TW202245464A - 攝像裝置及測距系統 - Google Patents

攝像裝置及測距系統 Download PDF

Info

Publication number
TW202245464A
TW202245464A TW111107905A TW111107905A TW202245464A TW 202245464 A TW202245464 A TW 202245464A TW 111107905 A TW111107905 A TW 111107905A TW 111107905 A TW111107905 A TW 111107905A TW 202245464 A TW202245464 A TW 202245464A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
pixel array
pixel
imaging device
receiving
Prior art date
Application number
TW111107905A
Other languages
English (en)
Inventor
富樫秀晃
瀧本香織
瀬上雅博
中川慶
河合信宏
Original Assignee
日商索尼集團公司
日商索尼半導體解決方案公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商索尼集團公司, 日商索尼半導體解決方案公司 filed Critical 日商索尼集團公司
Publication of TW202245464A publication Critical patent/TW202245464A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14669—Infrared imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/131—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing infrared wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/17—Colour separation based on photon absorption depth, e.g. full colour resolution obtained simultaneously at each pixel location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/705—Pixels for depth measurement, e.g. RGBZ
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components

Landscapes

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

Abstract

本發明之課題在於提供一種可有效利用可見光圖像之資訊之攝像裝置及測距系統。 本揭示之攝像裝置提供一種攝像裝置。攝像裝置具有：半導體基板、第1像素陣列、第2像素陣列、及控制部。第1像素陣列設置於半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素。第2像素陣列在半導體基板內設置於在半導體基板之厚度方向上與第1受光像素重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素。控制部基於藉由第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制第2像素陣列。

Description

攝像裝置及測距系統
本揭示係關於一種攝像裝置及測距系統。
有將供拍攝可見光圖像之像素陣列、與供拍攝紅外光圖像之像素陣列積層而成之攝像裝置。作為所述攝像裝置，有使用紅外光圖像之資訊進行可見光圖像之攝像控制之攝像裝置(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2018-142838號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，於上述之先前技術中，可見光圖像之資訊未被有效利用。
因此，於本揭示中，提議一種可有效利用可見光圖像之資訊之攝像裝置及測距系統。 [解決課題之技術手段]
根據本揭示，提供一種攝像裝置。攝像裝置具有：半導體基板、第1像素陣列、第2像素陣列、及控制部。第1像素陣列設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素。第2像素陣列在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素。控制部基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。
以下，基於圖式對於本揭示之一實施形態詳細地進行說明。再者，於以下之各實施形態中，藉由對於同一部位賦予同一符號而省略重複之說明。
[1.測距系統之構成例] 圖1係顯示本揭示之測距系統之構成例之說明圖。圖1所示之測距系統100，例如係實現如下d(direct，直接)TOF感測器之系統：拍攝照射有紅外光之被攝體之紅外光圖像(以下有時稱為「距離圖像」)，根據距離圖像基於光飛行時間(Time Of Flight:TOF)而計測與被攝體相隔之距離。測距系統100亦可為實現i(indirect，間接)ToF之系統。
測距系統100具備：光源101、攝像光學系統102、攝像裝置1、ISP(Image Signal Processor，影像信號處理器)103、輸入裝置104、顯示裝置105、及資料保存部106。
光源101係向作為測距對象之被攝體照射紅外光之紅外光雷射。光源101係由ISP 103驅動控制，一面以特定之高頻率高速閃爍一面照射紅外光。攝像光學系統102包含使由被攝體反射之紅外光成像於攝像裝置1之受光部之透鏡等。
攝像裝置1係拍攝被攝體之紅外光圖像即距離圖像、並將距離圖像之圖像資料向ISP 103輸出之裝置。攝像裝置1不僅拍攝距離圖像亦可拍攝可見光圖像。於攝像裝置1拍攝到可見光圖像時，根據需要將可見光圖像之圖像資料向ISP 103輸出。
ISP 103進行光源101之驅動控制，從自攝像裝置1輸入之距離圖像之圖像資料基於紅外光之光飛行時間、或與輸入光之相位偏移資訊，計測與被攝體相隔之距離，並將計測結果及距離圖像向顯示裝置105及資料保存部106輸出。又，在ISP 103自攝像裝置1被輸入可見光圖像之圖像資料時，根據需要將可見光圖像之圖像資料向顯示裝置105及資料保存部106輸出。進而，ISP 103亦可根據需要，將合成距離資訊與RGB資訊而成之經著色之三維資訊向顯示裝置105及資料保存部106輸出。
顯示裝置105例如為液晶顯示器，顯示藉由ISP 103計測出之測距結果、紅外光圖像、或可見光圖像。資料保存部106例如為記憶體，保存藉由ISP 103計測出之測距結果、紅外光圖像之圖像資料、或可見光圖像之圖像資料。
輸入裝置104受理用於進行測距系統100之各種設定之使用者操作、及用於藉由測距系統100進行測距之使用者操作，並將與使用者操作相應之信號向ISP 103輸出。
又，攝像裝置1具備：像素陣列10、AD(Analog to Digital，類比轉數位)轉換部20、及資料處理部30。再者，圖1顯示攝像裝置1之構成要素之一部分。對於攝像裝置1之具體之構成例，參照圖2將於後述。
像素陣列10將自攝像光學系統102入射之光，光電轉換成距離圖像之像素信號、與可見光圖像之像素信號，並向AD轉換部20輸出。AD轉換部20將距離圖像及可見光圖像之像素信號進行AD轉換，並向資料處理部30輸出。資料處理部30對距離圖像及可見光圖像之圖像資料進行各種圖像處理及圖像解析，並將圖像處理及圖像解析後之圖像資料向ISP 103輸出。
此處，於測距系統100為iToF感測器之情形下，例如，需要根據4個(次)相位資料算出距離圖像(距離資料)。即，將4次份額之相位資料暫時蓄積於記憶體，之後，進行運算而製作1個距離圖像(距離資料)。該情形下，需要預先與資料保存部106(例如，快閃記憶體)不同地，另外設置將相位資料進行暫時記憶之記憶體部(例如，SRAM(靜態隨機存取記憶體等記憶體)。
SRAM為可以高速進行資訊之寫入或讀出之記憶體，故適宜於需要高速進行之距離算出處理。所述記憶體只要可僅在電源導通時對資訊進行記憶即可。測距系統100在為iToF感測器之情形下，將內置於ISP 103之記憶體使用於相位資料之暫時記憶。
所述測距系統100為了提高測距精度，而需要使光源101及拍攝距離圖像之像素陣列10以高頻動作，與一般之可見光感測器相比耗電大。因此，測距系統100於攝像裝置1內，有效利用可見光圖像之資料而降低耗電。
具體而言，攝像裝置1首先拍攝攝像所需之耗電比較小之可見光圖像，不拍攝距離圖像，直至在可見光圖像中檢測出移動體為止。之後，攝像裝置1當在可見光圖像內檢測出移動體時，使光源101發光，拍攝攝像所需之耗電比較大之距離圖像而進行測距。藉此，測距系統100可適切地降低耗電。接著，對於所述攝像裝置1之構成例進行說明。
[2.攝像裝置之構成例] 圖2係顯示本揭示之攝像裝置之構成例之說明圖。如圖2所示般，攝像裝置1具備：像素陣列10、全域控制電路41、第1列控制電路42、第2列控制電路43、第1讀出電路21、第1資料處理部22、第2讀出電路23、及第2資料處理部24。全域控制電路41、第1列控制電路42、及第2列控制電路43包含於圖1所示之控制部40。
像素陣列10具備第1像素陣列11、及第2像素陣列12。於第1像素陣列11，二維(矩陣狀)排列有與可見光圖像之各像素對應之複數個第1受光像素(以下，記載為「第1像素」)13。於第2像素陣列12，二維(矩陣狀)排列有與紅外光圖像之各像素對應之複數個第2受光像素(以下，記載為「第2像素」)14。
第1像素13將包含可見光域之第1波長頻帶之光光電轉換成與受光量相應之信號電荷。此處，第1像素13將紅色光、綠色光、及藍色光進行光電轉換。第2像素14將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換。此處，第2像素14將紅外光光電轉換成與受光量相應之信號電荷。
第1像素陣列11積層於第2像素陣列12上。第1像素陣列11將入射之可見光進行光電轉換並拍攝可見光圖像。第2像素陣列12將透過第1像素陣列之紅外光進行光電轉換並拍攝紅外光圖像。藉此，攝像裝置1可藉由1個像素陣列10拍攝可見光圖像與紅外光圖像。
全域控制電路41基於來自ISP 103之控制信號而控制第1列控制電路42、與測距用脈衝產生部50。第1列控制電路42驅動控制第1像素陣列11而進行可見光圖像之攝像。第1像素陣列11將可見光光電轉換成信號電荷並蓄積。第1讀出電路21自第1像素陣列11讀出與信號電荷相應之信號，並向第1資料處理部22輸出。
第1資料處理部22將自第1讀出電路21輸入之信號進行AD轉換而取得可見光圖像之圖像資料，並對圖像資料進行特定之圖像處理及圖像解析。第1資料處理部22根據需要將圖像處理及圖像解析後之圖像資料向ISP 103輸出。
又，第1資料處理部22將圖像解析之結果向第2列控制電路43輸出而使第2列控制電路43動作。此處，第1資料處理部22例如判定可見光圖像內之被攝體移動抑或不移動作為圖像解析，僅在移動時，使第2列控制電路43動作。
即，第1資料處理部22自藉由第1像素陣列11拍攝到之圖像資料檢測具有變化之第1像素13。此處之具有變化之第1像素13，例如為在上一圖框之圖像資料中蓄積之信號電荷量、與在本圖框之圖像資料中蓄積之信號電荷量之差超過臨限值之第1像素13。
然後，第2列控制電路43在藉由第1資料處理部22檢測出具有變化之第1像素13時，開始第2像素陣列12之驅動。藉此，攝像裝置1可適切地降低第2像素陣列12之驅動所需之耗電。
又，第1資料處理部22可如下述般構成：以僅限於對與變化之第1像素13對應之第2像素14讀出信號之方式，控制第2讀出電路23。藉此，攝像裝置1亦可降低第2讀出電路23之耗電。
又，第1資料處理部22可藉由第2列控制電路43僅驅動與第1像素陣列11中具有變化之第1像素13對應之第2像素14。藉此，攝像裝置1可進一步降低第2像素陣列12之驅動所需之耗電。
又，第1資料處理部22亦可不設置被攝體移動抑或不移動之2值，而是對於第1像素陣列11之變化量設置臨限值，藉由第2列控制電路43僅驅動與因被攝體之移動所致之變化量超過臨限值之第1像素13對應之第2像素。藉此，攝像裝置1可將驅動之第2像素14之數目抑制為必要最小限度。
又，第1資料處理部22亦可構成為將第2列控制電路43之動作頻率相應於第1像素陣列11之變化而改變。例如，若第1資料處理部22之第1像素陣列11之變化(被攝體之移動速度)大，則提高第2列控制電路43之動作頻率。藉此，攝像裝置1可藉由第2像素陣列拍攝移動速度大之被攝體之鮮明之圖像。
於藉由第1資料處理部22判定為被攝體移動時，第2列控制電路43驅動控制第2像素陣列12進行紅外光圖像之攝像。第2像素陣列12將紅外光光電轉換成信號電荷並蓄積。第2讀出電路23自第2像素陣列12讀出與信號電荷相應之信號，並向第2資料處理部24輸出。
第2資料處理部24將自第2讀出電路23輸入之信號進行AD轉換而取得紅外光圖像即距離圖像之圖像資料，對圖像資料進行特定之圖像處理並向ISP 103輸出。
再者，決定在第2像素陣列12中驅動之第2像素14之範圍者，並不限定於第1資料處理部22。例如，決定驅動之第2像素14之範圍者，可為控制部40(第2列控制電路43)，亦可為專用地設置之判斷電路，還可為ISP 103。
該情形下，第2列控制電路43、判斷電路、或ISP 103自第1資料處理部22取得可見光圖像之圖像資料，並自圖像資料檢測具有變化之第1像素13。然後，第2列控制電路43、判斷電路、或ISP 103將配置於與檢測出之第1像素13重疊之位置之第2像素14之範圍決定為驅動之第2像素14之範圍。
又，測距系統100於iToF感測器之情形下，無法根據1個(次)距離圖像算出距離，故如上述般，例如將距離圖像預先保存於ISP 103內部之記憶體，而可根據預先保存於ISP 103之內部之複數個距離圖像而算出與被攝體相隔之距離。
[3.像素陣列之剖面構造] 接著，參照圖3，對於本揭示之像素陣列之剖面構造進行說明。圖3係本揭示之像素陣列之剖面說明圖。於圖3中，示意性地顯示與一個第2像素14對應之部分之像素陣列10之剖面。再者，此處，將圖3所示之正交座標系中之Z軸之正方向方便起見作為「上」、將Z軸之負方向方便起見作為「下」而進行說明。
如圖2所示般，像素陣列10具備具有第2像素14與第1像素13在厚度方向即Z軸方向上積層而成之構造之所謂縱方向分光型之攝像元件。像素陣列10具備：中間層60，其設置於第2像素14與第1像素13之間；及多層配線層61，其自第2像素14觀察設置於與第1像素13為相反側。
進而，像素陣列10於自第1像素13觀察與中間層60為相反側，自靠近第1像素13之位置起依序沿著Z軸之正方向積層有密封膜62、彩色濾光器63、平坦化膜64、及晶載透鏡65。
第1像素13係藉由TOF取得距離圖像(距離資訊)之間接TOF(以下，記載為「iTOF」)感測器。第1像素13具有：半導體基板66、光電轉換區域67、固定電荷層68、一對閘極電極69A、69B、浮動擴散部70A、70B、及貫通電極71。
半導體基板66例如為n型之矽基板，於內部之特定區域具有P井。半導體基板66之下表面與多層配線層61對向。半導體基板66之上表面與中間層60對向，形成有細微之凹凸構造。藉此，半導體基板66之上表面發揮使入射之紅外光適切地散射而擴大光路長之效果。再者，半導體基板66亦可於下表面形成有細微之凹凸構造。
光電轉換區域67係藉由PIN(Positive Intirinsic Negative，正-本徵-負)型之光電二極體構成之光電轉換元件。光電轉換區域67主要接收入射至像素陣列10之光中之紅外光域之波長之光(紅外光)，光電轉換成與受光量相應之信號電荷並蓄積。
固定電荷層68以被覆半導體基板66之上表面及側面之方式設置。固定電荷層68包含抑制起因於作為半導體基板66之受光面之上表面之界面位準的暗電流產生之負固定電荷。
固定電荷層68在半導體基板66之上表面附近形成電洞蓄積層，藉由電洞蓄積層抑制來自半導體基板66上表面之電子之產生。固定電荷層68亦在像素間區域遮光壁72與光電轉換區域67之間延伸。
閘極電極69A、69B自半導體基板66之下表面延伸至到達光電轉換區域67之位置。閘極電極69A、69B在被施加特定之電壓時，將蓄積於光電轉換區域67之信號電荷向浮動擴散部70A、70B傳送。
浮動擴散部70A、70B係暫時保持自光電轉換區域67傳送之信號電荷之浮動擴散區域。保持於浮動擴散部70A、70B之信號電荷係藉由第2讀出電路23(參照圖2)作為像素信號而讀出。
多層配線層61在絕緣層73之內部設置有配線74。絕緣層73例如係由氧化矽等形成。配線74例如係由銅或金等金屬形成。又，於絕緣層73之內部，亦設置第1讀出電路21及第2讀出電路23(參照圖2)等。
中間層60具有埋設於絕緣層73之光學濾光器75、及像素間區域遮光膜76。光學濾光器75例如係由有機材料形成，主要將紅外光域之頻率之光選擇性地透過。像素間區域遮光膜76降低相鄰像素間之混色。
第1像素13具有自靠近光電轉換區域67之位置起依序積層之第1電極77、半導體層78、光電轉換層79、及第2電極80。進而，第1像素13於半導體層78之下方，具有以隔著絕緣膜81與半導體層78對向之方式設置之電荷蓄積電極82。
電荷蓄積電極82及第1電極77相互隔開，例如設置於同一階層。第1電極77例如連接於貫通電極71之上端。第1電極77、第2電極80、及電荷蓄積電極82例如係由ITO(銦錫氧化物)或IZO(添加銦之銦鋅氧化物)等之具有光透過性之導電膜形成。
光電轉換層79係將光能轉換成電能者，例如，包含2種以上作為p型半導體及n型半導體發揮功能之有機材料而形成。p型半導體作為電子施體(donor)發揮功能。n型半導體作為電子受體(acceptor)發揮功能。光電轉換層79具有塊狀異質接面構造。塊狀異質接面構造係藉由p型半導體與n型半導體混合而形成之p/n接合面。光電轉換層79將入射之光在p/n接合面分離成電子與電洞。
於光電轉換層79之上層，設置有使可見光(紅色光(R)，綠色光(G)，藍色光(B)) 透過之彩色濾光器63。因此，光電轉換層79將入射之可見光進行光電轉換。
電荷蓄積電極82與絕緣膜81及半導體層78一起形成電容器，將在光電轉換層79中產生之信號電荷蓄積於半導體層78中之隔著絕緣膜81與電荷蓄積電極82對向之區域。於本實施形態中，電荷蓄積電極82設置於與各彩色濾光器63及晶載透鏡65各者對應之位置。
於第1像素13中，自第2電極80側入射之光，在光電轉換層79中被吸收。藉此產生之激子(電子-電洞對)移動至構成光電轉換層79之電子施體與電子受體之界面，分離成電子與電洞。此處產生之電子及電洞藉由因載體之濃度差、或因第1電極77與第2電極80之電位差所致之內部電場，移動至第2電極80或半導體層78並被蓄積。
例如，將第1電極77設為正電位，將第2電極80設為負電位。該情形下，在光電轉換層79中產生之電洞移動至第2電極80側。在光電轉換層79中產生之電子，被吸引至電荷蓄積電極82，而蓄積於半導體層78中之隔著絕緣膜81與電荷蓄積電極82對應之區域。
蓄積於半導體層78中之隔著絕緣膜81與電荷蓄積電極82對應之區域之電子如下述般被讀出。例如，對第1電極77施加電位V1，對電荷蓄積電極82施加電位V2。此時，使電位V1高於電位V2。藉此，蓄積於半導體層78中之隔著絕緣膜81與電荷蓄積電極82對應之區域之電子，向第1電極77傳送而被讀出。
如此般，藉由在光電轉換層79之下層設置半導體層78，而將電荷(例如，電子)蓄積於半導體層78中之隔著絕緣膜81與電荷蓄積電極82對應之區域，而獲得以下之效果。與不設置半導體層78而將電荷(例如，電子)蓄積於光電轉換層79之情形相比，防止電荷蓄積時之電洞與電子之再結合，而可增加蓄積之電荷(例如，電子)向第1電極77之傳送效率。此處，說明了進行電子之讀出之情形，但亦可設為進行電洞之讀出。在讀出電洞時，上述之說明中之電位V1、V2、V3之高低關係成為相反。
[4.第1讀出電路] 圖4係顯示本揭示之第1讀出電路之一例之電路圖。第1讀出電路21例如具有：浮動擴散部FD、重置電晶體RST、放大電晶體AMP、及選擇電晶體SEL。浮動擴散部FD連接於第1電極77與放大電晶體AMP之間。浮動擴散部FD將藉由第1電極77傳送之信號電荷轉換成電壓信號，並輸出至放大電晶體AMP。
重置電晶體RST連接於浮動擴散部FD與電源之間。若對重置電晶體RST之閘極電極施加驅動信號，而重置電晶體RST成為導通，則浮動擴散部FD之電位被重置成電源之位準。放大電晶體AMP具有連結於浮動擴散部FD之閘極電極、及連接於電源之汲極電極。放大電晶體AMP之源極電極經由選擇電晶體SEL連接於垂直信號線。
選擇電晶體SEL連接於放大電晶體AMP之源極電極與垂直信號線之間。若對選擇電晶體SEL之閘極電極施加驅動信號，而選擇電晶體SEL成為導通，則自放大電晶體AMP輸出之像素信號，經由SEL及垂直信號線輸出至AD轉換部20。AD轉換部20基於自控制部40輸入之控制信號將像素信號進行AD轉換並輸出至資料處理部30。
[5.像素之配置例] 接著，參照圖5〜圖8，對於本揭示之像素之俯視下之配置例進行說明。圖5〜圖8係顯示本揭示之像素之俯視下之配置例之說明圖。如圖5所示般，於像素陣列10之最上層，二維(矩陣狀)地配置有複數個晶載透鏡65。又，像素陣列10於較配置有晶載透鏡65之階層更下方之階層，如圖6所示般，二維(矩陣狀)地配置有複數個彩色濾光器63。
彩色濾光器63包含使紅色光選擇性地透過之濾光器R、使綠色光選擇性地透過之濾光器G、及使藍色光選擇性地透過之濾光器G。各彩色濾光器63(1個濾光器R、G、B) 分別設置於與1個晶載透鏡65對應之位置。
此處之對應之位置，例如為在Z軸方向上彼此重合之位置之情形。各濾光器R、G、B例如依照被稱為拜耳排列之色配置法而配置。再者，各濾光器R、G、B之排列並不限定於拜耳排列。
又，像素陣列10在較配置有彩色濾光器63之階層更下方之階層，如圖7所示般，二維(矩陣狀)地配置有第1像素陣列11之複數個電荷蓄積電極82。再者，於圖7中，為了明確各電荷蓄積電極82與各彩色濾光器63之位置關係，而以虛線示出各彩色濾光器63。各電荷蓄積電極82分別設置於與一個一個濾光器R、G、B對應之位置。此處之對應之位置，例如為在Z軸方向上彼此重合之位置之情形。
又，像素陣列10在較第1像素陣列11之配置有電荷蓄積電極82之階層更下方之階層，如圖8所示般，二維(矩陣狀)地配置第2像素陣列12之複數個光電轉換區域67。於各光電轉換區域67之周圍，設置有複數個貫通電極71。
再者，於圖8中，為了明確各光電轉換區域67與各晶載透鏡65及各彩色濾光器63之位置關係，而以虛線示出各彩色濾光器63，以虛線示出晶載透鏡65。各光電轉換區域67設置於與排列成縱橫4×4之矩陣狀之16個晶載透鏡65及16個彩色濾光器63對應之位置。此處之對應之位置，例如為在Z軸方向上彼此重合之位置之情形。
再者，此處，對於16個晶載透鏡65及16個彩色濾光器63設置1個光電轉換區域67，但此為一例。例如，像素陣列10可對於4個晶載透鏡65及16個彩色濾光器63設置1個光電轉換區域67，亦可對於1個晶載透鏡65及16個彩色濾光器63設置1個光電轉換區域67。
[6.攝像裝置之動作例] 接著，參照圖9，對於本揭示之攝像裝置之動作例進行說明。圖9係顯示本揭示之攝像裝置之動作例之說明圖。如圖9所示般，攝像裝置1首先，藉由控制部40進行第1像素控制(步驟S1)，而驅動第1像素陣列11(步驟S2)。藉此，第1像素陣列11藉由第1像素13將入射光光電轉換成信號電荷，並蓄積信號電荷。
其後，攝像裝置1藉由第1讀出電路21自第1像素陣列11讀出與信號電荷相應之像素信號(步驟S3)，並藉由第1資料處理部22將像素信號進行AD轉換。第1資料處理部22根據需要輸出AD轉換後之像素信號(可見光圖像之圖像資料)(步驟S4)。
又，攝像裝置1藉由第1資料處理部22對可見光圖像進行評估(步驟S5)。此時，第1資料處理部22在可見圖像中檢測具有變化之第1像素13。例如，第1資料處理部22檢測在上一圖框之圖像資料中蓄積之信號電荷量、與在本圖框之圖像資料中蓄積之信號電荷量之差超過臨限值之第1像素13。再者，臨限值例如藉由ISP 103設定(步驟S6)。第1資料處理部22將具有變化之第1像素13之檢測結果輸出至第2列控制電路43及ISP 103。
在檢測出具有變化之第1像素13時，ISP 103進行感測器控制(步驟S7)，並驅動光源101(步驟S8)。藉此，光源101一面以高頻閃爍一面發光而對被攝體110照射紅外光。如此般，於測距系統100中，由於在檢測出具有變化之第1像素13後才使光源101發光，故與使光源101始終發光之情形相比可降低光源101之耗電。
再者，ISP 103可在檢測出具有變化之第1像素13之前使光源101以比較低之亮度發光，在檢測出具有變化之第1像素13時，提高光源101之發光強度而以高亮度發光。
另一方面，攝像裝置1藉由第2列控制電路43進行第2像素控制(步驟S9)，並驅動第2像素陣列12(步驟S10)。藉此，第2像素陣列12藉由第2像素14將透過第1像素陣列11而入射之紅外光光電轉換成信號電荷，並蓄積信號電荷。如此般，因第2列控制電路43在檢測出具有變化之第1像素13後才驅動第2像素陣列12，因此與始終驅動第2像素陣列12之情形相比可降低第2像素陣列12之耗電。
此時，第2列控制電路43可驅動所有第2像素14，但亦可選擇性地驅動與具有變化之第1像素13對應之第2像素14。第2列控制電路43藉由選擇性地驅動與具有變化之第1像素13對應之第2像素14，而可降低耗電。
又，第2列控制電路43在具有變化之第1像素13之變化量大、例如在變化量超過臨限值時，可使與第1像素13對應之第2像素14之驅動頻率較通常高。
其後，攝像裝置1藉由第2讀出電路23自第2像素陣列12讀出與信號電荷相應之像素信號(步驟S11)，藉由第2資料處理部24將像素信號進行AD轉換，並輸出AD轉換後之像素信號(紅外光圖像之圖像資料)(步驟S12)。
第2資料處理部24可自所有第2像素14讀出像素信號，僅限於對與具有變化之第 1像素13對應之第2像素14之像素信號進行AD轉換，並輸出AD轉換後之像素信號(紅外光圖像之圖像資料)。藉此，攝像裝置1可降低AD轉換所需之耗電。
又，第2資料處理部24可僅限於對與具有變化之第1像素13對應之第2像素14之像素信號，讀出像素信號，將讀出之像素信號進行AD轉換，並輸出AD轉換後之像素信號(紅外光圖像之圖像資料)。藉此，攝像裝置1可降低像素信號之讀出所需之耗電。
如此般，攝像裝置1因有效利用可見光圖像之資訊，基於藉由第1像素陣列11光電轉換之信號，驅動控制第2像素陣列12驅動控制，故降低光源101及攝像裝置1之耗電。
[7.控制部執行之處理] 接著，參照圖10，對於本揭示之攝像裝置執行之處理之一例進行說明。圖10係顯示本揭示之攝像裝置執行之處理之一例之流程圖。如圖10所示般，攝像裝置1進行各種設定，以基於外部光條件之攝像條件驅動第1像素陣列11並拍攝作為第1圖像之可見光圖像(步驟S101)。
其後，攝像裝置1藉由第1像素陣列11將可見光進行光電轉換並蓄積信號電荷(步驟S102)。繼而，攝像裝置1自第1像素陣列11讀出信號電荷(信號)，並將信號進行AD轉換(步驟S103)。繼而，攝像裝置1輸出可見光圖像即第1圖像。此時，攝像裝置1可自第1像素陣列11省略減少第1像素13而輸出。
其後，攝像裝置1分析第1圖像之資訊，而決定紅外光圖像即第2圖像之攝像條件(步驟S105)。具體而言，攝像裝置1檢測出具有變化之第1像素13，而決定第2像素14之掃描範圍之座標(X1,Y1〜X2,Y2)。此時決定之掃描範圍可為單一像素，亦可為複數個像素之集合區域，還可為該等之組合。
又，在第1資料處理部22例如具備臉部認證功能之情形下，攝像裝置1可藉由第1資料處理部22檢測可見光圖像內之被攝體之臉部之位置，而僅將對於臉部之認證而言為重要之部位決定為掃描範圍。又，因被攝體之位置伴隨著時間之經過而變化，故攝像裝置1可適切地追跡可見光圖像中之被攝體之位置、或將掃描範圍設定為較大。
繼而，攝像裝置1進行各種設定，以基於外部光條件之攝像條件驅動第2像素陣列12並拍攝紅外光圖像(步驟S106)。其後，攝像裝置1藉由第2像素陣列12將紅外光進行光電轉換並蓄積信號電荷(步驟S107)。
其後，攝像裝置1自第2像素14讀出信號電荷(信號)，並將信號進行AD轉換(步驟S108)。繼而，攝像裝置1將與掃描範圍(X1,Y1〜X2,Y2)對應之第1像素13及/或第2像素14之信號向ISP 103輸出(步驟S109)，並結束處理。
[8.控制部執行之處理之變化例] 接著，參照圖11，對於本揭示之攝像裝置執行之處理之變化例進行說明。圖11係顯示本揭示之攝像裝置執行之處理之變化例之流程圖。如圖11所示般，變化例之處理之步驟S208、S209之處理與圖10所示之步驟S108、S109之處理不同。因圖11所示之步驟S101〜S107之處理與圖10所示之S101〜S107之處理相同，故此處省略重複之說明。
如圖11所示般，攝像裝置1藉由第2像素14蓄積信號電荷(信號)(步驟S107)，其後，讀出與步驟S105中所決定之掃描範圍(X1,Y1〜X2,Y2)對應之第2像素14之信號，並進行AD轉換(步驟S208)。繼而，攝像裝置1將第1像素13及/或第2像素14之信號向ISP 103輸出(步驟S209)，結束處理。
[9.變化例之測距系統之構成例] 接著，對於變化例之測距系統進行說明。圖12係顯示本揭示之變化例之測距系統之構成例之說明圖。
如圖12所示般，變化例之測距系統100a在控制部40a進行至光源101之驅動控制之方面與圖1所示之測距系統100不同，其他構成與圖1所示之測距系統100相同。因此，此處，對於控制部40a對光源101之驅動控制進行說明，對於其他構成省略重複之說明。
在第1資料處理部22對圖像解析之結果為如可見光圖像之被攝體以超過臨限值之移動速度移動之劇烈移動之情形下，控制部40a控制測距用脈衝產生部50，使光源101之發光強度較通常高，或使光源101之動作頻率較通常高。又，控制部40a亦配合光源101之動作頻率之變更，調整第2像素陣列12之驅動頻率。
又，例如在第1資料處理部22對圖像解析之結果中，可見光圖像之被攝體為臉部，且臉部位於較預先設定之場所更靠近攝像光學系統102之場所時，控制部40a使光源101之發光強度較通常低。
藉此，控制部40a可相應於被攝體之移動速度及與被攝體相隔之距離，將適切之紅外光照射至被攝體。因此，第2像素陣列12可拍攝測距用之適切之紅外光圖像。
[10.變化例之控制部執行之處理] 接著，參照圖13，對於本揭示之變化例之攝像裝置執行之處理之一例進行說明。圖13係顯示本揭示之變化例之攝像裝置執行之處理之一例之流程圖。
如圖13所示般，變化例之攝像裝置執行之處理之步驟S305〜S310之處理，與圖10所示之步驟S105〜109之處理不同。因圖13所示之步驟S101〜S104之處理，與圖10所示之步驟S101〜S104之處理相同，故此處省略重複之說明。
如圖13所示般，攝像裝置1a藉由第1像素陣列11蓄積信號電荷(信號)(步驟S104)，繼而對第1圖像之資訊進行分析，而決定作為紅外光圖像之第2圖像之攝像條件。
此時，攝像裝置1a檢測出具有變化之第1像素13，而決定第2像素14之掃描範圍之座標(X1,Y1〜X2,Y2)。進而，攝像裝置1a決定光源101之發光強度及發光時間(動作頻率)(步驟S305)。其後，攝像裝置1a使光源101以決定之發光強度及發光時間(動作頻率)發光(步驟S306)。
繼而，攝像裝置1a在與決定之發光時間(動作頻率)相應之時序下使第2像素14之閘極開路(步驟S307)，使第2像素14之閘極閉路(步驟S308)，藉由第2像素14將接收之紅外光進行光電轉換並蓄積電荷。
其後，攝像裝置1a讀出與掃描範圍(X1,Y1〜X2,Y2)對應之像素之信號，進行AD轉換(步驟S309)。繼而，攝像裝置1a將第1像素13及/或第2像素14之信號向ISP 103輸出(步驟S310)，結束處理。
[11.其他實施形態] 上述之實施形態為一例，可進行各種變化。例如，本揭示之攝像裝置可省略圖3所示之光學濾光器75。在未設置光學濾光器75之情形下，第1像素陣列11及第2像素陣列12皆拍攝可見光圖像。此處，例如，若使光電轉換層79之厚度薄於圖3所示之厚度，則第1像素陣列11之受光感度下降。
利用所述性質，攝像裝置藉由第1像素陣列11拍攝低感度之第1圖像，藉由第2像素陣列12拍攝較第1圖像高感度之第2圖像，並將第1圖像及第2圖像向ISP 103輸出。藉此，ISP 103藉由將第1圖像與第2圖像進行HDR(High Dynamic Range，高動態範圍)合成，而可產生HDR圖像。
再者，於該構成之情形下，理想的是對於1個電荷蓄積電極82設置1個光電轉換區域67。藉此，攝像裝置可拍攝相同像素數之低感度圖像與高感度圖像。又，若於攝像光學系統102追加使紅外光透過之濾光器，則亦可產生紅外光HDR圖像。
又，於上述之實施形態中，對於在第2像素陣列12上積層第1像素陣列11之情形進行了說明，但第1像素陣列11及第2像素陣列12亦可設置於同一平面上。於該情形下，攝像裝置藉由利用控制部40、40a進行與上述之控制相同之控制，而有效利用可見光圖像之資訊，從而可適切地降低耗電。
[12.效果] 攝像裝置1具有：半導體基板66、第1像素陣列11、第2像素陣列12、及控制部40。第1像素陣列11設置於半導體基板66上，具有依次積層第1電極77、光電轉換層79、及第2電極80之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素13。第2像素陣列12在半導體基板66內設置於在半導體基板66之厚度方向上與第1受光像素13重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素14。控制部40基於藉由第1像素陣列11光電轉換之信號，驅動控制第2像素陣列12。藉此，攝像裝置1可有效利用可見光圖像之資訊。
攝像裝置1具備資料處理部30，其自藉由第1像素陣列11拍攝到之圖像資料檢測具有變化之第1像素13。控制部40輸出藉由與藉由資料處理部30檢測出之具有變化之第1像素13對應之第2受光像素14光電轉換之信號。藉此，攝像裝置1僅限於與在可見圖像中應關注之ROI(Region Of Interest，關注區域)區域對應之第2受光像素14而輸出，故可適切地降低資訊之輸出所需之耗電。
控制部40輸出自第2像素陣列12讀出之所有信號中之自與具有變化之第1像素13對應之第2受光像素14讀出之信號。藉此，攝像裝置1僅限於與在可見圖像中應關注之ROI區域對應之第2受光像素14而輸出，故可適切地降低資訊之輸出所需之耗電。
控制部40讀出藉由第2像素陣列12光電轉換之信號中之由與具有變化之第1像素13對應之第2受光像素14光電轉換之信號，並輸出。藉此，攝像裝置1僅限於與在可見圖像中應關注之ROI區域對應之第2受光像素14而自第2像素陣列12讀出並輸出，故可適切地降低資訊之讀出所需之耗電。
控制部40在藉由資料處理部30檢測出具有變化之第1像素13時，開始第2像素陣列12之驅動。藉此，攝像裝置1不使第2像素陣列12驅動，直至檢測出具有變化之第1像素13為止，故可降低第2像素陣列12之耗電。
控制部40輸出省略減少一部分之第1受光像素13而由第1像素陣列11光電轉換之信號。藉此，攝像裝置1可降低藉由第1像素陣列11光電轉換之信號之輸出所需之耗電。
攝像裝置1具有：半導體基板66、第1像素陣列11、第2像素陣列12、及控制部40。第1像素陣列11設置於半導體基板66上，具有依次積層第1電極77、光電轉換層79、及第2電極80之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素13。第2像素陣列12在半導體基板66內設置於在半導體基板66之厚度方向上與第1受光像素13重疊之位置，且二維排列有受光感度與第1受光像素13不同、並將透過第1像素陣列11之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素14。控制部40基於藉由第1像素陣列11光電轉換之信號，驅動控制第2像素陣列12。藉此，攝像裝置1可藉由1個像素陣列10拍攝高感度圖像與低感度圖像。
攝像裝置1具有：半導體基板66、第1像素陣列11、第2像素陣列12、及控制部40。第1像素陣列11設置於半導體基板66上，具有依次積層第1電極7、光電轉換層79、及第2電極80之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素13。第2像素陣列12設置於與第1像素陣列11為同一平面上，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素14。控制部40基於藉由第1像素陣列11光電轉換之信號，驅動控制第2像素陣列12。藉此，攝像裝置1於第1像素陣列11及第2像素陣列12配置於同一平面上之情形下，亦可有效利用可見光圖像之資訊。
測距系統100a包含光源101、及攝像裝置1a。光源101發出紅外光。攝像裝置1a拍攝照射有紅外光之被攝體，基於攝像圖像而計測與被攝體相隔之距離。攝像裝置1a具有：半導體基板66、第1像素陣列11、第2像素陣列12、及控制部40a。第1像素陣列11設置於半導體基板66上，具有依次積層第1電極77、光電轉換層79、及第2電極80之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素13。第2像素陣列12在半導體基板66內設置於在半導體基板66之厚度方向上與第1受光像素13重合之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素14。控制部40a基於藉由第1像素陣列11光電轉換之信號，驅動控制第2像素陣列12及光源101，且基於藉由第2受光像素14光電轉換之信號而計測與被攝體相隔之距離。藉此，測距系統100a藉由有效利用可見光圖像之資訊，適切地驅動控制光源101，而可提高測距精度。
再者，本說明書所記載之效果僅為例示而並非被限定者，亦可具有其他效果。
再者，本技術亦可採用如以下之構成。 (1) 一種攝像裝置，其具有：半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。 (2) 如前述(1)之攝像裝置，其具備資料處理部，該資料處理部根據藉由前述第1像素陣列拍攝到之圖像資料檢測具有變化之前述第1受光像素，且 前述控制部 輸出藉由與具有前述變化之前述第1受光像素對應之前述第2受光像素光電轉換之信號。 (3) 如前述(2)之攝像裝置，其中前述控制部 輸出自前述第2像素陣列讀出之所有信號中之自與具有前述變化之前述第1受光像素對應之前述第2受光像素讀出之信號。 (4) 如前述(2)之攝像裝置，其讀出藉由前述第2像素陣列光電轉換之信號中之由與具有前述變化之前述第1受光像素對應之前述第2受光像素光電轉換之信號並輸出。 (5) 如前述(2)至(4)中任一項之攝像元件，其中前述控制部 於藉由前述資料處理部檢測出具有前述變化之前述第1受光像素時，開始前述第2像素陣列之驅動。 (6) 如前述(1)至(5)中任一項之攝像裝置，其中前述控制部 輸出省略減少一部分之前述第1受光像素而由前述第1像素陣列光電轉換之信號。 (7) 一種攝像裝置，其具有：半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有受光感度與前述第1受光像素不同、並將透過前述第1像素陣列之前述第1波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。 (8) 一種攝像裝置，其具有：半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其設置於與前述第1像素陣列為同一平面上，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。 (9) 一種測距系統，其包含：光源，其發出紅外光；及 攝像裝置，其拍攝照射有前述紅外光之被攝體，基於攝像圖像而計測與前述被攝體相隔之距離；且 前述攝像裝置具備： 半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列及前述光源，且基於藉由前述第2受光像素光電轉換之信號而計測與前述被攝體相隔之距離。
1,1a:攝像裝置 10:像素陣列 11:第1像素陣列 12:第2像素陣列 13:第1受光像素(第1像素) 14:第2受光像素(第2像素) 20:AD轉換部 21:第1讀出電路 22:第1資料處理部 23:第2讀出電路 24:第2資料處理部 30:資料處理部 40,40a:控制部 41:全域控制電路 42:第1列控制電路 43:第2列控制電路 50:測距用脈衝產生部 60:中間層 61:多層配線層 62:密封膜 63:彩色濾光器 64:平坦化膜 65:晶載透鏡 66:半導體基板 67:光電轉換區域 68:固定電荷層 69A,69B:閘極電極 70A,70B:浮動擴散部 71:貫通電極 72:像素間區域遮光壁 73:絕緣層 74:配線 75:光學濾光器 76:像素間區域遮光膜 77:第1電極 78:半導體層 79:光電轉換層 80:第2電極 81:絕緣膜 82:電荷蓄積電極 100,100a:測距系統 101:光源 102:攝像光學系統 103:ISP 104:輸入裝置 105:顯示裝置 106:資料保存部 110:被攝體 AMP:放大電晶體 FD:浮動擴散部 RST:重置電晶體 S1~S12,S101~S109,S208,S209,S305~S310:步驟 SEL:選擇電晶體 X,Y,Z:軸
圖1係顯示本揭示之測距系統之構成例之說明圖。 圖2係顯示本揭示之攝像裝置之構成例之說明圖。 圖3係本揭示之像素陣列之剖面說明圖。 圖4係顯示本揭示之第1讀出電路之一例之電路圖。 圖5係顯示本揭示之像素之俯視下之配置例之說明圖。 圖6係顯示本揭示之像素之俯視下之配置例之說明圖。 圖7係顯示本揭示之像素之俯視下之配置例之說明圖。 圖8係顯示本揭示之像素之俯視下之配置例之說明圖。 圖9係顯示本揭示之攝像裝置之動作例之說明圖。 圖10係顯示本揭示之攝像裝置執行之處理之一例之流程圖。 圖11係顯示本揭示之攝像裝置執行之處理之變化例之流程圖。 圖12係顯示本揭示之變化例之測距系統之構成例之說明圖。 圖13係顯示本揭示之變化例之攝像裝置執行之處理之一例之流程圖。
1:攝像裝置
10:像素陣列
20:AD轉換部
30:資料處理部
40:控制部
100:測距系統
101:光源
102:攝像光學系統
103:ISP
104:輸入裝置
105:顯示裝置
106:資料保存部

Claims (9)

  1. 一種攝像裝置，其具有：半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。
  2. 如請求項1之攝像裝置，其具備資料處理部，該資料處理部根據藉由前述第1像素陣列拍攝到之圖像資料檢測具有變化之前述第1受光像素，且 前述控制部 輸出藉由與藉由前述資料處理部檢測出之具有前述變化之前述第1受光像素對應之前述第2受光像素光電轉換之信號。
  3. 如請求項2之攝像裝置，其中前述控制部 輸出自前述第2像素陣列讀出之所有信號中之自與具有前述變化之前述第1受光像素對應之前述第2受光像素讀出之信號。
  4. 如請求項2之攝像裝置，其中前述控制部 讀出藉由前述第2像素陣列光電轉換之信號中之由與具有前述變化之前述第1受光像素對應之前述第2受光像素光電轉換之信號並輸出。
  5. 如請求項2攝像裝置，其中前述控制部 於藉由前述資料處理部檢測出具有前述變化之前述第1受光像素時，開始前述第2像素陣列之驅動。
  6. 如請求項1之攝像裝置，其中前述控制部 輸出省略減少一部分之前述第1受光像素而由前述第1像素陣列光電轉換之信號。
  7. 一種攝像裝置，其具有：半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有受光感度與前述第1受光像素不同、並將透過前述第1像素陣列之前述第1波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。
  8. 一種攝像裝置，其具有：半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其設置於與前述第1像素陣列為同一平面上，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列。
  9. 一種測距系統，其包含：光源，其發出紅外光；及 攝像裝置，其拍攝照射有前述紅外光之被攝體，基於攝像圖像而計測與前述被攝體相隔之距離；且 前述攝像裝置具有： 半導體基板； 第1像素陣列，其設置於前述半導體基板上，具有依次積層第1電極、光電轉換層、及第2電極而成之積層構造，且二維排列有將包含可見光域之第1波長頻帶之光進行光電轉換之第1受光像素； 第2像素陣列，其在前述半導體基板內設置於在前述半導體基板之厚度方向上與前述第1受光像素重疊之位置，且二維排列有將包含紅外光域之第2波長頻帶之光進行光電轉換之第2受光像素；及 控制部，其基於藉由前述第1像素陣列光電轉換之信號，驅動控制前述第2像素陣列及前述光源，且基於藉由前述第2受光像素光電轉換之信號而計測與前述被攝體相隔之距離。
TW111107905A 2021-03-12 2022-03-04 攝像裝置及測距系統 TW202245464A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-040358 2021-03-12
JP2021040358 2021-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202245464A true TW202245464A (zh) 2022-11-16

Family

ID=83227724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111107905A TW202245464A (zh) 2021-03-12 2022-03-04 攝像裝置及測距系統

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240145496A1 (zh)
EP (1) EP4307378A1 (zh)
JP (1) JPWO2022190867A1 (zh)
KR (1) KR20230156694A (zh)
CN (1) CN116941040A (zh)
DE (1) DE112022001551T5 (zh)
TW (1) TW202245464A (zh)
WO (1) WO2022190867A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6108172B2 (ja) * 2013-09-02 2017-04-05 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP6380974B2 (ja) * 2014-06-18 2018-08-29 オリンパス株式会社 撮像素子、撮像装置
JP2018136123A (ja) * 2015-06-24 2018-08-30 株式会社村田製作所 距離センサ及びユーザインタフェース装置
JP6806591B2 (ja) 2017-02-27 2021-01-06 日本放送協会 撮影装置
JP7379000B2 (ja) * 2019-07-29 2023-11-14 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム、および移動体

Also Published As

Publication number Publication date
EP4307378A1 (en) 2024-01-17
JPWO2022190867A1 (zh) 2022-09-15
US20240145496A1 (en) 2024-05-02
CN116941040A (zh) 2023-10-24
KR20230156694A (ko) 2023-11-14
WO2022190867A1 (ja) 2022-09-15
DE112022001551T5 (de) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8294880B2 (en) Distance measuring sensor including double transfer gate and three dimensional color image sensor including the distance measuring sensor
US10074682B2 (en) Phase difference detection in pixels
US8487259B2 (en) Infrared image sensor
JP4839008B2 (ja) 単板式カラー固体撮像素子
JP5023808B2 (ja) 固体撮像装置およびカメラ
US7626685B2 (en) Distance measuring sensors including vertical photogate and three-dimensional color image sensors including distance measuring sensors
TW201911547A (zh) 光學感測器的像素以及光學感測器的操作方法
US9287302B2 (en) Solid-state imaging device
JP2016127264A (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US10536659B2 (en) Solid-state image capturing element, manufacturing method therefor, and electronic device
TWI820154B (zh) 固體攝像裝置及電子機器
WO2016104177A1 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US11594568B2 (en) Image sensor and electronic device
JP2007103786A (ja) 固体撮像素子
JP5167693B2 (ja) 固体撮像装置およびカメラ
WO2015198876A1 (ja) 撮像素子、電子機器
US20220238470A1 (en) Semiconductor element, apparatus, and chip
TW202245464A (zh) 攝像裝置及測距系統
US20230420482A1 (en) Light receiving element and electronic apparatus
US10804303B2 (en) Image sensors comprising an organic photo-detector, a photo-detector array and dual floating diffusion nodes and electronic devices including the same
US20240162271A1 (en) Image sensor arrangement, image sensor device and method for operating an image sensor arrangement
WO2022224501A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
JP2008066352A (ja) 半導体装置