本發(fā)明涉及攝像元件和內(nèi)窺鏡裝置。

本申請根據(jù)2014年9月9日在日本申請的日本特愿2014-183211號主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。

背景技術(shù)：

近年來，在內(nèi)窺鏡等醫(yī)療應(yīng)用的領(lǐng)域中，在癌等病灶或血流的觀察中應(yīng)用了可投入到人體的熒光藥劑。在可投入到人體的熒光藥劑中最一般的是icg(吲哚青綠)這種通過紅外來激勵而發(fā)出熒光的熒光藥劑。

已知有能夠同時拍攝通常的可見圖像和icg的熒光波長的紅外圖像的技術(shù)(例如，參照專利文獻1)。圖14是示出了以往公知的、能夠同時拍攝通常的可見圖像和icg的熒光波長的紅外圖像的熒光內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖14所示的例子中，熒光內(nèi)窺鏡裝置1a使用分色鏡22，來使可見光入射到rgb的攝像元件26、27、28。由此，rgb的攝像元件26、27、28生成圖像信號。紅外光成分被分色鏡22反射，透過激勵光截止濾波器23，并入射到紅外的攝像元件25。由此，紅外的攝像元件25生成icg熒光圖像信號。

圖15是示出了配置在以往公知的熒光內(nèi)窺鏡裝置1a的光源裝置3a內(nèi)的帶通濾波器12的特性的曲線圖。線1501是示出了帶通濾波器12的透射率的線。根據(jù)該特性，帶通濾波器12使氙氣光源11的光的可見成分和icg熒光物質(zhì)的激勵波長成分透過，并照射到被攝體。

圖16是示出了以往公知的熒光內(nèi)窺鏡裝置1a的分色鏡22的特性的曲線圖。線1601是示出了分色鏡22的透射率的線。根據(jù)該特性，分色鏡22構(gòu)成為使可見成分透過，使紅外成分反射。

圖17是示出了以往公知的熒光內(nèi)窺鏡裝置1a的激勵光截止濾波器23的特性的曲線圖。線1701是示出了激勵光截止濾波器23的透射率的線。根據(jù)該特性，激勵光截止濾波器23構(gòu)成為僅使比icg熒光物質(zhì)的熒光波長長的波長的成分透過，紅外的攝像元件25僅能夠拍攝熒光像。

圖18是示出了以往公知的icg熒光物質(zhì)的激勵波長、熒光波長的特性的曲線圖。線1801是示出了激勵光的強度的線。線1802是示出了熒光的強度的線。為了生成icg熒光圖像信號，需要去除通過光源而照射到被攝體的激勵波長成分并利用攝像元件僅拍攝熒光波長成分的光。

根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，熒光內(nèi)窺鏡裝置1a通過分色鏡22將可見光和紅外光分離，并透射過激勵截止濾波器23，由此能夠同時拍攝可見像和熒光像。另外，熒光內(nèi)窺鏡裝置1a是能夠從光源裝置3a向被攝體照射可見成分的光且從激光光源7向被攝體照射激勵光成分的光而進行拍攝的系統(tǒng)。

此外，已知有與混合pd-pd成像器有關(guān)的技術(shù)(例如，參照專利文獻2)。圖19是示出了以往公知的、層疊2層攝像元件并使用在上層中透過的光在下層也進行拍攝的混合構(gòu)造的攝像元件的剖視圖。在圖19所示的例子中，將第1基板221和第2基板222層疊起來。在上層的第1基板221中形成有第1光電二極管223-1～223-n。在下層的第2基板222中形成有第2光電二極管224-1～224-n。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠利用形成在下層的第2基板222上的第2光電二極管224-1～224-n來接收透射過形成在上層的第1基板221上的第1光電二極管223-1～223-n后的光。由此，能夠利用形成在第1基板221上的第1光電二極管223-1～223-n和形成在第2基板222上的第2光電二極管224-1～224-n同時進行拍攝。

入射到被廣泛用作為ccd、cmos攝像元件的材料的硅中的光的波長越長，則在越深處被吸收。因此，在通過如圖19的混合pd-pd成像器使第1基板形成為如bsi那樣薄的圖像傳感器時，如圖18的曲線圖所記載的icg熒光波長那樣長的波長的成分能夠透射過第1基板221并在第2基板222上進行拍攝。在該情況下，與圖14所記載的結(jié)構(gòu)相比，無需分色鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)攝像頭的小型化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第3962122號公報

專利文獻2：美國特許申請公開第2013/0075607號說明書

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

但是，在以往公知的技術(shù)中，存在以下這樣的課題。圖20是示出了以往公知的icg熒光特性和層疊攝像元件的特性的曲線圖。線1081是示出了激勵光的透射率的線。線1082是示出了熒光的透射率的線。線1083是示出了透射過第1基板221的光的透射率的線。

根據(jù)圖20所示的曲線圖，透射過第1基板221的光雖然在600～800nm的范圍內(nèi)較大衰減，但是有無法忽略的量的光到達下層。該600～800nm的波長的光是在以icg的熒光波長的檢測為目的的利用第2基板222的拍攝中無用的光。為了去除該無用的光，需要在第1基板221和第2基板222的層間配置截止800nm以下的光的濾色器。但是，在第1基板221和第2基板222的層間配置截止800nm以下的光的濾色器存在具有制造上的難度的問題。

因此，本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種在混合構(gòu)造的攝像元件中，能夠高精度地拍攝與感興趣的波長對應(yīng)的熒光圖像的攝像元件和內(nèi)窺鏡裝置。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的第1方式具有：第1基板；第2基板，其層疊在所述第1基板上；第1像素，其呈矩陣狀地配置在所述第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段和包含波長比所述第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與所述第1波段的光對應(yīng)的第1信號；以及第2像素，其呈矩陣狀地配置在所述第2基板上，被照射透射過所述第1像素后的光，所述第2像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，并根據(jù)在所述第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第2信號。

本發(fā)明的第2方式具有：第1基板；第2基板，其層疊在所述第1基板上；第1像素，其呈矩陣狀地配置在所述第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段和包含波長比所述第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與所述第1波段的光對應(yīng)的第1信號；以及第2像素，其呈矩陣狀地配置在所述第2基板上，被照射透射過所述第1像素后的光，

所述第1像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，并根據(jù)在所述第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第2信號。

根據(jù)本發(fā)明的第3方式，也可以是，在上述第1方式或者上述第2方式中，所述第1pn結(jié)利用包含所述第1波段的波長的光，來生成電荷。

根據(jù)本發(fā)明的第4方式，也可以是，在上述第1方式至上述第3方式中的任意一個方式中，所述第1pn結(jié)的p型層和n型層被同電位地連接。

根據(jù)本發(fā)明的第5方式，也可以是，在上述第1方式至上述第4方式中的任意一個方式中，使用在所述第1pn結(jié)生成的第3信號，來校正所述第1信號。

根據(jù)本發(fā)明的第6方式，也可以是，在上述第1方式至上述第5方式中的任意一個方式中，使用所述第3信號，控制入射到所述第1像素和所述第2像素中的光的光量。

本發(fā)明的第7方式具有：第1基板；第2基板，其層疊在所述第1基板上；第1像素，其呈矩陣狀地配置在所述第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段的入射光和包含波長比所述第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與所述第1波段的光對應(yīng)的第1信號；第2像素，其呈矩陣狀地配置在所述第2基板上，被照射透射過所述第1像素后的光，所述第2像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，并根據(jù)在所述第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第2信號，所述第1像素具有與受光面平行的第3pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第3pn結(jié)深的位置處的第4pn結(jié)，并根據(jù)在所述第4pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第4信號。

本發(fā)明的第8方式的內(nèi)窺鏡裝置將由吲哚菁綠衍生物標記抗體構(gòu)成的熒光物質(zhì)投入到被檢查對象物而進行基于內(nèi)窺鏡的診斷，其中，該內(nèi)窺鏡裝置具有上述第1方式至上述第7方式的任意一個方式的攝像元件，在所述第1像素的受光面?zhèn)扰渲糜泄鈱W(xué)濾波器，該光學(xué)濾波器使可見波段和熒光物質(zhì)的近紅外的熒光波段透過，使與熒光波段接近的激勵波段成分不透過，所述第1波段包含可見波段，所述第2波段包含熒光物質(zhì)的熒光波段。

根據(jù)本發(fā)明的第9方式的內(nèi)窺鏡裝置，也可以是，在上述第8方式中，根據(jù)所述第1信號，生成可見波段的第1圖像，根據(jù)所述第2信號，生成熒光波段的第2圖像，所述第1基板、所述第2基板和所述光學(xué)濾波器配置在內(nèi)窺鏡前端部。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的攝像元件和內(nèi)窺鏡裝置，具有：第1基板；第2基板，其層疊在第1基板上；第1像素，其呈矩陣狀地配置在第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段的入射光和包含波長比第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，生成與第1波段的光對應(yīng)的第1信號；以及第2像素，其呈矩陣狀地配置在第2基板上，被照射透射過第1像素后的光。此外，第2像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，并根據(jù)在第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與第2波段的光對應(yīng)的第2信號。因此，能夠在混合構(gòu)造的攝像元件中，高精度地拍攝與感興趣的波長對應(yīng)的熒光圖像。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明第1實施方式中的攝像元件的截面的剖視圖。

圖2是示出了本發(fā)明第1實施方式中的濾色器的排列的概要圖。

圖3是示出了本發(fā)明第1實施方式中的激勵光、熒光、透射過第1基板的光、由第1pn結(jié)檢測出的光、由第2pn結(jié)檢測出的光的特性的曲線圖。

圖4是示出了本發(fā)明第1實施方式的攝像元件的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖5是示出了本發(fā)明第1實施方式的攝像元件的驅(qū)動定時的時序圖。

圖6是示出本發(fā)明第2實施方式中的攝像元件的截面的剖視圖。

圖7是示出了本發(fā)明第2實施方式中的激勵光、熒光、透射過第1基板的光、由第2pn結(jié)檢測出的光的特性的曲線圖。

圖8是示出本發(fā)明第3實施方式中的攝像元件的截面的剖視圖。

圖9是示出了本發(fā)明第4實施方式的攝像元件的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖10是示出了本發(fā)明第5實施方式中的攝像元件的結(jié)構(gòu)的概要圖。

圖11是示出了本發(fā)明第5實施方式中的icg濾波器的分光特性的曲線圖。

圖12是示出了本發(fā)明第6實施方式中的內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖13是示出了本發(fā)明第7實施方式的攝像元件的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖14是示出了以往公知的、能夠同時拍攝通常的可見圖像和icg的熒光波長的紅外圖像的熒光內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖15是示出了配置在以往公知的熒光內(nèi)窺鏡裝置的光源裝置上的帶通濾波器的特性的曲線圖。

圖16是示出了以往公知的熒光內(nèi)窺鏡裝置的分色鏡的特性的曲線圖。

圖17是示出了以往公知的熒光內(nèi)窺鏡裝置的激勵光截止濾波器的特性的曲線圖。

圖18是示出了以往公知的icg熒光物質(zhì)的激勵波長、熒光波長的特性的曲線圖。

圖19是示出了以往公知的、層疊2層攝像元件并使用透射過上層后的光在下層也進行拍攝的混合構(gòu)造的攝像元件的剖視圖。

圖20是示出了以往公知的icg熒光特性和層疊攝像元件的特性的曲線圖。

具體實施方式

(第1實施方式)

以下，參照附圖來說明本發(fā)明的第一實施方式。首先，說明攝像元件100的結(jié)構(gòu)。圖1是示出本實施方式中的攝像元件100的截面的剖視圖。在圖示的例子中，攝像元件100具有第1基板101、第2基板102、第1光電二極管103-1～103-n(第1受光元件)、第2像素104-1～104-n(第2光電二極管、第2受光元件)和濾色器105-1～105-n。此外，將照射入射光的一側(cè)的面定義為受光面。

將第1基板101和第2基板102層疊起來。第1基板101和第2基板102是硅基板。此外，入射的光中的一部分光透射過第1基板101。

第1光電二極管103-1～103-n配置在第1基板101內(nèi)。濾色器105-1～105-n是使紅色的光透射過的濾波器(r)、或者使綠色光透射過的濾波器(g)、或者使藍色的光透射過的濾波器(b)中的任意方，并配置在第1光電二極管103-1～103-n的受光面?zhèn)取＜?，在?光電二極管103-1～103-n上配置有片上(on-chip)的rgb濾色器105-1～105-n。關(guān)于濾色器105-1～105-n的配置，在后面進行敘述。

另外，濾色器105-1～105-n可以是使紅色的光透射過的濾波器(r)，也可以是使綠色光透射過的濾波器(g)，也可以是使藍色的光透射過的濾波器(b)，還能夠使紅外波長的光透射過。此外，一般而言，雖然在數(shù)字照相機用的攝像元件等中在受光面?zhèn)仍O(shè)置ir截止濾波器(紅外光截止濾波器)，但在本實施方式中不使用ir截止濾波器。

在本實施方式中，設(shè)各第1光電二極管103-1～103-n與各濾色器105-1～105-n的組為第1像素106-1～106-n。例如，設(shè)第1光電二極管103-1與濾色器105-1的組為第1像素106-1。第1光電二極管103-1～103-n輸出與曝光量對應(yīng)的第1信號。

第2像素104-1～104-n配置在第2基板102內(nèi)。此外，第2像素104-1～104-n分別包含作為p型層的p11～p1n、作為n型層的n1～nn、作為p型層的p21～p2n，并具有與受光面平行的第1pn結(jié)1041-1～1041-n、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)1041-1～1041-n深的位置處的第2pn結(jié)1042-1～1042-n。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2像素104-1～104-n根據(jù)在第2pn結(jié)1042-1～1042-n處獲得的電荷，生成第2信號。此外，第2像素104-1～104-n根據(jù)在第1pn結(jié)1041-1～1041-n處獲得的電荷，生成第3信號。

接著，說明濾色器105的排列。圖2是示出了本實施方式的濾色器105的排列的概要圖。在圖2所示的例子中，在第1基板101中包含有6行6列的呈二維狀規(guī)則排列的總計36個第1像素106。此外，在第2基板102中包含有6行6列的呈二維狀規(guī)則排列的總計36個第2像素104。如圖2所示，在第1基板101上以拜爾排列排列有濾色器105(濾色器r、濾色器g、濾色器b)。

對第1像素106照射包含可見波段的第1波段、和包含波長比第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與第1波段的光對應(yīng)的第1信號。

對第2像素104照射透射過第1像素106后的光、例如包含紅外光的光。根據(jù)這樣的像素配置，能夠同時在第1基板101上拍攝可見圖像，并在第2基板102上拍攝紅外圖像。

另外，第1基板101所包含的第1像素106和第2基板102所包含的第2像素104的數(shù)量不限于圖2所示的例子，可以是任意數(shù)量，此外，第1像素106和第2像素104的排列可以是任意排列。

此外，在圖2所示的例子中，在第1像素106之下對應(yīng)地配置有第2像素104，但不限于此，還能夠研究使第2像素104的像素尺寸形成為第1像素106的像素尺寸的整數(shù)倍等。

圖3是示出了本實施方式中的激勵光、熒光、透射過第1基板101后的光、由第1pn結(jié)1041-1～1041-n檢測出的光、由第2pn結(jié)1042-1～1042-n檢測出的光的特性的曲線圖。曲線圖的橫軸表示波長(nm)。曲線圖的縱軸表示透射率(％)。線301是示出了激勵光的特性的線。線302是示出了熒光的特性的線。線303是示出了透射過第1基板101的光的特性的線。線304是示出了由第1pn結(jié)1041-1～1041-n檢測出的光的特性的線。線305是示出了由第2pn結(jié)1042-1～1042-n檢測出的光的特性的線。

在本實施方式中，配置在第2基板102上的第2像素104具有：第1pn結(jié)1041-1～1041-n；第2pn結(jié)1042-1～1042-n，其存在于比第1pn結(jié)1041-1～1041-n深的位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2pn結(jié)1042-1～1042-n能夠檢測透射過第1基板101和第1pn結(jié)1041-1～1041-n的光(圖3的區(qū)域306的光)。

由此，第2pn結(jié)1042-1～1042-n能夠檢測去除在第1基板101或存在于淺側(cè)的層上的第1pn結(jié)1041-1～1041-n中無用的激勵光成分(600～800nm的波長的光)的更多部分后的熒光成分，并生成與第2波段的光對應(yīng)的第2信號。因此，攝像元件100能夠去除照射到熒光物質(zhì)的激勵光成分或可見成分，并能夠以高s/n取得感興趣的波長(熒光波長(860nm))的圖像。

接著，說明攝像元件100的結(jié)構(gòu)。圖4是示出了本實施方式的攝像元件100的結(jié)構(gòu)的框圖。攝像元件100具有驅(qū)動部401、第1像素/信號讀出部402、第2像素/信號讀出部403、信號處理部404和信號輸出端子405。驅(qū)動部401發(fā)送控制信號，并對第1像素/信號讀出部402和第2像素/信號讀出部403進行驅(qū)動。第1像素/信號讀出部402包含第1像素106-1～106-n，并讀出由第1像素106-1～106-n生成的第1信號，輸出到信號處理部404。第2像素/信號讀出部403包含第2像素104-1～104，讀出由第2像素104-1～104-n生成的第2信號，并輸出到信號處理部404。

信號處理部404根據(jù)從第1像素/信號讀出部402輸入的第1信號，生成第1圖像。第1信號是與紅色的光的強度對應(yīng)的r信號、與綠色的光的強度對應(yīng)的g信號和與藍色的光的強度對應(yīng)的b信號。即，第1信號是rgb信號。由此，由信號處理部404生成的第1圖像是rgb圖像。

此外，信號處理部404根據(jù)從第2像素/信號讀出部403輸入的第2信號，生成第2圖像。第2信號是與以830nm為中心的光的強度對應(yīng)的熒光信號。由此，由信號處理部404生成的第2圖像是熒光圖像。此外，信號處理部404從信號輸出端子405輸出所生成的第1圖像和第2圖像。另外，信號處理部404可以進行例如降噪、rgb圖像、熒光圖像的重疊等圖像處理。

接著，說明攝像元件100的驅(qū)動方法。圖5是示出了本實施方式的攝像元件100的驅(qū)動定時的時序圖。在圖示的例子中示出了表示第1像素106的驅(qū)動定時的時序圖501和表示第2像素104的驅(qū)動定時的時序圖502。另外，時序圖的橫軸是時間。

對第2像素104僅照射透射過第1像素106后的光，所以照射到第2像素104的光量比照射到第1像素106的光量小。因此，如圖5所示，在本實施方式中，第1像素106的電荷蓄積時間(曝光時間)比第2像素104的電荷蓄積時間(曝光時間)長。另外，在本實施方式中，設(shè)定從各像素讀出信號的時間即讀出時間，使得rgb圖像和熒光圖像的幀率成為相同的幀率。

如上所述，根據(jù)本實施方式，將第1基板101和第2基板102層疊起來。此外，在從第1基板101的受光面?zhèn)扔^察時，第2基板102配置在與第1基板101重疊的位置且與第1基板101的受光面?zhèn)认喾吹囊粋?cè)。此外，第1基板101使光透射。此外，透射過第1基板101的光被照射到第2基板102上。

由此，第1基板101的第1像素106和第2基板102的第2像素104能夠同時進行曝光。即，能夠同時進行第1像素106的第1信號的生成和第2像素104的第2信號的生成。因此，信號處理部404能夠同時生成基于第1信號的第1圖像(rgb圖像)和基于第2信號的第2圖像(熒光圖像)。

此外，根據(jù)本實施方式，配置在第2基板102上的第2像素104具有：第1pn結(jié)1041-1～1041-n；以及第2pn結(jié)1042-1～1042-n，其存在于比第1pn結(jié)1041-1～1041-n深的位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2pn結(jié)1042-1～1042-n能夠檢測透射過第1基板101和第1pn結(jié)1041-1～1041-n的光。

由此，第2pn結(jié)1042-1～1042-n能夠檢測去除在第1基板101或存在于淺側(cè)的層上的第1pn結(jié)1041-1～1041-n中無用的光的成分的更多部分后的熒光成分，并生成與第2波段的光對應(yīng)的第2信號。因此，攝像元件100能夠去除照射到熒光物質(zhì)的激勵光成分和可見成分，高精度地拍攝與感興趣的波長對應(yīng)的熒光圖像。

(第2實施方式)

接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。第1實施方式的攝像元件100和本實施方式的攝像元件的不同之處在于第1基板具有的第1光電二極管的結(jié)構(gòu)。另外，其他結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同。

圖6是示出本實施方式中的攝像元件600的截面的剖視圖。在圖示的例子中，攝像元件600具有第1基板601、第2基板102、第1光電二極管603-1～603-n(第1受光元件)、第2像素104-1～104-n(第2光電二極管、第2受光元件)和濾色器105-1～105-n。此外，將照射有入射光的一側(cè)的面定義為受光面。

將第1基板601和第2基板102層疊起來。第1基板601和第2基板102是硅基板。此外，入射的光中的一部分光透射過第1基板601。

第1光電二極管603-1～603-n配置在第1基板601內(nèi)。此外，第1光電二極管603-1～603-n分別包含作為p型層的1p11～1p1n、作為n型層的1n1～1nn和作為p型層的1p21～1p2n，并具有與受光面平行的第1pn結(jié)6031-1～6031-n、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)6031-1～6031-n深的位置處的第2pn結(jié)6032-1～6032-n。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1光電二極管603-1～603-n根據(jù)在第2pn結(jié)6032-1～6032-n處獲得的電荷，生成第2信號。此外，第1光電二極管603-1～603-n根據(jù)在第1pn結(jié)6031-1～6031-n處獲得的電荷，生成第1信號。

濾色器105-1～105-n是使紅色的光透射的濾波器(r)、或者使綠色光透射的濾波器(g)、或者使藍色的光透射的濾波器(b)中的任意一個，并配置在第1光電二極管603-1～603-n的受光面?zhèn)?。即，在?光電二極管603-1～603-n上配置有片上(on-chip)的rgb濾色器105-1～105-n。濾色器105-1～105-n的配置與第1實施方式相同。

在本實施方式中，設(shè)各第1光電二極管603-1～603-n與各濾色器105-1～105-n的組為第1像素606-1～606-n。例如，設(shè)第1光電二極管603-1與濾色器105-1的組為第1像素606-1。

第2像素104-1～104-n配置在第2基板102內(nèi)。此外，第2像素104-1～104-n分別包含作為p型層的p11～p1n、作為n型層的n1～nn、作為p型層的p21～p2n，并具有與受光面平行的第1pn結(jié)1041-1～1041-n、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)1041-1～1041-n深的位置處的第2pn結(jié)1042-1～1042-n。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第2像素104-1～104-n根據(jù)在第2pn結(jié)1042-1～1042-n處獲得的電荷，生成第2信號。此外，第2像素104-1～104-n根據(jù)在第1pn結(jié)1041-1～1041-n處獲得的電荷，生成第3信號。

圖7是示出了本實施方式中的激勵光、熒光、透射過第1基板101的光、由第2pn結(jié)1042-1～1042-n檢測出的光的特性的曲線圖。曲線圖的橫軸表示波長(nm)。曲線圖的縱軸表示透射率(％)。線701是示出了激勵光的特性的線。線702是示出了熒光的特性的線。線703是示出了透射過第1基板601的光的特性的線。線704是示出了由第2pn結(jié)1042-1～1042-n檢測出的光的特性的線。

在本實施方式中，第1光電二極管603-1～603-n分別包含作為p型層的1p11～1p1n、作為n型層的1n1～1nn和作為p型層的1p21～1p2n，并具有與受光面平行的第1pn結(jié)6031-1～6031-n、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)6031-1～6031-n深的位置處的第2pn結(jié)6032-1～6032-n。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，透射過第1基板601的激勵光成分比第1實施方式(參照圖3的線303)少。

由此，第2pn結(jié)1042-1～1042-n能夠檢測去除在第1基板601或存在于淺側(cè)的層的第1pn結(jié)1041-1～1041-n中無用的光的成分后的熒光成分，生成與第2波段的光對應(yīng)的第2信號。因此，攝像元件600能夠去除照射到熒光物質(zhì)的激勵光成分和可見成分，高精度地拍攝與感興趣的波長對應(yīng)的熒光圖像。

(第3實施方式)

接著，說明本發(fā)明的第3實施方式。第1實施方式的攝像元件100和本實施方式的攝像元件的不同之處在于將包含有第2像素的第1pn結(jié)的p型層與n型層電連接，并設(shè)為相同電位。另外，其他結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同。

圖8是示出本實施方式中的攝像元件800的截面的剖視圖。如圖8所示，攝像元件800具有第1基板101、第2基板802、第1光電二極管103-1～103-n(第1受光元件)、第2像素804-1～804-n(第2光電二極管、第2受光元件)和濾色器105-1～105-n。此外，將照射有入射光的一側(cè)的面定義為受光面。

將第1基板101和第2基板802層疊起來。第1基板101和第2基板802是硅基板。此外，入射的光中的一部分光透射過第1基板101。

第1光電二極管103-1～103-n配置在第1基板101內(nèi)。濾色器105-1～105-n是使紅色的光透射的濾波器(r)、或者使綠色光透射的濾波器(g)、或者使藍色的光透射的濾波器(b)中的任意一個，并配置在第1光電二極管103-1～103-n的受光面?zhèn)?。即，在?光電二極管103-1～103-n上配置有片上的rgb濾色器105-1～105-n。濾色器105-1～105-n的配置與第1實施方式相同。

在本實施方式中，設(shè)各第1光電二極管103-1～103-n與各濾色器105-1～105-n的組為第1像素106-1～106-n。例如，設(shè)第1光電二極管103-1與濾色器105-1的組為第1像素106-1。第1光電二極管103-1～103-n輸出與曝光量對應(yīng)的第1信號。

第2像素804-1～804-n配置在第2基板802內(nèi)。此外，第2像素804-1～804-n分別包含作為p型層的p11～p1n、作為n型層的n1～nn、作為p型層的p21～p2n，并具有與受光面平行的第1pn結(jié)8041-1～8041-n、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)8041-1～8041-n深的位置處的第2pn結(jié)8042-1～8042-n。此外，分別使用連接部8043-1～8043-n將第1pn結(jié)8041的p型層p11～p1n和n型層n1～nn電連接，并成為相同電位。由此，能夠抑制第1pn結(jié)8041的電荷的產(chǎn)生。因此，能夠提高第2pn結(jié)8042-1～8042-n生成的第2信號的精度。

(第4實施方式)

接著，說明本發(fā)明的第4實施方式。第1實施方式的攝像元件100和本實施方式的攝像元件的不同之處在于，使用在第1pn結(jié)1041-1～1041-n生成的第3信號和在第2pn結(jié)1042-1～1042-n生成的信號，來校正基于由第1基板101的第1像素106-1～106-n生成的第1信號的rgb圖像。另外，其他結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同。

圖9是示出了本實施方式的攝像元件900的結(jié)構(gòu)的框圖。攝像元件900具有第1像素/信號讀出部402和信號校正部901。由第1像素106-1～106-n生成的第1信號除可見成分(rgb成分)以外還包含紅外成分。此外，由第1pn結(jié)1041-1～1041-n生成的第3信號和由第2pn結(jié)1042-1～1042-n生成的信號是相當于第1信號所包含的紅外成分的信號。由此，信號校正部901通過從第1信號減去紅外成分的差分處理，能夠僅利用可見成分來生成圖像。因此，能夠進一步提高第1圖像(rgb圖像、可見圖像)的畫質(zhì)。

(第5實施方式)

接著，說明本發(fā)明的第5實施方式。本實施方式和第1實施方式的不同之處在于，在攝像元件的受光面?zhèn)染哂衖cg濾波器。另外，其他結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同。

圖10是示出了本實施方式的攝像元件1200的結(jié)構(gòu)的概要圖。圖10所示的攝像元件1200具有：第1基板101、第2基板102、多個第1光電二極管103(第1受光元件)、多個第2像素104(第2光電二極管、第2受光元件)、多個濾色器105和icg濾波器1201。

第1基板101、第2基板102、第1光電二極管103、第2像素104和濾色器105的結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同。icg濾波器1201配置在濾色器105的受光面?zhèn)?。icg濾波器1201是使icg的激勵光截止并僅使熒光波長透射過的光學(xué)濾波器。

圖11是示出了本實施方式中的icg濾波器1201的分光特性的曲線圖。曲線圖的橫軸表示波長(nm)。曲線圖的縱軸表示透射率。線1301示出icg濾波器1201的可見區(qū)域的透射率。線1302示出icg濾波器1201的熒光的透射率。如圖11所示，icg濾波器1201使可見區(qū)域的光和熒光透過，不使激勵光透過。另外，在圖11所示的例子中示出了使熒光部分以900nm進行衰減的icg濾波器1201，但也可以是使800nm以上全部透射過的高通型。

由此，第2pn結(jié)1042-1～1042-n能夠檢測去除在icg濾波器1201、第1基板101、和存在于淺側(cè)的層的第1pn結(jié)1041-1～1041-n中無用的光的成分后的熒光成分，生成與第2波段的光對應(yīng)的第2信號。因此，攝像元件1200能夠去除照射到熒光物質(zhì)的激勵光成分和可見成分，高精度地拍攝與感興趣的波長對應(yīng)的熒光圖像。

(第6實施方式)

接著，說明本發(fā)明的第6實施方式。在本實施方式中，說明內(nèi)置有第1實施方式～第5實施方式所記載的攝像元件中的任意一方的內(nèi)窺鏡裝置。

圖12是示出了本實施方式的內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖示的例子中，內(nèi)窺鏡裝置1000具有內(nèi)窺鏡鏡體1001、運算部1002、監(jiān)視器1003和光源部1004。運算部1002進行內(nèi)窺鏡裝置1000的各個部的控制。監(jiān)視器1003例如是液晶顯示器，對圖像進行顯示。光源部1004例如是led，進行發(fā)光。

內(nèi)窺鏡鏡體1001具有攝像元件1011、攝像鏡頭1012、光導(dǎo)1013和照明鏡頭1014。攝像元件1011是第1實施方式～第5實施方式所記載的任意一個攝像元件。攝像元件1011配置在內(nèi)窺鏡鏡體1001的前端部。此外，攝像鏡頭1012配置在攝像元件1011的受光面?zhèn)取４送?，照明鏡頭1014配置在內(nèi)窺鏡鏡體1001的前端部。

光導(dǎo)1013將由光源部1004發(fā)出的光照射到照明鏡頭1014。照明鏡頭1014會聚從光導(dǎo)1013照射的光，并照射到被攝體。攝像鏡頭1012會聚來自被攝體的光，并照射到攝像元件1011。攝像元件1011根據(jù)由攝像鏡頭1012照射的光，生成第1圖像和第2圖像。運算部1002將由攝像元件1011生成的第1圖像和第2圖像顯示到監(jiān)視器1003上。

例如，第1實施方式～第5實施方式所記載的攝像元件能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，并同時拍攝高精度的rgb圖像和熒光圖像。由此，通過在內(nèi)窺鏡裝置1000中使用第1實施方式～第5實施方式所記載的攝像元件中的任意一個，能夠同時拍攝高精度的rgb圖像和熒光圖像。例如，能夠使高精度的rgb圖像和熒光圖像有助于癌癥診斷或外科手術(shù)時的icg觀察。

(第7實施方式)

接著，說明本發(fā)明的第7實施方式。本實施方式和第6實施方式的不同之處在于，使用由第1pn結(jié)1041-1～1041-n生成的第3信號來調(diào)整光源部1004的光量(激勵光成分)。另外，其他結(jié)構(gòu)與第6實施方式相同。

圖13是示出了本實施方式的攝像元件1100的結(jié)構(gòu)的框圖。攝像元件1100具有光量調(diào)整部1101。由第1pn結(jié)1041-1～1041-n生成的第3信號是與激勵光量對應(yīng)的信號。例如，由于在icg熒光物質(zhì)中激勵波長也是紅外，所以觀察者無法通過目視進行光量調(diào)整。因此，在本實施方式中，光量調(diào)整部1101根據(jù)由第1pn結(jié)1041-1～1041-n生成的第3信號，調(diào)整光源部1004的光量(激勵光成分)。由此，由于能夠使照射到投入有icg熒光物質(zhì)的被攝體上的光量最優(yōu)化，所以能夠進一步提高熒光圖像的畫質(zhì)。

以上參照附圖詳述了本發(fā)明的第1實施方式～第7實施方式，然而具體的結(jié)構(gòu)不限于該實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，能夠進行結(jié)構(gòu)的附加、省略、置換和其他變更。例如，也可以組合在各實施方式中所示的結(jié)構(gòu)。

此外，本發(fā)明不被上述說明所限定，僅被所附權(quán)利要求的范圍所限定。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

上述各實施方式的攝像元件具有：第1基板；第2基板，其層疊在第1基板上；第1像素，其呈矩陣狀地配置在第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段的入射光和包含波長比第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，生成與第1波段的光對應(yīng)的第1信號；以及第2像素，其呈矩陣狀地配置在第2基板上，被照射透射過第1像素后的光。此外，第2像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與受光面平行且存在于比第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，并根據(jù)在第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與第2波段的光對應(yīng)的第2信號。因此，能夠在混合構(gòu)造的攝像元件中，高精度地拍攝與感興趣的波長對應(yīng)的熒光圖像。

標號說明

100，600，800，900，1011，1100，1200：攝像元件；

101，221，601：第1基板；

102，222，802：第2基板；

103-1～103-n，223-1～223-n，603-1～603-n：第1光電二極管；

104-1～104，224-1～224-n，804-1～804-n：第2像素；

105-1～105-n：濾色器；

106-1～106-n、606-1～606-n：第1像素；

401：驅(qū)動部；

402：第1像素/信號讀出部；

403：第2像素/信號讀出部；

404：信號處理部；

405：信號輸出端子；

901：信號校正部；

1000：內(nèi)窺鏡裝置；

1001：內(nèi)窺鏡鏡體；

1002：運算部；

1003：監(jiān)視器；

1004：光源部；

1012：攝像鏡頭；

1013：光導(dǎo)；

1014：照明鏡頭；

1041-1～1041-n，6031-1～6031-n，8041-1～8041-n：第1pn結(jié)；

1042-1～1042-n，6032-1～6032-n，8042-1～8042-n：第2pn結(jié)；

1101：光量調(diào)整部；

1201：icg濾波器；

8043-1～8043-n：連接部。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.[2016年1月7日(07.01.2016)國際事務(wù)局受理]

(修改后)一種攝像元件，其特征在于，具有：

第1基板；

第2基板，其層疊在所述第1基板上；

第1像素，其呈矩陣狀地配置在所述第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段的入射光和包含波長比所述第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與所述第1波段的光對應(yīng)的第1信號；以及

第2像素，其呈矩陣狀地配置在所述第2基板上，被照射透射過所述第1像素后的光，

所述第2像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，所述第1pn結(jié)的p型層和n型層被同電位地連接，所述第2像素根據(jù)在所述第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第2信號。

2.(修改后)一種攝像元件，其特征在于，具有：

第1基板；

第2基板，其層疊在所述第1基板上；

第1像素，其呈矩陣狀地配置在所述第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段的入射光和包含波長比所述第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與所述第1波段的光對應(yīng)的第1信號；以及

第2像素，其呈矩陣狀地配置在所述第2基板上，被照射透射過所述第1像素后的光，

所述第1像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，所述第1pn結(jié)的p型層和n型層被同電位地連接，所述第1像素根據(jù)在所述第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第2信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像元件，其特征在于，

所述第1pn結(jié)利用包含所述第1波段的波長的光，來生成電荷。

4.(刪除)

5.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項所述的攝像元件，其特征在于，

使用在所述第1pn結(jié)處生成的第3信號，來校正所述第1信號。

6.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1～3和權(quán)利要求5中的任意一項所述的攝像元件，其特征在于，

使用所述第3信號，控制入射到所述第1像素和所述第2像素中的光的光量。

7.(修改后)一種攝像元件，其特征在于，具有：

第1基板；

第2基板，其層疊在所述第1基板上；

第1像素，其呈矩陣狀地配置在所述第1基板上，分別具有第1受光元件，被照射包含可見波段的第1波段的入射光和包含波長比所述第1波段長的近紅外區(qū)的第2波段的入射光，并生成與所述第1波段的光對應(yīng)的第1信號；

第2像素，其呈矩陣狀地配置在所述第2基板上，被照射透射過所述第1像素后的光，

所述第2像素具有與受光面平行的第1pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第1pn結(jié)深的位置處的第2pn結(jié)，所述第1pn結(jié)的p型層和n型層被同電位地連接，所述第2像素根據(jù)在所述第2pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第2信號，

所述第1像素具有與受光面平行的第3pn結(jié)、和與所述受光面平行且存在于比所述第3pn結(jié)深的位置處的第4pn結(jié)，所述第3pn結(jié)的p型層和n型層被同電位地連接，所述第1像素根據(jù)在所述第4pn結(jié)處獲得的電荷，生成與所述第2波段的光對應(yīng)的第4信號。

8.一種內(nèi)窺鏡裝置，其將由吲哚菁綠衍生物標記抗體構(gòu)成的熒光物質(zhì)投入到被檢查對象物中而進行基于內(nèi)窺鏡的診斷，其特征在于：

該內(nèi)窺鏡裝置具有權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的任意一項所述的攝像元件，

在所述第1像素的受光面?zhèn)扰渲糜泄鈱W(xué)濾波器，該光學(xué)濾波器使可見波段和熒光物質(zhì)的近紅外的熒光波段透過，使與熒光波段接近的激勵波段成分不透過，

所述第1波段包含可見波段，所述第2波段包含熒光物質(zhì)的熒光波段。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于：

根據(jù)所述第1信號，生成可見波段的第1圖像，

根據(jù)所述第2信號，生成熒光波段的第2圖像，

所述第1基板、所述第2基板和所述光學(xué)濾波器配置于內(nèi)窺鏡前端部。