光检测装置、拍摄装置以及拍摄元件的制作方法

本发明涉及光检测装置以及拍摄装置。

背景技术：

有这样的电路：通过交流连接而除去所接收的光信号中含有的背景成分并将除去后的信号输入到锁定放大器(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特表2002－502980号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

因对能够用于交流连接的电容元件的电容存在限制，存在放大器的增益不充分的情况。

用于解决问题的手段

在本发明的第1方案中，提供一种拍摄元件，其具备：第1光电转换部，输出与包含调制光成分以及背景光成分的入射光相应的第1电信号；第2光电转换部，输出入射光中减少了调制光成分而得到的第2电信号；以及信号处理部，通过从第1电信号减去第2电信号，而从第1电信号减少与背景光成分对应的成分。

在本发明的第2方案中，提供一种拍摄装置，具备上述拍摄元件、和使像光在拍摄元件成像的成像光学系统。

上述发明的概要并没有列举本发明的全部特征。这些特征组的子组合也能够成为发明。

附图说明

图1是拍摄元件101的示意剖视图。

图2是cmos传感器部129的示意俯视图。

图3是调制信号检测部201的电路图。

图4是表示背景光检测部209的等效电路的电路图。

图5是拍摄装置300的示意图。

图6是说明调制光检测部210的动作的图。

图7是说明锁定放大部220的动作的图。

图8是表示锁定放大部220的电路例子的图。

图9是说明锁定放大部220的动作的图。

图10是另一调制信号检测部202的局部示意图。

图11是表示调制信号检测部202的不同状态的示意图。

图12是另一调制信号检测部203的局部示意图。

图13是调制信号检测部204的示意图。

图14是表示调制信号检测部204的另一状态的示意图。

图15是调制信号检测部205的示意图。

图16是另一拍摄元件102的示意剖视图。

图17是另一拍摄元件103的示意剖视图。

图18是另一拍摄元件104的示意剖视图。

图19是另一拍摄元件105的示意剖视图。

图20是cmos传感器部179的示意俯视图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式来说明本发明。下面的实施方式不限定权利要求书所述的发明。实施方式中说明的特征的所有组合未必是发明的解决手段所必须的。

图1是拍摄元件101的示意剖视图。拍摄元件101具备从图中下方起依次层叠的支承基板160、检测处理基板150、检测用受光基板130、连接基板140、拍摄用受光基板120以及光学元件层110。光学元件层110以外的基板分别通过光刻单独制造后层叠地接合。

支承基板160是将用作形成检测处理基板150时的基底的部件直接保留而形成的。但是，根据用途不同，存在通过研磨等而比原始尺寸薄化的情况。另外，还存在设有将支承基板160贯穿的tsv(throughsiliconvia：硅通孔)、配置于支承基板160的图中下表面的凸块等情况。

检测处理基板150具有包含元件层、布线层等的检测电路151。检测电路151在检测处理基板150的面方向配置有多个。连接基板140将正下方的检测处理基板150和正上方的检测用受光基板130机械地结合并且还电结合。而且，存在在连接基板140中组入有用于检测电路151的电容元件、电阻元件等无源元件的情况。

检测用受光基板130具有多个检测用受光元件131而形成光电转换部。检测用受光元件131各自接收将光学元件层110和拍摄用受光基板120透射而入射的入射光，并输出与入射光的强度相应的电信号。检测用受光元件131各自通过将连接基板140贯穿而形成的布线以及元件而与检测处理基板150的检测电路151连接。由此，从检测用受光元件131输出的电信号被输入到检测处理基板150的检测电路151。

拍摄用受光基板120具有多个拍摄用受光元件121。在通过拍摄元件101对图像进行拍摄的情况下，在拍摄用受光元件121所排列的面上成像出被摄体的像。光学元件层110含有晶载(on-chip)彩色滤光片112、晶载透镜111等，预先对入射至拍摄用受光元件121的入射光进行光学处理。光学元件层110是在层叠了其他基板以后堆积光学材料并加工而形成的。

图2是含有拍摄用受光元件121且形成于拍摄用受光基板120的cmos传感器部129的示意俯视图。cmos传感器部129具有：传感器阵列122、列信号处理电路123、水平驱动电路124以及垂直驱动电路125，按照从外部供给的控制信号而动作。

传感器阵列122包括呈矩阵状排列的多个拍摄用受光元件121。拍摄用受光元件121各自与多个晶体管一起形成图像传感器中的单位像素。

垂直驱动电路125沿着传感器阵列122的排列的一条边配置。列信号处理电路123及水平驱动电路124沿着与垂直驱动电路125的配置边正交的边配置。垂直驱动电路125在图中水平地配置的多条驱动线的一端按照每一行与拍摄用受光元件121连接。

垂直驱动电路125含有移位寄存器，依次选择所连接的多条驱动线，向所选择的驱动线供给对拍摄用受光元件121进行驱动的脉冲信号。由此，拍摄用受光元件121以行为单位沿垂直方向被依次选择并被扫描。

列信号处理电路123含有相关双采样电路、负荷晶体管、列选择晶体管等，按每一列与拍摄用受光元件121连接。水平驱动电路124由例如移位寄存器形成，连接于列信号处理电路123中的列选择晶体管。水平驱动电路124通过依次驱动列信号处理电路123的列选择晶体管，而通过列信号处理电路123按每一列对拍摄用受光元件121进行选择并扫描。

在通过垂直驱动电路125而被选择驱动的行中，通过水平驱动电路124而被选择驱动的拍摄用受光元件121将与蓄积于浮游扩散层的电荷相应的电压信号输出到列信号处理电路123。列信号处理电路123通过相关双采样而除去图案噪声的影响，在此基础上，输出与向拍摄用受光元件121的入射光强度对应的电信号。由此，生成反映了形成于传感器阵列122的受光面上的光像的电信号，并输出到存储装置、显示装置等外部的装置。

图3是表示拍摄元件101中的调制信号检测部201的结构的电路图。调制信号检测部201具备调制光检测部210以及锁定放大部220。

调制光检测部210包括：包含配置在检测用受光基板130的主像素134及子像素132的检测用受光元件131、配置在连接基板140的滤波部142、以及配置在检测处理基板150的一对晶体管211、212，调制光检测部210检测对于拍摄元件101的入射光所包含的调制光成分。调制光成分的强度以预先确定的频率变动。子像素132以及主像素134可以配置在相同的检测用受光基板130上。

子像素132由光电二极管等光电转换元件形成，流过与所接收的入射光的强度相应的电流。滤波部142是例如将tsv的寄生电容利用为电容元件而形成的，其一端与子像素132连接，tsv是将以电连接检测用受光基板130和检测处理基板150的目的而层叠的连接基板140贯穿而形成的。

滤波部142使预先设定的波段成分遮断或减少。滤波部142可以含有通过多晶硅等形成于连接基板140的高电阻或高电容的tsv、元件。一方的晶体管211的漏极与滤波部142的另一端连接。另外，将晶体管211的漏极和栅极短路。

主像素134由光电二极管等光电转换元件形成，流过与所接收的入射光的强度相应的电流。另一方的晶体管212的漏极与主像素134的输出和锁定放大部220的输入连接。另外，晶体管212的栅极与一方的晶体管211的栅极连接。此外，在一对晶体管211、212的栅极之间存在寄生电容213。

图4是表示背景光检测部209的等效电路的电路图。背景光检测部209如图3中虚线包围所示那样，构成调制光检测部210的一部分，检测对于拍摄元件101的入射光所包含的背景光成分。在此，背景光成分是调制光成分以外的光成分，包含以与调制光成分的频率不同的频率进行变动的光成分。背景光成分来自于以太阳、照明器具等为光源的环境光，包含从光源直接对拍摄元件101入射的光和在由被摄体等反射之后入射到拍摄元件101的光。

背景光检测部209形成为不仅包含子像素132以及晶体管211还包含构成滤波部142的元件。在背景光检测部209中，子像素132作为电流源发挥功能，通过晶体管211形成电流镜电路。

再次参照图3，拍摄元件101的调制信号检测部201中的锁定放大部220具有配置在检测处理基板150的运算放大器221、乘法器222以及积分器223。运算放大器221将调制光检测部210的输出以反相输入的方式接收。另外，运算放大器221的非反相输入以及输出通过电阻元件而结合。由此，运算放大器221作为电流电压转换器而动作。

乘法器222构成将运算放大器221的输出和参考信号224相乘的混频器。向乘法器222输入的参考信号224以与成为检测对象的被调制的光信号的调制频率相同的调制频率被调制。积分器223通过例如低通滤波器形成，对乘法器222的输出信号进行积分处理。这样，调制光检测部210所接收的光信号中的、以与参考信号224的频率相同的频率被调制的调制光成分被从调制信号检测部201输出。由此，能够得到反映了拍摄元件101所接收的入射光中包含的调制光成分的、与参考信号224之间的相位差或振幅(强度)的信号。

图5是具备拍摄元件101的拍摄装置300的示意图。拍摄装置300具备拍摄透镜310、相机机身320以及照射部330。

拍摄透镜310安装在收容有拍摄元件101的相机机身320上。在使拍摄透镜310相对于被摄体390对焦了的情况下，在拍摄元件101的拍摄用受光基板120中的cmos传感器部129的拍摄面上形成有被摄体像。因此，能够通过对cmos传感器部129所输出的电信号进行记录来拍摄出被摄体390。此外，所谓拍摄，包含被摄体390的静态图像的记录动作以及动态图像的记录动作中的至少一方。

照射部330将以预先确定的调制频率调制得到的调制光331朝向被摄体390照射。向被摄体390照射的调制光331在被被摄体390反射之后，作为反射光而入射到拍摄装置300的拍摄元件101。

在拍摄装置300中，在拍摄元件101接收到从照射部330照射的调制光331的情况下，测定从所接收的调制光331被从照射部330射出起到被调制光检测部210检测到为止的时间。由此，能够计算出被摄体390与拍摄元件101之间的距离。而且，拍摄装置300能够根据所计算出的距离而使拍摄透镜310对焦。

此外，在图示的被摄体390所处的环境中，被摄体390被从房间的照明器具380照射的照明光381照明。此外，在基于拍摄装置300对被摄体390的拍摄是白天的情况下，太阳光也会直接或间接地照射于被摄体390。因此，在拍摄装置300中，与从照射部330照射的调制光331的成分不同的、照明光381、太阳光等背景光成分也会入射到拍摄元件101。

在此，可能包含在背景光成分中的太阳光也存在虽然具有比调制光成分的调制频率长的周期、但不断变动的情况。另外，照明光381还存在依赖于交流电源的频率而周期性地变动的情况。而且，当存在在被摄体390的周围动作的物体的情况下，即使其不是光源，照射到被摄体390的光的强度也会产生变动。因此，存在若调制成分和背景光成分均入射到拍摄元件101，则会对调制光检测部210对调制光成分的检测精度产生影响的情况。

图6是说明调制光检测部210的动作的图。向一对检测用受光元件131入射包含调制光331和照明光381等背景光在内的入射光。因此，在图中所示的节点a及节点d中流动根据与调制光331对应的调制成分、和与照明光381对应的背景光成分这两方成分而变化的电流信号。

在子像素132的输出连接滤波部142。因此，经过了滤波部142的晶体管211的漏极上连接的节点b中流动除去或减少了调制成分的波形的电流。

由于一对晶体管211、212形成电流镜电路，因此，也向与晶体管212的漏极连接的节点c流过去除了调制成分的电流。由此，能够向从主像素134与晶体管212之间取出的节点e输出减少或去除了背景光成分的波形的电流信号。

像这样，在拍摄元件101的调制光检测部210中，在包含子像素132的背景光检测部209，输出从与入射光对应的电流信号减少了与调制成分对应的电流信号而得到的电信号。而且，通过电流镜电路而从主像素134输出的电流信号减去背景光检测部209输出的电流信号。

由此，能够向调制信号检测部201的锁定放大部220输入与入射光对应且除去或减少了与背景光对应的背景光成分而得到的电流信号。此外，像这样鉴于调制光检测部210的作用，优选使子像素132以及主像素134的受光面积比与晶体管211、212的尺寸比一致。由此，能够从调制光检测部210的输出精度良好地除去或减少背景光成分。

图7是说明锁定放大部220的动作的图。如上述那样，从向锁定放大部220的输入信号除去或减少了背景光成分。因此，向乘法器222输入以调制光331的调制频率ωt调制得到的调制成分。

向乘法器222输入的参考信号224以与调制光331相同的调制频率ωt被调制。因此，从乘法器222输出[cos(β－α)/2－cos(2ωt+α+β)/2。用积分器223对其进行处理，由此输出与cos(α－β)/2相当的信号。

由此，根据入射到调制光检测部210的调制光331与参考信号224之间的相位差，积分器223所输出的直流信号的信号电平变化。因此，能够基于与信号电平对应的相位差来计算出调制光331从照射部330到由被摄体390反射而到达拍摄元件101为止的飞行时间。

像这样，拍摄元件101的调制信号检测部201能够用作对拍摄元件101与被摄体390之间的距离进行测定的测距仪。因此，能够在拍摄装置300中基于调制信号检测部201的输出来使拍摄透镜310对焦。而且，拍摄元件101能够通过配置在拍摄用受光基板120的cmos传感器部129来拍摄被摄体390。

图8是表示锁定放大部220的电路例子的图。图示的电路具备：在漏极接收调制光锁定放大部220检测到的调制成分的一对晶体管、和与各晶体管的源极连接的一对电容元件。晶体管形成在栅极接收参考信号224并将调制成分和参考信号相乘的乘法器222。电容元件作为低通滤波器而发挥功能，形成对与乘法器222的输出的积分值成比例的电荷进行蓄积的积分器223。

在此，输入到一对乘法器222的参考信号1及参考信号2的相位彼此错开180°。因此，能够通过由源极跟随器等像素放大器读出蓄积在一对积分器223中的电荷并进行减法运算，来检测出所接收的调制成分相对于参考信号的相位偏差。由此，图示的锁定放大部220能够检测调制成分相对于与调制成分同步的基准信号的相位差。

图9是说明上述锁定放大部220的动作的图。图示的锁定放大部220具备双系统的针对调制成分的乘法器222以及积分器223。在一对乘法器222中，将彼此正交的参考信号1[sin(ωt)]以及参考信号2[cos(ωt))与入射光的调制成分相乘。

从一方的乘法器222输出[{cos(2ωt+α)+cos(α)}/2]，从另一方的乘法器222输出[{sin(2ωt+α)－sin(α)}/2]。各个输出通过积分器223的积分处理而被积分处理，因此从锁定放大部220的输出而输出[cos(α)/2]以及[－sin(α)/2]。根据这些值算出tan(α)，直接计算出相对于调制信号的参考信号的相位差。

通过上述那样的锁定放大部220来检测所接收的入射光的调制成分与参考光之间的相位差并对其进行修正，能够提高入射光的调制成分的检测灵敏度。另外，由于能够直接输出相位差，因此能够降低运算部的负荷，而高速地计算出到拍摄对象为止的距离等。此外，锁定放大部220可以分别对多个检测用受光元件131或者多个主像素134的每一个单独设置，也可以针对多个检测用受光元件131或者多个主像素134而设置一个锁定放大部220。

在图9的例子中，具有被输入参考信号1的乘法器222以及与该乘法器222连接的积分器223的至少一方的检测部、和具有被输入参考信号2的乘法器222以及与该乘法器222连接的积分器223的至少一方的检测部可以分别设置在不同的基板上并彼此层叠，也可以分别设置在同一基板上。

另外，在图9的例子中，锁定放大部220也可以具备：第1系统，其含有基于参考信号1对由被摄体390反射的反射光进行检测的上述检测部；和第2系统，其含有基于具有与参考信号2不同的调制频率的参考信号2对由被摄体390反射的反射光进行检测的上述检测部。例如，相对于参考信号1，参考信号2具有低的调制频率。由此，根据反射光的相位的偏差来算出被摄体390与拍摄元件101之间的距离的情况下的周期性在第1系统和第2系统中不同，因此以通过第2系统检测出的长周期的距离为前提，算出基于第1系统的高精度的距离，从而能够同时确保可算出绝对距离的范围的扩大和检测距离的精度。

在将两个检测部设置在不同的基板上并层叠的情况下，将设置有被输入参考信号1的检测部的基板与设置有被输入调制频率比参考信号1的调制频率低的参考信号2的检测部的基板相比配置在更靠近拍摄用受光基板120的层。另外，也可以将这些检测部设置在同一基板上。

而且，在将参考信号1的调制成分的波长设为λ1、将基于参考信号1得到的第1调制成分的测距精度设为δ2、将基于参考信号2得到的第2调制成分的测距值设为δ2、将任意的自然数设为n的情况下，作为第1调制频率以及第2调制频率，也可以选择唯一地决定成为算式[δ2－δ2＜n·λ1＜δ2+δ2]的n的组合。由此，通过1次测距动作就确定从拍摄元件101到被摄体390的距离，因此能够在短时间内完成测距动作。

另外，在上述的例子中，示出了将参考信号1和参考信号2分别用于距离检测的例子，但也可以代替此，将参考信号1及参考信号2中的一方用于距离检测，将另一方用于图像形成，还可以将两个参考信号分别用于图像形成。

图10是另一调制信号检测部202的局部示意图。调制信号检测部202除接下来说明的部分以外，具有与图3所示的调制信号检测部201相同的构造。另外，调制信号检测部202能够在拍摄元件101中代替调制信号检测部201。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

调制信号检测部202在具有多个开闭器231、232、233方面与调制信号检测部201不同。第1开闭器231配置在子像素132的输出与主像素134的输出之间，将两者结合或切断。在图示的状态下，开闭器231进行切断。

第2开闭器232配置在子像素132的输出与滤波部142的输入端之间，将两者结合或切断。在图示的状态下，开闭器232进行结合。此外，第1开闭器231的一端连接在子像素132的输出与第2开闭器232之间。因此，不论第2开闭器232的开闭状态如何，第1开闭器231的一端均连接于子像素132的输出。

第3开闭器233配置在晶体管211的漏极与栅极之间，将两者结合或断开。在图示的状态下，开闭器232进行结合。开闭器231、232、233能够基于控制信号而单独地开闭。

在开闭器231、232、233处于图示的状态下，调制信号检测部202的各要素以与图3所示的调制信号检测部201相同的方式连接。因此，调制信号检测部202以与调制信号检测部201完全相同的方式进行动作。

此外，在拍摄元件101中，检测用受光基板130将通过拍摄用受光基板120入射的入射光转换为电信号。因此，优选的是，在拍摄装置300中照射部330所照射的调制光331为容易透射拍摄用受光基板120的波段。从这样的观点考虑，照射部330向被摄体390照射的调制光331可以是红外波段。

另外，在作为调制光331而使用了红外线的情况下，能够对主像素134及子像素132使用通过ingaas(铟镓砷)等化合物半导体形成的受光元件来提高灵敏度。如已经说明的那样，拍摄元件101将单独地制造出的支承基板160、检测处理基板150、检测用受光基板130、连接基板140、拍摄用受光基板120以及光学元件层110层叠而形成，因此即使检测用受光基板130的基板材料与其他基板不同也没有关系。

图11是示出图10所示的调制信号检测部202的不同状态的示意图。在图示的状态下，第1开闭器231进行结合。另外，第2开闭器232及第3开闭器233均进行断开。

由此，在图示的调制信号检测部202中，子像素132及主像素134双方连接于一方的晶体管212的漏极，另一方的晶体管211成为与子像素132及主像素134均断开的状态。

上述那样的调制信号检测部202如下那样地动作。首先，将开闭器231、232、233设为图10所示的状态，接收包含调制成分及背景光成分的入射光。由此，如既已对调制信号检测部201说明那样，成为向锁定放大部220输入除去或减少了背景光成分而得到的电信号的状态。

接下来，通过控制信号使开闭器231、232、233成为图11所示的状态。此时，在晶体管211、212之间存在的寄生电容213被背景光检测部209充电，因此即使晶体管211被切断，晶体管212的栅极电压也被钳制(clamp)，维持从输入到锁定放大部220的电信号除去或减少了背景光成分的状态。另一方面，作为调制信号检测部202整体，通过子像素132及主像素134双方接收入射光，因此受光面积扩大，灵敏度得到提高。

此外，通过使开闭器231、232、233的连接以预先确定的周期成为图10所示的状态，能够更新晶体管212的栅极电压并使背景光成分的除去成为与实际情况相应的除去。由于背景光成分的变动周期长，因此即使像这样进行间接的更新，也能够有效地除去背景光成分。

图12是另一调制信号检测部203的局部示意图。调制信号检测部203除接下来说明的部分以外，具有与图3所示的调制信号检测部201相同的构造。另外，调制信号检测部203能够在拍摄元件101中代替调制信号检测部201。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

调制信号检测部203在对包含子像素132的单一的背景光检测部209连接有多个主像素134方面与调制信号检测部201不同。对多个主像素134的每一个连接晶体管212和锁定放大部220。背景光检测部209的晶体管211的栅极与多个晶体管212的栅极连接。由此，作为拍摄元件101整体，能够减少背景光检测部209的数量，并削减检测处理基板150的电路规模。

在图3至图11所示的例子中，示出了使用主像素134及子像素132这两个像素的例子，但也可以不使用子像素132。该情况下，通过具有运算放大器及电阻的电流电压转换电路将表示从主像素134输出的电流的电信号转换为电压之后，使表示电压的电信号分支。分支得到的一方经由低通滤波器那样的滤波部而提取出与背景光成分对应的电压值。分支得到的另一方成为不经由滤波部的信号的电压值即包含调制光成分及背景光成分双方的电压值，使用运算放大器从该电压值减去与背景光成分对应的电压值，由此提取出表示与调制光成分对应的电压值的电信号。

图13是调制信号检测部204的示意图。调制信号检测部204除接下来说明的部分以外，具有与图3所示的调制信号检测部201相同的构造。另外，调制信号检测部204能够在拍摄元件101中代替调制信号检测部201。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

调制信号检测部204代替子像素132及主像素134而具有单一的检测用受光元件131、切换部136以及开闭器234。切换部136有选择性地将检测用受光元件131的输出连接到晶体管211、212中的某一个的漏极。开闭器234将配置在背景光检测部209侧的晶体管211的漏极及栅极之间结合或断开。

在图示的状态下，切换部136将检测用受光元件131的输出与晶体管211连接。另外，开闭器234使晶体管211的漏极及栅极短路。因此，向晶体管211流动通过滤波部142而除去或减少了调制成分得到的电流。由此，也向与晶体管211形成电流镜电路的晶体管212流过减少了调制成分得到的电流。另外，晶体管211、212之间的寄生电容213被充电。

图14是表示调制信号检测部204的另一状态的示意图。图示的状态接着图13所示的状态，通过控制信号对切换部136及开闭器234进行切换。由此，检测用受光元件131的输出与锁定放大部220的输入和晶体管212的漏极连接。另外，晶体管211的漏极与栅极之间被切断。由此，滤波部142及晶体管211被从检测用受光元件131断开。然而，寄生电容213已经被充电，因此即使晶体管211被断开，晶体管212的栅极电压也被钳制，从而维持从输入到锁定放大部220的电信号除去或减少了背景光成分的状态。

图15是另一其他调制信号检测部205的示意图。调制信号检测部205除了接下来说明的部分以外，具有与图3所示的调制信号检测部201相同的构造。另外，调制信号检测部205能够在拍摄元件101中代替调制信号检测部201。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

调制信号检测部205在子像素132具有光学滤波器138方面与调制信号检测部201不同。光学滤波器138具有将向子像素132的入射光中的调制光成分的波长的光遮断或减少的特性。因此，从接收了入射光的子像素132输出的电流信号的调制光成分已被减少。

由此，能够省略滤波部142。但是，当然也可以并用光学滤波器138和作为电气式滤波器的滤波部142。由此，能够通过在光学滤波器138或者电气式的滤波部142单独所无法得到的陡峭的遮断特性来降低调制光成分。

光学滤波器138也可以组入到例如拍摄元件101中的晶载彩色滤光片112。另外，作为调制光331，也可以使用被晶载彩色滤光片112除去的波段的调制光331。

另外，作为光学滤波器，也可以使用对将所入射的调制光331透射的部件涂布的蓄光涂料。蓄光涂料通过蓄积特定波段的入射光而实质上作为低通滤波器而发挥作用。

图16是另一拍摄元件102的示意剖视图。拍摄元件102除以下说明的部分以外，具有与图1所示的拍摄元件101相同的构造。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

拍摄元件102在具有两片检测用受光基板130方面与拍摄元件101不同。两片检测用受光基板130彼此层叠，并配置在拍摄用受光基板120与连接基板140之间。

两片检测用受光基板130分别具有隔开间隔地配置的多个检测用受光元件131。检测用受光基板130各自中的检测用受光元件131的配置间隔彼此相等，但是检测用受光元件131的位置在一方的检测用受光基板130与另一方的检测用受光基板130之间错位。因此，在层叠了两片检测用受光基板130的情况下，检测用受光元件131各自不会相对于另一检测用受光元件131遮断入射光，图中下侧的检测用受光基板130的检测用受光元件131通过图中上侧的检测用受光基板130而接收入射光。

在拍摄元件102中，配置在一方的检测用受光基板130(其配置在图中上侧)的检测用受光元件131作为主像素134与检测处理基板150的检测电路151连接。另外，配置在另一方的检测用受光基板130(其配置在图中下侧)的检测用受光元件131作为子像素132与检测处理基板150的检测电路151连接。由此，能够提高对有助于检测调制光331的主像素134的入射效率。

像这样也可以是，在拍摄元件102中，将作为第1光电转换部的主像素134和作为第2转换部的子像素132分别设置在不同的基板上之后再层叠起来，分别接收入射光。

图17是另一其他拍摄元件103的示意剖视图。拍摄元件103除接下来说明的部分以外，具有与图1所示的拍摄元件101相同的构造。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

拍摄元件103在具有两片检测用受光基板130方面，具有与图16所示的拍摄元件102相同的构造。另外，在图中上侧的检测用受光基板130配置有主像素134、在图中下侧的检测用受光基板130形成有子像素132方面也具有与图16所示的拍摄元件102相同的构造。

另一方面，拍摄元件103在以下方面与拍摄元件102不同：在两片检测用受光基板130的每一片中主像素134及子像素132大致相邻地配置。由此，在拍摄元件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叠地配置。因此，主像素134及子像素132在彼此相同的位置接收入射光。

像这样也可以是，在拍摄元件103中，子像素132接收透射主像素134后的入射光。由此，主像素134及子像素132以与拍摄用受光元件121相同的密度配置。因此，在拍摄元件103中能够在像素片上拍摄具有距离信息的图像。

图18是另一拍摄元件104的示意剖视图。拍摄元件104除了以下说明的部分以外，具有与图17所示的拍摄元件103相同的构造。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

在拍摄元件104中，两片检测用受光基板130的每一片具有交替地配置的子像素132和主像素134。另外，在上侧的检测用受光基板130和下侧的检测用受光基板130中，子像素132及主像素134的配置错开1个像素量。由此，在拍摄元件104中，主像素134和子像素132的层叠的上下关系彼此调换。

像这样，在拍摄元件104中，主像素134和子像素132同时存在于两片检测用受光基板130的每一片中。另外，在拍摄元件104中，主像素134及子像素132在彼此对应的相同位置接收入射光。由此，能够消除因子像素132通过主像素134接收光而产生的、子像素与主像素134的受光效率之间的不平衡。

图19是另一拍摄元件105的示意剖视图。拍摄元件105除了接下来说明的部分以外，具有与图1所示的拍摄元件101相同的构造。因此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

拍摄元件105在具有拍摄用受光基板120和检测用受光基板130综合而成的综合受光基板170方面与拍摄元件105不同。由此，可削减形成拍摄元件105的基板的层数，还可减低制造成本。

图20是表示在综合受光基板170形成的cmos传感器部179中的受光元件的配置的示意俯视图。此外，综合受光基板170的cmos传感器部179除了接下来说明的部分以外，具有与图2所示的cmos传感器部129相同的构造。由此，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

在综合受光基板170的cmos传感器部179中，拍摄用受光元件121和包含子像素132及主像素134的检测用受光元件131反复排列在一片基板上而形成传感器阵列122。在此，拍摄用受光元件121与列信号处理电路123、水平驱动电路124以及垂直驱动电路125连接，而形成拍摄用的cmos传感器。

另一方面，检测用受光元件131将受光元件的输出直接输出到检测处理基板150的检测电路151。为此，检测用受光元件131没有与综合受光基板170上的列信号处理电路123、水平驱动电路124以及垂直驱动电路125连接。

此外，在上述的例子中，将子像素132及主像素134专门用于调制光检测用。然而，通过将在调制光检测部210中与主像素134连接的栅极的连接切换为gnd电压，将锁定放大部220的参考信号224切换为直流电压，还能够将主像素134用作拍摄用受光元件121的一部分。

该情况下，可以将来自作为主像素134的拍摄用受光元件121的信号输出到具有用于形成图像的处理电路的图像生成部和具有检测电路151的检测部双方，也可以有选择性地输出到图像生成部和检测部。还可以为了将来自主像素134的输出的目的地进行切换而设置切换部。另外，可以将上述图像生成部和上述检测部设置在彼此不同的基板上，并对它们进行层叠。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式记载的范围。本领域技术人员当然明白能够对上述实施方式施加各种变更或改进。这样的施加了变更或改进的方案也能够包含在本发明的技术范围中，这能够从权利要求书的记载得以明确。

权利要求书、说明书、以及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、工序、步骤、以及阶段等各处理的执行顺序没有特别明示“在……之前”、“先于”等，另外应注意：不限于将基于在前的处理得到的输出用于在后的处理中，其能够以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，即使为了方便而使用“首先”、“接下来”等，也不意味着必须以该顺序实施。

附图标记说明

101、102、103、104、105拍摄元件、110光学元件层、111晶载透镜、112晶载彩色滤光片、120拍摄用受光基板、121拍摄用受光元件、122传感器阵列、123列信号处理电路、124水平驱动电路、125垂直驱动电路、129、179cmos传感器部、130检测用受光基板、131检测用受光元件、132子像素、134主像素、136切换部、138光学滤波器、140连接基板、142滤波部、150检测处理基板、151检测电路、160支承基板、170综合受光基板、201、202、203、204、205调制信号检测部、209背景光检测部、210调制光检测部、211、212晶体管、213寄生电容、220锁定放大部、221运算放大器、222乘法器、223积分器、224参考信号、231、232、233、234开闭器、300拍摄装置、310拍摄透镜、320相机机身、330照射部、331调制光、381照明光、380照明器具、390被摄体。