光檢測裝置、拍攝裝置以及拍攝元件的製作方法

2023-06-04 17:03:36 5

本發明涉及光檢測裝置以及拍攝裝置。

背景技術：

有這樣的電路：通過交流連接而除去所接收的光信號中含有的背景成分並將除去後的信號輸入到鎖定放大器(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特表2002－502980號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

因對能夠用於交流連接的電容元件的電容存在限制，存在放大器的增益不充分的情況。

用於解決問題的手段

在本發明的第1方案中，提供一種拍攝元件，其具備：第1光電轉換部，輸出與包含調製光成分以及背景光成分的入射光相應的第1電信號；第2光電轉換部，輸出入射光中減少了調製光成分而得到的第2電信號；以及信號處理部，通過從第1電信號減去第2電信號，而從第1電信號減少與背景光成分對應的成分。

在本發明的第2方案中，提供一種拍攝裝置，具備上述拍攝元件、和使像光在拍攝元件成像的成像光學系統。

上述發明的概要並沒有列舉本發明的全部特徵。這些特徵組的子組合也能夠成為發明。

附圖說明

圖1是拍攝元件101的示意剖視圖。

圖2是cmos傳感器部129的示意俯視圖。

圖3是調製信號檢測部201的電路圖。

圖4是表示背景光檢測部209的等效電路的電路圖。

圖5是拍攝裝置300的示意圖。

圖6是說明調製光檢測部210的動作的圖。

圖7是說明鎖定放大部220的動作的圖。

圖8是表示鎖定放大部220的電路例子的圖。

圖9是說明鎖定放大部220的動作的圖。

圖10是另一調製信號檢測部202的局部示意圖。

圖11是表示調製信號檢測部202的不同狀態的示意圖。

圖12是另一調製信號檢測部203的局部示意圖。

圖13是調製信號檢測部204的示意圖。

圖14是表示調製信號檢測部204的另一狀態的示意圖。

圖15是調製信號檢測部205的示意圖。

圖16是另一拍攝元件102的示意剖視圖。

圖17是另一拍攝元件103的示意剖視圖。

圖18是另一拍攝元件104的示意剖視圖。

圖19是另一拍攝元件105的示意剖視圖。

圖20是cmos傳感器部179的示意俯視圖。

具體實施方式

以下，通過發明的實施方式來說明本發明。下面的實施方式不限定權利要求書所述的發明。實施方式中說明的特徵的所有組合未必是發明的解決手段所必須的。

圖1是拍攝元件101的示意剖視圖。拍攝元件101具備從圖中下方起依次層疊的支承基板160、檢測處理基板150、檢測用受光基板130、連接基板140、拍攝用受光基板120以及光學元件層110。光學元件層110以外的基板分別通過光刻單獨製造後層疊地接合。

支承基板160是將用作形成檢測處理基板150時的基底的部件直接保留而形成的。但是，根據用途不同，存在通過研磨等而比原始尺寸薄化的情況。另外，還存在設有將支承基板160貫穿的tsv(throughsiliconvia：矽通孔)、配置於支承基板160的圖中下表面的凸塊等情況。

檢測處理基板150具有包含元件層、布線層等的檢測電路151。檢測電路151在檢測處理基板150的面方向配置有多個。連接基板140將正下方的檢測處理基板150和正上方的檢測用受光基板130機械地結合併且還電結合。而且，存在在連接基板140中組入有用於檢測電路151的電容元件、電阻元件等無源元件的情況。

檢測用受光基板130具有多個檢測用受光元件131而形成光電轉換部。檢測用受光元件131各自接收將光學元件層110和拍攝用受光基板120透射而入射的入射光，並輸出與入射光的強度相應的電信號。檢測用受光元件131各自通過將連接基板140貫穿而形成的布線以及元件而與檢測處理基板150的檢測電路151連接。由此，從檢測用受光元件131輸出的電信號被輸入到檢測處理基板150的檢測電路151。

拍攝用受光基板120具有多個拍攝用受光元件121。在通過拍攝元件101對圖像進行拍攝的情況下，在拍攝用受光元件121所排列的面上成像出被攝體的像。光學元件層110含有晶載(on-chip)彩色濾光片112、晶載透鏡111等，預先對入射至拍攝用受光元件121的入射光進行光學處理。光學元件層110是在層疊了其他基板以後堆積光學材料並加工而形成的。

圖2是含有拍攝用受光元件121且形成於拍攝用受光基板120的cmos傳感器部129的示意俯視圖。cmos傳感器部129具有：傳感器陣列122、列信號處理電路123、水平驅動電路124以及垂直驅動電路125，按照從外部供給的控制信號而動作。

傳感器陣列122包括呈矩陣狀排列的多個拍攝用受光元件121。拍攝用受光元件121各自與多個電晶體一起形成圖像傳感器中的單位像素。

垂直驅動電路125沿著傳感器陣列122的排列的一條邊配置。列信號處理電路123及水平驅動電路124沿著與垂直驅動電路125的配置邊正交的邊配置。垂直驅動電路125在圖中水平地配置的多條驅動線的一端按照每一行與拍攝用受光元件121連接。

垂直驅動電路125含有移位寄存器，依次選擇所連接的多條驅動線，向所選擇的驅動線供給對拍攝用受光元件121進行驅動的脈衝信號。由此，拍攝用受光元件121以行為單位沿垂直方向被依次選擇並被掃描。

列信號處理電路123含有相關雙採樣電路、負荷電晶體、列選擇電晶體等，按每一列與拍攝用受光元件121連接。水平驅動電路124由例如移位寄存器形成，連接於列信號處理電路123中的列選擇電晶體。水平驅動電路124通過依次驅動列信號處理電路123的列選擇電晶體，而通過列信號處理電路123按每一列對拍攝用受光元件121進行選擇並掃描。

在通過垂直驅動電路125而被選擇驅動的行中，通過水平驅動電路124而被選擇驅動的拍攝用受光元件121將與蓄積於浮遊擴散層的電荷相應的電壓信號輸出到列信號處理電路123。列信號處理電路123通過相關雙採樣而除去圖案噪聲的影響，在此基礎上，輸出與向拍攝用受光元件121的入射光強度對應的電信號。由此，生成反映了形成於傳感器陣列122的受光面上的光像的電信號，並輸出到存儲裝置、顯示裝置等外部的裝置。

圖3是表示拍攝元件101中的調製信號檢測部201的結構的電路圖。調製信號檢測部201具備調製光檢測部210以及鎖定放大部220。

調製光檢測部210包括：包含配置在檢測用受光基板130的主像素134及子像素132的檢測用受光元件131、配置在連接基板140的濾波部142、以及配置在檢測處理基板150的一對電晶體211、212，調製光檢測部210檢測對於拍攝元件101的入射光所包含的調製光成分。調製光成分的強度以預先確定的頻率變動。子像素132以及主像素134可以配置在相同的檢測用受光基板130上。

子像素132由光電二極體等光電轉換元件形成，流過與所接收的入射光的強度相應的電流。濾波部142是例如將tsv的寄生電容利用為電容元件而形成的，其一端與子像素132連接，tsv是將以電連接檢測用受光基板130和檢測處理基板150的目的而層疊的連接基板140貫穿而形成的。

濾波部142使預先設定的波段成分遮斷或減少。濾波部142可以含有通過多晶矽等形成於連接基板140的高電阻或高電容的tsv、元件。一方的電晶體211的漏極與濾波部142的另一端連接。另外，將電晶體211的漏極和柵極短路。

主像素134由光電二極體等光電轉換元件形成，流過與所接收的入射光的強度相應的電流。另一方的電晶體212的漏極與主像素134的輸出和鎖定放大部220的輸入連接。另外，電晶體212的柵極與一方的電晶體211的柵極連接。此外，在一對電晶體211、212的柵極之間存在寄生電容213。

圖4是表示背景光檢測部209的等效電路的電路圖。背景光檢測部209如圖3中虛線包圍所示那樣，構成調製光檢測部210的一部分，檢測對於拍攝元件101的入射光所包含的背景光成分。在此，背景光成分是調製光成分以外的光成分，包含以與調製光成分的頻率不同的頻率進行變動的光成分。背景光成分來自於以太陽、照明器具等為光源的環境光，包含從光源直接對拍攝元件101入射的光和在由被攝體等反射之後入射到拍攝元件101的光。

背景光檢測部209形成為不僅包含子像素132以及電晶體211還包含構成濾波部142的元件。在背景光檢測部209中，子像素132作為電流源發揮功能，通過電晶體211形成電流鏡電路。

再次參照圖3，拍攝元件101的調製信號檢測部201中的鎖定放大部220具有配置在檢測處理基板150的運算放大器221、乘法器222以及積分器223。運算放大器221將調製光檢測部210的輸出以反相輸入的方式接收。另外，運算放大器221的非反相輸入以及輸出通過電阻元件而結合。由此，運算放大器221作為電流電壓轉換器而動作。

乘法器222構成將運算放大器221的輸出和參考信號224相乘的混頻器。向乘法器222輸入的參考信號224以與成為檢測對象的被調製的光信號的調製頻率相同的調製頻率被調製。積分器223通過例如低通濾波器形成，對乘法器222的輸出信號進行積分處理。這樣，調製光檢測部210所接收的光信號中的、以與參考信號224的頻率相同的頻率被調製的調製光成分被從調製信號檢測部201輸出。由此，能夠得到反映了拍攝元件101所接收的入射光中包含的調製光成分的、與參考信號224之間的相位差或振幅(強度)的信號。

圖5是具備拍攝元件101的拍攝裝置300的示意圖。拍攝裝置300具備拍攝透鏡310、相機機身320以及照射部330。

拍攝透鏡310安裝在收容有拍攝元件101的相機機身320上。在使拍攝透鏡310相對於被攝體390對焦了的情況下，在拍攝元件101的拍攝用受光基板120中的cmos傳感器部129的拍攝面上形成有被攝體像。因此，能夠通過對cmos傳感器部129所輸出的電信號進行記錄來拍攝出被攝體390。此外，所謂拍攝，包含被攝體390的靜態圖像的記錄動作以及動態圖像的記錄動作中的至少一方。

照射部330將以預先確定的調製頻率調製得到的調製光331朝向被攝體390照射。向被攝體390照射的調製光331在被被攝體390反射之後，作為反射光而入射到拍攝裝置300的拍攝元件101。

在拍攝裝置300中，在拍攝元件101接收到從照射部330照射的調製光331的情況下，測定從所接收的調製光331被從照射部330射出起到被調製光檢測部210檢測到為止的時間。由此，能夠計算出被攝體390與拍攝元件101之間的距離。而且，拍攝裝置300能夠根據所計算出的距離而使拍攝透鏡310對焦。

此外，在圖示的被攝體390所處的環境中，被攝體390被從房間的照明器具380照射的照明光381照明。此外，在基於拍攝裝置300對被攝體390的拍攝是白天的情況下，太陽光也會直接或間接地照射於被攝體390。因此，在拍攝裝置300中，與從照射部330照射的調製光331的成分不同的、照明光381、太陽光等背景光成分也會入射到拍攝元件101。

在此，可能包含在背景光成分中的太陽光也存在雖然具有比調製光成分的調製頻率長的周期、但不斷變動的情況。另外，照明光381還存在依賴於交流電源的頻率而周期性地變動的情況。而且，當存在在被攝體390的周圍動作的物體的情況下，即使其不是光源，照射到被攝體390的光的強度也會產生變動。因此，存在若調製成分和背景光成分均入射到拍攝元件101，則會對調製光檢測部210對調製光成分的檢測精度產生影響的情況。

圖6是說明調製光檢測部210的動作的圖。向一對檢測用受光元件131入射包含調製光331和照明光381等背景光在內的入射光。因此，在圖中所示的節點a及節點d中流動根據與調製光331對應的調製成分、和與照明光381對應的背景光成分這兩方成分而變化的電流信號。

在子像素132的輸出連接濾波部142。因此，經過了濾波部142的電晶體211的漏極上連接的節點b中流動除去或減少了調製成分的波形的電流。

由於一對電晶體211、212形成電流鏡電路，因此，也向與電晶體212的漏極連接的節點c流過去除了調製成分的電流。由此，能夠向從主像素134與電晶體212之間取出的節點e輸出減少或去除了背景光成分的波形的電流信號。

像這樣，在拍攝元件101的調製光檢測部210中，在包含子像素132的背景光檢測部209，輸出從與入射光對應的電流信號減少了與調製成分對應的電流信號而得到的電信號。而且，通過電流鏡電路而從主像素134輸出的電流信號減去背景光檢測部209輸出的電流信號。

由此，能夠向調製信號檢測部201的鎖定放大部220輸入與入射光對應且除去或減少了與背景光對應的背景光成分而得到的電流信號。此外，像這樣鑑於調製光檢測部210的作用，優選使子像素132以及主像素134的受光面積比與電晶體211、212的尺寸比一致。由此，能夠從調製光檢測部210的輸出精度良好地除去或減少背景光成分。

圖7是說明鎖定放大部220的動作的圖。如上述那樣，從向鎖定放大部220的輸入信號除去或減少了背景光成分。因此，向乘法器222輸入以調製光331的調製頻率ωt調製得到的調製成分。

向乘法器222輸入的參考信號224以與調製光331相同的調製頻率ωt被調製。因此，從乘法器222輸出[cos(β－α)/2－cos(2ωt+α+β)/2。用積分器223對其進行處理，由此輸出與cos(α－β)/2相當的信號。

由此，根據入射到調製光檢測部210的調製光331與參考信號224之間的相位差，積分器223所輸出的直流信號的信號電平變化。因此，能夠基於與信號電平對應的相位差來計算出調製光331從照射部330到由被攝體390反射而到達拍攝元件101為止的飛行時間。

像這樣，拍攝元件101的調製信號檢測部201能夠用作對拍攝元件101與被攝體390之間的距離進行測定的測距儀。因此，能夠在拍攝裝置300中基於調製信號檢測部201的輸出來使拍攝透鏡310對焦。而且，拍攝元件101能夠通過配置在拍攝用受光基板120的cmos傳感器部129來拍攝被攝體390。

圖8是表示鎖定放大部220的電路例子的圖。圖示的電路具備：在漏極接收調製光鎖定放大部220檢測到的調製成分的一對電晶體、和與各電晶體的源極連接的一對電容元件。電晶體形成在柵極接收參考信號224並將調製成分和參考信號相乘的乘法器222。電容元件作為低通濾波器而發揮功能，形成對與乘法器222的輸出的積分值成比例的電荷進行蓄積的積分器223。

在此，輸入到一對乘法器222的參考信號1及參考信號2的相位彼此錯開180°。因此，能夠通過由源極跟隨器等像素放大器讀出蓄積在一對積分器223中的電荷並進行減法運算，來檢測出所接收的調製成分相對於參考信號的相位偏差。由此，圖示的鎖定放大部220能夠檢測調製成分相對於與調製成分同步的基準信號的相位差。

圖9是說明上述鎖定放大部220的動作的圖。圖示的鎖定放大部220具備雙系統的針對調製成分的乘法器222以及積分器223。在一對乘法器222中，將彼此正交的參考信號1[sin(ωt)]以及參考信號2[cos(ωt))與入射光的調製成分相乘。

從一方的乘法器222輸出[{cos(2ωt+α)+cos(α)}/2]，從另一方的乘法器222輸出[{sin(2ωt+α)－sin(α)}/2]。各個輸出通過積分器223的積分處理而被積分處理，因此從鎖定放大部220的輸出而輸出[cos(α)/2]以及[－sin(α)/2]。根據這些值算出tan(α)，直接計算出相對於調製信號的參考信號的相位差。

通過上述那樣的鎖定放大部220來檢測所接收的入射光的調製成分與參考光之間的相位差並對其進行修正，能夠提高入射光的調製成分的檢測靈敏度。另外，由於能夠直接輸出相位差，因此能夠降低運算部的負荷，而高速地計算出到拍攝對象為止的距離等。此外，鎖定放大部220可以分別對多個檢測用受光元件131或者多個主像素134的每一個單獨設置，也可以針對多個檢測用受光元件131或者多個主像素134而設置一個鎖定放大部220。

在圖9的例子中，具有被輸入參考信號1的乘法器222以及與該乘法器222連接的積分器223的至少一方的檢測部、和具有被輸入參考信號2的乘法器222以及與該乘法器222連接的積分器223的至少一方的檢測部可以分別設置在不同的基板上並彼此層疊，也可以分別設置在同一基板上。

另外，在圖9的例子中，鎖定放大部220也可以具備：第1系統，其含有基於參考信號1對由被攝體390反射的反射光進行檢測的上述檢測部；和第2系統，其含有基於具有與參考信號2不同的調製頻率的參考信號2對由被攝體390反射的反射光進行檢測的上述檢測部。例如，相對於參考信號1，參考信號2具有低的調製頻率。由此，根據反射光的相位的偏差來算出被攝體390與拍攝元件101之間的距離的情況下的周期性在第1系統和第2系統中不同，因此以通過第2系統檢測出的長周期的距離為前提，算出基於第1系統的高精度的距離，從而能夠同時確保可算出絕對距離的範圍的擴大和檢測距離的精度。

在將兩個檢測部設置在不同的基板上並層疊的情況下，將設置有被輸入參考信號1的檢測部的基板與設置有被輸入調製頻率比參考信號1的調製頻率低的參考信號2的檢測部的基板相比配置在更靠近拍攝用受光基板120的層。另外，也可以將這些檢測部設置在同一基板上。

而且，在將參考信號1的調製成分的波長設為λ1、將基於參考信號1得到的第1調製成分的測距精度設為δ2、將基於參考信號2得到的第2調製成分的測距值設為δ2、將任意的自然數設為n的情況下，作為第1調製頻率以及第2調製頻率，也可以選擇唯一地決定成為算式[δ2－δ2＜n·λ1＜δ2+δ2]的n的組合。由此，通過1次測距動作就確定從拍攝元件101到被攝體390的距離，因此能夠在短時間內完成測距動作。

另外，在上述的例子中，示出了將參考信號1和參考信號2分別用於距離檢測的例子，但也可以代替此，將參考信號1及參考信號2中的一方用於距離檢測，將另一方用於圖像形成，還可以將兩個參考信號分別用於圖像形成。

圖10是另一調製信號檢測部202的局部示意圖。調製信號檢測部202除接下來說明的部分以外，具有與圖3所示的調製信號檢測部201相同的構造。另外，調製信號檢測部202能夠在拍攝元件101中代替調製信號檢測部201。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

調製信號檢測部202在具有多個開閉器231、232、233方面與調製信號檢測部201不同。第1開閉器231配置在子像素132的輸出與主像素134的輸出之間，將兩者結合或切斷。在圖示的狀態下，開閉器231進行切斷。

第2開閉器232配置在子像素132的輸出與濾波部142的輸入端之間，將兩者結合或切斷。在圖示的狀態下，開閉器232進行結合。此外，第1開閉器231的一端連接在子像素132的輸出與第2開閉器232之間。因此，不論第2開閉器232的開閉狀態如何，第1開閉器231的一端均連接於子像素132的輸出。

第3開閉器233配置在電晶體211的漏極與柵極之間，將兩者結合或斷開。在圖示的狀態下，開閉器232進行結合。開閉器231、232、233能夠基於控制信號而單獨地開閉。

在開閉器231、232、233處於圖示的狀態下，調製信號檢測部202的各要素以與圖3所示的調製信號檢測部201相同的方式連接。因此，調製信號檢測部202以與調製信號檢測部201完全相同的方式進行動作。

此外，在拍攝元件101中，檢測用受光基板130將通過拍攝用受光基板120入射的入射光轉換為電信號。因此，優選的是，在拍攝裝置300中照射部330所照射的調製光331為容易透射拍攝用受光基板120的波段。從這樣的觀點考慮，照射部330向被攝體390照射的調製光331可以是紅外波段。

另外，在作為調製光331而使用了紅外線的情況下，能夠對主像素134及子像素132使用通過ingaas(銦鎵砷)等化合物半導體形成的受光元件來提高靈敏度。如已經說明的那樣，拍攝元件101將單獨地製造出的支承基板160、檢測處理基板150、檢測用受光基板130、連接基板140、拍攝用受光基板120以及光學元件層110層疊而形成，因此即使檢測用受光基板130的基板材料與其他基板不同也沒有關係。

圖11是示出圖10所示的調製信號檢測部202的不同狀態的示意圖。在圖示的狀態下，第1開閉器231進行結合。另外，第2開閉器232及第3開閉器233均進行斷開。

由此，在圖示的調製信號檢測部202中，子像素132及主像素134雙方連接於一方的電晶體212的漏極，另一方的電晶體211成為與子像素132及主像素134均斷開的狀態。

上述那樣的調製信號檢測部202如下那樣地動作。首先，將開閉器231、232、233設為圖10所示的狀態，接收包含調製成分及背景光成分的入射光。由此，如既已對調製信號檢測部201說明那樣，成為向鎖定放大部220輸入除去或減少了背景光成分而得到的電信號的狀態。

接下來，通過控制信號使開閉器231、232、233成為圖11所示的狀態。此時，在電晶體211、212之間存在的寄生電容213被背景光檢測部209充電，因此即使電晶體211被切斷，電晶體212的柵極電壓也被鉗制(clamp)，維持從輸入到鎖定放大部220的電信號除去或減少了背景光成分的狀態。另一方面，作為調製信號檢測部202整體，通過子像素132及主像素134雙方接收入射光，因此受光面積擴大，靈敏度得到提高。

此外，通過使開閉器231、232、233的連接以預先確定的周期成為圖10所示的狀態，能夠更新電晶體212的柵極電壓並使背景光成分的除去成為與實際情況相應的除去。由於背景光成分的變動周期長，因此即使像這樣進行間接的更新，也能夠有效地除去背景光成分。

圖12是另一調製信號檢測部203的局部示意圖。調製信號檢測部203除接下來說明的部分以外，具有與圖3所示的調製信號檢測部201相同的構造。另外，調製信號檢測部203能夠在拍攝元件101中代替調製信號檢測部201。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

調製信號檢測部203在對包含子像素132的單一的背景光檢測部209連接有多個主像素134方面與調製信號檢測部201不同。對多個主像素134的每一個連接電晶體212和鎖定放大部220。背景光檢測部209的電晶體211的柵極與多個電晶體212的柵極連接。由此，作為拍攝元件101整體，能夠減少背景光檢測部209的數量，並削減檢測處理基板150的電路規模。

在圖3至圖11所示的例子中，示出了使用主像素134及子像素132這兩個像素的例子，但也可以不使用子像素132。該情況下，通過具有運算放大器及電阻的電流電壓轉換電路將表示從主像素134輸出的電流的電信號轉換為電壓之後，使表示電壓的電信號分支。分支得到的一方經由低通濾波器那樣的濾波部而提取出與背景光成分對應的電壓值。分支得到的另一方成為不經由濾波部的信號的電壓值即包含調製光成分及背景光成分雙方的電壓值，使用運算放大器從該電壓值減去與背景光成分對應的電壓值，由此提取出表示與調製光成分對應的電壓值的電信號。

圖13是調製信號檢測部204的示意圖。調製信號檢測部204除接下來說明的部分以外，具有與圖3所示的調製信號檢測部201相同的構造。另外，調製信號檢測部204能夠在拍攝元件101中代替調製信號檢測部201。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

調製信號檢測部204代替子像素132及主像素134而具有單一的檢測用受光元件131、切換部136以及開閉器234。切換部136有選擇性地將檢測用受光元件131的輸出連接到電晶體211、212中的某一個的漏極。開閉器234將配置在背景光檢測部209側的電晶體211的漏極及柵極之間結合或斷開。

在圖示的狀態下，切換部136將檢測用受光元件131的輸出與電晶體211連接。另外，開閉器234使電晶體211的漏極及柵極短路。因此，向電晶體211流動通過濾波部142而除去或減少了調製成分得到的電流。由此，也向與電晶體211形成電流鏡電路的電晶體212流過減少了調製成分得到的電流。另外，電晶體211、212之間的寄生電容213被充電。

圖14是表示調製信號檢測部204的另一狀態的示意圖。圖示的狀態接著圖13所示的狀態，通過控制信號對切換部136及開閉器234進行切換。由此，檢測用受光元件131的輸出與鎖定放大部220的輸入和電晶體212的漏極連接。另外，電晶體211的漏極與柵極之間被切斷。由此，濾波部142及電晶體211被從檢測用受光元件131斷開。然而，寄生電容213已經被充電，因此即使電晶體211被斷開，電晶體212的柵極電壓也被鉗制，從而維持從輸入到鎖定放大部220的電信號除去或減少了背景光成分的狀態。

圖15是另一其他調製信號檢測部205的示意圖。調製信號檢測部205除了接下來說明的部分以外，具有與圖3所示的調製信號檢測部201相同的構造。另外，調製信號檢測部205能夠在拍攝元件101中代替調製信號檢測部201。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

調製信號檢測部205在子像素132具有光學濾波器138方面與調製信號檢測部201不同。光學濾波器138具有將向子像素132的入射光中的調製光成分的波長的光遮斷或減少的特性。因此，從接收了入射光的子像素132輸出的電流信號的調製光成分已被減少。

由此，能夠省略濾波部142。但是，當然也可以並用光學濾波器138和作為電氣式濾波器的濾波部142。由此，能夠通過在光學濾波器138或者電氣式的濾波部142單獨所無法得到的陡峭的遮斷特性來降低調製光成分。

光學濾波器138也可以組入到例如拍攝元件101中的晶載彩色濾光片112。另外，作為調製光331，也可以使用被晶載彩色濾光片112除去的波段的調製光331。

另外，作為光學濾波器，也可以使用對將所入射的調製光331透射的部件塗布的蓄光塗料。蓄光塗料通過蓄積特定波段的入射光而實質上作為低通濾波器而發揮作用。

圖16是另一拍攝元件102的示意剖視圖。拍攝元件102除以下說明的部分以外，具有與圖1所示的拍攝元件101相同的構造。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

拍攝元件102在具有兩片檢測用受光基板130方面與拍攝元件101不同。兩片檢測用受光基板130彼此層疊，並配置在拍攝用受光基板120與連接基板140之間。

兩片檢測用受光基板130分別具有隔開間隔地配置的多個檢測用受光元件131。檢測用受光基板130各自中的檢測用受光元件131的配置間隔彼此相等，但是檢測用受光元件131的位置在一方的檢測用受光基板130與另一方的檢測用受光基板130之間錯位。因此，在層疊了兩片檢測用受光基板130的情況下，檢測用受光元件131各自不會相對於另一檢測用受光元件131遮斷入射光，圖中下側的檢測用受光基板130的檢測用受光元件131通過圖中上側的檢測用受光基板130而接收入射光。

在拍攝元件102中，配置在一方的檢測用受光基板130(其配置在圖中上側)的檢測用受光元件131作為主像素134與檢測處理基板150的檢測電路151連接。另外，配置在另一方的檢測用受光基板130(其配置在圖中下側)的檢測用受光元件131作為子像素132與檢測處理基板150的檢測電路151連接。由此，能夠提高對有助於檢測調製光331的主像素134的入射效率。

像這樣也可以是，在拍攝元件102中，將作為第1光電轉換部的主像素134和作為第2轉換部的子像素132分別設置在不同的基板上之後再層疊起來，分別接收入射光。

圖17是另一其他拍攝元件103的示意剖視圖。拍攝元件103除接下來說明的部分以外，具有與圖1所示的拍攝元件101相同的構造。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

拍攝元件103在具有兩片檢測用受光基板130方面，具有與圖16所示的拍攝元件102相同的構造。另外，在圖中上側的檢測用受光基板130配置有主像素134、在圖中下側的檢測用受光基板130形成有子像素132方面也具有與圖16所示的拍攝元件102相同的構造。

另一方面，拍攝元件103在以下方面與拍攝元件102不同：在兩片檢測用受光基板130的每一片中主像素134及子像素132大致相鄰地配置。由此，在拍攝元件103中，主像素134及子像素132在所接收的入射光的入射方向上重疊地配置。因此，主像素134及子像素132在彼此相同的位置接收入射光。

像這樣也可以是，在拍攝元件103中，子像素132接收透射主像素134後的入射光。由此，主像素134及子像素132以與拍攝用受光元件121相同的密度配置。因此，在拍攝元件103中能夠在像素片上拍攝具有距離信息的圖像。

圖18是另一拍攝元件104的示意剖視圖。拍攝元件104除了以下說明的部分以外，具有與圖17所示的拍攝元件103相同的構造。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

在拍攝元件104中，兩片檢測用受光基板130的每一片具有交替地配置的子像素132和主像素134。另外，在上側的檢測用受光基板130和下側的檢測用受光基板130中，子像素132及主像素134的配置錯開1個像素量。由此，在拍攝元件104中，主像素134和子像素132的層疊的上下關係彼此調換。

像這樣，在拍攝元件104中，主像素134和子像素132同時存在於兩片檢測用受光基板130的每一片中。另外，在拍攝元件104中，主像素134及子像素132在彼此對應的相同位置接收入射光。由此，能夠消除因子像素132通過主像素134接收光而產生的、子像素與主像素134的受光效率之間的不平衡。

圖19是另一拍攝元件105的示意剖視圖。拍攝元件105除了接下來說明的部分以外，具有與圖1所示的拍攝元件101相同的構造。因此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

拍攝元件105在具有拍攝用受光基板120和檢測用受光基板130綜合而成的綜合受光基板170方面與拍攝元件105不同。由此，可削減形成拍攝元件105的基板的層數，還可減低製造成本。

圖20是表示在綜合受光基板170形成的cmos傳感器部179中的受光元件的配置的示意俯視圖。此外，綜合受光基板170的cmos傳感器部179除了接下來說明的部分以外，具有與圖2所示的cmos傳感器部129相同的構造。由此，對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複的說明。

在綜合受光基板170的cmos傳感器部179中，拍攝用受光元件121和包含子像素132及主像素134的檢測用受光元件131反覆排列在一片基板上而形成傳感器陣列122。在此，拍攝用受光元件121與列信號處理電路123、水平驅動電路124以及垂直驅動電路125連接，而形成拍攝用的cmos傳感器。

另一方面，檢測用受光元件131將受光元件的輸出直接輸出到檢測處理基板150的檢測電路151。為此，檢測用受光元件131沒有與綜合受光基板170上的列信號處理電路123、水平驅動電路124以及垂直驅動電路125連接。

此外，在上述的例子中，將子像素132及主像素134專門用於調製光檢測用。然而，通過將在調製光檢測部210中與主像素134連接的柵極的連接切換為gnd電壓，將鎖定放大部220的參考信號224切換為直流電壓，還能夠將主像素134用作拍攝用受光元件121的一部分。

該情況下，可以將來自作為主像素134的拍攝用受光元件121的信號輸出到具有用於形成圖像的處理電路的圖像生成部和具有檢測電路151的檢測部雙方，也可以有選擇性地輸出到圖像生成部和檢測部。還可以為了將來自主像素134的輸出的目的地進行切換而設置切換部。另外，可以將上述圖像生成部和上述檢測部設置在彼此不同的基板上，並對它們進行層疊。

以上，使用實施方式對本發明進行了說明，但本發明的技術範圍不限於上述實施方式記載的範圍。本領域技術人員當然明白能夠對上述實施方式施加各種變更或改進。這樣的施加了變更或改進的方案也能夠包含在本發明的技術範圍中，這能夠從權利要求書的記載得以明確。

權利要求書、說明書、以及附圖中所示的裝置、系統、程序以及方法中的動作、工序、步驟、以及階段等各處理的執行順序沒有特別明示「在……之前」、「先於」等，另外應注意：不限於將基於在前的處理得到的輸出用於在後的處理中，其能夠以任意順序實現。關於權利要求書、說明書以及附圖中的動作流程，即使為了方便而使用「首先」、「接下來」等，也不意味著必須以該順序實施。

附圖標記說明

101、102、103、104、105拍攝元件、110光學元件層、111晶載透鏡、112晶載彩色濾光片、120拍攝用受光基板、121拍攝用受光元件、122傳感器陣列、123列信號處理電路、124水平驅動電路、125垂直驅動電路、129、179cmos傳感器部、130檢測用受光基板、131檢測用受光元件、132子像素、134主像素、136切換部、138光學濾波器、140連接基板、142濾波部、150檢測處理基板、151檢測電路、160支承基板、170綜合受光基板、201、202、203、204、205調製信號檢測部、209背景光檢測部、210調製光檢測部、211、212電晶體、213寄生電容、220鎖定放大部、221運算放大器、222乘法器、223積分器、224參考信號、231、232、233、234開閉器、300拍攝裝置、310拍攝透鏡、320相機機身、330照射部、331調製光、381照明光、380照明器具、390被攝體。