CN106954008B - 摄像装置及摄像模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够容易切换较广动态范围模式和高分辨率模式的摄像装置。本发明的摄像装置具有：对置电极；第1像素电极，与对置电极对置；第2像素电极，与对置电极对置；第3像素电极，与对置电极对置；光电变换层，被夹在所述第1像素电极、所述第2像素电极及所述第3像素电极与对置电极之间；第1信号检测电路，与第1像素电极电连接；第2信号检测电路，与第2像素电极电连接；第1开关元件，连接于第3像素电极和第1信号检测电路之间；以及第2开关元件，连接于第3像素电极和第2信号检测电路之间。

Description

摄像装置及摄像模块
技术领域
本发明涉及摄像装置。
背景技术
以往，利用光电变换的图像传感器得到广泛应用。在图像传感器的领域中具有扩大动态范围的需求。
下述的专利文献1公开的固体摄像元件100在受光区域中排列有光电二极管的受光面积彼此不同的高感光度元件102a及低感光度元件102b(图2)。在专利文献1的固体摄像元件100中，在高感光度元件102a和低感光度元件102b之间改变曝光时间进行摄影。并且，单独取得来自高感光度元件102a的图像数据和来自低感光度元件102b的图像数据并将它们合成，由此得到较广动态范围图像。另外，在被摄体的图像中的亮度差较小的情况下，延长低感光度元件102b的曝光时间。这样，与较广动态范围图像相比，得到高分辨率的图像。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2007-288522号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1的固体摄像元件100中，由于进行诸如曝光时间在高感光度元件102a和低感光度元件102b之间不同的控制，因而由于曝光时间的差异导致画质产生劣化。例如，在拍摄运动的物体时，在所得到的图像中可能产生亮度不均。并且，特别是取得高分辨率的图像时，由于曝光时间延长，导致取得1帧量的图像所需要的时间(以下有时称为“帧率”(frame rate))延长。
用于解决问题的手段
根据本发明的非限定性的某个示例性实施方式，提供以下技术。
一种摄像装置，具有：对置电极；第1像素电极，与所述对置电极对置；第2像素电极，与所述对置电极对置；第3像素电极，与所述对置电极对置；光电变换层，被夹在所述第1像素电极、所述第2像素电极、所述第3像素电极与所述对置电极之间；第1信号检测电路，与所述第1像素电极电连接；第2信号检测电路，与所述第2像素电极电连接；第1开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第1信号检测电路之间；以及第2开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第2信号检测电路之间。
概括性的或具体的方式也可由元件、器件、装置、模块、系统、集成电路、方法或者计算机程序实现。另外，概括性的或具体的方式也可通过元件、器件、装置、模块、系统、集成电路、方法或者计算机程序的任意组合来实现。
所公开的实施方式的追加性效果及优点根据说明书及附图得到明确。效果及/或优点由在说明书及附图中公开的各个实施方式或者特征单独实现，为了得到这些效果及/或优点，不一定需要上述全部要素。
发明效果
根据本发明的实施方式，能够抑制所取得的图像的劣化，实现较广动态范围的摄影和高分辨率的摄影之间的切换。
附图说明
图1是示意地表示本发明的第1实施方式的摄像装置的电路结构的一例的图。
图2是表示像素单元的示例性的器件构造的剖面示意图。
图3是将光电变换部及其附近放大示出的剖面示意图。
图4是从半导体基板的法线方向观察光电变换部时的平面示意图。
图5是将在从图3所示的状态改变感光度调整电压时的光电变换部及其附近放大示出的剖面示意图。
图6是从半导体基板的法线方向观察图5所示的光电变换部时的平面示意图。
图7是示意地表示信号电荷为空穴时的感光度调整电压和像素单元的感光度之间的关系的图。
图8是表示摄像装置的像素阵列中的第1像素单元及第2像素单元的结构的一例的剖面示意图。
图9是从半导体基板的法线方向观察图8所示的第1像素单元及第2像素单元时的、各像素电极及各辅助电极的配置的一例的平面示意图。
图10是用于说明高分辨率模式的摄像装置的动作的图。
图11是从半导体基板的法线方向观察图10所示状态的光电变换部时的平面示意图。
图12是示意地表示与表2的样式13对应的、较广动态范围模式的区域Ra的大小的俯视图。
图13是示意地表示与表2的样式13对应的、高分辨率模式的区域Ra的大小的俯视图。
图14是表示本发明的第2实施方式的摄像装置的像素单元的结构的一例的剖面示意图。
图15是表示图14所示的像素单元中的第1像素电极、第2像素电极及第3像素电极的形状和配置的一例的平面示意图。
图16是表示从图14所示状态变更开关Sw3及开关Sw4的连接的状态的像素单元的剖面示意图。
图17是从半导体基板的法线方向观察图16所示状态的像素单元时的平面示意图。
图18是表示本发明的第3实施方式的摄像装置的像素单元的结构的一例的剖面示意图。
图19是表示图18所示的像素单元中的第1像素电极、第2像素电极的形状和配置的一例的平面示意图。
图20是表示从图18所示状态变更开关Sw5及开关Sw6的连接的状态的像素单元的剖面示意图。
图21是从半导体基板的法线方向观察图20所示状态的像素单元时的平面示意图。
图22是表示本发明的第3实施方式的变形例1的摄像装置的像素电极的形状和配置的一例的平面示意图。
图23是表示本发明的第3实施方式的变形例1的摄像装置的像素电极的形状和配置的一例的平面示意图。
图24是表示本发明的第3实施方式的变形例2的摄像装置的像素电极的形状和配置的一例的平面示意图。
图25是表示本发明的第3实施方式的变形例2的摄像装置的像素电极的形状和配置的一例的平面示意图。
图26是表示包括本发明的实施方式的摄像装置的摄像模块的示例性结构的框图。
具体实施方式
本发明的一个方式的概要如下所述。
[项目1]
一种具有第1模式和第2模式的摄像装置，具有：
第1像素单元，包括第1像素电极、与所述第1像素电极电连接的第1信号检测电路、配置在所述第1像素电极的周围的第1辅助电极、与所述第1像素电极和所述第1辅助电极对置的第1对置电极、以及配置在所述第1像素电极及所述第1辅助电极与所述第1对置电极之间的第1光电变换层；
第2像素单元，包括第2像素电极、与所述第2像素电极电连接的第2信号检测电路、配置在所述第2像素电极的周围的第2辅助电极、与所述第2像素电极和所述第2辅助电极对置的第2对置电极、以及配置在所述第2像素电极及所述第2辅助电极与所述第2对置电极之间的第2光电变换层；以及
电压供给电路，与所述第1辅助电极及所述第2辅助电极电连接，对所述第1辅助电极及所述第2辅助电极至少一方供给在所述第1模式和所述第2模式之间不同的电压。
根据项目1的结构，通过变更对第1辅助电极及第2辅助电极施加的电压中至少一方，能够进行两个模式之间的切换。
[项目2]
根据项目1所述的摄像装置，所述第1像素电极的电极面积大于所述第2像素电极的电极面积。
根据项目2的结构，能够将第1像素单元及第2像素单元分别用作高感光度单元及低感光度单元。
[项目3]
根据项目1或2所述的摄像装置，所述第1像素电极和所述第1辅助电极之间的距离的最小值，小于所述第2像素电极和所述第2辅助电极之间的距离的最小值。
根据项目3的结构，能够将第1像素单元及第2像素单元分别用作高感光度单元及低感光度单元。
[项目4]
根据项目1～3中任意一项所述的摄像装置，所述第1像素电极、所述第1辅助电极、所述第2像素电极及所述第2辅助电极是相同层。
根据项目4的结构，能够避免制造工序的复杂化。
[项目5]
根据项目1～4中任意一项所述的摄像装置，所述第1光电变换层及所述第2光电变换层分别是连续的一个层的一部分。
根据项目5的结构，能够避免制造工序的复杂化。
[项目6]
根据项目1～5中任意一项所述的摄像装置，所述第1对置电极及所述第2对置电极分别是连续的一个电极的一部分。
根据项目6的结构，能够避免制造工序的复杂化。
[项目7]
根据项目1～6中任意一项所述的摄像装置，在从与所述第1光电变换层及所述第2光电变换层的主面垂直的方向观察时，
所述第1辅助电极具有第1开口部，
所述第2辅助电极具有第2开口部，
所述第1像素电极配置在所述第1开口部的内侧，
所述第2像素电极配置在所述第2开口部的内侧。
[项目8]
一种摄像装置，具有：
对置电极；
第1像素电极，与所述对置电极对置；
第2像素电极，与所述对置电极对置；
第3像素电极，与所述对置电极对置；
光电变换层，被夹在所述第1像素电极、所述第2像素电极及所述第3像素电极与所述对置电极之间；
第1信号检测电路，与所述第1像素电极电连接；
第2信号检测电路，与所述第2像素电极电连接；
第1开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第1信号检测电路之间；以及
第2开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第2信号检测电路之间。
根据项目8的结构，能够根据将第3像素电极与第1像素电极及第2像素电极哪一方连接，变更与第1信号检测电路连接的电极、和与第2信号检测电路连接的电极之间的面积比。根据电极的面积比的变更，能够切换例如较广动态范围的摄影模式和高分辨率的摄影模式。
[项目9]
根据项目8所述的摄像装置，所述第1像素电极、所述第2像素电极及所述第3像素电极是相同层。
[项目10]
根据项目8或9所述的摄像装置，所述第1开关元件及所述第2开关元件将所述第3像素电极与所述第1信号检测电路及所述第2信号检测电路中的某一方电连接。
[项目11]
根据项目8～10中任意一项所述的摄像装置，所述第2像素电极的面积和所述第3像素电极的面积之和、与所述第1像素电极的面积之比为0.01以上1以下。
根据项目11的结构，通过将第3像素电极与第2像素电极连接，能够使与第1信号检测电路连接的电极的面积、和与第2信号检测电路连接的电极的面积之间的比值接近1。
[项目12]
根据项目8～11中任意一项所述的摄像装置，所述摄像装置还具有在所述第1像素电极、所述第2像素电极及所述第3像素电极的周围配置的辅助电极。
根据项目12的结构，能够通过辅助电极收集在与邻接的其它像素之间产生的电荷，因而能够抑制像素间的混色的发生。
[项目13]
根据项目1～12中任意一项所述的摄像装置，所述摄像装置还具有测距电路，该测距电路根据所述第1信号检测电路的输出及所述第2信号检测电路的输出，计算与被摄体的距离。
根据项目13的结构，不需在感光区域设置专用于测距的像素，即可执行所谓像面相位差自动聚焦。
[项目14]
一种摄像模块，具有：
项目1～13中任意一项所述的摄像装置；以及
摄像机信号处理电路，根据来自所述摄像装置的图像信号生成图像数据。
根据项目14的结构，能够用一个装置取得较广动态范围的图像数据及高分辨率的图像数据。
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，下面说明的实施方式均用于示出本发明的概括性的或具体的示例。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅是一例，其主旨不是限定本发明。在本说明书中说明的各种方式能够在不产生矛盾的情况下相互组合。并且，关于下面的实施方式的构成要素中、没有在表示最上位概念的独立权利要求中记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。在下面的说明中，对实质上具有相同功能的构成要素采用相同的参照标号示出，有时省略说明。
(第1实施方式)
图1示意地表示本发明的第1实施方式的摄像装置的电路结构的一例。图1所示的摄像装置100A具有多个像素单元14A和外围电路。如后面详细说明的那样，摄像装置100A具有能够切换以下模式的结构：能够以较广动态范围进行摄影的较广动态范围模式，和能够以比较广动态范围模式高的分辨率进行摄影的高分辨率模式。
多个像素单元14A例如在半导体基板上呈二维状排列，由此形成感光区域(像素区域)。如后面所述，多个像素单元14A包括在较广动态范围模式时作为高感光度的像素单元发挥作用的第1像素单元、和在较广动态范围模式时作为感光度比第1像素单元低的像素单元发挥作用的第2像素单元。另外，在图1中示出了4个像素单元14A呈2行2列配置的结构，但这毕竟不过是一个例子。感光区域中包含的像素单元(此处指像素单元14A)的数量及配置不限于图1示例的结构。
各个像素单元14A包括光电变换部10、信号检测晶体管11、复位晶体管12、寻址晶体管(行选择晶体管)13。信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13典型地讲是场效应晶体管(FET)。以下只要没有特别说明，就以信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13采用N沟道MOS为例进行说明。
如后面参照附图详细说明的那样，光电变换部10包括像素电极50、辅助电极61、与它们对置的对置电极、以及配置在像素电极50和对置电极之间的光电变换层。各个像素单元14A的光电变换部10与蓄积控制线16连接，在摄像装置100A进行动作时，蓄积控制线16对光电变换部10的对置电极施加规定的电压。通过蓄积控制线16供给光电变换部10的电压对所有的像素单元14A可以相同。通过蓄积控制线16供给光电变换部10的电压既可以是固定大小的电压，也可以是随时间而变化的电压。
光电变换部10的像素电极50收集通过光电变换而在光电变换层中生成的正及负的电荷中的一方作为信号电荷。辅助电极61构成为能够在摄像装置100A进行动作时施加规定的电压。在该例中，构成感光区域的多个像素单元14A各自的辅助电极61，与电压供给电路60所连接的感光度调整线28a、28b中的某一方连接。在摄像装置100A进行动作时，电压供给电路60通过感光度调整线28a及28b对辅助电极61供给规定的电压。如后面所述，施加给辅助电极61的电压在较广动态范围模式和高分辨率模式之间有时相同，有时不同。
如后面参照附图详细说明的那样，通过调整施加给辅助电极61的电压，能够调整通过像素电极50捕捉的信号电荷量。换言之，通过调整施加给辅助电极61的电压，能够调整像素单元14A的感光度。例如，能够在辅助电极61与感光度调整线28a连接的像素单元14A、和辅助电极61与感光度调整线28b连接的像素单元14A之间，使感光度不同。或者，也能够在辅助电极61与感光度调整线28a连接的像素单元14A、和辅助电极61与感光度调整线28b连接的像素单元14A之间，使感光度一致。
在图1示例的结构中，沿着行方向交替配置辅助电极61与感光度调整线28a连接的像素单元(以下有时称为“第1像素单元”)14A、和辅助电极61与感光度调整线28b连接的像素单元(以下有时称为“第2像素单元”)14A。并且，也沿着列方向交替配置辅助电极61与感光度调整线28a连接的像素单元14A、和辅助电极61与感光度调整线28b连接的像素单元14A。在本说明书中，行方向是指行延伸的方向，列方向是指列延伸的方向。即，在图1中，纸面中的上下方向是列方向，纸面中的左右方向是行方向。当然，第1像素单元和第2像素单元的配置不限于图1所示的例子，能够任意设定。
电压供给电路60只要至少具有能够在两种模式之间变更供给第1像素单元的辅助电极的电压及供给第2像素单元的辅助电极的电压中的至少一方的结构即可，不限于特定的电源电路。电压供给电路60既可以是生成规定的电压的电路，也可以是将从其它电源供给的电压变换为规定的电压的电路。下面，有时将从电压供给电路60供给辅助电极61的电压称为感光度调整电压。
电压供给电路60典型地讲作为外围电路的一部分设于感光区域之外。电压供给电路60将与操作摄像装置100A的用户的指令、摄像装置100A具备的其它控制电路等的指令对应的感光度调整电压，通过感光度调整线28a及28b供给像素单元14A的辅助电极61。电压供给电路60也可以是后述的垂直扫描电路15的一部分。电压供给电路60的输出也可以通过垂直扫描电路15供给辅助电极61。
光电变换部10的像素电极50与信号检测晶体管11的控制端子(此处指栅极)连接。由像素电极50收集的信号电荷被蓄积于像素电极50和信号检测晶体管11的栅极之间的电荷蓄积节点24。即，对信号检测晶体管11的栅极施加与在电荷蓄积节点24蓄积的信号电荷的量对应的电压。信号检测晶体管11的输入(此处指漏极)与对各个像素单元供给规定的电源电压的电源线21(源级跟随电源)连接，信号检测晶体管11输出与在电荷蓄积节点24蓄积的信号电荷的量对应的电压。换言之，信号检测晶体管11将通过光电变换部10生成的信号放大并输出。像素电极50和信号检测晶体管11的栅极之间的电荷蓄积节点24具有与复位晶体管12的输出(此处指漏极)的连接。
信号检测晶体管11与寻址晶体管13连接。寻址晶体管13连接于信号检测晶体管11的输出(此处指源级)、和在由多个像素单元14A构成的像素阵列的每列设置的多条垂直信号线17中的一条垂直信号线17之间。如图所示，寻址晶体管13的栅极与垂直扫描电路(也称为“行扫描电路”)15所连接的寻址信号线26连接。垂直扫描电路15根据施加给寻址信号线26的电压电平的控制，从像素单元14A将像素信号按照行单位选择性地读出到垂直信号线17中。
多条垂直信号线17分别与负载电路18及列信号处理电路(也称为“行信号蓄积电路”)19连接。由负载电路18及信号检测晶体管11形成源级跟随电路。列信号处理电路19进行以相关双重采样为代表的噪声抑制信号处理及模拟-数字变换(AD变换)等。对应垂直信号线17设于像素阵列的每列的列信号处理电路19与水平信号读出电路(也称为“列扫描电路”)20连接。水平信号读出电路20从多个列信号处理电路19向水平共同信号线29依次读出信号。
在图1示例的结构中，反转放大器(也称为“反馈放大器”)22连接于垂直信号线17和复位晶体管12之间。如图所示，在此是反转放大器22的反转输入端子与垂直信号线17连接。在摄像装置100A进行动作时，对反转放大器22的非反转输入端子施加规定的基准电压Vref。反转放大器22的输出端子与反馈线23连接。如图所示，反馈线23对应像素阵列的列而设置，并具有与属于该列的像素单元14A的复位晶体管12的输入的连接。
复位晶体管12的控制端子(此处指栅极)与复位信号线27连接。在该例中，复位信号线27与垂直扫描电路15连接。即，在该例中，垂直扫描电路15根据施加给复位信号线27的电压的控制，按照行单位选择像素阵列中的像素单元14A，进行信号电压的读出及像素电极50的电位的复位。在此，在关注于像素阵列中的某列时，通过使属于该列的像素单元14A中的一个像素单元的复位晶体管12及寻址晶体管13导通(ON)，能够形成包括反转放大器22的反馈环。通过形成反馈环，能够将该像素单元14A的电荷蓄积节点24的电位控制为使垂直信号线17的电位与上述的基准电压Vref相等的电位。此时，反转放大器22的输出电压能够是0V或者0V附近的正电压。基准电压Vref能够采用电源电压(例如3.3V)和接地(0V)的范围内的任意电压。或者，作为复位时的基准电压，只要在一定的范围内，则能够采用任意的电压(例如，电源电压以外的电压)。
图2示意地表示像素单元14A的示例性的器件构造。在图2示例的结构中，光电变换部10配置在形成有信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13的半导体基板31的上方。半导体基板31不限于其整体是半导体的基板，也可以是在形成有感光区域的一侧的表面设有半导体层的绝缘基板等。在此，说明半导体基板31采用P型硅(Si)基板的例子。另外，本说明书中的用语“上方”是为了用于说明部件之间的相对配置的，不是限定摄像装置使用时的姿态。
半导体基板31具有杂质区域(此处指N型区域)41A～41E、和像素单元14A之间的电分离用的元件分离区域42。杂质区域41A作为寻址晶体管13的源级区域及漏极区域中的一方发挥作用。杂质区域41B作为寻址晶体管13的源级区域及漏极区域中的另一方发挥作用。杂质区域41A具有与垂直信号线17(在图2中未图示，参照图1)的连接。在杂质区域41A和41B之间配置有栅极绝缘层38A和栅极电极39A。
在图2示例的结构中，杂质区域41B也具有作为信号检测晶体管11的源级区域的作用。即，在该例中，寻址晶体管13和信号检测晶体管11共用杂质区域41B。信号检测晶体管11包括作为漏极区域的杂质区域41C、以及配置在杂质区域41B和41C之间的栅极绝缘层38B和栅极电极39B。杂质区域41C具有与电源线21(在图2中未图示，参照图1)的连接。
杂质区域41D作为复位晶体管12的源级区域及漏极区域中的一方发挥作用。杂质区域41E作为复位晶体管12的源级区域及漏极区域中的另一方发挥作用。在杂质区域41C和杂质区域41D之间设有元件分离区域42。杂质区域41E具有与反馈线23(在图2中未图示，参照图1)的连接。在杂质区域41D和41E之间配置有栅极绝缘层38C和栅极电极39C。
在图示的例子中，信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13被层间绝缘层43A～43C覆盖，在层间绝缘层43C上配置有光电变换部10。光电变换部10包括像素电极50、辅助电极61、对置电极52、光电变换层51。
在图示的例子中，像素电极50及辅助电极61配置在层间绝缘层43C内。像素电极50典型地讲通过在空间上被分离，与邻接的其它像素单元14A的像素电极50电分离。辅助电极61配置在像素电极50的周围。在该例中，像素电极50及辅助电极61配置在相同层。像素电极50及辅助电极61由铝、铜等金属、或者通过掺杂杂质被赋予了导电性的多晶硅等形成。构成像素电极50的材料和构成辅助电极61的材料既可以相同，也可以不同。
如图所示，对置电极52与像素电极50及辅助电极61对置。对置电极52例如是使用ITO等导电性透明材料形成的透明电极。该对置电极52具有与上述的蓄积控制线16(参照图1)的连接。因此，对置电极52构成为在摄像装置100A进行动作时能够施加规定的电压。另外，本说明书中的“透明”表示使要检测的波长范围的光的至少一部分透射，不必使光在可见光的波长范围(例如380nm以上780nm以下)整体透射。在本说明书中，为了方便起见，将包括红外线及紫外线的电磁波整体表述为“光”。在对置电极52上能够配置微透镜、滤色器等。
光电变换层51配置在对置电极52与像素电极50及辅助电极61之间。入射到摄像装置100A的光经由对置电极52入射到光电变换层51。光电变换层51由有机材料或者非晶硅等无机材料形成。光电变换层51也可以包含由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。光电变换层51通过被光照射而生成空穴-电子对。
通过经由蓄积控制线16控制对置电极52的电位，能够由像素电极50收集通过光电变换而产生的正及负的电荷中的一方作为信号电荷。例如，在信号电荷采用空穴的情况下，使对置电极52的电位高于像素电极50即可。下面，说明信号电荷采用空穴的例子。当然，信号电荷也可以采用电子。
将通过像素电极50收集的电荷蓄积在包括电荷蓄积节点24(参照图1)的电荷蓄积区域中。在图2所示的例子中，像素电极50通过配线46A～46C、插塞47A～47C及触点插塞45A和45B，与作为复位晶体管12的漏极区域或者源级区域的杂质区域41D及信号检测晶体管11的栅极电极39B电连接。由像素电极50、配线46A～46C、插塞47A～47C、触点插塞45A和45B、杂质区域41D以及栅极电极39B，构成蓄积信号电荷的电荷蓄积区域。包含信号检测晶体管11作为其一部分的信号检测电路25输出与在电荷蓄积区域中蓄积的电荷量对应的信号。在该例中，信号检测电路25包括信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13。另外，包括上述的垂直扫描电路15、电压供给电路60、负载电路18、列信号处理电路19、反转放大器22、水平信号读出电路20等的外围电路，也可以与信号检测电路25一样地形成于半导体基板31。
在图2示例的结构中，配置在像素电极50的周围的辅助电极61，通过设于层间绝缘层43C中的插塞48与设于层间绝缘层43B中的配线28连接。配线28具有与参照图1说明的感光度调整线28a及28b中的某一方的连接。如后面所述，通过控制对辅助电极61施加的电压(以下，有时称为“感光度控制电压”)，能够改变像素单元14A的感光度。
在制造摄像装置100A中的像素单元14A时能够采用一般的半导体制造工艺。特别是在半导体基板31使用硅基板的情况下，能够采用各种硅半导体工艺。
(通过对感光度调整电压的控制而进行的感光度的调制)
下面，通过说明摄像装置100A的示例性的动作，说明通过对感光度调整电压的控制来调制像素单元14A的感光度。
图3将光电变换部10及其附近的截面放大示出。在取得图像时，首先进行像素电极50的电位的复位。在进行信号电荷的蓄积(也可以称为曝光)之前，先使复位晶体管12及寻址晶体管13导通，然后使它们截止(OFF)。通过复位，将包括像素电极50的电荷蓄积节点24的电位设定为复位电压(例如0V)作为初始值。
摄影是在对光电变换层51施加了偏置电压的状态下进行的。在进行信号电荷的蓄积时，对置电极52处于通过蓄积控制线16被施加了规定的电压(例如约10V)的状态。另外，在本发明的实施方式中，在摄影时从电压供给电路60对辅助电极61施加感光度调整电压。例如，对辅助电极61施加比复位电压(此处为0V)低的电压(例如-2V)作为感光度调整电压。
在复位动作结束后，在对对置电极52及辅助电极61施加规定的电压的状态下进行曝光。如上所述，通过光的入射，光电变换层51生成正及负的电荷。在此，将像素电极50的电位(此处是0V)及辅助电极61的电位(此处是-2V)设定成比对置电极52的电位(例如10V)低。因此，在光电变换层51内通过光电变换而产生的正及负的电荷中正的电荷(典型地讲是空穴)，朝向配置有像素电极50及辅助电极61的一侧移动。通过光电变换而产生的正的电荷中到达像素电极50的电荷被像素电极50收集。被像素电极50收集的电荷作为信号电荷被检测出来。另一方面，到达辅助电极61的电荷被辅助电极61收集。被辅助电极61收集的信号电荷的电荷量不反映在像素信号中。
这意味着照射光电变换层51的光中照射到区域51A的光被实际检测出来。即，像素单元14A实质上检测入射到摄像面的光中入射到区域51A的光。在此，图3所示的区域51A是光电变换层51中、通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)主要被像素电极50收集的区域，区域51B是光电变换层51中、通过光电变换而生成的信号电荷主要被辅助电极61收集的区域。在此处所说明的例子中，辅助电极61与对置电极52之间的电位差(12V)比像素电极50与对置电极52之间的电位差(10V)大。因此，所生成的正的电荷相比像素电极50更容易朝向辅助电极61移动。其结果是，在光电变换层51中作为具有与像素电极50重叠的部分的区域51A产生的正的电荷主要向像素电极50移动，并作为信号电荷被检测出来。另一方面，在光电变换层51中包含具有与辅助电极61重叠的部分的区域51B产生的正的电荷主要向辅助电极61移动，并被辅助电极61收集。另外，辅助电极61中位于两个像素单元之间的部位，作为防止邻接的像素单元之间的混色的屏蔽电极发挥作用。
图4示意地表示从半导体基板31的法线方向观察时的光电变换部10。在图4中，用虚线示意地表示对辅助电极61施加-2V的感光度调整电压时的区域51A。在图4所示的例子中，区域51A在与光电变换层51平行的平面中具有比像素电极50稍大的第1面积。如图4所示，从摄像面的法线方向观察时的区域51A的形状及面积未必与像素电极50的形状及面积一致。并且，如后面所述，区域51A的形状及/或面积能够根据对像素电极50、辅助电极61及对置电极52施加的电压的组合方式而变化。从摄像面的法线方向观察时的区域51B的形状及面积也未必与辅助电极61的形状及面积一致。图4毕竟是示意地表示区域51A，并非在区域51A和区域51B之间存在明确的边界。
下面，假定对辅助电极61施加了高于-2V的电压作为感光度调整电压。例如，假定对辅助电极61施加了比施加给对置电极52的电压(此处是10V)低、而且比复位电压(此处是0V)高的电压(例如5V)。
图5将对辅助电极61施加了5V的感光度调整电压时的光电变换部10及其附近的截面放大示出，图6示意地表示从半导体基板31的法线方向观察时、对辅助电极61施加了5V的感光度调整电压的状态的光电变换部10。
在光电变换层51内通过光电变换而产生的正的电荷朝向辅助电极61及像素电极50移动，这一点与参照图3及图4说明的例子相同。但是，在该例中，将感光度调整电压(此处是5V)设定成比复位电压(此处是0V)高，因而在光电变换层51生成的正的电荷相比辅助电极61更容易朝向像素电极50移动。因此，在该例中，流向辅助电极61的正的电荷的量相比参照图3及图4说明的例子减少。其结果是，如在图5及图6所示意的那样，能够向像素电极50移动的正的电荷分布的区域51C、相比对辅助电极61施加了-2V的感光度调整电压时的区域51A增大。区域51C例如在与光电变换层51平行的平面中具有大于第1面积的第2面积。并且，能够向辅助电极61移动的正的电荷分布的区域51D、相比对辅助电极61施加了-2V的感光度调整电压时的区域51B减小。
这样，通过改变感光度调整电压，能够改变通过像素电极50捕捉信号电荷的区域(51A、51C)的大小。换言之，通过改变感光度调整电压，能够得到与改变像素单元14A中的受光区域时相同的效果。即，通过改变感光度调整电压，能够改变像素单元14A的感光度。根据图3及图4与图5及图6的对比可知，对辅助电极61施加了-2V的感光度调整电压时的像素单元14A的感光度、小于对辅助电极61施加了5V的感光度调整电压时的感光度。
图7示意地表示信号电荷为空穴时的感光度调整电压和像素单元14A的感光度之间的关系。如图7所示，在改变感光度调整电压时，像素单元14A的感光度也变化，例如在增大感光度调整电压时，感光度增大。这样，根据本发明的第1实施方式，能够实现具有感光度可变的像素单元14A的摄像装置100A。
另外，在本发明的第1实施方式中，在感光区域配置具有与感光度调整线28a的连接的第1像素单元、和具有与感光度调整线28b的连接的第2像素单元。因此，例如能够对第1像素单元和第2像素单元施加彼此不同的感光度调整电压。即，能够比较容易地在第1像素单元和第2像素单元之间实现不同的感光度。并且，不用说也能够对第1像素单元和第2像素单元施加相同的感光度调整电压。下面，说明通过控制感光度调整电压来切换摄像装置100A的模式的例子。
(摄像装置100A的模式的切换)
图8示意地表示摄像装置100A的像素阵列中的第1像素单元及第2像素单元的截面。图8所示的第1像素单元14a及第2像素单元14b是上述的像素单元14A的一例。在图8中示出了第1像素单元14a及第2像素单元14b彼此邻接的结构。但是，这毕竟是一个例子，能够任意设定像素阵列中的第1像素单元14a和第2像素单元14b的配置。像素阵列中的第1像素单元14a的总数和第2像素单元14b的总数不需要一致。另外，在图8中省略了信号检测晶体管11等的图示，以便避免附图过度复杂。在其它附图中有时不预先通知地省略一部分部件的图示。
在图8所示的例子中，第1像素单元14a和第2像素单元14b的器件构造与参照图2说明的器件构造基本上大致相同。即，第1像素单元14a具有像素电极50a、辅助电极61a、对置电极52a、光电变换层51a及第1信号检测电路25a。在图8中，将作为复位晶体管12(参照图2)的漏极区域或者源级区域发挥作用的杂质区域41Da，作为第1信号检测电路25a的一部分示出。如上所述，该杂质区域41Da与像素电极50a电连接。第1像素单元14a的辅助电极61a与感光度调整线28a连接。另一方面，第2像素单元14b具有像素电极50b、辅助电极61b、对置电极52b、光电变换层51b及第2信号检测电路25b。第2信号检测电路25b包含与像素电极50b电连接的杂质区域41Db作为其一部分。辅助电极61b与感光度调整线28b连接。如参照图1说明的那样，感光度调整线28a及感光度调整线28b与电压供给电路60连接。
在图8示例的结构中，第1像素单元14a的对置电极52a及第2像素单元14b的对置电极52b分别是连续的一个电极的一部分。这样，对置电极52a和对置电极52b未必需要彼此分离。如图8所示，通过跨多个像素单元形成对置电极(此处是指对置电极52a和对置电极52b)，能够对多个第1像素单元14a和多个第2像素单元14b统一施加共同的电压。当然，如果能够通过蓄积控制线16施加期望的电压，也可以在彼此邻接的两个像素单元之间使对置电极在空间上分离。例如，也可以使对置电极52a和对置电极52b在空间上分离。
并且，在此由第1像素单元14a的光电变换层51a和第2像素单元14b的光电变换层51b分别构成是连续的一个光电变换层的一部分。不用说，例如也可以在彼此邻接的两个像素单元之间使光电变换层在空间上分离。在图8中，用虚线示出的区域Ra示意地表示通过光电变换而生成的信号电荷主要被像素电极50a收集的区域，区域Rb示意地表示通过光电变换而生成的信号电荷主要被像素电极50b收集的区域。
在此，像素电极50a、辅助电极61a、像素电极50b及辅助电极61b配置在相同层。因此，例如通过使形成像素电极50a、辅助电极61a、像素电极50b及辅助电极61b的材料相同，能够统一形成这些电极。
图9表示从半导体基板31的法线方向观察时的像素电极50a、辅助电极61a、像素电极50b及辅助电极61b的配置的一例。在图9示例的结构中，辅助电极61a在其中央具有开口部Apa，像素电极50a配置在开口部Apa的内侧。换言之，辅助电极61a包围像素电极50a地配置在像素电极50a的周围，在辅助电极61a和像素电极50a之间形成有大小为Ga的空隙。同样，在图9所示的例子中，辅助电极61b在其中央具有开口部Apb，像素电极50b配置在开口部Apb的内侧。在辅助电极61b和像素电极50b之间形成有大小为Gb的空隙。在该例中，辅助电极61a和像素电极50a之间的距离Ga的最小值小于辅助电极61b和像素电极50b之间的距离Gb的最小值。
另外，在摄像面上，在多个像素单元之间不存在明确的边界。此外，如图9所示，当在像素电极(例如像素电极50a)的周围配置有辅助电极(例如辅助电极61a)的情况下，可以将各个像素单元认为是与辅助电极的外形对应的区域。在该例中，辅助电极61a和辅助电极61b的尺寸大致相同，因此第1像素单元14a和第2像素单元14b的尺寸大致相同。当然，辅助电极61a和辅助电极61b的尺寸也可以彼此不同。
如图9所示，在此处说明的例子中，第1像素单元14a的像素电极50a的电极面积大于第2像素单元14b的像素电极50b的电极面积。本说明书中的“电极面积”是指在从支撑光电变换部10的基板(此处是指半导体基板31)的法线方向观察时的电极的面积。另外，光电变换层51的主面的法线方向典型地讲与基板的法线方向大致平行。
再次参照图8。在图8示例的结构中，电压供给电路60具有开关Sw1及Sw2、和电压V1的电压源及电压V2的电压源。当然，电压供给电路60的具体结构不限于图8示例的结构。在此，电压V1和V2是满足V1<V2的关系、而且比施加给对置电极52a及52b的电压小的感光度调整电压。例如，电压V1可以是比复位电压(例如0V)低的电压(例如-2V)。电压V2可以是比复位电压高的电压(例如5V)。
图8示出了感光度调整线28a及28b分别通过开关Sw1及Sw2与电压V1的电压源连接的状态。感光度调整线28a及28b都与电压V1的电压源连接，因而对第1像素单元14a的辅助电极61a及第2像素单元14b的辅助电极61b供给共同的电压V1。因此，在图8所示的状态下，对置电极52a与辅助电极61a之间的电位差以及对置电极52b与辅助电极61b之间的电位差彼此相等。并且，复位电压典型地讲在第1像素单元14a和第2像素单元14b是相同的，因而对置电极52a与像素电极50a之间的电位差以及对置电极52b与像素电极50b之间的电位差彼此相等。即，在图8所示的状态下，可以说除了像素电极的电极面积以外，在第1像素单元14a和第2像素单元14b之间没有不同之处。
如上所述，在此像素电极50a的电极面积大于像素电极50b的电极面积。因此，如图8及图9示意地示出的那样，区域Ra的面积大于区域Rb的面积。即，在以相同的照射量进行比较的情况下，像素电极50a能够收集比像素电极50b多的信号电荷。换言之，第1像素单元14a的感光度高于第2像素单元14b的感光度，因此能够将第1像素单元14a和第2像素单元14b分别用作高感光度单元和低感光度单元。这样，通过在像素阵列中配置具有彼此不同的电极面积的像素电极的多个像素单元，并在多个像素单元之间对辅助电极施加相同的感光度调整电压，能够在多个像素单元之间实现与像素电极的电极面积之比对应的感光度之比。
可以说来自作为高感光度单元的第1像素单元14a的像素信号是涂黑较少的图像的信号，来自作为低感光度单元的第2像素单元14b的像素信号是泛白较少的图像的信号。通过第1信号检测电路25a及第2信号检测电路25b分别取得来自作为高感光度单元的第1像素单元14a的像素信号和来自作为低感光度单元的第2像素单元14b的像素信号，从而，能够在同一场景的摄影中得到感光度不同的两种图像数据。通过将这两种图像数据合成，即使是对比度比值较大的场景，也能够形成没有泛白及涂黑的图像。将这样的图像的形成称为“高动态范围合成”。这样，根据本发明的实施方式，不需进行多次摄影，即可取得高动态范围合成用的图像数据。即，能够实现较广动态范围的摄影。
根据第1实施方式，在较广动态范围的摄影中，不需要在高感光度单元和低感光度单元之间改变曝光时间(不需要在高感光度单元和低感光度单元之间以不同的定时执行电子快门)，因而不需要设置与高感光度单元和低感光度单元分别对应的两个扫描电路。并且，如果在高感光度单元和低感光度单元之间微调感光度调整电压，也能够微调高感光度单元和低感光度单元之间的感光度比值。
另外，通过将对第1像素单元14a的辅助电极61a及第2像素单元14b的辅助电极61b供给的感光度调整电压从图8所示的状态变更为其它状态，能够将摄像装置100A的模式切换为能够以比较广动态范围模式高的分辨率进行摄影的高分辨率模式。
图10是用于说明高分辨率模式的摄像装置100A的动作的图。图11示意地表示从半导体基板31的法线方向观察时的图10所示状态的光电变换部10。通过将开关Sw1的连接从图8所示的状态变更为图10所示的状态，能够对第1像素单元14a的辅助电极61a及第2像素单元14b的辅助电极61b施加彼此不同的感光度调整电压。在该例中，根据开关Sw1的连接的变更，对辅助电极61a及辅助电极61b分别施加电压V1和电压V2。
在关注于第2像素单元14b时，与图8所示的状态相比，对辅助电极61b施加更高的感光度调整电压(此处是指电压V2)。因此，更多的信号电荷(例如空穴)被辅助电极61b收集，其结果是，区域Rb与图8所示的状态相比增大。即，能够得到与扩大受光区域时相同的效果，与图8所示的状态相比，第2像素单元14b的感光度增大。另外，在像素电极50b和辅助电极61b之间的距离Gb越大时，通过变更感光度调整电压而能够调整的、在像素电极50b捕捉信号电荷的区域(此处是指区域Rb)的尺寸的变化的范围越大。
此时，通过按照电极面积之比适当选择电压V1和电压V2的值，如图11示意地示出的那样，能够使第1像素单元14a中的区域Ra的面积和第2像素单元14b中的区域Rb的面积大致相等。即，根据感光度调整电压的控制，能够使第2像素单元14b的感光度接近第1像素单元14a的感光度。此时，可以说第1像素单元14a的作用和第2像素单元14b的作用大致相同。因此，例如在像素阵列中的第1像素单元14a的数量和第2像素单元14b的数量相等的情况下，通过缩小第1像素单元14a和第2像素单元14b之间的感光度差异，使它们之间的感光度一致，从而，与较广动态范围模式相比，能够将分辨率提高至2倍。这样，根据本发明的第1实施方式，通过感光度调整电压的控制，能够实现较广动态范围模式和高分辨率模式之间的切换。
根据本发明的实施方式的高分辨率模式，与如专利文献1所记载的技术那样使曝光时间在高感光度元件和低感光度元件之间不同的方法相比，通过1次摄影即可取得1帧量的图像数据。因此，不需要延长低感光度元件的曝光时间，帧率也不会恶化。本发明的实施方式的高分辨率的摄影也适合于高速移动的物体的摄影。并且，根据本发明的实施方式的高分辨率的摄影，在所得到的图像中没有混合存在短时间曝光的像素和长时间曝光的像素。因此，能够抑制因曝光时间不同的像素的混合存在而引起的重影等的发生，并抑制图像的劣化。另外，通过在像素阵列中配置高感光度单元和低感光度单元，并使用放大电路选择性地放大通过低感光度单元取得的像素信号，也能够缩小高感光度单元和低感光度单元之间的感光度差异。但是，根据这样的方法，将导致低感光度单元的像素信号中的噪声也被放大，因而SN比较低。根据本发明的实施方式，不需要对来自低感光度单元的像素信号的选择性放大，因而不会产生这种SN比的降低。
在高分辨率模式时，例如也能够将彼此邻接的第1像素单元14a和第2像素单元14b的组用作相位差AF(Auto Focus：自动聚焦)用的像素的组。即，通过在像素阵列中配置多个彼此邻接的第1像素单元14a和第2像素单元14b的组，能够将来自这些组中的第1像素单元14a的输出和来自第2像素单元14b的输出用于相位差检测。摄像装置100A也可以具有测距电路，根据来自第1像素单元14a的输出和来自第2像素单元14b的输出，计算摄像面与被摄体之间的距离。另外，被用于相位差检测的第1像素单元14a和第2像素单元14b的组在像素阵列中未必需要彼此邻接。
在高分辨率模式时作为相位差检测用的像素单元发挥作用的第1像素单元14a和第2像素单元14b的组，在较广动态范围模式时被用来取得在高动态范围合成中使用的像素信号。因此，根据本发明的实施方式，能够有效利用像素阵列中的像素单元进行相位差检测，而且不需要在摄像面中配置仅用于相位差检测的像素。另外，例如图1所示，如果将与感光度调整线28a连接的像素单元14A(即第1像素单元14a)以及与感光度调整线28b连接的像素单元14A(即第2像素单元14b)、沿着像素阵列的行及列交替配置，也能够按照摄影场景任意变更在相位差检测中使用的第1像素单元14a和第2像素单元14b的组的数量。
另外，如果采取如下所述的配线：即对像素阵列中的一部分的第1像素单元14a的辅助电极61a施加与另一个第1像素单元14a的辅助电极61a不同的独立的感光度调整电压，而且对与这一部分的第1像素单元14a邻接的第2像素单元14b的辅助电极61b施加与另一个第2像素单元14b的辅助电极61b不同的独立的感光度调整电压，则在较广动态范围模式时也能够进行相位差检测。
不用说，对第1像素单元14a的辅助电极61a及第2像素单元14b的辅助电极61b供给的感光度调整电压的组合不限于上述的例子。下述的表1示出了对第1像素单元14a的辅助电极61a及第2像素单元14b的辅助电极61b供给的感光度调整电压的组合的例子。
【表1】
Figure GDA0002585591610000231
表1中的样式1～样式4是如下所述的电压施加样式：在高分辨率模式时，通过对第1像素单元14a的辅助电极61a供给以电压V2为基准的相对较低的感光度调整电压(此处是指电压V1)，使第1像素单元14a的感光度降低，缩小第1像素单元14a和第2像素单元14b之间的感光度差异。另外，表1中圆括弧内的向下的箭头表示降低感光度，向上的箭头表示增大感光度。
在表1中的样式1，在较广动态范围模式时，将对第1像素单元14a的辅助电极61a供给的感光度调整电压和对第2像素单元14b的辅助电极61b供给的感光度调整电压设为相同(此处是指电压V2)。但是，例如也可以如样式2所示，在较广动态范围模式时，对第1像素单元14a的辅助电极61a供给比电压V2高的电压V3。在此，电压V3与电压V1及电压V2一样是比施加给对置电极52a及52b的电压小的感光度调整电压。电压V1、电压V2及电压V3的具体值，可以根据第1像素单元14a及第2像素单元14b的电极构造适当决定。在对第1像素单元14a的辅助电极61a供给电压V3的情况下，能够使区域Ra相比对辅助电极61a供给电压V2的状态进一步扩大，因而第1像素单元14a的感光度也比对第1像素单元14a的辅助电极61a供给电压V2时增大。即，与样式1相比，能够进一步扩大较广动态范围模式和高分辨率模式之间的第1像素单元14a的感光度差异。因此，能够进一步增大较广动态范围模式时的第1像素单元14a和第2像素单元14b之间的感光度差异。
也可以如样式3那样，在较广动态范围模式和高分辨率模式之间，交替地切换对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压和对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压。这样，为了在两个模式之间交替地切换对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压和对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压，例如可以从图10所示的状态(对应于高分辨率模式)将开关Sw1的连接目标变更为电压V1的电压源、将开关Sw2的连接目标变更为电压V2的电压源，由此进行从高分辨率模式向较广动态范围模式的切换。或者，也可以如样式4那样，适用诸如在较广动态范围模式时提高第1像素单元14a的感光度、而且降低第2像素单元14b的感光度的感光度调整电压的组合。
表1中的样式5～样式8是如下所述的电压施加样式：在高分辨率模式时，通过对第2像素单元14b的辅助电极61b供给以电压V2为基准的相对较高的感光度调整电压(此处是指电压V3)，使第2像素单元14b的感光度提高，缩小第1像素单元14a和第2像素单元14b之间的感光度差异。在表1中，样式5的行相当于参照图8～图11说明的示例中、较广动态范围模式和高分辨率模式之间的感光度调整电压的施加方式。与上述的样式1～样式4那样通过在高分辨率模式时降低高感光度单元的感光度来缩小高感光度单元-低感光度单元之间的感光度差异的电压施加样式相比，如样式5～样式8这样通过在高分辨率模式时提高低感光度单元的感光度来缩小高感光度单元-低感光度单元之间的感光度差异的电压施加样式，与前者相比能够抑制帧率的降低，因而比较有利。从进一步扩大较广动态范围模式和高分辨率模式之间的第2像素单元14b的感光度差异的观点考虑，这4种样式中的样式7更加有效。
表1中的样式9～样式12是如下所述的电压施加样式：在高分辨率模式时，使用降低第1像素单元14a的感光度、而且提高第2像素单元14b的感光度的感光度调整电压的组，缩小第1像素单元14a和第2像素单元14b之间的感光度差异。在上述的样式2及样式7中，对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压和对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压中的任意一方，在较广动态范围模式和高分辨率模式之间被固定。与此相对，在样式12中，使用比电压V2低的电压V1和比电压V2高的电压V3，在较广动态范围模式和高分辨率模式之间相互切换对辅助电极61a施加的感光度调整电压和对辅助电极61b施加的感光度调整电压双方。因此，从在较广动态范围模式时确保较大的动态范围的观点考虑，在表1所示的样式1～样式12中，通过采用样式12，有望能够得到更高的效果。
如表1所示，在较广动态范围模式和高分辨率模式之间，既可以改变对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压和对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压中的一方，也可以改变双方。根据第1实施方式，在较广动态范围模式时，能够在高感光度单元和低感光度单元之间实现比较大的感光度比值(例如100:1)。
在此处说明的例子中，通过使第1像素单元14a的像素电极50a的电极面积和第2像素单元14b的像素电极50b的电极面积不同，在较广动态范围模式时，使在第1像素单元14a和第2像素单元14b之间产生感光度差异。但是，不限于该示例，例如也可以通过使辅助电极61a的尺寸和辅助电极61b的尺寸不同，在较广动态范围模式时，使在第1像素单元14a和第2像素单元14b之间产生感光度差异。即，也可以是第1像素单元14a和第2像素单元14b的尺寸彼此不同。
或者，也可以使第1像素单元14a的像素电极50a的电极面积和第2像素单元14b的像素电极50b的电极面积相同。下述的表2示出如下的例子：在第1像素单元14a的像素电极50a的电极面积和第2像素单元14b的像素电极50b的电极面积相同的结构中，对第1像素单元14a的辅助电极61a以及第2像素单元14b的辅助电极61b供给的感光度调整电压的组合。
【表2】
Figure GDA0002585591610000261
在像素电极50a的电极面积和像素电极50b的电极面积相等的情况下，能够在辅助电极61a和辅助电极61b之间独立施加彼此不同的感光度调整电压，除此之外，在第1像素单元14a和第2像素单元14b之间可以说器件构造没有实质上的差异。因此，在像素电极50a的电极面积和像素电极50b的电极面积相等的情况下，如果使对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压和对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压相同，则能够实现高分辨率模式。
在表2中的样式13，在较广动态范围模式时，通过相对提高对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压，使在第1像素单元14a和第2像素单元14b之间产生感光度差异。图12和图13分别示意地表示与表2的样式13对应的、高分辨率模式的区域Ra以及较广动态范围模式的区域Ra。在图12所示的状态下，区域Ra的面积与区域Rb的面积大致相等，在图13所示的状态下，区域Ra的面积大于区域Rb的面积。
在表2中的样式14，在较广动态范围模式时，通过相对降低对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压，使在第1像素单元14a和第2像素单元14b之间产生感光度差异。也可以如样式15那样，与高分辨率模式相比，相对提高在较广动态范围模式时对第1像素单元14a的辅助电极61a施加的感光度调整电压，相对降低对第2像素单元14b的辅助电极61b施加的感光度调整电压。从确保在较广动态范围模式时较大的动态范围的观点考虑，在表2所示的样式13～15中，认为采用样式15更有效。
在图8～图13所示的例子中，像素电极50a及辅助电极61a具有矩形状的外形。但是，像素电极50a及辅助电极61a的形状不限于该例。例如，像素电极50a及辅助电极61a的外形也可以是圆形、椭圆形、多边形等。像素电极50a的外形和辅助电极61a的外形不需要相同。并且，在这些例子中，辅助电极61a形成为连续的一个电极。但是，这毕竟不过是一个例子，例如辅助电极61a也可以由在空间上分离的多个子辅助电极构成。对于第2像素单元14b的像素电极50b和辅助电极61b，可以说也与第1像素单元14a的像素电极50a和辅助电极61a一样。
(第2实施方式)
图14示意地表示本发明的第2实施方式的摄像装置的像素单元的截面。图14所示的摄像装置100B具有多个像素单元14B。多个像素单元14B与上述的像素单元14A一样在感光区域中例如呈矩阵状配置。摄像装置100B与上述的摄像装置100A一样也能够切换能够进行较广动态范围的摄影的较广动态范围模式、和能够以比较广动态范围模式高的分辨率进行摄影的高分辨率模式。
如图14所示，像素单元14B具有光电变换层51、和与光电变换层51的一个主面对置的对置电极52。光电变换层51和对置电极52典型地讲跨多个像素单元14B而形成。像素单元14B具有第1信号检测电路25a、第1像素电极50x、第2信号检测电路25b、第2像素电极50y、以及配置在第1像素电极50x和第2像素电极50y之间的第3像素电极50z。在图示的例子中，第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z配置在相同层中，并且配置在光电变换层51的主面中没有配置对置电极52的一侧。
第1信号检测电路25a及第2信号检测电路25b可分别具有与参照图2说明的信号检测电路25相同的结构。在此，示出了第1信号检测电路25a中作为第1信号检测电路25a中的复位晶体管的漏极区域或者源级区域发挥作用的杂质区域41Da、和第2信号检测电路25b中作为第2信号检测电路25b中的复位晶体管的漏极区域或者源级区域发挥作用的杂质区域41Db。如图所示，杂质区域41Da和杂质区域41Db通过在它们之间设置元件分离区域42而被电分离。
如在图14中示意地示出的那样，第1信号检测电路25a具有与第1像素电极50x的连接，第2信号检测电路25b具有与第2像素电极50y的连接。通过第1像素电极50x收集的信号电荷被蓄积在包含杂质区域41Da作为其一部分的电荷蓄积区域中，与所蓄积的信号电荷量对应的像素信号通过与第1信号检测电路25a对应的垂直信号线17被读出。同样，通过第2像素电极50y收集的信号电荷被蓄积在包含杂质区域41Db作为其一部分的电荷蓄积区域中，与所蓄积的信号电荷量对应的像素信号通过与第2信号检测电路25b对应的垂直信号线17被读出。即，像素单元14B具有与两条垂直信号线17的连接，两条垂直信号线17中的一条垂直信号线17输出与通过第1像素电极50x收集的信号电荷对应的信号，另一条垂直信号线17输出与通过第2像素电极50y收集的信号电荷对应的信号。
如图14所示，像素单元14B还包括切换电路64。切换电路64具有能够切换将第3像素电极50z与第1像素电极50x电连接或者将第3像素电极50z与第2像素电极50y电连接的结构。
切换电路64典型地讲具有一个以上的开关元件。在图14示例的结构中，切换电路64具有连接于第1像素电极50x和第3像素电极50z之间的开关Sw3、以及连接于第2像素电极50y和第3像素电极50z之间的开关Sw4，利用这些开关的接通和关断，切换将第1像素电极50x和第3像素电极50z电连接还是将第2像素电极50y和第3像素电极50z电连接。开关Sw3和开关Sw4典型地讲是形成于半导体基板31的场效应晶体管。当然，本发明的开关Sw1～Sw4不限于场效应晶体管。另外，在图14中为了方便起见使用电路记号图示开关Sw3和开关Sw4，以便避免附图变复杂。图14表示第1像素电极50x与第3像素电极50z连接的状态。在该状态下，第2像素电极50y与第1像素电极50x及第3像素电极50z电分离。
在图14所示的例子中，像素单元14B具有在第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z的周围配置的辅助电极61。在图示的例子中，辅助电极61配置在与第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z相同的层。在摄像装置100B进行动作时，对辅助电极61供给规定的电压。通过以包围第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z的方式配置辅助电极61，能够抑制彼此邻接的像素单元14B之间的混色。在第2实施方式中，不需要在较广动态范围模式和高分辨率模式之间变更对辅助电极61施加的电压。辅助电极61也可以在多个像素单元14B之间形成为一体。
图15表示从半导体基板31的法线方向观察时的第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z的形状和配置的一例。图15示例了将第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z之间的电极面积之比设定为5:4:1的结构。
在使开关Sw3和开关Sw4分别接通及关断的状态下，第1像素电极50x和第3像素电极50z电连接。在该状态下，与第1信号检测电路25a电连接的电极的电极面积(此处指第1像素电极50x的电极面积与第3像素电极50z的电极面积之和)、和与第2信号检测电路25b电连接的电极的电极面积(此处指第2像素电极50y的电极面积)之间的比值为9:1。因此，在以相同的照射量进行比较的情况下，能够在包含第1像素电极50x的电荷蓄积区域及包含第2像素电极50y的的电荷蓄积区域中，按照与电极面积之比对应的比值蓄积信号电荷。在图15中，用粗虚线示出的区域R1示意地表示光电变换层51a中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)主要被第1像素电极50x和第3像素电极50z收集的区域，区域R2示意地表示信号电荷主要被第2像素电极50y收集的区域。区域R1和区域R2之间的面积比大致为9:1。
这样，通过在第1像素电极50x和第2像素电极50y之间配置第3像素电极50z，并将第3像素电极50z与第1像素电极50x连接，能够得到与在像素单元14B内配置具有彼此不同的感光度的两个子像素单元时相同的效果。即，能够将包含第1信号检测电路25a的子像素单元(此处是指像素单元14B的左侧的区域)用作高感光度单元，将包含第2信号检测电路25b的子像素单元(此处是指像素单元14B的右侧的区域)用作低感光度单元。通过单独取得来自第1信号检测电路25a的输出和来自第2信号检测电路25b的输出，能够在同一场景的摄影中取得感光度不同的两种图像数据。因此，与第1实施方式一样，能够进行较广动态范围的摄影。
图16和图17示意地表示从图14所示状态变更开关Sw3及开关Sw4的连接的状态。如图16示意地示出的那样，通过将开关Sw3及开关Sw4分别切换为接通及关断，能够解除第1像素电极50x和第3像素电极50z之间的连接，将第2像素电极50y和第3像素电极50z电连接。此时，第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z之间的电极面积之比是5:4:1，因而与第1信号检测电路25a电连接的电极的电极面积(此处指第1像素电极50x的电极面积)、和与第2信号检测电路25b电连接的电极的电极面积(此处指第2像素电极50y的电极面积与第3像素电极50z的电极面积之和)之间的比值为5:5。即，能够使通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)主要被第1像素电极50x收集的区域R3的面积、和信号电荷主要被第2像素电极50y和第3像素电极50z收集的区域R4的面积大致相等。换言之，能够使包含第1信号检测电路25a的子像素单元(此处是指像素单元14B的左侧的区域)与包含第2信号检测电路25b的子像素单元(此处是指像素单元14B的右侧的区域)之间的感光度差异实质上为0。
在该例中，第2像素电极50y的电极面积和第3像素电极50z的电极面积之和、与第1像素电极50x的电极面积之比大致为1。第2像素电极50y的电极面积和第3像素电极50z的电极面积之和、与第1像素电极50x的电极面积之比不限于该例。例如，也可以是0.01以上1以下。在此，比值的下限即“0.01”包含实质上被视为0.01的值。并且，比值的上限即“1”包含实质上被视为1的值。
这样，通过开关Sw3及开关Sw4的连接的变更，能够得到与在像素单元14B中配置感光度相同的两个子像素单元时相同的效果。因此，能够对来自第1信号检测电路25a的输出和来自第2信号检测电路25b的输出进行相同的处理，并据此得到与较广动态范围模式相比达到2倍的分辨率的图像。即，通过开关Sw3及开关Sw4的连接的变更，能够实现向高分辨率模式的切换。
在第2实施方式中，典型地讲，在第1像素电极50x和第2像素电极50y之间不配置辅助电极61。因此，与在第1像素电极50x和第2像素电极50y之间配置辅助电极61的结构相比，能够降低通过光电变换而产生的信号电荷中被辅助电极61收集的部分，因而能够更有效地利用通过光电变换而产生的信号电荷。另外，一个像素单元14B中包含的第3像素电极50z的数量不限于一个。像素单元14B也可以包含两个以上的第3像素电极50z。通过增加一个像素单元14B中包含的第3像素电极50z的数量，能够增加感光度比值的变形。第1像素电极50x、第2像素电极50y及第3像素电极50z的形状也不限于图示的例子。
在图16及图17所示的状态下，从第1信号检测电路25a输出与入射到像素单元14B的左半部分的区域中的光对应的像素信号，从第2信号检测电路25b输出与入射到像素单元14B的右半部分的区域中的光对应的像素信号。如上所述，在高分辨率模式时，能够对来自第1信号检测电路25a的输出和来自第2信号检测电路25b的输出进行相同的处理。因此，能够利用来自第1信号检测电路25a的输出和来自第2信号检测电路25b的输出进行与第1实施方式一样的相位差检测。根据第2实施方式，能够与第1实施方式一样地有效利用像素阵列中的像素单元进行相位差检测。
(第3实施方式)
图18示意地表示本发明的第3实施方式的摄像装置的像素单元的截面。图18所示的摄像装置100C具有多个像素单元。另外，多个像素单元14C与上述的像素单元14A及14B一样在感光区域中例如呈矩阵状配置。摄像装置100C能够根据以两种动作模式拍摄的图像，通过运算得到分辨率更高的图像。
如图18所示，像素单元14C具有光电变换层51、和与光电变换层51的一个主面对置的对置电极52。光电变换层51和对置电极52典型地讲跨多个像素单元14C而形成。像素单元14C具有信号检测电路25、第1像素电极50s、第2像素电极50t。在图示的例子中，第1像素电极50s、第2像素电极50t配置在相同层中，并且配置在光电变换层51的主面中没有配置对置电极52的一侧。
信号检测电路25可具有与参照图2说明的信号检测电路25相同的结构。在此，示出了信号检测电路25中作为信号检测电路25的复位晶体管的漏极区域或者源级区域发挥作用的杂质区域41D。如图所示，邻接的两个像素单元14C通过元件分离区域42被电分离。
如在图18中示意地示出的那样，信号检测电路25具有与第2像素电极50t的连接。通过第2像素电极50t收集的信号电荷被蓄积在包含杂质区域41D作为其一部分的电荷蓄积区域中，与所蓄积的信号电荷量对应的像素信号通过与信号检测电路25对应的垂直信号线17被读出(在图18中未图示)。
如图18所示，像素单元14C还包括切换电路64。切换电路64具有能够切换将第1像素电极50s与相同像素单元14C的第2像素电极50t电连接、或者将第1像素电极50s与邻接像素单元14C内的第2像素电极50t电连接的结构。
切换电路64典型地讲具有一个以上的开关元件。在图18示例的结构中，切换电路64具有连接于第1像素电极50s和相同像素单元14C的第2像素电极50t之间的开关Sw5、以及连接于第1像素电极50s和邻接像素单元14C的第2像素电极50t之间的开关Sw6。利用开关Sw5及开关Sw5的接通和关断，切换将第1像素电极50s与相同像素单元14C的第2像素电极50t电连接还是与邻接像素单元14C的第2像素电极50t电连接。开关Sw5和开关Sw6典型地讲是形成于半导体基板31的场效应晶体管。当然，本发明的开关Sw5、Sw6不限于场效应晶体管。另外，在图18中为了方便起见使用电路记号图示开关Sw5和开关Sw6，以便避免附图变复杂。图18表示第1像素电极50s与相同像素单元14C的第2像素电极50t连接的状态。在该状态下，第1像素电极50s与邻接的第2像素电极50t电分离。
图19表示从半导体基板31的法线方向观察时的第1像素电极50s及第2像素电极50t的形状和配置的一例，示例了将第1像素电极50s与第2像素电极50t之间的电极面积之比设定为1:1的结构。
在使开关Sw5和开关Sw6分别接通及关断的状态下，第1像素电极50s和相同像素单元14C的第2像素电极50t电连接。在该状态下，由相同像素单元14C内的第1像素电极50s及第2像素电极50t收集的信号电荷通过信号检测电路25被读出。在图19中，用粗虚线示出的区域R5示意地表示光电变换层51中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)被相同像素单元14C内的第1像素电极50s和第2像素电极50t收集的区域。
图20和图21示意地表示从图18所示状态变更开关Sw5及开关Sw6的连接的状态。如图20示意地示出的那样，通过将开关Sw5及开关Sw6分别切换为接通及关断，能够解除相同像素单元14C内的第1像素电极50s和第2像素电极50t之间的连接，将第2像素电极50t和邻接像素单元14C内的第1像素电极50s电连接。在该状态下，由第2像素电极50t和邻接像素单元14C的第1像素电极50s收集的信号电荷通过信号检测电路25被读出。在图21中，用粗虚线示出的区域R6示意地表示光电变换层51中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)被第2像素电极50t和邻接像素单元14C的第1像素电极50s收集的区域。
对比图19和图21可知，通过变更开关Sw5及开关Sw6的连接，用于形成像素的单位像素的位置移动。即，区域R2相对于区域R1向左右方向移动了半个像素量。通过取得这样单位像素的位置相互移动的图像，能够通过运算得到分辨率更高的图像。
(第3实施方式的变形例1)
图22表示从半导体基板31的法线方向观察时的本变形例的彩色摄像装置的像素电极的配置。如图22所示，像素单元14D包括彼此邻接的2行2列的4个像素电极，多个像素单元14D呈矩阵状配置。并且，按照像素单元14D单位有规律地配置绿色滤色器(G1及G2)、蓝色滤色器(B)及红色滤色器(R)中的某一方。
像素单元14D的截面构造基本上与图18所示的第3实施方式相同，因而省略说明，对不同之处进行说明。像素单元14D具有信号检测电路、第1像素电极70a、第2像素电极70b、第3像素电极70c、第4像素电极70d。信号检测电路具有与第4像素电极70d的连接。
像素单元14D包括切换电路。切换电路具有能够切换将第4像素电极70d与相同像素单元14D内的第1像素电极70a、第2像素电极70b及第3像素电极70c电连接、还是与另一个像素单元14D的像素电极70e、70f及70g电连接的结构。具体而言，在第1像素电极70a、第2像素电极70b、第3像素电极70c、像素电极70e、70f及70g各自与第4像素电极70d之间设置开关。
在第1动作模式时，第4像素电极70d与相同像素单元14D内的第1像素电极70a、第2像素电极70b及第3像素电极70c电连接。此时，图22中用粗虚线示出的区域R7成为构成图像的单位像素。在第2动作模式时，第4像素电极70d与配置有绿色滤色器的另一个像素单元14D的像素电极70e、70f及70g电连接。此时，图23中用粗虚线示出的区域R8成为构成图像的单位像素。
在第1动作模式和第2动作模式中，相互连接的4个像素电极的中心位置不同。即，如图22及图23所示，第1动作模式时的中心位置是点A，第2动作模式时的中心位置是点B。
在第1动作模式时，在像素单元14D配置有绿色滤色器，因而在像素单元14D中不能直接得到基于红色和蓝色的光的信号。因此，例如在需要得到像素单元14D的位置的蓝色的图像信息的情况下，抽取位于像素单元14D的周边的蓝色的像素单元的图像信息，使用该图像信息进行插补。例如，能够使用像素单元14D的右邻的蓝色像素单元、和位于斜下方的蓝色像素单元的信息，对像素单元14D中的蓝色的图像信息进行插补。
在本变形例中，能够通过第2动作模式得到与第1动作模式不同的位置的各种颜色的图像信息。例如，位于像素单元14D的右邻的蓝色像素单元的右下部的像素电极，在第2动作模式时与以点C为中心的另一个蓝色像素单元的3个像素电极电连接。由此，在点C的位置能够得到蓝色的图像信息。因此，通过也对在第2动作模式得到的蓝色的图像信息进行插补，与仅是第1动作模式的情况相比，能够对蓝色的图像信息进行更精细的插补。
如以上说明的那样，在本变形例中，通过以第1动作模式和第2动作模式进行摄像，能够得到单位像素的中心位置彼此不同的两个图像。这些图像的单位像素的中心位置彼此不同，因而通过根据这些图像进行运算，能够得到提高了分辨率的图像。
(第3实施方式的变形例2)
图24表示从半导体基板的法线方向观察时的本变形例的摄像装置的像素电极的配置。如图24所示，像素单元14E包括像素电极511a～511f这6个像素电极，多个像素单元14E呈矩阵状配置。
像素单元14E的截面构造基本上与图18所示的第3实施方式相同，因而省略说明，对不同之处进行说明。像素单元14E具有两个信号检测电路、和像素电极511a～511f。两个信号检测电路中的一个信号检测电路与像素电极511a连接，另一个与像素电极511f连接。
像素单元14E包括切换电路。切换电路具有能够切换将像素电极511b、511c、511d、511e和与它们邻接的像素电极511a电连接、还是和与它们邻接的像素电极511f电连接的结构。具体而言，在像素电极511a和与其邻接的像素电极511b、511c、511d、511e之间、以及像素电极511f和与其邻接的像素电极511b、511c、511d、511e之间设置开关。
在第1动作模式时，像素电极511a和与其邻接的像素电极511b、511c、511d、511e电连接。并且，像素电极511f和与其邻接的像素电极511b、511c、511d、511e被电绝缘。在该状态下，由相同像素单元14E内的像素电极511a、511b、511c、511d、511e收集的信号电荷，通过与像素电极511a连接的信号检测电路被读出。并且，由像素电极511f收集的信号电荷通过与像素电极511f连接的信号检测电路被读出。在图24中，用粗虚线示出的区域R9示意地表示光电变换层中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)被相同像素单元14E内的像素电极511a、511b、511c、511d、511e收集的区域。并且，在图24中，用粗虚线示出的区域R10示意地表示光电变换层中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)被像素电极511f收集的区域。在第1动作模式时，能够使区域R9的形状及面积与区域R10的形状及面积大致相等。换言之，能够使包括像素电极511a的子像素单元、与包括像素电极511f的子像素单元之间的感光度差异实质上为0。
在第2动作模式时，像素电极511f和与其邻接的像素电极511b、511c、511d、511e电连接。在此，与像素电极511f连接的像素电极511b、511c、511d、511e分别包含在与像素电极511f所属的像素单元14E邻接的另一个像素单元14E中。并且，像素电极511a与邻接的像素电极511b、511c、511d、511e被电绝缘。在该状态下，由像素电极511f和与其邻接的像素电极511a、511b、511c、511d、511e收集的信号电荷，通过与像素电极511f连接的信号检测电路被读出。并且，由像素电极511a收集的信号电荷通过与像素电极511a连接的信号检测电路被读出。在图25中，用粗虚线示出的区域R11示意地表示光电变换层中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)被像素电极511a收集的区域。并且，在图25中，用粗虚线示出的区域R12示意地表示光电变换层中通过光电变换而生成的信号电荷(例如空穴)被像素电极511f和与其邻接的像素电极511b、511c、511d、511e收集的区域。在第2动作模式时，能够使区域R11和区域R12具有面积差。换言之，能够将包含像素电极511a的子像素单元用作低感光度单元，将包含像素电极511f的子像素单元用作高感光度单元。因此，在第2动作模式时，能够同时取得感光度不同的两种图像数据。因此，能够与第1实施方式一样地进行较广动态范围的摄影。
如以上说明的那样，在第1动作模式时，相同感光度的单位像素高密度地排列，因而能够通过图像处理得到分辨率较高的图像。并且，在第2动作模式时，通过将感光度不同的单位像素的信号合成，能够得到动态范围较广的图像。
(摄像模块)
图26表示包括本发明的实施方式的摄像装置的摄像模块的示例性结构。图26所示的摄像模块200具有摄像装置100、包括透镜和光圈等的光学系统110、摄像机信号处理电路120、系统控制器130。摄像模块200也可以具有包括各种按钮、触摸面板等的输入界面，以便受理用户的输入。
摄像装置100能够使用上述的摄像装置100A或者摄像装置100B。在图26示例的结构中，摄像装置100包括测距电路105。测距电路105例如是微处理器，取得来自第1信号检测电路25a和第2信号检测电路25b的输出，根据这些输出计算摄像面和被摄体之间的距离。
摄像机信号处理电路120由半导体元件等构成，通过对从摄像装置100输出的像素信号进行处理而生成图像数据。例如，摄像机信号处理电路120在较广动态范围模式时根据摄像装置100的输出执行高动态范围合成。高动态范围合成的具体方法不限于特定的方法，能够使用在高动态范围合成中使用的各种信号处理方法。
摄像机信号处理电路120能够由DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)、ISP(Image Signal Processor：图像信号处理器)、FPGA(field-programmable gatearray：现场可编程门阵列)等实现。摄像机信号处理电路120能够包含一个以上的存储器。摄像机信号处理电路120不限于专用于高动态范围合成及高分辨率的图像形成的处理电路。高动态范围合成及/或高分辨率的图像形成也可以由通用的处理电路和记述了必要的处理的程序的组合来实现。该程序能够存储在摄像机信号处理电路120中的存储器、系统控制器130中的存储器等中。
系统控制器130典型地讲是CPU等半导体集成电路，控制摄像模块200中的各个部分。系统控制器130能够包含一个以上的存储器。系统控制器130也可以包含上述的测距电路105作为其一部分。
系统控制器130控制例如垂直扫描电路15的驱动、测距电路105的驱动、从电压供给电路60施加给感光度调整线28a及28b的电压的切换、切换电路64中的连接的切换等。系统控制器130例如接收来自输入界面的信号，对电压供给电路60指示应该施加给感光度调整线28a及28b的电压。或者，对切换电路64中的连接进行切换。即，系统控制器130执行较广动态范围模式和高分辨率模式之间的切换。系统控制器130也可以根据来自第1信号检测电路25a及第2信号检测电路25b的输出，判定被摄体的亮度的范围，并执行向高分辨率模式的切换。
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式，通过控制施加给辅助电极的感光度调整电压，能够实现较广动态范围模式和高分辨率模式之间的切换。本发明的实施方式的摄像装置能够进行上述的示例以外的各种变形。例如，信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13中的每个既可以是N沟道MOS，也可以是P沟道MOS。这些晶体管不一定需要全部统一为N沟道MOS或者P沟道MOS。也可以是，信号检测晶体管11、复位晶体管12及寻址晶体管13中至少一个是双极晶体管。
产业上的可利用性
本发明的摄像装置应用于例如图像传感器、数码相机等。本发明的摄像装置能够用于医疗用摄像机、机器人用摄像机、安保摄像机、搭载于车辆使用的摄像机等。
标号说明
14A、14B像素单元；14a第1像素单元；14b第2像素单元；24电荷蓄积节点；25a第1信号检测电路；25b第2信号检测电路；28a、28b感光度调整线；31半导体基板；50、50a、50b像素电极；50x第1像素电极；50y第2像素电极；50z第3像素电极；51、51a、51b光电变换层；52、52a、52b对置电极；60电压供给电路；61、61a、61b辅助电极；64切换电路；100A、100B摄像装置；105测距电路；200摄像模块；Apa、Apb开口部。

Claims (7)

1.一种摄像装置，具有：
对置电极；
第1像素电极，与所述对置电极对置；
第2像素电极，与所述对置电极对置；
第3像素电极，与所述对置电极对置；
光电变换层，被夹在所述第1像素电极、所述第2像素电极、所述第3像素电极与所述对置电极之间；
第1信号检测电路，与所述第1像素电极电连接；
第2信号检测电路，与所述第2像素电极电连接；
第1开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第1信号检测电路之间；以及
第2开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第2信号检测电路之间；
所述第1像素电极的面积大于所述第2像素电极的面积。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述第1像素电极、所述第2像素电极及所述第3像素电极是相同层。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述第1开关元件及所述第2开关元件将所述第3像素电极与所述第1信号检测电路及所述第2信号检测电路中的某一方电连接。
4.一种摄像装置，具有：
对置电极；
第1像素电极，与所述对置电极对置；
第2像素电极，与所述对置电极对置；
第3像素电极，与所述对置电极对置；
光电变换层，被夹在所述第1像素电极、所述第2像素电极、所述第3像素电极与所述对置电极之间；
第1信号检测电路，与所述第1像素电极电连接；
第2信号检测电路，与所述第2像素电极电连接；
第1开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第1信号检测电路之间；以及
第2开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第2信号检测电路之间；
所述第2像素电极的面积和所述第3像素电极的面积之和与所述第1像素电极的面积之比为0.01以上1以下。
5.一种摄像装置，具有：
对置电极；
第1像素电极，与所述对置电极对置；
第2像素电极，与所述对置电极对置；
第3像素电极，与所述对置电极对置；
光电变换层，被夹在所述第1像素电极、所述第2像素电极、所述第3像素电极与所述对置电极之间；
第1信号检测电路，与所述第1像素电极电连接；
第2信号检测电路，与所述第2像素电极电连接；
第1开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第1信号检测电路之间；
第2开关元件，连接于所述第3像素电极和所述第2信号检测电路之间；以及
辅助电极，配置在所述第1像素电极、所述第2像素电极及所述第3像素电极的周围。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述摄像装置还具有测距电路，该测距电路根据所述第1信号检测电路的输出及所述第2信号检测电路的输出，计算与被摄体的距离。
7.一种摄像模块，具有：
权利要求1～6中任意一项所述的摄像装置；以及
摄像机信号处理电路，根据来自所述摄像装置的图像信号生成图像数据。
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