摄像器件的制作方法

1.本发明涉及包括摄像部和发电部的摄像器件。


背景技术：

2.作为用于物联网(iot：internet of things)的技术，人们期望一种无需电源的电池驱动技术。例如，专利文献1公开了一种在排列着的多个光接收单元之间设置有能够接收从摄像镜头摄入的光的太阳能电池(solar battery)的固体摄像器件。
3.引用文献列表
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请特开第2007-281144号公报


技术实现要素：

6.本发明所解决的问题
7.顺便提及地，目前期望的是：含有如上所述的太阳能电池的摄像器件兼具优异的像素特性和大的发电量。
8.本发明期望提供一种能够兼具优异的像素特性和大的发电量的摄像器件。
9.解决问题的方法
10.根据本发明一个实施方案的摄像器件包括半导体基板、摄像部和发电部。所述半导体基板包括彼此相对的一个表面和另一表面。所述摄像部设置在所述半导体基板中，并且包括执行光电转换的多个传感器像素。所述发电部设置在所述半导体基板中的所述摄像部周围，并且执行光电转换。
11.在根据本发明一个实施方案的摄像器件中，通过在包括多个传感器像素的摄像部周围的半导体基板中设置有执行光电转换的发电部，可以在不必削减用于构成摄像部的传感器像素的数量或面积或者不必增大半导体基板的面积的情况下布置发电部。
附图说明
12.图1是示出了根据本发明第一实施方案的摄像器件的概略构造的示意性平面图。
13.图2是示出了图1中所示的摄像器件的层叠构造的图。
14.图3是示出了图1中所示的摄像器件的沿着线i-i截取的构造的一个示例的示意性截面图。
15.图4是示出了图1中所示的摄像器件的沿着线i-i截取的构造及其附近的具体示例的平面图。
16.图5是图1中所示的像素的等效电路图。
17.图6a是示出了图1中所示的摄像器件中的发电部的形成区域的另一示例的示意性平面图。
18.图6b是示出了图1中所示的摄像器件中的发电部的形成区域的又一示例的示意性
平面图。
19.图6c是示出了图1中所示的摄像器件中的发电部的形成区域的再一示例的示意性平面图。
20.图7是示出了图1中所示的摄像器件的沿着线i-i截取的构造的另一示例的示意性截面图。
21.图8是示出了图1中所示的摄像器件的沿着线i-i截取的构造的又一示例的示意性截面图。
22.图9a是示出了图1中所示的摄像器件中的触点区域、opb区域和遮光区域的布置的一个示例的示意性平面图。
23.图9b是示出了图1中所示的摄像器件中的opb区域的布置的另一示例的示意性平面图。
24.图9c是示出了图1中所示的摄像器件中的opb区域的布置的又一示例的示意性平面图。
25.图10a是示出了图1中所示的摄像器件中的触点区域的布置的另一示例的示意性平面图。
26.图10b是示出了图1中所示的摄像器件中的触点区域的布置的又一示例的示意性平面图。
27.图10c是示出了图1中所示的摄像器件中的触点区域的布置的再一示例的示意性平面图。
28.图11a是示出了图1中所示的摄像器件中的发电部的每日发电量随时间的变化的图。
29.图11b是示出了图1中所示的摄像器件的每日电池剩余量随时间的变化的图。
30.图12是示出了根据本发明第二实施方案的摄像器件的构造的一个示例的示意性截面图。
31.图13是示出了图12中所示的摄像器件的构造的具体示例的平面图。
32.图14是图12中所示的太阳能电池单元(solar cell)的等效电路图。
33.图15是示出了图12中所示的摄像器件的构造的具体示例的平面图。
34.图16是示出了根据本发明第三实施方案的摄像器件的构造的一个示例的示意性截面图。
35.图17是示出了图16中所示的摄像器件的构造的具体示例的平面图。
36.图18a是示出了根据本发明的变形例1的发电部的光电转换部的形状的另一示例的示意性平面图。
37.图18b是示出了根据本发明的变形例1的发电部的光电转换部的形状的又一示例的示意性平面图。
38.图18c是示出了根据本发明的变形例1的发电部的光电转换部的形状的再一示例的示意性平面图。
39.图19是示出了根据本发明的变形例1的发电部的光电转换部的形状的另外一示例的示意性截面图。
40.图20是示出了根据本发明的变形例2的摄像器件的构造的一个示例的示意性截面
图。
41.图21是示出了根据本发明的变形例3的摄像器件的构造的一个示例的示意性截面图。
42.图22是示出了根据本发明的变形例3的摄像器件的构造的另一示例的示意性截面图。
43.图23是示出了根据本发明的变形例4的摄像器件的构造的一个示例的示意性截面图。
44.图24是示出了图1等中所示的摄像器件的整体构造的框图。
45.图25是示出了使用图1等中所示的摄像器件的摄像装置(相机)的一个示例的功能框图。
46.图26是示出了体内信息获取系统的示意性构造的一个示例的框图。
47.图27是示出了内窥镜手术系统的示意性构造的一个示例的图。
48.图28是示出了相机头(camera head)和相机控制单元(ccu：camera control unit)的功能构造的一个示例的框图。
49.图29是示出了车辆控制系统的示意性构造的一个示例的框图。
50.图30是用于辅助说明车外信息检测单元和摄像部的安装位置的一个示例的图。
51.图31是示出了配备有能量收集功能的图像传感器的构造的框图。
具体实施方式
52.下面将参照附图详细地描述根据本发明的实施方式。以下描述是本发明的具体示例，并且本发明不限于以下实施方式。此外，关于布置、尺寸和尺寸比等，本发明不限于图中所示的构成要素的布置、尺寸和尺寸比等。需要注意，将按以下顺序进行描述。
53.1.第一实施方案(包括处于摄像部周围的发电部的摄像器件的一个示例)
54.1-1.摄像器件的构造
55.1-2.摄像器件的操作
56.1-3.作用和效果
57.2.第二实施方案(摄像部的传感器像素与发电部的太阳能电池单元具有相同结构的一个示例)
58.3.第三实施方案(发电部包括多段式(multistage)太阳能电池单元的一个示例)
59.4.变形例
60.4-1.变形例1(用于构成太阳能电池单元的光电转换部的形状的另一示例)
61.4-2.变形例2(正面照射型摄像器件的一个示例)
62.4-3.变形例3(半导体基板的光入射面具有凹凸结构的一个示例)
63.4-4.变形例4(用于构成传感器像素的光电转换部被设置在半导体基板外部的一个示例)
64.5.适用例
65.6.应用例
66.7.实用例
67.《1.第一实施方案》
68.图1是示意性地图示了根据本发明第一实施方案的摄像器件(摄像器件1)的概略构造的平面图。图2图示了图1中所示的摄像器件的层叠构造。图3示意性地图示了摄像器件1的沿着图1中所示的线i-i截取的截面构造的一个示例。图4示意性地图示了沿着图1中所示的线i-i的平面构造及其附近的具体示例，并且图示了例如以两行两列布置着的四个像素p提供一个像素电路的一个示例。根据本实施方案的摄像器件1是拥有无需电源的电池驱动技术的ccd图像传感器或cmos图像传感器。根据本实施方案的摄像器件1具有如下构造：其中，在包括多个传感器像素(下面简称为像素p)的摄像部110的周围设置有包括一个或多个太阳能电池单元c的发电部120。
69.(1-1.摄像器件的构造)
70.摄像器件1包括例如两个基板(第一基板100和第二基板200)。摄像器件1是具有通过将第一基板100和第二基板200彼此接合而构成的三维结构的摄像器件。在第一基板100中，例如，摄像部110和发电部120被设置在半导体基板10上。在第二基板200中，例如，设置有作为逻辑电路的周边电路210、列adc(列模数转换器)220和控制部230等。摄像器件1例如是背面照射型摄像器件。稍后描述的光学系统310布置在摄像器件1的上方，具体地，布置在第一基板100的背面侧，并且光通过光学系统310从第一基板100的背面侧入射进来。
71.下面将描述摄像部110和发电部120。需要注意，在本实施方案中，将描述由光电转换部产生的电子-空穴对之中的电子作为信号电荷被读取的情况(将n型半导体区域(n-)用作光电转换部的情况)。此外，在附图中，附加给“p”和“n”的“ (加号)”表示p型杂质浓度或n型杂质浓度高于周围的p型半导体区域或n型半导体区域中的杂质浓度，
“‑
(减号)”表示p型杂质浓度或n型杂质浓度低于周围的p型半导体区域或n型半导体区域中的杂质浓度。
72.如图1所示，根据本实施方案的摄像部110和发电部120都设置在例如像圈x中，并且发电部120设置在摄像部110周围。在此，“像圈”表示透过光学系统310的光在摄像器件1的光入射面(具体地，半导体基板10的背面(表面s2))上成像的圆形范围。需要注意，“圆形”包括正圆和椭圆。摄像部110和发电部120利用分离部130彼此电气分离。
73.(摄像部)
74.摄像部110检测预定波长带中的光并且执行光电转换。在摄像部110中，多个像素p以二维阵列布置着。在摄像部110中，光电二极管(pd：photodiode)作为针对各个像素p的光电转换部11而被形成得埋入在半导体基板10中。浮动扩散部fd设置在半导体基板10的正面(表面s1)上。此外，用于构成像素电路的各种晶体管形成在半导体基板10的表面s1附近。
75.半导体基板10例如由杂质浓度为1
×
10
14
/cm2以上且1
×
10
20
/cm2以下的p型硅(si)基板构成。半导体基板10在预定区域中具有用于构成作为光电转换部11的光电二极管pd的n型半导体区域(n-)。
76.在半导体基板10的表面s1附近，设置有作为像素晶体管且用于将由光电转换部11产生的信号电荷传输到例如垂直信号线lsig(参照图24)的传输晶体管tr。信号电荷可以是由光电转换产生的电子和空穴之中的任意一者。然而，在此，将会以把电子作为信号电荷而读取出来的情况为例进行说明。例如，复位晶体管rst、放大晶体管amp和选择晶体管sel等与传输晶体管tr一起设置在半导体基板10的表面s1附近。这些晶体管例如是金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet：metal oxide semiconductor field effect transistor)，并且这些晶体管例如针对各个像素p或针对如图4所示的以两行两列布置着的每四个像素p而
构成例如图5中所示的像素电路。像素电路可以具有例如包括传输晶体管tr、复位晶体管rst和放大晶体管amp的三晶体管构造，或者可以具有向三晶体管构造中还添加有选择晶体管sel的四晶体管构造。
77.光电转换部11是如下的pn结(p-n junction)型光电二极管pd：其例如包括n型半导体区域(n-)，该n型半导体区域(n-)针对各个像素p而被形成得埋入在半导体基板10中。光电转换部11基于入射光通过光电转换而产生与入射的光量相对应的电荷，并且累积所产生的电荷。在光电二极管pd中，其阴极电气连接到传输晶体管tr的源极，其阳极电气连接到基准电位线(例如，接地gnd)。
78.传输晶体管tr基于例如按预定时序从控制部230经由传输信号线供应过来的传输信号进行操作，并且将累积在光电转换部11中的信号电荷传输到浮动扩散部fd。在传输晶体管tr中，其漏极电气连接到浮动扩散部fd，其栅极电气连接到驱动信号线。
79.浮动扩散部fd是形成在p型半导体层中的n型扩散层区域(n )。浮动扩散部fd是用于临时保持从光电二极管pd传输过来的电荷的电荷保持器，并且是用于生成与电荷量对应的电压的电荷-电压转换器。
80.复位晶体管rst基于按预定时序从控制部230经由复位信号线供应过来的复位信号进行操作，并且将累积在浮动扩散部fd中的电荷排出。复位晶体管rst的栅极连接到复位信号线。复位晶体管rst的源极/漏极区域包括形成在半导体基板10的表面s1上的n型半导体区域(n )12和13。复位晶体管rst的源极/漏极区域中的一者(n型半导体区域(n )12)也兼作浮动扩散部fd，复位晶体管rst的源极/漏极区域中的另一者(n型半导体区域(n )13)连接到电源线vdd。
81.放大晶体管amp通过使用取决于累积在浮动扩散部fd中的电荷的电压作为栅极信号，将源极-漏极间电压放大，从而将该电压作为像素信号(光接收信号)供应给选择晶体管sel。放大晶体管amp的栅极连接到复位晶体管rst的源极/漏极区域中的上述一者(n型半导体区域(n )12；浮动扩散部fd)。尽管未图示，但是与复位晶体管rst的源极/漏极区域类似，放大晶体管amp的源极/漏极区域也包括形成在半导体基板10的表面s1上的n型半导体区域(n )。放大晶体管amp的源极/漏极区域中的一者与复位晶体管rst的源极/漏极区域中的上述另一者(n型半导体区域(n )13)共用一个区域，并且放大晶体管amp的源极/漏极区域中的上述一者连接到电源线vdd。
82.选择晶体管sel基于按预定时序从控制部230经由选择信号线供应过来的选择信号进行操作，并且将从放大晶体管amp供应过来的像素信号输出到垂直信号线lsig。选择晶体管sel的栅极连接到选择信号线。尽管未图示，但是与复位晶体管rst的源极/漏极区域类似，选择晶体管sel的源极/漏极区域也包括形成在半导体基板10的表面s1上的n型半导体区域(n )。选择晶体管sel的源极/漏极区域中的一者与放大晶体管amp的源极/漏极区域中的另一者共用一个区域，并且选择晶体管sel的源极/漏极区域中的另一者连接到数据输出线。
83.在半导体基板10的表面s1上，还设置有p型半导体区域(p )14作为光电二极管pd的阳极。p型半导体区域(p )14连接到固定电位(例如，作为基准电位的接地gnd)。在半导体基板10中，在相邻的像素p之间还设置有元件分离部15。
84.元件分离部15使得相邻的像素p彼此电气分离。元件分离部15例如是设置在半导
体基板10的表面s1处的所谓的浅沟槽隔离(sti：shallow trench isolation)结构，并且如图4所示，例如被设置成包围像素p。可以通过使用例如氧化硅(sio2)、氧化铪(hfo2)、氧化锆(zro2)、氧化铝(al2o3)、氧化钛(tio2)和氧化钽(ta2o5)等氧化膜来形成元件分离部15。
85.需要注意，关于元件分离部15，例如，在用于形成元件分离部15的开口部中埋入诸如钨(w)等金属膜，并且可以在该金属膜周围(即，在该金属膜的侧面和底面上)形成有上述氧化膜。由此，可以使得相邻的像素p彼此电气分离，并且通过用金属膜遮挡可能从邻接像素p入射过来的斜入射光，可以使得相邻的像素p彼此光学分离。此外，例如，元件分离部15作为稍后描述的分离部130，可以是贯通于半导体基板10的表面s1和表面s2之间的所谓深沟槽隔离(dti：deep trench isolation)结构。
86.(发电部)
87.发电部120包括设置在摄像部110周围的一个或多个太阳能电池单元c。太阳能电池单元c是pn结型光电二极管pd并且包括例如光电转换部21，该光电转换部21形成在半导体基板10的表面s1上并且包括n型半导体区域(n-)。发电部120还包括位于半导体基板10的表面s1上的n型半导体区域(n )22和p型半导体区域(p )23，该n型半导体区域22具有比作为光电转换部21的n型半导体区域(n-)的n型杂质浓度更高的n型杂质浓度。n型半导体区域(n )22形成在作为光电转换部21的n型半导体区域(n-)中，并且连接到基准电位(例如，接地gnd)。p型半导体区域(p )23连接到阴极(正)。
88.太阳能电池单元c取出由入射光产生的电荷沿正向方向(forward direction)流动从而形成的电流。太阳能电池单元c的输出电压由在光电二极管pd中流动的电流与电压之间的关系决定。在pn结中产生的电压依赖于流动的电流而变动。例如，在硅基板的情况下，使光电二极管pd导通的电压(电动势)大约为0.5v。例如，当电池被充电时，n型半导体区域(n )22连接到接地gnd以将p型半导体区域(p )23的电压连接到dc-dc转换电路，或者将太阳能电池单元c垂直堆叠起来以增大该电压。因此，在p型半导体区域(p )23中产生较高的电压，而在n型半导体区域(n )22中产生较低的电压。
89.顺便提及，在摄像部110周围的用于形成发电部120的半导体基板10的未使用区域具有光学原因决定因素和电路规模决定因素，所述光学原因决定因素是由诸如像圈x的位置未对准等光学原因引起的，所述电路规模决定因素是由诸如形成在第二基板200中的周边电路210等的电路规模引起的。然而，在摄像部110周围的用于形成发电部120的半导体基板10的未使用区域一般是基于光学原因来决定的。例如，在包括矩形的摄像部110的摄像器件1中，关于与像圈x的距离而言，摄像部110的四个角部是关键区域。例如，在图1中所示的摄像器件1中，在摄像部110的四个角部处，从摄像部110的外缘到像圈x的距离是最小的。因此，在摄像部110的四个角部各者附近的太阳能电池单元c落在像圈x之外并且对发电没有贡献。
90.因此，在图1中，图示了发电部120连续设置于摄像部110周围的一个示例。然而，本发明不限于此。例如，如图6a和图6c所示，发电部120可以仅形成于要被光照射到的像圈x的内侧。此外，在图6a和图6b中，图示了把矩形进行组合而得到的发电部120的形状。然而，发电部120的形状不限于此。例如，如图6c所示，在具有例如矩形形状的摄像部110的每一个边处可以设置有梯形的发电部120。
91.(分离部)
92.如上所述，分离部130将摄像部110与发电部120电气分离。例如，如图1所示，分离部130被形成得包围摄像部110。例如，分离部130可以由贯通于半导体基板10的表面s1和表面s2之间的n型半导体区域(n-)31形成。在n型半导体区域(n-)31的表面s1上，设置有具有比n型半导体区域(n-)31的n型杂质浓度高的n型杂质浓度的n型半导体区域(n )32。该n型半导体区域(n )32连接到作为固定电位的电源线vdd。
93.当光入射在摄像器件1上时，发电部120的p区域(半导体基板10)的电压增大。为了将发电部120的p区域与摄像部110的p区域电气分离，期望发电部120的p区域和用于分离的n区域(用于构成分离部130的n型半导体区域(n-)31)形成足够的逆向偏压(reverse bias)。在本实施方案中，如上所述，n型半导体区域(n-)31经由n型半导体区域(n )32连接到电源线vdd。因此，发电部120的p区域和用于分离的n区域(n型半导体区域(n-)31)之间的电位差被表示为：发电部120的p区域的电位《《n型半导体区域(n-)31的电位。结果，发电部120的p区域与摄像部110的p区域彼此电气分离。
94.需要注意，在本实施方案中，示出了如下示例：其中，与摄像部110的n型半导体区域(n )13一样，n型半导体区域(n )32连接到电源线vdd。然而，本发明不限于此，只要n型半导体区域(n-)31变成等于或高于在太阳能电池单元c的电动势以上的电压即可。例如，在如图3等所示的单段式太阳能电池单元c的情况下，其电动势大约为0.5v。因此，向n型半导体区域(n )32施加大于0.5v的电压就足够了，并且通过例如施加大约1v的电压，可以将发电部120的p区域与摄像部110的p区域彼此电气分离。
95.此外，在图3中，图示了分离部130由贯通于半导体基板10的表面s1和表面s2之间的n型半导体区域(n-)31形成的一个示例。然而，本发明不限于此。例如，如图7所示，摄像部110和发电部120可以通过如下的n型半导体区域(n-)31彼此电气分离：该n型半导体区域31从半导体基板10的表面s1朝着表面s2而形成，且在半导体基板10中较深的位置处(例如，表面s2附近)在半导体基板10的内部的平面内沿着发电部120的方向延伸。
96.此外，分离部130只需足以将摄像部110与发电部120彼此电气分离。因此，例如，如图8所示，分离部130可以作为所谓深沟槽隔离(dti)而由贯通于半导体基板10的表面s1和表面s2之间的绝缘膜33形成。例如，可以通过使用与元件分离部15的材料类似的材料来形成绝缘膜33。具体地，作为绝缘膜33的材料，例如，可以提及氧化硅(sio2)、氧化铪(hfo2)、氧化锆(zro2)、氧化铝(al2o3)、氧化钛(tio2)和氧化钽(ta2o5)等。
97.需要注意，在通过使用n型半导体区域(n-)31来形成分离部130的情况下，寄生双极晶体管(parasitic bipolar transistor)可能出现动作。因此，优选将分离部130和光电转换部21设置在彼此充分分离的位置处。在通过使用绝缘膜33来形成分离部130的情况下，不会形成双极晶体管。因此，与通过使用n型半导体区域(n-)31来形成分离部130的情况相比，可以在更靠近分离部130的位置处设置光电转换部21。
98.需要注意，在图4中，图示了摄像部110中的与分离部130相邻的元件分离部15跟分离部130分开地设置着的一个示例。然而，分离部130可以兼用作元件分离部15。
99.上面已经描述了根据本实施方案的摄像器件1的摄像部110、发电部120和分离部130的基本构造。然而，摄像器件1可以具有以下构造。
100.例如，如图9a所示，在摄像器件1中，可以在具有矩形形状的摄像部110的一个边处形成用于输出作为黑电平基准的光学黑的光学黑(opb：optical black)区域110a。此外，在
摄像器件1中，例如，可以沿着摄像部110的整个周缘设置有虚设像素区域110b，在该虚设像素区域110b中，形成有具有与各个像素p的构造类似的构造的虚设像素。此外，可以在摄像部110周围设置有触点区域110c。
101.需要注意，例如，opb区域110a可以如图9b所示沿着摄像部110的整个周缘形成，或者可以如图9c所示沿着相邻的两个边形成。此外，虚设像素区域110b并非必须沿着摄像部110的整个周缘设置着，并且例如，虚设像素区域110b可以仅沿着一个边形成。
102.在图9a中，图示了触点区域110c设置在摄像部110和分离部130之间的一个示例。然而，例如，如图10a所示，触点区域110c可以设置在分离部130和发电部120之间。可替代地，如图10b所示，触点区域110c可以设置成与发电部120的周缘接触，或者可以如图10c所示设置在发电部120中。此外，在图9a中，图示了触点区域110c仅沿着摄像部110的两个边形成的一个示例。然而，触点区域110c可以沿着具有矩形形状的摄像部110的包括上边、下边、左边和右边的这四个边设置着。
103.此外，在摄像器件1中，例如，可以在半导体基板10的背面(表面s2)侧设置有彩色滤光片、遮光膜和芯片上透镜。
104.彩色滤光片可以形成得遍及半导体基板10的整个表面。需要注意，作为设置在发电部120上的彩色滤光片，从光电转换效率的观点来看，白色(w)彩色滤光片是优选的。然而，从制造成本的观点来看，可以如同摄像部110中那样设置有红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)滤光片中的任一者。在这种情况下，优选使用具有最高灵敏度的绿色(g)滤光片。
105.例如，遮光膜被形成在：其中有多个像素p以二维阵列布置着的摄像部110的各像素p之间；以及沿着摄像部110的周缘形成的opb区域110a和虚设像素区域110b的上方。
106.芯片上透镜使得从上方入射至该芯片上透镜的光聚集到以二维阵列布置在摄像部110中的各个像素p的光接收面上。因此，在发电部120和分离部130等上不需要设置有芯片上透镜。然而，例如，为了维持摄像器件1的最上层的对称性，芯片上透镜可以与彩色滤光片一样被布置得遍及半导体基板10的正面。此外，在发电部120上设置有芯片上透镜的情况下，可以执行光瞳校正。
107.(1-2.摄像器件的操作)
108.根据本实施方案的摄像器件1如下所述地从各个像素p获取信号电荷(在这里，是指电子)。当光通过光学系统310入射到摄像器件1上时，光通过芯片上透镜和彩色滤光片等并且由摄像部110中的各个像素p的光电转换部11检测(吸收)，并且红(r)、绿(g)或蓝(b)色光被光电转换。各个像素p被施加有逆向偏压。由此，由光电转换部11产生的电子-空穴对之中的电子移动到用于构成光电转换部11的n型半导体区域(n-)并且被累积于该n型半导体区域(n-)中，而空穴移动到p型半导体区域并且被排出。
109.在发电部120中，经由光学系统310入射到发电部120上的光在用于构成太阳能电池单元c的光电转换部21中产生电荷。太阳能电池单元c被施加有正向偏压。输出电流从连接到p型半导体区域(p )23的阴极(正)取出。从阴极(正)取出的电流用作摄像部110的操作电流或者被用来对内置于电子设备中的电池进行充电，该电子设备包括例如相机2(例如，参照图25)等中的摄像器件1。
110.图11a示出了发电部120的每日发电量随时间的变化，并且图11b示出了每日电池剩余量随时间的变化。发电部120白天在户外通过使用阳光等进行发电并且将操作电流供
应给摄像部110，并且将过剩的电流充入电池中。在诸如夜间等暗处，使用电池电流作为操作电流。在室内等环境中，除了阳光之外，还可以添加诸如荧光灯等的光。
111.需要注意，图11b中所示的电池剩余量随时间的变化仅是一个示例。在摄像部110持续操作的情况和摄像部110间歇操作的情况这二者之间，电池剩余量是连续减少还是电池剩余量以台阶状减少是不同的。然而，电池剩余量的减少在平均情况下具有类似的形状。
112.(1-3.作用和效果)
113.在根据本实施方案的摄像器件1中，包括一个或多个太阳能电池单元c的发电部120设置于包括多个像素p的摄像部110周围。藉此，可以在不必削减摄像部110的像素p的数量和面积并且不必增加设置有摄像部110的半导体基板10的面积的情况下，设置发电部120。这将在下面进行说明。
114.如前所述，作为用于iot的技术，期望一种无需电源的电池驱动技术，并且作为重要的技术，存在着低电力化的能量收集技术。作为用于图像传感器的能量收集技术，往往会采用主要使用外部光的方法。作为一般的技术，普遍已知的是与成像器独立地制备太阳能电池单元以进行发电的方法。然而，至少需要校正用于成像器的像素，并且还担心噪声特性和饱和特性等的劣化。
115.相比而言，在本实施方案中，例如，在具有通过把包括多个传感器像素的半导体基板(下面称为上芯片)和包括对由各个传感器像素获得的信号进行处理的信号处理电路的半导体基板(下面称为下芯片)相互层叠起来而得到的三维结构的摄像器件中，太阳能电池单元布置于包括多个传感器像素的半导体基板的周边部中。具体地，在根据本实施方案的摄像器件1中，如上所述，包括一个或多个太阳能电池单元c的发电部120设置于包括多个像素p的摄像部110的周围。摄像部110和发电部120被设置在像圈x内，该像圈x是通过用透过布置于摄像器件1上方的光学系统310的光在摄像器件1的光入射面(例如，半导体基板10的表面s2)上成像而产生的。此外，分离部130设置在摄像部110和发电部120之间，并且摄像部110和发电部120利用分离部130彼此电气分离。
116.在具有如上所述的三维结构的摄像器件中，考虑到机械错位，由用于把来自被摄体的光引导到摄像器件且在摄像器件的光接收面上进行成像的透镜产生的像圈被设计得大于布置有多个传感器像素的像素阵列。此外，在上芯片中，为了抑制来自形成于芯片外周部中的焊盘和芯片端部的光反射所造成的影响，要确保从像素阵列到芯片外周有一定距离。因此，上芯片的主要周边包括未被使用且有光入射的区域。
117.在本实施方案中，包括太阳能电池单元c的发电部120设置于上芯片(具体地，第一基板100的半导体基板10)的未使用区域中。由此，可以在不必削减摄像部110的像素p的数量和面积并且不必增加设置有摄像部110的半导体基板10的面积的情况下，实现兼具优良的像素特性和大的发电量的摄像器件。
118.下面将描述本发明的第二实施方案、第三实施方案和各变形例(变形例1至4)。需要注意，与上述第一实施方案中的构成要素相同的构成要素用相同的附图标记表示，并且将会省略对它们的说明。
119.《第二实施方案》
120.图12图示了根据本发明第二实施方案的摄像器件(摄像器件1a)的截面构造的一个示例。需要注意，图12相当于沿着图1中所示的线i-i截取的截面构造。与根据上述第一实
施方案的摄像器件1一样，摄像器件1a是具有无需电源的电池驱动技术的ccd图像传感器或cmos图像传感器。本实施方案与上述第一实施方案的不同之处在于，用于构成发电部420的太阳能电池单元c具有与用于构成摄像部110的多个像素p中的各者相同的结构。
121.如上所述，发电部420包括具有与用于构成摄像部110的多个像素p中的各者相同的结构的太阳能电池单元c。具体地，设置在发电部420中的太阳能电池单元c具有如图13所示的相互一样的平面构造，并且具有例如如图14所示的与图5中所示出的像素p的等效电路类似的电路构造。
122.需要注意，图13图示了与位于摄像部110和发电部420之间的分离部130相邻的元件分离部15和44相对于该分离部130分开地设置着的一个示例。然而，分离部130可以兼作相邻的元件分离部15和44。
123.此外，发电部420不需要防止相邻的太阳能电池单元c之间的串扰。因此，如图15所示，可以省略元件分离部44。如果在制造过程方面期望维持摄像部110和发电部420的对称性，那么可以如图13所示那样设置元件分离部44。然而，由于元件分离部44有可能是暗电流的出现原因，因此优选地未设置有元件分离部44。
124.如上所述，在根据本实施方案的摄像器件1a中，包括具有与用于构成摄像部110的像素p相同的结构的太阳能电池单元c的发电部420被设置在作为半导体基板10的未使用区域的摄像部110周围。由此，获得了与上述第一实施方案的效果类似的效果，并且可以简化制造过程。
125.《3.第三实施方案》
126.图16图示了根据本发明第三实施方案的摄像器件(摄像器件1b)的截面构造的一个示例。图17示意性地图示了图16中所示的摄像器件1b的平面构造的具体示例。需要注意，图16相当于沿着图1中所示的线i-i截取的截面构造。与根据上述第一实施方案的摄像器件1一样，摄像器件1b是具有无需电源的电池驱动技术的ccd图像传感器或cmos图像传感器。本实施方案与上述第一实施方案的不同之处在于，用于构成发电部520的太阳能电池单元c是多段式(图16中是两段式)太阳能电池单元c。
127.例如，发电部520包括其中在摄像部110周围形成有两个太阳能电池单元c(太阳能电池单元c1和c2)的多段式太阳能电池单元。在如图16所示的多段式发电部520中，例如，在太阳能电池单元c1和c2之间设置有例如具有与分离部130的构造类似的构造的分离部140。具体地，分离部140包括n型半导体区域(n-)34，而且，在分离部140的正面(表面s1)处，设置有具有比n型半导体区域(n-)34的n型杂质浓度更高的n型杂质浓度的n型半导体区域(n )35。太阳能电池单元c1和c2彼此以级联方式(cascode：共源共栅方式)连接着，并且n型半导体区域(n )35与太阳能电池单元c1的p型半导体区域(p )23a及太阳能电池单元c2的n型半导体区域(n )22b一起连接到电源线vdd。此时，向n型半导体区域(n )35施加了在由发电部520产生的最大电压以上的电压。
128.如上所述，在根据本实施方案的摄像器件1b中，包括多段式太阳能电池单元c的发电部520设置在作为半导体基板10的未使用区域的摄像部110周围。由此，获得了与第一实施方案的效果类似的效果，并且获得了可以提高发电部520的发电量的效果。
129.《4.变形例》
130.(4-1.变形例1)
131.图18a至图18c图示了作为本发明的变形例(变形例1)的、用于构成根据上述第一实施方案的摄像器件1的发电部120的太阳能电池单元c的光电转换部21的平面形状的其他示例。用于构成光电转换部21的n型半导体区域(n-)可以被形成为例如如图18a所示的梳状形状或如图18b所示的点状形状。例如，在该n型半导体区域(n-)被形成为梳状形状的情况下，可以在沿x轴方向延伸的多个n型半导体区域(n-)的仅仅侧边处或在沿x轴方向延伸的多个n型半导体区域(n-)的途中形成有沿y轴方向延伸的n型半导体区域(n-)。在该n型半导体区域(n-)被形成为点状形状的情况下，n型半导体区域(n-)可以如图18b所示那样排列成行或可以如图18c所示那样交错排列着。此外，例如，如图19所示，用于构成光电转换部21的n型半导体区域(n-)可以具有如下的构造：其中，n型半导体区域(n-)(n型半导体区域(n-)21a和21b)在半导体基板10的膜厚方向(z轴方向)上层叠着并且将p型半导体区域(p-)夹在中间。
132.以这种方式，通过以上述形状来形成用于构成太阳能电池单元c的光电转换部21(n型半导体区域(n-))，n型半导体区域(n-)和p型半导体区域(p-)之间的接合面积(pn结面积)就增大了。由此，可以提高发电部120的发电量。
133.(4-2.变形例2)
134.在图20中，作为本发明的变形例(变形例2)，作为根据上述第一实施方案的摄像器件1的光入射面的半导体基板10的表面s2具有凹凸结构。以这种方式，通过形成具有凹凸结构的光入射面，例如，提高了近红外波段中的波长的灵敏度，并且可以提高发电部120的发电效率。
135.(4-3.变形例3)
136.图21图示了根据本发明的变形例(变形例3)的摄像器件1c的截面构造的一个示例。需要注意，图21对应于沿着图1中所示的线i-i截取的截面构造。根据本变形例的摄像器件1c与上述第一实施方案的不同之处在于，摄像器件1c是如下的所谓的正面照射型摄像器件，其中：半导体基板10的正面(表面s1)是光照射面，发电部620遍及半导体基板10的整个背面(表面s2)而延伸、并且发电部620部分地层叠于摄像部110上。具体地，本变形例与上述第一实施方案的不同之处在于，用于构成太阳能电池单元c的光电转换部61(n型半导体区域(n-))被形成为从半导体基板10的正面(表面s1)延伸到背面(表面s2)附近的平面内。此外，在根据本变形例的摄像器件1c中，为了将摄像部110与发电部620彼此电气分离，分离部630也被形成为从半导体基板10的表面s1延伸且在半导体基板10内的面内方向上延伸。
137.需要注意，在图21中，图示了用于构成太阳能电池单元c的光电转换部61(n型半导体区域(n-))在背面(表面s2)附近的半导体基板10内延伸的一个示例。如图22所示，光电转换部61(n型半导体区域(n-))可以被形成为循着半导体基板10的背面(表面s2)延伸。
138.此外，在图21和图22中所示的摄像器件1c用作飞行时间(tof)方式的测距图像传感器的情况下，该摄像器件1c可以用作背面照射型摄像器件。
139.(4-4.变形例4)
140.图23图示了根据本发明的变形例(变形例4)的摄像器件1d的截面构造的一个示例。例如，用于构成前述第一实施方案等中所说明的摄像器件(例如，摄像器件1)的摄像部110的光电转换部并非必须是设置在半导体基板10中的光电二极管pd。例如，如图23中所示的摄像器件1d那样，光电转换部可以包括有机光电转换部70，该有机光电转换部70例如含
有通过使用有机材料形成的光电转换层72。
141.有机光电转换部70具有其中把例如下电极71、光电转换层72和上电极73按此顺序层叠起来的构造，并且有机光电转换部70例如设置在半导体基板10的表面s1侧。下电极71是通过使用例如ito等具有透光性的导电膜且针对每个像素p分割地形成的。光电转换层72包括例如p型半导体和n型半导体，并且在层内具有体异质结(bulk heterojunction)结构。体异质结结构是由p型半导体和n型半导体混合而形成的pn结面。p型半导体相对地起到电子供体(施主)的作用，并且n型半导体相对地起到电子受体(受主)的作用。例如，光电转换层72可以遍及摄像部110的整个表面而形成。与下电极71一样，上电极73由具有透光性的导电膜形成。例如，上电极73可以与下电极71一样是针对每个像素而分离地形成的，或者可以与光电转换层72一样被形成为各像素p的公共电极。
142.需要注意，在下电极71和光电转换层72之间以及光电转换层72和上电极73之间可以设置有其他层。
143.在有机光电转换部70中，从上电极73侧入射的光被光电转换层72吸收，由此产生的激子移动到用于构成光电转换层72的电子供体和电子受体之间的界面，并且被解离为电子和空穴。这里所产生的电荷(电子和空穴)利用由载流子浓度差引起的扩散以及由正极和负极的功函数差引起的内部电场而分别被输送到不同的电极，并且作为光电流而被检测出来。例如，输送到下电极71的电荷经由贯通电极tsv被传输到并且被累积在形成于半导体基板10的表面s1上的浮动扩散部fd中。
144.以这种方式，用于构成摄像部110的光电转换部不仅可以是形成在半导体基板10中的光电二极管pd，例如也可以是包括有机层(光电转换层72)的有机光电转换部70，所述有机层通过使用有机材料而被形成在半导体基板10外部(例如，光入射方向上)。
145.此外，例如，摄像部110可以通过在半导体基板10的深度方向上设置两个光电转换部(无机光电转换部)、并且将这两个光电转换部与上述有机光电转换部70组合而得到所谓的纵向分光型摄像部而构成。由此，摄像部110可以在不使用彩色滤光片的情况下在一个像素p中获取多种颜色信号。此外，在图23中，图示了有机光电转换部70设置在半导体基板10的正面(表面s1)侧的一个示例。然而，例如，通过使用贯穿半导体基板10的贯穿垂直互连通路(through-via)等，也可以将有机光电转换部70布置在半导体基板10的背面(表面s2)侧。
146.《5.适用例》
147.(适用例1)
148.例如，图24图示了前述第一实施方案等中所说明的摄像器件(例如，摄像器件1)的整体构造。摄像器件1例如是cmos图像传感器。摄像器件1包括处于第一基板100中的作为摄像区域的摄像部110，并且包括处于第二基板200中的含有例如行扫描部211、水平选择部213、列扫描部214和系统控制部212的周边电路210。
149.摄像部110(例如，相当于摄像器件1)包括例如以矩阵状二维地布置着的多个单位像素p。例如，在单位像素p中，像素驱动线lread(具体地，行选择线和复位控制线)针对每个像素行而进行布线，并且垂直信号线lsig针对每个像素列而进行布线。像素驱动线lread传输用于从像素读出信号的驱动信号。各像素驱动线lread的一端连接到行扫描部211的与各行相对应的输出端。
150.行扫描部211包括移位寄存器和地址解码器等，并且是例如针对摄像部110的各个
单位像素p以行为单位进行驱动的像素驱动部。从由行扫描部211选择性扫描的像素行中的各个单位像素p输出的信号经由各条垂直信号线lsig供应给水平选择部213。水平选择部213包括针对每条垂直信号线lsig而设置的放大器和水平选择开关等。
151.列扫描部214包括移位寄存器和地址解码器等，并且在对水平选择部213的各水平选择开关进行扫描的同时将它们依次驱动。通过由列扫描部214执行选择性扫描，经由各条垂直信号线lsig传输过来的各个像素的信号被依次输出到水平信号线215，并且经由水平信号线215传输到第二基板200。
152.包括行扫描部211、水平选择部213、列扫描部214和水平信号线215的电路部分可以形成在第二基板200中或者可以布置在外部控制ic(集成电路)中。此外，这些电路部分也可以形成在通过电缆等连接的其他基板中。
153.系统控制部212接收从第一基板100的外部提供过来的时钟和用于指示操作模式的数据等，并且输出诸如摄像器件1的内部信息等的数据。系统控制部212还包括用于生成各种时序信号的时序生成器，并且基于由时序生成器生成的各种时序信号来驱动和控制诸如行扫描部211、水平选择部213或列扫描部214等周边电路。
154.(适用例2)
155.可以将上述摄像器件1(或摄像器件1a至1d)应用于具有摄像功能的任意类型的电子设备，例如，诸如数码相机或摄影机等相机系统、或具有摄像功能的移动电话等。图25图示了作为电子设备的一个示例的相机2的概略构造。相机2例如是能够拍摄静止图像或运动图像的摄影机，并且包括：摄像器件1；光学系统(光学透镜)310；快门装置311；对摄像器件1和快门装置311进行驱动的驱动部313；以及信号处理器312。
156.光学系统310将来自被摄体的像光(入射光)引导到摄像器件1的摄像部110。该光学系统310可以包括多个光学透镜。快门装置311控制对于摄像器件1的光照时段和遮光时段。驱动部313控制摄像器件1的传输操作和快门装置311的快门操作。信号处理器312对从摄像器件1输出的信号实施各种信号处理。经过信号处理后的视频信号dout被记录到诸如存储器等记录介质中或被输出到监视器等。
157.《6.应用例》
158.(体内信息获取系统的应用例)
159.此外，可以将根据本发明的技术(本技术)应用于各种产品。例如，可以将根据本发明的技术应用于体内信息获取系统。
160.图26是示出了患者的体内信息获取系统的示意性构造的一个示例的框图，该体内信息获取系统使用了根据本发明实施方案的技术(本技术)可适用的胶囊型内窥镜。
161.体内信息获取系统10001包括胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200。
162.检查时，患者吞下胶囊型内窥镜10100。胶囊型内窥镜10100具有摄像功能和无线通信功能，并且胶囊型内窥镜10100在直到被患者自然排出为止的时间段内，在通过蠕动运动等而在诸如胃或肠等器官的内部移动的同时，以预定间隔顺序地拍摄该器官的内部图像(在下文中称为体内图像)。然后，胶囊型内窥镜10100通过无线传输而将体内图像的信息顺序地传输到体外的外部控制装置10200。
163.外部控制装置10200整体地控制体内信息获取系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊型内窥镜10100传输过来的体内图像的信息，并且基于接收到的体内
图像的信息产生用于将体内图像显示在显示装置(未示出)上的图像数据。
164.在体内信息获取系统10001中，在患者吞下胶囊型内窥镜10100之后直到将其排出为止的时间段内，能够以上述这种方式随时获取通过对患者体内的状态进行摄像而得到的体内图像。
165.下面将更详细地描述胶囊型内窥镜10100和外部控制装置10200的构造和功能。
166.胶囊型内窥镜10100包括胶囊型外壳10101，并且在外壳10101中容纳着光源部10111、摄像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114、给电部10115、电源部10116和控制部10117。
167.例如，光源部10111包括诸如发光二极管(led)等光源，并且将光照射在摄像部10112的摄像视野上。
168.摄像部10112包括摄像元件和设置在摄像元件的前一级处的包括多个透镜的光学系统。照射到作为观察目标的身体组织上的光的反射光(在下文中称为观察光)由光学系统会聚，且被引入到摄像元件中。在摄像部10112中，入射的观察光由摄像元件进行光电转换，由此产生与观察光对应的图像信号。由摄像部10112产生的图像信号被提供给图像处理部10113。
169.图像处理部10113包括诸如中央处理部(cpu：central processing unit)或图形处理部(gpu：graphics processing unit)等处理器，并且对由摄像部10112产生的图像信号执行各种信号处理。因此，图像处理部10113将已经执行了信号处理的图像信号作为raw数据提供给无线通信部10114。
170.无线通信部10114对已经由图像处理部10113执行了信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并且将所得到的图像信号通过天线10114a发送到外部控制装置10200。此外，无线通信部10114通过天线10114a从外部控制装置10200接收与胶囊型内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信部10114将从外部控制装置10200接收到的控制信号提供给控制部10117。
171.给电部10115包括用于接收电的天线线圈、用于从该天线线圈中产生的电流进行电力再生的电力再生电路、以及升压电路等。给电部10115使用非接触充电原理来生成电力。
172.电源部10116包括二次电池，并且存储着由给电部10115生成的电力。在图26中，为了避免复杂的图示，省略了表示电源部10116的电力供应目的地的箭头标记等。然而，存储于电源部10116中的电力被供应给光源部10111、摄像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114和控制部10117，并且可以用来驱动这些部件。
173.控制部10117包括诸如cpu等处理器，并且根据从外部控制装置10200传输过来的控制信号适当地控制光源部10111、摄像部10112、图像处理部10113、无线通信部10114和给电部10115的驱动。
174.外部控制装置10200包括诸如cpu或gpu等处理器或其中混合搭载有处理器和诸如存储器等存储元件的微型计算机或控制板等。外部控制装置10200通过天线10200a将控制信号传输到胶囊型内窥镜10100的控制部10117以控制胶囊型内窥镜10100的操作。在胶囊型内窥镜10100中，例如，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变光源部10111向观察目标照射光时的照射条件。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改
变摄像条件(例如，摄像部10112的帧速率或曝光值等)。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变由图像处理部10113进行处理的内容或用于从无线通信部10114传输图像信号的条件(例如，传输间隔或传输的图像数量等)。
175.此外，外部控制装置10200对从胶囊型内窥镜10100传输过来的图像信号执行各种图像处理，以产生用于在显示装置上显示出所拍摄的体内图像的图像数据。例如，作为图像处理，可以执行诸如显像处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(带宽增强处理、超分辨率处理、降噪(nr：noise reduction)处理和/或手抖修正处理)和/或放大处理(电子变焦处理)等各种信号处理。外部控制装置10200可以控制显示装置的驱动，以使该显示装置基于所产生的图像数据来显示出所拍摄的体内图像。可替代地，外部控制装置10200也可以控制记录装置(未示出)以记录所产生的图像数据，或者可以控制打印装置(未示出)以通过打印来输出所产生的图像数据。
176.上面已经说明了根据本发明的技术可适用的体内信息获取系统的一个示例。可以将根据本发明的技术应用于例如上述构造之中的摄像部10112。结果，可以提高检测精度。
177.(内窥镜手术系统的应用例)
178.可以将根据本发明的技术(本技术)应用于各种产品。例如，可以将根据本发明的技术应用于内窥镜手术系统。
179.图27是示出了根据本发明实施方案的技术(本技术)可适用的内窥镜手术系统的示意性构造的一个示例的图。
180.在图27中，图示了外科医生(医师)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状况。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗工具11112等其他手术工具11110、用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120、以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
181.内窥镜11100包括：镜筒11101，其从远端算起具有预定长度的区域要被插入到患者11132的体腔中；以及相机头11102，其连接到镜筒11101的近端。在所示的一个示例中，将内窥镜11100示出为被构造成具有硬型镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100可以另外地被构造成具有柔型镜筒11101的柔性内窥镜。
182.镜筒11101在其远端处具有开口，在该开口中安装有物镜。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导件被引入到镜筒11101的远端，并且该光经过物镜朝着患者11132的体腔中的观察目标照射。需要注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
183.在相机头11102内部设置有光学系统和摄像元件，以使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统被会聚在摄像元件上。观察光由摄像元件进行光电转换，以产生与观察光对应的电气信号，即，与观察图像相对应的图像信号。该图像信号作为raw数据被传输到ccu11201。
184.ccu 11201包括中央处理部(cpu)或图形处理部(gpu)等，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，ccu 11201从相机头11102接收图像信号，并且例如对该图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等各种图像处理，以便显示出基于图像信号的图像。
185.在ccu 11201的控制下，显示装置11202在其上显示出基于已经由ccu 11201执行
了图像处理后的图像信号的图像。
186.例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(led)等光源，并且把在对手术部位进行摄像时的照射光供应给内窥镜11100。
187.输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204来执行向内窥镜手术系统11000的各种信息的输入或指令的输入。例如，用户可以输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率或焦距等)的指令等。
188.治疗工具控制装置11205控制用于组织烧灼、组织切割或血管封闭等的能量治疗工具11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野和外科医生的作业空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图表等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。
189.需要注意，把对手术部位进行摄像时的照射光供应给内窥镜11100的光源装置11203可以包括白色光源，该白色光源包括例如led、激光光源或它们的组合。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(rgb)激光光源的组合的情况下，由于能够针对每种颜色(每种波长)高精度地控制输出强度和输出时序，因此光源装置11203能够执行所拍摄图像的白平衡调节。此外，在这种情况下，如果来自rgb激光光源各者的激光束以时分的方式照射在观察目标上，并且以与照射时序同步的方式控制相机头11102的摄像元件的驱动，则也能够以时分的方式拍摄到分别与r、g和b颜色相对应的图像。根据该方法，即使没有为摄像元件设置彩色滤光片，也能够获得彩色图像。
190.此外，可以控制光源装置11203，使得待输出的光的强度按照每个预定时间发生变化。通过以与光强度的变化的时序同步的方式控制相机头11102的摄像元件的驱动，能够以时分的方式获取图像，并且通过合成图像，能够产生没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高光的高动态范围图像。
191.此外，光源装置11203可以被构造成能够供应用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，可以执行如下的窄带域观察(窄带域成像)：例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性来照射与普通观察时的照射光(即白光)相比具有更窄带域的光，能够以高对比度对诸如粘膜的表层部分的血管等预定组织进行摄像。可替代地，在特殊光观察中，可以执行从通过照射激发光而产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射在身体组织上来执行来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(icg)等试剂局部地注入到身体组织中并将与该试剂的荧光波长相对应的激发光照射到该身体组织上来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成能够供应适合于如上所述的特殊光观察的这种窄带域光和/或激发光。
192.图28是示出了图27中所示的相机头11102和ccu 11201的功能构造的一个示例的框图。
193.相机头11102包括透镜单元11401、摄像部11402、驱动部11403、通信部11404和相机头控制部11405。ccu 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。相机头11102和ccu 11201通过传输电缆11400彼此可通信地连接。
194.透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接位置处的光学系统。从镜筒11101的远端摄入的观察光被引导到相机头11102，并且被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401
包括多个透镜的组合，该多个透镜包括变焦透镜和聚焦透镜。
195.摄像部11402中所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在摄像部11402被构造为多板型摄像部的情况下，例如，各摄像元件产生与r、g和b各者相对应的图像信号，并且可以合成这些图像信号以获得彩色图像。摄像部11402也可以被构造成具有一对摄像元件，该一对摄像元件分别获取用于3d(三维)显示的左眼用图像信号和右眼用图像信号。如果执行3d显示，则外科医生11131能够更准确地掌握手术部位中的活体组织的深度。需要注意，在摄像部11402被构造为多板型摄像部的情况下，以与各个摄像元件对应的方式设置有多个系统的透镜单元11401。
196.此外，摄像部11402并非必须设置在相机头11102上。例如，摄像部11402可以在镜筒11101内部紧接于物镜后方而设置着。
197.驱动部11403包括致动器，并且在相机头控制部11405的控制下，驱动部11403使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调节由摄像部11402拍摄到的图像的倍率和焦点。
198.通信部11404包括能够将各种信息传输到ccu 11201且能够从ccu11201接收各种信息的通信装置。通信部11404将从摄像部11402获取的图像信号作为raw数据经由传输电缆11400传输到ccu 11201。
199.另外，通信部11404从ccu 11201接收用于控制相机头11102的驱动的控制信号，并且将该控制信号供应给相机头控制部11405。例如，控制信号包括例如下列之类的与摄像条件有关的信息：诸如用于指定所拍摄图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息、和/或用于指定所拍摄图像的倍率和焦点的信息等。
200.需要注意，上述的诸如帧速率、曝光值、倍率或焦点等摄像条件可以由用户指定，或者可以基于所获取的图像信号由ccu 11201的控制部11413自动设定。在后一种情况下，可以将自动曝光(ae：auto exposure)功能、自动聚焦(af：auto focus)功能和自动白平衡(awb：auto white balance)功能并入内窥镜11100中。
201.相机头控制部11405基于通过通信部11404接收到的来自ccu11201的控制信号来控制相机头11102的驱动。
202.通信部11411包括能够将各种信息传输到相机头11102且能够从相机头11102接收各种信息的通信装置。通信部11411通过传输电缆11400接收从相机头11102传输过来的图像信号。
203.此外，通信部11411将用于控制相机头11102的驱动的控制信号传输到相机头11102。图像信号和控制信号能够通过电气通信或光学通信等被传输。
204.图像处理部11412对从相机头11102传输过来的raw数据形式的图像信号执行各种图像处理。
205.控制部11413执行与通过内窥镜11100对手术部位等的摄像和通过对手术部位等的摄像而获得的所拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制部11413产生用于控制相机头11102的驱动的控制信号。
206.此外，控制部11413基于已经由图像处理部11412执行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202，以显示出反映了手术部位等的所拍摄图像。此时，控制部11413可以使用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种物体。例如，控制部11413能够通过检测所拍
摄图像中所包括的物体的边缘形状和颜色等来识别诸如钳子等手术工具、特定的活体部位、出血和使用能量治疗工具11112时的薄雾等。当控制部11413控制显示装置11202以显示所拍摄图像时，控制部11413可以使用上述识别结果把各种手术支持信息以重叠的方式显示于手术部位的图像上。在以重叠方式显示出手术支持信息并将其呈现给外科医生11131的情况下，可以减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够可靠地进行手术。
207.将相机头11102和ccu 11201彼此连接的传输电缆11400可以是用于电气信号通信的电气信号电缆、用于光学通信的光纤或用于电气通信和光学通信两者的复合电缆。
208.在此，虽然在所示的一个示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但是可以通过无线通信来执行相机头11102和ccu11201之间的通信。
209.上面已经描述了根据本发明的技术可适用的内窥镜手术系统的一个示例。可以将根据本发明的技术应用于上述构造之中的摄像部11402。通过将根据本发明的技术应用于摄像部11402，可以提高检测精度。
210.需要注意，在此，已经以内窥镜手术系统为例进行了描述。然而，另外，还可以将根据本发明的技术应用于例如显微镜手术系统等。
211.(可移动体的应用例)
212.可以将根据本发明的技术应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以被实现为安装在任何类型的可移动体上的装置，所述可移动体诸如是汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人机动载具、飞机、无人机、船舶、机器人、建筑机械和农业机械等。
213.图29是示出了作为根据本发明实施方案的本技术可适用的移动体控制系统的一个示例的车辆控制系统的示意性构造的一个示例的框图。
214.车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图29中所示的一个示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能构造，图示了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f：interface)12053。
215.驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到例如下列设备的控制装置的作用：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆驱动力的驱动力产生设备；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆转向角的转向机构；和用于产生车辆制动力的制动设备等。
216.车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020起到例如下列设备的控制装置的作用：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动窗设备；或者诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯。在这种情况下，从替代钥匙的便携设备发送的无线电波或来自各种开关的信号能够输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁设备、电动窗设备或灯等。
217.车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030致使摄像部12031拍摄车辆外部的图像并且接收所拍摄的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的文字等物体的检测处理，或者可以执
行与上述物体相距的距离的检测处理。
218.摄像部12031是接收光并且输出与所接收的光的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031能够将电气信号作为图像输出，或者能够将电气信号作为测距信息输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等非可见光。
219.车内信息检测单元12040检测车辆的内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括用于对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算出驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。
220.基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(adas：advanced driver assistance system)的功能的协同控制，该adas的功能包括车辆的碰撞规避或冲击缓和、基于车间距离的跟车驾驶、车辆定速行驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。
221.另外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够通过控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等来执行旨在实现诸如使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
222.另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051能够将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051能够通过例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对面来车的位置来控制车头灯以使其从远光切换为近光，从而执行旨在防止眩光的协同控制。
223.声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一者的输出信号传输到能够将信息在视觉上或听觉上通知给车辆乘员或车辆外部的输出设备。在图29所示的一个示例中，作为输出设备，图示了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括板载显示器和平视显示器中的至少一者。
224.图30是示出了摄像部12031的安装位置的一个示例的图。
225.在图30中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
226.摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如被布置在车辆12100的诸如前鼻、侧视镜、后保险杠、后备厢门和车厢内挡风玻璃的上部等位置处。设置到前鼻处的摄像部12101和设置到车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置到侧视镜处的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧方的图像。设置到后保险杠或后备厢门处的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置到车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
227.顺便提及，图30示出了摄像部12101至12104的摄像范围的一个示例。摄像范围12111表示设置到前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置到侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置到后保险杠或后备厢门处的摄像部12104的摄像范围。例如，通过将由摄像部12101至12104拍摄到的图像数
据叠加，可以获得车辆12100的从上方观察的俯瞰图像。
228.摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
229.例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够求出与摄像范围12111至12114内的各个三维物体相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，由此提取如下的三维物体作为前方车辆：该三维物体特别地是存在于车辆12100的行驶路径上的最近的三维物体，并且该三维物体在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶。此外，微型计算机12051能够设定与前方车辆的近前要预先确保的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在实现使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
230.例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用所提取的三维物体数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断用于表示与各个障碍物发生碰撞的风险度的碰撞风险。在碰撞风险为设定值以上并因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051可以经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且可以经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。由此，微型计算机12051能够提供用于规避碰撞的辅助驾驶。
231.摄像部12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定在摄像部12101至12104的所拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如，这种行人识别是通过如下的过程来执行的：在作为红外相机的摄像部12101至12104的所拍摄图像中提取特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判断是否为行人的过程。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104的所拍摄图像中存在行人并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062使其把用于强调的矩形轮廓线以叠加的方式显示在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062使其在期望的位置处显示出表示行人的图标等。
232.《7.实用例》
233.图31图示了配备有能量收集功能的图像传感器(图像传感器700)的概略构造。
234.例如，图像传感器700包括摄像器件1、dsp(数字信号处理器)电路710、通信部720和电源控制电路730。
235.dsp电路710是对从摄像器件1供应过来的信号进行处理的信号处理电路。例如，dsp电路710输出通过对来自摄像器件1的信号进行处理而获得的图像数据。dsp电路710可以进一步配备有神经网络处理引擎(ne：neural network processing engine)。位置(gnss(全球导航卫星系统))或陀螺仪传感器可以进一步连接到dsp电路710。这使得可以通过使用ne等对由摄像器件1获取的图像执行诸如人数识别、面部识别以及天气等的物体或状况检测和判断(元数据化)。
236.通信部720使用诸如5g或低功耗广域(lpwa：low power wide area)网络等通信手段将在dsp电路710中获得的图像数据或元数据作为信息传输到外部。
237.例如，电源控制电路730控制来自电池(未图示)的电力供应，并且连接到摄像器件1、dsp电路710和通信部720中的各者。另外，例如，可以采用用于把在摄像器件1的发电部120中生成的电力向电源控制电路730供应的系统，从而稳定地向摄像器件1供应当驱动摄像器件1时所需的电力。
238.上面已经描述了第一实施方案至第三实施方案、变形例1至4、适用例、应用例和实用例。然而，本发明的内容不限于上述实施方案等，并且可以对本发明的内容进行各种修改。例如，并非必须包括上述实施方案等中所说明的所有的构成要素，另外，也可以包括其他构成要素。
239.此外，在图4等中，作为摄像部110的像素构造的一个具体示例，图示了2
×
2像素共用构造。然而，像素构造不限于此，并且可以是例如1
×
2像素共用或2
×
4像素共用的构造。
240.需要注意，这里所说明的效果并非是受到限制的，并且可以提供本发明中所说明的任意效果。
241.需要注意，本发明可以具有以下构造。根据具有以下构造的本技术，可以构造出在不必削减用于构成摄像部的传感器像素的数量和面积或者不必增加半导体基板的面积的情况下设置有发电部的摄像器件。因此，可以提供兼具优异的像素特性和大的发电量的摄像器件。
242.(1)一种摄像器件，其包括：
243.半导体基板，其包括彼此相对的一个表面和另一表面；
244.摄像部，其设置在所述半导体基板中，并且包括执行光电转换的多个传感器像素；以及
245.发电部，其设置在所述半导体基板中的所述摄像部周围，并且执行光电转换。
246.(2)根据上述(1)所述的摄像器件，其中
247.在所述半导体基板的所述一个表面上方布置有光学系统，并且
248.所述摄像部和所述发电部布置在所述光学系统的像圈内。
249.(3)根据上述(1)或(2)所述的摄像器件，其中，所述摄像部和所述发电部彼此电气分离。
250.(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的摄像器件，其中
251.所述半导体基板还包括位于所述摄像部和所述发电部之间的分离部，并且
252.所述摄像部和所述发电部利用所述分离部彼此电气分离。
253.(5)根据上述(4)所述的摄像器件，其中，所述分离部由绝缘膜或杂质区域形成。
254.(6)根据上述(4)或(5)所述的摄像器件，其中，所述分离部贯通于所述半导体基板的所述一个表面和所述另一表面之间。
255.(7)根据上述(4)或(5)所述的摄像器件，其中，所述分离部被形成得从所述半导体基板的所述另一表面朝着所述一个表面，并且在所述半导体基板的内部沿所述半导体基板的面内方向延伸。
256.(8)根据上述(5)至(7)中任一项所述的摄像器件，其中，用于构成所述分离部的所述杂质区域被施加有固定电位。
257.(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的摄像器件，其中，所述半导体基板包括第一导电类型区域和第二导电类型区域，所述第二导电类型区域设置在所述第一导电类型区域内并且具有与所述第一导电类型区域的导电类型不同的导电类型，所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域形成pn结。
258.(10)根据上述(9)所述的摄像器件，其中，在所述摄像部中，所述第二导电类型区域是在遍及整个表面而延伸的所述第一导电类型区域中与各个所述传感器像素对应地形成的。
259.(11)根据上述(9)或(10)所述的摄像器件，其中，在所述发电部中，所述第二导电类型区域是在遍及整个表面而延伸的所述第一导电类型区域中以梳齿状形状形成的。
260.(12)根据上述(9)或(10)所述的摄像器件，其中，在所述发电部中，所述第二导电类型区域是在遍及整个表面而延伸的所述第一导电类型区域中以点状形状形成的。
261.(13)根据上述(9)至(12)中任一项所述的摄像器件，其中，在所述发电部中，多个沿所述半导体基板的面内方向延伸的所述第二导电类型区域以夹着所述第一导电类型区域的方式层叠着。
262.(14)根据上述(1)至(13)中任一项所述的摄像器件，其中，所述发电部从所述摄像部的周围在所述半导体基板的所述另一表面中延伸，并且所述发电部部分地具有与所述摄像部层叠的结构。
263.(15)根据上述(1)至(14)中任一项所述的摄像器件，其中，所述半导体基板在所述一个表面上具有凹凸形状。
264.(16)根据上述(1)至(15)中任一项所述的摄像器件，其中，所述摄像部具有大致矩形形状，并且在周缘的至少一边上包括虚设像素。
265.(17)根据上述(1)至(16)中任一项所述的摄像器件，其中，所述摄像部还包括在所述半导体基板外部的有机光电转换部，所述有机光电转换部包含有机材料。
266.本技术要求2019年9月27日向美国专利商标局提交的美国专利申请第62/907,170号的优先权权益，因此通过引用将该美国专利申请的全部内容并入本文中。
267.本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更落入所附权利要求或其等同物的范围内。