DE112022002222T5 - Lichtdetektionseinrichtung, lichtdektionssystem, elektronisches gerät und beweglicher körper - Google Patents

Lichtdetektionseinrichtung, lichtdektionssystem, elektronisches gerät und beweglicher körper Download PDF

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Lichtdetektionseinrichtung mit hoher Funktionalität. Die Lichtdetektionseinrichtung umfasst: ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält; und ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Oberfläche benachbart vorgesehen ist. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit detektiert Licht in einem ersten Wellenlängenbereich, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen. Das periphere Gebiet enthält einen Strukturkörper, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist. Der Strukturkörper hat die im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Lichtdetektionseinrichtung, ein Lichtdetektionssystem, ein elektronisches Gerät und einen beweglichen Körper, die jeweils ein fotoelektrisches Umwandlungselement enthalten, das eine fotoelektrische Umwandlung durchführt.
  • Hintergrundtechnik
  • Bisher machte der Anmelder einen Vorschlag für ein Bildgebungselement, das ermöglicht, eine optische Eigenschaft zu verbessern, und eine Bildgebungseinrichtung, die das Bildgebungselement enthält (siehe beispielsweise PTL 1).
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2019-16667
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Inzwischen wird eine weitere Verbesserung der Leistung für eine Lichtdetektionseinrichtung gewünscht, die in einer Bildgebungseinrichtung verwendet wird.
  • Dementsprechend ist erwünscht, eine Lichtdetektionseinrichtung mit hoher Leistung bereitzustellen.
  • Eine Lichtdetektionseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält; und ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit detektiert Licht in einem ersten Wellenlängenbereich, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen. Das periphere Gebiet enthält einen Strukturkörper, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist. Der Strukturkörper hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Teil bzw. Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit.
  • In der Lichtdetektionseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Strukturkörper in dem peripheren Gebiet vorgesehen, das dem effektiven Gebiet benachbart ist, das die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält. Der Strukturkörper ist von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart und hat die im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit. Dies unterdrückt die Erzeugung von Rückständen nahe einer Randfläche des effektiven Gebiets beim Strukturieren der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit durch beispielsweise Trockenätzen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • [1A] 1A ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine beispielhafte Festkörper-Bildgebungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [1B] 1B ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixel-Einheit und einer peripheren Einheit, die in 1A veranschaulicht sind, schematisch veranschaulicht.
    • [2A] 2A ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration eines Bildgebungselements veranschaulicht, das für die in 1A veranschaulichte Pixel-Einheit verwendet wird.
    • [2B] 2B ist eine horizontale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration des Bildgebungselements veranschaulicht, das für die in 1A veranschaulichte Pixel-Einheit verwendet wird.
    • [2C] 2C ist eine andere horizontale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration des Bildgebungselements veranschaulicht, das für die in 1A veranschaulichte Pixel-Einheit verwendet wird.
    • [3] 3 ist eine vertikale vergrößerte Querschnittsansicht, die in vergrößerter Art und Weise die Umgebung einer Grenze zwischen der Pixel-Einheit und der peripheren Einheit in der in 1 veranschaulichten Festkörper-Bildgebungseinrichtung veranschaulicht.
    • [4] 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine beispielhafte Ausleseschaltung einer iTOF-Sensoreinheit veranschaulicht, die in 2A veranschaulicht ist.
    • [5] 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine beispielhafte Ausleseschaltung einer organischen fotoelektrischen Umwandlungseinheit veranschaulicht, die in 2A veranschaulicht ist.
    • [6] 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Prozess eines Herstellungsverfahrens der Festkörper-Bildgebungseinrichtung veranschaulicht, die in 1 veranschaulicht ist.
    • [7A] 7A ist eine Querschnittsansicht, die einen Prozess im Anschluss an 6 veranschaulicht.
    • [7B] 7B ist eine Draufsicht, die einen Prozess im Anschluss an 6 veranschaulicht.
    • [8] 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Prozess im Anschluss an 7A und 7B veranschaulicht.
    • [9] 9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Prozess im Anschluss an 8 veranschaulicht.
    • [10] 10 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die in vergrößerter Art und Weise die Umgebung einer Grenze zwischen einer Pixel-Einheit und einer peripheren Einheit in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung als Referenzbeispiel veranschaulicht.
    • [11] 11 ist ein Querschnittsansicht, die einen Prozess eines Herstellungsverfahrens der Festkörper-Bildgebungseinrichtung veranschaulicht, die in 10 veranschaulicht ist.
    • [12] 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Prozess im Anschluss an 11 veranschaulicht.
    • [13A] 13A ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration eines Bildgebungselements als erstes Modifikationsbeispiel veranschaulicht, das für die in 1A veranschaulichte Festkörper-Bildgebungseinrichtung verwendbar ist.
    • [13B] 13B ist eine horizontale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration des Bildgebungselements als das erste Modifikationsbeispiel veranschaulicht, das in 13A veranschaulicht ist.
    • [14A] 14A ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration eines Bildgebungselements als ein zweites Modifikationsbeispiel veranschaulicht, das für die in 1A veranschaulichte Festkörper-Bildgebungseinrichtung verwendbar ist.
    • [14B] 14B ist eine horizontale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration des Bildgebungselements als das zweite Modifikationsbeispiel veranschaulicht, das in 14A veranschaulicht ist.
    • [15] 15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte schematische Konfiguration einer Pixel-Einheit als ein drittes Modifikationsbeispiel veranschaulicht, die für die in 1A veranschaulichte Festkörper-Bildgebungseinrichtung verwendbar ist.
    • [16A] 16A ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Gesamtkonfiguration eines Lichtdetektionssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [16B] 16B ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Schaltungskonfiguration des in 16A veranschaulichten Lichtdetektionssystems veranschaulicht.
    • [17] 17 ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Gesamtkonfiguration eines elektronischen Geräts veranschaulicht.
    • [18] 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems zur Erfassung von In-vivo-Informationen bzw. ein In-vivo-Informationserfassungssystem darstellt.
    • [19] 19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt.
    • [20] 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) darstellt.
    • [21] 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt.
    • [22] 22 ist ein Diagramm zur Unterstützung beim Erläutern eines Beispiels von Installationspositionen einer Sektion zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungssektion.
    • [23] 23 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixel-Einheit und deren peripherer Einheit in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung als ein drittes Modifikationsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [24] 24 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixel-Einheit und ihrer peripheren Einheit in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung als ein viertes Modifikationsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
    • [25] 25 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixel-Einheit und deren peripherer Einheit in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung als ein fünftes Modifikationsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [26] 26 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixel-Einheit und ihrer peripheren Einheit in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung als ein sechstes Modifikationsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
    • [27] 27 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixel-Einheit und ihrer peripheren Einheit in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung als ein siebtes Modifikationsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Modi zum Ausführen der Erfindung
  • Im Folgenden werden mit Verweis auf die Zeichnungen einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Eine beispielhafte Festkörper-Bildgebungseinrichtung, in der Strukturkörper in einem peripheren Gebiet angeordnet sind, das ein effektives Gebiet umgibt, das vertikale spektroskopische Bildgebungselemente enthält, die jeweils eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit enthalten
  • 2. Erstes Modifikationsbeispiel
  • 3. Zweites Modifikationsbeispiel
  • 4. Drittes Modifikationsbeispiel
  • 5. Zweite Ausführungsform
  • Ein beispielhaftes Lichtdetektionssystem, das eine lichtemittierende Einrichtung und eine Lichtdetektionseinrichtung enthält
  • 6. Beispielhafte Anwendung auf ein elektronisches Gerät
  • 7. Anwendungsbeispiel für ein In-vivo-Informationserfassungssystem
  • 8. Anwendungsbeispiel für ein System für endoskopische Chirurgie
  • 9. Beispielhafte Anwendung für einen beweglichen Körper
  • 10. Andere Modifikationsbeispiele
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • [Konfiguration einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1]
  • (Beispielhafte Gesamtkonfiguration)
  • 1A veranschaulicht eine beispielhafte Gesamtkonfiguration einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 1B ist ein schematisches Diagramm, das eine Pixel-Einheit 100 und eine Peripherie der Pixel-Einheit 100 vergrößert veranschaulicht. Die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 ist beispielsweise ein Bildsensor aus einem komplementären Metalloxidhalbleiter (CMOS). Die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 empfängt beispielsweise durch ein optisches Linsensystem eintretendes Licht (Bild- bzw. Abbildungslicht) von einem Objekt. Die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 wandelt das eintretende Licht, das auf einer Abbildungsebene fokussiert wird, in ein elektrisches Signal Pixel für Pixel um und gibt das elektrische Signal als Pixel-Signal ab. Die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 enthält die Pixel-Einheit 100 und eine periphere Einheit 101 als der Pixel-Einheit 100 benachbartes peripheres Gebiet auf beispielsweise einem Halbleitersubstrat 11. Die Pixel-Einheit 100 umfasst ein wirksames bzw. effektives Gebiet 110A und ein optisch schwarzes (OB) Gebiet 110B. Das OB-Gebiet 110B umgibt das effektive Gebiet 110A. Die periphere Einheit 101 ist beispielsweise so vorgesehen, dass sie die Pixel-Einheit 100 umgibt. Wie in 1A veranschaulicht ist, enthält die periphere Einheit 101 eine Schaltung zur vertikalen Ansteuerung bzw. vertikale Ansteuerungsschaltung 111, Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 112, eine Schaltung zur horizontalen Ansteuerung bzw. horizontale Ansteuerungsschaltung 113, eine Ausgabeschaltung 114, eine Steuerungsschaltung 115 und einen Eingabe-Ausgabe-Anschluss 116 beispielsweise.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 ein spezifisches Beispiel ist, die einer „Lichtdetektionseinrichtung“ der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • Wie in 1A veranschaulicht ist, enthält das effektive Gebiet 110A der Pixel-Einheit 100 mehrere Pixel P, die beispielsweise in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind. Das effektive Gebiet 110A enthält beispielsweise mehrere Pixel-Reihen und mehrere Pixel-Spalten. Die mehreren Pixel-Reihen enthalten jeweils mehrere Pixel P, die in einer horizontalen Richtung (einer lateralen Richtung in der Zeichnung) angeordnet sind. Die mehreren Pixel-Spalten enthalten jeweils mehrere Pixel P, die in einer vertikalen Richtung (einer longitudinalen Richtung der Zeichnung) angeordnet sind. In der Pixel-Einheit 100 ist beispielsweise für jede Pixel-Reihe eine Pixel-Ansteuerungsleitung Lread (eine Reihen-Auswahlleitung und eine Rücksetz-Steuerungsleitung) vorgesehen und für jede Pixel-Spalte eine vertikale Signalleitung Lsig vorgesehen. Die Pixel-Ansteuerungsleitung Lread überträgt ein Ansteuerungssignal, um ein Signal von jedem Pixel P zu lesen. Enden der mehreren Pixel-Ansteuerungsleitungen Lread sind mit mehreren Ausgangsanschlüssen der vertikalen Ansteuerungsschaltung 111 entsprechend den jeweiligen Pixel-Reihen gekoppelt.
  • Das OB-Gebiet 110B ist ein Teil, der als Referenz für einen Schwarzpegel optisches Schwarz abgibt.
  • In der peripheren Einheit 101 ist ein struktureller Körper 200 vorgesehen. Außerdem ist in einem Bereich der peripheren Einheit 101 ein Kontaktgebiet 102 (1B) vorgesehen. Mit dem Kontaktgebiet 102 sind eine (später beschriebene) Kontaktschicht 57 und eine (später beschriebene) Ausleitungsverdrahtung (engl.: lead-out wiring) 58 gekoppelt.
  • Die vertikale Ansteuerungsschaltung 111 enthält beispielsweise ein Schieberegister und einen Adressdecodierer. Die vertikale Ansteuerungsschaltung 111 ist eine Pixel-Ansteuerungseinheit, die beispielsweise jedes Pixel P in der Pixel-Einheit 100 auf Pixel-Reihen-Basis ansteuert. Ein Signal, das von jedem Pixel P einer Pixel-Reihe abgegeben wird, die durch die vertikale Ansteuerungsschaltung 111 selektiv gescannt wird, wird über die entsprechende vertikale Signalleitung Lsig der Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 112 zugeführt bzw. bereitgestellt.
  • Die Spalten-Signalverarbeitungsschaltung 112 enthält einen Verstärker und einen horizontalen Auswahlschalter, die beispielsweise für jede vertikale Signalleitung Lsig vorgesehen sind.
  • Die horizontale Ansteuerungsschaltung 113 enthält beispielsweise ein Schieberegister und einen Adressdecodierer. Die horizontale Ansteuerungsschaltung 113 steuert die horizontalen Auswahlschalter der Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 112 nacheinander an, während die horizontalen Auswahlschalter gescannt werden. Aufgrund des selektiven Scannens durch die horizontale Ansteuerungsschaltung 113 wird das Signal jedes Pixels P, das über jede der mehreren vertikalen Signalleitungen Lsig übertragen wird, sequentiell an die horizontale Signalleitung 121 abgegeben und über die horizontale Signalleitung 121 zur Außenseite bzw. äußeren Umgebung des Halbleitersubstrats 11 übertragen.
  • Die Ausgabeschaltung 114 führt eine Signalverarbeitung an den von den jeweiligen Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 112 über die horizontale Signalleitung 121 sequentiell bereitgestellten Signalen durch und gibt die resultierenden Signale ab. In einigen Fällen führt die Ausgabeschaltung 114 zum Beispiel eine Pufferung durch. In anderen Fällen führt die Ausgabeschaltung 114 eine Schwarzpegeleinstellung, eine Spaltenvariationskorrektur und eine Vielzahl digitaler Signalverarbeitungen durch.
  • Ein Schaltungsbereich, der die vertikale Ansteuerungsschaltung 111, die Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 112, die horizontale Ansteuerungsschaltung 113, die horizontale Signalleitung 121 und die Ausgabeschaltung 114 umfasst, kann direkt auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet sein oder kann auf einer externen Steuerungs-IC ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Steuerungsbereich beispielsweise auf einem mit einem Kabel gekoppelten anderen Substrat ausgebildet werden.
  • Die Steuerungsschaltung 115 empfängt beispielsweise einen von außerhalb des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellten Takt und Daten, die einen Befehl für einen Betriebsmodus geben. Außerdem gibt die Steuerungsschaltung 115 Daten wie etwa interne Informationen in Bezug auf die Pixel P als Bildgebungselemente aus. Die Steuerungsschaltung 115 enthält ferner einen Zeitsteuerungsgenerator, der verschiedene Zeitsteuerungssignale erzeugt. Auf der Basis der vom Zeitsteuerungsgenerator erzeugten verschiedenen Zeitsteuerungssignale führt die Steuerungsschaltung 115 eine Steuerung zur Ansteuerung einer peripheren Schaltungsanordnung durch, die die vertikale Ansteuerungsschaltung 111, die Spalten-Signalverarbeitungsschaltungen 112 und die horizontale Ansteuerungsschaltung 113 umfasst.
  • Der Eingabe-Ausgabe-Anschluss 116 tauscht Signale mit einer externen Vorrichtung aus.
  • (Beispielhafte Querschnittskonfiguration eines Pixels P)
  • 2A veranschaulicht schematisch eine beispielhafte vertikale Querschnittskonfiguration, entlang einer Dickenrichtung, eines Pixels P1 der mehreren Pixel P, die im effektiven Gebiet 110A der Pixel-Einheit 100 in einer Matrix angeordnet sind. 2B veranschaulicht schematisch eine beispielhafte horizontale Querschnittskonfiguration, entlang einer zur Dickenrichtung orthogonalen Richtung der Laminierungsebene an einer Höhenposition in einer Z-Achsenrichtung, die durch einen Pfeil IIB in 2A angegeben ist. Ferner veranschaulicht 2C schematisch eine beispielhafte horizontale Querschnittskonfiguration entlang der zur Dickenrichtung orthogonalen Richtung der Laminierungsebene an einer Höhenposition in der Z-Achsenrichtung, die durch einen Pfeil IIC in 2A angegeben ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass 2A einem Querschnitt in einer Pfeilrichtung entspricht, der entlang Linien IIA-IIA genommen ist, die in jeder der 2B und 2C veranschaulicht sind. Darüber hinaus ist 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die in vergrößerter Art und Weise eine vertikale Querschnittskonfiguration nahe einer Grenze K zwischen der Pixel-Einheit 100 und der peripheren Einheit 101 in der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 veranschaulicht. In 2A bis 2C und 3 ist die Dickenrichtung (Laminierungsrichtung) des Pixels P1 die Z-Achsenrichtung und sind planare Richtungen, die zu der zur Z-Achsenrichtung orthogonalen Laminierungsebene parallel sind, eine X-Achsenrichtung und eine Y-Achsenrichtung. Es ist besonders zu erwähnen, dass die X-Achsenrichtung, die Y-Achsenrichtung und die Z-Achsenrichtung orthogonal zueinander sind.
  • Wie in 2A veranschaulicht ist, handelt es sich bei dem Pixel P1 um ein sogenanntes vertikales spektroskopisches Bildgebungselement mit einer Struktur, bei der beispielsweise eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 in der Z-Achsenrichtung oder Dickenrichtung gestapelt sind. Das Pixel P1 als Bildgebungselement ist ein spezifisches Beispiel, das einem „Lichtdetektionselement“ der vorliegenden Offenbarung entspricht. Ferner enthält das Pixel P1 eine Zwischenschicht 40 und eine mehrschichtige Verdrahtungsschicht 30. Die Zwischenschicht 40 ist zwischen der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 und der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 vorgesehen. Die mehrschichtige Verdrahtungsschicht 30 ist von der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 aus gesehen auf einer der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 entgegengesetzten Seite vorgesehen. Ferner sind auf der Lichteintrittsseite, die von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 aus gesehen der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 entgegengesetzt ist, ein Versiegelungsfilm 51, eine Schicht 52 mit niedrigem Brechungsindex, mehrere Farbfilter 53 und eine Linsenschicht 54 der Reihe nach entlang der Z-Achsenrichtung von einer Position nahe der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 aus beispielsweise gestapelt. Die Linsenschicht 54 enthält entsprechend den jeweiligen Farbfiltern 53 vorgesehene On-Chip-Linsen (OCL). Es ist besonders zu erwähnen, dass der Versiegelungsfilm 51 und die Schicht 52 mit niedrigem Brechungsindex jeweils den mehreren Pixeln P gemeinsam sein können. Der Versiegelungsfilm 51 hat eine gestapelte Struktur, die transparente Isolierfilme 51-1 bis 51-3 wie etwa AlOx umfasst. Ferner kann ein (in 3A veranschaulichter, später beschriebener) Antireflexionsfilm 55 vorgesehen werden, um die Linsenschicht 54 zu bedecken. Ein Schwarzfilter 56 kann in der peripheren Einheit 101 vorgesehen werden. Die mehreren Farbfilter 53 können beispielsweise einen Farbfilter, der vorwiegend rotes Licht durchlässt, einen Farbfilter, der vorwiegend grünes Licht durchlässt, und einen Farbfilter, der vorwiegend blaues Licht durchlässt, umfassen. Es ist besonders zu erwähnen, dass jedes Pixel Pl der vorliegenden Ausführungsform rote, grüne und blaue Farbfilter 53 enthält und das erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht empfängt, um ein farbiges Bild aus sichtbarem Licht zu erhalten.
  • (Zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10)
  • Die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 ist beispielsweise ein indirekter TOF- (worauf hier im Folgenden als iTOF verwiesen wird) Sensor, der ein Abstandsbild (Abstandsinformation) auf der Basis der Laufzeit (TOF) erfasst. Die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 enthält beispielsweise das Halbleitersubstrat 11, ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet 12, eine Schicht 13 mit fester Ladung (engl.: fixed charge layer), ein paar Übertragungstransistoren (TGs) 14A und 14B, Ladung-Spannung-Wandler (FDs) 15A und 15B als Floating-Diffusionsgebiete, eine lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und eine Durchgangselektrode 17.
  • Bei dem Halbleitersubstrat 11 handelt es sich beispielsweise um ein Silizium-(Si-)Substrat mit einer vorderen Fläche bzw. Vorderseite 11A und einer rückseitigen Fläche bzw. Rückseite 11BB. Das Halbleitersubstrat 11 weist eine p-Wanne in einem vorbestimmten Gebiet auf. Die Vorderseite 11A liegt der mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 30 gegenüber bzw. ist ihr zugewandt. Die Rückseite 11B ist eine Seite, die der Zwischenschicht 40 zugewandt ist. Die Rückseite 11B weist vorzugsweise eine mikroskopisch irreguläre Struktur (RIG-Struktur) auf. Ein Grund dafür besteht darin, dass Licht mit einer Wellenlänge in einem Infrarotlichtbereich als zweiter Wellenlängenbereich (z. B. eine Wellenlänge von 880 nm bis 1040 nm, beide inklusiv), das in das Halbleitersubstrat 11 eintritt, innerhalb des Halbleitersubstrats 11 effektiv eingeschlossen wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Vorderfläche 11A auch eine ähnliche mikroskopisch irreguläre Struktur aufweisen kann.
  • Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 ist beispielsweise ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das eine Positiv-Intrinsisch-Negativ- (PIN-)Fotodiode (PD) enthält. Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 enthält einen pn-Übergang, der in einem vorbestimmten Gebiet des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet ist. Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 detektiert und empfängt Licht mit einer Wellenlänge insbesondere im Infrarotlichtbereich innerhalb des Lichts vom Objekt. Das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 erzeugt eine elektrische Ladung, die der Menge an empfangenem Licht entspricht, über eine fotoelektrische Umwandlung und akkumuliert die elektrische Ladung.
  • Die Schicht 13 mit fester Ladung ist beispielsweise vorgesehen, um die Rückseite 11B des Halbleitersubstrats 11 zu bedecken. Die Schicht 13 mit fester Ladung weist beispielsweise eine negative feste Ladung auf, um das Auftreten von Dunkelströmen zu unterdrücken, die durch einen Grenzflächenzustand der Rückseite 11B verursacht werden, die als lichtempfangende Seite des Halbleitersubstrats 11 dient. Durch ein durch die Schicht 13 mit fester Ladung induziertes elektrisches Feld wird eine Lochakkumulationsschicht in der Umgebung der Rückseite 11B des Halbleitersubstrats 11 ausgebildet. Die Lochakkumulationsschicht unterdrückt die Erzeugung von Elektronen von der Rückseite 11B. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Schicht 13 mit fester Ladung einen Bereich umfasst, der sich in der Z-Achsenrichtung zwischen der lichtabschirmenden Wand 16 mi Gebiet zwischen Pixeln und dem fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 erstreckt. Die Schicht 13 mit fester Ladung wird vorzugsweise unter Verwendung eines Isoliermaterials gebildet. Spezifische Beispiele eines Bestandteilmaterials der Schicht 13 mit fester Ladung umfassen Hafniumoxid (HfOx), Aluminiumoxid (AlOx), Zirkoniumoxid (ZrOx), Tantaloxid (TaOx), Titanoxid (TiOx), Lanthanoxid (LaOx), Praseodymoxid (PrOx), Ceroxid (CeOx), Neodymoxid (NdOx), Promethiumoxid (PmOx), Samariumoxid (SmOx), Europiumoxid (EuOx), Gadoliniumoxid (GdOx), Terbiumoxid (TbOx), Dysprosiumoxid (DyOx), Holmiumoxid (HoOx), Thuliumoxid (TmOx), Ytterbiumoxid (YbOx), Lutetiumoxid (LuOx), Yttriumoxid (YOx), Hafniumnitrid (HfNx), Aluminiumnitrid (AlNx), Hafniumoxynitrid (HfOxNy) und Aluminiumoxynitrid (AlOxNy).
  • Das Paar der TGs 14A und 14B erstreckt sich jeweils beispielsweise in der Z-Achsenrichtung von der Vorderseite 11A zum fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12. Der TG 14A und der TG 14B übertragen die im fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 akkumulierte elektrische Ladung als Reaktion auf ein angelegtes Ansteuerungssignal zu dem Paar FDs 15A und 15B.
  • Bei dem Paar der FDs 15A und 15B handelt es sich um Floating-Diffusionsgebiete, die die über die TGs 14A und 14B vom fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 übertragenen elektrischen Ladungen in elektrische Signale (z. B. Spannungssignale) umwandeln und die Signale abgeben. Mit den FDs 15A und 15B sind, wie in der später beschriebenen 4 veranschaulicht ist, Rücksetztransistoren (RSTs) 143A bzw. 143B gekoppelt. Außerdem ist mit den FDs 15A und 15B, wie in der später beschriebenen 4 veranschaulicht ist, die vertikale Signalleitung Lsig (1A) über Verstärkungstransistoren (AMPs) 144A und 144B und Auswahltransistoren (SELs) 145A und 145B gekoppelt.
  • Die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln umfasst beispielsweise einen sich entlang einer XZ-Ebene erstreckenden Bereich und einen sich entlang einer YZ-Ebene erstreckenden Bereich. Die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln ist so vorgesehen, dass sie das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 jedes Pixels P umgibt. Außerdem kann die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln so vorgesehen sein, dass sie die Durchgangselektrode 17 umgibt. Somit ist es möglich, zu unterdrücken, dass unerwünschtes Licht zwischen benachbarten Pixeln P schräg in das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 eintritt, was zur Vermeidung einer Farbmischung führt.
  • Die lichtabschirmende Wand 16 zwischen den Pixel-Gebieten enthält beispielsweise ein Material, das zumindest eines einer einfachen Metallsubstanz, einer Metalllegierung, eines Metallnitrids oder eines Metallsilizids mit lichtabschirmender Eigenschaft enthält. Genauer gesagt umfassen Beispiele eines Bestandteilmaterials der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln Al (Aluminium), Cu (Kupfer), W (Wolfram), Ti (Titan), Ta (Tantal), Ni (Nickel), Mo (Molybdän), Cr (Chrom), Ir (Iridium), Platin-Iridium, TiN (Titannitrid) und Wolfram-Silizium-Verbindungen. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Bestandteilmaterial der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln nicht auf ein Metallmaterial beschränkt ist, sondern die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln unter Verwendung von Graphit gebildet werden kann. Außerdem ist das Material der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln nicht auf ein elektrisch leitfähiges Material beschränkt, sondern kann die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln ein nichtelektrisch leitfähiges Material mit lichtabschirmenden Eigenschaften wie etwa ein organisches Material enthalten. Zwischen der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und der Durchgangselektrode 17 kann ferner eine Isolierschicht vorgesehen sein. Die Isolierschicht enthält ein Isoliermaterial wie etwa SiOx (Siliziumoxid) oder Aluminiumoxid. Alternativ dazu kann zwischen der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und der Durchgangselektrode 17 ein Hohlraum vorgesehen sein, um die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und die Durchgangselektrode 17 voneinander zu isolieren. Es ist besonders zu erwähnen, dass in einem Fall, in dem die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln ein nichtelektrisch leitfähiges Material enthält, keine Isolierschicht vorgesehen sein kann. Darüber hinaus kann außerhalb der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln, das heißt zwischen der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und der Schicht 13 mit fester Ladung, eine Isolierschicht vorgesehen sein. Die Isolierschicht enthält ein isolierendes Material wie etwa SiOx (Siliziumoxid) oder Aluminiumoxid. Alternativ dazu kann zwischen der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und der Schicht 13 mit fester Ladung ein Hohlraum vorgesehen werden, um die lichtabschirmende Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln und die Schicht 13 mit fester Ladung voneinander zu isolieren.
  • Die Durchgangselektrode 17 ist beispielsweise ein Kopplungsbauteil, das eine Ausleseelektrode 26 der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 mit einer FD 131 und einem AMP 133 (siehe die später beschriebene 5) elektrisch koppelt. Die Ausleseelektrode 26 ist auf der Seite der Rückseite 11B des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. Die FD 131 und der AMP 133 sind auf der Vorderseite 11A des Halbleitersubstrats 11 vorgesehen. Die Durchgangselektrode 17 schafft beispielsweise einen Übertragungspfad, der eine in der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 erzeugte Signalladung überträgt und eine Spannung überträgt, die eine Ladungsakkumulationselektrode 25 ansteuert. Beispielsweise kann die Durchgangselektrode 17 so vorgesehen sein, dass sie sich in der Z-Achsenrichtung von der Ausleseelektrode 26 der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 durch das Halbleitersubstrat 11 zur mehrschichtigen Verdrahtungsschicht 30 erstreckt. Die Durchgangselektrode 17 ist so konfiguriert, dass sie die Signalladung, die in der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 erzeugt wurde, die auf der Seite vorgesehen ist, auf der die Rückseite 11B des Halbleitersubstrats 11 angeordnet ist, vorteilhaft zu einer Seite überträgt, auf der die Vorderseite 11A des Halbleitersubstrats 11 angeordnet ist. Wie in 2B und 3B veranschaulicht ist, durchdringt die Durchgangselektrode 17 in der Z-Achsenrichtung das Innere einer lichtabschirmenden Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln. Das heißt, um die Durchgangselektrode 17 sind die Schicht 13 mit fester Ladung und die (später beschriebene) lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln vorgesehen. Die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln hat elektrisch isolierende Eigenschaften. Somit sind die Durchgangselektrode 17 und das p-Wannengebiet des Halbleitersubstrats 11 voneinander elektrisch isoliert. Darüber hinaus umfasst die Durchgangselektrode 17 eine erste Durchgangselektrodensektion 17-1 und eine zweite Durchgangselektrodensektion 17-2. Die erste Durchgangselektrodensektion 17-1 durchdringt das Innere der lichtabschirmenden Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln in der Z-Achsenrichtung. Die zweite Durchgangselektrodensektion 17-2 durchdringt das Innere der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln in der Z-Achsenrichtung. Die erste Durchgangselektrodensektion 17-1 und die zweite Durchgangselektrodensektion 17-2 sind beispielsweise durch eine koppelnde Elektrodensektion 17-3 gekoppelt. Eine maximale Abmessung der koppelnden Elektrodensektion 17-3 in einer Richtung in der XY-Ebene ist beispielsweise größer als sowohl eine maximale Abmessung der ersten Durchgangselektrodensektion 17-1 in der Richtung in der XY-Ebene als auch eine maximale Abmessung der zweiten Elektrodensektion 17-2 in der Richtung in der Ebene.
  • Die Durchgangselektrode 17 kann unter Verwendung von beispielsweise einer Art oder zwei oder mehr Arten von Metallmaterialien wie etwa Aluminium (Al), Wolfram (W), Titan (Ti), Kobalt (Co), Platin (Pt), Palladium (Pd), Kupfer (Cu), Hafnium (Hf) und Tantal (Ta) zusätzlich zu einem mit Störstellen dotierten Siliziummaterial wie etwa einem mit Phosphor dotiertem amorphem Silizium (PDAS) gebildet werden.
  • (Mehrschichtige Verdrahtungsschicht 30)
  • Die in 2A veranschaulichte mehrschichtige Verdrahtungsschicht 30 enthält beispielsweise die RSTs 143A und 143B, die AMPs 144A und 144B, die SELs 145A und 145B und dergleichen, die zusammen mit den TGs 14A und 14B eine Ausleseschaltung bilden.
  • (Zwischenschicht 40)
  • Die Zwischenschicht 40 kann beispielsweise eine Isolierschicht 41 und einen in der Isolierschicht 41 eingebetteten optischen Filter 42 enthalten. Die Zwischenschicht 40 kann ferner die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln als erstes lichtabschirmendes Bauteil, das zumindest Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotlichtbereich (z. B. einer Wellenlänge von 880 nm bis 1040 nm, beide inklusiv) als dem zweiten Wellenlängenbereich sperrt, enthalten. Die Isolierschicht 41 enthält beispielsweise einen einschichtigen Film, der eines von anorganischen Isoliermaterialien wie etwa Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx) und Siliziumoxidnitrid (SiON) enthält, oder einen laminierten Film, der zwei oder mehr dieser Materialien enthält. Ferner kann als ein die Isolierschicht 41 bildendes Material ein organisches Isoliermaterial verwendet werden. Beispiele des organischen Isoliermaterials umfassen Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylphenol (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polyimid, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol, N-2(Aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilan (AEAPTMS), 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan (MPTMS), Tetraethoxysilan (TEOS) und Octadecyltrichlorosilan (OTS). Ferner ist in der Isolierschicht 41 eine Verdrahtungsschicht M eingebettet. Die Verdrahtungsschicht M umfasst verschiedene Verdrahtungen, die ein transparentes elektrisch leitfähiges Material enthalten. Die Verdrahtungsschicht M ist mit der später zu beschreibenden Ladungsakkumulationselektrode 25 gekoppelt. Die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln umfasst einen einschichtigen Film, der ein Material enthält, das vorwiegend Licht im Infrarotlichtbereich blockiert, zum Beispiel eines von anorganischen Isoliermaterialien wie etwa Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx) und Siliziumoxidnitrid (SiON), oder einen laminierten Film, der zwei oder mehr dieser Materialien enthält. Die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln kann mit der Isolierschicht 41 integral ausgebildet sein. Die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln umgibt den optischen Filter 42 entlang der XY-Ebene so, dass sie mit dem optischen Filter 42 zumindest teilweise in der zur Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) orthogonalen XY-Ebene überlappt. Wie bei der lichtabschirmenden Wand 16 im Gebiet zwischen Pixeln unterdrückt die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln, dass Licht zwischen den benachbarten Pixeln P1 schräg in das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 eintritt, was zu einer Vermeidung einer Farbmischung führt.
  • Der optische Filter 42 weist ein Durchlässigkeits- bzw. Transmissionsband im Infrarotlichtbereich auf, in dem das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 eine fotoelektrische Umwandlung durchführt. Mit anderen Worten lässt der optische Filter 42 Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotlichtbereich, d. h. Infrarotlicht, leichter durch als Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich sichtbaren Lichts (z. B. einer Wellenlänge von 400 nm bis 700 nm, beide inklusiv) als erster Wellenlängenbereich, d. h. sichtbares Licht. Konkret kann der optische Filter 42 beispielsweise ein organisches Material enthalten und ist er so konfiguriert, dass er zumindest einen Teil eines Lichts mit einer Wellenlänge im Bereich sichtbaren Lichts absorbiert, während er Licht im Infrarotlichtbereich selektiv durchlässt. Der optische Filter 42 enthält beispielsweise ein organisches Material wie etwa ein Phthalocyanin-Derivat. Außerdem können die in der Pixel-Einheit 100 vorgesehenen mehreren optischen Filter 42 im Wesentlichen die gleiche Form und im Wesentlichen die gleiche Größe aufweisen.
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, kann eine SiN-Schicht 45 auf einer Rückseite des optischen Filters 42, das heißt einer Seite des optischen Filters 42, die der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 gegenüberliegt, vorgesehen sein. Außerdem kann eine SiN-Schicht 46 auf einer Vorderseite des optischen Filters 42, das heißt einer Seite des optischen Filters 42, die der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 gegenüberliegt, vorgesehen sein. Eine Isolierschicht 47, die beispielsweise SiOx enthält, kann ferner zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und der SiN-Schicht 46 vorgesehen sein.
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, erstreckt sich die Zwischenschicht 40 vorzugsweise nicht nur in der Pixel-Einheit 100, sondern auch in der peripheren Einheit 101 entlang der XY-Ebene. Wie in 3 veranschaulicht ist, sind im Kontaktgebiet 102 (1B) innerhalb der peripheren Einheit 101 die Kontaktschicht 57 und der Ausleitungsdraht 58 gekoppelt. Die Kontaktschicht 57 und der Ausleitungsdraht 58 sind jeweils in der Zwischenschicht 40 eingebettet.
  • (Erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20)
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, umfasst die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 beispielsweise die Ausleseelektrode 26, eine Halbleiterschicht 21, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und eine obere Elektrode 23, die in dieser Reihenfolge von einer Position nahe der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 aus gestapelt sind. Ferner enthält die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 eine Isolierschicht 24 und die Ladungsakkumulationselektrode 25. Die Isolierschicht 24 ist unter der Halbleiterschicht 21 vorgesehen. Die Ladungsakkumulationselektrode 25 ist gegenüber der Halbleiterschicht 21 vorgesehen, wobei die Isolierschicht 24 dazwischen angeordnet ist. Die Ladungsakkumulationselektrode 25 und die Ausleseelektrode 26 sind voneinander beabstandet und beispielsweise auf der gleichen Schichtebene vorgesehen. Die Ausleseelektrode 26 ist mit einem oberen Ende der Durchgangselektrode 17 in Kontakt. Wie in 3 veranschaulicht ist, ist ferner beispielsweise die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 durch die Kontaktschicht 57 in der peripheren Einheit 101 mit dem Ausleitungsdraht 58 gekoppelt. Es ist besonders zu erwähnen, dass sowohl die obere Elektrode 23, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 als auch die Halbleiterschicht 21 einigen Pixeln P1 der mehreren Pixel P1 in der Pixel-Einheit 100 gemeinsam sein können. Alternativ dazu können sowohl die obere Elektrode 23, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 als auch die Halbleiterschicht 21 all den mehreren Pixeln P in der Pixel-Einheit 100 gemeinsam sein. Das Gleiche gilt für im Folgenden beschriebene Modifikationsbeispiele.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass eine weitere organische Schicht zwischen der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 und der Halbleiterschicht 21 und zwischen der fotoelektrischen Schicht 22 und der oberen Elektrode 23 vorgesehen werden kann.
  • Die Ausleseelektrode 26, die obere Elektrode 23 und die Ladungsakkumulationselektrode 25 enthalten einen lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Film. Beispiele für ein Bestandteilmaterial des lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Films umfassen ITO (Indium-Zinn-Oxid), ein Zinnoxid- (SnOx-) basiertes Material, dem ein Dotierstoff zugesetzt ist, oder ein Zinkoxid-basiertes Material, das erhalten wird, indem ein Dotierstoff Zinkoxid (ZnO) zugesetzt wird. Beispiele für das Zinkoxid-basierte Material umfassen Aluminiumzinkoxid (AZO), dem Aluminium (Al) als Dotierstoff zugesetzt ist, Galliumzinkoxid (GZO), dem Gallium (Ga) zugesetzt ist, und Indiumzinkoxid (IZO), dem Indium (In) zugesetzt ist. Außerdem kann als das Bestandteilmaterial der Ausleseelektrode 26, der oberen Elektrode 23 und der Ladungsakkumulationselektrode 25 CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgIN2O4, CdO, ZnSnO3, TiO2 oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann ein Oxid vom Spinell-Typ oder ein Oxid mit einer YbFe2O4-Struktur verwendet werden.
  • Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um und enthält beispielsweise zwei oder mehr Arten organischer Materialien, die als Halbleiter vom p-Typ und Halbleiter vom n-Typ fungieren. Ein Halbleiter vom p-Typ fungiert relativ als Elektronendonator. Ein Halbleiter vom n-Typ fungiert relativ als Halbleiter vom n-Typ, der als Elektronenakzeptor fungiert. Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 weist eine Bulk-Heteroübergangsstruktur in der Schicht auf. Die Bulk-Heteroübergangsstruktur ist eine p/n-Übergangsgrenzfläche, die durch Mischen eines Halbleiters vom p-Typ und eines Halbleiters vom n-Typ gebildet wird. Bei Lichtabsorption erzeugte Exzitonen werden an der p/n-Übergangsgrenzfläche in Elektronen und Löcher getrennt. Es ist besonders zu erwähnen, dass die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 nicht auf einen Fall beschränkt ist, in dem die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 ein organisches Material enthält, sondern die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 frei von organischen Materialen sein kann.
  • Zusätzlich zu dem Halbleiter vom p-Typ und dem Halbleiter vom n-Typ kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 ferner drei Arten sogenannter Farbstoffmaterialien enthalten, die eine fotoelektrische Umwandlung von Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich durchführen, während sie Licht in anderen Wellenlängenbereichen durchlassen. Der Halbleiter vom p-Typ, der Halbleiter vom n-Typ und die Farbstoffmaterialien weisen vorzugsweise maximale Absorptionswellenlängen auf, die sich voneinander unterscheiden. Dies macht es möglich, Wellenlängen im Bereich sichtbaren Lichts über einen weiten Bereich zu absorbieren.
  • Die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 kann beispielsweise gebildet werden, indem die verschiedenen organischen Halbleitermaterialien, die oben beschrieben wurden, gemischt werden und eine Spin-Coating- bzw. Schleuderbeschichtungstechnik genutzt wird. Alternativ dazu kann die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 unter Verwendung beispielsweise eines Vakuum-Abscheidungsverfahrens, einer Drucktechnik oder dergleichen gebildet werden.
  • Als das die Halbleiterschicht 21 bildende Material wird vorzugsweise ein Material verwendet, das einen großen Bandlückenwert (zum Beispiel einen Bandlückenwert von 3,0 eV oder grö-ßer) und eine höhere Beweglichkeit als das Bestandteilmaterial der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 aufweist. Spezifische Beispiele hierfür umfassen: Oxid-Halbleitermaterialien wie etwa IGZO; Übergangsmetall-Dichalcogenid; Siliziumcarbid; Diamant; Graphen; eine Kohlenstoff-Nanoröhre; und organische Halbleitermaterialien wie etwa kondensierte polyzyklische Kohlenwasserstoffverbindungen und kondensierte heterozyklische Verbindungen.
  • Die Ladungsakkumulationselektrode 25 bildet zusammen mit der Isolierschicht 24 und der Halbleiterschicht 21 eine Art von Kondensator und akkumuliert in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugte elektrische Ladung in einem Bereich der Halbleiterschicht 21, beispielsweise einem Gebietsbereich der Halbleiterschicht 21, der der Ladungsakkumulationselektrode 25 entspricht, mit der Isolierschicht 24 dazwischen. In der vorliegenden Ausführungsform ist beispielweise eine Ladungsakkumulationselektrode 25 entsprechend sowohl einem Farbfilter 53 als auch einer On-Chip-Linse angeordnet. Die Ladungsakkumulationselektrode 25 ist mit beispielsweise der vertikalen Ansteuerungsschaltung 111 gekoppelt.
  • Die Isolierschicht 24 kann beispielsweise ein anorganisches Isoliermaterial und ein organisches Isoliermaterial ähnlich jenen der Isolierschicht 41 enthalten.
  • Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 detektiert alle Wellenlängen im Bereich sichtbaren Lichts oder einen Teil davon. Ferner ist es wünschenswert, dass die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 gegenüber dem Infrarotbereich unempfindlich ist.
  • In der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 wird Licht, das von einer Seite aus eintritt, auf der die obere Elektrode 23 angeordnet ist, durch die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 absorbiert. Ein dadurch erzeugtes Exziton (ein Paar aus einem Elektron und einem Loch) bewegt sich zu einer Grenzfläche zwischen dem Elektronendonator und Elektronenakzeptor, die die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 bilden, und bewirkt eine Exzitonentrennung, das heißt dissoziiert in ein Elektron und ein Loch. Die hier erzeugte Ladung, d. h. das Elektron und das Loch, wird durch Diffusion aufgrund eines Unterschieds der Konzentration von Trägern oder ein internes elektrisches Feld aufgrund eines Unterschieds im Potential zwischen der oberen Elektrode 23 und der Ladungsakkumulationselektrode 25 zu der oberen Elektrode 23 oder der Halbleiterschicht 21 übertragen und als Fotostrom detektiert. Beispielweise wird angenommen, dass die Ausleseelektrode 26 ein positives Potential hat, und wird angenommen, dass die obere Elektrode 23 ein negatives Potential hat. In diesem Fall bewegen sich die durch die fotoelektrische Umwandlung in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugten Löcher zu oberen Elektrode 23. Die durch fotoelektrische Umwandlung in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugten Elektronen werden zur Ladungsakkumulationselektrode 25 angezogen und im Bereich der Halbleiterschicht 21 akkumuliert, zum Beispiel dem Gebietsbereich der Halbleiterschicht 21, der der Ladungsakkumulationselektrode 25 entspricht, wobei die Isolierschicht 24 dazwischen liegt.
  • Die Ladung (z. B. Elektronen), die im Gebietsbereich der Halbleiterschicht 21 akkumuliert wurden, der der Ladungsakkumulationselektrode 25 mit der Isolierschicht 24 dazwischen entspricht, wird wie folgt gelesen. Konkret wird ein Potential V26 an die Ausleseelektrode 26 angelegt und wird ein Potential V25 an die Ladungsakkumulationselektrode 25 angelegt. Das Potential V26 wird hier höher eingerichtet als das Potential V25 (V25 < V26). Auf diese Weise werden die Elektronen, die im Gebietsbereich der Halbleiterschicht 21, der der Ladungsakkumulationselektrode 25 entspricht, akkumuliert wurden, zur Ausleseelektrode 26 übertragen.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist die Halbleiterschicht 21 unter der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 vorgesehen, um die Ladung (z. B. Elektronen) in dem Gebietsbereich der Halbleiterschicht 21 zu akkumulieren, der der Ladungsakkumulationselektrode 25 entspricht, wobei die Isolierschicht 24 dazwischen liegt. Somit können die folgenden Effekte erhalten werden. Das heißt, im Vergleich mit einem Fall, in dem die Ladung (z. B. Elektronen) in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 ohne Vorsehen der Halbleiterschicht 21 akkumuliert wird, ist es möglich, eine Rekombination von Löchern und Elektronen während einer Ladungsakkumulation zu verhindern und die Übertragungseffizienz der akkumulierten Ladung (z. B. Elektronen) zur Ausleseelektrode 26 zu steigern. Außerdem ist es möglich, die Erzeugung von Dunkelströmen zu unterdrücken. Obgleich ein Beispiel, bei dem Elektronen gelesen werden, in der vorhergehenden Beschreibung angegeben ist, können Löcher gelesen werden. Falls Löcher gelesen werden, wird das Potential in der vorhergehenden Beschreibung als ein von den Löchern erfasstes Potential beschrieben.
  • (Beispielhafte Querschnittskonfiguration eines OB-Gebiets 110B)
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, sind im OB-Gebiet 110B auf der Zwischenschicht 40 beispielsweise die erste fotoelektrische Umwandlungsschicht 20, die sich vom effektiven Gebiet 110A aus erstreckt, der Versiegelungsfilm 51 und der Schwarzfilter 56 in dieser Reihenfolge vorgesehen. Im OB-Gebiet 110B kann die im Versiegelungsfilm 51 eingebettete Kontaktschicht 57 mit der oberen Elektrode 23 der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 elektrisch gekoppelt sein. Außerdem enthält die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 eine Randfläche bzw. Randseite 20T im OB-Gebiet 110B.
  • (Beispielhafte Querschnittskonfiguration einer peripheren Einheit 101)
  • In der peripheren Einheit 101 ist der Strukturkörper (200 vorgesehen. Der Strukturkörper 200 ist von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 beabstandet und ihr benachbart. Der Strukturkörper 200 ist so vorgesehen, dass er der Randseite 20T der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 beispielsweise in einer Richtung entlang der XY-Ebene gegenüberliegt. Das heißt, die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und der Strukturkörper 200 sind auf dem gleichen Schichtniveau bzw. der gleichen Schichtebene vorgesehen. Der Strukturkörper 200 hat beispielsweise die im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20. Wie hierin verwendet meint, im Wesentlichen die gleiche Konfiguration zu haben, dass, beispielsweise wenn der Strukturkörper 200 eine einschichtige Struktur hat, die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 eine Schicht aus dem im Wesentlichen gleichen Bestandteilmaterial und der im Wesentlichen gleichen Dicke wie ein Bestandteilmaterial und eine Dicke des Strukturkörpers 200 aufweist. Wenn außerdem der Strukturkörper 200 eine mehrschichtige Struktur aufweist, enthält die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 eine mehrschichtige Struktur, in der Schichten der im Wesentlichen gleichen Bestandteilmaterialien und der im Wesentlichen gleichen Dicken wie Bestandteilmaterialien und Dicken jeweiliger Schichten, die die mehrschichtige Struktur des Strukturkörpers 200 bilden, in der gleichen Stapelreihenfolge gestapelt sind. Es ist auch besonders zu erwähnen, dass im Wesentlichen gleich bedeutet, als gleich angesehen zu werden, ohne einen geringfügigen Unterschied, der unbeabsichtigt auftreten kann, wie etwa einen Messfehler oder einen Fertigungsfehler zu unterscheiden.
  • Insbesondere umfasst der Strukturkörper 200 zum Beispiel die Halbleiterschicht 21, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23, die in der Z-Achsenrichtung in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Die Halbleiterschicht 21, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23 bilden einen Teil der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20. Es besonders zu erwähnen, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Strukturkörper 200 auf der Zwischenschicht 40 angeordnet ist, wobei die sich vom effektiven Gebiet 110A aus erstreckende Isolierschicht 24 dazwischen angeordnet ist. Der Strukturkörper 200 wird beispielsweise zur gleichen Zeit wie die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 gebildet.
  • Zwischen der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 und dem Strukturkörper 200 ist ein Schlitz S vorgesehen. Der Schlitz S liegt an der Grenze K zwischen der Pixel-Einheit 100 und der peripheren Einheit 101. Ein Verhältnis einer Breite W des Schlitzes S entlang der XY-Ebene zu einer Tiefe H des Schlitzes S in der Z-Achsenrichtung kann hier vorzugsweise zum Beispiel gleich 1 oder kleiner sein. Ein Grund dafür besteht darin, dass beispielsweise beim Bilden des Schlitzes S durch Trockenätzen, um die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und den Strukturkörper 200 zu trennen, es einfach ist, zu verhindern, dass wiederaufgebrachtes Material oder Rückstände an der Randseite 20T und in der Nähe der Randseite 20T haften. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Breite W eine Breite des Schlitzes S am untersten Teil des Schlitzes S in einer Tiefenrichtung (Z-Achsenrichtung) meint. Außerdem ist die Tiefe H des Schlitzes S mit anderen Worten eine Dicke des Strukturkörpers 200.
  • Außerdem ist der Schlitz S vorzugsweise mit beispielsweise einem Isoliermaterial wie etwa dem Versiegelungsfilm 51 gefüllt. Wenn AlO als das Bestandteilmaterial des Versiegelungsfilms 51 verwendet wird, der den Schlitz S füllt, ist die Breite W des Schlitzes S vorzugsweise zum Beispiel gleich 100 nm oder größer. Ein Grund dafür besteht darin, dass, wenn die Breite W des Schlitzes S gleich 100 nm oder größer ist, es möglich ist, den Schlitz S mittels eines Sputter-Verfahrens mit dem AlO enthaltenden Versiegelungsfilm 51 zu füllen. Falls die Breite W des Schlitzes S kleiner als 100 nm ist, besteht die Möglichkeit, dass innerhalb des Versiegelungsfilms 51 ein Spalt ausgebildet wird, wenn der AlO enthaltende Versiegelungsfilm 51 mittels des Sputter-Verfahrens gebildet wird. Falls der Schlitz S mit dem Isoliermaterial nicht dicht gefüllt ist, das heißt, falls der Versiegelungsfilm 51 einen Spalt aufweist, besteht die Möglichkeit, dass im Spalt vorhandenes Gas aus dem Versiegelungsfilm 51 entweicht, wodurch die Filmqualität und die optischen Eigenschaften der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 beeinflusst bzw. beeinträchtigt werden.
  • (Ausleseschaltung einer zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10)
  • 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine beispielhafte Ausleseschaltung der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 veranschaulicht, die das in 2A veranschaulichte Pixel P bildet.
  • Die Ausleseschaltung der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 umfasst beispielsweise die TGs 14A und 14B, einen OFG 146, die FDs 15A und 15B, die RSTs 143A und 143B, die AMPs 144A und 144B und die SELs 145A und 145B.
  • Der TG 14A ist zwischen das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 und die FD 15A gekoppelt, und der TG 14B ist zwischen das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 und die FD 15B gekoppelt. Wenn ein Ansteuerungssignal an Gate-Elektroden der TGs 14A und 14B angelegt wird, wobei die TGs 14A und 14B in einen aktiven Zustand versetzt bzw. gebracht werden, werden Übertragungs-Gates der TGs 14A und 14B in einen elektrisch leitfähigen Zustand gebracht. Infolgedessen wird die im fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 umgewandelte Signalladung über die TGs 14A und 14B zu den FDs 15A und 15B übertragen.
  • Der OFG 146 ist zwischen das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 und eine Stromversorgung gekoppelt. Wenn ein Ansteuerungssignal an eine Gate-Elektrode des OFG 146 angelegt wird, was den OFG 146 in den aktiven Zustand bringt, wird der OFG 146 in den elektrisch leitfähigen Zustand gebracht. Infolgedessen wird die im fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 umgewandelte Signalladung über den OFG 146 zur Stromversorgung entladen.
  • Die FD 15A ist zwischen den TG 14A und den AMP 144A gekoppelt, und die FD 15B ist zwischen den TG 14B und den AMP 144B gekoppelt. Die FDs 15A und 15B nehmen eine Ladung-Spannung-Umwandlung der durch die TGs 14A und 14B übertragenen Signalladung in ein Spannungssignal vor und geben das Spannungssignal an die AMPs 144A und 144B ab.
  • Der RST 143A ist zwischen die FD 15A und die Stromversorgung gekoppelt, und der RST 143B ist zwischen die FD 15B und die Stromversorgung gekoppelt. Wenn ein Ansteuerungssignal an Gate-Elektroden der RSTs 143A und 143B angelegt wird, was die RSTs 143A und 143B in den aktiven Zustand bringt, werden Rücksetz-Gates der RSTs 143A und 143B in den elektrisch leitfähigen Zustand gebracht. Infolgedessen werden Potentiale der FDs 15A und 15B auf einen Pegel der Stromversorgung zurückgesetzt.
  • Die AMPs 144A und 144B weisen jeweils mit den FDs 15A und 15B gekoppelte Gate-Elektroden und mit der Stromversorgung gekoppelte Drain-Elektroden auf. Die AMPs 144A und 144B dienen als Eingabesektion einer Ausleseschaltung des von den FDs 15A und 15B gehaltenen Spannungssignals, d. h. eine sogenannte Source-Follower-Schaltung. Das heißt, die Source-Elektroden der AMPs 144A und 144B sind über die SELs 145A bzw. 145B mit der vertikalen Signalleitung Lsig gekoppelt, um zusammen mit einer mit einem Ende der vertikalen Signalleitung Lsig gekoppelten Konstantstromquelle eine Source-Follower-Schaltung zu bilden.
  • Die SELs 145A und 145B sind zwischen Source-Elektroden der AMPs 144A bzw. 144B und die vertikale Signalleitung Lsig gekoppelt. Wenn ein Ansteuerungssignal an Gate-Elektroden der SELs 145A und 145B angelegt wird, was die SELs 145A und 145B in den aktiven Zustand bringt, werden die SELs 145A und 145B in den elektrisch leitfähigen Zustand gebracht, was das Pixel P in einen ausgewählten Zustand versetzt. Somit wird ein von den AMPs 144A und 144B abgegebenes Lesesignal (ein Pixel-Signal) über die SELs 145A bzw. 145B an die vertikale Signalleitung Lsig abgegeben.
  • In der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 wird das Objekt mit Lichtimpulsen im Infrarotbereich bestrahlt. Vom Objekt reflektierte Lichtimpulse werden im fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 empfangen. Im fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 bewirkt der Eintritt der Lichtimpulse im Infrarotbereich die Erzeugung mehrerer Ladungen. Die im fotoelektrischen Umwandlungsgebiet 12 erzeugten mehreren Ladungen werden abwechselnd auf die FD 15A und die FD 15B verteilt, indem das Ansteuerungssignal dem Paar der TGs 14A und 14B für gleiche Zeitspannen abwechselnd bereitgestellt wird. Durch Ändern einer Blenden- bzw. Shutter-Phase des Ansteuerungssignals, das an die TGs 14A und 14B angelegt werden soll, bezüglich der einstrahlenden Lichtimpulse werden eine akkumulierte Menge der Ladung in der FD 15A und eine akkumulierte Menge der Ladung in der FD 15B zu phasenmodulierten Werten. Durch Demodulieren dieser Werte wird die Umlaufzeit (engl.: round-trip time) der Lichtimpulse abgeschätzt. Auf diese Weise wird ein Abstand von der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 zum Objekt bestimmt.
  • (Ausleseschaltung einer ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20)
  • 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine beispielhafte Ausleseschaltung der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 veranschaulicht, die das in 2A veranschaulichte Pixel P1 bildet.
  • Die Ausleseschaltung der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 enthält beispielsweise die FD 131, einen RST 132, den AMP 133 und einen SEL 134.
  • Die FD 131 ist zwischen die Ausleseelektrode 26 und den AMP 133 gekoppelt. Die FD 131 wandelt die durch die Ausleseelektrode 26 übertragene Signalladung in ein Spannungssignal um und gibt das Spannungssignal an den AMP 133 ab.
  • Der RST 132 ist zwischen die FD 131 und die Stromversorgung gekoppelt. Wenn ein Ansteuerungssignal an eine Gate-Elektrode des RST 132 angelegt wird, was den RST 132 in den aktiven Zustand bringt, wird ein Rücksetz-Gate des RST 132 in den elektrisch leitfähigen Zustand gebracht. Infolgedessen wird ein Potential der FD 131 auf den Pegel der Stromversorgung zurückgesetzt.
  • Der AMP 133 weist eine mit der FD 131 gekoppelte Gate-Elektrode und eine mit der Stromversorgung gekoppelte Drain-Elektrode auf. Eine Source-Elektrode des AMP 133 ist über den SEL 134 mit der vertikalen Signalleitung Lsig gekoppelt.
  • Der SEL 134 ist zwischen die Source-Elektrode des AMP 133 und die vertikale Signalleitung Lsig gekoppelt. Wenn ein Ansteuerungssignal an eine Gate-Elektrode des SEL 134 angelegt wird, was den SEL 134 in den aktiven Zustand bringt, wird der SEL 134 in den elektrisch leitfähigen Zustand gebracht, was das Pixel P1 in den ausgewählten Zustand versetzt. Somit wird ein vom AMP 133 abgegebenes Lesesignal (Pixel-Signal) über den SEL 134 an die vertikale Signalleitung Lsig abgegeben.
  • [Herstellungsverfahren einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1]
  • 6 bis 9 sind jeweils eine vertikale Querschnittsansicht oder eine Draufsicht, die einen Prozess in einem Verfahren zum Herstellen der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. Hier wird vorwiegend ein Verfahren zum Herstellen der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 und des Strukturkörpers 200 beschrieben.
  • Zunächst werden die Isolierschicht 47, die SiN-Schicht 46, die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln, der optische Filter 42, die SiN-Schicht 45 und die Isolierschicht 41 in dieser Reihenfolge auf dem die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 enthaltenden Halbleitersubstrat 11 ausgebildet, um die Zwischenschicht 40 zu bilden. In der Isolierschicht 47 ist die koppelnde Elektrodensektion 17-3 eingebettet. In der Isolierschicht 41 ist die Verdrahtungsschicht M eingebettet. Als Nächstes wird die Durchgangselektrode 17 in einem Gebiet zwischen Pixeln ausgebildet. Die Durchgangselektrode 17 erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung.
  • Wie in 6 veranschaulicht ist, wird danach ein mehrschichtiger Film 20Z vollständig auf der Zwischenschicht 40 ausgebildet. Konkret werden die Ladungsakkumulationselektrode 25, die Isolierschicht 24, die Halbleiterschicht 21, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23 in dieser Reihenfolge ausgebildet. Die Ladungsakkumulationselektrode 25 wird mit der Verdrahtungsschicht M gekoppelt. Die Isolierschicht 24, die Halbleiterschicht 21, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23 werden so ausgebildet, dass sie sich von der Pixel-Einheit 100 zur peripheren Einheit 101 erstrecken.
  • Wie in 7A und 7B veranschaulicht ist, werden als Nächstes beispielsweise Resistfilme R1 und R2 auf dem mehrschichtigen Film 20Z selektiv ausgebildet. Es ist besonders zu erwähnen, dass 7A eine vertikale Querschnittsansicht ist, die ein Zwischenprodukt in einem Prozess im Anschluss an 6 veranschaulicht. 7B ist eine Draufsicht des Zwischenprodukts in 7A, von oben betrachtet. Der Resistfilm R1 wird so ausgebildet, dass er ein Gebiet bedeckt, wo die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 ausgebildet werden soll. Der Resistfilm R2 wird so ausgebildet, dass er den Resistfilm R1 in der XY-Ebene umgibt, so dass er einen Bereich bedeckt, in dem der Strukturkörper 200 ausgebildet werden soll. Dementsprechend wird ein Schlitz S zwischen dem Resistfilm R1 und dem Resistfilm R2 direkt über einer Position ausgebildet, an der der Schlitz S ausgebildet werden soll.
  • Anschließend wird der mehrschichtige Film 20Z unter Ausnutzung der Resistfilme R1 und R2 als Maske trockengeätzt. Beispielsweise wird hier ein Bereich des mehrschichtigen Films 20Z, der nicht von den Resistfilmen R1 und R2 bedeckt ist, entfernt, bis die Isolierschicht 24 freiliegt. Wie in 8 veranschaulicht ist, werden auf diese Weise die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und der Strukturkörper 200 ausgebildet. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und der Strukturkörper 200 sind durch den Schlitz S voneinander getrennt.
  • Wie in 9 veranschaulicht ist, wird als Nächstes beispielsweise der Versiegelungsfilm 51 so ausgebildet, dass er die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und den Strukturkörper 200 bedeckt und den Schlitz S dazwischen füllt. Der Versiegelungsfilm 51 kann mittels beispielsweise eines Sputter-Verfahrens ausgebildet werden. Jedoch kann je nach der Breite W und der Höhe H des Schlitzes S und dem Bestandteilmaterial des Versiegelungsfilms 51 beispielsweise ein ALD-Verfahren oder dergleichen verwendet werden. Im Prozess zum Ausbilden des Versiegelungsfilms 51 wird die Kontaktschicht 57 gebildet.
  • Danach werden die Schicht 52 mit niedrigem Brechungsindex, die Farbfilter 53, die Linsenschicht 54, der Antireflexionsfilm 55, der Schwarzfilter 56 und dergleichen ausgebildet, wodurch die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 fertiggestellt wird.
  • [Funktionsweise und Effekte einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1]
  • Die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform enthält die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und den Strukturkörper 200. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 ist in der Pixel-Einheit 100 vorgesehen. Der strukturelle Körper 200 ist in der peripheren Einheit 101, die der Pixel-Einheit 100 benachbart ist, vorgesehen und entlang der XY-Ebene von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 beabstandet und ihr benachbart. Dies macht es möglich, einen freigelegten Bereich der Isolierschicht 24 oder die Isolierschicht 41 mit dem Strukturkörper 200 als Dummy-Struktur abzudecken. Die Isolierschicht 24 und die Isolierschicht 41 sind Basisisolierschichten, die in der peripheren Einheit 101 ausgebildet sind. Außerdem sind die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 und der Strukturkörper 200 voneinander getrennt. Somit wird beispielsweise beim Strukturieren der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 durch Trockenätzung die Erzeugung von Rückständen auf der Randseite 20T der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 und in deren Umgebung unterdrückt. Es ist besonders zu erwähnen, dass, da der Strukturkörper 200 so vorgesehen ist, dass er von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 beabstandet ist, ein Lichtempfang durch den Strukturkörper 200, der in der peripheren Einheit 101 als ein von der Pixel-Einheit 100 verschiedenes Gebiet angeordnet ist, den Betrieb der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 nicht beeinflusst.
  • Im Folgenden werden die Funktionsweise und Effekte der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 mit Verweis auf eine Festkörper-Bildgebungseinrichtung 9 als Referenzbeispiel, die in 10 veranschaulicht ist, im Detail beschrieben. 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Bereich der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 als Referenzbeispiel vergrößert veranschaulicht, und entspricht 3 für die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1. Eine Konfiguration der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 9 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Konfiguration der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1, außer dass keine Strukturkörper 200 in der peripheren Einheit 101 vorgesehen sind.
  • Beim Herstellen der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 9 in 10 wird beispielsweise, wie in 11 veranschaulicht ist, nachdem der mehrschichtige Film 20Z ausgebildet ist, ein Resistfilm R nur in einem Gebiet ausgebildet, das dem Gebiet entspricht, in dem die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 ausgebildet werden soll. Wie in 12 veranschaulicht ist, wird danach die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 erhalten, indem ein Bereich des mehrschichtigen Films 20Z, der nicht mit dem Resistfilm R bedeckt ist, beispielsweise durch Trockenätzen selektiv entfernt wird. In diesem Fall wird jedoch ein Bereich des zu entfernenden mehrschichtigen Films 20Z zu Rückständen RS1, und die Rückstände RS1 werden oft wieder in der Nähe der Randseite 20T der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 aufgebracht. Die Rückstände RS1 werden beispielsweise in einer wandartigen Form in einem oberen Bereich nahe der Randseite 20T der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 ausgebildet. Darüber hinaus wird hinter den wandförmigen Rückständen RS1, das heißt in der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 auf der, von den Rückständen RS1 aus gesehen, der Randseite 20T entgegengesetzten Seite leicht ein Loch RH ausgebildet. Das Loch RH wird erzeugt, da ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 durch die Bildung des Rückstands RS1 lokal geätzt wird. Falls das Loch RH in einer gewissen Tiefe ausgebildet wird, besteht dementsprechend die Möglichkeit, dass ein Kurzschluss zwischen der oberen Elektrode 23 und der Halbleiterschicht 21 auftritt. Da der Rückstand RS1 an der Randseite 20T leicht anhaftet, kann außerdem ein Kurzschluss auch leicht zwischen der oberen Elektrode 23 und der Halbleiterschicht 21 auftreten. Solch ein Phänomen wird durch die Entfernung eines Bereichs des mehrschichtigen Films 20Z verursacht, der die periphere Einheit 101 bedeckt. Darüber hinaus werden, wenn ein Metalloxid, das beispielsweise In (Indium), Zn (Zink) und Gallium (Ga) enthält, zusammen mit einem organischen Film im mehrschichtigen Film 20Z verwendet wird, die Rückstände RST1 leicht erzeugt. Ein Grund dafür ist, dass sie durch Trockenätzung schwer zu entfernen sind. In einigen Fällen ist es beispielsweise möglich, die Erzeugung der Rückstände RS1 zu unterdrücken, indem ein Neigungswinkel einer Randseite RT (siehe 11) des Resistfilms R eingestellt wird. Wenn beispielsweise der Neigungswinkel der Randseite RT sanft eingerichtet wird, das heißt, wenn ein in Bezug auf eine obere Oberfläche der Isolierschicht 24 entlang der XY-Ebene ausgebildeter Winkel klein eingerichtet wird, werden die Rückstände RS1 tendenziell reduziert. In diesem Fall bleiben jedoch, wie in 12 veranschaulicht ist, tendenziell nadelförmige Rückstände RS2 auf der oberen Oberfläche der Isolierschicht 24 zurück. Falls die nadelförmigen Rückstände RS2 zurückbleiben, bestehen Bedenken hinsichtlich Einflüsse wie etwa eine Zunahme der Schwankungen in der Filmqualität und - dicke von beispielsweise dem Versiegelungsfilm 51, der in nachfolgenden Prozessen ausgebildet werden soll.
  • In dieser Hinsicht ist in der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform der Strukturkörper 200 in der der Pixel-Einheit 100 benachbarten peripheren Einheit 101 vorgesehen. Das heißt, es ist möglich, den mehrschichtigen Film 20S so zu strukturieren, dass der Strukturkörper 200 als Dummy-Struktur übrig bleibt. Dies macht es möglich, eine Gesamtmenge des entfernten Bereichs des mehrschichtigen Films 20Z im Vergleich mit der in 10 veranschaulichten Festkörper-Bildgebungseinrichtung 9 als dem Referenzbeispiel zu reduzieren. Daher ist es möglich, die Menge an erzeugten Rückständen zu reduzieren. Außerdem ist der Strukturkörper 200 so angeordnet, dass er der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 benachbart ist, wobei der Schlitz S an der Grenze K dazwischen liegt. Dies macht es möglich, zu unterbinden, dass die Rückstände an der Randseite 20T der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 und in der Nähe der Randseite 20T haften. Insbesondere wird das Verhältnis der Breite W des Schlitzes S zur Tiefe des Schlitzes S gleich 1 oder kleiner eingestellt. Dies macht es möglich, effektiver zu unterbinden, dass die Rückstände an der Randseite 20T der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 und in der Nähe der Randseite 20T haften.
  • Außerdem enthält die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20, den optischen Filter 42 und die fotoelektrische Umwandlungseinheit 10, die in dieser Reihenfolge von der Lichteintrittsseite aus gestapelt sind. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 detektiert Licht mit einer Wellenlänge im Bereich sichtbaren Lichts und führt die fotoelektrische Umwandlung durch. Der optische Filter 42 weist das Durchlässigkeitsband im Infrarotlichtbereich auf. Die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 detektiert Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotlichtbereich und führt die fotoelektrische Umwandlung durch. Dementsprechend ist es möglich, ein Bild in sichtbarem Licht und ein Infrarotlichtbild zur gleichen Zeit und an der gleichen Position in der Richtung der XY-Ebene zu erfassen bzw. aufzunehmen. Das Bild in sichtbarem Licht wird mittels eines roten Lichtsignals, eines grünen Lichtsignals und eines blauen Lichtsignals gebildet, die von einem roten Pixel PR, einem grünen Pixel PG bzw. einem blauen Pixel PB erhalten werden. Das Infrarotlichtbild nutzt Infrarotlichtsignale, die von all den mehreren Pixeln P erfasst werden. Daher ist es möglich, eine hohe Integration in der Richtung der XY-Ebene zu erzielen.
  • Ferner enthält die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 das Paar der TGs 14A und 14B und das Paar der FDs 15A und 15B. Dies macht es möglich, das Infrarotlichtbild als Abstandsbild zu erfassen, das Informationen in Bezug auf einen Abstand zum Objekt enthält. Gemäß der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist es daher möglich, eine Balance bzw. Ausgewogenheit zwischen der Erfassung eines hochauflösenden Bilds in sichtbarem Licht und der Erfassung des eine Tiefeninformation enthaltenden Infrarotlichtbildes bereitzustellen.
  • Im Pixel P1 der vorliegenden Ausführungsform ist ferner die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln vorgesehen. Die lichtabschirmende Wand 44 im Gebiet zwischen Pixeln umgibt den optischen Filter 42. Dies macht es möglich, zu unterbinden, dass Streulicht von einem anderen benachbarten Pixel P1 oder unerwünschtes Licht aus der Umgebung direkt oder durch den optischen Filter 42 in die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 eintritt. Daher ist es möglich, von der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 zu empfangendes Rauschen zu reduzieren, und sind Verbesserungen in dem S/N-Verhältnis, der Auflösung, der Entfernungsmessgenauigkeit und dergleichen der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 zu erwarten.
  • Außerdem enthält im Pixel P1 der vorliegenden Ausführungsform die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 die Isolierschicht 24 und die Ladungsakkumulationselektrode 25 zusätzlich zu der Struktur, in der die Ausleseelektrode 26, die Halbleiterschicht 21, die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23 in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Die Isolierschicht 24 ist unter der Halbleiterschicht 21 vorgesehen. Die Ladungsakkumulationselektrode 25 ist der Halbleiterschicht 21 gegenüberliegend vorgesehen, wobei die Isolierschicht 24 dazwischen angeordnet ist. Dies macht es möglich, die durch die fotoelektrische Umwandlung in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugte Ladung in dem Bereich der Halbleiterschicht 21, zum Beispiel dem Gebietsbereich der Halbleiterschicht 21, der der Ladungsakkumulationselektrode 25 entspricht, wobei die Isolierschicht 24 dazwischen liegt, zu akkumulieren. Dementsprechend ist es möglich, Ladungen aus der Halbleiterschicht 21 beispielsweise zum Beginn einer Belichtung zu entfernen. Das heißt, es ist möglich, eine vollständige Verarmung der Halbleiterschicht 21 zu erzielen. Infolgedessen ist es möglich, kTC-Rauschen zu reduzieren, was zur Unterdrückung einer Verschlechterung der Bildqualität aufgrund von Zufallsrauschen führt. Im Vergleich mit dem Fall, in dem die Ladung (z. B. Elektronen) in der fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 ohne Vorsehen der Halbleiterschicht 21 akkumuliert werden, wird darüber hinaus eine Rekombination von Löchern und Elektronen während einer Ladungsakkumulation verhindert. Daher ist es möglich, die Übertragungseffizienz der akkumulierten Ladung (z. B. Elektronen) zur Ausleseelektrode 26 zu steigern und die Erzeugung von Dunkelströmen zu reduzieren.
  • <2. Erstes Modifikationsbeispiel>
  • 13A veranschaulicht schematisch eine beispielhafte vertikale Querschnittskonfiguration eines Pixels P2 gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1), das für die Pixel-Einheit 100 der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 gemäß der vorhergehenden Ausführungsform verwendbar ist. 13B veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Konfiguration in Draufsicht des Pixels P2, das in 13A veranschaulicht ist. Es ist besonders zu erwähnen, dass 13A einen Querschnitt entlang einer in 13B veranschaulichten Linie XIII-XIII veranschaulicht. Das Pixel P2 ist beispielsweise ein Bildgebungselement eines gestapelten Typs, worin eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 232 und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 gestapelt sind. In der Pixel-Einheit 100 der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1, die das Pixel P2 wie in 13B veranschaulicht enthält, dient eine Subpixel-Einheit als Wiederholungseinheit. Die Subpixel-Einheit enthält beispielsweise vier Subpixel, die in zwei Reihen mal zwei Spalten angeordnet sind. Die Subpixel-Einheiten sind in einem Array in einer Reihenrichtung und in einer Spaltenrichtung wiederholt angeordnet.
  • Im Pixel P2 sind Farbfilter 53 für jedes Einheitspixel P2 oberhalb der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 260 (Lichteintrittsseite S1) vorgesehen. Die Farbfilter 53 lassen selektiv rotes Licht (R), grünes Licht (G) und blaues Licht (B) durch. Konkret sind in der Subpixel-Einheit, die die vier Subpixel enthält, die in zwei Reihen mal zwei Spalten angeordnet sind, zwei Farbfilter, die grünes Licht (G) selektiv durchlassen, auf einer diagonalen Linie angeordnet. Ein Farbfilter, der rotes Licht (R) selektiv durchlässt, und ein Farbfilter, der blaues Licht (B) selektiv durchlässt, sind auf einer zur diagonalen Linie orthogonalen, anderen diagonalen Linie angeordnet. Im Einheitspixel (Pr, Pg, Pb), das mit den jeweiligen Farbfiltern versehen ist, wird beispielsweise Licht entsprechender Farben in der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 260 detektiert. Das heißt, in der Pixel-Einheit 100 sind die Pixel (Pr, Pg, Pb), die rotes Licht (R), grünes Licht (G) und blaues Licht (B) detektieren, im Bayer-Array angeordnet.
  • Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 enthält beispielsweise eine untere Elektrode 261, eine Zwischenschicht-Isolierschicht 262, eine Halbleiterschicht 263, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht 264 und eine obere Elektrode 265. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 hat eine der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 in der vorhergehenden Ausführungsform ähnliche Konfiguration. Die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 232 detektiert Licht in einem Wellenlängenbereich, der von jenem der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 260 verschieden ist.
  • Im Pixel P2 wird innerhalb des Lichts, das durch die Farbfilter 53 hindurchgegangen ist, das Licht (rotes Licht (R), grünes Licht (G) und blaues Licht (B)) im Bereich sichtbaren Lichts durch die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 der Subpixel (Pr, Pg, Pb) absorbiert, die mit den jeweiligen Farbfiltern versehen sind. Das andere Licht, zum Beispiel das Licht (Infrarotlicht (IR)) im Infrarotlichtbereich (zum Beispiel 700 nm bis 1000 nm, beide inklusiv), geht durch die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 hindurch. Das Infrarotlicht (IR), das durch die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 hindurchgegangen ist, wird durch die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 232 jedes Subpixels Pr, Pg und Pb detektiert. In jedem Subpixel Pr, Pg und Pb wird die dem Infrarotlicht (IR) entsprechende Signalladung erzeugt. Das heißt, die Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1, die das Pixel P2 enthält, ist so konfiguriert, dass sie sowohl ein Bild in sichtbarem Licht als auch ein Infrarotlichtbild gleichzeitig erzeugt.
  • <3. Zweites Modifikationsbeispiel>
  • 14A veranschaulicht schematisch eine beispielhafte vertikale Querschnittskonfiguration eines Pixels P3 gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 2), das für die Pixel-Einheit 100 der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 gemäß der vorhergehenden Ausführungsform verwendbar ist. 14B veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Konfiguration in Draufsicht des Pixels P3, das in 14A veranschaulicht ist. Es ist besonders zu erwähnen, das 14A einen Querschnitt entlang einer in 14B veranschaulichten Linie XIV-XIV veranschaulicht. Im vorhergehenden Modifikationsbeispiel 1 ist das Beispiel angegeben, bei die Farbfilter 53 oberhalb der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 260 (Lichteintrittsseite S1) vorgesehen sind. Die Farbfilter 53 lassen rotes Licht (R), grünes Licht (G) und blaues Licht (B) selektiv durch. Jedoch können beispielsweise, wie in 14A veranschaulicht ist, Farbfilter 253 zwischen der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 232 und der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 260 vorgesehen sein.
  • Im Pixel P3 weisen beispielsweise die Farbfilter 253 eine Konfiguration auf, bei der ein Farbfilter (Farbfilter 253R), der zumindest rotes Licht (R) selektiv durchlässt, und ein Farbfilter (Farbfilter 253B), der zumindest blaues Licht (B) selektiv durchlässt, diagonal zueinander in der Subpixel-Einheit angeordnet sind. Die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 260 (die fotoelektrische Umwandlungsschicht 264) ist so konfiguriert, dass sie eine beispielsweise grünem Licht entsprechende Wellenlänge selektiv absorbiert. Dies ermöglicht, dass die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit (zweite fotoelektrische Umwandlungseinheiten 232R und 232G), die unter der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 260 und den Farbfiltern 253R und 253B angeordnet ist, RGB entsprechende Signale erfasst. Im Pixel P3 ist es möglich, die Fläche von jeder der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 260 in RGB im Vergleich mit jenen der Bildgebungselemente in dem allgemeinen Bayer-Array zu vergrößern. Daher ist es möglich, ein S/N-Verhältnis zu verbessern.
  • <4. Drittes Modifikationsbeispiel>
  • 15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine beispielhafte Gesamtkonfiguration einer Pixel-Einheit 100A gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel veranschaulicht, die für die in 1A veranschaulichte Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 verwendbar ist. In 15 ist die Pixel-Einheit 100A mit der Lichteintrittsseite nach oben bzw. an der Oberseite veranschaulicht. Die Lichteintrittsseite ist eine Seite, durch die Licht in jedes Pixel eintritt. In der folgenden Beschreibung wird eine gestapelte Struktur der Pixel-Einheit 100A in der Reihenfolge von einem Halbleitersubstrat 300 in Richtung einer PD 500 (zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit) und einer PD 600 (ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit) beschrieben. Das Halbleitersubstrat 300 ist auf einer Unterseite der Pixel-Einheit 100A positioniert. Die PD 500 ist oberhalb des Halbleitersubstrats 300 vorgesehen. Die PD 600 ist oberhalb der PD 500 vorgesehen.
  • Konkret ist, wie in 15 veranschaulicht ist, in der Pixel-Einheit 100A ein Halbleitergebiet 410 in dem Halbleitergebiet 310 des Halbleitersubstrats 300, das zum Beispiel Silizium enthält, vorgesehen. Das Halbleitergebiet 310 weist einen ersten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel P-Typ) auf. Das Halbleitergebiet 410 weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel N-Typ) auf. Durch solch einen PN-Übergang mittels des Halbleitergebiets 410 wird eine PD 400, die Licht in elektrische Ladung umwandelt, im Halbleitersubstrat 300 ausgebildet. Es ist besonders zu erwähnen, dass in diesem Modifikationsbeispiel die PD 400 beispielsweise ein fotoelektrisches Umwandlungselement ist, das rotes Licht (zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm bis 700 nm) absorbiert, und die elektrische Ladung erzeugt.
  • Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform eine Halbleiterschicht 501 und ein fotoelektrischer Umwandlungsfilm 504 auf einer Verdrahtungsschicht 520 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 501 und der fotoelektrische Umwandlungsfilm 504 sind so vorgesehen, dass sie zwischen einer gemeinsamen Elektrode (einer oberen Elektrode) 502 und einer Ausleseelektrode 508 angeordnet sind. Die gemeinsame Elektrode 502 wird von den benachbarten Pixeln gemeinsam genutzt. Die Ausleseelektrode 508 liest eine im fotoelektrischen Umwandlungsfilm 504 erzeugte elektrische Ladung aus. Die gemeinsame Elektrode 502, der fotoelektrische Umwandlungsfilm 504, die Halbleiterschicht 501 und die Ausleseelektrode 508 bilden einen Teil bzw. Bereich einer gestapelten Struktur der PD 500 (der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit), die Licht in elektrische Ladung umwandelt. In diesem Modifikationsbeispiel ist die betreffende PD 500 beispielsweise ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das grünes Licht (zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge von 500 nm bis 600 nm) absorbiert und die elektrische Ladung erzeugt (fotoelektrische Umwandlung).
  • Darüber hinaus ist im vorliegenden Modifikationsbeispiel die PD 600 (die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit), die Licht in elektrische Ladung umwandelt, auf einer Verdrahtungsschicht 620 vorgesehen. Die betreffende PD 600 ist beispielsweise ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das blaues Licht (zum Beispiel Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm bis 500 nm) absorbiert und die elektrische Ladung erzeugt (fotoelektrische Umwandlung). Konkret sind als die PD 600 eine gemeinsame Elektrode (eine obere Elektrode) 602, ein fotoelektrischer Umwandlungsfilm 604, eine Halbleiterschicht 601, ein Isolierfilm 606, eine Ausleseelektrode (eine untere Elektrode) 608 und eine Akkumulationselektrode 610 in dieser Reihenfolge gestapelt.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass im vorliegenden Modifikationsbeispiel in der PD 500 und der PD 600 die Stapelreihenfolge der Schichten nicht die oben beschriebene Reihenfolge aufweisen muss. Die Schichten können in der Reihenfolge gestapelt sein, in der die Schichten in einer Stapelrichtung symmetrisch zueinander gestapelt sind. Außerdem müssen in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Pixel-Einheit 100A von oberhalb der Lichteintrittsseite beispielsweise aus betrachtet wird, die Ausleseelektroden 508 und 608 und die Akkumulationselektroden 510 und 610 der PD 500 und der PD 600 nicht vollkommen übereinander liegen. Mit anderen Worten ist in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Pixel-Einheit 100A von oberhalb der Lichteintrittsseite aus betrachtet wird, ein Layout der Schichten der PDs 500 und 600 nicht sonderlich eingeschränkt.
  • Wie oben beschrieben wurde, weist die Pixel-Einheit 100A des vorliegenden Modifikationsbeispiels die gestapelte Struktur auf, bei der die PD 400, die PD 500 und die PD 600 gestapelt sind. Die PD 400, die PD 500 und die PD 600 detektieren Licht in den jeweiligen drei Farben. Das heißt, man kann sagen, dass die oben beschriebene Pixel-Einheit 100A beispielsweise das vertikale spektroskopische Festkörper-Bildgebungselement ist, bei dem blaues Licht durch den oberhalb des Halbleitersubstrats 300 ausgebildeten fotoelektrischen Umwandlungsfilm 604 (die PD 600) fotoelektrisch umgewandelt wird, grünes Licht durch den unter der PD 600 vorgesehenen fotoelektrischen Umwandlungsfilm 504 (die PD 500) fotoelektrisch umgewandelt wird und rotes Licht durch die im Halbleitersubstrat 300 vorgesehene PD 400 fotoelektrisch umgewandelt wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass im vorliegenden Modifikationsbeispiel die oben beschriebene Pixel-Einheit 100A nicht auf die vertikale spektroskopische gestapelte Struktur wie oben beschrieben beschränkt ist. Beispielsweise kann grünes Licht durch den oberhalb des Halbleitersubstrats 300 ausgebildeten fotoelektrischen Umwandlungsfilm 604 (die PD 600) fotoelektrisch umgewandelt werden und kann blaues Licht durch den unter der PD 600 vorgesehenen fotoelektrischen Umwandlungsfilm 504 (die PD 500) fotoelektrisch umgewandelt werden.
  • <5. Zweite Ausführungsform>
  • 16A ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Gesamtkonfiguration eines Lichtdetektionssystems 1301 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 16B ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Schaltungskonfiguration des Lichtdetektionssystems 1301 veranschaulicht. Das Lichtdetektionssystem 1301 enthält eine lichtemittierende Einrichtung 1310 als Lichtquelle, die Licht L2 emittiert, und eine Lichtdetektionseinrichtung 1320 als lichtempfangende Einheit, die ein fotoelektrisches Umwandlungselement enthält. Als die Lichtdetektionseinrichtung 1320 kann die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 genutzt werden. Das Lichtdetektionssystem 1301 kann ferner eine System-Steuerungseinheit 1330, eine Lichtquellen-Ansteuereinheit 1340, eine Sensor-Steuerungseinheit 1350, ein lichtquellenseitiges optisches System 1360 und ein kameraseitiges optisches System 1370 enthalten.
  • Die Lichtdetektionseinrichtung 320 ist so konfiguriert, dass sie Licht L1 und Licht L2 detektiert. Das Licht L1 ist externes Umgebungslicht, das von einem Objekt (einem zu vermessenden Objekt) 1300 (16A) reflektiert wird. Das Licht L2 ist Licht, das von der lichtemittierenden Einrichtung 1310 emittiert und dann vom Objekt 1300 reflektiert wird. Das Licht L1 ist beispielweise sichtbares Licht, und das Licht L2 ist beispielsweise Infrarotlicht. Das Licht L1 ist mittels einer organischen fotoelektrischen Umwandlungseinheit in der Lichtdetektionseinrichtung 1320 detektierbar, und das Licht L2 ist mittels einer fotoelektrischen Umwandlungseinheit in der Lichtdetektionseinrichtung 1320 detektierbar. Bildinformationen in Bezug auf das Objekt 1300 können aus dem Licht L1 erfasst bzw. ermittelt werden, und Abstandsinformationen in Bezug auf einen Abstand vom Objekt 1300 zum Lichtdetektionssystem 1301 können aus dem Licht L2 ermittelt werden. Das Lichtdetektionssystem 1301 kann an beispielsweise einem elektronischen Gerät wie etwa einem Smartphone oder einem beweglichen Körper wie etwa einem Wagen montiert sein. Die lichtemittierende Einrichtung 1310 kann durch beispielsweise einen Halbleiterlaser, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser oder einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Hohlraum bzw. Resonator (VCSEL) konfiguriert sein. Als ein Verfahren zum Detektieren des von der lichtemittierenden Einrichtung 1310 emittierten Lichts L2 durch die Lichtdetektionseinrichtung 1320 kann beispielsweise ein iTOF-Verfahren verwendet werden; jedoch ist das Verfahren nicht darauf beschränkt. Beim iTOF-Verfahren ist es möglich, dass eine fotoelektrische Umwandlungseinheit den Abstand zum Objekt 1300 auf der Basis beispielsweise der optischen Laufzeit (Time-of-Flight; TOF) misst. Als ein Verfahren zum Detektieren des von der lichtemittierenden Einrichtung 1310 emittierten Lichts L2 durch die Lichtdetektionseinrichtung 1320 kann beispielsweise auch ein Verfahren mit strukturiertem Licht oder ein Stereovisionsverfahren genutzt werden. Bei dem Verfahren mit strukturiertem Licht ist es beispielsweise möglich, den Abstand vom Lichtdetektionssystem 1301 zum Objekt 1300 zu messen, indem Licht mit einem vorbestimmten Muster auf das Objekt 1300 projiziert und ein Grad einer Verzerrung des Musters analysiert wird. Ferner ist es bei dem Stereovisionsverfahren möglich, den Abstand vom Lichtdetektionssystem 1301 zum Objekt zu messen, indem unter Verwendung von beispielsweise zwei oder mehr Kameras aus zwei oder mehr Bilder des Objekts 1300, das zwei oder mehr verschiedenen Blickwinkeln betrachtet wird, aufgenommen wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass es möglich ist, eine synchrone Steuerung der lichtemittierenden Einrichtung 1310 und der Lichtdetektionseinrichtung 1320 durch die System-Steuerungseinheit 1330 vorzunehmen.
  • <6. Beispielhafte Anwendung auf ein elektronisches Gerät>
  • 17 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines elektronischen Geräts 2000 veranschaulicht, für das die vorliegende Technologie verwendet wird. Das elektronische Gerät 2000 hat beispielsweise eine Funktion als Kamera.
  • Das elektronische Gerät 2000 enthält eine optische Einheit 2001, die eine Linsengruppe oder dergleichen umfasst, eine Lichtdetektionseinrichtung 2002, für die die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 oder dergleichen (worauf hier im Folgenden als Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 und dergleichen verwiesen wird) verwendet wird, und eine Schaltung 2003 eines Digitalsignalprozessors (DSP), die eine Kamerasignale verarbeitende Schaltung ist. Das elektronische Gerät 2000 enthält ferner einen Frame-Speicher 2004, eine Anzeigeeinheit 2005, eine Aufzeichnungseinheit 2006, eine Bedienungseinheit 2007 und eine Stromversorgungseinheit 2008. Die DSP-Schaltung 2003, der Frame-Speicher 2004, die Anzeigeeinheit 2005, die Aufzeichnungseinheit 2006, die Bedienungseinheit 2007 und die Stromversorgungseinheit 2008 sind über eine Busleitung 2009 miteinander gekoppelt.
  • Die optische Einheit 2001 nimmt eintretendes Licht (Bildlicht) vom Objekt auf und erzeugt ein Bild auf einer Abbildungs- bzw. Bildgebungsebene der Lichtdetektionseinrichtung 2002. Die Lichtdetektionseinrichtung 2002 wandelt eine Menge des eintretenden Lichts, das durch die optische Einheit 2001 auf der Bildgebungsebene fokussiert wird, in ein elektrisches Signal Pixel für Pixel um, und gibt das elektrische Signal als Pixel-Signal ab.
  • Die Anzeigeeinheit 2005 enthält beispielsweise eine Anzeigevorrichtung vom Panel- bzw. Feld-Typ wie etwa ein Flüssigkristall-Feld oder ein organisches EL-Feld und zeigt ein Bewegtbild oder ein Standbild an, das durch die Lichtdetektionseinrichtung 2002 aufgenommen wurde. Die Aufzeichnungseinheit 2006 zeichnet das Bewegtbild oder das Standbild, das durch die Lichtdetektionseinrichtung 2002 aufgenommen wurde, in einem Aufzeichnungsmedium wie etwa einer Festplatte oder einem Halbleiterspeicher auf.
  • Die Bedienungseinheit 2007 erteilt als Reaktion auf eine Bedienung durch den Nutzer einen Betriebsbefehl für verschiedene Funktionen des elektronischen Geräts 2000. Die Stromversorgungseinheit 2008 stellt verschiedene Arten von Leistung geeignet bereit, die als Betriebsleistung der DSP-Schaltung 2003, des Frame-Speichers 2004, der Anzeigeeinheit 2005, der Aufzeichnungseinheit 2006 und der Bedienungseinheit 2007 genutzt werden soll, diesen Versorgungszielen bereit.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann man erwarten, dass vorteilhafte Bilder durch Verwenden der oben beschriebenen Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 oder dergleichen als die Lichtdetektionseinrichtung 2002 erfasst werden.
  • <7. Anwendungsbeispiel für ein In-vivo-Informationserfassungssystem>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) ist für verschiedene Produkte verwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
  • 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines In-vivo-Informationserfassungssystems für einen Patienten unter Verwendung eines Endoskops vom Kapseltyp darstellt, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • Das In-vivo-Informationserfassungssystem 10001 umfasst ein Endoskop 10100 vom Kapseltyp und eine externe Steuerungseinrichtung 10200.
  • Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp wird zur Untersuchungszeit von einem Patienten geschluckt. Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp hat eine Bildaufnahmefunktion und eine Funktion zur drahtlosen Kommunikation und nimmt nacheinander ein Bild aus dem Inneren eines Organs wie etwa des Magens oder eines Darms (worauf im Folgenden auch als In-vivo-Bild verwiesen wird) in vorbestimmten Intervallen auf, während es sich mittels peristaltischer Bewegung innerhalb des Organs während eines Zeitraums bewegt, bis es vom Patienten auf natürlichem Wege ausgeschieden wird. Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp überträgt dann drahtlos sukzessiv eine Information des In-vivo-Bilds zu der externen Steuerungseinrichtung 10200 außerhalb des Körpers.
  • Die externe Steuerungseinrichtung 10200 steuert integral einen Betrieb des In-vivo-Informationserfassungssystems 10001. Darüber hinaus empfängt die externe Steuerungseinrichtung 10200 eine Information eines vom Endoskop 10100 vom Kapseltyp dorthin übertragenen In-vivo-Bilds und erzeugt Bilddaten zum Anzeigen des In-vivo-Bilds auf einer (nicht dargestellten) Anzeigeeinrichtung auf der Grundlage der empfangenen Information des In-vivo-Bilds.
  • Im In-Vivo-Informationserfassungssystem 10001 kann ein In-vivo-Bild, das einen Zustand des Inneren des Körpers eines Patienten aufgenommen hat, auf diese Weise zu jeder beliebigen Zeit während eines Zeitraums erfasst werden, bis das Endoskop 10100 vom Kapseltyp ausgeschieden wird, nachdem es geschluckt wird.
  • Eine Konfiguration und Funktionen des Endoskops 10100 vom Kapseltyp und der externen Steuerungseinrichtung 10200 werden im Folgenden detaillierter beschrieben.
  • Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp weist ein Gehäuse 10101 vom Kapseltyp auf, worin eine Lichtquelleneinheit 10111, eine Bildaufnahmeeinheit 10112, eine Bildverarbeitungseinheit 10113, eine Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation, eine Stromzuführungseinheit 10115, eine Stromversorgungseinheit 10116 und eine Steuerungseinheit 10117 untergebracht sind.
  • Die Lichtquelleneinheit 10111 enthält eine Lichtquelle wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) und strahlt Licht auf ein Bildaufnahme-Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit 10112.
  • Die Bildaufnahmeeinheit 10112 enthält ein Bildaufnahmeelement und ein optisches System, das eine Vielzahl Linsen umfasst, die bei einer dem Bildaufnahmeelement vorhergehenden Stufe vorgesehen sind. Reflektiertes Licht (worauf im Folgenden als Beobachtungslicht verwiesen wird) von Licht, das auf ein Körpergewebe gestrahlt wird, das ein Beobachtungsziel ist, wird durch das optische System gesammelt und wird in das Bildaufnahmeelement eingeführt. In der Bildaufnahmeeinheit 10112 wird das einfallende Beobachtungslicht durch das Bildaufnahmeelement fotoelektrisch umgewandelt, wodurch ein dem Beobachtungslicht entsprechendes Bildsignal erzeugt wird. Das durch die Bildaufnahmeeinheit 10112 erzeugte Bildsignal wird der Bildverarbeitungseinheit 10113 bereitgestellt.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 10113 enthält einen Prozessor wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und führt verschiedene Signalprozesse für ein durch die Bildaufnahmeeinheit 10112 erzeugtes Bildsignal durch. Die Bildverarbeitungseinheit 10113 stellt das Bildsignal, für das die Signalprozesse durchgeführt worden sind, damit der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation als Rohdaten bereit.
  • Die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation führt einen vorbestimmten Prozess wie etwa einen Modulationsprozess für das Bildsignal durch, für das die Signalprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 durchgeführt wurden, und überträgt das resultierende Bildsignal über eine Antenne 10114A zur externen Steuerungseinrichtung 10200. Darüber hinaus empfängt die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation ein auf eine Antriebssteuerung des Endoskops 10100 vom Kapseltyp bezogenes Steuersignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 über die Antenne 10114A. Die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation liefert das von der externen Steuerungseinrichtung 10200 empfangene Steuersignal an die Steuerungseinheit 10117.
  • Die Stromzuführungseinheit 10115 enthält eine Antennenspule zur Leistungsaufnahme, eine Leistungsrückgewinnungsschaltung zum Rückgewinnen elektrischer Leistung von in der Antennenspule erzeugtem Strom, eine Spannungsverstärkerschaltung und dergleichen. Die Stromzuführungseinheit 10115 erzeugt elektrische Leistung unter Verwendung eines Prinzips einer sogenannten kontaktfreien Aufladung.
  • Die Stromversorgungseinheit 10116 enthält eine Sekundärbatterie und speichert die durch die Stromzuführungseinheit 10115 erzeugte elektrische Leistung. In 18 sind, um eine komplizierte Veranschaulichung zu vermeiden, eine Pfeilmarkierung, die ein Versorgungsziel der elektrischen Energie von der Stromversorgungseinheit 10116 angibt, usw. weggelassen. Die in der Stromversorgungseinheit 10116 gespeicherte elektrische Leistung wird jedoch der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildaufnahmeeinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation und der Steuerungseinheit 10117 bereitgestellt und kann genutzt werden, um diese anzusteuern.
  • Die Steuerungseinheit 10117 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU und steuert geeignet eine Ansteuerung der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildaufnahmeeinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation und der Stromzuführungseinheit 10115 gemäß einem von der externen Steuerungseinrichtung 10200 dorthin übertragenen Steuersignal.
  • Die externe Steuerungseinrichtung 10200 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU oder eine GPU, einen Mikrocomputer, eine Steuerungsplatine oder dergleichen, worin ein Prozessor und ein Speicherelement wie etwa ein Speicher gemischt integriert sind. Die externe Steuerungseinrichtung 10200 überträgt über eine Antenne 10200A ein Steuersignal zur Steuerungseinheit 10117 des Endoskops 10100 vom Kapseltyp, um den Betrieb des Endoskops 10100 vom Kapseltyp zu steuern. Im Endoskop 10100 vom Kapseltyp kann beispielsweise eine Bestrahlungsbedingung von Licht auf ein Beobachtungsziel der Lichtquelleneinheit 10111 zum Beispiel gemäß einem Steuerungssignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 geändert werden. Darüber hinaus kann eine Bildaufnahmebedingung (zum Beispiel eine Frame-Rate, ein Belichtungswert oder dergleichen in der Bildaufnahmeeinheit 10112) gemäß einem Steuerungssignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 geändert werden. Ferner kann der Gehalt einer Verarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 oder eine Bedingung zum Übertragen eines Bildsignals von der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation (zum Beispiel ein Übertragungsintervall, die Anzahl an Übertragungsbildern und dergleichen) gemäß einem Steuerungssignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 geändert werden.
  • Darüber hinaus führt die externe Steuerungseinrichtung 10200 verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal aus, das von dem Endoskop 10100 vom Kapseltyp dorthin übertragen wurde, um Bilddaten zum Anzeigen eines aufgenommenen In-vivo-Bilds auf der Anzeigeeinrichtung zu erzeugen. Als die Bildprozesse können verschiedene Signalprozesse ausgeführt werden, wie etwa beispielsweise ein Entwicklungsprozess (Prozess zum Demosaicing), ein eine Bildqualität verbessernder Prozess (ein Prozess zur Bandbreitenerweiterung, ein Superauflösungsprozess, ein Prozess zur Rauschunterdrückung (NR) und/oder ein Bildstabilisierungsprozess) und/oder ein Vergrößerungsprozess (Prozess eines elektronischen Zoom). Die externe Steuerungseinrichtung 10200 steuert eine Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung, um die Anzeigeeinrichtung zu veranlassen, auf der Basis erzeugter Bilddaten aufgenommene In-vivo-Bilder anzuzeigen. Alternativ dazu kann die externe Steuerungseinrichtung 10200 auch eine (nicht veranschaulichte) Aufzeichnungseinrichtung steuern, um erzeugte Bilddaten aufzuzeichnen, oder eine (nicht veranschaulichte) Druckeinrichtung steuern, um erzeugte Bilddaten auszudrucken.
  • Das Beispiel des In-vivo-Informationserfassungssystems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für beispielsweise die Bildaufnahmeeinheit 10112 der Konfiguration, die oben beschrieben wurde, verwendet werden. Dies realisiert eine Vorrichtung von geringer Größe mit einer hohen Bilderkennungsgenauigkeit.
  • <8. Anwendungsbeispiel für ein System für endoskopische Chirurgie>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
  • 19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • In 19 ist ein Zustand veranschaulicht, in welchem ein Chirurg (Arzt) 11131 gerade ein System 11000 für endoskopische Chirurgie verwendet, um einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und eine Energiebehandlungsvorrichtung 11112, eine Trägerarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Einrichtungen für endoskopische Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, mit einem Bereich vorbestimmter Länge von dessen Distalende, um in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt zu werden, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein steifes Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom harten Typ umfasst. Das Endoskop 11100 kann jedoch ansonsten als flexibles bzw. biegsames Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom biegsamen Typ einbezogen sein.
  • An seinem Distalende weist der Linsentubus 11101 eine Öffnung auf, in welche eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 so verbunden, dass von der Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht in ein Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung eingeführt wird, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und in Richtung eines Beobachtungsziels in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 durch die Objektlinse gestrahlt wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht sein kann oder ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 so vorgesehen, dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildaufnahmeelement zusammengeführt bzw. gesammelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, nämlich ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, zu erzeugen. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert übergreifend bzw. integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines auf dem Bildsignal basierenden Bildes wie etwa beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaicing-Prozess) durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild, das auf einem Bildsignal basiert, für das von der CCU 11201 die Bildprozesse durchgeführt wurden, unter einer Steuerung der CCU 11201 an.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle, wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED), und führt Bestrahlungslicht bei einer Abbildung eines Bereichs eines chirurgischen Eingriffs dem Endoskop 11100 zu.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Ein Nutzer kann über die Eingabeeinrichtung 11204 Eingaben verschiedener Arten einer Information oder Anweisung durchführen, die in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingegeben werden. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung oder dergleichen, um eine Bildaufnahmebedingung (eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung, eine Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern, ein.
  • Eine Einrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung der Energiebehandlungsvorrichtung 11112 für eine Kauterisierung bzw. Verätzung oder einen Schnitt eines Gewebes, ein Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen, führt eine Pneumoperitoneum-Einrichtung 11206 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum auszudehnen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten einer Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formen wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Bereich eines chirurgischen Eingriffs abgebildet werden soll, dem Endoskop 11100 zugeführt, eine Weißlichtquelle enthalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination von ihnen umfasst. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination von roten, grünen und blauen (RGB-) Laserlichtquellen enthält, kann, da die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt für jede Farbe (jede Wellenlänge) mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesteuert werden kann, eine Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes von der Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden. Ferner wird in diesem Fall, falls Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden, eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert. Dann können den R-, G- und B-Farben individuell entsprechende Bilder ebenfalls in Zeitmultiplex-Weise aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild zu erhalten, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement vorgesehen sind.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität eines abzugebenden Lichts für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Indem man eine Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtintensität steuert, um Bilder in Zeitmultiplex-Weise zu erfassen, und die Bilder kombiniert bzw. synthetisiert, kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne unterentwickelte blockierte Abschattungen und überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden.
  • Außerdem kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 dafür konfiguriert sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht geeignet ist, bereitzustellen. Bei einer Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise unter Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in Körpergewebe, um Licht eines schmalen Bandes zu strahlen, im Vergleich mit Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich weißes Licht), eine schmalbandige Beobachtung (schmalbandige Abbildung) zum Abbilden eines vorbestimmten Gewebes wie etwa eines Blutgefäßes eines Oberflächenbereichs der mukosalen Membran in einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, um ein Bild aus Fluoreszenzlicht zu erhalten, das mittels Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durchzuführen, indem Anregungslicht auf das Körpergewebe gestrahlt wird (Eigenfluoreszenz-Beobachtung), oder ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) lokal in ein Körpergewebe injiziert und Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels auf das Körpergewebe gestrahlt wird. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht wie oben beschrieben geeignet ist, bereitzustellen.
  • 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 19 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Ansteuereinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind für eine Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Von einem Distalende des Linsentubus 11101 empfangenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeeinheiten, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann Eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 beispielsweise wie diejenige des Mehrplattentyps konfiguriert ist, werden jeweiligen R, G und B entsprechende Bildsignale durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt, und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente enthält, um jeweilige Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge zu erlangen, die für eine dreidimensionale (3D) Anzeige geeignet sind. Falls eine 3D-Anzeige ausgeführt wird, kann dann die Tiefe eines Gewebes eines lebenden Körpers in einem Bereich eines chirurgischen Eingriffs vom Chirurgen 11131 genauer erkannt werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 wie diejenige eines stereoskopischen Typs konfiguriert ist, eine Vielzahl von Systemen von Linseneinheiten 11401 entsprechend den einzelnen Bildaufnahmeelementen vorgesehen ist.
  • Außerdem muss die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht notwendigerweise auf dem Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Ansteuereinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt unter der Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Fokus eines aufgenommenen Bildes durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Information zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das Steuerungssignal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Information in Bezug auf Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel eine Information, dass eine Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes bestimmt ist, eine Information, dass ein Belichtungswert bei einer Bildaufnahme bestimmt ist, und/oder eine Information, dass eine Vergrößerung und ein Fokus eines aufgenommenen Bildes bestimmt sind.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bildaufnahmebedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Fokus durch den Nutzer bestimmt werden können oder durch die Steuerungseinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) integriert.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis eines über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuerungssignals.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationseinrichtung, um verschiedene Arten von Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragenes Bildsignal.
  • Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in der Form vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragener Rohdaten durch.
  • Die Steuerungseinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Bildaufnahme eines Bereiches eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das mittels einer Bildaufnahme des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinheit 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
  • Außerdem steuert die Steuerungseinheit 11413 auf der Basis eines Bildsignals, für das Bildprozesse mittels der Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, die Anzeigeeinrichtung 11202, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, in welchem der Bereich eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuerungseinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen bestimmten Bereich eines lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst, wenn die Energiebehandlungsvorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter erkennen, indem die Form, Farbe und so weiter von Rändern von Objekten detektiert werden, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind. Die Steuerungseinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 steuert, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, veranlassen, dass verschiedene Arten einer einen chirurgischen Eingriff unterstützenden Information überlappend mit einem Bild des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs unter Verwendung eines Erkennungsergebnisses angezeigt werden. Wenn die einen chirurgischen Eingriff unterstützende Information überlappend angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert wird, kann die Belastung für den Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann den chirurgischen Eingriff sicher fortführen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das eine Kommunikation elektrischer Signale geeignet ist, eine Lichtleitfaser, die für eine optische Kommunikation geeignet ist, oder ein Verbundkabel, das für sowohl elektrische als auch optische Kommunikation geeignet ist.
  • Während im dargestellten Beispiel unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 eine Kommunikation mittels einer drahtgebundenen Kommunikation durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 mittels einer drahtlosen Kommunikation durchgeführt werden.
  • Das Beispiel des Systems für endoskopische Chirurgie, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für beispielsweise die Bildaufnahmeeinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 der oben beschriebenen Konfiguration verwendet werden. Indem man die Technologie der vorliegenden Offenbarung für die Bildaufnahmeeinheit 10402 verwendet, ist es möglich, deutlichere Bilder von Operations- bzw. Eingriffsstellen zu erhalten. Dies verbessert die Sichtbarkeit einer Eingriffsstelle für einen Chirurgen.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass, obgleich hier ein System für endoskopische Chirurgie als Beispiel beschrieben wurde, die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für andere Systeme wie etwa beispielsweise ein System für mikroskopische Chirurgie verwendet werden kann.
  • <9. Anwendungsbeispiel für einen beweglichen Körper>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form einer an einem beweglichen Körper beliebiger Art zu montierenden Einrichtung eine Vorrichtung verkörpert werden. Beispiele für den beweglichen Körper umfassen ein Automobil, ein Elektrofahrzeug, ein Hybrid-Elektrofahrzeug, ein Motorrad, ein Fahrrad, eine Vorrichtung für persönliche Mobilität, ein Flugzeug, eine Drohne, ein Schiff und einen Roboter.
  • 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 21 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen die Operation von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, einen Lenkmechanismus, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, eine Bremsvorrichtung, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt diese eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungssektion 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungssektion 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
  • Die Bildgebungssektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend einer empfangenen Lichtmenge des Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungssektion 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungssektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs ist zum Beispiel mit einer Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands verbunden, die den Zustand eines Fahrers detektiert. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information innerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis einer von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs berechnen, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information innerhalb des Fahrzeugs erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die für automatisiertes Fahren gedacht ist, die das Fahrzeug, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, automatisiert fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs gesteuert werden, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information innerhalb des Fahrzeugs erhalten wird.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die dazu gedacht ist, eine Blendung zu verhindern, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
  • Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die eine Information einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 21 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 angegeben. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungssektion 12031 veranschaulicht.
  • In 22 umfasst die Bildgebungssektion 12031 Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungssektion 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungssektion 12105 erhalten vorwiegend ein Bild von vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bild von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungssektion 12104 erhält vorwiegend ein Bild von hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungssektion 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 22 ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 dar. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungssektion 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 bzw. 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungssektion 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem beispielsweise durch die Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 abgebildete Bilddaten aufeinander gelegt werden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation bestimmen und dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, die für automatisiertes Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne vom Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, automatisiert fahren lässt.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs üblicher Größe, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Telefonmasten und andere dreidimensionale Objekte auf der Basis der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhalten werden, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objekten zum automatischen Ausweichen eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder höher ist und somit eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob sich in aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einer Prozedur, um zu bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, indem eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts angeben. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und somit den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 die Anzeigesektion 12062, so dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 kann auch die Anzeigesektion 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Das Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystem, für das die vorliegende Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für beispielsweise die Bildgebungssektion 12031 der Konfiguration, die oben beschrieben wurde, verwendet werden. Indem man die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für die Bildgebungssektion 12031 verwendet, ist es möglich, ein leichter zu betrachtendes aufgenommenes Bild zu erhalten. Dies verringert die Ermüdung für einen Fahrer.
  • <10. Andere Modifikationsbeispiele>
  • Obgleich die vorliegende Offenbarung oben mit Verweis auf einige Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele und Anwendungsbeispiele oder beispielhafte Anwendungen davon (worauf hier im Folgenden als Ausführungsformen und dergleichen verwiesen wird) beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen beschränkt und können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Beispielsweise ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen Bildsensor vom Typ mit rückseitiger Beleuchtung beschränkt und auch verwendbar für einen Bildsensor vom Typ mit Oberflächenbeleuchtung.
  • Außerdem kann die Bildgebungseinrichtung der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Moduls vorliegen, in dem eine Bildgebungseinheit und eine Signalverarbeitungseinheit oder ein optisches System zusammengepackt sind.
  • Darüber hinaus ist in den oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen das Beispiel der Festkörper-Bildgebungseinrichtung, die die Menge an eintretendem Licht, das durch das optische Linsensystem auf der Bildgebungsebene fokussiert wird, in das elektrische Signal Pixel für Pixel umwandelt und das elektrische Signal als das Pixel-Signal abgibt, und des darauf montierten Bildgebungselements beschrieben. Das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf solch ein Bildgebungselement beschränkt. Beispielsweise genügt es, wenn das fotoelektrische Umwandlungselement Licht von einem Objekt detektiert und empfängt, elektrische Ladung entsprechend einer Menge an empfangenem Lichts durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt und die elektrische Ladung akkumuliert. Ein abzugebendes Signal kann ein Signal einer Bildinformation oder ein Signal einer Entfernungsinformation sein.
  • Außerdem wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen das Beispiel beschrieben, bei dem die fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 ein iTOF-Sensor ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das heißt, die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit ist nicht auf eine fotoelektrische Umwandlungseinheit beschränkt, die Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotlichtbereich detektiert, sondern kann eine fotoelektrische Umwandlungseinheit sein, die Licht mit einer Wellenlänge in anderen Wellenlängenbereichen detektiert. Falls die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 kein iTOF-Sensor ist, kann nur ein Übertragungstransistor (TG) vorgesehen zu werden.
  • Darüber hinaus wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen als das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung das Beispiel des Bildgebungselements angegeben, in dem die fotoelektrische Umwandlungseinheit 10, die das fotoelektrische Umwandlungsgebiet 12 enthält, und die fotoelektrische Umwandlungseinheit 20, die die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 enthält, gestapelt sind, wobei die Zwischenschicht 40 dazwischen angeordnet ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung eine Struktur aufweisen, in der zwei organische fotoelektrische Umwandlungsgebiete gestapelt sind, oder kann eine Struktur aufweisen, in der zwei anorganische fotoelektrische Umwandlungsgebiete gestapelt sind. Darüber hinaus detektiert in den oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit 10 vorwiegend Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotlichtbereich, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen, und detektiert die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 vorwiegend Licht, mit einer Wellenlänge im Bereich sichtbaren Lichts, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen. Das fotoelektrische Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Im fotoelektrischen Umwandlungselement der vorliegenden Offenbarung können die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit so eingerichtet sein, dass sie für jeden beliebigen Wellenlängenbereich empfindlich sind.
  • Außerdem sind die Bestandteilmaterialien von jedem der Bestandteilelemente des fotoelektrischen Umwandlungselements der vorliegenden Offenbarung nicht auf die in den oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen beschriebenen Materialien beschränkt. Falls beispielweise die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht im Bereich sichtbaren Lichts empfängt und eine fotoelektrische Umwandlung durchführt, kann die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit Quantenpunkte enthalten.
  • Außerdem ist in der vorhergehenden ersten Ausführungsform der einzelne Strukturkörper 200 in der peripheren Einheit 101 in einer die Pixel-Einheit 100 in Draufsicht umgebenden Ringform vorgesehen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können wie in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1A als drittes Modifikationsbeispiel, das in 23 veranschaulicht ist, ein Strukturkörper 200A und ein Strukturkörper 200B in der peripheren Einheit 101 vorgesehen sein. Der Strukturkörper 200A hat eine Ringform, die in Draufsicht die Pixel-Einheit 100 umgibt. Der Strukturkörper 200B hat eine Ringform, die ferner den Strukturkörper 200A umgibt. Mit anderen Worten können mehrere Strukturkörper im peripheren Gebiet gebündelt so angeordnet werden, dass sie das effektive Gebiet umgeben. In solch einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1A ist es möglich, die beim Strukturieren der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 20 zu entfernende Gesamtmenge des mehrschichten Films 20Z mehr zu reduzieren als beispielsweise bei der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung der Erzeugung von Rückständen. Es ist besonders zu erwähnen, dass in der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1A das Kontaktgebiet 102 zwischen beispielsweise dem Strukturkörper 200A und dem Strukturkörper 200B vorgesehen werden kann.
  • Darüber hinaus können beispielsweise wie in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1B als viertes Modifikationsbeispiel, das in 24 veranschaulicht ist, eine oder mehrere Öffnungen 200K innerhalb eines ringförmigen Strukturkörpers 200C vorgesehen werden, der die Pixel-Einheit 100 in Draufsicht umgibt. In diesem Fall kann das Kontaktgebiet 102 in den Öffnungen 200K vorgesehen werden. Überdies kann der ringförmige Strukturkörper 200D ferner innerhalb jeder der Öffnungen 200K vorgesehen werden. Gemäß solch einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1B ist es möglich, die beim Strukturieren der ersten fotoelektrischen Umwandlungsschicht 20 zu entfernende Gesamtmenge des mehrschichtigen Films 20Z mehr zu reduzieren als beispielsweise bei der Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1 in der ersten Ausführungsform. Dies führt zu einer noch weiteren Reduzierung der Erzeugung von Rückständen.
  • Außerdem ist in der vorhergehenden ersten Ausführungsform das Beispiel angegeben, bei dem das periphere Gebiet das effektive Gebiet umgibt. Jedoch ist die Lichtdetektionseinrichtung der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann wie in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1C als fünftes Modifikationsbeispiel, das in 25 veranschaulicht ist, die periphere Einheit 101 als das periphere Gebiet so angeordnet sein, dass sie zwei Seiten der Pixel-Einheit 100 gegenüberliegt bzw. zugewandt ist.
  • Außerdem ist in der vorhergehenden ersten Ausführungsform das Beispiel angegeben, bei dem, wie in 3 veranschaulicht ist, die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 die Halbleiterschicht 21 enthält. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann wie in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1D als sechstes Modifikationsbeispiel, das in 26 veranschaulicht ist, die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 ohne die Halbleiterschicht 21 vorliegen. Außerdem kann wie in einer Festkörper-Bildgebungseinrichtung 1E als siebtes Modifikationsbeispiel, das in 27 veranschaulicht ist, ein Modus möglich sein, in dem die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit 20 ohne die Halbleiterschicht 21 und die Isolierschicht 24 vorliegt und die fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 zwischen der oberen Elektrode 23 und der unteren Elektrode 28 angeordnet ist. Mit der unteren Elektrode 28 ist ein oberes Ende einer Durchgangselektrode 29 gekoppelt. Die Durchgangselektrode 29 erstreckt sich in der Dickenrichtung. Ein unteres Ende der Durchgangselektrode 29 ist mit beispielsweise einem Ladungen haltenden Teil gekoppelt, der in der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit 10 vorgesehen ist.
  • Gemäß der Lichtdetektionseinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist als die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit ein Teil des peripheren Gebiets im peripheren Gebiet zusätzlich zu einem Teil eines effektiven Gebiets vorgesehen, der im effektiven Gebiet vorgesehen ist. Der Teil des effektiven Gebiets und der Teil des peripheren Gebiets sind voneinander beabstandet. Dies unterdrückt die Erzeugung von Rückständen nahe der Randseite des Teils des effektiven Gebiets beim Strukturieren der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit durch beispielsweise Trockenätzen. Infolgedessen ist es möglich, einen Kurzschluss in der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit zu vermeiden und eine hohe Leistung zu erzielen. Es ist besonders zu erwähnen, dass die hierin beschriebenen Effekte nur Beispiele sind. Die vorliegende Offenbarung ist somit nicht auf die Beschreibung beschränkt, und andere Effekte können erhalten werden. Ferner kann die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    • (1) Eine Lichtdetektionseinrichtung, umfassend:
      • ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und
      • ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist, worin
      • das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist.
    • (2) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen (1), worin die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und der Strukturkörper jeweils eine mehrschichtige Struktur aufweisen, in der eine erste Elektrodenschicht, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht und eine zweite Elektrodenschicht der Reihe nach in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung gestapelt sind.
    • (3) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen (2), worin die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht oder beide ein Metalloxid enthalten.
    • (4) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen (3), worin das Metalloxid zumindest eine Art von In (Indium), Zn (Zink) oder Ga (Gallium) enthält.
    • (5) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß einem der oben beschriebenen (1) bis (4), worin ein Schlitz zwischen der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und dem Strukturkörper vorgesehen ist, wobei der Schlitz an einer Grenze zwischen dem effektiven Gebiet und dem peripheren Gebiet gelegen ist, ein Verhältnis einer Breite des Schlitzes entlang der ersten Ebene zu einer Tiefe des Schlitzes in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung gleich oder kleiner als 1 ist.
    • (6) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen (5), worin der Schlitz mit einem Isoliermaterial gefüllt ist.
    • (7) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß einem der oben beschriebenen (1) bis (6), ferner umfassend:
      • eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit, die in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit überlagert ist, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und
      • einen optischen Filter, der zwischen der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit angeordnet ist, wobei der optische Filter Licht im zweiten Wellenlängenbereich leichter als Licht im ersten Wellenlängenbereich passieren lässt.
    • (8) Die Lichtdetektionseinrichtung gemäß einem der Obigen (1) bis (7), worin die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und der Strukturkörper in zumindest der gleichen Schichtebene vorgesehen sind.
    • (9) Elektronisches Gerät, umfassend:
      • eine optische Einheit;
      • eine Signalverarbeitungseinheit; und
      • eine Lichtdetektionseinrichtung, in der
      • die Lichtdetektionseinrichtung umfasst
        • ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und
        • ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist, worin
      • das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist.
    • (10) Beweglicher Körper, umfassend:
      • ein Lichtdetektionssystem, das eine lichtemittierende Einrichtung und eine Lichtdetektionseinrichtung enthält, wobei die lichtemittierende Einrichtung Bestrahlungslicht emittiert, worin
      • die Lichtdetektionseinrichtung umfasst:
        • ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich im Bestrahlungslicht detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und
        • ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Oberfläche benachbart vorgesehen ist, und
      • das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist.
    • (11) Ein Lichtdetektionssystem, umfassend:
      • eine lichtemittierende Einrichtung, die Infrarotlicht emittiert; und
      • eine Lichtdetektionseinrichtung, in der
      • die Lichtdetektionseinrichtung umfasst
        • ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit sichtbares Licht von außerhalb detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen, und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit das Infrarotlicht detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und
        • ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist, worin
      • das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist, und
      • die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung einander überlagert sind.
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 20. April 2021 beim Japanischen Patentamt eingereichten japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2021-070934 , deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis einbezogen sind.
  • Es sollte sich für den Fachmann verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen je nach Entwurfsanforderungen und anderen Faktoren erfolgen können, sofern sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201916667 [0003]
    • JP 2021070934 [0191]

Claims (11)

  1. Lichtdetektionseinrichtung, aufweisend: ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist, wobei das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist.
  2. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und der Strukturkörper jeweils eine mehrschichtige Struktur aufweisen, in der eine erste Elektrodenschicht, eine fotoelektrische Umwandlungsschicht und eine zweite Elektrodenschicht der Reihe nach in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung gestapelt sind.
  3. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht oder beide ein Metalloxid enthalten.
  4. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 3, wobei das Metalloxid zumindest eine Art von In (Indium), Zn (Zink) oder Ga (Gallium) enthält.
  5. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Schlitz zwischen der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und dem Strukturkörper vorgesehen ist, wobei der Schlitz an einer Grenze zwischen dem effektiven Gebiet und dem peripheren Gebiet gelegen ist, ein Verhältnis einer Breite des Schlitzes entlang der ersten Ebene zu einer Tiefe des Schlitzes in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung gleich oder kleiner als 1 ist.
  6. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schlitz mit einem Isoliermaterial gefüllt ist.
  7. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit, die in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit überlagert ist, wobei die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und einen optischen Filter, der zwischen der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit und der zweiten fotoelektrischen Umwandlungseinheit angeordnet ist, wobei der optische Filter Licht im zweiten Wellenlängenbereich leichter als Licht im ersten Wellenlängenbereich passieren lässt.
  8. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und der Strukturkörper in zumindest einer gleichen Schichtebene vorgesehen sind.
  9. Elektronisches Gerät, aufweisend: eine optische Einheit; eine Signalverarbeitungseinheit; und eine Lichtdetektionseinrichtung, wobei die Lichtdetektionseinrichtung umfasst ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist, und das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist.
  10. Beweglicher Körper, aufweisend: ein Lichtdetektionssystem, das eine lichtemittierende Einrichtung und eine Lichtdetektionseinrichtung enthält, wobei die lichtemittierende Einrichtung Bestrahlungslicht emittiert, wobei die Lichtdetektionseinrichtung umfasst: ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich im Bestrahlungslicht detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Oberfläche benachbart vorgesehen ist, und das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist.
  11. Lichtdetektionssystem, aufweisend: eine lichtemittierende Einrichtung, die Infrarotlicht emittiert; und eine Lichtdetektionseinrichtung, wobei die Lichtdetektionseinrichtung umfasst ein effektives Gebiet, das sich entlang einer ersten Ebene erstreckt und eine erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und eine zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit enthält, wobei die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit sichtbares Licht von außerhalb detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen, und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit das Infrarotlicht detektiert, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; und ein peripheres Gebiet, das dem effektiven Gebiet entlang der ersten Ebene benachbart vorgesehen ist, das periphere Gebiet einen Strukturkörper enthält, der von der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit beabstandet und ihr benachbart ist, wobei der Strukturkörper eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration wie die gesamte erste fotoelektrische Umwandlungseinheit oder ein Bereich der ersten fotoelektrischen Umwandlungseinheit aufweist, und die erste fotoelektrische Umwandlungseinheit und die zweite fotoelektrische Umwandlungseinheit in einer zur ersten Ebene orthogonalen ersten Richtung einander überlagert sind.
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