WO2026014286A1 - 光検出装置及び電子機器 - Google Patents

光検出装置及び電子機器

Info

Publication number
WO2026014286A1
WO2026014286A1 PCT/JP2025/023423 JP2025023423W WO2026014286A1 WO 2026014286 A1 WO2026014286 A1 WO 2026014286A1 JP 2025023423 W JP2025023423 W JP 2025023423W WO 2026014286 A1 WO2026014286 A1 WO 2026014286A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pixel
unit
photoelectric conversion
pixel unit
pixels
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/023423
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信宏 河合
悠介 大竹
友亮 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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 Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of WO2026014286A1 publication Critical patent/WO2026014286A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors

Definitions

  • This disclosure relates to a photodetector and an electronic device.
  • Photodetection devices such as imaging devices use pixel circuits, such as pixel signal generation circuits, that are shared among groups of multiple pixels. Furthermore, photodetection devices (photoelectric conversion elements) with reduced surface area have been proposed by stacking these pixel groups (see, for example, Patent Document 1).
  • This photoelectric conversion element is constructed by stacking pixel groups with organic photoelectric conversion films on top of pixel groups formed on a semiconductor substrate. Pixel circuits, which connect all of the pixel groups in common, are located on the semiconductor substrate. A through-hole electrode that penetrates the semiconductor substrate is used to transmit signals based on the charges generated by the pixel groups on the upper layer to the pixel circuits formed on the semiconductor substrate.
  • the through-electrodes are placed at the edges of the pixel group in the lower layer. This is because the through-electrodes are placed in a position that avoids the pixel group in the lower layer.
  • wiring is required to connect the common electrode connected in common to the pixel group in the upper layer to the through-electrodes, which poses the problem of longer wiring lengths. This leads to problems such as increased stray capacitance.
  • This disclosure therefore proposes a photodetector device and electronic device that shortens the wiring length of the upper layer pixel groups.
  • the photodetection device comprises a first pixel unit including at least one first pixel having a photoelectric conversion unit formed on a semiconductor substrate, and a second pixel unit configured with a plurality of second pixels arranged in a matrix, each having a photoelectric conversion unit whose respective electric charges are transferred to a common pixel circuit, stacked on the first pixel unit and offset by at least one of the first pixels.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a light detection device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of generation of a pixel signal according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an arrangement of pixel groups according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 5A to 5C are diagrams illustrating the effects of the light detection device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 5A to 5C are diagrams illustrating the effects of the light detection device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an arrangement of pixel groups according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an arrangement of pixel groups according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an arrangement of pixel groups according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an arrangement of pixel groups according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel group according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the configuration of a pixel group in a comparative example.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an imaging device mounted on an electronic device. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the overall configuration of a light detection system including a light detection device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a light detection system.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile object control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an installation position of an imaging unit.
  • 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied.
  • FIG. 37 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU shown in FIG. 36.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure.
  • the photodetector 1 of this example includes a pixel array section (so-called imaging region) 13 in which pixels 12, each including a plurality of photoelectric conversion units, are regularly arranged two-dimensionally on a semiconductor substrate 11, e.g., a silicon substrate, and a peripheral circuit section.
  • Each pixel 12 includes, for example, a photodiode serving as a photoelectric conversion unit, and a plurality of pixel transistors (so-called MOS transistors).
  • the plurality of pixel transistors may be configured with, for example, three transistors: a transfer transistor, a reset transistor, and an amplification transistor. Alternatively, a selection transistor may be added to form a total of four transistors.
  • the pixel 12 may also have a shared pixel structure. This pixel-sharing structure includes a plurality of photodiodes, a plurality of transfer transistors, a shared floating diffusion region, and each of the other pixel transistors.
  • the peripheral circuit section is composed of a vertical drive circuit 33, a column signal processing circuit 34, a horizontal drive circuit 35, an output circuit 37, a control circuit 36, etc.
  • the control circuit 36 receives an input clock and data that commands the operating mode, etc., and outputs data such as internal information about the image sensor. That is, the control circuit 36 generates clock signals and control signals that serve as the basis for the operation of the vertical drive circuit 33, column signal processing circuit 34, horizontal drive circuit 35, etc., based on the vertical synchronization signal, horizontal synchronization signal, and master clock. These signals are then input to the vertical drive circuit 33, column signal processing circuit 34, horizontal drive circuit 35, etc.
  • the vertical drive circuit 33 is configured, for example, by a shift register, selects a pixel drive line 23, supplies pulses to the selected pixel drive wiring to drive the pixels, and drives the pixels row by row.
  • the vertical drive circuit 33 selects and scans each pixel 12 in the pixel array section 13 row by row in the vertical direction, and supplies pixel signals based on signal charges generated in accordance with the amount of light received in, for example, a photodiode, which serves as the photoelectric conversion section of each pixel 12, to the column signal processing circuit 34 via the vertical signal lines 24.
  • the column signal processing circuit 34 is arranged, for example, for each column of pixels 12, and performs signal processing such as noise removal on the signals output from one row of pixels 12 for each pixel column. That is, the column signal processing circuit 34 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) to remove fixed pattern noise specific to the pixels 12, signal amplification, and AD conversion.
  • a horizontal selection switch (not shown) is provided at the output stage of the column signal processing circuit 34 and connected to the horizontal signal line 38.
  • the horizontal drive circuit 35 is configured, for example, by a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits 34 in turn, causing each column signal processing circuit 34 to output a pixel signal to the horizontal signal line 38.
  • the output circuit 37 processes and outputs signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 34 via the horizontal signal line 38.
  • the output circuit 37 may only perform buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, and various digital signal processing.
  • the input/output terminal 39 exchanges signals with the outside.
  • the column signal processing circuit 34 is an example of a "processing circuit" in this disclosure.
  • the photodetector 1 in FIG. 1 has pixels 12 arranged in a matrix in the pixel array section 13, the photodetector disclosed herein shares a pixel circuit among multiple pixels. Furthermore, pixel groups configured by stacking such pixel groups sharing a pixel circuit are arranged in the pixel array section 13. The configuration of this pixel group will be explained using FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example configuration of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the diagram shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the pixel group 40 includes a pixel unit 100 and a pixel unit 150.
  • the pixel unit 100 includes at least one pixel having a photoelectric conversion unit formed on a semiconductor substrate.
  • the pixel unit 100 in the diagram includes a pixel 110.
  • This pixel 110 is, for example, a pixel that generates a signal for measuring the distance to an object. Furthermore, when the pixel 110 generates a signal for measuring the distance, for example, the pixel 110 is connected to a pixel circuit 120a and a pixel circuit 120b.
  • the pixel unit 150 is configured by arranging a plurality of pixels in a matrix, each having a photoelectric conversion unit whose charge is transferred to a common pixel circuit, and is stacked on the pixel unit 100.
  • the pixel unit 150 in FIG. 2 includes a plurality of pixels 160 (pixel 160a, pixel 160b, pixel 160c, and pixel 160d). This pixel unit 150 is stacked on top of the pixel unit 100. Note that the pixel unit 150 is offset from the pixel unit 100 by at least one pixel 160. Pixels 160a, 160b, 160c, and 160d are connected to the pixel circuit 120c.
  • Pixel 110 is an example of a "first pixel” in the present disclosure.
  • Pixel unit 100 is an example of a "first pixel unit” in the present disclosure.
  • Pixel 160a, pixel 160b, pixel 160c, and pixel 160d are examples of a "second pixel” in the present disclosure.
  • Pixel unit 150 is an example of a "second pixel unit” in the present disclosure.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams showing an example configuration of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 3 and 4 are circuit diagrams showing an example configuration of a pixel group 40.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a pixel unit 100 and pixel circuits 120a and 120b in the pixel group 40.
  • the pixel unit 100 includes a pixel 110 and MOS transistors 112 and 113.
  • the pixel 110 includes a photoelectric conversion unit 111.
  • the MOS transistor 112 transfers the charge of the photoelectric conversion unit 111 to the charge detection unit 121 of the pixel circuit 120a.
  • the MOS transistor 113 transfers the charge of the photoelectric conversion unit 111 to the charge detection unit 121 of the pixel circuit 120b.
  • a signal line TGA and a signal line TGB are connected to the gates of the MOS transistors 112 and 113, respectively.
  • a photodiode can be used for the photoelectric conversion unit 111.
  • N-channel MOS transistors can be used for the MOS transistors 112 and 113.
  • Pixel circuit 120a is a circuit that generates a pixel signal based on the transferred charges.
  • Pixel circuit 120a includes a charge detection unit 121 and MOS transistors 122 to 124.
  • Charge detection unit 121 detects the charges generated by photoelectric conversion unit 111.
  • Charge detection unit 121 also holds this detected charge.
  • MOS transistor 122 resets charge detection unit 121.
  • This MOS transistor 122 is reset by applying a power supply voltage to charge detection unit 121.
  • MOS transistor 123 has a drain connected to the power supply line Vdd and a gate connected to charge detection unit 121.
  • MOS transistor 123 generates a signal corresponding to the charges held in charge detection unit 121.
  • MOS transistor 124 is connected to the source of MOS transistor 123 and outputs the signal generated by MOS transistor 123.
  • Signal lines RST1 and SEL1 are connected to the gates of MOS transistor 122 and 124, respectively.
  • the configuration of pixel circuit 120b is similar to that of pixel circuit
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of pixel unit 150 and pixel circuit 120c of pixel group 40.
  • Pixel unit 150 includes a plurality of pixels 160 (pixel 160a, pixel 160b, pixel 160c, and pixel 160d).
  • a power supply line Vou that supplies a bias voltage is also wired to pixel unit 150.
  • the pixel 160 in FIG. 4 is provided with a photoelectric conversion unit 161 (photoelectric conversion unit 161a, photoelectric conversion unit 161b, photoelectric conversion unit 161c, and photoelectric conversion unit 161d) that includes a photoelectric conversion film 354 made of an organic material.
  • This photoelectric conversion film 354 is provided in common to each photoelectric conversion unit of the pixel 160.
  • An upper electrode 355 is provided on top of this photoelectric conversion film 354, and a transparent semiconductor layer 353 is provided on the bottom.
  • a readout electrode 351 is connected to the transparent semiconductor layer 353.
  • This readout electrode 351 is an electrode from which the charges generated by the photoelectric conversion unit 161 are output and from which the charges are read out.
  • storage electrodes 356a, 356b, 356c, and 356d are arranged opposite the transparent semiconductor layer 353 with the insulating film 352 sandwiched between them. These storage electrodes 356a, 356b, 356c, and 356d are electrodes to which a voltage is applied to store the charges generated by the photoelectric conversion units 161a, 161b, 161c, and 161d, respectively, in the transparent semiconductor layer 353.
  • Storage electrode 356a corresponds to photoelectric conversion unit 161a
  • storage electrode 356b corresponds to photoelectric conversion unit 161b
  • storage electrode 356c corresponds to photoelectric conversion unit 161c
  • storage electrode 356d corresponds to photoelectric conversion unit 161d.
  • the photoelectric conversion film 354 near storage electrode 356 corresponds to photoelectric conversion unit 161. Details of the configuration of photoelectric conversion unit 161a and the like will be described later.
  • an insulating film 352 is arranged between the transparent semiconductor layer 353 and the readout electrode 351 and storage electrode 356a and the like.
  • pixel circuit 120c has a charge detection unit 125 instead of the charge detection unit 121 of pixel circuit 120a.
  • This charge detection unit 125 detects the charge of pixel 160.
  • the circuit configuration of pixel circuit 120c is the same as that of pixel circuit 120a, so a description thereof will be omitted.
  • the upper electrode 355 is connected to the power supply line Vou.
  • the readout electrode 351 is connected to the pixel circuit 120c.
  • the storage electrodes 356a, 356b, 356c, and 356d are connected to the signal lines VOA, VOB, VOC, and VOD, respectively.
  • Photoelectric conversion units 161a, 161b, 161c, and 161d perform photoelectric conversion of incident light. These photoelectric conversion units 161a, 161b, 161c, and 161d are photoelectric conversion elements configured by sandwiching a photoelectric conversion film 354, which is stacked on a semiconductor substrate, between transparent electrodes, etc.
  • a voltage is applied to storage electrodes 356a, 356b, 356c, and 356d to cause charges generated by photoelectric conversion units 161a, 161b, 161c, and 161d during exposure to accumulate in the transparent semiconductor layer 353 near them. Furthermore, a voltage is applied to storage electrodes 356a, 356b, 356c, and 356d to output the charges accumulated in the transparent semiconductor layer 353 near them via readout electrode 351 during readout.
  • the upper electrode 355 is connected to the power supply line Vou.
  • a control signal of a voltage hereinafter referred to as the storage voltage
  • the storage voltage higher than the bias voltage of the power supply line Vou
  • electrons, for example, of the charges generated by the photoelectric conversion film 354 move to the transparent semiconductor layer 353 and are stored there.
  • a control signal of a voltage hereinafter referred to as the readout voltage
  • the readout voltage lower than the voltage during the exposure period
  • the charges stored in the transparent semiconductor layer 353 move to the readout electrode 351 and are transmitted to the charge detection unit 125 of the pixel circuit 120c.
  • a readout voltage (control signal) is applied to the storage electrode 356a via the signal line VOA.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of pixel signal generation according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a timing diagram showing an example of pixel signal generation in pixel unit 100 and pixel unit 150.
  • the upper part of Figure 5 shows the generation of a pixel signal in the pixel unit 100.
  • the H-level portion shows the application of a signal (hereinafter referred to as an "ON signal") that turns on the target MOS transistor.
  • an ON signal is applied to signal lines RST1 and RST2, causing MOS transistors 122 in pixel circuits 120a and 120b to conduct. This resets the charge detection units 121 in pixel circuits 120a and 120b.
  • an ON signal is applied to signal lines TGA and TGB. This causes MOS transistors 112 and 113 to conduct, resetting the photoelectric conversion unit 111.
  • an on signal is applied to signal line SEL1 and signal line SEL2, and pixel signals are output from pixel circuit 120a and pixel circuit 120b.
  • the application of the on signal to signal line SEL1 and signal line SEL2 is stopped.
  • Distance measurement using iToF can be performed using a light source that irradiates light onto an object in synchronization with the timing of the pixel signals in Figure 5 and pixel signals output from pixel circuits 120a and 120b.
  • FIG. 5 shows the generation of pixel signals in pixel unit 150.
  • an accumulation voltage is applied to signal line VOA-signal line VOD.
  • the arrows in the figure represent the accumulation period of pixel 160a.
  • an L-level signal is applied to signal line SEL and signal line RST.
  • an accumulation voltage is applied to signal lines VOA-VOD.
  • an ON signal is applied to signal line SEL to read out pixel 160a.
  • an ON signal is applied to the signal line RST, which resets the charge detection unit 125 of the pixel circuit 120c.
  • the application of the ON signal to the signal line RST is stopped.
  • the pixel circuit 120c outputs a reset level value based on pixel 160a.
  • a readout voltage is applied to the signal line VOA. This ends the accumulation period of pixel 160a, and the charge in the photoelectric conversion unit 161a of pixel 160a is transferred to the charge detection unit 125 of the pixel circuit 120c.
  • the application of the readout voltage to the signal line VOA is stopped. This causes the pixel circuit 120c to output a signal level value based on pixel 160a. In addition, the accumulation period for pixel 160a begins.
  • an ON signal is applied to signal line SEL to read out pixel 160b.
  • the application of the ON signal to the signal line RST is stopped.
  • the pixel circuit 120c outputs the reset level value based on the pixel 160b.
  • a readout voltage is applied to signal line VOB. This ends the accumulation period of pixel 160b, and the charge in the photoelectric conversion unit 161b of pixel 160b is transferred to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120c.
  • the application of the readout voltage to signal line VOB is stopped. This causes pixel circuit 120c to output a signal level value based on pixel 160b. Furthermore, the accumulation period for pixel 160b begins.
  • an ON signal is applied to signal line SEL to read out pixel 160c.
  • an ON signal is applied to the signal line RST, which resets the charge detection unit 125 of the pixel circuit 120c.
  • the application of the ON signal to the signal line RST is stopped. After that, the reset level value based on pixel 160c is output from pixel circuit 120c.
  • a readout voltage is applied to the signal line VOC. This ends the accumulation period of pixel 160c, and the charge in the photoelectric conversion unit 161c of pixel 160c is transferred to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120c.
  • the application of the readout voltage to the signal line VOC is stopped. This causes pixel circuit 120c to output a signal level value based on pixel 160c. In addition, the accumulation period for pixel 160c begins.
  • an ON signal is applied to signal line SEL to read out pixel 160d.
  • an ON signal is applied to the signal line RST, which resets the charge detection unit 125 of the pixel circuit 120c.
  • the application of the ON signal to the signal line RST is stopped.
  • the pixel circuit 120c outputs a reset level value based on pixel 160d.
  • a readout voltage is applied to the signal line VOD. This ends the accumulation period of pixel 160d, and the charge in the photoelectric conversion unit 161d of pixel 160d is transferred to the charge detection unit 125 of the pixel circuit 120c.
  • the application of the readout voltage to the signal line VOD is stopped. This causes pixel circuit 120c to output a signal level value based on pixel 160d. Furthermore, the accumulation period for pixel 160d begins.
  • the pixel signal generated by the pixel unit 150 is obtained from the reset level value and the signal level value. Specifically, the pixel signal can be generated by subtracting the reset level value from the signal level value. This pixel signal corresponds to an image signal that corresponds to the incident light from the subject.
  • ⁇ Pixel group arrangement> 6 is a diagram showing an example of the arrangement of pixel groups according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a plan view showing an example of the arrangement of pixel groups 40 in the pixel array section 13.
  • the pixel group 40 is configured by stacking pixel units 100 and 150.
  • a rectangle with dotted hatching in the figure represents a pixel 110 of the pixel unit 100.
  • a photoelectric conversion unit 111 is arranged in the region of this pixel 110.
  • the white rectangles in Figure 6 represent pixels 160a, 160b, 160c, and 160d of the pixel unit 150.
  • the letters attached to pixels 160a, etc. indicate the wavelength of incident light to which each pixel 160a, etc. corresponds. "R” represents red light, "G” represents green light, and "B” represents blue light.
  • the pixel unit 150 in Figure 6 represents an example in which pixels 160a, 160b, 160c, and 160d are arranged in two rows and two columns.
  • a readout electrode 351 which is a common electrode, is located at the center of these pixels 160a, 160b, 160c, and 160d.
  • the dashed rectangle represents the area of the pixel unit 150.
  • pixel unit 150 is arranged offset by the amount of pixel 160 in the upward direction of FIG. 6 with respect to pixel unit 100.
  • readout electrode 351 which is a common electrode
  • readout electrode 351 is arranged at the boundary of pixel unit 100.
  • readout electrode 351, which is a common electrode is arranged across the boundary of pixel unit 100.
  • a columnar through electrode (through electrode 341) is arranged below readout electrode 351.
  • ⁇ Pixel group configuration> 7 is a diagram showing a configuration example of a pixel group according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the diagram is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a pixel group 40.
  • the pixel group 40 includes a semiconductor substrate 300, a through electrode 341, a wiring region 330, an insulating film 345, a readout electrode 351, storage electrodes 356a-356d, an insulating film 352, a transparent semiconductor layer 353, a photoelectric conversion film 354, and an upper electrode 355.
  • the pixel 12 further includes a sealing film 391, color filters 392 and 394, and an on-chip lens 393.
  • the semiconductor substrate 300 is a semiconductor substrate on which elements such as the photoelectric conversion unit 111 are arranged.
  • the semiconductor substrate 300 in Figure 5 shows the photoelectric conversion unit 111, MOS transistors 112 and 113 included in the pixel unit 100, and the charge detection unit 121 included in the pixel circuit 120.
  • Pixel circuits 120a-120c are also arranged on the semiconductor substrate 300.
  • the semiconductor substrate 300 can be made of, for example, silicon (Si).
  • the photoelectric conversion unit 111 and other components are disposed in a well region formed in the semiconductor substrate 300.
  • the semiconductor substrate 300 in FIG. 5 is assumed to constitute a p-type well region.
  • An element can be formed by disposing an n-type or p-type semiconductor region in this p-type well region.
  • the rectangle drawn on the semiconductor substrate 300 in Figure 7 represents a semiconductor region configured as n-type.
  • the photoelectric conversion unit 111 is configured as a semiconductor region 301.
  • the photodiode configured as a pn junction formed at the interface between the n-type semiconductor region 301 and the surrounding p-type well region corresponds to the photoelectric conversion unit 111.
  • the charge detection unit 121 is composed of an n-type semiconductor region 302. This semiconductor region 302 forms a floating diffusion region.
  • MOS transistor 112 is composed of semiconductor regions 301 and 302 and gate electrode 321.
  • Semiconductor regions 301 and 302 correspond to the source region and drain region of the MOS transistor, respectively.
  • Gate electrode 321 is disposed on the surface side of semiconductor substrate 300 and is configured as a pillar with a depth that reaches semiconductor region 301.
  • a gate insulating film (not shown) is disposed between gate electrode 321 and semiconductor substrate 300.
  • An insulating film 320 is disposed on the front surface side of the semiconductor substrate 300.
  • This insulating film 320 is a film that insulates the front surface side of the semiconductor substrate 300.
  • the insulating film 320 can be made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN).
  • the through electrode 341 is an electrode that penetrates the semiconductor substrate 300. This through electrode 341 connects elements arranged on the back side of the semiconductor substrate 300 with elements arranged on the front side.
  • the through electrode 341 in Figure 5 transmits signals from the pixel 160 to circuits arranged on the semiconductor substrate 300.
  • the through electrode 341 can be made of, for example, tungsten (W).
  • the wiring region 330 is disposed on the surface side of the semiconductor substrate 300, and is a region where wiring and the like of elements are disposed.
  • This wiring region 330 includes an insulating layer 331 and wiring 332.
  • the insulating layer 331 insulates the wiring 332 and the like.
  • This insulating layer 331 can be made of, for example, SiO2 .
  • the wiring 332 is a conductor that transmits signals and the like of elements.
  • This wiring 332 can be made of metal such as W or copper (Cu).
  • the wiring 332 and the semiconductor region can be connected by a contact plug 333.
  • This contact plug 333 is made of a columnar metal.
  • the semiconductor substrate 300 and the wiring region 330 constitute the semiconductor substrate 11 of FIG. 1 .
  • the insulating film 345 insulates the rear surface of the semiconductor substrate 300.
  • the insulating film 345 can be made of, for example, SiO2 .
  • the photoelectric conversion film 354 is, for example, an organic photoelectric conversion film, and is a film that generates electric charges in response to incident light.
  • This photoelectric conversion film 354 can be made of organic photoelectric conversion materials including, for example, rhodamine dyes, melacyanine dyes, quinacridone, phthalocyanine dyes, coumarin dyes, and tris-8-hydroxyquinoline Al.
  • the upper electrode 355 is a transparent electrode located adjacent to the photoelectric conversion film 354. This upper electrode 355 can be made of, for example, indium tin oxide (ITO).
  • the readout electrode 351 is an electrode that reads out the charges generated by the photoelectric conversion film 354.
  • the transparent semiconductor layer 353 accumulates charges generated by the photoelectric conversion film 354.
  • the transparent semiconductor layer 353 can be made of, for example, an oxide semiconductor film such as indium-gallium-zinc oxide (IGZO).
  • the insulating film 352 is a film that provides insulation between the transparent semiconductor layer 353 and the storage electrodes 356a and the like. This insulating film 352 can be made of, for example, SiO2 .
  • the storage electrodes 356a and the like control the accumulation and output of charges in the transparent semiconductor layer 353.
  • This storage electrode 356a and the like can be made of, for example, ITO.
  • the through electrode 341 is an electrode configured to penetrate the semiconductor substrate 300. This through electrode 341 forms part of the wiring that connects the readout electrode 351 and the pixel circuit 120c arranged on the front side of the semiconductor substrate 300. Specifically, the through electrode 341 connects the readout electrode 351 and the wiring 332 in the wiring region 330.
  • the sealing film 391 seals the photoelectric conversion unit 101 and other components.
  • the color filters 392 and 394 are optical filters that transmit light of a specific wavelength from the incident light.
  • the color filter 392 is disposed between the on-chip lens 393 and the sealing film 391, and transmits one of red, green, and blue light, as well as infrared light.
  • the color filter 394 is disposed between the storage electrode 356 and other components and the semiconductor substrate 300, and transmits infrared light.
  • the on-chip lens 393 is a lens that focuses incident light onto the photoelectric conversion unit 161 and other components.
  • the configuration of the pixel unit 100 is not limited to this example.
  • it can also be formed on a semiconductor substrate 300 made of a compound semiconductor.
  • ⁇ Effects> 8A and 8B are diagrams illustrating the effects of the photodetection device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 8A is a cross-sectional view illustrating the effects of a pixel group 40 of the photodetection device 1. This figure shows a simplified representation of the pixel group 40.
  • the readout electrode 351 and the through-electrode 341, which are common electrodes can be disposed near the boundary or at the end of the pixel unit 100. This allows the readout electrode 351 to be connected via the shortest route to the surface side of the semiconductor substrate 300 on which the pixel circuit 120c is disposed.
  • Figure 8B shows pixel unit 100 and pixel unit 150 according to the prior art.
  • This figure is shown as a comparative example.
  • the pixel unit 100 and pixel unit 150 in this figure are arranged in a position where their respective ends overlap.
  • the through electrode 341 must avoid the pixel unit 100, so it is arranged near the boundary or end of the pixel unit 100.
  • This requires wiring 346 and via plug 347 to connect the readout electrode 351 and through electrode 341.
  • the wiring length is increased by the length of this wiring 346.
  • parasitic capacitance caused by the wiring 346 is added, reducing the conversion gain in the charge detection section. This results in a deterioration of the signal-to-noise ratio (S/N).
  • the photodetector device 1 of the first embodiment of the present disclosure can shorten the wiring length from the pixel unit 150 to the pixel circuit 120c by staggering the pixel units 150 stacked on the pixel unit 100. This reduces loss and signal transmission delay.
  • the photodetector 1 of the first embodiment described above uses the pixel unit 100 for distance measurement.
  • the photodetector 1 of the second embodiment of the present disclosure differs from the first embodiment described above in that the pixel 110 is used for an EVS (Event-based Vision Sensor).
  • ⁇ Pixel group configuration> 9 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel group according to a second embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a circuit diagram showing a portion of the pixels and pixel circuits of a pixel group 40.
  • the pixel units 100 shown in the figure are used to detect a change in the luminance of incident light in the same direction as an event.
  • the pixel circuit in Figure 9 includes a current-voltage conversion circuit 130, a differentiation circuit 140, a luminance change detection unit 141, and an output unit 142.
  • the current-voltage conversion circuit 130 converts the photocurrent from the photoelectric conversion unit 111 into a voltage signal. During this conversion, the current-voltage conversion circuit 130 performs logarithmic compression of the voltage signal. The converted voltage signal is output to the differentiation circuit 140.
  • the current-voltage conversion circuit 130 includes MOS transistors 131 to 133. In FIG. 9, Vdd represents the power supply line Vdd that supplies power. Vb1 represents the signal line Vb1 that supplies the bias voltage. N-channel MOS transistors can be used for the MOS transistors 131 and 133. A p-channel MOS transistor can be used for the MOS transistor 132.
  • MOS transistor 131 is a MOS transistor that supplies current to photoelectric conversion unit 111.
  • a sink current (photocurrent) corresponding to incident light flows through photoelectric conversion unit 111.
  • MOS transistor 131 supplies this sink current.
  • the gate of MOS transistor 131 is driven by the output voltage of MOS transistor 133 (described below), and outputs a source current equal to the sink current of photoelectric conversion unit 111.
  • the source voltage of MOS transistor 131 is a voltage corresponding to the current of photoelectric conversion unit 111.
  • the photocurrent of photoelectric conversion unit 111 is converted into a voltage signal.
  • MOS transistor 133 is a MOS transistor that amplifies the source voltage of MOS transistor 131.
  • MOS transistor 132 constitutes a constant current load for MOS transistor 133.
  • An amplified voltage signal is output to the drain of MOS transistor 133.
  • This voltage signal is output to differentiation circuit 140 and also fed back to the gate of MOS transistor 131.
  • Vgs of MOS transistor 131 is equal to or lower than the threshold voltage, the source current changes exponentially with changes in Vgs. For this reason, the output voltage of MOS transistor 133 that is fed back to the gate of MOS transistor 131 is a voltage signal that is logarithmically compressed photocurrent of photoelectric conversion unit 111, which is equal to the source current of MOS transistor 131.
  • the differentiating circuit 140 extracts the change in the voltage signal output from the current-voltage conversion circuit 130 and integrates the extracted change to generate a signal corresponding to the amount of change in the voltage signal. This signal corresponds to a signal corresponding to the change in luminance of the incident light. This signal is called an optical signal.
  • the differentiating circuit 140 outputs the generated optical signal to the luminance change detection unit 141.
  • a control signal is input to the differentiating circuit 140 from the vertical drive circuit 33. This control signal is a signal that resets the circuit that detects the amount of change in the voltage signal described above.
  • the luminance change detection unit 141 detects changes in the luminance of incident light.
  • the luminance change detection unit 141 in Figure 9 detects changes in the optical signal output from the differentiation circuit 140 based on a threshold value. That is, if the change in the optical signal exceeds the threshold value, the change in the optical signal is detected as an event.
  • an event in the direction in which the optical signal increases is called an ON event
  • an event in the direction in which the optical signal decreases is called an OFF event.
  • the luminance change detection unit 141 detects ON events and OFF events using the voltages of the ON event detection signal and OFF event detection signal supplied from the vertical drive circuit 33 as threshold values. The detection results are output to the output unit 142.
  • the output unit 142 outputs the on-events and off-events detected by the brightness change detection unit 141 as event signals based on the control signal from the vertical drive circuit 33.
  • ⁇ Pixel group configuration> 10 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel group according to the second embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 7, this figure is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a pixel group 40. In this figure, the configuration of the pixel unit 100 is different from that of the pixel group 40 in FIG.
  • the pixel unit 100 in FIG. 10 includes a pixel 110.
  • This pixel 110 includes a photoelectric conversion unit 111.
  • the photoelectric conversion unit 111 in FIG. 10 includes a semiconductor region 301 and a semiconductor region 303.
  • the semiconductor region 303 is a semiconductor region configured with a relatively high impurity concentration and the same conductivity type as the semiconductor region 301.
  • a contact plug 333 is connected to this semiconductor region 303.
  • the semiconductor region 303 is a region for reducing the connection resistance of the contact plug 333.
  • the photoelectric conversion unit 111 is connected to the current-voltage conversion circuit 130 via the contact plug 333 and wiring 332.
  • the configuration of the light detection device 1 other than that described above is the same as the configuration of the light detection device 1 in the first embodiment of the present disclosure, so description thereof will be omitted.
  • the photodetector device 1 allows the pixel unit 100 to be used for EVS.
  • the photodetector 1 of the first embodiment described above uses a pixel unit 150 including pixels 160 each having a photoelectric conversion unit formed of an organic photoelectric conversion film.
  • the photodetector 1 of the third embodiment of the present disclosure differs from the first embodiment described above in that it uses a pixel unit 200 including a pixel (pixel 210) each having a photoelectric conversion unit formed on a semiconductor substrate.
  • ⁇ Pixel Group> 11 is a diagram showing an example configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 2, this diagram shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the pixel group 40 in this diagram differs from the pixel group 40 in FIG. 2 in that it includes a pixel unit 200 instead of the pixel unit 150, the pixel unit 100 includes a plurality of pixels, and pixel circuits 120d and 120e are arranged.
  • the pixel unit 100 in FIG. 11 includes a plurality of pixels 110 (pixel 110a, pixel 110b, pixel 110c, and pixel 110d).
  • the pixel unit 100 is also connected to a pixel circuit 120a.
  • the pixel unit 200 includes a plurality of pixels 210 (pixel 210a, pixel 210b, pixel 210c, and pixel 210d) having photoelectric conversion units formed on a semiconductor substrate 300. These pixels 210a, pixel 210b, pixel 210c, and pixel 210d are stacked on pixels 110a, pixel 110b, pixel 110c, and pixel 110d of the pixel unit 100.
  • the pixel unit 200 is also connected to a pixel circuit 120b.
  • Pixel 110a, pixel 110b, pixel 110c, and pixel 110d are examples of "first pixels” in the present disclosure.
  • Pixel 210a, pixel 210b, pixel 210c, and pixel 210d are examples of "second pixels” in the present disclosure.
  • Pixel unit 200 is an example of "second pixel unit” in the present disclosure.
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams showing an example configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 12 and 13 are circuit diagrams showing an example configuration of pixel group 40.
  • FIG. 12 shows a circuit diagram of pixel unit 100 and pixel circuit 120d of pixel group 40.
  • Pixel unit 100 in the figure includes pixel 110a, pixel 110b, pixel 110c, pixel 110d, and MOS transistors 112 to 115.
  • Pixel 110a, pixel 110b, pixel 110c, and pixel 110d are respectively provided with photoelectric conversion units 111a, 111b, 111c, and 111d.
  • MOS transistor 112 transfers the charge of photoelectric conversion unit 111a to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120d.
  • MOS transistor 113 transfers the charge of photoelectric conversion unit 111b to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120d.
  • MOS transistor 114 transfers the charge of photoelectric conversion unit 111c to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120d.
  • MOS transistor 115 transfers the charge of photoelectric conversion unit 111d to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120d.
  • Signal lines TG1, TG2, TG3, and TG4 are connected to the gates of MOS transistors 112, 113, 114, and 115, respectively.
  • FIG. 13 shows a circuit diagram of pixel unit 200 and pixel circuit 120e of pixel group 40.
  • Pixel unit 200 in the figure includes pixel 210a, pixel 210b, pixel 210c, pixel 210d, and MOS transistors 212 to 215.
  • Pixel 210a, pixel 210b, pixel 210c, and pixel 210d are respectively provided with photoelectric conversion units 211a, 211b, 211c, and 211d.
  • MOS transistor 212 transfers the charge of photoelectric conversion unit 211a to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120e.
  • MOS transistor 213 transfers the charge of photoelectric conversion unit 211b to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120e.
  • MOS transistor 214 transfers the charge of photoelectric conversion unit 211c to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120e.
  • MOS transistor 215 transfers the charge of photoelectric conversion unit 211d to the charge detection unit 125 of pixel circuit 120b.
  • Signal lines TG1, TG2, TG3, and TG4 are connected to the gates of MOS transistors 212, 213, 214, and 215, respectively.
  • pixel circuit 120d and pixel circuit 120e can have the same circuit configuration as pixel circuit 120c.
  • ⁇ Pixel group arrangement> 14 is a diagram showing an example of the arrangement of pixel groups according to the third embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 6 , this figure is a plan view showing an example of the arrangement of pixel groups 40 in the pixel array section 13. As described above, the pixel group 40 in this figure is configured by stacking pixel units 100 and pixel units 200. Of the rectangles with dotted hatching in this figure, the outer rectangle represents the pixel 110 of the pixel unit 100. The inner rectangle represents the pixel 210 of the pixel unit 200. The rectangle with dashed lines represents the region of the pixel unit 100. The dotted line region represents the region of the pixel unit 200.
  • a charge detection unit 125 (charge detection unit 125d) is arranged in the pixel unit 100.
  • a charge detection unit 125 (charge detection unit 125e) is also arranged in the pixel unit 200.
  • the pixel unit 200 is arranged at an offset by the amount of pixel 210 to the upper side of FIG. 14 relative to the pixel unit 100. Therefore, the charge detection unit 125d is arranged near the boundary of the pixel unit 200, and the charge detection unit 125e is arranged near the boundary of the pixel unit 100.
  • ⁇ Pixel group configuration> 15 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel group according to a third embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 7, this figure is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a pixel group 40. The pixel group 40 in this figure differs from the pixel group 40 in FIG. 7 in that a pixel unit 200 is arranged instead of the pixel unit 150.
  • the photoelectric conversion units 111 (photoelectric conversion units 111b and 111c) of the pixels 110 (pixels 110b and 110c) of the pixel unit 100 are formed from a semiconductor region 301.
  • the charge detection unit 125d is formed from a semiconductor region 302.
  • a MOS transistor 113 is disposed between the photoelectric conversion unit 111b and the charge detection unit 125d.
  • a MOS transistor 114 is disposed between the photoelectric conversion unit 111c and the charge detection unit 125d.
  • the MOS transistors 113 and 114 are MOS transistors with flat gates.
  • the photoelectric conversion units 211 (photoelectric conversion units 211a and 211d) of the pixels 210 (pixels 210a and 210d) of the pixel unit 200 are composed of semiconductor regions 305. These semiconductor regions 305 are semiconductor regions arranged above the semiconductor region 301.
  • the charge detection unit 125e is composed of semiconductor regions 304.
  • a MOS transistor 212 is arranged between the photoelectric conversion unit 211a and the charge detection unit 125e.
  • a MOS transistor 215 is arranged between the photoelectric conversion unit 211d and the charge detection unit 125e.
  • the MOS transistors 113 and 114 are MOS transistors having vertical gates, similar to the MOS transistor 112 in Figure 7.
  • the pixel unit 200 is stacked on top of the pixel unit 100.
  • the configuration of the light detection device 1 other than that described above is the same as the configuration of the light detection device 1 in the first embodiment of the present disclosure, so description thereof will be omitted.
  • the photodetector 1 is configured by stacking a pixel unit 200 having a photoelectric conversion unit 211 formed on a semiconductor substrate on a pixel unit 100. This allows the photodetector 1 to be made thinner.
  • the photodetector 1 of the third embodiment described above uses the pixel unit 100 and the pixel unit 200.
  • the photodetector 1 of the fourth embodiment of the present disclosure differs from the third embodiment described above in that it further uses a pixel unit 150.
  • ⁇ Pixel group arrangement> 17 is a diagram showing an example of the arrangement of pixel groups according to the fourth embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 14, this figure is a plan view showing an example of the arrangement of pixel groups 40 in the pixel array section 13.
  • the pixel 110 of the pixel unit 100 corresponds to blue light.
  • the pixel 210 of the pixel unit 200 corresponds to red light.
  • the pixel 160 of the pixel unit 150 corresponds to green light.
  • ⁇ Pixel group configuration> 18 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel group according to a fourth embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 15, this figure is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a pixel group 40.
  • the pixel group 40 in this figure differs from the pixel group 40 in FIG. 15 in that a pixel unit 150 is further arranged therein. Furthermore, the pixel group 40 in this figure has a protective layer 395 arranged therein instead of a color filter 392.
  • the configuration of the light detection device 1 other than that described above is the same as the configuration of the light detection device 1 in the third embodiment of the present disclosure, so description thereof will be omitted.
  • the photodetector device 1 of the fourth embodiment of the present disclosure is configured by stacking pixel units 100 and 200, each having a photoelectric conversion unit disposed on a semiconductor substrate, and pixel unit 150, each having a photoelectric conversion unit formed of an organic photoelectric conversion film. Pixel units 100, 200, and 200 are disposed at offset positions relative to each other, thereby shortening the wiring length from pixel unit 150 to pixel circuit 120c and from pixel unit 200 to pixel circuit 120b.
  • pixel units pixel unit 100 and pixel unit 200 each having a photoelectric conversion unit disposed on a semiconductor substrate are stacked.
  • the photodetector 1 of the fifth embodiment of the present disclosure differs from the first embodiment described above in that pixel units each having a photoelectric conversion unit made of an organic photoelectric conversion film are stacked.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel group according to a fifth embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 16 , this diagram shows an example of the configuration of a pixel group 40.
  • the pixel group 40 in FIG. 19 differs from the pixel group 40 in FIG. 16 in that a pixel unit 250 is arranged instead of the pixel unit 200.
  • a pixel circuit 120e is connected to the pixel unit 250.
  • the pixels 160a, 160b, 160c, and 160d in FIG. 19 are examples of "second pixels” in the present disclosure.
  • the pixel unit 150 in FIG. 19 is an example of "second pixel unit” in the present disclosure.
  • the pixels 260a, 260b, 260c, and 260d are examples of "third pixels” in the present disclosure.
  • the pixel unit 250 in FIG. 19 is an example of "third pixel unit” in the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example configuration of a pixel group according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a circuit diagram showing an example configuration of a pixel unit 250 in a pixel group 40.
  • the pixel unit 250 includes a plurality of pixels 260 (pixel 260a, pixel 260b, pixel 260c, and pixel 260d).
  • a photoelectric conversion unit 261 (photoelectric conversion unit 261a, photoelectric conversion unit 261b, photoelectric conversion unit 261c, and photoelectric conversion unit 261d) having a photoelectric conversion film 374 made of an organic material is arranged.
  • An upper electrode 375 is arranged above this photoelectric conversion film 374, and a transparent semiconductor layer 373 is arranged below it.
  • a readout electrode 371 is connected to the transparent semiconductor layer 373.
  • Storage electrodes 376a, 376b, 376c, and 376d are arranged adjacent to the transparent semiconductor layer 373.
  • An insulating film 372 is arranged between the transparent semiconductor layer 373 and the readout electrode 371, storage electrode 376a, etc.
  • the pixel unit 250 is connected to the pixel circuit 120e.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the arrangement of pixel groups according to the fifth embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 17 , this figure is a plan view showing an example of the arrangement of pixel groups 40 in the pixel array section 13.
  • the dashed-dotted rectangle in FIG. 21 represents the area of the pixel unit 250.
  • the pixel unit 150 is arranged shifted to the right and top in FIG. 21 relative to the pixel unit 100.
  • the pixel unit 250 is arranged shifted to the right in FIG. 21 relative to the pixel unit 100. Therefore, the charge detection section 125d is arranged near the boundary of the pixel unit 200 and the boundary of the pixel unit 250.
  • the readout electrode 351 is arranged near the boundary of the pixel unit 100 and the boundary of the pixel unit 250.
  • the readout electrode 371 is arranged near the boundary of the pixel unit 100 and the boundary of the pixel unit 200.
  • Fig. 22 is a diagram showing an example configuration of a pixel group according to a fifth embodiment of the present disclosure. Similar to Fig. 18, Fig. 22 is a cross-sectional view showing an example configuration of a pixel group 40. The pixel group 40 in Fig. 22 differs from the pixel group 40 in Fig. 18 in that a pixel unit 250 is arranged instead of the pixel unit 200.
  • the pixel unit 250 is configured by being stacked on top of the pixel unit 150.
  • An insulating layer 360 is disposed between the pixel unit 150 and the pixel unit 250.
  • the configuration of the light detection device 1 other than that described above is the same as the configuration of the light detection device 1 in the fourth embodiment of the present disclosure, so description thereof will be omitted.
  • the photodetector device 1 of the fifth embodiment of the present disclosure is configured by stacking pixel unit 100, which has a photoelectric conversion unit arranged on a semiconductor substrate, and pixel unit 150 and pixel unit 250, which have photoelectric conversion units made of organic photoelectric conversion films.
  • Pixel unit 100, pixel unit 150, and pixel unit 250 are arranged at offset positions relative to each other, which makes it possible to shorten the wiring length from pixel unit 150 to pixel circuit 120c and from pixel unit 250 to pixel circuit 120e.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example configuration of a pixel group according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • the pixel unit 150 in FIG. 23 is configured with pixels 160 arranged in four rows and two columns. Two readout electrodes 351 are arranged in this pixel unit 150. The pixel unit 150 in FIG. 23 further has wiring 346 connecting these readout electrodes 351.
  • the pixel unit 100 in FIG. 23 includes one pixel 110. This pixel unit 100 is configured to be approximately the same size as the two pixel units 150 arranged adjacent to it. The two pixel units 150 are also arranged offset above the pixel unit 100 in FIG. 23. It is also possible to arrange the pixels 160 in four rows and four columns.
  • through-electrodes 341 are arranged at the boundaries of the pixel units 100, and wiring 346 is arranged on the through-electrodes 341.
  • FIG. 24 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • Two pixel units 150 each consisting of four rows and two columns of pixels 160, are positioned above the pixel unit 100 in Figure 24, offset by two pixels (160).
  • through-electrodes 341 are arranged at the boundaries of pixel units 100, and wiring 346 is arranged on the through-electrodes 341.
  • FIG. 25 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • Two pixel units 150 each consisting of four rows and two columns of pixels 160, are positioned above and to the right of the pixel unit 100 in Figure 25, offset by one pixel (160).
  • through-electrodes 341 are arranged at the boundaries of the pixel units 100, and wiring 346 is arranged on the through-electrodes 341.
  • FIG. 26 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • Two pixel units 150 each consisting of four rows and two columns of pixels 160, are offset two pixels 160 up and one pixel 160 to the right relative to the pixel unit 100 in Figure 26.
  • through-electrodes 341 are arranged at the boundaries of pixel units 100, and wiring 346 is arranged on the through-electrodes 341.
  • FIG. 27 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • the pixel unit 150 in FIG. 27 is configured with pixels 160 arranged in two rows and two columns.
  • the pixel unit 150 is arranged above the pixel unit 100 in FIG. 27, shifted relative to the pixel unit 100.
  • the through electrodes 341 are arranged at the boundaries of the pixel units 100.
  • FIG. 28 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • the pixel unit 150 which is configured by arranging pixels 160 in two rows and two columns, is shifted to the left of the pixel unit 100 in Figure 28.
  • the through electrodes 341 are arranged at the boundaries of the pixel units 100.
  • FIG. 29 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • the pixel unit 150 which is configured by arranging pixels 160 in two rows and two columns, is shifted to the left and top of Figure 28 relative to the pixel unit 100.
  • the through electrodes 341 are arranged at the boundaries of the pixel unit 100.
  • FIG. 30A is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows an example configuration of a pixel group 40.
  • the upper part of the figure shows a plan view of the pixel group 40, and the lower part of the figure shows a cross-sectional view of the pixel group 40.
  • the through electrode 341 in Figure 30A is arranged in a corner of the pixel unit 100. Furthermore, the pixel unit 150, which is configured by arranging pixels 160 in two rows and two columns, is arranged shifted to the left of the pixel unit 100 in Figure 30A. Furthermore, the pixel unit 150 further has wiring 346 that connects the readout electrode 351 and the through electrode 341. In the lower diagram of Figure 30A, the through electrode 341 is arranged at the boundary of the pixel unit 100. The wiring 346 can connect the readout electrode 351 and the through electrode 341 over a shorter distance than when there is no shift between them.
  • Figure 30B is a diagram showing another example configuration of a pixel group in a comparative example. This figure shows an example in which the pixel units 150 are arranged without being shifted.
  • the wiring 346 is configured to run along the diagonal of the pixel unit 100.
  • the wiring 346 is longer than in the pixel group 40 in Figure 30A.
  • FIG. 31 is a diagram showing another example configuration of a pixel group according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the diagram shows an example arrangement of a pixel group 40.
  • the pixel group 40 in the diagram includes a pixel unit 100 and a pixel unit 150.
  • the pixel unit 100 is arranged with pixels 110 (pixels 110b and 110c) corresponding to red light and pixels 110 (pixels 110a and 110d) corresponding to blue light.
  • the pixel unit 150 is arranged with pixels 160 (pixels 160a, 160b, 160c, and 160d) corresponding to green light.
  • the photodetector 1 as described above can be applied to various electronic devices, such as imaging systems such as digital still cameras and digital video cameras, mobile phones with imaging functions, or other devices with imaging functions.
  • FIG 32 is a block diagram showing an example configuration of an imaging device installed in an electronic device.
  • electronic device 701 is equipped with an optical system 702, a photodetector 703, and a DSP (Digital Signal Processor) 704, and is configured by connecting DSP 704, display device 705, operation system 706, memory 708, recording device 709, and power supply system 710 via bus 707, and is capable of capturing still and moving images.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the optical system 702 is composed of one or more lenses, and guides image light (incident light) from the subject to the light detection device 703, forming an image on the light receiving surface (sensor section) of the light detection device 703.
  • the photodetector 703 is the photodetector 1 of any of the configuration examples described above. Electrons are accumulated in the photodetector 703 for a certain period of time in accordance with the image formed on the light-receiving surface via the optical system 702. A signal corresponding to the electrons accumulated in the photodetector 703 is then input to the DSP 704.
  • the DSP 704 performs various signal processing on the signal from the photodetector 703 to acquire an image, and temporarily stores the image data in the memory 708.
  • the image data stored in the memory 708 is recorded in the recording device 709 or supplied to the display device 705 to display the image.
  • the operation system 706 also accepts various operations by the user and supplies operation signals to each block of the electronic device 701, and the power supply system 710 supplies the power necessary to drive each block of the electronic device 701.
  • Fig. 33A is a diagram schematically illustrating an example of the overall configuration of a light detection system 2000 including the light detection device 1.
  • Fig. 33B is a diagram illustrating an example of the circuit configuration of the light detection system 2000.
  • the light detection system 2000 includes a light emitting device 2001 serving as a light source unit that emits infrared light, and a light detection device 2002 serving as a light receiving unit having a photoelectric conversion element.
  • the light detection device 1 described above can be used as the light detection device 2002.
  • the light detection system 2000 may further include a system control unit 2003, a light source driving unit 2004, a sensor control unit 2005, a light source side optical system 2006, and a camera side optical system 2007.
  • the optical detection device 2002 can detect light L1 and light L2.
  • Light L1 is external ambient light reflected by the subject (object to be measured) 2100 ( Figure 33A).
  • Light L2 is light emitted by the light-emitting device 2001 and then reflected by the subject 2100.
  • Light L1 is, for example, visible light
  • light L2 is, for example, infrared light.
  • Light L1 can be detected by the photoelectric conversion unit in the optical detection device 2002, and light L2 can be detected by the photoelectric conversion region in the optical detection device 2002.
  • Image information of the subject 2100 can be obtained from light L1, and distance information between the subject 2100 and the optical detection system 2000 can be obtained from light L2.
  • the optical detection system 2000 can be installed in, for example, an electronic device such as a smartphone or a mobile object such as a car.
  • the light-emitting device 2001 can be composed of, for example, a semiconductor laser, a surface-emitting semiconductor laser, or a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL).
  • the method of detecting the light L2 emitted from the light-emitting device 2001 by the photodetector 2002 can be, for example, an iTOF system, but is not limited to this.
  • the photoelectric conversion unit can measure the distance to the subject 2100, for example, by using the time-of-flight (TOF).
  • the method of detecting the light L2 emitted from the light-emitting device 2001 by the photodetector 2002 can also be, for example, a structured light system or a stereo vision system.
  • a structured light system a predetermined pattern of light is projected onto the subject 2100, and the distance between the photodetector 2000 and the subject 2100 can be measured by analyzing the distortion of the pattern.
  • the stereo vision system for example, two or more cameras are used to acquire two or more images of the subject 2100 viewed from two or more different viewpoints, thereby measuring the distance between the photodetector 2000 and the subject.
  • the light emitting device 2001 and the light detecting device 2002 can be synchronously controlled by the system control unit 2003.
  • the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, or a robot.
  • Figure 34 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053.
  • the drivetrain control unit 12010 controls the operation of devices related to the vehicle's drivetrain in accordance with various programs.
  • the drivetrain control unit 12010 functions as a control device for a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce, a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels, a steering mechanism that adjusts the vehicle's steering angle, and a braking device that generates vehicle braking force.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 is connected to an imaging unit 12031.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, characters on the road surface, etc. based on the received images.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image, or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light, or may be invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle. Connected to the in-vehicle information detection unit 12040 is, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • Microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by external vehicle information detection unit 12030 or internal vehicle information detection unit 12040, and output control commands to drivetrain control unit 12010.
  • microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on inter-vehicle distance, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the vehicle's surroundings acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, thereby enabling cooperative control aimed at autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • the microcomputer 12051 can output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/video output unit 12052 transmits at least one audio and/or video output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • Figure 35 shows an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly capture images of the front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect leading vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.
  • Imaging range 12111 indicates the imaging range of imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range 12114 indicates the imaging range of imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function for acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera consisting of multiple image capturing elements, or an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 can calculate the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100), thereby extracting as a preceding vehicle, in particular, the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or higher). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 can classify and extract three-dimensional object data regarding three-dimensional objects into categories such as motorcycles, standard vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, and use this data for automatic obstacle avoidance. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and a collision is possible, it can provide driving assistance to avoid a collision by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or evasive steering via the drivetrain control unit 12010.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize pedestrians by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is performed, for example, by extracting feature points in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the outline of an object to determine whether or not the object is a pedestrian.
  • the audio/video output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular outline on the recognized pedestrian for emphasis.
  • the audio/video output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating the pedestrian in a desired position.
  • the foregoing describes an example of a vehicle control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the technology disclosed herein can be applied to the imaging unit 12031 of the configuration described above.
  • the photodetector 1 in FIG. 1 can be applied to the imaging unit 12031.
  • the technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • Figure 36 is a diagram showing an example of the general configuration of an endoscopic surgery system to which the technology disclosed herein (the present technology) can be applied.
  • Figure 36 shows an operator (doctor) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 is composed of an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment tool 11112, a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100, and a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101, a predetermined length of which is inserted from the tip into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 is configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101, but the endoscope 11100 may also be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel.
  • An opening into which an objective lens is fitted is provided at the tip of the tube 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the tube by a light guide extending inside the tube 11101, and is then irradiated via the objective lens towards the object to be observed inside the body cavity of the patient 11132.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, an oblique-viewing endoscope, or a side-viewing endoscope.
  • the camera head 11102 contains an optical system and an image sensor, and the optical system focuses reflected light (observation light) from the object being observed onto the image sensor.
  • the image sensor converts the observation light photoelectrically, generating an electrical signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image. This image signal is sent to the camera control unit (CCU) 11201 as RAW data.
  • CCU camera control unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), etc., and comprehensively controls the operation of the endoscope 11100 and display device 11202. Furthermore, the CCU 11201 receives image signals from the camera head 11102 and performs various image processing on the image signals, such as development processing (demosaic processing), to display an image based on the image signals.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 Under the control of the CCU 11201, the display device 11202 displays an image based on the image signal that has been subjected to image processing by the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, etc.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the treatment tool control device 11205 controls the operation of the energy treatment tool 11112 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, etc.
  • the insufflation device 11206 sends gas into the body cavity of the patient 11132 via the insufflation tube 11111 to inflate the body cavity in order to ensure a clear field of view for the endoscope 11100 and to ensure working space for the surgeon.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information related to the surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information related to the surgery in various formats, such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 which supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, can be configured from a white light source, such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • a white light source such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • the white light source is configured from a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, making it possible to adjust the white balance of the captured image in the light source device 11203.
  • the light source device 11203 may be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals.
  • the operation of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of the change in light intensity to acquire images in a time-division manner and combining these images, it is possible to generate an image with a high dynamic range that is free of so-called blocked-up shadows and blown-out highlights.
  • the light source device 11203 may also be configured to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • Special light observation for example, utilizes the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light with a narrower band than the light irradiated during normal observation (i.e., white light), thereby capturing high-contrast images of specific tissues, such as blood vessels on the surface of the mucosa, in what is known as narrow band imaging.
  • special light observation may involve fluorescence observation, in which images are obtained using fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • Fluorescence observation can involve irradiating excitation light onto body tissue and observing the fluorescence from the tissue (autofluorescence observation), or by locally injecting a reagent such as indocyanine green (ICG) into the body tissue and irradiating the tissue with excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of the reagent to obtain a fluorescent image.
  • the light source device 11203 may be configured to supply narrow band light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • Figure 37 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in Figure 36.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other via a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • Lens unit 11401 is an optical system provided at the connection point with the lens barrel 11101. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401. Lens unit 11401 is composed of a combination of multiple lenses, including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 may comprise one imaging element (a so-called single-chip type) or multiple elements (a so-called multi-chip type). If the imaging unit 11402 is configured as a multi-chip type, then, for example, each imaging element may generate an image signal corresponding to each of the RGB colors, and these may then be combined to produce a color image. Alternatively, the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for acquiring image signals for the right and left eyes, respectively, corresponding to a 3D (dimensional) display. 3D display allows the surgeon 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue at the surgical site. Note that if the imaging unit 11402 is configured as a multi-chip type, multiple lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101, immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and under the control of the camera head control unit 11405, moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 a predetermined distance along the optical axis. This allows the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 to be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 also receives control signals from the CCU 11201 for controlling the operation of the camera head 11102, and supplies these to the camera head control unit 11405.
  • These control signals include information relating to the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value during imaging, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be specified by the user as appropriate, or may be set automatically by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal.
  • the endoscope 11100 will be equipped with the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the operation of the camera head 11102 based on control signals received from the CCU 11201 via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits control signals to the camera head 11102 to control the operation of the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted via electrical communication, optical communication, etc.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing operations on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site, etc. by the endoscope 11100, and the display of the captured images obtained by imaging the surgical site, etc. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display the captured image showing the surgical area, etc., based on the image signal that has been image processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition technologies.
  • the control unit 11413 can recognize surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist generated when using the energy treatment tool 11112, etc., by detecting the shape and color of the edges of objects included in the captured image.
  • the control unit 11413 may use the recognition results to superimpose various surgical support information on the image of the surgical area. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, the burden on the surgeon 11131 can be reduced and the surgeon 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable for electrical signal communication, an optical fiber for optical communication, or a composite cable of these.
  • communication is performed wired using a transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may also be performed wirelessly.
  • the technology disclosed herein can be applied to the endoscope 11100 and the imaging unit 11402 of the camera head 11102.
  • the light detection device 1 in Figure 1 can be applied to the imaging unit 11402.
  • the present technology can also be configured as follows. (1) a first pixel unit including at least one first pixel having a photoelectric conversion portion formed on a semiconductor substrate; a second pixel unit configured such that a plurality of second pixels, each having a photoelectric conversion unit whose electric charge is transferred to a common pixel circuit, are arranged in a matrix form and are stacked on the first pixel unit, and are shifted by at least one of the first pixels. (2) The photodetector according to (1), wherein the first pixel unit includes the first pixel having the photoelectric conversion portion made of silicon. (3) The photodetector according to (1), wherein the first pixel unit includes the first pixel having the photoelectric conversion portion made of a compound semiconductor.
  • the photodetector device further comprising a columnar electrode arranged near a boundary of the first pixel unit, which connects the common electrode and any of the wirings connecting the common electrodes to a pixel circuit arranged on the semiconductor substrate.
  • the photodetection device according to any one of (1) to (7), further comprising a third pixel unit configured such that a plurality of third pixels, each having a photoelectric conversion unit whose respective charges are transferred to a common charge detection unit, are arranged in a matrix and stacked on the first pixel unit, and the third pixel unit is positioned offset from the first pixel unit and the second pixel unit by at least one of the first pixels.
  • the photodetector device according to any one of (1) to (7), wherein the second pixel unit is configured by arranging a plurality of the second pixels in n rows and m columns (n is 2 or 4, and m is n/2).
  • the optical detection device according to any one of (1) to (14), wherein the first pixel unit includes the first pixel for receiving reflected light that is emitted from a light source and reflected by the object in order to detect the distance to the object.
  • the photodetector device according to any one of (1) to (14), wherein the first pixel unit includes the first pixel for detecting a change in the luminance of incident light in the same direction as an event.
  • a first pixel unit including at least one first pixel having a photoelectric conversion portion formed on a semiconductor substrate; a second pixel unit configured by arranging a plurality of second pixels in a matrix form, each having a photoelectric conversion unit whose charge is transferred to a common charge detection unit, and stacked on the first pixel unit; the second pixel unit has at least one common electrode through which signal charges from the photoelectric conversion units of each of the plurality of second pixels are read out, and either the common electrode or a wiring connecting the plurality of common electrodes to each other is arranged across a boundary of the first pixel unit.
  • the photodetector device described in (17) further comprising a columnar electrode arranged near the boundary of the first pixel unit and connecting either the common electrode or the wiring to a pixel circuit arranged on the semiconductor substrate.
  • a first pixel unit including at least one first pixel having a photoelectric conversion portion formed on a semiconductor substrate; a second pixel unit configured such that a plurality of second pixels, each having a photoelectric conversion unit whose electric charge is transferred to a common pixel circuit, are arranged in a matrix, and stacked on the first pixel unit and shifted by at least one of the first pixels; a processing circuit that processes a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit of the first pixel and a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit of the second pixel.
  • a first pixel unit including at least one first pixel having a photoelectric conversion portion formed on a semiconductor substrate; a second pixel unit configured by arranging a plurality of second pixels in a matrix form, each having a photoelectric conversion unit whose electric charge is transferred to a common pixel circuit, and stacked on the first pixel unit; a processing circuit that processes a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit of the first pixel and a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit of the second pixel, the second pixel unit has at least one common electrode to which the photoelectric conversion units of each of the plurality of second pixels are connected, and either the common electrode or a wiring connecting the plurality of common electrodes to each other is arranged across a boundary of the first pixel unit.
  • Photodetector device 34 Column signal processing circuit 40 Pixel group 100, 150, 200, 250 Pixel unit 110, 110a, 110b, 110c, 110d, 160, 160a, 160b, 160c, 160d, 210, 210a, 210b, 210c, 210d, 260, 260a, 260b, 260c, 260d Pixel 111, 111a, 111b, 111c, 111d, 161, 161a, 161b, 161c, 161d, 211a, 211b, 211c, 211d, 261, 261a, 261b, 261c, 261d Photoelectric conversion unit 120a, 120b, 120c pixel circuit 300 semiconductor substrate 332, 346 wiring 341 through electrode 351, 371 readout electrode 354, 374 photoelectric conversion film 701 electronic device 703 photodetector 11402, 12031, 12101 to 12105 imaging section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

上層の画素群の配線長を短くする。光検出装置は、第１の画素ユニットと、第２の画素ユニットとを有する。第１の画素ユニットは、半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える。第２の画素ユニットは、共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されてその第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つのその第１の画素の分だけずれて配置される。

Description

光検出装置及び電子機器
　本開示は、光検出装置及び電子機器に関する。
　撮像装置等の光検出装置において、画素信号生成回路等の画素回路を複数の画素からなる画素群において共有する光検出装置が使用されている。また、この画素群を積層することにより、面積を縮小した光検出装置（光電変換素子）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　この光電変換素子は、半導体基板に形成された画素群の上層に有機光電変換膜を有する画素群が積層されて構成される。それぞれの画素群が共通に接続される画素回路は、半導体基板に配置される。上層の画素群により生成される電荷に基づく信号を半導体基板に形成された画素回路に伝達するため、半導体基板を貫通する形状に構成される貫通電極が使用されている。
国際公開第２０２０／２５５９９９号公報
　しかしながら、上記の従来技術では、上層の画素群が下層（半導体基板）の画素群に積層されるため、貫通電極が下層の画素群の端部に配置される。下層の画素群を避ける位置に貫通電極を配置するためである。このため、上層の画素群に共通に接続される共通電極と上記貫通電極とを接続する配線が必要となり、配線長が長くなるという問題がある。これにより、浮遊容量の増加等の問題を生じる。
　そこで、本開示では、上層の画素群の配線長を短くする光検出装置及び電子機器を提案する。
　本開示に係る光検出装置は、半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されて上記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの上記第１の画素の分だけずれて配置される第２の画素ユニットとを有する。
本開示の実施形態に係る光検出装置の概略構成の一例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る画素信号の生成の一例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の効果を説明する図である。 本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の効果を説明する図である。 本開示の第２の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第２の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第４の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第４の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。 本開示の第４の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第５の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第５の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第５の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。 本開示の第５の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 比較例の画素グループの他の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。 電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。 光検出装置を備えた光検出システムの全体構成の一例を模式的に示す図である。 光検出システムの回路構成の一例を示す図である。 本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 撮像部の設置位置の例を示す図である。 本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図３６に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。説明は、以下の順に行う。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
１．第１の実施形態
２．第２の実施形態
３．第３の実施形態
４．第４の実施形態
５．第５の実施形態
６．第６の実施形態
７．電子機器の構成
８．適用例
９．移動体への応用例
１０．内視鏡手術システムへの応用例
　（１．第１の実施形態）
　＜光検出装置の構成＞
　図１は、本開示の実施形態に係る光検出装置の概略構成の一例を示す図である。本例の光検出装置１は、図１に示すように、半導体基板１１例えばシリコン基板に複数の光電変換部を含む画素１２が規則的に２次元的に配列された画素アレイ部（いわゆる撮像領域）１３と、周辺回路部とを有して構成される。画素１２は、光電変換部となる例えばフォトダイオードと、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）を有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。画素１２は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有する１つの浮遊拡散領域と、共有する１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。
　周辺回路部は、垂直駆動回路３３と、カラム信号処理回路３４と、水平駆動回路３５と、出力回路３７と、制御回路３６などを有して構成される。
　制御回路３６は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また撮像素子の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路３６では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路３３、カラム信号処理回路３４及び水平駆動回路３５などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路３３、カラム信号処理回路３４及び水平駆動回路３５等に入力する。
　垂直駆動回路３３は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動線２３を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路３３は、画素アレイ部１３の各画素１２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線２４を通して各画素１２の光電変換部となる例えばフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路３４に供給する。
　カラム信号処理回路３４は、画素１２の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素１２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路３４は、画素１２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ（Correlated　Double　Sampling）や、信号増幅、ＡＤ変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路３４の出力段には水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線３８との間に接続されて設けられる。
　水平駆動回路３５は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路３４の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路３４の各々から画素信号を水平信号線３８に出力させる。
　出力回路３７は、カラム信号処理回路３４の各々から水平信号線３８を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子３９は、外部と信号のやりとりをする。なお、カラム信号処理回路３４は、本開示の「処理回路」の一例である。
　なお、図１の光検出装置１は、画素アレイ部１３に画素１２が行列形状に配置されているが、本開示の光検出装置は、複数の画素において画素回路を共有する。また、このような画素回路を共有する画素群が積層されて構成された画素グループが画素アレイ部１３に配置される。この画素グループの構成について、図２を使用して説明する。
　＜画素グループ＞
　図２は、本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。画素グループ４０は、画素ユニット１００及び画素ユニット１５０を備える。画素ユニット１００は、半導体基板に形成される光電変換部を有する画素を少なくとも１つ備える。同図の画素ユニット１００は、画素１１０を有する。この画素１１０は、例えば、対象物までの距離を測定するための信号を生成する画素である。また、画素１１０が、例えば、上記の距離を測定するための信号を生成する場合、画素１１０は、画素回路１２０ａ及び画素回路１２０ｂに接続される。
　画素ユニット１５０は、共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の画素が行列形状に配置されて構成されて画素ユニット１００に積層される。図２の画素ユニット１５０は、複数の画素１６０（画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄ）を備える。この画素ユニット１５０は、画素ユニット１００の上層に積層される。なお、画素ユニット１５０は、画素ユニット１００に対して少なくとも１つの画素１６０の分だけずれて配置される。画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄは、画素回路１２０ｃに接続される。
　なお、画素１１０は、本開示の「第１の画素」の一例である。画素ユニット１００は、本開示の「第１の画素ユニット」の一例である。画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄは、本開示の「第２の画素」の一例である。画素ユニット１５０は、本開示の「第２の画素ユニット」の一例である。
　図３及び４は、本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。図３及び４は、画素グループ４０の構成例を表す回路図である。図３は、画素グループ４０のうちの画素ユニット１００並びに画素回路１２０ａ及び１２０ｂの回路図を表す。
　画素ユニット１００は、画素１１０並びにＭＯＳトランジスタ１１２及び１１３を備える。画素１１０は、光電変換部１１１を備える。ＭＯＳトランジスタ１１２は、光電変換部１１１の電荷を画素回路１２０ａの電荷検出部１２１に転送するものである。また、ＭＯＳトランジスタ１１３は、光電変換部１１１の電荷を画素回路１２０ｂの電荷検出部１２１に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ１１２のゲート及びＭＯＳトランジスタ１１３のゲートには、信号線ＴＧＡ及び信号線ＴＧＢがそれぞれ接続される。光電変換部１１１には、フォトダイオードを使用することができる。また、ＭＯＳトランジスタ１１２及び１１３には、ｎチャネルＭＯＳトランジスタを使用することができる。
　画素回路１２０ａは、転送された電荷に基づいて画素信号を生成する回路である。画素回路１２０ａは、電荷検出部１２１、ＭＯＳトランジスタ１２２乃至１２４を備える。電荷検出部１２１は、光電変換部１１１により生成された電荷を検出する。また、電荷検出部１２１は、この検出した電荷を保持する。ＭＯＳトランジスタ１２２は、電荷検出部１２１をリセットするものである。このＭＯＳトランジスタ１２２は、電荷検出部１２１に電源電圧を印加することによりリセットを行う。ＭＯＳトランジスタ１２３は、ドレインが電源線Ｖｄｄに接続され、ゲートが電荷検出部１２１に接続される。ＭＯＳトランジスタ１２３は、電荷検出部１２１に保持された電荷に応じた信号を生成する。ＭＯＳトランジスタ１２４は、ＭＯＳトランジスタ１２３のソースに接続され、ＭＯＳトランジスタ１２３より生成された信号を出力する。ＭＯＳトランジスタ１２２のゲート及びＭＯＳトランジスタ１２４のゲートには、信号線ＲＳＴ１及び信号線ＳＥＬ１がそれぞれ接続される。なお、画素回路１２０ｂの構成は画素回路１２０ａ同様であるため、説明を省略する。
　図４は、画素グループ４０のうちの画素ユニット１５０及び画素回路１２０ｃの回路図を表す。画素ユニット１５０は、複数の画素１６０（画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄ）を備える。また、画素ユニット１５０には、バイアス電圧を供給する電源線Ｖｏｕが配線される。
　なお、図４の画素１６０には、有機材料により構成される光電変換膜３５４を備える光電変換部１６１（光電変換部１６１ａ、光電変換部１６１ｂ、光電変換部１６１ｃ及び光電変換部１６１ｄ）が配置される。この光電変換膜３５４は、画素１６０のそれぞれの光電変換部に共通に配置される。この光電変換膜３５４の上層に上部電極３５５が配置され、下層に透明半導体層３５３が配置される。
　また、透明半導体層３５３には読出し電極３５１が接続される。この読出し電極３５１は、光電変換部１６１により生成される電荷が出力される電極であり、電荷が読み出される電極である。また、蓄積電極３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ及び３５６ｄは、絶縁膜３５２を挟んで透明半導体層３５３に対向して配置される。この蓄積電極３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ及び３５６ｄは、光電変換部１６１ａ、光電変換部１６１ｂ、光電変換部１６１ｃ及び光電変換部１６１ｄがそれぞれ生成した電荷を透明半導体層３５３に蓄積させる電圧が印加される電極である。蓄積電極３５６ａが光電変換部１６１ａに対応し、蓄積電極３５６ｂが光電変換部１６１ｂに対応し、蓄積電極３５６ｃが光電変換部１６１ｃに対応し、蓄積電極３５６ｄが光電変換部１６１ｄに対応する。この場合、蓄積電極３５６の近傍の光電変換膜３５４が光電変換部１６１に該当する。光電変換部１６１ａ等の構成の詳細については後述する。なお、透明半導体層３５３と読出し電極３５１及び蓄積電極３５６ａ等との間には、絶縁膜３５２が配置される。
　なお、画素回路１２０ｃは、画素回路１２０ａの電荷検出部１２１の代わりに電荷検出部１２５が配置される。この電荷検出部１２５は、画素１６０の電荷を検出するものである。画素回路１２０ｃの上述以外の回路構成は、画素回路１２０ａと同様であるため説明を省略する。
　上部電極３５５は電源線Ｖｏｕに接続される。読出し電極３５１は、画素回路１２０ｃに接続される。蓄積電極３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ及び３５６ｄには、信号線ＶＯＡ、信号線ＶＯＢ、信号線ＶＯＣ及び信号線ＶＯＤがそれぞれ接続される。
　光電変換部１６１ａ、光電変換部１６１ｂ、光電変換部１６１ｃ及び光電変換部１６１ｄは、入射光の光電変換を行うものである。この光電変換部１６１ａ、光電変換部１６１ｂ、光電変換部１６１ｃ及び光電変換部１６１ｄは、半導体基板に積層されて配置される光電変換膜３５４が透明電極等に挟持されて構成される光電変換素子である。
　蓄積電極３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ及び３５６ｄには、露光時に光電変換部１６１ａ、光電変換部１６１ｂ、光電変換部１６１ｃ及び光電変換部１６１ｄが生成した電荷を自身の近傍の透明半導体層３５３に蓄積させるための電圧が印加される。また、蓄積電極３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ及び３５６ｄには、読出し時に自身の近傍の透明半導体層３５３に蓄積された電荷を読出し電極３５１を介して出力させるための電圧が印加される。
　上述のように、上部電極３５５は、電源線Ｖｏｕに接続される。露光期間中に電源線Ｖｏｕのバイアス電圧より高い電圧（以下、蓄積電圧と称する）の制御信号を蓄積電極３５６ａ等に印加することにより、光電変換膜３５４により生成された電荷のうちの例えば電子が透明半導体層３５３に移動し、蓄積される。露光期間の経過後に露光期間中の電圧よりも低い電圧（以下、読出し電圧と称する）の制御信号を蓄積電極３５６ａ等に印加すると、透明半導体層３５３に蓄積された電荷が読出し電極３５１に移動し、画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５に伝達される。光電変換部１６１ａの電荷を電荷検出部１２５に転送する際には、信号線ＶＯＡを介して読出し電圧（の制御信号）を蓄積電極３５６ａに印加する。
　図５は、本開示の第１の実施形態に係る画素信号の生成の一例を示す図である。同図は、画素ユニット１００及び画素ユニット１５０における画素信号の生成の一例を表すタイミング図である。
　図５の上側は、画素ユニット１００における画素信号の生成を表す。図５の上側において、Ｈレベルの部分は、対象のＭＯＳトランジスタを導通状態にする信号（以下オン信号と称する）の印加を表す。
　Ｔ１において、信号線ＲＳＴ１及びＲＳＴ２にオン信号が印加され、画素回路１２０ａ及び１２０ｂのＭＯＳトランジスタ１２２が導通する。これにより、画素回路１２０ａ及び１２０ｂの電荷検出部１２１がリセットされる。また、信号線ＴＧＡ及び信号線ＴＧＢにオン信号が印加される。これにより、ＭＯＳトランジスタ１１２及び１１３が導通し、光電変換部１１１がリセットされる。
　Ｔ２において、信号線ＲＳＴ１及び信号線ＲＳＴ２並びに信号線ＴＧＡ及び信号線ＴＧＢへのオン信号の印加が停止される。これにより、露光が開始される。
　Ｔ３からＴ４の期間において、信号線ＴＧＡ及び信号線ＴＧＢに交互にオン信号が印加される。これにより、ＭＯＳトランジスタ１１２及びＭＯＳトランジスタ１１３が交互に導通する。このため、画素１１０の光電変換部１１１により生成された電荷が画素回路１２０ａの電荷検出部１２１及び画素回路１２０ｂの電荷検出部１２１に振り分けられる。
　Ｔ５において、信号線ＳＥＬ１及び信号線ＳＥＬ２にオン信号が印加され、画素回路１２０ａ及び画素回路１２０ｂから画素信号が出力される。Ｔ６において、信号線ＳＥＬ１及び信号線ＳＥＬ２へのオン信号の印加が停止される。
　図５の画素信号のタイミングに同期して対象物に光を照射する光源と画素回路１２０ａ及び画素回路１２０ｂから出力される画素信号とによりｉＴｏＦ（indirect　Time　of　Flight）による測距を行うことができる。
　図５の下側は、画素ユニット１５０における画素信号の生成を表す。蓄積期間において、信号線ＶＯＡ－信号線ＶＯＤに、蓄積電圧が印加される。同図の矢印は、画素１６０ａの蓄積期間を表したものである。また、読出しの前後を除く大半の蓄積期間において、信号線ＳＥＬ及び信号線ＲＳＴには、Ｌレベルの信号が印加される。また、信号線ＶＯＡ－ＶＯＤには、蓄積電圧が印加される。
　Ｔ１１において、画素１６０ａの読出しのため、信号線ＳＥＬにオン信号が印加される。
　Ｔ１２において、信号線ＲＳＴにオン信号が印加される。これにより、画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５がリセットされる。
　Ｔ１３において、信号線ＲＳＴへのオン信号の印加が停止される。その後、画素回路１２０ｃから画素１６０ａに基づくリセットレベルの値が出力される。
　Ｔ１４において、信号線ＶＯＡに読出し電圧が印加される。これにより、画素１６０ａの蓄積期間が終了し、画素１６０ａの光電変換部１６１ａの電荷が画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５に転送される。
　Ｔ１５において、信号線ＶＯＡへの読出し電圧の印加が停止される。これにより、画素回路１２０ｃから画素１６０ａに基づく信号レベルの値が出力される。また、画素１６０ａの蓄積期間が開始される。
　Ｔ１６において、信号線ＳＥＬへのオン信号の印加が停止される。
　Ｔ１７において、画素１６０ｂの読出しのため、信号線ＳＥＬにオン信号が印加される。
　Ｔ１８において、信号線ＲＳＴにオン信号が印加される。これにより、画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５がリセットされる。
　Ｔ１９において、信号線ＲＳＴへのオン信号の印加が停止される。その後、画素回路１２０ｃから画素１６０ｂに基づくリセットレベルの値が出力される。
　Ｔ２０において、信号線ＶＯＢに読出し電圧が印加される。これにより、画素１６０ｂの蓄積期間が終了し、画素１６０ｂの光電変換部１６１ｂの電荷が画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５に転送される。
　Ｔ２１において、信号線ＶＯＢへの読出し電圧の印加が停止される。これにより、画素回路１２０ｃから画素１６０ｂに基づく信号レベルの値が出力される。また、画素１６０ｂの蓄積期間が開始される。
　Ｔ２２において、信号線ＳＥＬへのオン信号の印加が停止される。
　Ｔ２３において、画素１６０ｃの読出しのため、信号線ＳＥＬにオン信号が印加される。
　Ｔ２４において、信号線ＲＳＴにオン信号が印加される。これにより、画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５がリセットされる。
　Ｔ２５において、信号線ＲＳＴへのオン信号の印加が停止される。その後、画素回路１２０ｃから画素１６０ｃに基づくリセットレベルの値が出力される。
　Ｔ２６において、信号線ＶＯＣに読出し電圧が印加される。これにより、画素１６０ｃの蓄積期間が終了し、画素１６０ｃの光電変換部１６１ｃの電荷が画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５に転送される。
　Ｔ２７において、信号線ＶＯＣへの読出し電圧の印加が停止される。これにより、画素回路１２０ｃから画素１６０ｃに基づく信号レベルの値が出力される。また、画素１６０ｃの蓄積期間が開始される。
　Ｔ２８において、信号線ＳＥＬへのオン信号の印加が停止される。
　Ｔ２９において、画素１６０ｄの読出しのため、信号線ＳＥＬにオン信号が印加される。
　Ｔ３０において、信号線ＲＳＴにオン信号が印加される。これにより、画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５がリセットされる。
　Ｔ３１において、信号線ＲＳＴへのオン信号の印加が停止される。その後、画素回路１２０ｃから画素１６０ｄに基づくリセットレベルの値が出力される。
　Ｔ３２において、信号線ＶＯＤに読出し電圧が印加される。これにより、画素１６０ｄの蓄積期間が終了し、画素１６０ｄの光電変換部１６１ｄの電荷が画素回路１２０ｃの電荷検出部１２５に転送される。
　Ｔ３３において、信号線ＶＯＤへの読出し電圧の印加が停止される。これにより、画素回路１２０ｃから画素１６０ｄに基づく信号レベルの値が出力される。また、画素１６０ｄの蓄積期間が開始される。
　Ｔ３４において、信号線ＳＥＬへのオン信号の印加が停止される。
　画素ユニット１５０により生成される画素信号はリセットレベルの値および信号レベルの値から得られる。具体的には、画素信号は信号レベルの値からリセットレベルの値を減算することにより生成することができる。この画素信号は、被写体からの入射光に応じた画像信号に該当する。
　＜画素グループの配置＞
　図６は、本開示の第１の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。同図は、画素アレイ部１３における画素グループ４０の配置の一例を表す平面図である。前述のように、画素グループ４０は、画素ユニット１００及び画素ユニット１５０が積層されて構成される。同図の点ハッチングを付した矩形は、画素ユニット１００の画素１１０を表す。この画素１１０の領域には、光電変換部１１１が配置される。
　図６の白抜きの矩形は、画素ユニット１５０の画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄを表す。また、画素１６０ａ等に付された文字は、それぞれの画素１６０ａ等が対応する入射光の波長を表す。「Ｒ」は赤色光を表し、「Ｇ」は緑色光を表し、「Ｂ」は青色光を表す。図６の画素ユニット１５０は、画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄが２行２列に配置されて構成される例を表したものである。また、これらの画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄの中心には、共通電極である読出し電極３５１が配置される。なお、破線の矩形は画素ユニット１５０の領域を表す。
　図６に表したように、画素ユニット１００に対して画素ユニット１５０は、図６の上方向に画素１６０の分ずれて配置される。これにより、共通電極である読出し電極３５１は、画素ユニット１００の境界に配置される。また、共通電極である読出し電極３５１は、画素ユニット１００の境界を跨いで配置される。後述するように、読出し電極３５１の下層には、柱状の貫通電極（貫通電極３４１）が配置される。
　＜画素グループの構成＞
　図７は、本開示の第１の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す模式断面図である。画素グループ４０は、半導体基板３００と、貫通電極３４１と、配線領域３３０と、絶縁膜３４５と、読出し電極３５１と、蓄積電極３５６ａ－３５６ｄと、絶縁膜３５２と、透明半導体層３５３と、光電変換膜３５４と、上部電極３５５とを備える。また、画素１２は、封止膜３９１と、カラーフィルタ３９２及び３９４と、オンチップレンズ３９３とを更に備える。
　半導体基板３００は、光電変換部１１１等の素子が配置される半導体の基板である。図５の半導体基板３００には、画素ユニット１００に含まれる光電変換部１１１、ＭＯＳトランジスタ１１２及び１１３並びに画素回路１２０に含まれる電荷検出部１２１を記載した。なお、半導体基板３００には、画素回路１２０ａ－１２０ｃが更に配置される。
　半導体基板３００は、例えば、シリコン（Ｓｉ）により構成することができる。光電変換部１１１等は、半導体基板３００に形成されたウェル領域に配置される。便宜上、図５の半導体基板３００は、ｐ型のウェル領域を構成するものと想定する。このｐ型のウェル領域にｎ型又はｐ型の半導体領域を配置することにより、素子を形成することができる。
　図７の半導体基板３００に記載された矩形は、ｎ型に構成される半導体領域を表す。光電変換部１１１は、半導体領域３０１により構成される。具体的には、ｎ型に構成される半導体領域３０１及び周囲のｐ型のウェル領域の界面に形成されるｐｎ接合により構成されるフォトダイオードが光電変換部１１１に該当する。
　電荷検出部１２１は、ｎ型に構成される半導体領域３０２により構成される。この半導体領域３０２は浮遊拡散領域を構成する。
　ＭＯＳトランジスタ１１２は、半導体領域３０１及び３０２並びにゲート電極３２１により構成される。半導体領域３０１及び３０２がＭＯＳトランジスタのソース領域及びドレイン領域にそれぞれ該当する。ゲート電極３２１は、半導体基板３００の表面側に配置されるとともに半導体領域３０１に達する深さの柱状に構成される。ゲート電極３２１と半導体基板３００との間にはゲート絶縁膜（不図示）が配置される。このゲート電極３２１に駆動電圧を印加するとゲート電極３２１に隣接するウェル領域にチャネルが形成され、半導体領域３０１及び３０２の間が導通状態になる。すなわち、光電変換部１１１及び電荷検出部１２１の間が導通し、光電変換部１１１の電荷が電荷検出部１２１に転送される。ＭＯＳトランジスタ１１３も同様の構成を採るＭＯＳトランジスタである。
　半導体基板３００の表面側には、絶縁膜３２０が配置される。この絶縁膜３２０は、半導体基板３００の表面側を絶縁する膜である。絶縁膜３２０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）により構成することができる。
　貫通電極３４１は、半導体基板３００を貫通する形状の電極である。この貫通電極３４１は、半導体基板３００の裏面側に配置された素子と表面側に配置された素子とを接続するものである。図５の貫通電極３４１は、画素１６０の信号を半導体基板３００に配置された回路に伝達する。貫通電極３４１は、例えば、タングステン（Ｗ）により構成することができる。
　配線領域３３０は、半導体基板３００の表面側に配置され、素子の配線等が配置される領域である。この配線領域３３０は、絶縁層３３１と、配線３３２とを備える。絶縁層３３１は、配線３３２等を絶縁するものである。この絶縁層３３１は、例えば、ＳｉＯ２により構成することができる。配線３３２は、素子の信号等を伝達する導体である。この配線３３２は、Ｗや銅（Ｃｕ）等の金属により構成することができる。なお、配線３３２と半導体領域との間は、コンタクトプラグ３３３により接続することができる。このコンタクトプラグ３３３は、柱状の金属により構成される。なお、半導体基板３００及び配線領域３３０は、図１の半導体基板１１を構成する。
　絶縁膜３４５は、半導体基板３００の裏面を絶縁するものである。この絶縁膜３４５は、例えば、ＳｉＯ２により構成することができる。
　光電変換膜３５４は、例えば、有機光電変換膜により構成され、入射光に応じた電荷を生成する膜である。この光電変換膜３５４は、例えば、ローダミン系色素、メラシアニン系色素、キナクリドン、フタロシアニン系色素、クマリン系色素及びトリス－８－ヒドリキシキノリンＡｌ等を含む有機光電変換材料により構成することができる。
　上部電極３５５は、光電変換膜３５４に隣接して配置される透明な電極である。この上部電極３５５は、例えば、インジウム－錫酸化物（ＩＴＯ）により構成することができる。読出し電極３５１は、光電変換膜３５４により生成された電荷を読み出す電極である。
　透明半導体層３５３は、光電変換膜３５４により生成される電荷を蓄積するものである。透明半導体層３５３は、例えば、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体膜により構成することができる。絶縁膜３５２は、透明半導体層３５３及び蓄積電極３５６ａ等の間を絶縁する膜である。この絶縁膜３５２は、例えば、ＳｉＯ２により構成することができる。蓄積電極３５６ａ等は、透明半導体層３５３の電荷の蓄積及び出力を制御するものである。この蓄積電極３５６ａ等は、例えば、ＩＴＯにより構成することができる。
　貫通電極３４１は、半導体基板３００を貫通する形状に構成される電極である。この貫通電極３４１は、読出し電極３５１と半導体基板３００の表面側に配置される画素回路１２０ｃとを接続する配線の一部を構成する。具体的には、貫通電極３４１は、読出し電極３５１及び配線領域３３０の配線３３２を接続する。
　封止膜３９１は、光電変換部１０１等を封止するものである。カラーフィルタ３９２及び３９４は、入射光のうちの所定の波長の光を透過する光学的なフィルタである。カラーフィルタ３９２は、オンチップレンズ３９３及び封止膜３９１の間に配置され、赤色光、緑色光及び青色光のうちの１つと赤外光とを透過する。また、カラーフィルタ３９４は、蓄積電極３５６等と半導体基板３００との間に配置され、赤外光を透過する。オンチップレンズ３９３は、入射光を光電変換部１６１等に集光するレンズである。
　なお、画素ユニット１００の構成は、この例に限定されない。例えば、化合物半導体により構成された半導体基板３００に形成することもできる。
　＜効果＞
　図８Ａ及び８Ｂは、本開示の第１の実施形態に係る光検出装置の効果を説明する図である。図８Ａは、光検出装置１の画素グループ４０の効果を説明する断面図である。同図は、画素グループ４０を簡略化して記載したものである。画素ユニット１５０を画素ユニット１００に対して１画素（画素１６０）分ずらして配置することにより、共通電極である読出し電極３５１及び貫通電極３４１を画素ユニット１００の境界近傍又は端部に配置することができる。これにより、読出し電極３５１から画素回路１２０ｃが配置される半導体基板３００の表面側に最短で接続することができる。
　図８Ｂは、従来技術の画素ユニット１００及び画素ユニット１５０を表したものである。同図は、比較例として記載したものである。同図の画素ユニット１００及び画素ユニット１５０は、それぞれの端部が重なる位置に配置される。これに対し、貫通電極３４１は、画素ユニット１００を避ける必要があるため、画素ユニット１００の境界又は端部の近傍に配置される。このため、読出し電極３５１及び貫通電極３４１を接続するための配線３４６及びビアプラグ３４７が必要となる。この配線３４６の分だけ、配線長が長くなる。このため、同図の画素ユニット１５０においては、配線３４６に起因する寄生容量が付加されるため、電荷検出部における変換ゲインが低下する。これにより、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が劣化することとなる。
　このように、本開示の第１の実施形態の光検出装置１は、画素ユニット１００に積層される画素ユニット１５０をずらして配置することにより、画素ユニット１５０から画素回路１２０ｃへの配線長を短縮することができる。これにより、損失を低減することでき、信号伝達遅延を低減することができる。
　（２．第２の実施形態）
　上述の第１の実施形態の光検出装置１は、画素ユニット１００を測距に使用していた。これに対し、本開示の第２の実施形態の光検出装置１は、画素１１０をＥＶＳ（Event-based　Vision　Sensor）に使用する点で、上述の第１の実施形態と異なる。
　＜画素グループの構成＞
　図９は、本開示の第２の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０のうちの画素及び画素回路の部分を表す回路図である。同図の画素ユニット１００は、入射光の輝度の同一方向の変化をイベントとして検出するために使用される。
　図９の画素回路は、電流電圧変換回路１３０と、微分回路１４０と、輝度変化検出部１４１と、出力部１４２とを備える。
　電流電圧変換回路１３０は、光電変換部１１１からの光電流を電圧信号に変換するものである。また、この変換の際、電流電圧変換回路１３０は、電圧信号の対数圧縮を行う。変換後の電圧信号は、微分回路１４０に対して出力される。電流電圧変換回路１３０は、ＭＯＳトランジスタ１３１乃至１３３を備える。図９においてＶｄｄは、電源を供給する電源線Ｖｄｄを表す。Ｖｂ１は、バイアス電圧を供給する信号線Ｖｂ１を表す。ＭＯＳトランジスタ１３１及び１３３には、ｎチャネルＭＯＳトランジスタを使用することができる。ＭＯＳトランジスタ１３２には、ｐチャネルＭＯＳトランジスタを使用することができる。
　ＭＯＳトランジスタ１３１は、光電変換部１１１に電流を供給するＭＯＳトランジスタである。光電変換部１１１には、入射光に応じたシンク電流（光電流）が流れる。ＭＯＳトランジスタ１３１は、このシンク電流を供給する。この際、ＭＯＳトランジスタ１３１のゲートは、後述するＭＯＳトランジスタ１３３の出力電圧により駆動され、光電変換部１１１のシンク電流に等しいソース電流を出力する。ＭＯＳトランジスタのゲートソース間電圧Ｖｇｓがソース電流に応じた電圧となるため、ＭＯＳトランジスタ１３１のソース電圧は、光電変換部１１１の電流に応じた電圧となる。これにより、光電変換部１１１の光電流が電圧信号に変換される。
　ＭＯＳトランジスタ１３３は、ＭＯＳトランジスタ１３１のソース電圧を増幅するＭＯＳトランジスタである。また、ＭＯＳトランジスタ１３２は、ＭＯＳトランジスタ１３３の定電流負荷を構成する。ＭＯＳトランジスタ１３３のドレインには、増幅された電圧信号が出力される。この電圧信号は、微分回路１４０に出力されるとともに、ＭＯＳトランジスタ１３１のゲートに帰還される。ＭＯＳトランジスタ１３１のＶｇｓが閾値電圧以下の場合には、Ｖｇｓの変化に対してソース電流は指数関数状に変化する。このため、ＭＯＳトランジスタ１３１のゲートに帰還されるＭＯＳトランジスタ１３３の出力電圧は、ＭＯＳトランジスタ１３１のソース電流と等しい光電変換部１１１の光電流が対数圧縮された電圧信号となる。
　微分回路１４０は、電流電圧変換回路１３０から出力される電圧信号の変化分を抽出するとともに抽出した変化分を積算して電圧信号の変化量に応じた信号を生成するものである。この信号は、入射光の輝度の変化に応じた信号に相当する。この信号を光信号と称する。微分回路１４０は、生成した光信号を輝度変化検出部１４１に出力する。また、微分回路１４０は、垂直駆動回路３３から制御信号が入力される。この制御信号は、上述の電圧信号の変化量を検出する回路をリセットする信号である。
　輝度変化検出部１４１は、入射光の輝度変化を検出するものである。図９の輝度変化検出部１４１は、微分回路１４０から出力される光信号の変化を閾値に基づいて検出する。すなわち、光信号の変化が閾値を超える場合に光信号の変化をイベントとして検出する。ここで、光信号が増加する方向のイベントをオンイベント、光信号が減少する方向のイベントをオフイベントと称する。輝度変化検出部１４１は、垂直駆動回路３３から供給されるオンイベント検出信号及びオフイベント検出信号の電圧を閾値としてオンイベント及びオフイベントをそれぞれ検出する。この検出結果は、出力部１４２に出力される。
　出力部１４２は、垂直駆動回路３３からの制御信号に基づいて輝度変化検出部１４１により検出されたオンイベント及びオフイベントをイベント信号として出力するものである。
　＜画素グループの構成＞
　図１０は、本開示の第２の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図７と同様に、画素グループ４０の構成例を表す断面図である。同図は、画素ユニット１００の構成が、図７の画素グループ４０と異なる。
　図１０の画素ユニット１００は、画素１１０を備える。この画素１１０は、光電変換部１１１を備える。図１０の光電変換部１１１は、半導体領域３０１及び半導体領域３０３を備える。半導体領域３０３は、半導体領域３０１と同じ導電型の比較的高い不純物濃度に構成される半導体領域である。この半導体領域３０３には、コンタクトプラグ３３３が接続される。半導体領域３０３は、コンタクトプラグ３３３の接続抵抗を低減するための領域である。光電変換部１１１は、コンタクトプラグ３３３及び配線３３２を介して電流電圧変換回路１３０に接続される。
　上述した以外の光検出装置１の構成は本開示の第１の実施形態における光検出装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　このように、本開示の第２の実施形態の光検出装置１は、画素ユニット１００をＥＶＳ用に使用することができる。
　（３．第３の実施形態）
　上述の第１の実施形態の光検出装置１は、有機光電変換膜による光電変換部を有する画素１６０を備える画素ユニット１５０を使用していた。これに対し、本開示の第３の実施形態の光検出装置１は、半導体基板に形成される光電変換部を有する画素（画素２１０）を備える画素ユニット２００を使用する点で、上述の第１の実施形態と異なる。
　＜画素グループ＞
　図１１は、本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図２と同様に、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット１５０の代わりに画素ユニット２００を備え、画素ユニット１００が複数の画素を備え、画素回路１２０ｄ及び画素回路１２０ｅが配置される点で、図２の画素グループ４０と異なる。
　図１１の画素ユニット１００は、複数の画素１１０（画素１１０ａ、画素１１０ｂ、画素１１０ｃ及び画素１１０ｄ）を備える。また、画素ユニット１００は、画素回路１２０ａに接続される。
　画素ユニット２００は、半導体基板３００に形成される光電変換部を有する複数の画素２１０（画素２１０ａ、画素２１０ｂ、画素２１０ｃ及び画素２１０ｄ）を備える。この、画素２１０ａ、画素２１０ｂ、画素２１０ｃ及び画素２１０ｄは、画素ユニット１００の画素１１０ａ、画素１１０ｂ、画素１１０ｃ及び画素１１０ｄに積層されて配置される。また、画素ユニット２００は、画素回路１２０ｂに接続される。
　画素１１０ａ、画素１１０ｂ、画素１１０ｃ及び画素１１０ｄは、本開示の「第１の画素」の一例である。画素２１０ａ、画素２１０ｂ、画素２１０ｃ及び画素２１０ｄは、本開示の「第２の画素」の一例である。画素ユニット２００は、本開示の「第２の画素ユニット」の一例である。
　図１２及び１３は、本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。図１２及び１３は、画素グループ４０の構成例を表す回路図である。
　図１２は、画素グループ４０のうちの画素ユニット１００並びに画素回路１２０ｄの回路図を表す。同図の画素ユニット１００は、画素１１０ａ、画素１１０ｂ、画素１１０ｃ及び画素１１０ｄ並びにＭＯＳトランジスタ１１２乃至１１５を備える。画素１１０ａ、画素１１０ｂ、画素１１０ｃ及び画素１１０ｄには、それぞれ光電変換部１１１ａ、光電変換部１１１ｂ、光電変換部１１１ｃ及び光電変換部１１１ｄが配置される。
　ＭＯＳトランジスタ１１２は、光電変換部１１１ａの電荷を画素回路１２０ｄの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ１１３は、光電変換部１１１ｂの電荷を画素回路１２０ｄの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ１１４は、光電変換部１１１ｃの電荷を画素回路１２０ｄの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ１１５は、光電変換部１１１ｄの電荷を画素回路１２０ｄの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ１１２のゲート、ＭＯＳトランジスタ１１３のゲート、ＭＯＳトランジスタ１１４のゲート及びＭＯＳトランジスタ１１５のゲートには、信号線ＴＧ１、信号線ＴＧ２、信号線ＴＧ３及び信号線ＴＧ４がそれぞれ接続される。
　図１３は、画素グループ４０のうちの画素ユニット２００並びに画素回路１２０ｅの回路図を表す。同図の画素ユニット２００は、画素２１０ａ、画素２１０ｂ、画素２１０ｃ及び画素２１０ｄ並びにＭＯＳトランジスタ２１２乃至２１５を備える。画素２１０ａ、画素２１０ｂ、画素２１０ｃ及び画素２１０ｄには、それぞれ光電変換部２１１ａ、光電変換部２１１ｂ、光電変換部２１１ｃ及び光電変換部２１１ｄが配置される。
　ＭＯＳトランジスタ２１２は、光電変換部２１１ａの電荷を画素回路１２０ｅの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ２１３は、光電変換部２１１ｂの電荷を画素回路１２０ｅの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ２１４は、光電変換部２１１ｃの電荷を画素回路１２０ｅの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ２１５は、光電変換部２１１ｄの電荷を画素回路１２０ｂの電荷検出部１２５に転送するものである。ＭＯＳトランジスタ２１２のゲート、ＭＯＳトランジスタ２１３のゲート、ＭＯＳトランジスタ２１４のゲート及びＭＯＳトランジスタ２１５のゲートには、信号線ＴＧ１、信号線ＴＧ２、信号線ＴＧ３及び信号線ＴＧ４がそれぞれ接続される。
　なお、画素回路１２０ｄ及び画素回路１２０ｅは、画素回路１２０ｃと同様の回路構成にすることができる。
　＜画素グループの配置＞
　図１４は、本開示の第３の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。同図は、図６と同様に、画素アレイ部１３における画素グループ４０の配置の一例を表す平面図である。前述のように、同図の画素グループ４０は、画素ユニット１００及び画素ユニット２００が積層されて構成される。同図の点ハッチングを付した矩形のうちの外側の矩形は、画素ユニット１００の画素１１０を表す。また、内側の矩形は、画素ユニット２００の画素２１０を表す。また、一点鎖線の矩形は、画素ユニット１００の領域を表す。また、点線の領域は、画素ユニット２００の領域を表す。
　画素ユニット１００には、電荷検出部１２５（電荷検出部１２５ｄ）が配置される。また、画素ユニット２００にも電荷検出部１２５（電荷検出部１２５ｅ）が配置される。図１４に表したように、画素ユニット２００は、画素ユニット１００に対して図１４の上側に画素２１０の分ずれて配置される。このため、電荷検出部１２５ｄは画素ユニット２００の境界近傍に配置され、電荷検出部１２５ｅは画素ユニット１００の境界近傍に配置される。
　＜画素グループの構成＞
　図１５は、本開示の第３の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図７と同様に、画素グループ４０の構成例を表す断面図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット１５０の代わりに画素ユニット２００が配置される点で、図７の画素グループ４０と異なる。
　画素ユニット１００の画素１１０（画素１１０ｂ及び画素１１０ｃ）の光電変換部１１１（光電変換部１１１ｂ及び光電変換部１１１ｃ）は、半導体領域３０１により構成される。また、電荷検出部１２５ｄは、半導体領域３０２により構成される。光電変換部１１１ｂ及び電荷検出部１２５ｄの間には、ＭＯＳトランジスタ１１３が配置される。光電変換部１１１ｃ及び電荷検出部１２５ｄの間には、ＭＯＳトランジスタ１１４が配置される。ＭＯＳトランジスタ１１３及び１１４は、平板ゲートを有するＭＯＳトランジスタである。
　画素ユニット２００の画素２１０（画素２１０ａ及び画素２１０ｄ）の光電変換部２１１（光電変換部２１１ａ及び光電変換部２１１ｄ）は、半導体領域３０５により構成される。この半導体領域３０５は、半導体領域３０１の上層に配置される半導体領域である。また、電荷検出部１２５ｅは、半導体領域３０４により構成される。光電変換部２１１ａ及び電荷検出部１２５ｅの間には、ＭＯＳトランジスタ２１２が配置される。光電変換部２１１ｄ及び電荷検出部１２５ｅの間には、ＭＯＳトランジスタ２１５が配置される。ＭＯＳトランジスタ１１３及び１１４は、図７のＭＯＳトランジスタ１１２と同様に、縦型ゲートを有するＭＯＳトランジスタである。
　図１５に表したように、画素ユニット２００は、画素ユニット１００の上層に積層されて配置される。
　上述した以外の光検出装置１の構成は本開示の第１の実施形態における光検出装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　このように、本開示の第３の実施形態の光検出装置１は、画素ユニット１００に半導体基板に形成される光電変換部２１１を有する画素ユニット２００が積層されて構成される。これにより、光検出装置１を薄型化することができる。
　（４．第４の実施形態）
　上述の第３の実施形態の光検出装置１は、画素ユニット１００及び画素ユニット２００を使用していた。これに対し、本開示の第４の実施形態の光検出装置１は、画素ユニット１５０を更に使用する点で、上述の第３の実施形態と異なる。
　＜画素グループ＞
　図１６は、本開示の第４の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図１１と同様に、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット１５０及び画素回路１２０ｃが更に配置される点で、図１１の画素グループ４０と異なる。なお、同図の画素２１０ａ、画素２１０ｂ、画素２１０ｃ及び画素２１０ｄは、本開示の「第３の画素」の一例である。同図の画素ユニット２００は、本開示の「第３の画素ユニット」の一例である。同図の画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄは、本開示の「第２の画素」の一例である。同図の画素ユニット１５０は、本開示の「第２の画素ユニット」の一例である。
　＜画素グループの配置＞
　図１７は、本開示の第４の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。同図は、図１４と同様に、画素アレイ部１３における画素グループ４０の配置の一例を表す平面図である。画素ユニット１００の画素１１０は、青色光に対応する。また、画素ユニット２００の画素２１０は、赤色光に対応する。また、画素ユニット１５０の画素１６０は、緑色光に対応する。
　また、画素ユニット２００は、画素ユニット１００に対して図１７の右及び上にずれて配置される。画素ユニット１５０は、画素ユニット１００に対して図１７の右にずれて配置される。このため、電荷検出部１２５ｄは、画素ユニット２００の境界近傍及び画素ユニット１５０の境界近傍に配置される。また、電荷検出部１２５ｅは、画素ユニット１００の境界近傍及び画素ユニット１５０の境界近傍に配置される。また、読出し電極３５１は、画素ユニット１００の境界近傍及び画素ユニット２００の境界近傍に配置される。
　＜画素グループの構成＞
　図１８は、本開示の第４の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図１５と同様に、画素グループ４０の構成例を表す断面図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット１５０が更に配置される点で、図１５の画素グループ４０と異なる。また、同図の画素グループ４０は、カラーフィルタ３９２の代わりに保護層３９５が配置される。
　上述した以外の光検出装置１の構成は本開示の第３の実施形態における光検出装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　このように、本開示の第４の実施形態の光検出装置１は、半導体基板に配置される光電変換部を有する画素ユニット１００及び画素ユニット２００並びに有機光電変換膜による光電変換部を有する画素ユニット１５０が積層されて構成される。画素ユニット１００、画素ユニット２００及び画素ユニット２００は、互いにずれた位置に配置されるため、画素ユニット１５０から画素回路１２０ｃへの配線長及び画素ユニット２００から画素回路１２０ｂへの配線長を短縮することができる。
　（５．第５の実施形態）
　上述の第４の実施形態の光検出装置１は、半導体基板に配置される光電変換部を有する画素ユニット（画素ユニット１００及び画素ユニット２００）が積層されていた。これに対し、本開示の第５の実施形態の光検出装置１は、有機光電変換膜による光電変換部を有する画素ユニットが積層される点で、上述の第１の実施形態と異なる。
　＜画素グループ＞
　図１９は、本開示の第５の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図１６と同様に、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット２００の代わりに画素ユニット２５０が配置される点で、図１６の画素グループ４０と異なる。画素ユニット２５０には、画素回路１２０ｅが接続される。なお、同図の画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄは、本開示の「第２の画素」の一例である。同図の画素ユニット１５０は、本開示の「第２の画素ユニット」の一例である。画素２６０ａ、画素２６０ｂ、画素２６０ｃ及び画素２６０ｄは、本開示の「第３の画素」の一例である。同図の画素ユニット２５０は、本開示の「第３の画素ユニット」の一例である。
　図２０は、本開示の第５の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０のうちの画素ユニット２５０の構成例を表す回路図である。画素ユニット２５０は、複数の画素２６０（画素２６０ａ、画素２６０ｂ、画素２６０ｃ及び画素２６０ｄ）を備える。
　なお、図２０の画素２６０には、有機材料により構成される光電変換膜３７４を備える光電変換部２６１（光電変換部２６１ａ、光電変換部２６１ｂ、光電変換部２６１ｃ及び光電変換部２６１ｄ）が配置される。この光電変換膜３７４の上層に上部電極３７５が配置され、下層に透明半導体層３７３が配置される。透明半導体層３７３には読出し電極３７１が接続される。また、透明半導体層３７３に隣接して蓄積電極３７６ａ、３７６ｂ、３７６ｃ及び３７６ｄが配置される。透明半導体層３７３と読出し電極３７１及び蓄積電極３７６ａ等との間には、絶縁膜３７２が配置される。上述のように、画素ユニット２５０は、画素回路１２０ｅに接続される。
　＜画素グループの配置＞
　図２１は、本開示の第５の実施形態に係る画素グループの配置の一例を示す図である。同図は、図１７と同様に、画素アレイ部１３における画素グループ４０の配置の一例を表す平面図である。同図の一点鎖線の矩形は画素ユニット２５０の領域を表す。画素ユニット１５０は、画素ユニット１００に対して同図の右及び上にずれて配置される。画素ユニット２５０は、画素ユニット１００に対して同図の右にずれて配置される。このため、電荷検出部１２５ｄは、画素ユニット２００の境界近傍及び画素ユニット２５０の境界近傍に配置される。また、読出し電極３５１は、画素ユニット１００の境界近傍及び画素ユニット２５０の境界近傍に配置される。また、読出し電極３７１は、画素ユニット１００の境界近傍及び画素ユニット２００の境界近傍に配置される。
　＜画素グループの構成＞
　図２２は、本開示の第５の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、図１８と同様に、画素グループ４０の構成例を表す断面図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット２００の代わりに画素ユニット２５０が配置される点で、図１８の画素グループ４０と異なる。
　画素ユニット２５０は、画素ユニット１５０の上層に積層されて構成される。なお、画素ユニット１５０及び画素ユニット２５０の間には、絶縁層３６０が配置される。
　上述した以外の光検出装置１の構成は本開示の第４の実施形態における光検出装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　このように、本開示の第５の実施形態の光検出装置１は、半導体基板に配置される光電変換部を有する画素ユニット１００並びに有機光電変換膜による光電変換部を有する画素ユニット１５０及び画素ユニット２５０が積層されて構成される。画素ユニット１００、画素ユニット１５０及び画素ユニット２５０は、互いにずれた位置に配置されるため、画素ユニット１５０から画素回路１２０ｃへの配線長及び画素ユニット２５０から画素回路１２０ｅへの配線長を短縮することができる。
　（６．第６の実施形態）
　上述の第１の実施形態の光検出装置１のバリエーションについて説明する。
　図２３は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　図２３の画素ユニット１５０は、画素１６０が４行２列に配置されて構成される。この画素ユニット１５０には、読出し電極３５１が２つ配置される。図２３の画素ユニット１５０には、これらの読出し電極３５１の間を接続する配線３４６が更に配置される。図２３の画素ユニット１００は、１つの画素１１０を備える。この画素ユニット１００は、隣接して配置される２つの画素ユニット１５０と略同じサイズに構成される。また、２つの画素ユニット１５０は、画素ユニット１００に対して図２３の上にずれて配置される。なお、画素１６０を４行４列に配置することもできる。
　図２３の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置され、配線３４６が貫通電極３４１上に配置される。
　図２４は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　画素１６０が４行２列に配置されて構成される２つの画素ユニット１５０が画素ユニット１００に対して図２４の上に２画素１６０分ずれて配置される。
　図２４の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置され、配線３４６が貫通電極３４１上に配置される。
　図２５は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　画素１６０が４行２列に配置されて構成される２つの画素ユニット１５０が画素ユニット１００に対して図２５の上及び右に１画素１６０分ずれて配置される。
　図２５の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置され、配線３４６が貫通電極３４１上に配置される。
　図２６は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　画素１６０が４行２列に配置されて構成される２つの画素ユニット１５０が画素ユニット１００に対して図２６の上に２画素１６０分ずれて配置され、右に１画素１６０分ずれて配置される。
　図２６の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置され、配線３４６が貫通電極３４１上に配置される。
　図２７は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　図２７の画素ユニット１５０は、画素１６０が２行２列に配置されて構成される。画素ユニット１５０は、画素ユニット１００に対して図２７の上にずれて配置される。図２７の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置される。
　図２８は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　画素１６０が２行２列に配置されて構成される画素ユニット１５０が画素ユニット１００に対して図２８の左にずれて配置される。図２８の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置される。
　図２９は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　画素１６０が２行２列に配置されて構成される画素ユニット１５０が画素ユニット１００に対して図２８の左及び上にずれて配置される。図２８の下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置される。
　図３０Ａは、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の構成例を表す図である。同図の上側は画素グループ４０の平面図を表し、同図の下側は画素グループ４０の断面図を表す。
　図３０Ａの貫通電極３４１は、画素ユニット１００の隅部に配置される。また、画素１６０が２行２列に配置されて構成される画素ユニット１５０が画素ユニット１００に対して図３０Ａの左にずれて配置される。また、画素ユニット１５０には、読出し電極３５１及び貫通電極３４１を接続する配線３４６が更に配置される。図３０Ａの下側の図において、貫通電極３４１が画素ユニット１００の境界に配置される。配線３４６は、読出し電極３５１及び貫通電極３４１の間をずらさない場合に比べてより短い距離で接続することができる。
　図３０Ｂは、比較例の画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素ユニット１５０をずらさずに配置した場合の例を表す図である。配線３４６は、画素ユニット１００の対角線に沿う形状に構成される。図３０Ａの画素グループ４０と比較して配線３４６が長くなる。
　図３１は、本開示の第６の実施形態に係る画素グループの他の構成例を示す図である。同図は、画素グループ４０の配置例を表す図である。同図の画素グループ４０は、画素ユニット１００及び画素ユニット１５０を備える。画素ユニット１００は、赤色光に対応する画素１１０（画素１１０ｂ及び画素１１０ｃ）と青色光に対応する画素１１０（画素１１０ａ及び画素１１０ｄ）が配置される。また、画素ユニット１５０は、緑色光に対応する画素１６０（画素１６０ａ、画素１６０ｂ、画素１６０ｃ及び画素１６０ｄ）が配置される。
　（７．電子機器の構成）
　上述したような光検出装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図３２は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。図３２に示すように、電子機器７０１は、光学系７０２、光検出装置７０３、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）７０４を備えており、バス７０７を介して、ＤＳＰ７０４、表示装置７０５、操作系７０６、メモリ７０８、記録装置７０９、及び電源系７１０が接続されて構成され、静止画像及び動画像を撮像可能である。
　光学系７０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を光検出装置７０３に導き、光検出装置７０３の受光面（センサ部）に結像させる。
　光検出装置７０３には、上述したいずれかの構成例の光検出装置１が適用される。光検出装置７０３には、光学系７０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、光検出装置７０３に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ７０４に入力される。
　ＤＳＰ７０４は、光検出装置７０３からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ７０８に一時的に記憶させる。メモリ７０８に記憶された画像のデータは、記録装置７０９に記録されたり、表示装置７０５に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系７０６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて電子機器７０１の各ブロックに操作信号を供給し、電源系７１０は、電子機器７０１の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
　（８．適用例）
　図３３Ａは、光検出装置１を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に示す図である。図３３Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を示す図である。光検出システム２０００は、赤外光を発する光源部としての発光装置２００１と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置２００２とを備えている。光検出装置２００２としては、上述した光検出装置１を用いることができる。光検出システム２０００は、さらに、システム制御部２００３、光源駆動部２００４、センサ制御部２００５、光源側光学系２００６およびカメラ側光学系２００７を備えていてもよい。
　光検出装置２００２は光Ｌ１と光Ｌ２とを検出することができる。光Ｌ１は、外部からの環境光が被写体（測定対象物）２１００（図３３Ａ）において反射された光である。光Ｌ２は発光装置２００１において発光されたのち、被写体２１００に反射された光である。光Ｌ１は例えば可視光であり、光Ｌ２は例えば赤外光である。光Ｌ１は、光検出装置２００２における光電変換部において検出可能であり、光Ｌ２は、光検出装置２００２における光電変換領域において検出可能である。光Ｌ１から被写体２１００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体２１００と光検出システム２０００との間の距離情報を獲得することができる。光検出システム２０００は、例えば、スマートフォン等の電子機器や車等の移動体に搭載することができる。発光装置２００１は例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されることはない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（ＴＯＦ：Time-of-Flight）により被写体２１００との距離を測定することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えばストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体２１００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム２０００と被写体２１００との距離を測定することができる。また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体２１００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで光検出システム２０００と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置２００１と光検出装置２００２とは、システム制御部２００３によって同期制御することができる。
　（９．移動体への応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図３４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced　Driver　Assistance　System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図３５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３５では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図３５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の光検出装置１は、撮像部１２０３１に適用することができる。
　（１０．内視鏡手術システムへの応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図３６は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図３６では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ:　Camera　Control　Unit）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）やＧＰＵ（Graphics　Processing　Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light　emitting　diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow　Band　Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図３７は、図３６に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto　Exposure）機能、ＡＦ（Auto　Focus）機能及びＡＷＢ（Auto　White　Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、図１の光検出装置１は、撮像部１１４０２に適用することができる。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
　共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されて前記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの前記第１の画素の分だけずれて配置される第２の画素ユニットと
　を有する光検出装置。
（２）
　前記第１の画素ユニットは、シリコンにより構成される前記光電変換部を有する前記第１の画素を備える前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記第１の画素ユニットは、化合物半導体により構成される前記光電変換部を有する前記第１の画素を備える前記（１）に記載の光検出装置。
（４）
　前記第２の画素ユニットは、有機光電変換膜により構成される前記光電変換部を有する前記第２の画素を備える前記（１）から（３）の何れかに記載の光検出装置。
（５）
　前記第２の画素ユニットは、シリコンにより構成される前記光電変換部を有する前記第２の画素を備える前記（１）又は（２）に記載の光検出装置。
（６）
　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素のそれぞれの前記光電変換部からの信号電荷が読み出される共通電極を少なくとも１つ備える前記（１）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（７）
　前記第１の画素ユニットの境界の近傍に配置されて、前記共通電極及び複数の前記共通電極同士を接続する配線の何れかと前記半導体基板に配置される画素回路とを接続する柱状の電極を更に備える前記（６）に記載の光検出装置。
（８）
　共通の電荷検出部にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第３の画素が行列形状に配置されて構成されて前記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの前記第１の画素の分だけ前記第１の画素ユニット及び前記第２の画素ユニットとずれて配置される第３の画素ユニットを更に有する前記（１）から（７）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
　前記第３の画素ユニットは、前記半導体基板に形成される前記光電変換部を有する前記第３の画素を備える前記（８）に記載の光検出装置。
（１０）
　前記第３の画素ユニットは、前記第２の画素ユニットに積層されて配置される前記（８）に記載の光検出装置。
（１１）
　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素がｎ行ｎ列（ｎは２又は４）に配置されて構成される前記（１）から（７）の何れかに記載の光検出装置。
（１２）
　前記第１の画素ユニットは、前記第２の画素ユニットと略同じサイズに構成される前記（１１）に記載の光検出装置。
（１３）
　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素がｎ行ｍ列（ｎは２又は４、ｍはｎ／２）に配置されて構成される前記（１）から（７）の何れかに記載の光検出装置。
（１４）
　前記第１の画素ユニットは、隣接して配置される２つの前記第２の画素ユニットと略同じサイズに構成される前記（１３）に記載の光検出装置。
（１５）
　前記第１の画素ユニットは、対象物までの距離を検出するために光源から出射された光が前記対象物に反射された反射光を受光するための前記第１の画素を備える前記（１）から（１４）の何れかに記載の光検出装置。
（１６）
　前記第１の画素ユニットは、入射光の輝度の同一方向の変化をイベントとして検出するための前記第１の画素を備える前記（１）から（１４）の何れかに記載の光検出装置。
（１７）
　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
　共通の電荷検出部にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されるとともに前記第１の画素ユニットに積層される第２の画素ユニットと
　を有し、
　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素のそれぞれの前記光電変換部からの信号電荷が読み出される共通電極を少なくとも１つ有するとともに前記共通電極及び複数の前記共通電極同士を接続する配線の何れかが前記第１の画素ユニットの境界を跨いで配置される
　光検出装置。
（１８）
　前記第１の画素ユニットの境界の近傍に配置されて、前記共通電極及び前記配線の何れかと前記半導体基板に配置される画素回路とを接続する柱状の電極を更に備える前記（１７）に記載の光検出装置。
（１９）
　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
　共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されて前記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの前記第１の画素の分だけずれて配置される第２の画素ユニットと、
　前記第１の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号及び前記第２の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号を処理する処理回路と
　を有する電子機器。
（２０）
　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
　共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されるとともに前記第１の画素ユニットに積層される第２の画素ユニットと、
　前記第１の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号及び前記第２の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号を処理する処理回路と
　を有し、
　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素のそれぞれの前記光電変換部が接続される共通電極を少なくとも１つ有するとともに前記共通電極及び複数の前記共通電極同士を接続する配線の何れかが前記第１の画素ユニットの境界を跨いで配置される
　電子機器。
　１　光検出装置
　３４　カラム信号処理回路
　４０　画素グループ
　１００、１５０、２００、２５０　画素ユニット
　１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１６０、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ、２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２６０、２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄ　画素
　１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１６１、１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、２６１、２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃ、２６１ｄ　光電変換部
　１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ　画素回路
　３００　半導体基板
　３３２、３４６　配線
　３４１　貫通電極
　３５１、３７１　読出し電極
　３５４、３７４　光電変換膜
　７０１　電子機器
　７０３　光検出装置
　１１４０２、１２０３１、１２１０１～１２１０５　撮像部

Claims (20)

  1. 　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
    　共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されて前記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの前記第１の画素の分だけずれて配置される第２の画素ユニットと
    　を有する光検出装置。
  2. 　前記第１の画素ユニットは、シリコンにより構成される前記光電変換部を有する前記第１の画素を備える請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記第１の画素ユニットは、化合物半導体により構成される前記光電変換部を有する前記第１の画素を備える請求項１に記載の光検出装置。
  4. 　前記第２の画素ユニットは、有機光電変換膜により構成される前記光電変換部を有する前記第２の画素を備える請求項１に記載の光検出装置。
  5. 　前記第２の画素ユニットは、シリコンにより構成される前記光電変換部を有する前記第２の画素を備える請求項１に記載の光検出装置。
  6. 　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素のそれぞれの前記光電変換部からの信号電荷が読み出される共通電極を少なくとも１つ備える請求項１に記載の光検出装置。
  7. 　前記第１の画素ユニットの境界の近傍に配置されて、前記共通電極及び複数の前記共通電極同士を接続する配線の何れかと前記半導体基板に配置される画素回路とを接続する柱状の電極を更に備える請求項６に記載の光検出装置。
  8. 　共通の電荷検出部にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第３の画素が行列形状に配置されて構成されて前記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの前記第１の画素の分だけ前記第１の画素ユニット及び前記第２の画素ユニットとずれて配置される第３の画素ユニットを更に有する請求項１に記載の光検出装置。
  9. 　前記第３の画素ユニットは、前記半導体基板に形成される前記光電変換部を有する前記第３の画素を備える請求項８に記載の光検出装置。
  10. 　前記第３の画素ユニットは、前記第２の画素ユニットに積層されて配置される請求項８に記載の光検出装置。
  11. 　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素がｎ行ｎ列（ｎは２又は４）に配置されて構成される請求項１に記載の光検出装置。
  12. 　前記第１の画素ユニットは、前記第２の画素ユニットと略同じサイズに構成される請求項１１に記載の光検出装置。
  13. 　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素がｎ行ｍ列（ｎは２又は４、ｍはｎ／２）に配置されて構成される請求項１に記載の光検出装置。
  14. 　前記第１の画素ユニットは、隣接して配置される２つの前記第２の画素ユニットと略同じサイズに構成される請求項１３に記載の光検出装置。
  15. 　前記第１の画素ユニットは、対象物までの距離を検出するために光源から出射された光が前記対象物に反射された反射光を受光するための前記第１の画素を備える請求項１に記載の光検出装置。
  16. 　前記第１の画素ユニットは、入射光の輝度の同一方向の変化をイベントとして検出するための前記第１の画素を備える請求項１に記載の光検出装置。
  17. 　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
    　共通の電荷検出部にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されるとともに前記第１の画素ユニットに積層される第２の画素ユニットと
    　を有し、
    　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素のそれぞれの前記光電変換部からの信号電荷が読み出される共通電極を少なくとも１つ有するとともに前記共通電極及び複数の前記共通電極同士を接続する配線の何れかが前記第１の画素ユニットの境界を跨いで配置される
    　光検出装置。
  18. 　前記第１の画素ユニットの境界の近傍に配置されて、前記共通電極及び前記配線の何れかと前記半導体基板に配置される画素回路とを接続する柱状の電極を更に備える請求項１７に記載の光検出装置。
  19. 　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
    　共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されて前記第１の画素ユニットに積層されるとともに少なくとも１つの前記第１の画素の分だけずれて配置される第２の画素ユニットと、
    　前記第１の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号及び前記第２の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号を処理する処理回路と
    　を有する電子機器。
  20. 　半導体基板に形成される光電変換部を有する第１の画素を少なくとも１つ備える第１の画素ユニットと、
    　共通の画素回路にそれぞれの電荷が転送される光電変換部をそれぞれ有する複数の第２の画素が行列形状に配置されて構成されるとともに前記第１の画素ユニットに積層される第２の画素ユニットと、
    　前記第１の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号及び前記第２の画素の前記光電変換部により生成される電荷に基づく信号を処理する処理回路と
    　を有し、
    　前記第２の画素ユニットは、複数の前記第２の画素のそれぞれの前記光電変換部が接続される共通電極を少なくとも１つ有するとともに前記共通電極及び複数の前記共通電極同士を接続する配線の何れかが前記第１の画素ユニットの境界を跨いで配置される
    　電子機器。
PCT/JP2025/023423 2024-07-08 2025-06-30 光検出装置及び電子機器 Pending WO2026014286A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024-109792 2024-07-08
JP2024109792 2024-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2026014286A1 true WO2026014286A1 (ja) 2026-01-15

Family

ID=98386718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/023423 Pending WO2026014286A1 (ja) 2024-07-08 2025-06-30 光検出装置及び電子機器

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2026014286A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020026720A1 (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
WO2022131101A1 (ja) * 2020-12-16 2022-06-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光電変換素子、光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
WO2022163346A1 (ja) * 2021-01-26 2022-08-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP2024085173A (ja) * 2022-12-14 2024-06-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020026720A1 (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
WO2022131101A1 (ja) * 2020-12-16 2022-06-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光電変換素子、光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体
WO2022163346A1 (ja) * 2021-01-26 2022-08-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP2024085173A (ja) * 2022-12-14 2024-06-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7676319B2 (ja) 撮像装置および電子機器
JP7284171B2 (ja) 固体撮像装置
JP7580523B2 (ja) 固体撮像素子および撮像装置
US20220059595A1 (en) Solid-state imaging element and video recording apparatus
KR20240088707A (ko) 광 검출 소자 및 광 검출 장치
WO2022009627A1 (ja) 固体撮像装置および電子機器
KR20230138460A (ko) 광전 변환 소자 및 전자 기기
JP7823022B2 (ja) 撮像素子及び撮像装置
US11128827B2 (en) Imaging device drive circuit and imaging device
JP7504802B2 (ja) 固体撮像素子、固体撮像装置及び電子機器
US20230005993A1 (en) Solid-state imaging element
US20220311943A1 (en) Imaging element and imaging apparatus
JP7797491B2 (ja) 固体撮像装置、電子機器および移動体
WO2023176449A1 (ja) 光検出装置
WO2026014286A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
EP4694177A1 (en) Light detection device and electronic apparatus
TW202606527A (zh) 光檢測裝置及電子機器
WO2025033366A1 (en) Imaging device
JP2025023789A (ja) 光検出装置
WO2024262370A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
WO2024057805A1 (ja) 撮像素子および電子機器
WO2023176430A1 (ja) 光検出装置
WO2024203629A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
WO2024181273A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
WO2024203524A1 (ja) 光検出装置及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25836847

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1