlang einer Stapelungsoberfläche(XY-Ebene)-Richtung orthogonal zu der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) des Bildgebungselements 2 schematisch. (A) aus 3 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine horizontale Querschnittskonfiguration einschließlich eines organischen fotoelektrischen Wandlers 20, und (B) aus 3 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine horizontale Querschnittskonfiguration einschließlich eines fotoelektrischen Wandlers 10. Es ist anzumerken, dass 2 einem Querschnitt entlang einer Schnittlinie II-II, die in (A) aus 3 veranschaulicht ist, bei Betrachtung aus der Richtung eines Pfeils entspricht.
  • Wie in 2 veranschaulicht, ist das Bildgebungselement 2 zum Beispiel ein sogenanntes longitudinales Bildgebungselement vom Spektraltyp einschließlich einer Struktur, in der ein fotoelektrischer Wandler 10 und ein organischer fotoelektrischer Wandler 20 in der Z-Achse-Richtung, die die Dickenrichtung ist, gestapelt sind. Das Bildgebungselement 2 ist ein spezielles Beispiel, das einem „fotoelektrischen Umwandlungselement“ der vorliegenden Offenbarung entspricht. Das Bildgebungselement 2 beinhaltet ferner eine Zwischenschicht 40 und eine Mehrschichtverdrahtungsschicht 30. Die Zwischenschicht 40 ist zwischen dem fotoelektrischen Wandler 10 und dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 bereitgestellt und die Mehrschichtverdrahtungsschicht 30 ist auf einer Seite gegenüber dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 bei Betrachtung von dem fotoelektrischen Wandler 10 bereitgestellt. Des Weiteren sind zum Beispiel ein Versiegelungsfilm 51, mehrere Farbfilter (CFs) 52, ein Planarisierungsfilm 53 und mehrere On-Chip-Linsen (OCLs) 54, die in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den mehreren Farbfiltern 52 bereitgestellt sind, in der Z-Achse-Richtung der Reihe nach von einer Position nahe dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 auf einer Lichteinfallsseite gestapelt, die dem fotoelektrischen Wandler 10 bei Betrachtung von dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 gegenüberliegt. Die mehreren Farbfilter 52 beinhalten jeweils zum Beispiel ein Farbfilter 52R, das ermöglicht, dass hauptsächlich eine rote Farbe hindurchgeht, ein Farbfilter 52G, das ermöglicht, dass hauptsächlich eine grüne Farbe hindurchgeht, und ein Farbfilter 52B, das ermöglicht, dass hauptsächlich eine blaue Farbe hindurchgeht. Das Bildgebungselement 2 beinhaltet mehrere Farbfilter 52R, mehrere Farbfilter 52G und mehrere Farbfilter 52B, die in einem Anordnungsmuster angeordnet sind, das ein sogenanntes Bayer-Muster ist, und erhält ein Sichtbares-Licht-Farbbild, indem sowohl Rotlicht, Grünlicht als auch Blaulicht an dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 empfangen werden. Es ist anzumerken, dass 2 einen Zustand veranschaulicht, in dem die Farbfilter 52G und die Farbfilter 52R abwechselnd in der X-Achse-Richtung angeordnet sind. Außerdem können der Versiegelungsfilm 51 und der Planarisierungsfilm 53 jeweils gemeinsam für mehrere Bildgebungselemente 2 bereitgestellt werden.
  • (Fotoelektrischer Wandler 10)
  • Der fotoelektrische Wandler 10 ist zum Beispiel ein Indirekt-TOF(nachfolgend als iTOF bezeichnet)-Sensor, der ein Entfernungsbild (Entfernungsinformationen) durch eine Laufzeit (TOF: Time-Of-Flight) erhält. Der fotoelektrische Wandler 10 beinhaltet zum Beispiel das Halbleitersubstrat 11, ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 12, eine Elektrische-Festladung-Schicht 13, ein Paar Gate-Elektroden 14A und 14B Elektrische-Ladung-Spannung-Wandler (FDs) 15A und 15B, die Floating-Diffusion-Gebiete sind, eine Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und eine Durchgangselektrode 17.
  • Das Halbleitersubstrat 11 ist zum Beispiel ein n-Typ-Silicium(Si)-Substrat mit einer vorderen Oberfläche 11A und einer hinteren Oberfläche 11B und beinhaltet eine p-Wanne in einem vorbestimmten Gebiet. Die vordere Oberfläche 11A liegt der Mehrschichtverdrahtungsschicht 30 gegenüber. Die hintere Oberfläche 11B ist eine Oberfläche gegenüber der Zwischenschicht 40. Es wird bevorzugt, dass eine feine vertiefte und hervorstehende Struktur auf der hinteren Oberfläche 11B gebildet wird, die effektiv zum Begrenzen von Licht mit einer Wellenlänge in einem Infrarotlichtbereich (zum Beispiel 880 nm bis 1040 nm, jeweils eingeschlossen) als einen zweiten Wellenlängenbereich, welches auf das Halbleitersubstrat 11 einfällt, innerhalb des Halbleitersubstrats 11 ist. Es ist anzumerken, dass eine ähnliche feine vertiefte und hervorstehende Struktur auch auf der vorderen Oberfläche 11A gebildet werden kann.
  • Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 ist zum Beispiel ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das eine PIN(positiv intrinsisch negativ)-Typ-Fotodiode beinhaltet, und beinhaltet einen pn-Übergang, der in einem vorbestimmten Gebiet des Halbleitersubstrats 11 gebildet ist. Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 detektiert und empfängt speziell Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotlichtbereich von Licht von einem Subjekt, erzeugt elektrische Ladungen, die der Menge an empfangenem Licht entsprechen, durch fotoelektrische Umwandlung und akkumuliert die elektrischen Ladungen.
  • Die Elektrische-Festladung-Schicht 13 ist so bereitgestellt, dass sie die hintere Oberfläche 11B und dergleichen des Halbleitersubstrats 11 bedeckt. Die Elektrische-Festladung-Schicht 13 weist zum Beispiel negative elektrische Festladungen auf, um eine Erzeugung eines Dunkelstroms zu unterdrücken, der durch einen Grenzflächenzustand der hinteren Oberfläche 11B verursacht wird, die eine Lichtempfangsoberfläche des Halbleitersubstrats 11 ist. Eine Lochakkumulationsschicht wird in der Nähe zu der hinteren Oberfläche 11B des Halbleitersubstrats 11 durch ein elektrisches Feld gebildet, das durch die Elektrische-Festladung-Schicht 13 induziert wird. Die Lochakkumulationsschicht unterdrückt eine Erzeugung von Elektronen von der hinteren Oberfläche 11B. Es ist anzumerken, dass die Elektrische-Festladung-Schicht 13 auch einen Teil beinhaltet, der sich in der Z-Achse-Richtung zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 erstreckt. Die Elektrische-Festladung-Schicht 13 wird bevorzugt unter Verwendung eines Isolationsmaterials gebildet. Spezielle Beispiele für ein Bestandsteilmaterial der Elektrische-Festladung-Schicht 13 beinhalten Hafniumoxid (HfOx) , Aluminiumoxid (AlOx), Zirconiumoxid (ZrOx), Tantaloxid (TaOx), Titanoxid (TiOx), Lanthanoxid (LaOx), Praseodymoxid (PrOx), Ceroxid (CeOx) , Neodymoxid (NdOx) , Promethiumoxid (PmOx) , Samariumoxid (SmOx), Europiumoxid (EuOx) , Gadoliniumoxid (GdOx), Terbiumoxid (TbOx), Dysprosiumoxid (DyOx), Holmiumoxid (HoOx) , Thuliumoxid (TmOx), Ytterbiumoxid (YbOx), Lutetiumoxid (LuOx) , Yttriumoxid (YOx) , Hafniumnitrid (HfNx), Aluminiumnitrid (AlNx) , Hafniumoxinitrid (HfOxNy) , Aluminiumoxinitrid (AlOxNy) und dergleichen.
  • Beide des Paars von Gate-Elektroden 14A und 14B sind jeweils in Teilen von Transfertransistoren (TG) 141A und 141B enthalten und erstrecken sich zum Beispiel in der Z-Achse-Richtung von der vorderen Oberfläche 11A zu dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12. Der TG 141A und der TG 141B transferieren jeweils elektrische Ladungen, die in dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 akkumuliert werden, zu dem Paar von FDs 15A und 15B gemäß einem Ansteuerungssignal, das an jede der Gate-Elektroden 14A und 14B angelegt wird.
  • Beide des Paars von FDs 15A und 15B sind jeweils Floating-Diffusion-Gebiete, die elektrische Ladungen, die von dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 durch die TGs 141A und 141B einschließlich der Gate-Elektroden 14A und 14B transferiert werden, in elektrische Signale (z. B. Spannungssignale) umwandeln, und geben die elektrischen Signale aus. Die FDs 15A und 15B sind jeweils mit Rücksetztransistoren (RSTs) 143A und 143B gekoppelt und sind jeweils mit der Vertikalsignalleitung Lsig (1) durch Verstärkungstransistoren (AMPs) 144A und 144B und Auswahltransistoren (SELs) 145A und 145B gekoppelt, wie in 5 veranschaulicht, die später zu beschreiben ist.
  • 4A ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer Z-Achse der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16, die die Durchgangselektrode 17 in dem Bildgebungselement 2 umgibt, das in 2 veranschaulicht ist, und 4B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer XY-Ebene der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16, die die Durchgangselektrode 17 umgibt. 4A veranschaulicht einen Querschnitt entlang einer Linie IVA-IVA, die in 4B veranschaulicht ist, bei Betrachtung aus der Richtung eines Pfeils. Die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 ist in Grenzteilen mit anderen angrenzenden Bildgebungselementen 2 in der XY-Ebene bereitgestellt. Die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 beinhaltet zum Beispiel einen Teil, der sich entlang einer XZ-Ebene erstreckt, und einen Teil, der sich entlang einer YZ-Ebene erstreckt, und ist so bereitgestellt, dass sie das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 jedes Bildgebungselements 2 umgibt. Außerdem kann die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 so bereitgestellt werden, dass sie die Durchgangselektrode 17 umgibt. Dies ermöglicht es, einen schrägen Einfall von unnötigem Licht auf die fotoelektrischen Umwandlungsgebiete 12 angrenzender Bildgebungselemente 2 zu unterdrücken und eine Farbmischung zu verhindern.
  • Die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 beinhaltet zum Beispiel ein Material, das wenigstens eine Art von elementaren Metallen, Metalllegierungen, Metallnitriden und Metallsiliciden beinhaltet, die eine Lichtabschirmungseigenschaft aufweisen. Speziellere Bestandsteilmaterialien der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 beinhalten Al (Aluminium), Cu (Kupfer), Co (Kobalt), W (Wolfram), Ti (Titan), Ta (Tantal), Ni (Nickel), Mo (Molybdän), Cr (Chrom), Ir (Iridium), Platiniridium, TiN (Titannitrid), eine Wolfram-Silicium-Verbindung und dergleichen. Es ist anzumerken, dass das Bestandsteilmaterial der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 nicht auf Metallmaterialien beschränkt ist und die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 unter Verwendung von Graphit gebildet werden kann. Außerdem ist die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 nicht auf ein elektrisch leitfähiges Material beschränkt und kann ein elektrisch nichtleitfähiges Material mit einer Lichtabschirmungseigenschaft, wie etwa ein organisches Material, beinhalten. Außerdem kann zum Beispiel eine Isolationsschicht Z1, die ein Isolationsmaterial, wie etwa SiOx (Siliciumoxid) und Aluminiumoxid, beinhaltet, zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und der Durchgangselektrode 17 bereitgestellt sein. Alternativ dazu kann ein Spalt zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und der Durchgangselektrode 17 bereitgestellt sein, um die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und die Durchgangselektrode 17 voneinander zu isolieren. Es wird angemerkt, dass die Isolationsschicht Z1 möglicherweise nicht bereitgestellt wird, falls die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 ein elektrisch nichtleitfähiges Material beinhaltet. Des Weiteren kann eine Isolationsschicht Z2 außerhalb der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16, das heißt zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und der Elektrische-Festladung-Schicht 13, bereitgestellt sein. Die Isolationsschicht Z2 beinhaltet zum Beispiel ein Isolationsmaterial, wie etwa SiOx (Siliciumoxid) und Aluminiumoxid. Alternativ dazu kann ein Spalt zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und der Elektrische-Festladung-Schicht 13 bereitgestellt sein, um die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und die Elektrische-Festladung-Schicht 13 voneinander zu isolieren. Falls die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 ein elektrisch leitfähiges Material beinhaltet, wird eine elektrische Isolation zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und dem Halbleitersubstrat 11 durch die Isolationsschicht Z2 sichergestellt. Falls die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 so bereitgestellt ist, dass sie die Durchgangselektrode 17 umgibt, und die Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 ein elektrisch leitfähiges Material beinhaltet, wird außerdem eine elektrische Isolation zwischen der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16 und der Durchgangselektrode 17 durch die Isolationsschicht Z1 sichergestellt.
  • Die Durchgangselektrode 17 ist zum Beispiel ein Kopplungselement, das eine Ausleseelektrode 26 des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 mit einer FD 131 und einem AMP 133 (siehe 6, die später zu beschreiben ist) koppelt. Die Ausleseelektrode 26 ist auf einer Seite der hinteren Oberfläche 11B des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt und die FD 131 und der AMP 133 sind auf der vorderen Oberfläche 11A des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt. Die Durchgangselektrode 17 ist zum Beispiel ein Übertragungspfad, auf dem elektrische Signalladungen, die in dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 erzeugt werden, übertragen werden und eine Spannung, die eine Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 ansteuert, übertragen wird. Zum Beispiel ist es möglich, die Durchgangselektrode 17 derart bereitzustellen, dass sie sich in der Z-Achse-Richtung von der Ausleseelektrode 26 des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 durch das Halbleitersubstrat 11 zu der Mehrschichtverdrahtungsschicht 30 erstreckt. Die Durchgangselektrode 17 ist dazu in der Lage, elektrische Signalladungen, die in dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 erzeugt werden, der auf der Seite der hinteren Oberfläche 11B des Halbleitersubstrats 11 erzeugt wird, vorteilhaft zu einer Seite der vorderen Oberfläche 11A des Halbleitersubstrats 11 zu transferieren. Die Elektrische-Festladung-Schicht 13 und eine Isolationsschicht 41 sind um die Durchgangselektrode 17 herum bereitgestellt, die die Durchgangselektrode 17 und ein p-Wanne-Gebiet des Halbleitersubstrats 11 elektrisch voneinander isoliert.
  • Es ist auch möglich, die Durchgangselektrode 17 unter Verwendung einer oder mehrerer Arten von Metallmaterialien, wie etwa Aluminium (Al), Wolfram (W), Titan (Ti), Kobalt (Co), Platin (Pt), Palladium (Pd), Kupfer (Cu), Hafnium (Hf) und Tantal (Ta), zusätzlich zu einem Siliciummaterial, das mit einem Fremdstoff dotiert ist, wie etwa PDAS (mit Phosphor dotiertes amorphes Silicium), zu bilden.
  • (Mehrschichtverdrahtungsschicht 30)
  • Die Mehrschichtverdrahtungsschicht 30 beinhaltet zum Beispiel einen Ausleseschaltkreis einschließlich der TGs 141A und 141B, der RSTs 143A und 143B, der AMPs 144A und 144B, der SELs 145A und 145B und dergleichen.
  • (Zwischenschicht 40)
  • Die Zwischenschicht 40 kann zum Beispiel die Isolationsschicht 41 und ein optisches Filter 42 und einen Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungsfilm 43 beinhalten, die in der Isolationsschicht 41 eingebettet sind. Die Isolationsschicht 41 beinhaltet zum Beispiel einen Monoschichtfilm einschließlich einer Art von anorganischen Isolationsmaterialien, wie etwa Siliciumoxid (SiOx), Siliciumnitrid (SiNx) und Siliciumoxinitrid (SiON), oder einen gestapelten Film, der zwei oder mehr Arten davon beinhaltet. Des Weiteren kann ein organisches Isolationsmaterial, wie etwa Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylphenol (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polyimid, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol, N-2(Aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxisilan (AEAPTMS), 3-Mercaptopropyl-trimethoxisilan (MPTMS), Tetraethoxisilan (TEOS) und Octadecyltrichlorosilan (OTS), als ein Material verwendet werden, das in der Isolationsschicht 41 enthalten ist.
  • Das optische Filter 42 weist ein Transmissionsband in dem Infrarotlichtbereich auf, in dem eine fotoelektrische Umwandlung in dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 durchgeführt wird. Das heißt, dass Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotlichtbereich, das heißt Infrarotlicht, das optische Filter 42 einfacher durchquert als Licht mit einer Wellenlänge in einem Sichtbares-Licht-Bereich (z. B. eine Wellenlänge von 400 nm bis 700 nm, jeweils eingeschlossen), das heißt sichtbares Licht. Insbesondere ist es möglich, das optische Filter 42 zum Beispiel unter Verwendung eines organischen Materials zu konfigurieren, und das optische Filter 42 absorbiert wenigstens einen Teil von Licht mit einer Wellenlänge in dem sichtbaren Lichtbereich, während selektiv ermöglicht wird, dass Licht in dem Infrarotlichtbereich hindurchgeht. Das optische Filter 42 beinhaltet zum Beispiel ein organisches Material, wie etwa ein Phthalocyaninderivat.
  • Der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungsfilm 43 ist in Grenzteilen zu anderen angrenzenden Bildgebungselementen 2 in der XY-Ebene bereitgestellt. Der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungsfilm 43 beinhaltet einen Teil, der sich entlang der XY-Ebene erstreckt, und ist so bereitgestellt, dass er das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 jedes Bildgebungselements 2 umgibt. Der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungsfilm 43 unterdrückt einen schrägen Einfall von unnötigem Licht auf die fotoelektrischen Umwandlungsgebiete 12 angrenzender Bildgebungselemente 2 und verhindert eine Farbmischung, wie bei der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungswand 16. Es ist anzumerken, dass der Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungsfilm 43 nach Bedarf bereitgestellt werden kann; daher beinhaltet das Bildgebungselement 2 möglicherweise den Zwischenpixelgebiet-Lichtabschirmungsfilm 43 nicht.
  • (Organischer fotoelektrischer Wandler 20)
  • Der organische fotoelektrische Wandler 20 beinhaltet zum Beispiel die Ausleseelektrode 26, eine Halbleiterschicht 21, eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und eine obere Elektrode 23, die der Reihe nach von einer Position nahe dem fotoelektrischen Wandler 10 gestapelt sind. Der organische fotoelektrische Wandler 20 beinhaltet ferner eine Isolationsschicht 24 und die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25. Die Isolationsschicht 24 ist unterhalb der Halbleiterschicht 21 bereitgestellt und die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 ist so bereitgestellt, dass sie der Halbleiterschicht 21 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend gegenüberliegt. Zwei von mehreren Elektrische-Ladung-Akkumulationselektroden 25 sind zum Beispiel jeweils jeder On-Chip-Linse 54 und jedem Farbfilter 52 zugeordnet. Zwei Elektrische-Ladung-Akkumulationselektroden 25, die jeder On-Chip-Linse 54 und jedem Farbfilter 52 zugeordnet sind, sind voneinander entfernt und aneinander angrenzend, zum Beispiel in der X-Achse-Richtung, angeordnet. Die mehreren Elektrische-Ladung-Akkumulationselektroden 25 und die Ausleseelektrode 26 sind voneinander entfernt und sind zum Beispiel in derselben Ebene bereitgestellt. Die Ausleseelektrode 26 befindet sich in Kontakt mit einem oberen Ende der Durchgangselektrode 17. Es wird angemerkt, dass die obere Elektrode 23, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die Halbleiterschicht 21 jeweils gemeinsam für manche Bildgebungselemente 2 der mehreren Bildgebungselemente 2 ( 2) in dem Pixelabschnitt 100 bereitgestellt sein können oder jeweils gemeinsam für sämtliche Bildgebungselemente 2 in dem Pixelabschnitt 100 bereitgestellt sein können. Das gleiche gilt für andere Ausführungsformen, Modifikationsbeispiele und dergleichen, die nach der vorliegenden Ausführungsform zu beschreiben sind.
  • Es ist anzumerken, dass eine andere organische Schicht jeweils zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 und der Halbleiterschicht 21 und zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 und der oberen Elektrode 23 bereitgestellt sein kann.
  • Die Ausleseelektrode 26, die obere Elektrode 23 und die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 beinhalten jeweils einen elektrisch leitfähigen Film mit einem Lichttransmissionsgrad und beinhalten zum Beispiel ITO (Indiumzinnoxid). Jedoch können zusätzlich zu ITO ein Zinnoxid(SnOx)-basiertes Material, das mit einem Dotierungsstoff dotiert ist, oder ein zinkoxidbasiertes Material, das durch Dotieren von Zinkoxid (ZnO) mit einem Dotierungsstoff erhalten wird, als Bestandsteilmaterialien der Ausleseelektrode 26, der oberen Elektrode 23 und der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 verwendet werden. Beispiele für das zinkoxidbasierte Material beinhalten Aluminiumzinkoxid (AZO) dotiert mit Aluminium (Al) als ein Dotierungsstoff, Galliumzinkoxid (GZO) dotiert mit Gallium (Ga) und Indiumzinkoxid (IZO) dotiert mit Indium (In). Außerdem kann als die Bestandsteilmaterialien der Ausleseelektrode 26, der oberen Elektrode 23 und der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgIN2O4, CdO, ZnSnO3, TiO2 oder dergleichen verwendet werden. Des Weiteren kann ein Spinell-Oxid, ein Oxid mit einer YbFe2O4-Struktur verwendet werden.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um und ist einschließlich zwei oder mehr Arten organischer Materialien gebildet, die als ein p-Typ-Halbleiter und ein n-Typ-Halbleiter fungieren. Der p-Typ-Halbleiter fungiert relativ als ein Elektronendonor (ein Donor) und der n-Typ-Halbleiter fungiert relativ als ein Elektronenakzeptor (ein Akzeptor). Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 weist eine Volumenheteroübergangsstruktur in einer Schicht auf. Die Volumenheteroübergangsstruktur ist eine p/n-Übergang-Oberfläche, die durch Mischen des p-Typ-Halbleiters und des n-Typ-Halbleiters gebildet wird, und Exzitonen, die beim Absorbieren von Licht erzeugt werden, werden an der p/n-Übergang-Oberfläche in Elektronen und Löcher dissoziiert.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 kann ferner zusätzlich zu dem p-Typ-Halbleiter und dem n-Typ-Halbleiter drei Arten sogenannter Farbstoffmaterialien beinhalten, die Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband fotoelektrisch umwandeln, während sie ermöglichen, dass Licht in einem anderen Wellenlängenband hindurchgeht. Der p-Typ-Halbleiter, der n-Typ-Halbleiter und die Farbstoffmaterialien weisen bevorzugt voneinander verschiedene Absorptionsmaximumwellenlängen auf. Dies ermöglicht es, Wellenlängen in einem Sichtbares-Licht-Gebiet in einem breiten Gebiet zu absorbieren.
  • Zum Beispiel werden verschiedene Arten zuvor beschriebener organischer Halbleitermaterialien gemischt und es wird Rotationsbeschichtungstechnologie verwendet, wodurch es ermöglicht wird, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 zu bilden. Außerdem kann die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 zum Beispiel unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens, einer Drucktechnologie oder dergleichen gebildet werden.
  • Als ein Material, das in der Halbleiterschicht 21 enthalten ist, wird bevorzugt ein Material mit einem großen Bandlückenwert (z. B. einem Bandlückenwert von 3,0 eV oder mehr) und mit einer höheren Mobilität als ein Material, das in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 enthalten ist, verwendet. Spezielle Materialien dafür können organische Halbleitermaterialien, wie etwa Oxidhalbleitermaterialien einschließlich IGZO und dergleichen, Übergangsmetalldichalkogenid, Siliciumcarbid, Diamant, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren, eine kondensierte polyzyklische Kohlenwasserstoffverbindung und eine kondensierte heterozyklische Verbindung einschließen.
  • Die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 bildet zusammen mit der Isolationsschicht 24 und der Halbleiterschicht 21 eine Art Kondensator und akkumuliert elektrische Ladungen, die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt werden, in einem Teil der Halbleiterschicht 21, z. B. einem Gebietsteil, der der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend entspricht, der Halbleiterschicht 21. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 bereitgestellt, die einem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12, einem Farbfilter 52 und einer On-Chip-Linse 54 entspricht. Die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 ist zum Beispiel mit dem Vertikalansteuerungsschaltkreis 111 gekoppelt.
  • Es ist möglich, die Isolationsschicht 24 unter Verwendung zum Beispiel eines anorganischen Isolationsmaterials und eines organischen Isolationsmaterials zu bilden, wie bei der Isolationsschicht 41.
  • Der organische fotoelektrische Wandler 20 detektiert einen Teil oder die Gesamtheit von Licht mit einer Wellenlänge in dem Sichtbares-Licht-Bereich, wie zuvor beschrieben. Außerdem ist es wünschenswert, dass der organische fotoelektrische Wandler 20 keine Empfindlichkeit für Licht in dem Infrarotlichtbereich aufweist.
  • In dem organischen fotoelektrischen Wandler 20 wird Licht, das von einer Seite der oberen Elektrode 23 einfällt, durch die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 absorbiert. Dadurch erzeugte Exzitonen (Elektron-Loch-Paare) bewegen sich zu einer Grenzfläche zwischen dem Elektronendonor und dem Elektronenakzeptor, die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 enthalten sind, und die Exzitonen werden dissoziiert, das heißt, die Exzitonen werden in Elektronen und Löcher dissoziiert. Elektrische Ladungen, die hierin erzeugt werden, das heißt Elektronen und Löcher, bewegen sich zu der oberen Elektrode 23 oder der Halbleiterschicht 21 durch Diffusion, die aus einem Unterschied der Konzentration zwischen Ladungsträgern resultiert, und ein internes elektrisches Feld, das aus einem Potentialunterschied zwischen der oberen Elektrode 23 und der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 resultiert, und werden als Fotostrom detektiert. Zum Beispiel wird angenommen, dass sich die Ausleseelektrode 26 auf einem positiven Potential befindet und sich die obere Elektrode 23 auf einem negativen Potential befindet. In diesem Fall bewegen sich Löcher, die durch fotoelektrische Umwandlung in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt werden, zu der oberen Elektrode 23. Elektronen, die durch fotoelektrische Umwandlung in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt werden, werden zu der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 angezogen und werden in dem Teil der Halbleiterschicht 21, z. B. dem Gebietsteil, der der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend entspricht, der Halbleiterschicht 21 akkumuliert.
  • Elektrische Ladungen (z. B. Elektronen), die in dem Gebietsteil, der der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend entspricht, der Halbleiterschicht 21 akkumuliert werden, werden wie folgt ausgelesen. Insbesondere wird ein Potential V26 an die Ausleseelektrode 26 angelegt und wird ein Potential V25 an die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 angelegt. Hier ist das Potential V26 höher als das Potential V25 (V25 < V26). Dadurch werden die in dem Gebietsteil, der der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 entspricht, der Halbleiterschicht 21 akkumulierten Elektronen zu der Ausleseelektrode 26 transferiert.
  • Wie zuvor beschrieben, ist die Halbleiterschicht 21 unterhalb der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 bereitgestellt und elektrische Ladungen (z. B. Elektronen) werden in dem Gebietsteil, der der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend entspricht, der Halbleiterschicht 21 akkumuliert, wodurch die folgenden Effekte erzielt werden. Das heißt, dass es im Vergleich zu einem Fall, in dem elektrische Ladungen (z. B. Elektronen) in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 ohne Bereitstellen der Halbleiterschicht 21 akkumuliert werden, möglich ist, eine Rekombination von Löchern und Elektronen während einer Elektrische-Ladung-Akkumulation zu verhindern und eine Transfereffizienz akkumulierter elektrischer Ladungen (z. B. Elektronen) zu der Ausleseelektrode 26 zu erhöhen, und es möglich ist, eine Erzeugung eines Dunkelstroms zu unterdrücken. Ein Fall, in dem Elektronen ausgelesen werden, ist zuvor als ein Beispiel beschrieben; jedoch können Löcher ausgelesen werden. Falls Löcher ausgelesen werden, sind die zuvor beschriebenen Potentiale als durch Löcher erfasste Potentiale beschrieben.
  • (Ausleseschaltkreis des fotoelektrischen Wandlers 10)
  • 5 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für einen Ausleseschaltkreis des fotoelektrischen Wandlers 10 veranschaulicht, der in dem in 2 veranschaulichten Bildgebungselement 2 enthalten ist.
  • Der Ausleseschaltkreis des fotoelektrischen Wandlers 10 beinhaltet zum Beispiel die TGs 141A und 141B, einen OFG 146, die FDs 15A und 15B, die RSTs 143A und 143B, die AMPs 144A und 144B und die SELs 145A und 145B.
  • Die TGs 141A und 141B sind zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 und der FD 15A bzw. zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 und der FD 15B gekoppelt. Ein Ansteuerungssignal wird an die Gate-Elektroden 14A und 14B der TGs 141A und 141B angelegt, um die TGs 141A und 141B in einen aktiven Zustand zu schalten, was wiederum Transfer-Gates der TGs 141A und 141B in einen elektrisch leitfähigen Zustand schaltet. Infolgedessen werden elektrische Signalladungen, die in dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 umgewandelt werden, durch die TGs 141A und 141B zu den FDs 15A bzw. 15B transferiert.
  • Der OFG 146 ist zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 und einer Leistungsversorgung gekoppelt. Ein Ansteuerungssignal wird an eine Gate-Elektrode des OFG 146 angelegt, um den OFG 146 in den aktiven Zustand zu schalten, was den OFG 146 in den elektrisch leitfähigen Zustand schaltet. Infolgedessen werden elektrische Signalladungen, die in dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 umgewandelt werden, durch den OFG 146 an die Leistungsversorgung abgegeben.
  • Die FDs 15A und 15B sind zwischen dem TG 141A und dem AMP 144A bzw. zwischen dem TG 141B und dem AMP 144B gekoppelt. Die FDs 15A und 15B führen eine Elektrische-Ladung-Spannung-Umwandlung der elektrischen Signalladungen, die von den TGs 141A bzw. 141B transferiert werden, in Spannungssignale durch und geben die Spannungssignale an die AMPs 144A bzw. 144B aus.
  • Die RSTs 143A und 143B sind zwischen der FD 15A und der Leistungsversorgung bzw. zwischen der FD 15B und der Leistungsversorgung gekoppelt. Ein Ansteuerungssignal wird an Gate-Elektroden der RSTs 143A und 143B angelegt, um die RSTs 143A und 143B in den aktiven Zustand zu schalten, was wiederum Rücksetz-Gates der RSTs 143A und 143B in den elektrisch leitfähigen Zustand schaltet. Infolgedessen werden Potentiale der FDs 15A und 15B auf einen Leistungsversorgungpegel zurückgesetzt.
  • Die AMPs 144A und 144B beinhalten Gate-Elektroden, die mit den FDs 15A bzw. 15B gekoppelt sind, und beinhalten Drain-Elektroden, die mit der Leistungsversorgung gekoppelt sind. Die AMPs 144A und 144B sind Eingabeabschnitte von Ausleseschaltkreisen von Spannungssignalen, die durch die FDs 15A und 15B gehalten werden, das heißt sogenannte Source-Folger-Schaltkreise. Das heißt, dass die AMPs 144A und 144B SourceElektroden aufweisen, die durch die SELs 145A bzw. 145B mit den Vertikalsignalleitungen Lsig gekoppelt sind, wodurch Source-Folger-Schaltkreise mit einer Konstantstromquelle konfiguriert werden, die mit einem Ende der Vertikalsignalleitung Lsig gekoppelt ist.
  • Die SELs 145A und 145B sind zwischen der Source-Elektrode des AMP 144A und der Vertikalsignalleitung Lsig bzw. zwischen der Source-Elektrode des AMP 144B und der Vertikalsignalleitung Lsig gekoppelt. Ein Ansteuerungssignal wird an die jeweiligen Gate-Elektroden der SELs 145A und 145B angelegt, um die SELs 145A und 145B in den aktiven Zustand zu schalten, was die SELs 145A und 145B in den elektrisch leitfähigen Zustand schaltet, um das Bildgebungselement 2 in einen Auswahlzustand zu schalten. Entsprechend werden Auslesesignale (Pixelsignale), die von den AMPs 144A und 144B ausgegeben werden, durch die SELs 145A bzw. 145B an die Vertikalsignalleitung Lsig ausgegeben.
  • In der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 wird ein Lichtpuls in einem Infrarotbereich auf ein Subjekt angewandt und das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 des fotoelektrischen Wandlers 10 empfängt den von dem Subjekt reflektierten Lichtpuls. In dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 werden mehrere elektrische Ladungen durch Einfall des Lichtpulses in dem Infrarotbereich erzeugt. Die mehreren elektrischen Ladungen, die in dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 erzeugt werden, werden abwechselnd an die FD 15A und die FD 15B verteilt, indem abwechselnd ein Ansteuerungssignal an das Paar von Gate-Elektroden 14A und 14B über gleiche Zeitintervalle geliefert wird. Eine Verschlussphase des Ansteuerungssignals, das an die Gate-Elektroden 14A und 14B anzulegen ist, wird mit Bezug auf den anzuwendenden Lichtpuls geändert, was bewirkt, dass die Menge an elektrischen Ladungen, die in der FD 15A akkumuliert werden, und die Menge an elektrischen Ladungen, die in der FD 15B akkumuliert werden, phasenmodulierte Werte sind. Eine Umlaufzeit des Lichtpulses wird durch Demodulieren dieser Werte geschätzt, wodurch eine Entfernung zwischen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 und dem Subjekt geschätzt wird.
  • (Ausleseschaltkreis des organischen fotoelektrischen Wandlers 20)
  • 6 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für den Ausleseschaltkreis des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 veranschaulicht, der in dem in 2 veranschaulichten Bildgebungselement 2 enthalten ist.
  • Der Ausleseschaltkreis des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 beinhaltet zum Beispiel die FD 131, einen RST 132, den AMP 133 und einen SEL 134.
  • Die FD 131 ist zwischen der Ausleseelektrode 26 und dem AMP 133 gekoppelt. Die FD 131 führt eine Elektrische-Ladung-Spannung-Umwandlung von elektrischen Signalladungen, die von der Ausleseelektrode 26 transferiert werden, in Spannungssignale durch und gibt die Spannungssignale an den AMP 133 aus.
  • Der RST 132 ist zwischen der FD 131 und der Leistungsversorgung gekoppelt. Ein Ansteuerungssignal wird an eine Gate-Elektrode des RST 132 angelegt, um den RST 132 in den aktiven Zustand zu schalten, was ein Rücksetz-Gate des RST 132 in den elektrisch leitfähigen Zustand schaltet. Infolgedessen wird ein Potential der FD 131 auf den Leistungsversorgungspegel zurückgesetzt.
  • Der AMP 133 beinhaltet eine Gate-Elektrode, die mit der FD 131 gekoppelt ist, und eine Drain-Elektrode, die mit der Leistungsversorgung gekoppelt ist. Eine Source-Elektrode des AMP 133 ist durch den SEL 134 mit der Vertikalsignalleitung Lsig gekoppelt.
  • Der SEL 134 ist zwischen der Source-Elektrode des AMP 133 und der Vertikalsignalleitung Lsig verbunden. Ein Ansteuerungssignal wird an eine Gate-Elektrode des SEL 134 angelegt, um den SEL 134 in den aktiven Zustand zu schalten, was den SEL 134 in den elektrisch leitfähigen Zustand schaltet, um das Bildgebungselement 2 in den Auswahlzustand zu schalten. Dementsprechend wird ein Auslesesignal (ein Pixelsignal), das von dem AMP 133 ausgegeben wird, durch den SEL 134 an die Vertikalsignalleitung Lsig ausgegeben.
  • (Planarkonfigurationsbeispiel des Bildgebungselements 2)
  • 3 veranschaulicht insgesamt vier Bildgebungselemente 2, die als zwei mal zwei in der X-Achse-Richtung und der Y-Achse-Richtung angeordnet sind. Wie in (B) aus 3 veranschaulicht, beinhalten die fotoelektrischen Wandler 10 in den vier Bildgebungselementen 2 jeweils ein Pixel IR als einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil, der Infrarotlicht detektiert und das Infrarotlicht fotoelektrisch umwandelt. Es ist anzumerken, dass in (B) aus 3 zum Unterscheiden von vier Pixeln IR voneinander der Einfachheit halber Bezugszeichen IR1 bis IR4 den vier Pixeln IR zugewiesen sind. Die Pixel IR1 bis IR4 weisen jeweils eine Länge WX2 in der X-Achse-Richtung und eine Länge WY2 in der Y-Achse-Richtung auf. Die Länge WX2 und die Länge WY2 können im Wesentlichen gleich sein oder können sich im Wesentlichen voneinander unterscheiden. Es ist anzumerken, dass „im Wesentlichen“ ein Konzept bedeutet, das einen geringfügigen Unterschied, wie etwa einen Herstellungsfehler, nicht einschließt. Außerdem weisen die Pixel IR1 bis IR4 jeweils ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 12 auf. Das heißt, dass ein Bildgebungselement 2 ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 12 aufweist.
  • Währenddessen beinhalten die organischen fotoelektrischen Wandler 20 in den vier Bildgebungselementen 2 jeweils vier Pixelgruppen G1 bis G4, die sichtbares Licht detektieren, wie in (A) aus 3 veranschaulicht ist. In jedem Bildgebungselement 2 sind die Pixelgruppen G1 bis G4 in zwei Zeilen mal zwei Spalten angeordnet und sind so angeordnet, dass sie ein Gebiet belegen, das einem Pixel IR in der Z-Achse-Richtung entspricht. Die Pixelgruppen G1 bis G4 beinhalten jeweils vier Pixel P als erste fotoelektrische Umwandlungsteile, die in einem Anordnungsmuster angeordnet sind, das ein sogenanntes Bayer-Muster ist. Insbesondere beinhalten die Pixelgruppen G1 bis G4 jeweils ein rotes Pixel PR, zwei grüne Pixel PG und ein blaues Pixel PB als die vier Pixel P. Das rote Pixel PR detektiert Rotlicht und wandelt das Rotlicht fotoelektrisch um. Das grüne Pixel PG detektiert Grünlicht und wandelt das Grünlicht fotoelektrisch um. Das blaue Pixel PB detektiert Blaulicht und wandelt das Blaulicht fotoelektrisch um. Hier sind die zwei grünen Pixel PG an Positionen diagonal zueinander in einem rechteckigen Gebiet angeordnet, das durch jede der Pixelgruppen G1 bis G4 belegt wird. Entsprechend ist ein erstes grünes Pixel PG der zwei grünen Pixel PG zum Beispiel angrenzend an das rote Pixel PR in der X-Achse-Richtung und angrenzend an das blaue Pixel PB in der Y-Achse-Richtung angeordnet. Ein zweites grünes Pixel PG der zwei grünen Pixel PG ist zum Beispiel angrenzend an das rote Pixel PR in der Y-Achse-Richtung und angrenzend an das blaue Pixel PB in der X-Achse-Richtung angeordnet.
  • Dementsprechend sind in jedem der Bildgebungselemente 2 sechzehn Pixel P, die in vier Zeilen mal vier Spalten angeordnet sind, periodisch angeordnet. Jedes Pixel P weist eine Länge WX1 in der X-Achse-Richtung auf und weist eine Länge WY1 in der Y-Achse-Richtung auf. Das heißt, dass die Länge WX1 eine erste Anordnungsperiode mehrerer Pixel P in der X-Achse-Richtung ist und die Länge WY1 eine zweite Anordnungsperiode der mehreren Pixel P in der Y-Achse-Richtung ist. Die Länge WX1 und die Länge WY1 können im Wesentlichen gleich sein oder können sich im Wesentlichen voneinander unterscheiden. Hier ist n-mal (n ist eine natürliche Zahl) die Länge WX1 in der X-Achse-Richtung im Wesentlichen gleich der Länge WX2 des Pixels IR in der X-Achse-Richtung und ist n-mal (n ist eine natürliche Zahl) die Länge WY1 in der Y-Achse-Richtung im Wesentlichen gleich der Länge WY2 des Pixels IR in der Y-Achse-Richtung. Im Fall eines in 2 und 3 veranschaulichten Konfigurationsbeispiels ist die natürliche Zahl n speziell 4.
  • Außerdem sind eine On-Chip-Linse 54, ein Farbfilter 52 und zwei Elektrische-Ladung-Akkumulationselektroden 25 jedem des roten Pixels PR, des grünen Pixels PG und des blauen Pixels PB zugeordnet. Das heißt, dass das rote Pixel PR ein Subpixel PR1 und ein Subpixel PR2 beinhaltet, die jeweils eine Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 als eine Bestandsteileinheit beinhalten. Das Subpixel PR1 und das Subpixel PR2 sind zum Beispiel aneinander in der X-Achse-Richtung angrenzend angeordnet. Gleichermaßen beinhaltet das grüne Pixel PG ein Subpixel PG1 und ein Subpixel PG2, die jeweils eine Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 als eine Bestandsteileinheit beinhalten, und beinhaltet das blaue Pixel PB ein Subpixel PB1 und ein Subpixel PB2, die jeweils eine Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 als eine Bestandsteileinheit beinhalten. Das Subpixel PG1 und das Subpixel PG2 sind aneinander in der X-Achse-Richtung angrenzend angeordnet und das Subpixel PB1 und das Subpixel PB2 sind aneinander in der X-Achse-Richtung angrenzend angeordnet. Entsprechend ist es möglich, jedes des roten Pixels PR, des grünen Pixels PG und des blauen Pixels PB als ein Bildebenenphasenunterschiedspixel zu verwenden. Das heißt, dass es möglich ist, dass der organische fotoelektrische Wandler 20 ein Pixelsignal zum Durchführen einer Autofokussierung durch das Bildebenenphasenunterschiedspixel erzeugt.
  • Außerdem wird es, wie in 3 veranschaulicht, bevorzugt, dass Anordnungsmuster mehrerer Pixel P, die den Pixeln IR entsprechen, in mehreren Bildgebungselementen 2, die in dem Pixelabschnitt 100 der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 bereitgestellt sind, alle gleich sind.
  • [Funktionsweisen und Effekte der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1]
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet den organischen fotoelektrischen Wandler 20, das optische Filter 42 und den fotoelektrischen Wandler 10, die der Reihe nach von der Einfallsseite gestapelt sind. Der organische fotoelektrische Wandler 20 detektiert Licht mit einer Wellenlänge in dem Sichtbares-Licht-Bereich und wandelt das Licht fotoelektrisch um. Das optische Filter 42 weist ein Transmissionsband in dem Infrarotlichtbereich auf. Der fotoelektrische Wandler 10 detektiert Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotlichtbereich und wandelt das Licht fotoelektrisch um. Dies ermöglicht es, gleichzeitig ein Sichtbares-Licht-Bild und ein Infrarotlichtbild an derselben Position in einer ebeneninternen Richtung der XY-Ebene zu erhalten. Das Sichtbares-Licht-Bild wird durch ein Rotlichtsignal, ein Grünlichtsignal und ein Blaulichtsignal konfiguriert, die von dem roten Pixel PR, dem grünen Pixel PG bzw. dem blauen Pixel PB erhalten werden, und das Infrarotlichtbild verwendet Infrarotlichtsignale, die von den sämtlichen mehreren Pixeln P erhalten werden. Es ist daher möglich, eine hohe Integration in der ebeneninternen Richtung der XY-Ebene zu erzielen.
  • Des Weiteren beinhaltet der fotoelektrische Wandler 10 das Paar von TGs 141A und 141B und die FDs 15A und 15B, was es ermöglicht, ein Infrarotlichtbild als ein Entfernungsbild zu erhalten, das Informationen über eine Entfernung zu einem Subjekt beinhaltet. Daher ist es gemäß der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, sowohl ein Sichtbares-Licht-Bild mit einer hohen Auflösung als auch ein Infrarotlichtbild mit Tiefeninformationen zu erhalten.
  • Außerdem ist in dem Bildgebungselement 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform n-mal (n ist eine natürliche Zahl) die Länge WX1, das heißt die erste Anordnungsperiode der mehreren Pixel P in der X-Achse-Richtung (ein Anordnungsrastermaß der Pixel P in der X-Achse-Richtung), im Wesentlichen gleich der Länge WX2 eines Pixels IR in der X-Achse-Richtung und ist n-mal (n ist eine natürliche Zahl) die Länge WY1, das heißt die zweite Anordnungsperiode der mehreren Pixel P in der Y-Achse-Richtung (ein Anordnungsrastermaß der Pixel P in der Y-Achse-Richtung), im Wesentlichen gleich der Länge WY2 eines Pixels IR in der Y-Achse-Richtung. Entsprechend sind im Vergleich zu einem Fall, in dem die Abmessung des Pixels IR verschieden von einem Vielfachen der Abmessungen der mehreren Pixel P ist, die mehreren Pixel P gleichmäßiger einem IR-Pixel IR zugeordnet. Zum Beispiel ist es möglich, die Anordnungsmuster der mehreren Pixel P, die den Pixeln IR entsprechen, in den mehreren Bildgebungselementen 2, die in dem Pixelabschnitt 100 der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 bereitgestellt sind, jeweils gleich zu machen. Das heißt, dass sich Lichtmengenverteilungen von Infrarotlicht, das durch die Pixel IR in den jeweiligen Bildgebungselementen 2 detektiert wird, in einer Richtung annähern, in der die Lichtmengenverteilungen im Wesentlichen gleich werden. Dies vereinfacht es, Variationen fotoelektrischer Umwandlungscharakteristiken zwischen den mehreren Bildgebungselementen 2 zu reduzieren.
  • Insbesondere sind in dem Bildgebungselement 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Pixelgruppen G1 bis G4, die jeweils vier Pixel P beinhalten, die in einem Bayer-Muster angeordnet sind und das gleiche Layout aufweisen, gleich angeordnet. Dies ermöglicht es, Variationen fotoelektrischer Umwandlungscharakteristiken auch in jedem Bildgebungselement 2 zu reduzieren.
  • Außerdem beinhaltet in dem Pixel P1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der organische fotoelektrische Wandler 20 die Isolationsschicht 24 und die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 zusätzlich zu der Struktur, in der die Ausleseelektrode 26, die Halbleiterschicht 21, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23 der Reihe nach gestapelt sind. Die Isolationsschicht 24 ist unterhalb der Halbleiterschicht 21 bereitgestellt und die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 ist so bereitgestellt, dass sie der Halbleiterschicht 21 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend gegenüberliegt. Dies ermöglicht es, elektrische Ladungen, die durch fotoelektrische Umwandlung in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt werden, in dem Teil der Halbleiterschicht 21, z. B. dem Gebietsteil, der der Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend entspricht, der Halbleiterschicht 21, zu akkumulieren. Dies ermöglicht es, eine Entfernung elektrischer Ladungen in der Halbleiterschicht 21, das heißt zum Beispiel eine vollständige Entleerung der Halbleiterschicht 21 beim Start einer Belichtung, zu erzielen. Infolgedessen ist es möglich, kTC-Rauschen zu reduzieren, was es ermöglicht, eine Abnahme der Bildqualität zu unterdrücken, die durch Zufallsrauschen verursacht wird. Des Weiteren ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem elektrische Ladungen (z. B. Elektronen) in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 ohne Bereitstellen der Halbleiterschicht 21 akkumuliert werden, möglich, eine Rekombination von Löchern und Elektronen während einer Elektrische-Ladung-Akkumulation zu verhindern und eine Transfereffizienz akkumulierter elektrischer Ladungen (z. B. Elektronen) zu der Ausleseelektrode 26 zu erhöhen, und es möglich ist, eine Erzeugung eines Dunkelstroms zu unterdrücken.
  • Des Weiteren sind in dem Bildgebungselement 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mehrere On-Chip-Linsen 54, die Farbfilter 52 mehrerer Farben, mehrere Elektrische-Ladung-Akkumulationselektroden 25, die einem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 entsprechen, an Positionen bereitgestellt, die in der Z-Achse-Richtung überlappen. Entsprechend ist es möglich, einen Unterschied der Infrarotlichtdetektionsempfindlichkeit im Vergleich zu einem Fall zu reduzieren, in dem nur das Farbfilter 52 der gleichen Farbe an einer Position bereitgestellt ist, die einen fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 in der Z-Achse-Richtung entspricht. Im Allgemeinen ändert sich ein Transmissionsgrad von Infrarotlicht, das das Farbfilter 52 durchläuft, in Abhängigkeit von Farben der Farbfilter 52. Entsprechend unterscheidet sich eine Intensität von Infrarotlicht, das das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 erreicht, zwischen einem Fall, in dem das Infrarotlicht das Rotfarbfilter 52R durchläuft, einem Fall, in dem das Infrarotlicht das Grünfarbfilter 52G durchläuft, und einem Fall, in dem das Infrarotlicht das Blaufarbfilter 52B durchläuft. Dies bewirkt Variationen der Infrarotlichtdetektionsempfindlichkeit in jedem der mehreren Bildgebungselemente 2. In dieser Hinsicht tritt gemäß dem Bildgebungselement 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Infrarotlicht, das jedes der Farbfilter 52 der mehreren Farben durchlaufen hat, in das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 ein. Dies ermöglicht es, einen Unterschied der Infrarotlichtdetektionsempfindlichkeit zwischen den mehreren Bildgebungselementen 2 zu reduzieren.
  • Es ist anzumerken, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Farbfilter 52 von Rot, Grün und Blau enthalten sind und Rotlicht, Grünlicht bzw. Blaulicht empfangen, um ein Sichtbares-Licht-Farbbild zu erhalten; jedoch kann ein monochromatisches Sichtbares-Licht-Bild ohne Bereitstellen des Farbfilters 52 erhalten werden.
  • (Erstes Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 7 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine vertikalen Querschnittskonfiguration entlang der Dickenrichtung eines Bildgebungselements 2A gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-1) der ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Offenbarung ist, wie bei dem Bildgebungselement 2A, das in 7 veranschaulich ist, die Halbleiterschicht 21 möglicherweise nicht bereitgestellt. In dem Bildgebungselement 2A, das in 7 veranschaulicht ist, ist die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 mit der Ausleseelektrode 26 gekoppelt und ist die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 so bereitgestellt, dass sie der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 mit der Isolationsschicht 24 dazwischenliegend gegenüberliegt. Im Fall einer solchen Konfiguration werden elektrische Ladungen, die durch fotoelektrische Umwandlung in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt werden, in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 akkumuliert. Selbst in diesem Fall wird bei einer fotoelektrischen Umwandlung in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 eine Art von Kondensator durch die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22, die Isolationsschicht 24 und die Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 gebildet. Dies ermöglicht es, eine Entfernung elektrischer Ladungen in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22, das heißt zum Beispiel eine vollständige Entleerung der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 beim Start einer Belichtung, zu erzielen. Infolgedessen ist es möglich, kTC-Rauschen zu reduzieren, was es ermöglicht, eine Abnahme der Bildqualität zu unterdrücken, die durch Zufallsrauschen verursacht wird.
  • (Zweites Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 8 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 2B gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-2) der ersten Ausführungsform. (A) aus 8 und (B) aus 8 entsprechen (A) aus 3 bzw. (B) aus 3, die das Bildgebungselement 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform veranschaulichen.
  • In dem Bildgebungselement 2B sind vier Pixel P, die in zwei Zeilen mal zwei Spalten angeordnet sind, einem Pixel IR zugeordnet. Insbesondere sind ein rotes Pixel PR, zwei grüne Pixel PG und ein blaues Pixel PB, die in einem Bayer-Muster angeordnet sind, jedem der Pixel IR1 bis IR4 zugeordnet. Die Pixel P (PR, PG und PB) weisen jeweils eine Länge WX1 in der X-Achse-Richtung und die Länge WY1 in der Y-Achse-Richtung auf. Bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist zweimal die Länge WX1 des Pixels P im Wesentlichen gleich der Länge WX2 des Pixels IR und ist zweimal die Länge WY1 des Pixels P im Wesentlichen gleich der Länge WY2 des Pixels IR.
  • Außerdem ist in dem Bildgebungselement 2B jedes der Pixel P (PR, PG und PB) in vier unterteilt und sie detektieren einzeln sichtbares Licht. Insbesondere beinhaltet das rote Pixel PR Subpixel PR1 bis PR4. Das grüne Pixel PG beinhaltet Subpixel PG1 bis PG4. Das blaue Pixel PB beinhaltet Subpixel PB1 bis PB4. Eine Elektrische-Ladung-Akkumulationselektrode 25 ist jedem Subpixel zugeordnet.
  • (Drittes Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 9 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 2C gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-3) der ersten Ausführungsform. (A) aus 9 und (B) aus 9 entsprechen (A) aus 3 bzw. (B) aus 3, die das Bildgebungselement 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform veranschaulichen.
  • In dem Bildgebungselement 2C sind vier Pixelgruppen G1 bis G4, die in zwei Zeilen mal zwei Spalten angeordnet sind, einem Pixel IR zugeordnet. Vier Pixel P, die in zwei Zeilen mal zwei Spalten angeordnet sind, sind jeder der vier Pixelgruppen G1 bis G4 zugeordnet. Es wird angemerkt, das nur grüne Pixel PG der Pixelgruppe G1 zugeordnet sind. Nur rote Pixel PR sind der Pixelgruppe G2 zugeordnet. Nur grüne Pixel PG sind der Pixelgruppe G3 zugeordnet. Nur blaue Pixel PB sind der Pixelgruppe G4 zugeordnet. Mit Ausnahme dieses Punkts ist die Konfiguration des Bildgebungselements 2C im Wesentlichen gleich der Konfiguration des Bildgebungselements 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • (Viertes Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 10 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 2D gemäß einem vierten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-4) der ersten Ausführungsform. (A) aus 10 und (B) aus 10 entsprechen (A) aus 3 bzw. (B) aus 3, die das Bildgebungselement 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform veranschaulichen.
  • In dem Bildgebungselement 2D sind vier Pixelgruppen G1 bis G4, die in zwei Zeilen mal zwei Spalten angeordnet sind, einem Pixel IR zugeordnet. Vier Pixel P, die in zwei Zeilen mal zwei Spalten angeordnet sind, sind jeder der Pixelgruppe G1 bis G3 zugeordnet. Drei Pixel P sind nur der Pixelgruppe G4 zugeordnet. Nur grüne Pixel PG sind der Pixelgruppe G1 zugeordnet. Nur rote Pixel PR sind der Pixelgruppe G2 zugeordnet. Nur grüne Pixel PG sind der Pixelgruppe G3 zugeordnet. Es wird angemerkt, dass eines der vier grünen Pixel PG in der Pixelgruppe G3 mit einem Phasenunterschiedsdetektionspixel PD ersetzt ist. Das Phasenunterschiedsdetektionspixel PD ist über einem Gebiet der Pixelgruppe G3 und einem Gebiet der Pixelgruppe G4 bereitgestellt. Das Phasenunterschiedsdetektionspixel PD beinhaltet ein Subpixel PD-R, das in dem Gebiet der Pixelgruppe G3 positioniert ist, und ein Subpixel PD-L, das in dem Gebiet der Pixelgruppe G4 positioniert ist. Das Subpixel PD-R und das Subpixel PD-L beinhalten eine On-Chip-Linse 54PD mit einer elliptischen planaren Form. Es ist wünschenswert, dass Anordnungsmuster der Pixel P einschließlich des Phasenunterschiedsdetektionspixels PD in den jeweiligen Bildgebungselementen 2D gleich sind. Es ist anzumerken, dass in dem Bildgebungselement 2D die Pixel P außer dem Phasenunterschiedsdetektionspixel PD kein Subpixel aufweisen. Mit Ausnahme dieser Punkte ist die Konfiguration des Bildgebungselements 2D im Wesentlichen gleich der Konfiguration des Bildgebungselements 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • (Fünftes Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 11 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 2E gemäß einem fünften Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-5) der ersten Ausführungsform. (A) aus 11 und (B) aus 11 entsprechen (A) aus 3 bzw. (B) aus 3, die das Bildgebungselement 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform veranschaulichen.
  • In dem Bildgebungselement 2E beinhaltet nur das grüne Pixel PG Subpixel PG1 und PG2 und beinhalten das rote Pixel PR und das blaue Pixel PB keine Subpixel. Mit anderen Worten ist nur das grüne Pixel PG als ein Phasenunterschiedsdetektionspixel nutzbar. Mit Ausnahme dieses Punkts ist die Konfiguration des Bildgebungselements 2E im Wesentlichen gleich der Konfiguration des Bildgebungselements 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • (Sechstes Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 12 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 2F gemäß einem sechsten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-6) der ersten Ausführungsform. (A) aus 12 und (B) aus 12 entsprechen (A) aus 3 bzw. (B) aus 3, die das Bildgebungselement 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform veranschaulichen.
  • Die Konfiguration des Bildgebungselements 2F ist im Wesentlichen gleich der Konfiguration des Bildgebungselements 2D gemäß dem vierten Modifikationsbeispiel der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die Position, an der das Phasenunterschiedsdetektionspixel PD angeordnet ist, unterschiedlich ist. Insbesondere ist das Phasenunterschiedsdetektionspixel PD über einem Gebiet der Pixelgruppe G1 und einem Gebiet der Pixelgruppe G2 bereitgestellt.
  • (Siebtes Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform)
  • 13 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 2G gemäß einem siebten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1-7) der ersten Ausführungsform. (A) aus 13 und (B) aus 13 entsprechen (A) aus 3 bzw. (B) aus 3, die das Bildgebungselement 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform veranschaulichen.
  • Die Konfiguration des Bildgebungselements 2G ist im Wesentlichen gleich der Konfiguration des Bildgebungselements 2C gemäß dem dritten Modifikationsbeispiel der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass manche der grünen Pixel PG einen Lichtabschirmungsfilm ZL oder einen Lichtabschirmungsfilm ZR beinhalten und die Pixel P keine Subpixel beinhalten. Insbesondere beinhalten von den vier grünen Pixeln PG der Pixelgruppe G3 zum Beispiel ein erstes grünes Pixel PG und ein zweites grünes Pixel PG, die in der X-Achse-Richtung aneinander angrenzen, den Lichtabschirmungsfilm ZL oder den Lichtabschirmungsfilm ZR. Das erste grüne Pixel PG einschließlich des Lichtabschirmungsfilms ZL und das zweite grüne Pixel PG einschließlich des Lichtabschirmungsfilms ZR sind jeweils als das Phasenunterschiedsdetektionspixel nutzbar.
  • <2. Zweite Ausführungsform>
  • 14 ist eine schematische Ansicht eines vertikalen Querschnitts eines Bildgebungselements 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 15 ist eine schematische horizontale Querschnittsansicht eines Beispiels für eine schematische Konfiguration des Bildgebungselements 3. Insbesondere veranschaulicht (A) aus 15 schematisch ein Beispiel für eine horizontale Querschnittskonfiguration einschließlich des organischen fotoelektrischen Wandlers 20, und (B) aus 15 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine horizontale Querschnittskonfiguration einschließlich des fotoelektrischen Wandlers 10. Es ist anzumerken, dass 14 einen Querschnitt entlang einer Schnittlinie XIV-XIV, die in 15 veranschaulicht ist, bei Betrachtung aus der Richtung eines Pfeils veranschaulicht. Bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform beinhaltet ein Bildgebungselement 2 ein Pixel IR. Im Gegensatz dazu beinhaltet bei der vorliegenden Ausführungsform ein Bildgebungselement 3 zwei oder mehr Pixel IR. Mit Ausnahme dieses Punkts weist das Bildgebungselement 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie jene des Bildgebungselements 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform auf.
  • Insbesondere beinhaltet, wie in 14 und 15 veranschaulicht, in dem fotoelektrischen Wandler 10 zum Beispiel ein Pixel IR1 ein Subpixel IR1-1 und ein Subpixel IR1-2. Das Subpixel IR1-1 (15) beinhaltet ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 12L (14) und beinhaltet das Subpixel IR1-2 (15) ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 12R (14). Dies ermöglicht es, das Pixel IR1 als ein Phasenunterschiedsdetektionspixel zu verwenden, das Infrarotlicht detektiert. Das gleiche gilt für Pixel IR2 bis IR4 außer dem Pixel IR1. Es ist anzumerken, dass ein in 14 und 15 veranschaulichtes Beispiel den organischen fotoelektrischen Wandler 20 mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration wie jene des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 des Bildgebungselements 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, die in 2, 3 veranschaulicht ist, und dergleichen nutzt; jedoch ist die zweite Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Das Bildgebungselement 3 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel den organischen fotoelektrischen Wandler 20 mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration wie jene des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 des Bildgebungselements 2 gemäß einem beliebigen der Modifikationsbeispiele 1-1 bis 1-7, die in 7 bis 13 veranschaulicht sind, nutzen.
  • (Erstes Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform)
  • 16 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines horizontalen Querschnitts eines Bildgebungselements 3A gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 2-1) der zweiten Ausführungsform. (A) aus 16 und (B) aus 16 entsprechen (A) aus 15 bzw. (B) aus 15, die das Bildgebungselement 3 gemäß der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform veranschaulichen.
  • In dem Bildgebungselement 3A beinhaltet jedes der Pixel IR vier Subpixel in dem fotoelektrischen Wandler 10. In dem Bildgebungselement 3A beinhaltet das Pixel IR1 zum Beispiel Subpixel IR1-1 bis IR1-4. Mit Ausnahme dieses Punkts ist die Konfiguration des Bildgebungselements 3A im Wesentlichen gleich der Konfiguration des Bildgebungselements 3 gemäß der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass ein in 16 veranschaulichtes Beispiel den organischen fotoelektrischen Wandler 20 mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration wie jene des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 des Bildgebungselements 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, die in 2, 3 veranschaulicht ist, und dergleichen nutzt; jedoch ist das vorliegende Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 2-1) nicht darauf beschränkt. Das Bildgebungselement 3A gemäß Modifikationsbeispiel 2-1 kann zum Beispiel den organischen fotoelektrischen Wandler 20 mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration wie jene des organischen fotoelektrischen Wandlers 20 des Bildgebungselements 2 gemäß einem beliebigen der Modifikationsbeispiele 1-1 bis 1-7, die in 7 bis 13 veranschaulicht sind, nutzen.
  • <3. Dritte Ausführungsform>
  • 17A ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine Gesamtkonfiguration eines Fotodetektionssystems 301 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 17B ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine Schaltkreiskonfiguration des Fotodetektionssystems 301. Das Fotodetektionssystem 301 beinhaltet eine Lichtemissionsvorrichtung 310 als einen Lichtquellenabschnitt, der Licht L2 emittiert, und einen Fotodetektor 320 als einen Lichtempfangsabschnitt einschließlich eines fotoelektrischen Umwandlungselements. Es ist möglich, als den Fotodetektor 320 die zuvor beschriebene Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 zu verwenden. Das Fotodetektionssystem 301 kann ferner eine Systemsteuerung 330, einen Lichtquellenansteuerungsabschnitt 340, eine Sensorsteuerung 350, ein lichtquellenseitiges optisches System 360 und ein kameraseitiges optisches System 370 beinhalten.
  • Der Fotodetektor 320 ist zum Detektieren von Licht L1 und des Lichts L2 in der Lage. Das Licht L1 ist Umgebungslicht von außerhalb, das durch ein Subjekt (ein Messungsobjekt) 300 (17A) reflektiert wird. Das Licht L2 ist Licht, das von der Lichtemissionsvorrichtung 310 emittiert und dann durch das Subjekt 300 reflektiert wird. Das Licht L1 ist zum Beispiel sichtbares Licht und das Licht L2 ist zum Beispiel Infrarotlicht. Das Licht L1 ist durch einen organischen fotoelektrischen Wandler in dem Fotodetektor 320 detektierbar und das Licht L2 ist durch einen fotoelektrischen Wandler in dem Fotodetektor 320 detektierbar. Es ist möglich, Bildinformationen des Subjekts 300 aus dem Licht L1 zu erhalten und Entfernungsinformationen zwischen dem Subjekt 300 und dem Fotodetektionssystem 301 aus dem Licht L2 zu erhalten. Es ist möglich, das Fotodetektionssystem 301 auf zum Beispiel einer elektronischen Einrichtung, wie etwa einem Smartphone, und einem mobilen Körper, wie etwa einem Auto, zu montieren. Es ist möglich, die Lichtemissionsvorrichtung 310 mit zum Beispiel einem Halbleiterlaser, einem Oberflächenemissionshalbleiterlaser oder einem Vertikalkavitätsoberflächenemissionslaser (VCSEL) zu konfigurieren. Es ist zum Beispiel möglich, als ein Verfahren zum Detektieren des Lichts L2, das von der Lichtemissionsvorrichtung 310 emittiert wird, durch den Fotodetektor 320 ein iTOF-Verfahren zu nutzen; jedoch ist das Verfahren nicht darauf beschränkt. In dem iTOF-Verfahren ist der fotoelektrische Wandler dazu in der Lage, eine Entfernung zu dem Subjekt 300 zum Beispiel durch Laufzeit (TOF: Time Of Flight) zu messen. Es ist möglich, als ein Verfahren zum Detektieren des Lichts L2, das von der Lichtemissionsvorrichtung 310 emittiert wird, durch den Fotodetektor 320 zum Beispiel ein Strukturiertes-Licht-Verfahren oder ein Stereosichtverfahren zu nutzen. Zum Beispiel wird in dem Strukturiertes-Licht-Verfahren Licht mit einem vorbestimmten Muster auf das Subjekt 300 projiziert und wird eine Verzerrung des Musters analysiert, wodurch es ermöglicht wird, die Entfernung zwischen dem Fotodetektionssystem 301 und dem Subjekt 300 zu messen. Außerdem werden in dem Stereosichtverfahren zum Beispiel zwei oder mehr Kameras verwendet, um zwei oder mehr Bilder des Subjekts 300 bei Betrachtung aus zwei oder mehr unterschiedlichen Sichtpunkten zu erhalten, wodurch es ermöglicht wird, die Entfernung zwischen dem Fotodetektionssystem 301 und dem Subjekt zu messen. Es ist anzumerken, dass es möglich ist, die Lichtemissionsvorrichtung 310 und den Fotodetektor 320 durch die Systemsteuerung 330 synchron zu steuern.
  • <4. Anwendungsbeispiel für eine elektronische Einrichtung>
  • 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Einrichtung 2000 veranschaulicht, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird. Die elektronische Einrichtung 2000 weist zum Beispiel eine Funktion als eine Kamera auf.
  • Die elektronische Einrichtung 2000 beinhaltet einen optischen Abschnitt 2001 einschließlich einer Linsengruppe und dergleichen, einen Fotodetektor 2002, auf den die zuvor beschriebene Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 oder dergleichen (nachfolgend als die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 oder dergleichen bezeichnet) angewandt wird, und einen DSP(Digitalsignalprozessor)-Schaltkreis 2003, der ein Kamerasignalverarbeitungsschaltkreis ist. Außerdem beinhaltet die elektronische Einrichtung 2000 ferner einen Einzelbildspeicher 2004, einen Anzeigeabschnitt 2005, einen Aufzeichnungsabschnitt 2006, einen Bedienungsabschnitt 2007 und einen Leistungsversorgungsabschnitt 2008. Der DSP-Schaltkreis 2003, der Einzelbildspeicher 2004, der Anzeigeabschnitt 2005, der Aufzeichnungsabschnitt 2006, der Bedienungsabschnitt 2007 und der Leistungsversorgungsabschnitt 2008 sind durch eine Busleitung 2009 miteinander gekoppelt.
  • Der optische Abschnitt 2001 erfasst einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Subjekt und bildet ein Bild des einfallenden Lichts auf einer Abbildungsebene des Fotodetektors 2002. Der Fotodetektor 2002 wandelt die Lichtmenge des einfallenden Lichts, dessen Bild durch den optischen Abschnitt 2001 auf der Abbildungsebene gebildet wird, in ein elektrisches Signal auf einer Pixel-für-Pixel-Basis um und gibt das elektrische Signal als ein Pixelsignal aus.
  • Der Anzeigeabschnitt 2005 beinhaltet zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung vom Paneltyp, wie etwa ein Flüssigkristallpanel und ein organisches EL-Panel, und zeigt ein Bewegtbild oder ein Standbild an, das durch den Fotodetektor 2002 erfasst wird. Der Aufzeichnungsabschnitt 2006 zeichnet das Bewegtbild oder das Standbild, das durch den Fotodetektor 2002 erfasst wird, auf einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einer Festplatte oder einem Halbleiterspeicher, auf.
  • Der Bedienungsabschnitt 2007 wird durch einen Benutzer bedient, um Bedienungsanweisungen für verschiedene Funktionen der elektronischen Einrichtung 2000 auszugeben. Der Leistungsversorgungsabschnitt 2008 versorgt den DSP-Schaltkreis 2003, den Einzelbildspeicher 2004, den Anzeigeabschnitt 2005, den Aufzeichnungsabschnitt 2006 und den Bedienungsabschnitt 2007 mit verschiedenen Arten von Leistung als Leistung zum Betreiben dieser Versorgungsziele nach Bedarf.
  • Wie zuvor beschrieben, ermöglicht die Verwendung der zuvor beschriebenen Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 oder dergleichen als der Fotodetektor 2002 es, den Erhalt eines vorteilhaften Bildes zu erwarten.
  • <5. Praktisches Anwendungsbeispiel für ein In-Vivo-Informationserfassungssystem>
  • Die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem angewandt werden.
  • 19 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines In-Vivo-Informationserfassungssystems eines Patienten unter Verwendung eines Kapseltyp-Endoskops darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegenden Technologie) angewandt werden kann.
  • Das In-Vivo-Informationserfassungssystem 10001 beinhaltet ein Kapseltyp-Endoskop 10100 und eine externe Steuereinrichtung 10200.
  • Das Kapseltyp-Endoskop 10100 wird von einem Patienten zur Zeit einer Inspektion geschluckt. Das Kapseltyp-Endoskop 10100 weist eine Bildaufnahmefunktion und eine Drahtloskommunikationsfunktion auf und nimmt sukzessive ein Bild des Inneren eines Organs, wie etwa des Magens oder eines Darms (nachfolgend als ein In-Vivo-Bild bezeichnet), zu vorbestimmten Intervallen auf, während es sich innerhalb des Organs durch peristaltische Bewegung für eine Zeitperiode bewegt, bis es natürlich von dem Patienten ausgeschieden wird. Dann überträgt das Kapseltyp-Endoskop 10100 sukzessive Informationen des In-Vivo-Bildes an die externe Steuereinrichtung 10200 außerhalb des Körpers durch drahtlose Übertragung.
  • Die externe Steuereinrichtung 10200 steuert integral eine Operation des In-Vivo-Informationserfassungssystems 10001. Ferner empfängt die externe Steuereinrichtung 10200 Informationen eines In-Vivo-Bildes, das von dem Kapseltyp-Endoskop 10100 an diese übertragen wird, und erzeugt Bilddaten zum Anzeigen des In-Vivo-Bildes auf einer (nicht dargestellten) Anzeigeeinrichtung basierend auf den empfangenen Informationen des In-Vivo-Bildes.
  • Bei dem In-Vivo-Informationserfassungssystem 10001 kann ein In-Vivo-Bild, das einen Zustand des Inneren des Körpers eines Patienten bildlich erfasst, zu einer beliebigen Zeit auf diese Weise für eine Zeitperiode, bis das Kapseltyp-Endoskop 10100 ausgeschieden wird, nachdem es geschluckt wurde, erfasst werden.
  • Eine Konfiguration und Funktionen des Kapseltyp-Endoskops 10100 und der externen Steuereinrichtung 10200 sind nachfolgend ausführlicher beschrieben.
  • Das Kapseltyp-Endoskop 10100 beinhaltet ein Gehäuse 10101 vom Kapseltyp, in dem eine Lichtquelleneinheit 10111, eine Bildaufnahmeeinheit 10112, eine Bildverarbeitungseinheit 10113, eine Drahtloskommunikationseinheit 10114, eine Leistungszuführungseinheit 10115, eine Leistungsversorgungseinheit 10116 und eine Steuereinheit 10117 aufgenommen sind.
  • Die Lichtquelleneinheit 10111 beinhaltet eine Lichtquelle, wie etwa zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), und strahlt Licht auf ein Bildaufnahmesichtfeld der Bildaufnahmeeinheit 10112.
  • Die Bildaufnahmeeinheit 10112 beinhaltet ein Bildaufnahmeelement und ein optisches System einschließlich mehrerer Linsen, die in einer vorhergehenden Stufe zu dem Bildaufnahmeelement bereitgestellt sind. Reflektiertes Licht (nachfolgend als Beobachtungslicht bezeichnet) von Licht, das auf ein Körpergewebe gestrahlt wird, das ein Beobachtungsziel ist, wird durch das optische System gebündelt und in das Bildaufnahmeelement eingeführt. In der Bildaufnahmeeinheit 10112 wird das einfallende Beobachtungslicht fotoelektrisch durch das Bildaufnahmeelement umgewandelt, wodurch ein Bildsignal, das dem Beobachtungslicht entspricht, erzeugt wird. Das Bildsignal, das durch die Bildaufnahmeeinheit 10112 erzeugt wird, wird an die Bildverarbeitungseinheit 10113 geliefert.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 10113 beinhaltet einen Prozessor, wie etwa eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) oder eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), und führt verschiedene Signalprozesse für ein Bildsignal durch, das durch die Bildaufnahmeeinheit 10112 erzeugt wird. Die Bildverarbeitungseinheit 10113 liefert das Bildsignal, für das die Signalprozesse dadurch als RAW-Daten durchgeführt wurden, an die Drahtloskommunikationseinheit 10114.
  • Die Drahtloskommunikationseinheit 10114 führt einen vorbestimmten Prozess, wie etwa einen Modulationsprozess, für das Bildsignal durch, für das die Signalprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 durchgeführt wurden, und überträgt das resultierende Bildsignal durch eine Antenne 10114A an die externe Steuereinrichtung 10200. Ferner empfängt die Drahtloskommunikationseinheit 10114 ein Steuersignal bezüglich einer Steuerung der Ansteuerung des Kapseltyp-Endoskops 10100 durch die Antenne 10114A von der externen Steuereinrichtung 10200. Die Drahtloskommunikationseinheit 10114 liefert das Steuersignal, das von der externen Steuereinrichtung 10200 empfangen wird, an die Steuereinheit 10117.
  • Die Leistungszuführungseinheit 10115 beinhaltet eine Antennenspule zum Leistungsempfang, einen Leistungsregenerationsschaltkreis zum Regenerieren elektrischer Leistung aus Strom, der in der Antennenspule erzeugt wird, einen Spannungs-Booster-Schaltkreis und so weiter. Die Leistungszuführungseinheit 10115 erzeugt elektrische Leistung unter Verwendung des Prinzips des kontaktlosen Ladens.
  • Die Leistungsversorgungseinheit 10116 beinhaltet eine Sekundärbatterie und speichert elektrische Leistung, die durch die Leistungszuführungseinheit 10115 erzeugt wird. Um eine komplizierte Veranschaulichung zu vermeiden, sind in 19 eine Pfeilmarkierung, die ein Versorgungsziel elektrischer Leistung von der Leistungsversorgungseinheit 10116, angibt und so weiter weggelassen. Jedoch wird in der Leistungsversorgungseinheit 10116 gespeicherte elektrische Leistung an die Lichtquelleneinheit 10111, die Bildaufnahmeeinheit 10112, die Bildverarbeitungseinheit 10113, die Drahtloskommunikationseinheit 10114 und die Steuereinheit 10117 geliefert und kann zu deren Ansteuerung verwendet werden.
  • Die Steuereinheit 10117 beinhaltet einen Prozessor, wie etwa eine CPU, und steuert geeignet eine Ansteuerung der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildaufnahmeeinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Drahtloskommunikationseinheit 10114 und der Leistungszuführungseinheit 10115 gemäß einem Steuersignal, das von der externen Steuereinrichtung 10200 an diese übertragen wird.
  • Die externe Steuereinrichtung 10200 beinhaltet einen Prozessor, wie etwa eine CPU oder eine GPU, einen Mikrocomputer, eine Steuerplatine oder dergleichen, worin ein Prozessor und ein Speicherungselement, wie etwa ein Speicher, gemischt eingebunden sind. Die externe Steuereinrichtung 10200 überträgt ein Steuersignal durch eine Antenne 10200A an die Steuereinheit 10117 des Kapseltyp-Endoskops 10100, um eine Operation des Kapseltyp-Endoskops 10100 zu steuern. In dem Kapseltyp-Endoskop 10100 kann eine Bestrahlungsbedingung von Licht auf einem Beobachtungsziel der Lichtquelleneinheit 10111 zum Beispiel gemäß einem Steuersignal von der externen Steuereinrichtung 10200 geändert werden. Ferner kann eine Bildaufnahmebedingung (zum Beispiel eine Bildwiederholrate, ein Belichtungswert oder dergleichen der Bildaufnahmeeinheit 10112) gemäß einem Steuersignal von der externen Steuereinrichtung 10200 geändert werden. Ferner kann die Substanz einer Verarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 oder eine Bedingung zum Übertragen eines Bildsignals von der Drahtloskommunikationseinheit 10114 (zum Beispiel ein Übertragungsintervall, eine Übertragungsbildanzahl oder dergleichen) gemäß einem Steuersignal von der externen Steuereinrichtung 10200 geändert werden.
  • Ferner führt die externe Steuereinrichtung 10200 verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal durch, das von dem Kapseltyp-Endoskop 10100 an diese übertragen wird, um Bilddaten zum Anzeigen eines aufgenommenen In-Vivo-Bildes auf der Anzeigeeinrichtung zu erzeugen. Als die Bildprozesse können verschiedene Signalprozesse durchgeführt werden, wie etwa zum Beispiel ein Entwicklungsprozess (Demosaic-Prozess), ein Bildqualitätsverbesserungsprozess (Bandbreitenverbesserungsprozess, ein Superauflösungsprozess, ein Rauschreduzierung(NR)-Prozess und/oder Bildstabilisationsprozess) und/oder ein Vergrößerungsprozess (elektronischer Zoom-Prozess). Die externe Steuereinrichtung 10200 steuert eine Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung, um zu bewirken, dass die Anzeigeeinrichtung ein aufgenommenes In-Vivo-Bild basierend auf erzeugten Bilddaten anzeigt. Alternativ dazu kann die externe Steuereinrichtung 10200 auch eine (nicht dargestellte) Aufzeichnungseinrichtung dazu steuern, erzeugte Bilddaten aufzuzeichnen, oder eine (nicht dargestellte) Druckeinrichtung dazu steuern, erzeugte Bilddaten durch Drucken auszugeben.
  • Ein Beispiel für das In-Vivo-Informationserfassungssystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde zuvor beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf zum Beispiel die Bildaufnahmeeinheit 10112 unter den zuvor beschriebenen Konfigurationen angewandt werden. Dies ermöglicht es, eine hohe Bilddetektionsgenauigkeit trotz einer geringen Größe zu erzielen.
  • <6. Praktisches Anwendungsbeispiel für ein endoskopisches Chirurgiesystem>
  • Die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem angewandt werden.
  • 20 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegenden Technologie) angewandt werden kann.
  • In 20 ist ein Zustand veranschaulicht, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt, beinhaltet das endoskopische Chirurgiesystem 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110, wie etwa einen Pneumoperitoneumschlauch 11111 und eine Energievorrichtung 11112, 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 einen Körperhohlraum des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist. Bei dem dargestellten 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 von diesem eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingesetzt wird. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist derart 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 eingeführt wird und durch die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 hin abgestrahlt wird. Es ist anzumerken, dass das Endoskop 11100 ein Vorwärtsbetrachtungsendoskop sein kann oder ein Schrägbetrachtungsendoskop oder ein Seitenbetrachtungsendoskop sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind im Inneren des Kamerakopfes 11102 bereitgestellt, so dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von dem Beobachtungsziel durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement gebündelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement fotoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, nämlich ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als RAW-Daten an eine CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 beinhaltet eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines Bildes basierend auf dem Bildsignal, wie etwa zum Beispiel einen Entwicklungsprozess (Demosaic-Prozess), für das Bildsignal durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild basierend auf einem Bildsignal an, für das die Bildprozesse durch die CCU 11201 unter der Steuerung der CCU 11201 durchgeführt wurden.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 beinhaltet eine Lichtquelle, wie etwa zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), und liefert Bestrahlungslicht bei einer Bildgebung eines Operationsgebiets an das Endoskop 11100.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische Chirurgiesystem 11000. Ein Benutzer kann das Eingeben verschiedener Arten von Informationen oder eine Anweisungseingabe in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 durch die Eingabeeinrichtung 11204 durchführen. Zum Beispiel würde der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen zum Ändern einer Bildaufnahmebedingung (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 eingeben.
  • Eine Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung 11205 steuert die Ansteuerung der Energievorrichtung 11112 zur Kauterisation oder Inzision eines Gewebes, zum Versiegeln eines Blutgefäßes oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneumeinrichtung 11206 führt Gas durch den Pneumoperitoneumschlauch 11111 in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum aufzublasen, um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen. Ein Aufzeichnungsgerät 11207 ist eine Einrichtung, die zum Aufzeichnen verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Chirurgie in der Lage ist. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die zum Drucken verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Chirurgie in verschiedenen Formen, wie etwa eines Textes, eines Bildes oder eines Graphen, in der Lage ist.
  • Es ist anzumerken, 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 aus ihnen beinhaltet. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen beinhaltet, kann eine Anpassung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden, da die Ausgabeintensität und das Ausgabetiming mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können. Ferner können in diesem Fall, falls Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitlich aufgeteilt auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden und eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit den Bestrahlungstimings gesteuert wird, 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 derart gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch das Steuern der Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit dem Timing der Änderung der Intensität von Licht, um Bilder zeitlich aufgeteilt zu erlangen, und Synthetisieren der Bilder kann ein Bild mit hohem Dynamikumfang ohne unterbelichtetes Absaufen und ausgefressene Lichter erzeugt werden.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 zum Bereitstellen von Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbandes konfiguriert werden, das für eine Speziallichtbeobachtung bereit ist. Bei einer Speziallichtbeobachtung wird zum Beispiel durch Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Absorption von Licht in einem Körpergewebe von Bestrahlungslicht eines schmalen Bande im Vergleich zu Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich Weißlicht) eine Schmalbandbeobachtung (Schmalbandbildgebung) zur Bildgebung eines vorbestimmten Gewebes, wie etwa eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, mit einem hohem Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bildes aus Fluoreszenzlicht durchgeführt werden, das durch Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Strahlen von Anregungslicht auf das Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) durchzuführen oder ein Fluoreszenzlichtbild durch lokales Injizieren eines Reagenzes, wie etwa Indocyaningrün (ICG), in ein Körpergewebe und Strahlen von Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagenzes entspricht, auf das Körpergewebe zu erhalten. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann zum Bereitstellen eines solchen Schmalbandlichts und/oder Anregungslichts konfiguriert sein, das für eine Speziallichtbeobachtung, wie oben beschrieben, geeignet ist.
  • 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201, die in 20 dargestellt sind, darstellt.
  • Der Kamerakopf 11102 beinhaltet eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Antriebseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 11405. Die CCU 11201 beinhaltet eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind zur Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle zu dem Objektivtubus 11101 bereitgestellt ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 einfällt, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 beinhaltet eine Kombination aus mehreren Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierungslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeelementen, die die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann eine (Einzelplattentyp) oder mehrere (Mehrfachplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene des Mehrfachplattentyps konfiguriert ist, werden zum Beispiel 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 Erlangen 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 sind, die den einzelnen Bildaufnahmeelementen entsprechen.
  • Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 11402 möglicherweise nicht zwingend in dem Kamerakopf 11102 bereitgestellt. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse im Inneren des Objektivtubus 11101 bereitgestellt sein.
  • Die Antriebseinheit 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 angepasst werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen an die und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal durch das Übertragungskabel 11400 als RAW-Daten an die CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 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 erlangten Bildsignal eingestellt werden können. Im letzteren Fall werden eine Autobelichtung(AE)-Funktion, eine Autofokus(AF)-Funktion und eine Autoweißabgleich(AWB)-Funktion in das Endoskop 11100 eingebunden.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 basierend auf einem 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 an den und von dem Kamerakopf 11102. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 durch das Übertragungskabel 11400 an diese übertragen wird.
  • Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 an den 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 an diese 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 Bildes, das durch Bildaufnahme des Operationsgebiets oder dergleichen erhalten wird, durch. Zum Beispiel erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 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 Bildes, in dem das Operationsgebiet oder dergleichen bildlich erfasst wird. 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, Farbe und so weiter von Kanten von Objekte, die in dem aufgenommenen Bild enthaltenen sind, erkennen. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes steuert, bewirken, dass verschiedene Arten von Chirurgiehilfsinformationen auf eine überlappende Weise mit einem Bild des Operationsgebiets unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn Chirurgiehilfsinformationen auf eine überlappende Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Last für den Chirurgen 11131 reduziert werden und kann der Chirurg 11131 mit Sicherheit mit der Chirurgie fortfahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein Elektrisches-Signal-Kabel, das zur Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, eine optische Faser, die zur optischen Kommunikation bereit ist, oder ein Kompositkabel, das sowohl für elektrische als auch optische Kommunikation bereit ist.
  • Obwohl bei dem dargestellten 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 Drahtloskommunikation durchgeführt werden.
  • Ein Beispiel für das endoskopische Chirurgiesystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde zuvor beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf zum Beispiel die Bildaufnahmeeinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 unter den zuvor beschriebenen Konfigurationen angewandt werden. Das Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 ermöglicht es, ein klareres Bild des chirurgischen Gebiets zu erhalten, wodurch eine Sichtbarkeit des chirurgischen Gebiets für einen Chirurgen verbessert wird.
  • Es ist anzumerken, dass das endoskopische Chirurgiesystem hier als ein Beispiel beschrieben wurde, aber die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann außerdem auf zum Beispiel ein mikroskopisches Chirurgiesystem und dergleichen angewandt werden.
  • <7. Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper>
  • Die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung in der Form einer Einrichtung erzielt 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.
  • 22 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem in 22 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 Fahrzeugmontiertes-Netz-Schnittstelle (SST) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 veranschaulicht.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert die Operation von Vorrichtungen bezüglich 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 Anpassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die für eine Fahrzeugkarosserie bereitgestellt sind, 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.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisiertes Fahren beabsichtigt ist, was das Fahrzeug automatisiert 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.
  • Außerdem 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 22 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 als die Ausgabevorrichtung veranschaulicht. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel eine Onboard-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten.
  • 23 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
  • In 23 beinhaltet der Bildgebungsabschnitt 12031 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 Hecktüre 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 Hecktüre 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.
  • Übrigens stellt 23 ein Beispiel für Fotografierbereiche der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der Frontnase bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12101. 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 Hecktüre bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12104. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 wie bei Betrachtung von oberhalb wird zum Beispiel durch Überlagern von Bilddaten erhalten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 erhalten werden.
  • Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Entfernungsinformationen haben. Zum Beispiel kann wenigstens 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 jedem 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 einem Bewegungspfad des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das sich in im Wesentlichen derselben 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 automatisierte Fahrt beabsichtigt ist, die es ermöglicht, dass das Fahrzeug automatisiert ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 Dreidimensionales-Objekt-Daten über dreidimensionale Objekte in Dreidimensionales-Objekt-Daten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommasten und anderer dreidimensionaler Objekte basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen klassifizieren, die klassifizierten Dreidimensionales-Objekt-Daten extrahieren und die extrahierten Dreidimensionales-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 dementsprechend 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.
  • Wenigstens 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 einen 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 auf 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.
  • Ein Beispiel für das Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde zuvor beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildgebungsabschnitt 12031 unter den zuvor beschriebenen Konfigurationen angewandt werden. Das Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 ermöglicht es, ein aufgenommenes Bild zu erhalten, das besser zu sehen ist. Dies ermöglicht es, die Ermüdung des Fahrers zu verringern.
  • <8. Andere Modifikationsbeispiele>
  • Die vorliegende Offenbarung wurde zuvor unter Bezugnahme auf manche Ausführungsformen und die Modifikationsbeispiele sowie Anwendungsbeispiele davon oder praktischen Anwendungsbeispiele davon (nachfolgend als „Ausführungsformen und dergleichen“ bezeichnet) beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und kann auf verschiedene Arten modifiziert werden. Zum Beispiel ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen rückwärtig belichteten Bildsensor beschränkt und kann auch auf einen von der Vorderseite belichteten Bildsensor angewandt werden.
  • Außerdem kann eine Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung eine Form eines Moduls aufweisen, in dem ein Bildgebungsabschnitt und ein Signalprozessor oder ein optisches System integral verkapselt sind.
  • Des Weiteren wurden bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen die Festkörperbildgebungsvorrichtung, in der die Lichtmenge von einfallendem Licht, aus dem ein Bild auf einer Abbildungsebene durch ein optisches Linsensystem gebildet wird, in ein elektrisches Signal auf einer Pixel-für-Pixel-Basis umgewandelt wird und das elektrische Signal als ein Pixelsignal ausgegeben wird, und das Bildgebungselement, das an der Festkörperbildgebungsvorrichtung montiert ist, als Beispiele beschrieben; jedoch ist ein fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung nicht auf ein solches Bildgebungselement beschränkt. Zum Beispiel reicht es aus, falls das fotoelektrische Umwandlungselement Licht von einem Subjekt detektiert und empfängt und elektrische Ladungen, die der Menge an empfangenem Licht entsprechen, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt und die elektrischen Ladungen akkumuliert. Das auszugebende Signal kann ein Signal von Bildinformationen oder ein Signal von Entfernungsmessungsinformationen sein.
  • Außerdem wurde bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen ein Fall, in dem der fotoelektrische Wandler 10 als ein zweiter fotoelektrischer Wandler ein iTOF-Sensor ist, als ein Beispiel beschrieben; jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass der zweite fotoelektrische Wandler nicht auf einen fotoelektrischen Wandler beschränkt ist, der Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotlichtbereich detektiert, und ein fotoelektrischer Wandler sein kann, der Licht mit einer Wellenlänge in einem anderen Wellenlängenbereich detektiert. Außerdem wird, falls der fotoelektrische Wandler 10 kein iTOF-Sensor ist, möglicherweise nur ein Transfertransistor (TG) bereitgestellt.
  • Des Weiteren ist bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen das Bildgebungselement, in dem der fotoelektrische Wandler 10 einschließlich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets 12 und der organische fotoelektrisch Wandler 20 einschließlich der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 mit der Zwischenschicht 40 dazwischenliegend gestapelt sind, als ein Beispiel für das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung beschrieben; jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung eine Konfiguration aufweisen, in der zwei organische fotoelektrische Umwandlungsgebiete gestapelt sind, oder eine Konfiguration, in der zwei anorganische fotoelektrische Umwandlungsgebiete gestapelt sind. Außerdem detektiert bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen der fotoelektrische Wandler 10 hauptsächlich Licht mit einer Wellenlänge in dem Infrarotlichtbereich und wandelt das Licht fotoelektrisch um und detektiert der organische fotoelektrische Wandler 20 hauptsächlich Licht mit einer Wellenlänge in dem Sichtbares-Licht-Bereich und wandelt das Licht fotoelektrisch um; jedoch ist das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Bei dem fotoelektrischen Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung sind Wellenlängenbereiche, für die der erste fotoelektrische Wandler und der zweite fotoelektrische Wandler empfindlich sind, frei einstellbar.
  • Außerdem sind Bestandsteilmaterialien jeweiliger Komponenten des fotoelektrischen Umwandlungselements der vorliegenden Offenbarung nicht auf die in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen beschriebenen Materialien beschränkt. Falls zum Beispiel der erste fotoelektrische Wandler oder der zweite fotoelektrische Wandler Licht in dem Sichtbares-Licht-Gebiet empfängt und das Licht fotoelektrisch umwandelt, können der erste fotoelektrische Wandler oder der zweite fotoelektrische Wandler einen Quantenpunkt beinhalten.
  • In einem Fotodetektor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode mehrerer erster fotoelektrischer Wandler in einer ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung eines zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung, und ist n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in einer zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung. Dies ermöglicht es, Variationen fotoelektrischer Umwandlungscharakteristiken zwischen mehreren fotoelektrischen Umwandlungselementen zu reduzieren.
  • Es ist anzumerken, dass die hier beschriebenen Effekte lediglich veranschaulichend und nicht beschränkend sind und andere Effekte bereitgestellt werden können. Außerdem kann die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    • (1) Ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das Folgendes beinhaltet:
      • einen ersten fotoelektrischen Wandler, der mehrere erste fotoelektrische Umwandlungsteile beinhaltet, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und
      • einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf den mehreren ersten fotoelektrischen Wandlern in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil beinhaltet, der Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der ersten Richtung ist, und
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der zweiten Richtung ist.
    • (2) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach (1), wobei die erste Anordnungsperiode und die zweite Anordnungsperiode im Wesentlichen gleich sind und die erste Abmessung und die zweite Abmessung im Wesentlichen gleich sind.
    • (3) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach (1) oder (2), wobei der erste Wellenlängenbereich einen Sichtbares-Licht-Bereich beinhaltet und der zweite Wellenlängenbereich einen Infrarotlichtbereich beinhaltet.
    • (4) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach einem von (1) bis (3), wobei die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile einen Rotlichtdetektionsteil, der Rotlicht detektiert und das Rotlicht fotoelektrisch umwandelt, einen Grünlichtdetektionsteil, der Grünlicht detektiert und das Grünlicht fotoelektrisch umwandelt, und einen Blaulichtdetektionsteil, der Blaulicht detektiert und das Blaulicht fotoelektrisch umwandelt, beinhalten.
    • (5) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach (4), wobei der Rotlichtdetektionsteil, der Grünlichtdetektionsteil und der Blaulichtdetektionsteil periodisch in sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung angeordnet sind.
    • (6) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach (4) oder (5), wobei eine oder mehrere Pixelgruppen, die jeweils den Rotlichtdetektionsteil, den Grünlichtdetektionsteil und den Blaulichtdetektionsteil beinhalten, periodisch in einem Gebiet angeordnet sind, das dem einen zweiten fotoelektrischen Wandler entspricht.
    • (7) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach (6), wobei in der Pixelgruppe der Rotlichtdetektionsteil, der Grünlichtdetektionsteil und der Blaulichtdetektionsteil in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind.
    • (8) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach einem von (1) bis (7), wobei ein Phasenunterschiedsdetektionspixel in den mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteilen enthalten ist.
    • (9) Das fotoelektrische Umwandlungselement nach (8), wobei eines der Phasenunterschiedsdetektionspixel mit zwei oder vier ersten fotoelektrischen Umwandlungsteilen der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteilen konfiguriert ist.
    • (10) Ein Fotodetektor, der mit einem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement und einem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement versehen ist, die entlang einer Ebene einschließlich einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, aneinander angrenzen, wobei das erste fotoelektrische Umwandlungselement und das zweite fotoelektrische Umwandlungselement jeweils Folgendes beinhalten:
      • einen ersten fotoelektrischen Wandler, der mehrere erste fotoelektrische Umwandlungsteile beinhaltet, die periodisch in der ersten Richtung angeordnet sind und periodisch in der zweiten Richtung angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und
      • einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil beinhaltet, der Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei
      • in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement und dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der ersten Richtung ist, und
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der zweiten Richtung ist.
    • (11) Der Fotodetektor nach (10), wobei ein erstes Anordnungsmuster der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile, die dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement entsprechen, und ein erstes Anordnungsmuster der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile, die dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil in dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement entsprechen, gleich sind.
    • (12) Ein Fotodetektor, der mit einem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement und einem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement versehen ist, die entlang einer ersten Ebene aneinander angrenzen, wobei das erste fotoelektrische Umwandlungselement und das zweite fotoelektrische Umwandlungselement jeweils Folgendes beinhalten:
      • einen ersten fotoelektrischen Wandler, der mehrere erste fotoelektrische Umwandlungsteile beinhaltet, die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und das Licht fotoelektrisch umwandeln; und
      • einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsteil in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu der ersten Ebene gestapelt ist und einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil beinhaltet, der Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei
      • eine Lichtmengenverteilung des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich, das durch den zweiten fotoelektrischen Wandler in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement detektiert wird, und eine Lichtmengenverteilung des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich, das durch den zweiten fotoelektrischen Wandler in dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement detektiert wird, im Wesentlichen gleich sind.
    • (13) Ein Fotodetektionssystem, das mit einer Lichtemissionsvorrichtung, die Infrarotlicht emittiert, und einem Fotodetektor, der ein fotoelektrisches Umwandlungselement beinhaltet, ausgestattet ist, wobei das fotoelektrische Umwandlungselement Folgendes beinhaltet:
      • mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils sichtbares Licht detektieren und jeweils das sichtbare Licht fotoelektrisch umwandeln; und
      • einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und das Infrarotlicht detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Infrarotlicht fotoelektrisch umwandelt, wobei
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
    • (14) Eine elektronische Einrichtung, die mit einem optischen Abschnitt, einem Signalprozessor und einem fotoelektrischen Umwandlungselement versehen ist, wobei das fotoelektrische Umwandlungselement Folgendes beinhaltet:
      • mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und
      • einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
    • (15) Ein mobiler Körper, der mit einem Fotodetektionssystem versehen ist, das eine Lichtemissionsvorrichtung und einen Fotodetektor beinhaltet, wobei die Lichtemissionsvorrichtung Licht in einem ersten Wellenlängenbereich und Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich emittiert, wobei der Fotodetektor ein fotoelektrisches Umwandlungselement beinhaltet, wobei das fotoelektrische Umwandlungselement Folgendes beinhaltet:
      • mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils das Licht in dem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und
      • einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und das Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und
      • n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-208719 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 16. Dezember 2020, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme in dieser Anmeldung aufgenommen ist.
  • Es versteht sich für einen Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Veränderungen in Abhängigkeit von Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, insofern sie in dem Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder der Äquivalente davon liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017208496 [0003]
    • JP 2020208719 [0183]

Claims (15)

  1. Fotoelektrisches Umwandlungselement, das Folgendes umfasst: einen ersten fotoelektrischen Wandler, der mehrere erste fotoelektrische Umwandlungsteile beinhaltet, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf den mehreren ersten fotoelektrischen Wandlern in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil beinhaltet, der Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der ersten Richtung ist, und n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der zweiten Richtung ist.
  2. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 1, wobei die erste Anordnungsperiode und die zweite Anordnungsperiode im Wesentlichen gleich sind und die erste Abmessung und die zweite Abmessung im Wesentlichen gleich sind.
  3. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 1, wobei der erste Wellenlängenbereich einen Sichtbares-Licht-Bereich umfasst und der zweite Wellenlängenbereich einen Infrarotlichtbereich umfasst.
  4. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 1, wobei die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile einen Rotlichtdetektionsteil, der Rotlicht detektiert und das Rotlicht fotoelektrisch umwandelt, einen Grünlichtdetektionsteil, der Grünlicht detektiert und das Grünlicht fotoelektrisch umwandelt, und einen Blaulichtdetektionsteil, der Blaulicht detektiert und das Blaulicht fotoelektrisch umwandelt, beinhalten.
  5. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 4, wobei der Rotlichtdetektionsteil, der Grünlichtdetektionsteil und der Blaulichtdetektionsteil periodisch in sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung angeordnet sind.
  6. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 4, wobei eine oder mehrere Pixelgruppen, die jeweils den Rotlichtdetektionsteil, den Grünlichtdetektionsteil und den Blaulichtdetektionsteil beinhalten, periodisch in einem Gebiet angeordnet sind, das dem einen zweiten fotoelektrischen Wandler entspricht.
  7. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 6, wobei in der Pixelgruppe der Rotlichtdetektionsteil, der Grünlichtdetektionsteil und der Blaulichtdetektionsteil in einer Bayer-Anordnung angeordnet sind.
  8. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 1, wobei ein Phasenunterschiedsdetektionspixel in den mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteilen enthalten ist.
  9. Fotoelektrisches Umwandlungselement nach Anspruch 8, wobei eines der Phasenunterschiedsdetektionspixel mit zwei oder vier ersten fotoelektrischen Umwandlungsteilen der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteilen konfiguriert ist.
  10. Fotodetektor, der mit einem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement und einem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement versehen ist, die entlang einer Ebene einschließlich einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, aneinander angrenzen, wobei das erste fotoelektrische Umwandlungselement und das zweite fotoelektrische Umwandlungselement jeweils Folgendes umfassen: einen ersten fotoelektrischen Wandler, der mehrere erste fotoelektrische Umwandlungsteile beinhaltet, die periodisch in der ersten Richtung angeordnet sind und periodisch in der zweiten Richtung angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil beinhaltet, der Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement und dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der ersten Richtung ist, und n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteils in der zweiten Richtung ist.
  11. Fotodetektor nach Anspruch 10, wobei ein erstes Anordnungsmuster der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile, die dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement entsprechen, und ein erstes Anordnungsmuster der mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile, die dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil in dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement entsprechen, gleich sind.
  12. Fotodetektor, der mit einem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement und einem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement versehen ist, die entlang einer ersten Ebene aneinander angrenzen, wobei das erste fotoelektrische Umwandlungselement und das zweite fotoelektrische Umwandlungselement jeweils Folgendes umfassen: einen ersten fotoelektrischen Wandler, der mehrere erste fotoelektrische Umwandlungsteile beinhaltet, die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und das Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsteil in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu der ersten Ebene gestapelt ist und einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil beinhaltet, der Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Umwandlungsteile durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei eine Lichtmengenverteilung des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich, das durch den zweiten fotoelektrischen Wandler in dem ersten fotoelektrischen Umwandlungselement detektiert wird, und eine Lichtmengenverteilung des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich, das durch den zweiten fotoelektrischen Wandler in dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungselement detektiert wird, im Wesentlichen gleich sind.
  13. Fotodetektionssystem, das mit einer Lichtemissionsvorrichtung, die Infrarotlicht emittiert, und einem Fotodetektor, der ein fotoelektrisches Umwandlungselement beinhaltet, ausgestattet ist, wobei das fotoelektrische Umwandlungselement Folgendes umfasst: mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils sichtbares Licht detektieren und jeweils das sichtbare Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und das Infrarotlicht detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Infrarotlicht fotoelektrisch umwandelt, wobei n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
  14. Elektronische Einrichtung, die mit einem optischen Abschnitt, einem Signalprozessor und einem fotoelektrischen Umwandlungselement versehen ist, wobei das fotoelektrische Umwandlungselement Folgendes umfasst: mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
  15. Mobiler Körper, der mit einem Fotodetektionssystem versehen ist, das eine Lichtemissionsvorrichtung und einen Fotodetektor beinhaltet, wobei die Lichtemissionsvorrichtung Licht in einem ersten Wellenlängenbereich und Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich emittiert, wobei der Fotodetektor ein fotoelektrisches Umwandlungselement beinhaltet, wobei das fotoelektrische Umwandlungselement Folgendes umfasst: mehrere erste fotoelektrische Wandler, die periodisch in sowohl einer ersten Richtung als auch einer zweiten Richtung, die orthogonal zueinander sind, angeordnet sind und die jeweils das Licht in dem ersten Wellenlängenbereich detektieren und jeweils das Licht fotoelektrisch umwandeln; und einen zweiten fotoelektrischen Wandler, der auf dem ersten fotoelektrischen Wandler in einer Stapelungsrichtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung gestapelt ist und das Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, das die mehreren ersten fotoelektrischen Wandler durchlaufen hat, und das Licht fotoelektrisch umwandelt, wobei n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine erste Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der ersten Richtung im Wesentlichen gleich einer ersten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der ersten Richtung ist, und n-mal (n ist eine natürliche Zahl) eine zweite Anordnungsperiode der mehreren ersten fotoelektrischen Wandler in der zweiten Richtung im Wesentlichen gleich einer zweiten Abmessung des zweiten fotoelektrischen Wandlers in der zweiten Richtung ist.
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