TWI809098B - 攝像元件及電子機器以及攝像元件之驅動方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示之一實施形態之攝像元件具備自光入射側起依序積層、且選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之第1光電轉換部及第2光電轉換部，上述第2光電轉換部以較第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設。

Description

攝像元件及電子機器以及攝像元件之驅動方法
本揭示係關於一種例如於縱方向積層複數個光電轉換部之攝像元件及電子機器以及攝像元件之驅動方法。
近年來，CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合裝置)影像感測器、或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)影像感測器等之固體攝像裝置中，像素尺寸之縮小化日益進展。藉此，因向單位像素入射之光子數減少從而感度降低，且產生S/N比降低。又，為了彩色化而使用將紅、綠、藍之原色濾光片2維排列而成之彩色濾光片之情形，於例如紅像素中，由於綠與藍之光由彩色濾光片吸收故會導致感度下降。又，於產生各色信號時，因於像素間進行內插處理，故會產生所謂偽色。
因此，例如於專利文獻1中，揭示一種所謂縱方向分光型之固體攝像裝置，其積層有：有機光電轉換部，其具有有機光電轉換膜；及2個無機光電轉換部，其於半導體基板內具有pn接合。此種固體攝像裝置中，藉由自1像素分別擷取B/G/R之信號，而謀求感度之提高。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-29337號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，對於上述之縱方向分光型之攝像裝置，要求解析度與顆粒感兼顧。
期望提供一種可謀求提高解析度及改善顆粒感之攝像元件及具備其之電子機器以及攝像元件之驅動方法。
本揭示之一實施形態之攝像元件係具備自光入射側起依序積層、且選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之第1光電轉換部及第2光電轉換部者，上述第2光電轉換部以較第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設。
本揭示之一實施形態之電子機器於每一像素具備複數個攝像元件，且為具備上述本揭示之一實施形態之攝像元件作為該攝像元件者。
本揭示之一實施形態之攝像元件之驅動方法於具有自光入射側起依序積層且選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之第1光電轉換部及第2光電轉換部、且第2光電轉換部以較第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設之攝像元件中，相對於以1像素之第1光電轉換部取得第1光之色信號，於複數個第2光電轉換部中將與第1光不同之波長頻帶之第2光之色信號相加而取得。
本揭示之一實施形態之攝像元件及一實施形態之電子機器以及一實施形態之攝像元件之製造方法中，自光入射側起依序積層選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之第1光電轉換部及第2光電轉換部，且第2光電轉換部之像素間距為較第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔。藉此，於例如高感度模式中，自各光電轉換部取得無相位偏差之各色信號。
根據本揭示之一實施形態之攝像元件及一實施形態之電子機器以及一實施形態之攝像元件之製造方法，於選擇性檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之第1光電轉換部及第2光電轉換部中，因將第2光電轉換部之像素間距以較配置於光入射側之第1光電轉換部更窄之間隔配設，故於例如高感度模式中，可自各光電轉換部無相位偏差地取得各色信號。因而，可謀求提高解析度及改善顆粒感。
另，此處所記述之效果並非限定者，亦可為本揭示中記述之任一者之效果。
以下，參照圖式對本揭示之實施形態進行詳細說明。以下之說明為本揭示之一具體例，本揭示並非為限定於以下之態樣者。又，本揭示對於各圖所示之各構成要素之配置、尺寸、尺寸比等，並非為限定於該等者。另，說明之順序如下。 1.實施形態(相對於有機光電轉換部1像素配置有4像素無機光電轉換部之攝像元件之例) 1-1.攝像元件之構成 1-2.攝像元件之製造方法 1-3.攝像元件之驅動方法 1-4.作用/效果 2.變化例 3.應用例
＜1.實施形態＞ 圖1係模式性顯示本揭示之一實施形態之攝像元件(攝像元件1)之要部(有機光電轉換部11G及無機光電轉換部11B、11R)之構成之立體圖。圖2係顯示圖1所示之攝像元件1之無機光電轉換部11B、11R相對於有機光電轉換部11G之構成之平面模式圖。圖3係模式性顯示圖1所示之攝像元件1之具體之剖面構成之一例者。攝像元件1係構成例如背面照射型(背面受光型)之CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合裝置)影像感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)影像感測器等者(參照圖20)。攝像元件1係於縱方向積層有選擇性地檢測波長頻帶各不相同之光而進行光電轉換之1個有機光電轉換部11G、及2個無機光電轉換部11B、11R之所謂縱方向分光型者。
(1-1.攝像元件之構成) 本實施形態之攝像元件1係自光入射側起依序積層有機光電轉換部11G(第1光電轉換部)、無機光電轉換部11B(第3光電轉換部)及無機光電轉換部11R(第2光電轉換部)，且相對於有機光電轉換部11G1像素，以較有機光電轉換部11G之像素間距(W)更窄之像素間距(w)配設無機光電轉換部11B、11R者。具體而言，攝像元件1例如相對於有機光電轉換部11G1像素，分別配置4(2×2)像素之無機光電轉換部11B、11R。即，無機光電轉換部11B、11R之像素間距(w)相對於有機光電轉換部11G之像素間距(W)，成為例如1/2(w=1/2W)，以面積換算則為1/4。
有機光電轉換部11G、無機光電轉換部11B、11R係選擇性地檢測波長頻帶互不相同之光而進行光電轉換者。具體而言，於有機光電轉換部11G，取得綠(G)之色信號。於無機光電轉換部11B、11R，根據吸收係數之不同，而分別取得藍(B)及紅(R)之色信號。藉此，攝像元件1中，可不使用彩色濾光片而於一個像素中取得複數種色信號。
另，本實施形態中，針對將藉由光電轉換產生之電子及電洞之對中之電洞作為信號電荷讀出而讀出之情形(將p型半導體區域設為光電轉換層之情形)進行說明。又，於圖中，「p」「n」所附加之「＋(正)」表示p型或n型之雜質濃度較高。
有機光電轉換部11G設置於半導體基板11之背面(第1面11S1)側。無機光電轉換部11B、11R嵌入形成於半導體基板11內，並積層於半導體基板11之厚度方向。
半導體基板11例如由n型之矽(Si)基板構成，且於特定區域具有p阱61。於p阱61之第2面(半導體基板11之正面)11S2，設置有例如浮動擴散區(漂浮擴散層)FD2、FD3。此外，設置有各種電晶體Tr(例如後述之Tr群1110)(例如，參照圖4)。進而，於半導體基板11之第2面11S2，設置有多層配線70。多層配線70例如具有將配線層71、72、73積層於絕緣層74內之構成。又，於半導體基板11之周邊部，設置有包含邏輯電路等之周邊電路(未圖示)。
另，圖3中，將半導體基板11之第1面11S1側表示為光入射面S1，將第2面11S2側表示為配線層側S2。
無機光電轉換部11B、11R由例如PIN(Positive Intrinsic Negative：正-本徵-負)型之光電二極體構成，且分別於半導體基板11之特定區域具有pn接合。無機光電轉換部11B、11G係利用波長頻帶於矽基板中根據光之入射深度吸收而不同之點，而可將光於縱方向進行分光者。
無機光電轉換部11B係選擇性地檢測藍色光並使對應於藍色之信號電荷累積者，且設置於可將藍色光有效率地進行光電轉換之深度。無機光電轉換部11R係選擇性地檢測紅色光並使對應於紅色之信號電荷累積者，且設置於可將紅色光有效率地進行光電轉換之深度。另，分別而言藍(B)係對應於例如450 nm~495 nm之波長頻帶之顏色，紅(R)係對應於例如620 nm~750 nm之波長頻帶之顏色。無機光電轉換部11B、11R只要可分別檢測各波長頻帶中之一部分或全部之波長頻帶之光即可。
無機光電轉換部11B及無機光電轉換部11R具體而言如圖3所示，各自具有例如成為電洞累積層之p+區域、及成為電子累積層之n區域(具有p-n-p之積層構造)。無機光電轉換部11B之p+區域沿例如縱型之電晶體(縱型電晶體Tr1)彎曲，與無機光電轉換部11R之p+區域相連。又，無機光電轉換部11B、11R如上所述，相對於1個有機光電轉換部11G，分別以2×2排列配置4個無機光電轉換部11B、11R。無機光電轉換部11B、11R如例如後述之圖9B及圖9C所示，於例如每個2×2排列配置有1個浮動擴散區FD1、FD2。
浮動擴散區FD1因其一部分形成於半導體基板11內所設置之無機光電轉換部11B之n區域內，從而與無機光電轉換部11B電性連接。於浮動擴散區FD1，電性連接構成例如縱型電晶體Tr1之閘極配線層64。浮動擴散區FD2因面向例如半導體基板11之第2面11S2設置，且其一部分形成於半導體基板11內所設置之無機光電轉換部11R之n區域內，從而與無機光電轉換部11R電性連接。
於半導體基板11之第2面11S2，除此以外如上所述，亦設置有例如浮動擴散區FD3、縱型電晶體Tr1及後述之Tr群1110等各種電晶體。
下部接點75由摻雜例如PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon：磷摻雜非晶矽)等之矽材料、或鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鉿(Hf)、鉭(Ta)等金屬材料構成。
於半導體基板11之第1面11S1側，設置有有機光電轉換部11G。有機光電轉換部11G具有例如自半導體基板11之第1面S1之側起依序積層下部電極15、有機光電轉換層16及上部電極17之構成。下部電極15例如於每個單位像素P分離形成。將有機光電轉換層16及上部電極17設置作為對於複數個單位像素P(例如，圖18所示之攝像元件1之像素部1a)共通之連續層。有機光電轉換部11G係吸收與選擇性之波長頻帶(例如，450 nm以上650 nm以下)之一部分或全部之波長頻帶對應之綠色光而使電子-電洞對產生之有機光電轉換元件。
於半導體基板11之第1面11S1與下部電極15之間，例如自半導體基板11側起依序積層有層間絕緣層12、14。層間絕緣層12具有例如積層具有固定電荷之層(固定電荷層)12A、及具有絕緣性之介電層12B之構成。於上部電極17之上，設置有保護層18。於保護層18之上方，構成晶粒透鏡19L，並配設有兼作平坦化層之晶粒透鏡層19。
於半導體基板11之第1面11S1與第2面11S2之間設置有貫通電極63。有機光電轉換部11G經由該貫通電極63而分別連接於浮動擴散區FD3及未圖示之放大器電晶體AMP之閘極。藉此，於攝像元件1中，將由半導體基板11之第1面11S1側之有機光電轉換部11G所產生之電荷經由貫通電極63良好地傳送至半導體基板11之第2面11S2側，並可提高特性。
貫通電極63分別設置於例如攝像元件1之每個有機光電轉換部11G。貫通電極63具有作為有機光電轉換部11G與浮動擴散區FD3及放大器電晶體AMP之閘極之連接器之功能，且成為有機光電轉換部11G所產生之電荷之傳送路徑。
貫通電極63之下端連接於例如配線層71內之連接部71A，連接部71A與放大器電晶體AMP之閘極經由未圖示之具有例如與下部接點75同樣之構成的接點而連接。連接部71A、浮動擴散區FD3經由下部接點75連接於下部電極15。另，圖1中，雖將貫通電極63作為圓柱形狀顯示，但不限於此，亦可為例如錐形形狀。
較佳為於浮動擴散區FD3之附近，配置有未圖示之例如重設電晶體RST之重設閘極。藉此，可藉由重設電晶體RST重設累積於浮動擴散區FD3之電荷。
於攝像元件1中，自上部電極17側入射至有機光電轉換部11G之光在有機光電轉換層16被吸收。藉此產生之激子於構成有機光電轉換層16之電子供給體與電子受容體之界面移動，且激子分離，即分解為電子與電洞。此處產生之電荷(電子及電洞)會因載體之濃度差所致之擴散、或因陽極(此處為下部電極15)與陰極(此處為上部電極17)之功函數之差所致之內部電場，而向各個不同之電極被搬送，作為光電流被檢測。又，藉由於下部電極15與上部電極17之間施加電位，可控制電子及電洞之輸送方向。
以下，對各部之構成及材料等進行說明。
有機光電轉換部11G包含p型半導體及n型半導體而構成，並包含於層內具有塊材異質接面構造之有機光電轉換層16。塊材異質接面構造係藉由混合p型半導體及n型半導體而形成之p/n接合面。有機光電轉換部11G係吸收與選擇性之波長頻帶(例如450 nm以上750 nm以下)之一部分或全部之波長頻帶對應之光而使電子-電洞對產生之有機光電轉換元件。有機光電轉換部11G如上所述，由例如對向配置之下部電極15及上部電極17、及設置於下部電極15與上部電極17之間之有機光電轉換層16構成。
下部電極15與形成於半導體基板11內之以2×2排列之4個無機光電轉換部11B、11R之受光面正對，並設置於覆蓋該等受光面之區域。下部電極15由具有光透過性之金屬氧化物構成。作為構成用作下部電極15之材料之金屬氧化物之金屬原子，列舉例如錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、矽(Si)、鋯(Zr)、鋁(Al)、鎵(Ga)、鎢(W)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鈮(Nb)及鉬(Mo)。作為包含上述1種以上的金屬原子之金屬氧化物，列舉ITO(銦錫氧化物)。其中，作為下部電極15之構成材料，除該ITO以外，亦可使用添加摻雜物之二氧化錫(SnO2 )系材料、或於鋁鋅氧化物中添加摻雜物之氧化鋅系材料。作為氧化鋅系材料，列舉例如添加鋁(Al)作為摻雜物之鋁鋅氧化物(AZO)、添加鎵(Ga)之鎵鋅氧化物(GZO)、添加銦(In)之銦鋅氧化物(IZO)。又，此外，亦可使用CuI、InSbO4 、ZnMgO、CuInO2 、MgIn2 O4 、CdO、ZnSnO3 等。
有機光電轉換層16係將光能轉換為電能者。有機光電轉換層16包含例如分別作為p型半導體或n型半導體發揮功能之2種以上的有機半導體材料(p型半導體材料或n型半導體材料)而構成。有機光電轉換層16於層內具有該p型半導體材料與n型半導體材料之接合面(p/n接合面)。p型半導體相對而言係作為電子供給體(供體)發揮功能者，n型半導體相對而言係作為電子受容體(受體)發揮功能者。有機光電轉換層16係提供將吸收光時所產生之激子分離為電子與電洞之場所者，具體而言，激子於電子供給體與電子受容體之界面(p/n接合面)分離為電子與電洞。
有機光電轉換層16除包含p型半導體材料及n型半導體材料以外，亦可包含一方面將特定波長頻帶之光進行光電轉換、另一方面使其他波長頻帶之光透過的有機半導體材料、即所謂的色素材料構成。於使用p型半導體材料、n型半導體材料及色素材料3種有機半導體材料形成有機光電轉換層16之情形時，p型半導體材料及n型半導體材料較佳為於可視區域(例如，450 nm～800 nm)中具有光透過性之材料。有機光電轉換層16之厚度為例如50 nm～500 nm。
作為構成有機光電轉換層16之有機半導體材料，列舉例如喹吖啶酮、硼化硼亞酞菁、並五苯、苯並噻吩、富勒烯及該等衍生物。有機光電轉換層16係組合2種以上的上述有機半導體材料而構成。上述有機半導體材料藉由其組合而作為p型半導體或n型半導體發揮功能。
另，構成有機光電轉換層16之有機半導體材料並無特別限定。除上述之有機半導體材料以外，適宜使用例如萘、蒽、菲、並四苯、芘、苝、及丙二烯合茀或該等衍生物中之任意1種。或者，亦可使用伸苯基乙烯、茀、咔唑、吲哚、芘、吡咯、甲基吡啶、噻吩、乙炔、聯乙炔等之聚合體或其等之衍生物。此外，可較佳地使用金屬錯合物色素、花青系色素、部花青系色素、苯基系色素、三苯甲烷系色素、若丹青系色素、二苯幷哌喃系色素、大環狀氮雜輪烯系色素、薁系色素、萘醌、蒽醌系色素、蒽及芘等縮合多環芳香族及芳香環或雜環化合物縮合而成之鏈狀化合物、或具有方酸鎓基及克酮酸次甲基作為鍵結鏈之喹啉、苯并噻唑、苯并唑等2者之含氮雜環、或由方酸鹽基及克酮酸次甲基鍵結之類花青系之色素等。另，作為上述金屬錯合物色素，較佳為二硫醇金屬錯合物系色素、金屬酞菁色素、金屬卟啉色素、或釕錯合物色素，但並非限定於該等。
上部電極17與下部電極15同樣地由具有光透過性之導電膜構成。攝像元件1中，上部電極17可於每個單位像素P分離，亦可作為於每個單位像素P共通之電極而形成。上部電極17之厚度例如為10 nm～200 nm。
另，亦可於有機光電轉換層16與下部電極15之間、及有機光電轉換層16與上部電極17之間設置其他層。具體而言，例如亦可自下部電極15側起依序積層底塗層、電洞輸送層、電子阻擋層、有機光電轉換層16、電洞阻擋層、緩衝層、電子輸送層及功函數調整層等。
固定電荷層12A可為具有正固定電荷之膜，亦可為具有負固定電荷之膜。作為具有負固定電荷之膜之材料，列舉氧化鉿(HfO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋯（ZrO2 ）、氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈦(TiO2 )等。又，作為上述以外之材料，亦可使用氧化鑭、氧化鐠、氧化鈰、氧化釹、氧化鉕、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化孔、氧化銩、氧化鐿、氧化鎦、氧化釔、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜等。
固定電荷層12A亦可具有積層2種以上之膜之構成。藉此，於具有例如負固定電荷之膜之情形時，可進一步提高作為電洞累積層之功能。
介電層12B之材料例如藉由矽氧化膜、TEOS膜、矽氮化膜、矽氧氮化膜等形成，但非特別限定。
焊墊部13A、13C及上部接點13B例如與下部接點75同樣地，由摻雜PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon)等之矽材料、或鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鉿(Hf)、鉭(Ta)等金屬材料構成。
層間絕緣層14例如由包含氧化矽(SiO2 )、氮化矽(SiN)及氮氧化矽(SiON)等中之1種之單層膜、或包含該等中之2種以上之積層膜構成。
保護膜18藉由具有光透過性之材料構成，例如由包含氧化矽、氮化矽及氮氧化矽等中之任一者之單層膜、或包含該等中之2種以上之積層膜構成。該保護層18之厚度例如為100 nm～30000 nm。
於保護層18上，以覆蓋整面之方式形成有晶粒透鏡層19。於晶粒透鏡層19之表面，設置有複數個晶粒透鏡19L(微透鏡)。晶粒透鏡19L係使自其上方入射之光朝有機光電轉換部11G、無機光電轉換部11B、11R之各受光面聚光者。
攝像元件1中，如上所述，相對於1個有機光電轉換部11G(綠色像素Pg)配置有以2×2排列之4個無機光電轉換部11B(藍色像素Pb)、11R(紅色像素Pr)。因此，於本實施形態中，如圖4A及圖4B所示，相對於1個晶粒透鏡19L，於縱方向配置1個有機光電轉換部11G(1個綠色像素Pg)及4個無機光電轉換部11B、11R(4個藍色像素Pb及4個紅色像素Pr)。
圖5A～圖5C係分別模式性顯示相對於有機光電轉換部11G、無機光點轉換部11B、11R之入射光(L)者。於本實施形態中，如上所述，對於1個晶粒透鏡19L，各配置1個有機光電轉換部11G及4個無機光電轉換部11B、11R。因此，於無機光電轉換部11B、11R，可取得相位差檢測用之信號。
又，本實施形態中，多層配線70形成於半導體基板11之第2面11S2側。藉此，可將有機光電轉換部11G、無機光電轉換部11B、11R之各受光面相互接近配置，可降低依存於晶粒透鏡19L之F值而產生之各色間之感度偏差。
圖6係顯示積層有可應用本揭示之技術之複數個光電轉換部(例如，上述無機光電轉換部11B、11R及有機光電轉換部11G)之攝像元件1之構成例之俯視圖。圖6係顯示構成例如圖20所示之像素部1a之單位像素P之平面構成之一例者，且為顯示積層有可應用本揭示之技術之複數個光電轉換部之攝像元件1之構成例者。
於單位像素P內，具有將R(Red)、G(Green)及B(Blue)各者之波長之光進行光電轉換之紅色光電轉換部(圖3之無機光電轉換部11R)、藍色光電轉換部(圖3之無機光電轉換部11B)及綠色光電轉換部(圖3之有機光電轉換部11G)(於圖6中均未圖示)，例如自受光面(圖3之光入射面S1)側起以綠色光電轉換部、藍色光電轉換部及紅色光電轉換部之順序積層為3層之光電轉換區域1100。進而，單位像素P具有作為自紅色光電轉換部、綠色光電轉換部及藍色光電轉換部讀出對應於RGB各者之波長之光之電荷之電荷讀出部之Tr群1110、Tr群1120及Tr群1130。攝像元件1中，於1個單位像素P中，進行縱方向之分光，即在作為積層於光電轉換區域1100之紅色光電轉換部、綠色光電轉換部及藍色光電轉換部之各層進行RGB各者之光之分光。
Tr群1110、Tr群1120及Tr群1130形成於光電轉換區域1100之周邊。Tr群1110將與由紅色光電轉換部產生、累積之R之光對應之信號電荷作為像素信號輸出。Tr群1110由傳送Tr(MOSFET)1111、重設Tr1112、放大Tr1113及選擇Tr1114構成。Tr群1120將與由藍色光電轉換部產生、累積之B之光對應之信號電荷作為像素信號輸出。Tr群1120由傳送Tr1121、重設Tr1122、放大Tr1123及選擇Tr1124構成。Tr群1130將與由綠色光電轉換部產生、累積之G之光對應之信號電荷作為像素信號輸出。Tr群1130由傳送Tr1131、重設Tr1132、放大Tr1133及選擇Tr1134構成。
傳送Tr1111由閘極G、源極/汲極區域S/D及FD(浮動擴散區)1115(成為FD1115之源極/汲極區域)構成。傳送Tr1121由閘極G、源極/汲極區域S/D、及FD1125構成。傳送Tr1131由閘極G、光電轉換區域1100中之綠色光電轉換部(與其連接之源極/汲極區域S/D)及FD1135構成。另，傳送Tr1111之源極/汲極區域連接於光電轉換區域1100中之紅色光電轉換部，傳送Tr1121之源極/汲極區域S/D連接於光電轉換區域1100中之藍色光電轉換部。
重設Tr1112、1132及1122、放大Tr1113、1133及1123以及選擇Tr1114、1134及1124均由閘極G、配置為將該閘極G夾於其間之形態之一對源極/汲極區域S/D構成。
FD1115、1135及1125分別連接於成為重設Tr1112、1132及1122之源極之源極/汲極區域S/D，並分別連接於放大Tr1113、1133及1123之閘極G。於重設Tr1112及放大Tr1113、重設Tr1132及放大Tr1133以及重設Tr1122及放大Tr1123之各者中共通之源極/汲極區域S/D，連接有電源線Vdd。於成為選擇Tr1114、1134及1124之源極的源極/汲極區域S/D，連接有VSL(垂直信號線)。
本揭示之技術可應用於如上之光電轉換元件。
(1-2.攝像元件之製造方法) 本實施形態之攝像元件1可例如以下述方式製造。
圖7及圖8係以步驟順序顯示攝像元件1之製造方法者。首先，如圖7所示，於半導體基板11內，形成例如P阱61作為第1導電型之阱，並於該p阱61內形成第2導電型(例如n型)之無機光電轉換部11B、11R。於半導體基板11之第1面11S1附近形成p+區域。於半導體基板11內之n區域，以埋設一部分之方式形成成為浮動擴散區FD1之n+區域。
於半導體基板11之第2面11S2，如相同之圖7所示，於形成成為浮動擴散區FD2、FD3之n+區域之後，形成閘極絕緣層62、及包含上述之Tr群1110等各閘極之閘極配線層64。藉此，形成縱型電晶體Tr1及各種Tr群1110等。進而，於半導體基板11之第2面11S2上，形成包含下部接點及連接部71A之配線層71～73及包含絕緣層74之多層配線70。
作為半導體基板11之基體，使用例如積層半導體基板11、嵌入氧化膜(未圖示)、保持基板(未圖示)之SOI(Silicon on Insulator：絕緣層上覆矽)基板。嵌入氧化膜及保持基板雖未於圖7中圖示，但接合於半導體基板11之第1面11S1。離子注入後，進行退火處理。
其次，將支持基板(未圖示)或其他半導體基板等接合於半導體基板11之第2面11S2側(多層配線70側)且上下翻轉。接著，將半導體基板11自SOI基板之嵌入氧化膜及保持基板分離，使半導體基板11之第1面11S1露出。以上之步驟可藉由離子注入及CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)等一般之CMOS製造程序所使用之技術進行。
其次，如圖8所示，藉由例如乾蝕刻將半導體基板11自第1面11S1側加工，形成環狀之開口63H。開口63H之深度如圖6所示，自半導體基板11之第1面11S1貫通至第2面11S2且例如到達至連接部71A。
接著，如圖8所示，於半導體基板11之第1面11S1及開口63H之側面，形成例如負固定電荷層12A。作為負固定電荷層12A，亦可積層2種以上之膜。藉此，可進一步提高作為電洞累積層之功能。形成負之固定電荷層12A之後，形成介電層12B。
其次，於開口63H，埋設導電體而形成貫通電極63。作為導電體，除摻雜例如PDAS(Phosphorus Doped Amorphous Silicon)等之矽材料以外，可使用鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鉿(Hf)及鉭(Ta)等金屬材料。
接著，於貫通電極63上形成焊墊部13A之後，於介電層12B及焊墊部13A上，形成在焊墊部13A上設置有將下部電極15與貫通電極63(具體而言為貫通電極63上之焊墊部13A) 電性連接之上部接點13B及焊墊部13C的層間絕緣層14。
其次，於層間絕緣層14上，依序形成下部電極15、有機光電轉換層16、上部電極17及保護層18。最後，於表面配設具有複數個晶粒透鏡19L之晶粒透鏡層19。藉由以上，完成圖3所示之攝像元件1。
另，如要於有機光電轉換層16之上層或下層形成其他有機層(例如電子阻擋層等)之情形時，期望於真空步驟中連續地(於真空一貫製造程序中)形成。又，作為有機光電轉換層16之成膜方法，並非限定於使用真空蒸鍍法之方法，亦可使用其他方法，例如旋轉塗布技術或印刷技術等。
(1-3.攝像元件之驅動方法) 攝像元件1中，若光經由晶粒透鏡19L入射至有機光電轉換部11G，則其光依序通過有機光電轉換部11G、無機光電轉換部11B、11R之順序，於其通過過程中於每個綠、藍、紅之色光進行光電轉換。以下，對各色之信號取得動作進行說明。
(有機光電轉換部11G對綠色信號之取得) 向攝像元件1入射之光中，首先，將綠色光於有機光電轉換部11G中選擇性地檢測(吸收)，且進行光電轉換。
有機光電轉換部11G經由貫通電極63，連接於放大Tr1113之閘極G與浮動擴散區FD3。因而，由有機光電轉換部11G產生之電子-電洞對中之電洞自下部電極15側被擷取，經由貫通電極63向半導體基板11之第2面11S2側傳送，而於浮動擴散區FD3累積。與此同時，藉由放大Tr1113，將有機光電轉換部11G所產生之電荷量調變為電壓。
又，於浮動擴散區FD3之鄰近，配置有重設Tr1112之閘極G。藉此，累積於浮動擴散區FD3之電荷由重設Tr1112予以重設。
此處，因有機光電轉換部11G經由貫通電極63而不僅連接於放大Tr1113，且亦連接於浮動擴散區FD3，故藉由重設Tr1112可容易地重設累積於浮動擴散區FD3之電荷。
相對於此，於貫通電極63與浮動擴散區FD3未連接之情形時，難以重設累積於浮動擴散區FD3之電荷，會施加較大之電壓而向上部電極17側抽出。因此，有導致有機光電轉換層16受損之虞。又，可進行短時間之重設之構造會招致偏暗時雜訊增大，在取捨下，該構造難以實現。
(無機光電轉換部11B、11R對藍色信號、紅色信號之取得) 接著，透過有機光電轉換部11G之光中，依序分別於無機光電轉換部11B吸收藍色光、於無機光電轉換部11R吸收紅色光，且予以光電轉換。於無機光電轉換部11B中，與入射之藍色光對應之電子累積於無機光電轉換部11B之n區域，且將累積之電子傳送至浮動擴散區FD1。同樣地，於無機光電轉換部11R，與入射之紅色光對應之電子累積於無機光電轉換部11R之n區域，且將累積之電子藉由傳送電晶體Tr向浮動擴散區FD2傳送。
本實施形態之攝像元件1具有複數個動作模式，具有例如高解析模式、高感度模式及高速模式之3種動作模式。於有機光電轉換部11G及無機光電轉換部11B、11R中，於各動作模式中如以下般取得R/G/B信號。
對高解析模式進行說明。於取得綠色信號之有機光電轉換部11G，如圖9A所示，自所有的綠色像素Pg分別讀出信號電荷。於取得藍色信號之無機光電轉換部11B及取得紅色信號之無機光電轉換部11R，如圖9B及圖9C所示，將4(2×2)像素(藍色像素Pb、紅色像素Pr)作為1單元U進行FD加算。其後，進行顯影處理。於高解析模式下，可於各綠色像素Pg、2×2藍色像素Pb及2×2紅色像素Pr之間取得相位一致之信號。因此，於單位像素P中無需信號處理，即可獲得無相位偏差之R/G/B信號。
對高感度模式進行說明。於取得綠色信號之有機光電轉換部11G，如圖11A所示，自所有的綠色像素Pg分別讀出信號電荷。於取得藍色信號之無機光電轉換部11B及取得紅色信號之無機光電轉換部11R，如圖11B及圖11C所示，將16(4×4)像素(藍色像素Pb、紅色像素Pr)作為1單元U進行數位加算。此時，無機光電轉換部11B及取得紅色信號之無機光電轉換部11R之各單元U係由相互偏移2×2像素之4×4像素構成。其後，進行顯影處理。如上所述，無機光電轉換部11B及取得紅色信號之無機光電轉換部11R之各單位U係相互偏移2×2像素而構成。因此，於高感度模式下，於各單位像素P，存在無藍色像素Pb或紅色像素Pr、或者無藍色像素Pb及紅色像素Pr兩者之資訊之單位像素P。因而，於高感度模式之顯影處理中，如圖12所示，具有例如綠色信號及藍色信號之單位像素P自具有周圍之綠色信號及紅色信號之單位像素P插補紅色信號。藉此，於高感度模式下可獲得無相位偏差之R/G/B信號。
對高速模式進行說明。於取得綠色信號之有機光電轉換部11G，如圖13A所示，自所有的綠色像素Pg分別讀出信號電荷。於取得藍色信號之無機光電轉換部11B及取得紅色信號之無機光電轉換部13R，如圖13B及圖13C所示，將4(2×2)像素(藍色像素Pb、紅色像素Pr)作為1單位U進行數位加算。於高速模式下，其後進行抽選處理，將綠色信號、藍色信號及紅色信號如圖14所示拜耳狀地取得。最後，對每個各單位像素P進行顯影處理。藉此，於各高速模式下可獲得無相位偏差之R/G/B信號。
另，於上述各動作模式中使用之加算模式之切換可如以下般進行。本實施形態之攝像元件1A中，於設置於1個單位像素P內之4個藍色像素Pb及紅色像素Pr(P1、P2、P3、P4)，分別連接有開關SW1、SW2、SW3、SW4。於高解析模式及高速模式中使用之FD加算模式下，如圖16所示，分別連接於各像素P1、P2、P3、P4之開關SW1、SW2、SW2、SW4成為導通狀態而將4個色像素P1、P2、P3、P4之信號作為1像素輸出。於高感度模式中使用之數位加算模式下，如圖17所示，分別連接於各色像素P1、P2、P3、P4之開關SW1、SW2、SW3、SW4中之1個成為導通狀態，其餘之3個成為斷開狀態而對各色像素P1、P2、P3、P4之每一者讀出信號之後，作為4像素輸出。其後，於後段ISP中相加4像素之信號。
(1-4.作用/效果) 如上所述，對於CCD影像感測器或CMOS影像感測器等之固體攝像裝置，要求提高感度。對此，已有開發出例如將具有有機光電轉換膜之有機光電轉換部、於半導體基板內具有pn接合之2個無機光電轉換部積層而成之所謂縱方向分光型之固體攝像裝置。該縱方向分光型之固體攝像裝置中，因可自1像素取得R/G/B信號，故與由具有紅、綠、藍之原色濾光片之各色像素(紅色像素、綠色像素、藍色像素)2維排列而成之攝像裝置相比，可獲得較高之解析度。
然而，上述之縱方向分光型之固體攝像裝置中，半導體基板內之PB分光之混色較大。因此，有色雜訊變大、於偏暗時雜訊放大因而顆粒感大幅度惡化之問題。作為改善顆粒感之方法，列舉使用例如高感度模式之方法。
於一般之攝像元件1000之高感度模式下，首先，如圖18A所示，於取得綠色信號之有機光電轉換部1011G，自所有的綠色信號Pg分別讀出信號電荷。於取得藍色信號之無機光電轉換部11B及取得紅色信號之無機光電轉換部11R，分別進行將2×2排列之4像素(藍色像素Pb、紅色像素Pr)作為1單元U之數位加算。此時，無機光電轉換部11B及無機光電轉換部11R之各單元U係由相互偏移1×1像素之2×2像素構成。其後，如圖18B所示，於進行釘扎處理之後，如圖18C所示，於藍色像素Pb與紅色像素Pr之間進行去馬賽克處理而獲得RB信號。因此，於攝像元件1000中，如圖18D所示，於綠色信號(G信號)與RB信號之運算時會產生相位偏差。
相對於此，本實施形態之攝像元件1中，相對於1像素之有機光電轉換部11G，以較有機光電轉換部11G之像素間距(W)更窄之像素間距(w)之方式形成無機光電轉換部11B、11R。具體而言，相對於有機光電轉換部11G1像素，分別以2×2排列配置4像素之無機光電轉換部11B、11R。於該攝像元件1中，於上述3種動作模式(高解析模式、高感度模式及高速模式)時，相對於自1像素之有機光電轉換部11G(藍色像素Pg)取得綠色信號，將無機光電轉換部11B(藍色像素Pb)及無機光電轉換部11R(紅色像素Pr)2×2之4像素或4×4之16像素之信號相加而分別取得藍色信號及紅色信號。因而，可無相位偏差地取得R/G/B信號。
以上，本實施形態之攝像元件1中，相對於1像素之有機光電轉換部11G，將無機光電轉換部11B、11R分別配置4(2×2)像素，於各動作模式下，相對於取得綠色信號之1像素之有機光電轉換部11G(綠色像素Pg)，分別相加無機光電轉換部11B(藍色像素Pb)及無機光電轉換部11R(紅色像素Pr)2×2之4像素或4×4之16像素而取得藍色信號及紅色信號。尤其於高感度模式時因分別相加來自4×4之16像素之信號取得藍色信號及紅色信號，故可降低偏暗時之顆粒感。即，可提供實現提高解析度及改善顆粒感之攝像元件。
其次，對本揭示之變化例進行說明。以下，對與上述實施形態同樣之構成要素附加相同之符號，並適當省略其說明。
＜2.變化例＞ 圖19係顯示本揭示之變化例之攝像元件(攝像元件1B)之剖面構成者。攝像元件1B與光電轉換元件10A同樣地，係構成例如背面照射型(背面受光型)之CCD影像感測器或CMOS影像感測器等者(參照圖22)。攝像元件1B與上述攝像元件1A同樣地，係將選擇性地檢測各不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之1個有機光電轉換部20、2個無機光電轉換部11B、11R於縱方向積層之縱方向分光型之攝像元件。本變化例之攝像元件1B就下部電極21由複數個電極(讀出電極21A及累積電極21B)構成之點與上述實施形態不同。
有機光電轉換部20與上述實施形態之攝像元件1A同樣地，設置於半導體基板11之背面(第1面11S1)側。無機光電轉換部11B、11R嵌入形成於半導體基板11內，並積層於半導體基板11之厚度方向。
有機光電轉換部20具有將例如下部電極21、有機光電轉換層16及上部電極17自半導體基板11之第1面11S1之側依序積層之構成。另，於下部電極21與電荷累積層23之間設置有絕緣層22。下部電極21例如於每個攝像元件1B分離形成，且由將絕緣層22於其間相互分離之讀出電極21A及累積電極21B構成，詳情如後述。於讀出電極21A上之絕緣層22設置有開口22H，且讀出電極21A與電荷累積層23經由該開口22H電性連接。
另，圖19中，雖顯示電荷累積層23、有機光電轉換層16及上部電極17於每個攝像元件1B分離形成之例，但亦可例如與上述攝像元件1A同樣地，設置作為對複數個攝像元件1B共通之連續層。於半導體基板11之第1面11S1與下部電極21之間，與第1實施形態同樣地，設置例如固定電荷層12A、介電層12B、及層間絕緣層14。於上部電極17之上，設置有包含遮光膜51之保護層18。於保護層18之上，配設有具有晶粒透鏡19L之晶粒透鏡層19等之光學構件。
下部電極21如上所述，由分離形成之讀出電極21A與累積電極21B構成，各自獨立地被施加電壓。讀出電極21A係用於將有機光電轉換層16內產生之電荷(此處為電子)傳送至浮動擴散區FD3者，並經由例如上部第1接點24A、焊墊部39A、貫通電極63、連接部71A及下部接點75而連接於浮動擴散區FD3。累積電極21B係用於使有機光電轉換層16內產生之電荷中之電子作為信號電荷累積於電荷累積層23內、及用於將累積之電子傳送至讀出電極21A者。累積電極21B與形成於半導體基板11內之無機光電轉換部11B、11R之受光面正對地設置於覆蓋該等受光面之區域。較佳為累積電極21B大於讀出電極21A，藉此，可使較多之電荷累積於電荷累積層23內。
如以上般，本變化例中，將下部電極21分割為讀出電極21A與累積電極21B，各自獨立地施加電壓。藉此，於攝像元件1B，可將有機光電轉換層16內產生之電荷累積於配置在下部電極21與有機光電轉換層16之間之電荷累積層23，並可經由讀出電極21A對浮動擴散區FD3適當讀出累積之電荷。因而，於曝光開始時可將電荷累積層完全空乏化，除上述實施形態之效果以外，發揮可改善攝像畫質之效果。
＜3.應用例＞ (應用例1) 圖20係顯示將例如上述實施形態所說明之攝像元件1使用於各像素之攝像元件1之整體構成者。該攝像元件1係CMOS影像感測器，於半導體基板11上，具有作為攝像區域之像素部1a，且於該像素部1a之周邊區域，具有包含例如列掃描部131、水平選擇部133、行掃描部134及系統控制部132之周邊電路部130。
像素部1a具有例如2維配置為陣列狀之複數個單位像素P(例如相當於攝像元件1之綠色像素Pg)。於該單位像素P，例如於每像素列配線有像素驅動線Lread(具體而言為列選擇線及重設控制線)，於每像素行配線有垂直信號線Lsig。像素驅動線Lread係傳送來自像素之用於讀出信號之驅動信號者。像素驅動線Lread之一端連接於與列掃描部131之各列對應之輸出端。
列掃描部131由移位暫存器或位址解碼器等構成，且以例如列單位驅動像素部1a之各單位像素P之像素驅動部。自藉由列掃描部131選擇掃描之像素列之各單位像素P輸出之信號，通過垂直信號線Lsig之各者被供給至水平選擇部133。水平選擇部133藉由設置於每條垂直信號線Lsig之放大器及水平選擇開關等構成。
行掃描部134由移位暫存器及位址解碼器等構成，且係一面掃描水平選擇部133之各水平選擇開關一面依序驅動者。藉由該行掃描部134之選擇掃描，將通過垂直信號線Lsig之各者傳送之各像素之信號依序輸出至水平信號線135，並通過該水平信號線135向半導體基板11之外部傳送。
包含列掃描部131、水平選擇部133、行掃描部134及水平信號線135之電路部分可直接形成於半導體基板11上，或亦可為配設於外部控制IC(Integrated Circuit：積體電路)者。又，該等電路部分亦可形成於藉由纜線等連接之其他基板。
系統控制部132係接收自半導體基板11之外部賦予之時脈、及指令動作模式之資料等，且輸出攝像元件1之內部資訊等之資料者。系統控制部132進而具有產生各種時序信號之時序產生器，並基於由該時序產生器產生之各種時序信號進行列掃描部131、水平選擇部133及行掃描部134等周邊電路之驅動控制。
(應用例2) 上述之攝像元件1可應用於例如數位靜態相機、視訊攝像機等之相機系統、及具有攝像功能之行動電話等具備攝像功能之各種類型之電子機器。圖21顯示相機2之概略構成作為其一例。該相機2可拍攝例如靜止畫或動畫之視訊攝影機，具有攝像元件1、光學系統(光學透鏡)310、快門裝置311、驅動攝像元件1及快門裝置311之驅動部313、及信號處理部312。
光學系統310係將來自被攝體之像光(入射光)向攝像元件1之像素部1a引導者。該光學系統310可由複數個光學透鏡構成。快門裝置311係控制對攝像元件1之光照射期間及遮光期間者。驅動部313係控制攝像元件1之傳送動作及快門裝置311之快門動作者。信號處理部312係對自攝像元件1輸出之信號進行各種信號處理者。信號處理後之影像信號Dout記憶於記憶體等記憶媒體，或被輸出至監視器等。
(應用例3) ＜對體內資訊取得系統之應用例＞ 再者，本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖22係顯示使用可應用本揭示之技術(本技術)之膠囊型內視鏡之患者之體內資訊取得系統之概略構成之一例之方塊圖。
體內資訊取得系統10001係由膠囊型內視鏡10100、外部控制裝置10200構成。
膠囊型內視鏡10100係於檢查時由患者吞入。膠囊型內視鏡10100具有攝像功能及無線通信功能，於直到從患者自然排出之期間，一面藉由蠕動運動等於胃及腸等臟器之內部移動，一面以特定間隔依序拍攝該臟器之內部之圖像(以下，亦稱為體內圖像)，且將關於該體內圖像之資訊依序無線發送至體外之外部控制裝置10200。
外部控制裝置10200統括控制體內資訊取得系統10001之動作。又，外部控制裝置10200接收關於自膠囊型內視鏡10100發送而來之體內圖像之資訊，並基於關於接收到之體內圖像之資訊，產生用於將該體內圖像顯示於顯示裝置(未圖示)之圖像資料。
於體內資訊取得系統10001，以此種方式，於膠囊型內視鏡10100被吞入至排出之期間，可隨時獲得攝像患者之體內之狀況之體內圖像。
對膠囊型內視鏡10100與外部控制裝置10200之構成及功能更詳細地進行說明。
膠囊型內視鏡10100具有膠囊型之框體10101，於其框體10101內，收納有光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、供電部10115、電源部10116、及控制部10117。
光源部10111係由例如LED(light emitting diode：發光二級體)等之光源構成，對攝像部10112之攝像視野照射光。
攝像部10112係由攝像元件、及設置於該攝像元件之前段之由複數個透鏡構成之光學系統構成。照射於觀察對象即人體組織之光之反射光(以下，稱為觀察光)藉由該光學系統聚光而入射至該攝像元件。攝像部10112中，於攝像元件，將入射至此處之觀察光進行光電轉換，產生對應於該觀察光之圖像信號。將藉由攝像部10112產生之圖像信號向圖像處理部10113提供。
圖像處理部10113由CPU(Central Processing Unit)及GPU(Graphics Processing Unit)等之處理器構成，對藉由攝像部10112產生之圖像信號進行各種信號處理。圖像處理部10113將經實施信號處理之圖像信號作為RAW資料向無線通信部10114提供。
無線通信部10114藉由圖像處理部10113對經實施信號處理之圖像信號進行調變處理等特定之處理，將該圖像信號經由天線10114A發送至外部控制裝置10200。又，無線通信部10114自外部控制裝置10200經由天線10114A接收與膠囊型內視鏡10100之驅動控制相關之控制信號。無線通信部10114將自外部控制裝置10200接收到之控制信號向控制部10117提供。
供電部10115係由受電用之天線線圈、自該天線線圈所產生之電流再生電力之電力再生電路、及升壓電路等構成。於供電部10115，使用所謂非接觸充電之原理產生電力。
電源部10116由二次電池構成，將由供電部10115產生之電力進行蓄電。圖22中，為避免圖式變得複雜，故省略表示來自電源部10116之電力之供給源之箭頭等之圖示，但於電源部10116蓄電之電力係被供給至光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、及控制部10117，可使用於該等之驅動。
控制部10117由CPU等處理器構成，根據自外部控制裝置10200發送之控制信號而適當控制光源部10111、攝像部10112、圖像處理部10113、無線通信部10114、及供電部10115之驅動。
外部控制裝置10200係由混載CPU、GPU等之處理器、或處理器與記憶體等之記憶元件之微電腦或控制基板等構成。外部控制裝置10200藉由將控制信號經由天線10200A對膠囊型內視鏡10100之控制部10117發送，控制膠囊型內視鏡10100之動作。於膠囊型內視鏡10100，根據來自控制裝置10200之控制信號，可變更光源部10111之對於觀察對象之光照射條件。又，根據來自外部控制裝置10200之控制信號，可變更攝像條件(例如攝像部10112之幀速率、曝光值等)。又，亦可藉由來自外部控制裝置10200之控制信號，變更圖像處理部10113之處理之內容、或無線通信部10114發送圖像信號之條件(例如發送間隔、發送圖像數等)。
又，外部控制裝置10200對自膠囊型內視鏡10100發送之圖像信號，實施各種圖像處理，產生用於將拍攝到之體內圖像顯示於顯示裝置之圖像資料。作為該圖像處理，可進行例如顯影處理(去馬賽克處理)、高畫質化處理(頻帶強調處理、超解析處理、NR(Noise reduction：雜訊降低)處理及/或手震修正處理等)、以及/或擴大處理(電子變焦處理)等各種信號處理。外部控制裝置10200控制顯示裝置之驅動，並基於產生之圖像資料使攝像之體內圖像顯示。或，外部控制裝置10200亦可使產生之圖像資料記錄於記錄裝置(未圖示)，或使印刷裝置(未圖示)印刷輸出。
以上，對可應用本揭示之技術之體內資訊取得系統之一例進行說明。本揭示之技術於以上說明之構成中，可應用於例如攝像部10112。藉此，檢測精度提高。
(應用例4) ＜對內視鏡手術系統之應用例＞ 本揭示之技術(本技術)可應用於各種產品。例如，本揭示之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖23係顯示可應用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
圖23中，圖示手術者(醫生)11131使用內視鏡手術系統11000，對病床11133上之患者11132進行手術之情況。如圖所示，內視鏡手術系統11000係由內視鏡11100、氣腹管11111及能量處置具11112等其他術具11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載用於內視鏡下手術之各種裝置之手推車11200構成。
內視鏡11100係由以下者構成：鏡筒11101，其將自前端起特定長度之區域***患者11132之體腔內；及攝像頭11102，其連接於鏡筒11101之基端。圖示之例中，雖圖示構成為具有硬性之鏡筒11101之所謂硬性鏡之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可構成為具有軟性之鏡筒之所謂軟性鏡。
於鏡筒11101之前端，設置有嵌入對物透鏡之開口部。於內視鏡111000連接光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由延伸設置於鏡筒11101之內部之光導而被導光至該鏡筒之前端，經由對物透鏡朝向患者11132之體腔內之觀察對象照射。另，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於攝像頭11102之內部設有光學系統及攝像元件，將來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統聚光於該攝像元件。將觀察光藉由該攝像元件光電轉換，產生對應於觀察光之電性信號，即對應於觀察像之圖像信號。將該圖像信號作為RAW資料發送至相機控制器單元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit)或GPU(Graphics Processing Unit)等構成，統括控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。進而，CCU11201自攝像頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯影處理(去馬賽克處理)等之用於顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202根據來自CCU11201之控制，顯示基於藉由該CCU11201經實施圖像處理之圖像信號的圖像。
光源裝置11203係由例如LED(light emitting diode)等之光源構成，將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204係對於內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入及指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之意旨之指示等。
處置具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或封閉血管等之能量處置具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保手術者之作業空間之目的，為了擴張患者11132之體腔，經由氣腹管11111將氣體送入該體腔內。記錄器11207係可記錄與手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式列印與手術相關之各種資訊之裝置。
另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203，可由例如由LED、雷射光源或該等之組合所構成之白色光源構成。於藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，因可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故可於光源裝置11203中進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於此情形時，亦可藉由將來自RGB雷射光源各者之雷射光分時照射於觀察對象，與該照射時序同步控制攝像頭11102之攝像元件之驅動，而分時攝像對應於RGB各者之圖像。根據該方法，即使不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203亦可以於每特定時間變更輸出之光之強度之方式控制其之驅動。藉由與該光之強度變更之時序同步控制攝像頭11102之攝像元件之驅動而分時取得圖像，且合成該圖像，可產生無所謂之泛黑及泛白之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為可供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，利用例如人體組織對光之吸收之波長依存性，照射與通常之觀察時之照射光(即，白色光)相比較窄頻帶之光，藉此進行以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織之所謂窄頻光觀察(Narrow Band Imaging)。或，於特殊光觀察中，亦可進行藉由利用照射激發光而產生之螢光所得之圖像之螢光觀察。於螢光觀察，可進行對人體組織照射激發光並觀察來自該人體組織之螢光(自發螢光觀察)，或將吲哚菁綠(ICG)等試藥局部注射至人體組織並對該人體組織照射對應於該試藥之螢光波長之激發光而獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為可供給對應於此種特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。
圖24係顯示圖23所示之攝像頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。
攝像頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404、及攝像頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412、及控制部11413。攝像頭11102與CCU11201藉由傳送纜線11400可相互通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。將自鏡筒11101之前端擷取之觀察光導入至攝像頭11102，入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。
構成攝像部11402之攝像元件1可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可藉由例如各攝像元件產生分別對應於RGB之圖像信號，且藉由將該等合成而獲得彩色圖像。或者，攝像部11402亦可構成為具有用於分別取得對應於3D(dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用之圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，手術者11131可更準確地掌握手術部之生體組織之進深。另，於攝像部11402以多板式構成之情形時，透鏡單元11401亦可對應於各攝像元件而設置複數個系統。
又，攝像部11402亦可不必設置於攝像頭11102。例如，攝像部11402於鏡筒11101之內部，亦可設置於對物透鏡之後。
驅動部11403由致動器構成，根據來自攝像頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸僅移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402對攝像圖像拍攝之倍率及焦點。
通信部11404由在與CCU11201之間用於收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳送纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用於控制攝像頭11102之驅動之控制信號，且供給至攝像頭控制部11405。於該控制信號中，包含例如指定攝像圖像之幀速率之意旨之資訊、指定攝像時之曝光值之意旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之意旨之資訊等與攝像條件相關之資訊。
另，上述之幀速率及曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於取得之圖像信號而由CCU11201之控制部11413自動地設定。如為後者，會於內視鏡11100搭載所謂AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動對焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能。
攝像頭控制部11405基於來自經由通信部11404接收到之CCU11201之控制信號，控制攝像頭11102之驅動。
通信部11411由在與攝像頭11102之間用於收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411自攝像頭11102接收經由傳送纜線11400發送之圖像信號。
又，通信部11411對攝像頭11102發送用於控制攝像頭11102之驅動之控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通信、光通信等發送。
圖像處理部11412對自攝像頭11102發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行與內視鏡11100對手術部等之攝像、及藉由手術部等之攝像而得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用於控制攝像頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於藉由圖像處理部11412經實施圖像處理之圖像信號，使反映手術部等之攝像圖像顯示於顯示裝置11202。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術，辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像中所含之物體之邊緣之形狀、顏色等，而辨識鉗子等術具、特定之生體部位、出血、能量處置具11112使用時之錯誤等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用其辨識結果，使各種手術支援資訊重疊顯示於該手術部之圖像。藉由重疊顯示手術支援資訊，並向手術者11131提示，可減輕手術者11131之負擔，手術者11131可確實地進行手術。
連接攝像頭11102及CCU11201之傳送纜線11400係對應於電性信號之通信之電性信號纜線、對應於光通信之光纖、或該等之復合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳送纜線11400以有線進行通信，但攝像頭11102與CCU11201之間之通信亦可以無線進行。
以上，對可應用本揭示之技術之內視鏡手術系統之一例進行說明。本揭示之技術可應用於以上說明之構成中之攝像部11402。藉由將本揭示之技術應用於攝像部11402，檢測精度提高。
另，此處，作為一例對內視鏡手術系統進行說明，但本揭示之技術除此以外亦可應用於例如顯微鏡手術系統等。
(應用例5) ＜對移動體之應用例＞ 本揭示之技術可應用於各種產品。例如，本揭示之技術亦可實現作為搭載於汽車、電動汽車、混合動力電動汽車、機車、自行車、六軸機械手臂、飛機、無人機、船、機器人、建設機械、農業機械(曳引機)等任一種移動體之裝置。
圖25係顯示可應用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖25所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示出微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車輛網路I/F(interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010根據各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為用於產生內燃機或驅動用馬達等車輛之驅動力產生之驅動力產生裝置、用於將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元12020根據各種程式控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為免鑰匙進入系統、智慧鑰匙系統、電動車窗裝置、或者前照燈、倒行燈、煞車燈、閃光器或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於此情形時，對車體系統控制單元12020，可輸入自替代鑰匙之可攜式機發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動車窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，並接收拍攝到之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光且輸出與該光之受光量對應之電性信號之光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接收之光可為可見光，亦可為紅外線等不可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040，連接例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞度或集中度，亦可判別駕駛者是否打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或控制裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含車輛之碰撞避免或碰撞緩和、基於車間距離之追隨行駛、維持車速行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之脫離車道警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛之周圍之資訊而控制驅動力產生裝置、轉向機構或控制裝置等，進行以不受限於駕駛者之操作而自律地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置而控制前照燈，進行以謀求將遠光切換為近光等之防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者或車外通知視覺性或聽覺性之資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。於圖25之例中，作為輸出裝置，例示音頻揚聲器12061、顯示部12062及儀錶面板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖26係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
圖26中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之車鼻、側鏡、後保險桿、後門及車室內之擋風玻璃之上部等位置。前端所具備之攝像部12101及車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100之前方之圖像。側鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100之側方之圖像。後保險桿或後門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100之後方之圖像。車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要使用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車線等。
另，圖26中顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111顯示設置於前端之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別顯示設置於側鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114顯示設置於後保險桿或後門之攝像部12104之攝像範圍。藉由例如將由攝像部12101至12104拍攝到之圖像資料重合，可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少1個亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少1個可為由複數個攝像元件構成之立體攝影機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051藉由以自攝像部12101至12104所得到之距離資訊為基礎，求得與攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，而可尤為擷取最接近處於車輛12100之行進路上之立體物、且為於與車輛12100大致相同之方向以特定之速度(例如，0 km/h以上)行駛之立體物作為前方車。進而，微電腦12051可於前方車之近前側設定應預先確保之車間距離，進行自動煞車控制(亦包含停止追隨控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此可進行以不受限於駕駛者之操作而自律地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051以自攝像部12101至12104所得到之距離資訊為基礎，將與立體物相關之立體物資料分類為機車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而加以擷取，可使用於障礙物之自動避免。例如，微電腦12051將車輛12100之周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛可辨識之障礙物與難辨識之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當碰撞風險為特定值以上而有碰撞可能性之狀況時，藉由經由音頻揚聲器12061、顯示部12062向駕駛輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開操舵，可進行用於避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少1個亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定行人是否存在於攝像部12101至12104之攝像圖像中而辨識行人。該行人之辨識係藉由擷取作為例如紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之步序、及對表示物體之輪廓之一連串之特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之步序進行。若微電腦12051判定行人存在於攝像部12101至12104之攝像圖像中，且辨識出行人，則聲音圖像輸出部12052以對該辨識出之行人重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於所期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，已舉出實施形態、變化例以及應用例進行說明，但本揭示內容並非限定於上述實施形態等者，可進行各種變化。例如，上述實施形態中，作為攝像元件，設為相對於檢測綠色光之有機光電轉換部11G1，使分別檢測藍色光、紅色光之4個無機光電轉換部11B及無機光電轉換部11R依序積層之構成，但本揭示內容並非限定於此種構造者。
例如，亦可設為相對於檢測綠色光之有機光電轉換部11G1，使分別檢測藍色光、紅色光之8個無機光電轉換部11B及無機光電轉換部11R(各8個像素)依序積層之構成。又，亦可設為將2個有機光電轉換部與1個無機光電轉換部積層之構成。於此情形時，可以相同像素間距形成2個有機光電轉換部，但亦可如上述無機光電轉換部11B、11R般，將設置於無機光電轉換部側之有機光電轉換部較配置於光入射側之有機光電轉換部之像素間距更窄地形成。
進而，上述實施形態等中，例示背面照射型之攝像元件之構成，但本揭示內容亦可應用於正面照射型之攝像元件。進而，本揭示之攝像元件中，無須具備所有上述實施形態中說明之各構成要素，或相反地亦可具備其他層。
另，本說明書中記載之效果僅為示例並非限定者，且亦可有其他效果。
另，本揭示亦可為以下般之構成。 (1) 一種攝像元件，其具備： 第1光電轉換部及第2光電轉換部，其等自光入射側依序積層，且選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換；且 上述第2光電轉換部以較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設。 (2) 如上述(1)之攝像元件，其中上述第2光電轉換部相對於1像素之上述第1光電轉換部配設有4像素。 (3) 如上述(1)之攝像元件，其中上述第2光電轉換部相對於1像素之上述第1光電轉換部配設有8像素。 (4) 如上述(1)至(3)中任一項之攝像元件，其中上述第1光電轉換部係使用有機材料形成之有機光電轉換部，上述第2光電轉換部係嵌入形成於半導體基板之無機光電轉換部。 (5) 如上述(4)之攝像元件，其進而具備第3光電轉換部，其選擇性地檢測與上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部不同之波長頻帶之光而進行光電轉換，且配置於上述第1光電轉換部與上述第2光電轉換部之間， 上述第3光電轉換部係嵌入形成於上述半導體基板之無機光電轉換部。 (6) 如上述(5)之攝像元件，其中上述第3光電轉換部以較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設。 (7) 如上述(5)或(6)之攝像元件，其中上述第3光電轉換部相對於1像素之上述第1光電轉換部配設有4像素。 (8) 如上述(5)或(6)之攝像元件，其中上述第3光電轉換部相對於1像素之上述第1光電轉換部配設有8像素。 (9) 如上述(5)至(8)中任一項之攝像元件，其中上述第1光電轉換部進行綠色光之光電轉換，上述第2光電轉換部及上述第3光電轉換部進行紅色光或藍色光之光電轉換。 (10) 如上述(4)之攝像元件，其進而具備：第3光電轉換部，其選擇性地檢測與上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部不同之波長頻帶之光而進行光電轉換，並配置於上述第1光電轉換部與上述第2光電轉換部之間；且 上述第3光電轉換部係形成於上述半導體基板上之有機光電轉換部。 (11) 如上述(10)之攝像元件，其中上述第3光電轉換部以與上述第1光電轉換部同樣之像素間距配設。 (12) 一種電子機器，其具備攝像元件，且 上述攝像元件具有： 第1光電轉換部及第2光電轉換部，其等自光入射側依序積層，且選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換；且 上述第2光電轉換部以較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設。 (13) 一種攝像元件之驅動方法，其於具有自光入射側依序積層且選擇性地檢測互不相同之波長頻帶之光而進行光電轉換之第1光電轉換部及第2光電轉換部、且上述第2光電轉換部以較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔配設之攝像元件中， 相對於以1像素之上述第1光電轉換部取得第1光之色信號，於複數個上述第2光電轉換部中將與上述第1光不同之波長頻帶之第2光之色信號相加而取得。 (14) 如請求項(13)之攝像元件之驅動方法，其中上述攝像元件具有高解析模式、高感度模式及高速模式作為動作模式， 於上述高解析模式及上述高度模式下，相對於1像素之上述第1光電轉換部，藉由將4(2×2)像素之上述第2光電轉換部相加而取得上述第2光之色信號。 (15) 如上述(13)之攝像元件之驅動方法，其中上述攝像元件具有高解析模式、高感度模式及高速模式作為動作模式， 於上述高感度模式下，相對於1像素之上述第1光電轉換部，藉由將16(4×4)像素之上述第2光電轉換部相加而取得上述第2光之色信號。
本申請案係基於向日本專利廳於2018年5月18日提出申請之日本專利申請案號第2018-096530號主張優先權者，該申請案之全部內容以引用之方式併入本申請案。
舉凡本領域之技術人員，當得根據設計上之要件或其他原因，而想到各種修正、組合、次組合(sub combination)及變更，但吾人應了解該等乃為包含於附加之申請專利範圍及其均等物之範圍內者。
1‧‧‧攝像元件 1A‧‧‧攝像元件 1a‧‧‧像素部 1B‧‧‧攝像元件 2‧‧‧相機 11‧‧‧半導體基板 11B‧‧‧無機光電轉換部 11G‧‧‧有機光電轉換部 11R‧‧‧無機光電轉換部 11S1‧‧‧第1面 11S2‧‧‧第2面 12‧‧‧層間絕緣層 12A‧‧‧固定電荷層 12B‧‧‧介電層 13A‧‧‧焊墊部 13B‧‧‧接點 13C‧‧‧焊墊部 14‧‧‧層間絕緣層 15‧‧‧下部電極 16‧‧‧有機光電轉換層 17‧‧‧上部電極 18‧‧‧保護層 19‧‧‧晶粒透鏡層 19L‧‧‧晶粒透鏡 20‧‧‧有機光電轉換部 21‧‧‧下部電極 21A‧‧‧讀出電極 21B‧‧‧累積電極 22‧‧‧絕緣層 22H‧‧‧開口 23‧‧‧電荷累積層 24A‧‧‧上部第1接點 39A‧‧‧焊墊部 51‧‧‧遮光膜 61‧‧‧p阱 63‧‧‧貫通電極 64‧‧‧閘極配線層 70‧‧‧多層配線 71‧‧‧配線層 71A‧‧‧連接部 72‧‧‧配線層 73‧‧‧配線層 74‧‧‧絕緣層 75‧‧‧下部接點 130‧‧‧周邊電路部 131‧‧‧列掃描部 132‧‧‧系統控制部 133‧‧‧水平選擇部 134‧‧‧行掃描部 135‧‧‧水平信號線 310‧‧‧光學系統 311‧‧‧快門裝置 312‧‧‧信號處理部 313‧‧‧驅動部 1011B‧‧‧無機光電轉換部 1011G‧‧‧有機光電轉換部 1011R‧‧‧無機光電轉換部 1100‧‧‧光電轉換區域 1110‧‧‧Tr群 1111‧‧‧傳送Tr 1112‧‧‧重設Tr 1113‧‧‧放大Tr 1114‧‧‧選擇Tr 1115‧‧‧浮動擴散區(FD) 1120‧‧‧Tr群 1121‧‧‧傳送Tr 1122‧‧‧重設Tr 1123‧‧‧放大Tr 1124‧‧‧選擇Tr 1125‧‧‧浮動擴散區(FD) 1130‧‧‧Tr群 1131‧‧‧傳送Tr 1132‧‧‧重設Tr 1133‧‧‧放大Tr 1134‧‧‧選擇Tr 1135‧‧‧浮動擴散區(FD) 10001‧‧‧體內資訊取得系統 10100‧‧‧膠囊型內視鏡 10101‧‧‧框體 10111‧‧‧光源部 10112‧‧‧攝像部 10113‧‧‧圖像處理部 10114‧‧‧無線通信部 10114A‧‧‧天線 10115‧‧‧供電部 10116‧‧‧電源部 10117‧‧‧控制部 10200‧‧‧外部控制裝置 10200A‧‧‧天線 11000‧‧‧內視鏡手術系統 11100‧‧‧內視鏡 11101‧‧‧鏡筒 11102‧‧‧攝像頭 11120‧‧‧支持臂裝置 11110‧‧‧術具 11111‧‧‧氣腹管 11112‧‧‧能量處置具 11131‧‧‧手術者 11132‧‧‧患者 11133‧‧‧患者床 11200‧‧‧手推車 11201‧‧‧相機控制器單元(CCU) 11202‧‧‧攝像頭 11203‧‧‧光源裝置 11204‧‧‧輸入裝置 11205‧‧‧處置具控制裝置 11206‧‧‧氣腹裝置 11207‧‧‧記錄器 11208‧‧‧印表機 11400‧‧‧傳送纜線 11401‧‧‧透鏡單元 11402‧‧‧攝像部 11403‧‧‧驅動部 11404‧‧‧通信部 11405‧‧‧攝像頭控制部 11411‧‧‧通信部 11412‧‧‧圖像處理部 11413‧‧‧控制部 12000‧‧‧車輛控制系統 12001‧‧‧通信網路 12010‧‧‧驅動系統控制單元 12020‧‧‧車體系統控制單元 12030‧‧‧車外資訊檢測單元 12031‧‧‧攝像部 12040‧‧‧車內資訊檢測單元 12041‧‧‧駕駛者狀態檢測部 12050‧‧‧整合控制單元 12051‧‧‧微電腦 12052‧‧‧聲音圖像輸出部 12053‧‧‧車輛網路I/F 12061‧‧‧音頻揚聲器 12062‧‧‧顯示部 12063‧‧‧儀錶面板 12100‧‧‧車輛 12101‧‧‧攝像部 12102‧‧‧攝像部 12103‧‧‧攝像部 12104‧‧‧攝像部 12105‧‧‧攝像部 12111‧‧‧攝像範圍 12112‧‧‧攝像範圍 12113‧‧‧攝像範圍 12114‧‧‧攝像範圍 Dout‧‧‧影像信號 FD‧‧‧浮動擴散區 FD1‧‧‧浮動擴散區 FD2‧‧‧浮動擴散區 FD3‧‧‧浮動擴散區 G‧‧‧閘極 L‧‧‧入射光 Lread‧‧‧像素驅動線 Lsig‧‧‧垂直信號線 P‧‧‧單位像素 P1‧‧‧像素 P2‧‧‧像素 P3‧‧‧像素 P4‧‧‧像素 Pb‧‧‧藍色像素 Pr‧‧‧紅色像素 Pg‧‧‧藍色像素 S/D‧‧‧源極/汲極區域 SW1‧‧‧開關 SW2‧‧‧開關 SW3‧‧‧開關 SW4‧‧‧開關 S1‧‧‧光入射面 S2‧‧‧配線層側 Tr1‧‧‧縱型電晶體 U‧‧‧單元 Vdd‧‧‧電源線 VSL‧‧‧垂直信號線 W‧‧‧像素間距 w‧‧‧像素間距
圖1係顯示本揭示之一實施形態之攝像元件之要部之構成之立體圖。 圖2係顯示圖1所示之攝像元件之無機光電轉換部相對於有機光電轉換部之構成之平面模式圖。 圖3係顯示圖1所示之攝像元件之具體之構成之一例之剖面模式圖。 圖4A係顯示圖3所示之攝像元件之晶粒透鏡與有機光電轉換部之關係之平面模式圖。 圖4B係顯示圖3所示之攝像元件之晶粒透鏡與無機光電轉換部之關係之平面模式圖。 圖5A係顯示經由晶粒透鏡入射至有機光電轉換部之光(入射光)之剖面模式圖。 圖5B係顯示經由晶粒透鏡入射至取得藍色信號之無機光電轉換部之光(入射光)之剖面模式圖。 圖5C係顯示經由晶粒透鏡入射至取得紅色信號之無機光電轉換部之光(入射光)之剖面模式圖。 圖6係顯示圖3所示之攝像元件之單位像素之構成之一例之平面模式圖。 圖7係顯示圖3所示之攝像元件之製造步驟之一例之剖面模式圖。 圖8係顯示緊接圖7之步驟之剖面模式圖。 圖9A係用於說明高解析模式之綠色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖9B係用於說明高解析模式之紅色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖9C係用於說明高解析模式之藍色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖10係用於說明高解析模式之顯影處理之平面模式圖。 圖11A係用於說明高解析模式之綠色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖11B係用於說明高解析模式之紅色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖11C係用於說明高解析模式之藍色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖12係用於說明高解析模式之顯影處理之平面模式圖。 圖13A係用於說明高速模式之綠色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖13B係用於說明高速模式之紅色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖13C係用於說明高速模式之藍色像素之驅動方法之平面模式圖。 圖14係用於說明高速模式之跳行處理之平面模式圖。 圖15係用於說明高速模式之顯影處理之平面模式圖。 圖16係用於說明FD加算之圖。 圖17係用於說明數位加算之圖。 圖18A係用於說明一般之攝像元件之高感度模式之平面模式圖。 圖18B係用於說明緊接圖18A之一般之攝像元件之高感度模式之平面模式圖。 圖18C係用於說明緊接圖18B之一般之攝像元件之高感度模式之平面模式圖。 圖18D係用於說明緊接圖18C之一般之攝像元件之高感度模式之平面模式圖。 圖19係顯示本揭示之變化例之攝像元件之具體之構成之一例之剖面模式圖。 圖20係顯示圖1所示之攝像元件之整體構成之方塊圖。 圖21係顯示使用圖20所示之攝像元件之電子機器(相機)之一例之功能方塊圖。 圖22係顯示體內資訊取得系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖23係顯示可應用本技術之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖24係顯示圖23所示之攝像頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。 圖25係顯示車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。 圖26係顯示攝像部之設置位置之一例之說明圖。
1‧‧‧攝像元件
11B‧‧‧無機光電轉換部
11G‧‧‧有機光電轉換部
11R‧‧‧無機光電轉換部
W‧‧‧像素間距
w‧‧‧像素間距

Claims (14)

  1. 一種攝像元件，其具備：第1光電轉換部，其構成為取得第1光之色信號；及第2光電轉換部，其構成為取得第2光之色信號；其中上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部之各者係構成為對不同之波長頻帶之光選擇性地檢測及進行光電轉換，上述第1光之波長頻帶與上述第2光之波長頻帶不同，於高解析模式及高速模式下，上述第2光之上述色信號係基於對上述第1光電轉換部之1像素相加上述第2光電轉換部之4像素而取得，上述高解析模式及上述高速模式係上述攝像元件之動作模式，上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部係自光入射側依序積層，且上述第2光電轉換部係較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中上述第2光電轉換部之上述4像素係相對於上述第1光電轉換部之上述1像素。
  3. 如請求項1之攝像元件，其中上述第2光電轉換部之8像素係相對於上述第1光電轉換部之上述1像素。
  4. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1光電轉換部係使用有機材料形 成之有機光電轉換部，上述第2光電轉換部係嵌入形成於半導體基板之無機光電轉換部。
  5. 如請求項4之攝像元件，其進而具備：第3光電轉換部，其構成為對與上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部不同之波長頻帶之光選擇性地檢測而進行光電轉換，其中上述第3光電轉換部配置於上述第1光電轉換部與上述第2光電轉換部之間，且上述第3光電轉換部包含：嵌入而形成於上述半導體基板之無機光電轉換部。
  6. 如請求項5之攝像元件，其中上述第3光電轉換部係較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔。
  7. 如請求項5之攝像元件，其中上述第3光電轉換部之4像素係相對於上述第1光電轉換部之1像素。
  8. 如請求項5之攝像元件，其中上述第3光電轉換部之8像素係相對於上述第1光電轉換部之1像素。
  9. 如請求項5之攝像元件，其中上述第1光電轉換部進一步構成為進行綠色光之光電轉換，上述第2光電轉換部進一步構成為進行紅色光之光電轉換，且 上述第3光電轉換部進一步構成為進行藍色光之光電轉換。
  10. 如請求項4之攝像元件，其進而具備：第3光電轉換部，其構成為對與上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部不同之波長頻帶之光選擇性地檢測而進行光電轉換，其中上述第3光電轉換部係配置於上述第1光電轉換部與上述第2光電轉換部之間；且上述第3光電轉換部包含：於上述半導體基板上之有機光電轉換部。
  11. 如請求項10之攝像元件，其中上述第3光電轉換部係與上述第1光電轉換部之上述像素間距同樣之像素間距。
  12. 一種電子機器，其具備攝像元件，且上述攝像元件具有：第1光電轉換部，其構成為：取得第1光之色信號；及第2光電轉換部，其構成為：取得第2光之色信號；且上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部之各者係構成為對不同之波長頻帶之光選擇性地檢測及進行光電轉換，上述第1光之波長頻帶與上述第2光之波長頻帶不同，於高解析模式及高速模式下，上述第2光之上述色信號係基於對上述第1光電轉換部之1像素相加上述第2光電轉換部之4像素而取得，上述高解析模式及上述高速模式係上述攝像元件之動作模式，上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部係自光入射側依序積 層，且上述第2光電轉換部係較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔。
  13. 一種攝像元件之驅動方法，該攝像元件包含第1光電轉換部及第2光電轉換部，該驅動方法包含：藉由上述第1光電轉換部，取得第1光之色信號；及藉由上述第2光電轉換部，取得第2光之色信號；且上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部之各者係構成為對不同之波長頻帶之光選擇性地檢測及進行光電轉換，上述第1光之波長頻帶與上述第2光之波長頻帶不同，於高解析模式及高速模式下，上述第2光之上述色信號係基於對上述第1光電轉換部之1像素相加上述第2光電轉換部之4像素而取得，上述高解析模式及上述高速模式係上述攝像元件之動作模式，上述第1光電轉換部及上述第2光電轉換部係自光入射側依序積層，且上述第2光電轉換部係較上述第1光電轉換部之像素間距更窄之間隔。
  14. 如請求項13之攝像元件之驅動方法，其中進而於高感度模式下，上述第2光之上述色信號係基於對上述第1光電轉換部之1像素相加上述第2光電轉換部之16(4×4)像素而取得，且上述高感度模式係上述攝像元件之動作模式。
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