CN110139047B - 摄像装置及相机系统、以及摄像装置的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供摄像装置、相机系统及摄像装置的驱动方法。摄像装置具备：光电变换部，包括第1、第2电极及位于两电极之间的光电变换层；电压供给电路，向两电极中的一方供给电压；输出电路，与第2电极电连接，输出与第2电极的电位相应的信号；和检测电路，检测来自输出电路的信号的电平；光电变换部具有以下光电变换特性：向两电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的光电变换效率的变化率大于处于比第1电压范围高的第2电压范围时；电压供给电路在上述电平是第1阈值以上时，向两电极中的一方施加电压以使两电极之间的电位差成为第1电位差，在比第1阈值以下的第2阈值低时，向上述一方施加电压以使电位差成为比第1电位差大的第2电位差。

Description

摄像装置及相机系统、以及摄像装置的驱动方法
技术领域
本发明涉及摄像装置及相机系统。本发明还涉及摄像装置的驱动方法。
背景技术
在摄像装置领域中，已知有代替光电二极管而在形成有读出电路的半导体基板的上方配置有光电变换层的结构。这样的结构也被称作层叠型。例如，下述的专利文献1公开了一种摄像元件，其在形成有读出电路的基板的上方具有被像素电极及透明的对置电极夹着的有机光电变换层。在动作时，对置电极上被施加规定的电压。
下述的专利文献2公开了具有作为光电变换层的量子点层的摄像系统。此外，专利文献2公开了通过向夹着量子点层的透明电极与像素电极之间施加的电位差的变更来调节量子点层的增益。
专利文献1：日本特开2011－228648号公报
专利文献2：美国专利第9054246号说明书
发明内容
如果能够进一步降低耗电则是有益的。
根据本发明的非限定性的一例示性的实施方式，例如提供以下技术方案。
一种摄像装置，具备：光电变换部，包括第1电极、第2电极、以及位于上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层；电压供给电路，向上述第1电极及上述第2电极中的一方供给电压；输出电路，与上述第2电极电连接，输出与上述第2电极的电位相应的信号；以及检测电路，检测来自上述输出电路的上述信号的电平；上述光电变换部具有以下光电变换特性：向上述第1电极与上述第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率，大于上述偏压处于比上述第1电压范围高的第2电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率；上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平是第1阈值以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平比上述第1阈值以下的第2阈值低的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
总括性或具体的形态也可以由元件、器件、系统、集成电路、方法或计算机程序实现。此外，总括性或具体的形态也可以由元件、器件、装置、系统、集成电路、方法及计算机程序的任意的组合实现。
公开的实施方式的追加性的效果及优点根据说明书及附图会变得清楚。效果及/或优点由说明书及附图中公开的各种各样的实施方式或特征分别提供，不需要为了得到它们的1个以上而需要全部。
发明效果
根据本发明的一实施方式，能够进一步降低耗电。
附图说明
图1是概略地表示本发明的第1实施方式的摄像装置的例示性的结构的图。
图2是图1所示的摄像装置100A的例示性的电路结构的图。
图3A是示意地表示像素Px的例示性的器件构造的剖视图。
图3B是用来说明将电子作为信号电荷来利用的情况下的像素Px的动作的示意性的剖视图。
图4是表示光电变换层13的光电变换特性的典型例的图。
图5是用来说明决定第1电压范围及第2电压范围的具体的范围的方法的一例的图。
图6是用来说明决定第1电压范围及第2电压范围的具体的范围的方法的另一例的图。
图7是用来说明决定第1电压范围及第2电压范围的具体的范围的方法的再另一例的图。
图8是表示摄像装置100A的第1例示性的动作的概略性的流程图。
图9是用来说明在对置电极11上作为第1电压V1而施加了2V的电压时的、与照度的变化对应的光电变换效率η的变化的示意性的剖视图。
图10是用来说明在对置电极11上作为第1电压V1而施加了2V的电压时的、与照度的变化对应的光电变换效率η的变化的示意性的剖视图，示意地表示在杂质区域111中积蓄了空穴的状态。
图11是示意地表示与向光电变换部10入射的光量的变化对应的、来自输出电路20的信号的电平的变化的典型例的图。
图12是示意地表示通过从电压供给电路150向电压线152施加第2电压V2而使电位差ΔV扩大的状态的图。
图13是示意地表示向对置电极11施加了第2电压V2时的、与向光电变换部10入射的光量的变化对应的来自输出电路20的信号的电平的变化的典型例的图。
图14是表示在相互相邻的2个像素电极12之间配置有第3电极15的结构的示意性的剖视图。
图15是表示从对置电极11侧观察时的像素电极12与第3电极15的配置关系的一例的示意性的平面图。
图16是用来说明由向第3电极15施加规定的电压带来的、有效的光电变换效率的进一步的下降的机构的示意性的剖视图。
图17是示意地表示向对置电极11施加了第1电压V1时、以及向对置电极11施加了第2电压V2时的、与向光电变换部10入射的光量的变化对应的来自输出电路20的信号的电平的变化的另一典型例的图。
图18是用来说明第2动作例中的、高照度下的像素Px的动作的示意性的剖视图，是表示在对置电极11上作为第1电压V1而施加了中间左右的大小的6V的电压的状态的图。
图19是用来说明第2动作例中的、低照度下的像素Px的动作的示意性的剖视图，是表示在对置电极11上作为第2电压V2而施加了12V的电压的状态的图。
图20A是表示第1实施方式的变形例的摄像装置的例示性的电路结构的图。
图20B是表示第1实施方式的另一变形例的摄像装置的例示性的电路结构的图。
图21A是概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的例示性的结构的图。
图21B是概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的另一例示性的结构的图。
图22是表示本发明的第2实施方式的相机系统的再另一例示性的结构的图。
图23是表示光量检测装置的变形例的图。
图24是概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的再另一例示性的结构的图。
图25是用来说明第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时、与伴随着电压的切换的由检测电路130A取得的信号的电平的变化之间的关系的图。
图26是表示第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时的另一例的图。
图27是表示第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时的再另一例的图。
图28是用来说明应用了基于电位差ΔV的控制的全局快门时的第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时、和伴随着电压的切换的由检测电路130A取得的信号的电平的变化之间的关系的图。
图29是用来说明第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时、和来自摄像装置100A的输出之间的关系的一例的图。
图30是表示在用于信号的读出的行扫描的期间的中途执行了第1电压V1和第2电压V2之间的切换的情况下的掩模处理的应用例的图。
图31是用来说明在本发明的实施方式的摄像装置及相机系统中能够应用的自动曝光设定中的处理次序的一例的图。
图32是用来说明将包括摄像区域Rm中包含的一部分或全部的像素Px的光电变换部10在内的区域作为曝光量的检测区域Rd来利用的例子的示意性的平面图。
图33是表示根据检测出的曝光量使从电压供给电路输出的电压变更的处理的一例的图。
图34是表示根据检测出的曝光量使从电压供给电路输出的电压变更的处理的另一例的图。
图35是表示根据检测出的曝光量使从电压供给电路输出的电压变更的处理的再另一例的图。
图36是示意地表示与曝光量的增加对应的检测电路130A的输出的变化的例的图。
图37是示意地表示线性度补偿处理的概要的框图。
图38是表示修正表的一例的图。
图39是用来说明各个摄像装置或各个相机系统的线性度的偏差的差异的图。
图40是示意地表示将各个摄像装置或各个相机系统的差异消除的线性度补偿处理的概要的框图。
图41是表示样本1的在摄像装置的存储器162中保存的修正表的一例的图。
图42是表示样本2的在摄像装置的存储器162中保存的修正表的一例的图。
图43是表示在存储器162中保存的修正表的另一例的图。
图44是表示记述在图43的修正表中的输出值的标绘的图。
图45是示意地表示包括插补处理的线性度补偿处理的概要的图。
附图标记说明
10 光电变换部
11 对置电极
12 像素电极
13 光电变换层
15 第3电极
20 输出电路
22 信号检测晶体管
24 地址晶体管
26 复位晶体管
32 电源线
36 复位电压线
100A～100F、100H 摄像装置
110 半导体基板
111～115 杂质区域
120 行扫描电路
130A、130B 检测电路
130F、130G 光量检测装置
132 参照线
134 比较器
138 光量检测电路
150、150D、154 电压供给电路
152 电压线
160 控制电路
162 存储器
164 图像处理电路
166 插补处理电路
200D～200H 相机系统
Px、Px1、Px2 像素
Sj 输出信号线
具体实施方式
如在专利文献1中记载那样，在层叠型的结构中，对于向对置电极施加的电压，可能要求高于电源电压的比较高的电压。如果能够进一步降低耗电则是有益的。
本发明的一技术方案的概要如以下。
[项目1]
一种摄像装置，具备：光电变换部，包括第1电极、第2电极、以及位于上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层；电压供给电路，向上述第1电极及上述第2电极中的一方供给电压；输出电路，与上述第2电极电连接，输出与上述第2电极的电位相应的信号；以及检测电路，检测来自上述输出电路的上述信号的电平；上述光电变换部具有以下光电变换特性：向上述第1电极与上述第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率，大于上述偏压处于比上述第1电压范围高的第2电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率；上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平是第1阈值以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平比上述第1阈值以下的第2阈值低的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
[项目2]
如项目1所述的摄像装置，上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平是上述第1阈值以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加第1电压，在由上述检测电路检测出的上述电平比上述第2阈值低的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加比上述第1电压高的第2电压。
[项目3]
如项目2所述的摄像装置，在向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加上述第1电压的状态及向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加上述第2电压的状态双方中，上述第1电极的电位比上述第2电极的电位高。
[项目4]
如项目2或3所述的摄像装置，在与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与上述光电变换效率从0起上升的点处的第1切线和上述偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，上述第1电压范围是小于上述Vt的电压范围。
[项目5]
如项目2或3所述的摄像装置，在与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与上述光电变换效率的值为0.06的点处的第1切线和上述偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，上述第1电压范围是小于上述Vt的电压范围。
[项目6]
如项目2或3所述的摄像装置，上述第2电压范围是与上述偏压的1V的变化对应的上述光电变换效率的变化小于10％的电压范围。
[项目7]
如项目2或3所述的摄像装置，上述第2电压范围是上述光电变换效率为0.7以上的电压范围。
[项目8]
如项目4～7中任一项所述的摄像装置，作为被供给上述第1电压时的上述光电变换部的光电变换效率的第1效率比作为被供给上述第2电压时的上述光电变换部的光电变换效率的第2效率低。
[项目9]
如项目8所述的摄像装置，上述第1电压是上述第1电压范围内的电压；上述第2电压是上述第2电压范围内的电压。
[项目10]
如项目9所述的摄像装置，上述第2电压相对于上述第1电压的比大于上述第2效率相对于上述第1效率的比。
[项目11]
如项目10所述的摄像装置，上述第2效率相对于上述第1效率的比是1.25以上且100以下。
[项目12]
如项目8所述的摄像装置，上述第1电压及上述第2电压是上述第2电压范围内的电压。
[项目13]
如项目12所述的摄像装置，上述第2效率相对于上述第1效率的比是1以上且1.25以下。
[项目14]
一种相机系统，具备摄像装置和光量检测装置；上述摄像装置具有：光电变换部，包括第1电极、第2电极、以及位于上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层；电压供给电路，向上述第1电极及上述第2电极中的一方供给电压；以及输出电路，与上述第2电极电连接，输出与上述第2电极的电位相应的信号；上述光量检测装置检测向上述光电变换部入射的光量；上述光电变换部具有以下光电变换特性：向上述第1电极与上述第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率，大于上述偏压处于比上述第1电压范围高的第2电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率；上述电压供给电路在由上述光量检测装置检测出的光量是第1光量以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；上述电压供给电路在由上述光量检测装置检测出的光量比上述第1光量以下的第2光量小的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
[项目15]
一种摄像装置的驱动方法，上述摄像装置具有光电变换部，该光电变换部包括第1电极、第2电极及位于上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层，上述驱动方法中，在入射到上述光电变换部中的光量是第1光量以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；在入射到上述光电变换部中的光量比上述第1光量以下的第2光量小的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
[项目16]
一种摄像装置，具备：光电变换部，包括第1电极、第2电极、以及位于第1电极与第2电极之间的光电变换层；电压供给电路，电连接于第1电极及第2电极中的一方；输出电路，电连接于第2电极，输出与第2电极的电位相应的信号；以及检测电路，检测来自输出电路的信号的电平；向第1电极与第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的变化率，大于偏压处于比第1电压范围高的第2电压范围时；电压供给电路在由检测电路检测出的电平是规定的阈值以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压以使第1电极与第2电极之间的电位差成为第1电位差，在由检测电路检测出的电平比阈值低的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压以使第1电极与第2电极之间的电位差成为比第1电位差大的第2电位差。
根据项目16的结构，在照度高的状况下，向第1电极与第2电极之间施加的偏压被缩小，所以光电变换部的灵敏度下降。换言之，实现基于电气控制的ND滤波器功能。此外，此时能够期待耗电降低的效果。
[项目17]
如项目16所述的摄像装置，电压供给电路在由检测电路检测出的电平是阈值以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加第1电压；在由检测电路检测出的电平比阈值低的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加比第1电压高的第2电压。
根据项目17的结构，在照度高的状况下，从电压供给电路向光电变换部有选择地施加相互不同的电压中的相对低的第1电压。因此，与和照度无关地向光电变换部施加10V左右的比较高的电压的结构相比，能够降低耗电。
[项目18]
如项目17所述的摄像装置，在向第1电极及第2电极中的一方施加第1电压的状态及向第1电极及第2电极中的一方施加第2电压的状态双方中，第1电极的电位比第2电极的电位高。
根据项目18的结构，能够用第2电极收集通过光电变换产生的电荷中的正电荷，能够将空穴作为信号电荷积蓄到电荷积蓄区域中。此外，由于通过信号电荷的持续积蓄而电荷积蓄区域的电位逐渐上升，所以能够使作用在光电变换层上的有效的偏压比第2电压的值小。
[项目19]
如项目17或18所述的摄像装置，在与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与光电变换效率从0起上升的点处的第1切线和偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，第1电压范围是小于Vt的电压范围。
[项目20]
如项目17或18所述的摄像装置，在与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与光电变换效率的值为0.06的点处的第1切线和偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，第1电压范围是小于Vt的电压范围。
[项目21]
如项目17或18所述的摄像装置，第2电压范围是与偏压的1V的变化对应的光电变换效率的变化小于10％的电压范围。
[项目22]
如项目17或18所述的摄像装置，第2电压范围是光电变换效率为0.7以上的电压范围。
根据项目22的结构，容易建立施加在第1电极与第2电极之间的偏压的大小和ISO的数值之间的对应。
[项目23]
如项目19～22中任一项所述的摄像装置，作为被供给第1电压时的光电变换部的光电变换效率的第1效率比作为被供给第2电压时的光电变换部的光电变换效率的第2效率低。
根据项目23的结构，将相对低的第1电压V1向光电变换部施加而缩小第1电极与第2电极之间的电位差，由此能够使像素的灵敏度下降。
[项目24]
如项目23所述的摄像装置，第1电压是第1电压范围内的电压；第2电压是第2电压范围内的电压。
根据项目24的结构，由于对应于光量的增大而信号的电平能够自动地下降，所以能得到与照度高的方向有关的动态范围扩大的效果。
[项目25]
如项目24所述的摄像装置，第2电压相对于第1电压的比大于第2效率相对于第1效率的比。
[项目26]
如项目25所述的摄像装置，第2效率相对于第1效率的比是1.25以上且100以下。
[项目27]
如项目23所述的摄像装置，第1电压及第2电压是第2电压范围内的电压。
根据项目27的结构，由于不要求高耐压的元件，所以能得到容易确保可靠性的优点，在第1电压的供给时能够期待节电及高速的驱动。
[项目28]
如项目27所述的摄像装置，第2效率相对于第1效率的比是1以上且1.25以下。
[项目29]
如项目16～28中任一项所述的摄像装置，还具备电荷积蓄部，所述电荷积蓄部是电连接于第2电极的电荷积蓄部，将由第2电极收集到的电荷暂时地积蓄；电荷积蓄部的电位随着向电荷积蓄部的电荷的积蓄而变高。
根据项目29的结构，作用在光电变换层上的有效的偏压对应于照度而变化。因而，在电压供给电路输出第1电压范围的第1电压的状态下，能得到动态范围扩大的效果。此外，在从第2电压范围中选择第1电压及第2电压的情况下，由于不要求高耐压的元件及元件分离区域，所以容易确保可靠性。
[项目30]
如项目16～29中任一项所述的摄像装置，包括分别具有光电变换部及输出电路的多个像素；多个像素包括第1像素及相邻于第1像素而配置的第2像素；该摄像装置还具备位于第1像素的第2电极与第2像素的第2电极之间、并且从第1像素的第2电极及第2像素的第2电极电绝缘的第3电极。
根据项目30的结构，通过第3电极的电位的调整，能够将在2个像素的边界附近产生的电荷通过第3电极优先地收集。结果，能够使有效的光电变换效率进一步下降，使与照度高的方向有关的动态范围进一步扩大。
[项目31]
一种相机系统，具备：摄像装置，具有包括第1电极、第2电极及位于第1电极与第2电极之间的光电变换层的光电变换部；以及电压供给电路，电连接于第1电极及第2电极中的一方；摄像装置还具有：输出电路，电连接于第2电极，输出与第2电极的电位相应的信号；以及检测电路，检测来自输出电路的信号的电平；向第1电极与第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的变化率大于偏压处于比第1电压范围高的第2电压范围时；电压供给电路在由检测电路检测出的电平是规定的阈值以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压以使第1电极与第2电极之间的电位差成为第1电位差；在由检测电路检测出的电平比阈值低的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压以使第1电极与第2电极之间的电位差成为比第1电位差大的第2电位差。
根据项目31的结构，能得到与项目16同样的效果。
[项目32]
如项目31所述的相机系统，电压供给电路在由检测电路检测出的电平是阈值以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加第1电压；在由检测电路检测出的电平比阈值低的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加比第1电压高的第2电压。
根据项目32的结构，能得到与项目17同样的效果。
[项目33]
一种相机系统，具备：摄像装置，具有包括第1电极、第2电极及位于第1电极与第2电极之间的光电变换层的光电变换部；以及光量检测装置，检测向光电变换部入射的光量；摄像装置还具有：输出电路，电连接于第2电极，输出与第2电极的电位相应的信号；以及电压供给电路，电连接于第1电极及第2电极中的一方；向第1电极与第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的变化率大于偏压处于比第1电压范围高的第2电压范围时；电压供给电路在由光量检测装置检测出的光量是规定的光量以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压，以使第1电极与第2电极之间的电位差成为第1电位差；在由光量检测装置检测出的光量比规定的光量小的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压，以使第1电极与第2电极之间的电位差成为比第1电位差大的第2电位差。
根据项目33的结构，能得到与项目16同样的效果。
[项目34]
一种相机系统，具备：摄像装置，具有包括第1电极、第2电极及位于第1电极与第2电极之间的光电变换层的光电变换部；电压供给电路，电连接于第1电极及第2电极中的一方；以及光量检测装置，检测向光电变换部入射的光量；向第1电极与第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的变化率大于偏压处于比第1电压范围高的第2电压范围时；摄像装置还具有：输出电路，电连接于第2电极，输出与第2电极的电位相应的信号；电压供给电路在由光量检测装置检测出的光量是规定的光量以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压，以使第1电极与第2电极之间的电位差成为第1电位差；在由光量检测装置检测出的光量比规定的光量小的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压，以使第1电极与第2电极之间的电位差成为比第1电位差大的第2电位差。
根据项目34的结构，能得到与项目16同样的效果。
[项目35]
如项目33或34所述的相机系统，光量检测装置包括检测来自输出电路的信号的电平的光量检测电路。
根据项目35的结构，能够经由从像素输出的信号的电平的检测，得到与向光电变换部入射的光量有关的信息。
[项目36]
如项目33～35中任一项所述的相机系统，电压供给电路在由光量检测装置检测出的光量是规定的光量以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加第1电压；在由光量检测装置检测出的光量比规定的光量小的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加比第1电压高的第2电压。
根据项目36的结构，能得到与项目17同样的效果。
[项目37]
如项目32或36所述的相机系统，在向第1电极及第2电极中的一方施加第1电压的状态及向第1电极及第2电极中的一方施加第2电压的状态双方中，第1电极的电位比第2电极的电位高。
根据项目37的结构，能得到与项目18同样的效果。
[项目38]
如项目32、36或37所述的相机系统，在与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与光电变换效率从0起上升的点处的第1切线和偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，第1电压范围是小于Vt的电压范围。
[项目39]
如项目32、36或37所述的相机系统，在与偏压对应的光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与光电变换效率的值为0.06的点处的第1切线和偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，第1电压范围是小于Vt的电压范围。
[项目40]
如项目32、36或37所述的相机系统，第2电压范围是与偏压的1V的变化对应的光电变换效率的变化小于10％的电压范围。
[项目41]
如项目32、36或37所述的相机系统，第2电压范围是光电变换效率为0.7以上的电压范围。
根据项目41的结构，能得到与项目22同样的效果。
[项目42]
如项目38～41中任一项所述的相机系统，作为被供给第1电压时的光电变换部的光电变换效率的第1效率比作为被供给第2电压时的光电变换部的光电变换效率的第2效率低。
根据项目42的结构，能得到与项目23同样的效果。
[项目43]
如项目42所述的相机系统，第1电压是第1电压范围内的电压；第2电压是第2电压范围内的电压。
根据项目43的结构，能得到与项目24同样的效果。
[项目44]
如项目43所述的相机系统，第2电压相对于第1电压的比大于第2效率相对于第1效率的比。
[项目45]
如项目44所述的相机系统，第2效率相对于第1效率的比是1.25以上。
[项目46]
如项目42所述的相机系统，第1电压及第2电压是第2电压范围内的电压。
根据项目46的结构，能得到与项目27同样的效果。
[项目47]
如项目46所述的相机系统，第2效率相对于第1效率的比是1以上且1.25以下。
[项目48]
如项目31～47中任一项所述的相机系统，还具备电荷积蓄部，所述电荷积蓄部是电连接于第2电极的电荷积蓄部，将由第2电极收集到的电荷暂时地积蓄；电荷积蓄部的电位随着向电荷积蓄部的电荷的积蓄而变高。
根据项目48的结构，能得到与项目29同样的效果。
[项目49]
如项目31～48中任一项所述的相机系统，摄像装置包括分别具有光电变换部及输出电路的多个像素；多个像素包括第1像素及相邻于第1像素而配置的第2像素；摄像装置还具备位于第1像素的第2电极与第2像素的第2电极之间、并且从第1像素的第2电极及第2像素的第2电极电绝缘的第3电极。
根据项目49的结构，能得到与项目30同样的效果。
[项目50]
一种摄像装置的驱动方法，摄像装置具有包括第1电极、第2电极以及位于第1电极与第2电极之间的光电变换层的光电变换部，在驱动方法中，在入射到光电变换部中的光量是规定的光量以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压，以使第1电极与第2电极之间的电位差成为第1电位差；在入射到光电变换部中的光量比规定的光量小的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加电压，以使第1电极与第2电极之间的电位差成为比第1电位差大的第2电位差。
根据项目50的结构，能够通过电气控制来实现宛如插入了ND滤波器那样的状态。
[项目51]
如项目50所述的摄像装置的驱动方法，在入射到光电变换部的光量为规定的光量以上的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加第1电压；在入射到光电变换部的光量比规定的光量小的情况下，向第1电极及第2电极中的一方施加比第1电压高的第2电压。
根据项目51的结构，能得到与项目17同样的效果。
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，以下说明的实施方式都表示包含性或具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是限定本发明的意思。在本说明书中说明的各种技术方案只要不发生矛盾就能够相互组合。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素而进行说明。在以下的说明中，实质上具有相同功能的构成要素用共通的标号表示，有省略说明的情况。此外，为了避免附图变得过于复杂，有将一部分的要素的图示省略的情况。
(第1实施方式)
图1概略地表示本发明的第1实施方式的摄像装置的结构。图1所示的摄像装置100A分别具有在其一部分中包括支承在半导体基板110上的光电变换部的多个像素Px。在图1中没有表示，但半导体基板110具有与各像素Px对应地形成的多个输出电路。
多个像素Px通过在半导体基板110上例如二维地排列，形成摄像区域。像素Px的数量及配置并不限定于图1所示的例子，是任意的。例如，通过将多个像素Px一维地排列，能够将摄像装置100A作为线传感器使用。
如参照附图在后面详细说明那样，各像素Px的光电变换部具有像素电极、透光性的对置电极、和夹在这些电极之间的光电变换层。典型地，与各像素Px对应地，多个像素电极配置在摄像区域中，相对于此，对置电极以在多个像素Px之间连续的单一的电极层的形式设置。即，典型的是，对置电极的电位在多个像素Px之间是共通的。关于光电变换层也同样，能够将连续的单一的光电变换构造在多个像素Px之间共用。换言之，各像素Px的光电变换部包括在多个像素Px之间连续的单一的透光性电极的一部分及连续的单一的光电变换构造的一部分。
在图1所例示的结构中，摄像装置100A包括经由行信号线Ri连接于各像素Px的行扫描电路120、和经由输出信号线Sj连接于各像素Px的检测电路130A。这里，在图1中的标号上带有的下标的m及n独立地表示1以上的整数。行信号线Ri按多个像素Px的每个行设置，与属于同一行的1个以上的像素Px电连接。在图1中，为了简单，作为与行扫描电路120连接的信号线，代表性地示出了行信号线Ri，但也有可能按多个像素Px的每个行设置2条以上的信号线。输出信号线Sj按多个像素Px的每个列设置，与属于同一列的1个以上的像素Px的输出电路电连接。如图所示，输出信号线Sj分别连接于检测电路130A。
检测电路130A典型的是在其一部分中包括用来进行以相关双采样为代表的噪声抑制信号处理、模拟－数字变换等的电路。表现被摄体的像的像素信号作为检测电路130A的输出被读出至摄像装置100A的外部。
这里，检测电路130A还具有检测经由输出信号线Sj从像素Px读出的输出信号的电平的功能。在该例中，在检测电路130A上连接有参照线132。对于参照线132，在动作时施加规定的电压Vref。检测电路130A例如可以具有将来自各列的像素Px的输出信号的电平即各输出信号线Sj的电压电平与参照线132的电压电平的比较结果进行输出的1个以上的比较器134。电压电平的比较既可以以模拟电压的比较的形式执行，也可以以数字值的比较的形式执行。
在图1所例示的结构中，摄像装置100A还具有电压供给电路150和控制电路160。电压供给电路150通过具有与例如连接在上述对置电极上的电压线152的连接，与各像素Px电连接。电压供给电路150经由电压线152，在摄像装置100A的动作时将规定的电压提供给各像素Px的光电变换部。
电压供给电路150构成为至少能够切换2个以上的不同的电压而向电压线152施加。从电压供给电路150输出的电压的变更既可以是阶段性的，也可以是连续性的。电压供给电路150并不限定于特定的电源电路，也可以是将从电池等的电源供给的电压变换为规定的电压的电路，也可以是生成规定的电压的电路。电压供给电路150也可以是上述行扫描电路120的一部分。
控制电路160接受摄像装置100A的例如从外部给出的指令数据、时钟等，控制摄像装置100A整体。控制电路160可以通过例如包括1个以上的处理器的微控制器实现。控制电路160可以包括1个以上的存储器。在图1所例示的结构中，控制电路160在其一部分中包括存储器162。存储器162也可以以与摄像装置100A分开的芯片或封装的形式设置。
在该例中，在控制电路160上电连接有图像处理电路164。图像处理电路164例如可以由DSP(Digital Signal Processor)、ISP(Image Signal Processor)、FPGA(field－programmable gate array)等实现。图像处理电路164也可以是控制电路160的一部分。
典型地，控制电路160具有定时发生器，向行扫描电路120、检测电路130A、电压供给电路150等供给驱动信号。在图1中，朝向控制电路160延伸的箭头及从控制电路160延伸的箭头分别示意地表现向控制电路160的输入信号及从控制电路160的输出信号。此外，在该例中，控制电路160构成为，从检测电路130A接受来自各列的像素Px的输出信号的电平与参照线132的电压电平的比较结果，向电压供给电路150供给与电压电平的比较结果相应的驱动信号。
电压供给电路150基于来自控制电路160的驱动信号，例如在由检测电路130A检测出的输出信号的电平是参照线132的电压电平以上的情况下，将施加在光电变换部的对置电极与像素电极之间的电位差成为第1电压差那样的电压向电压线152施加。在由检测电路130A检测出的输出信号的电平比参照线132的电压电平低的情况下，将施加在对置电极与像素电极之间的电位差成为比第1电压差大的第2电位差那样的电压向电压线152施加。电压供给电路150例如在由检测电路130A检测出的输出信号的电平是参照线132的电压电平以上的情况下，向电压线152施加第1电压V1，在由检测电路130A检测出的输出信号的电平比参照线132的电压电平低的情况下，施加比第1电压V1高的第2电压V2。典型地，在对于光电变换部的照度比较高的情况下，来自检测电路130A的输出信号的电平成为参照线132的电压电平以上。即，在本实施方式中，根据对于光电变换部的照度使光电变换部的例如施加在对置电极上的电压变化，由此控制施加在光电变换部的对置电极与像素电极之间的电位差。
在由检测电路130A检测出的输出信号的电平是参照线132的电压电平以上的情况下，例如将相对较低的第1电压V1向电压线152施加。在这样的形态中，在照度高的状况下，使向光电变换部供给的电压动态地下降。因此，与不论摄影时的环境如何都向光电变换部施加10V左右的比较高的电压的结构相比，能够降低耗电。另一方面，在对于光电变换部的照度比较低的情况下，向光电变换部施加相对高的第2电压V2。如在后面详细说明那样，像素Px的光电变换部可以具有如下光电变换特性：随着对置电极与像素电极之间的偏压增大，光电变换效率增大。在此情况下，经由电压线152将相对高的第2电压V2向光电变换部施加而使对置电极与像素电极之间的电位差扩大，由此能够使像素Px的灵敏度上升。即，在暗的环境中像素Px的灵敏度上升，能够进行高灵敏度下的摄影。这样，根据本发明的实施方式，由于根据照度，通过电气控制来调整灵敏度，所以能够进行与摄影时的环境相应的灵敏度下的摄影，并且能够得到抑制耗电的效果。
上述控制电路160的功能既可以通过通用的处理电路与软件的组合实现，也可以由为这样的处理特制的硬件实现。另外，在图1所示的例子中，行扫描电路120、检测电路130A、电压供给电路150及控制电路160在配置有多个像素Px的半导体基板110上一体地形成。例如，控制电路160可以是形成在半导体基板110上的集成电路。通过在形成有各像素Px的输出电路的半导体基板110上配置这些电路，能够利用与形成各像素Px的输出电路的工艺同样的工艺，将这些电路与各像素Px的输出电路一起一体地形成在半导体基板110上。但是，将这些电路的全部与各像素Px的输出电路一起一体地形成在半导体基板110上并不是必须的。也可以将这些电路的一部分或全部配置到与形成有各像素Px的输出电路的半导体基板110不同的基板上。在此情况下，摄像装置100A可以以使形成有多个像素Px的半导体基板110、行扫描电路120、检测电路130A、电压供给电路150及控制电路160成为一体的封装的形式来提供。
在上述例子中，控制电路160通过由检测电路130A检测来自各像素Px的输出信号的电平并进行以参照线132的电压电平为基准的比较，来判定向光电变换部入射的光量是否是规定的光量以上。换言之，控制电路160执行利用参照线132的电压电平作为阈值的判定。但是，向光电变换部入射的光量是否是规定的光量以上的判定的方法并不限定于该例。
例如，检测电路130A也可以构成为，包括模拟－数字变换电路，将表现检测出的输出信号线Sj的电压的大小的数字值的数据向控制电路160或图像处理电路164输出。在此情况下，用来判定向光电变换部入射的光量是否是规定的光量以上的阈值例如可以预先被保存到存储器162中。控制电路160例如在从检测电路130A接受到的数字值是保持在存储器162中的阈值以上的情况下，判定为向光电变换部入射的光量是规定的光量以上。进而，控制电路160执行将使得对置电极与像素电极之间的电位差成为相对小的第1电压差的电压向电压线152施加的控制。例如，控制电路160驱动电压供给电路150，以将相对低的第1电压V1向电压线152施加。
(像素Px的例示性的结构)
图2表示摄像装置100A的例示性的电路结构。在图2中，从图1所示的摄像区域中包含的多个像素Px取出4个而示意地表示。
像素Px分别包括光电变换部10和电连接于光电变换部10的输出电路20。在图2所例示的结构中，输出电路20包括信号检测晶体管22、地址晶体管24和复位晶体管26。信号检测晶体管22、地址晶体管24及复位晶体管26典型的是形成在半导体基板110上的场效应晶体管，以下，说明这些晶体管中使用N沟道MOS的例子。
如在图2中示意地表示那样，光电变换部10包括作为第1电极的对置电极11、作为第2电极的像素电极12、以及被对置电极11和像素电极12夹着的光电变换层13。对置电极11具有透光性。另外，本说明书中的“透光性”这一用语是指使光电变换层13能够吸收的波长的光的至少一部分透射，并不一定在可视光的波长范围整体上使光透射。
如图示那样，各像素Px的对置电极11在与电压线152之间具有电连接。因而，电压供给电路150能够经由电压线152向多个像素Px的对置电极11一起有选择地施加例如第1电压V1或第2电压V2。在图2中，图示了按多个像素Px的每个对置电极11将电压线152连接。但是，典型地，各像素Px的对置电极11是在多个像素Px之间连续的单一的透光性的电极，不需要是电压线152分支为多条的布线。
另一方面，像素电极12按每个像素Px电分离而设置。如图示那样，各像素Px的像素电极12连接于对应的输出电路20的信号检测晶体管22的栅极。信号检测晶体管22的源极经由地址晶体管24连接于对应的输出信号线Sj。信号检测晶体管22的漏极连接于电源线32。电源线32通过在动作时被施加3.3V左右的电源电压VDD，作为源极跟随器电源发挥功能。
在地址晶体管24的栅极上连接行信号线Ri。行扫描电路120通过向行信号线Ri施加的电压电平的控制，切换地址晶体管24的导通及截止，能够从属于所选择的行的像素Px向输出信号线Sj读出信号。
在该例中，输出电路20包括复位晶体管26。复位晶体管26的漏极及源极中的一方连接于节点FD。节点FD将光电变换部10电连接于信号检测晶体管22的栅极。复位晶体管26的漏极及源极的另一方连接于复位电压线36。复位电压线36在摄像装置100A的动作时被施加规定的复位电压VRST。典型地如图示那样，复位信号线46共通地连接于属于同一行的多个像素Px的复位晶体管26的栅极。
在该例中，复位信号线46具有与行扫描电路120的连接。行扫描电路120通过向复位信号线46施加的电压电平的控制，以多个像素Px的行单位将复位晶体管26导通。由此，复位晶体管26被导通的像素Px的节点FD的电位能够被复位为VRST。如果设从电压供给电路150向各像素Px的对置电极11施加的电压为V1或V2，则刚复位后的施加在像素电极12与对置电极11之间的偏压是(V1－VRST)或(V2－VRST)。如后述那样，在本发明的实施方式中，可以选择这些电压的具体的值，以成为(V1－VRST)>0及(V2－VRST)>0。
图3A表示像素Px的例示性的器件构造。半导体基板110具有杂质区域111～115和元件分离区域116。元件分离区域116将按每个像素Px设置的输出电路20在像素Px间电分离。以下，作为半导体基板110而例示P型硅基板。杂质区域111～115典型的是，N型的扩散区域。半导体基板110也可以是在表面设有半导体层的绝缘基板等。
信号检测晶体管22包括杂质区域111～115中的杂质区域113及114、半导体基板110上的栅极绝缘层22g和栅极绝缘层22g上的栅极电极22e。杂质区域113作为信号检测晶体管22的漏极区域发挥功能。杂质区域114作为信号检测晶体管22的源极区域发挥功能。在图示的结构中，地址晶体管24与信号检测晶体管22共用杂质区域114。地址晶体管24包括半导体基板110上的栅极绝缘层24g、栅极绝缘层24g上的栅极电极24e和杂质区域115。杂质区域115作为地址晶体管24的源极区域发挥功能。
复位晶体管26包括杂质区域111及112、半导体基板110上的栅极绝缘层26g和栅极绝缘层26g上的栅极电极26e。虽然在图3A中省略了图示，但杂质区域112上连接上述复位电压线36。另外，作为信号检测晶体管22的漏极区域的杂质区域113上连接上述电源线32。作为地址晶体管24的源极区域的杂质区域115上连接上述输出信号线Sj。如在图3A中示意地表示那样，元件分离区域116还设置在复位晶体管26与信号检测晶体管22之间。
层间绝缘层50将形成在半导体基板110上的信号检测晶体管22、地址晶体管24及复位晶体管26覆盖。各像素Px的光电变换部10由层间绝缘层50支承。层间绝缘层50包括分别例如由二氧化硅形成的多个绝缘层。
光电变换部10的对置电极11位于来自被摄体的光入射的一侧，由ITO等的透明的导电性材料形成。如上述那样，对置电极11典型的是以跨多个像素Px而连续的单一的电极层的形式设置。在对置电极11的与光电变换层13相反侧的主面上，可以配置滤色器等光学滤波器14、微透镜16等。
位于对置电极11与像素电极12之间的光电变换层13由有机材料或非晶硅等的无机材料形成，接受经由对置电极11的光的入射而产生激子。光电变换层13也可以包括由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。与对置电极11同样，光电变换层13典型的是以跨多个像素Px而连续的单一的光电变换构造的形式设置。
像素电极12位于比光电变换层13更靠近半导体基板110的位置，通过在空间上从相邻的其他像素Px的像素电极12分离，从相邻的其他像素Px的像素电极12电分离。像素电极12可以由铝、铜等金属、金属氮化物、或通过掺杂杂质而被赋予导电性的多晶硅等形成。
各像素Px在层间绝缘层50的内部具有导电构造52。导电构造52将像素电极12电连接到包括信号检测晶体管22等的输出电路20。导电构造52包括由铜等金属形成的穿孔、由多晶硅形成的插塞等，如在图3A中示意地表示那样，将像素电极12和形成在半导体基板110上的杂质区域111相互电连接。该导电构造52将像素电极12还连接到信号检测晶体管22的栅极电极22e。即，输出电路20通过包括信号检测晶体管22的源极跟随器，将与像素电极12的电位相应的信号向对应的输出信号线Sj输出。
在动作时，通过经由电压线152从电压供给电路150向对置电极11施加规定的电压，如在图3A中示意地表示那样，在对置电极11与像素电极12之间施加电位差ΔV。这里，电压供给电路150以像素电极12为基准，将使对置电极11的电位比像素电极12的电位高的电压向对置电极11施加。通过使对置电极11的电位比像素电极12的电位高，能够利用像素电极12将通过光的入射而在光电变换层13中生成的正及负电荷中的具有正极性的电荷例如空穴作为信号电荷来收集。以下，只要没有特别说明，就说明作为信号电荷而利用空穴的例子。另外，在图3A所示的例子中，在光电变换层13与像素电极12之间配置有电子阻塞层13e，实现了从光电变换层13向像素电极12的电子的注入的抑制。电子阻塞层13e也可以具有光电变换的功能。
在本发明的典型的实施方式中，在从电压供给电路150向电压线152施加第1电压V1的状态及从电压供给电路150向电压线152施加第2电压V2的状态中，都使用使对置电极11的电位比像素电极12的电位高的第1电压V1及第2电压V2。另外，像素电极12的电位由经由复位晶体管26供给的上述复位电压VRST决定。因而，在本发明的典型的实施方式中，是(V1－VRST)>0及(V2－VRST)>0。作为复位电压VRST，例如使用0V或0V附近的正电压。
杂质区域111连接于层间绝缘层50中的导电构造52。由杂质区域111在半导体基板110中形成的PN结作为将由像素电极12收集到的正电荷例如空穴暂时地积蓄的电荷积蓄电容发挥功能。在本发明的典型的实施方式中，由于作为信号电荷而使用空穴，所以随着信号电荷向杂质区域111的积蓄，作为电荷积蓄部的杂质区域111的电位上升。
当然也可以通过将使对置电极11的电位比像素电极12低的电压施加到对置电极11，例如将电子作为信号电荷来利用。图3B是用来说明将电子作为信号电荷来利用的情况下的像素Px的动作的示意性的剖视图。在由像素电极12收集负电荷的情况下，例如只要将使像素电极12的电位比对置电极11的电位高的电压施加在对置电极11上就可以。在图3B所例示的结构中，通过在光电变换层13与像素电极12之间配置空穴阻塞层13h，实现了从光电变换层13向像素电极12的空穴的注入的抑制。
在此情况下，控制电路160也在例如由检测电路130A检测出的输出信号的电平是参照线132的电压电平以上的情况下，从电压供给电路150输出规定的电压，以使施加在对置电极11与像素电极12之间的电位差成为第1电压差。此外，在由检测电路130A检测出的输出信号的电平小于参照线132的电压电平的情况下，从电压供给电路150输出使施加在对置电极11与像素电极12之间的电位差比第1电压差大的第2电位差的电压。另外，在作为信号电荷而积蓄电子的结构中，随着信号电荷向杂质区域111的积蓄，作为电荷积蓄部的杂质区域111的电位下降。
(光电变换层的例示性的光电变换特性)
这里，说明光电变换层13的光电变换特性与电压供给电路150向电压线152供给的电压之间的关系。以下，只要没有特别说明，就说明作为信号电荷而利用空穴的例子。
图4表示光电变换层13的光电变换特性的典型例。在图4中，横轴表示向对置电极11与像素电极12之间施加的电位差ΔV，纵轴表示光电变换层13的光电变换效率η。这里，光电变换效率η是指针对1个像素Px，由像素电极12收集的电荷数相对于入射到光电变换部10中的光子数的每单位秒的比。另外，电荷数是以元电荷为单位测量的数。
如在图4中例示那样，在本发明的实施方式中，光电变换层13中的光电变换效率η大致上呈现相对于施加在对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV的增加以向上凸的曲线状增加的变化。具有如图4所示的光电变换特性的光电变换层可以通过使用在有机光电变换膜的形成中通常使用的有机光电变换材料及其组合来实现。
在图4所示的例子中，光电变换效率η在电位差ΔV为0～3V左右的比较低的电压区域中相对于电位差ΔV的变化呈现比较陡峭的增大，在电位差ΔV为约3V以上的比较高的电压区域中相对于电位差ΔV的变化呈现比较平缓的增大。在本说明书中，将光电变换效率η相对于施加在对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV的变化呈现比较陡峭的增大的电压范围称作第1电压范围，将光电变换效率η相对于电位差ΔV的变化呈现比较平缓的增大的电压范围称作第2电压范围。
第1电压范围可以定义为，与施加在对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV换言之偏压对应的、光电变换部10的光电变换效率的变化率呈现比偏压处于第2电压范围时更大的值的电压范围。第1电压范围及第2电压范围的具体的范围根据摄像装置100A的用途、光电变换层13的材料等而可能不同，但例如可以如以下这样定义。在与对置电极11和像素电极12之间的偏压对应的、光电变换部10的光电变换效率η的曲线图中，如在图4中用虚线表示那样，引出光电变换效率η从0起上升的点处的切线T1。此外，引出偏压中的相当于动作时的最大值的点处的切线T2。设这些切线T1及切线T2的交点处的偏压的值为Vt，将小于Vt的电压范围设为第1电压范围。
在图4所示的例子中，光电变换效率η从0起上升的电位差ΔV的值是0V，动作时的偏压的最大值是ΔV＝12V。这些点处的切线的交点的X坐标大约是3V，因而，如图4所示，可以将大约0V以上且小于3V的电压区域设为第1电压范围，将大约3V以上且12V以下的电压区域设为第2电压范围。
但是，如在图5中例示那样，在电位差ΔV比较小的区域中得到了光电变换效率η从0起平缓地上升的特性曲线的情况下，光电变换效率η从0起上升的点处的切线T1与偏压中的相当于动作时的最大值的点处的切线T2也有可能不交叉。在这样的情况下，在光电变换效率η的曲线图中，如在图5中用虚线表示那样，引出光电变换效率η的值为0.06的点R处的切线T3，求出该切线T3与切线T2的交点。并且，也可以设切线T3及切线T2的交点处的偏压的值为Vt，将小于Vt的电压范围设为第1电压范围。
另外，上述光电变换效率η的值0.06是将偏压中的相当于动作时的最大值的点处的光电变换效率η设为1时的标准化的值。在数字相机的领域中，在降低快门速度的摄影等中，有对数字相机组合ND滤波器的情况。由光电变换效率η的值0.06实现的灵敏度大约相当于应用了ND16的滤波器的情况。因而，通过在相对于电位差ΔV的光电变换效率η的曲线图中使用Y坐标为0.06的点R处的切线来求出Vt，可以通过电气控制来实现例如相当于ND2～ND16的范围的灵敏度。
或者，也可以设为与偏压的1V的变化对应的光电变换效率η的变化小于10％那样的电压范围是第2电压范围。在此情况下，第2电压范围如图6所示，当在曲线图上取第1点P(a，b)及第2点Q(a+1，c)时，可以设定为是作为光电变换效率η的增量的(c－b)满足(c－b)<0.1*b的关系那样的电压范围。这里，上述的关系式中的“*”表示乘法。
除此以外，也可以如以下这样设定第1电压范围或第2电压范围。例如也可以是，在与对置电极11和像素电极12之间的偏压对应的、光电变换部10的光电变换效率η的曲线图中，如图7所示，将光电变换效率η为0.7以上的区域设为第2电压范围。另外，如果将光电变换效率η为0.7以上的区域定义为第2电压范围，则有容易建立与ISO的数值的对应的优点。第1电压范围及第2电压范围的具体的范围只要根据摄像装置100A的用途等适当设定就可以。
在本发明的典型的实施方式中，作为上述的第1电压V1及第2电压V2，使用使向光电变换部10供给第1电压V1时的光电变换效率η比向光电变换部10供给第2电压V2时低的电压。如上述那样，光电变换层13的光电变换效率η典型的是相对于施加在对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV的增加而大致单调地增加。因而，例如可以作为第1电压V1而采用处于第1电压范围内的电压，作为第2电压V2而采用处于第2电压范围内的电压。以下，首先说明作为第1电压V1而使用处于第1电压范围内的电压、作为第2电压V2而使用处于第2电压范围内的电压时的摄像装置100A的动作例。
(摄像装置100A的第1动作例)
这里，假设光电变换层13的光电变换效率η相对于施加在对置电极11和像素电极12之间的电位差ΔV的增加而呈现如图4所示的变化，上述的切线T1及切线T2的交点处的偏压的值Vt是3V。此时，例如如果将小于3V的电压区域设为第1电压范围，将3V以上且12V以下的电压区域设为第2电压范围，则例如可以使用2V的电压作为第1电压V1，使用6V的电压作为第2电压V2。
在关于第1电压范围及第2电压范围采用了这样的定义的情况下，向对置电极11施加第2电压V2时的光电变换效率η相对于向对置电极11施加第1电压V1时的光电变换效率η的值的比，典型的是1.25以上且100以下。在该例中，向对置电极11施加第1电压V1时的光电变换效率η是大约0.55，施加第2电压V2时的光电变换效率η的值是大约0.87，所以关于这些η的值的比值大约是1.58。另外，第2电压V2相对于第1电压V1的比值(V2/V1)3大于关于η的上述比值1.58。
图8是表示摄像装置100A的第1例示性的动作的概略性的流程图。在图8所示的例子中，首先，执行入射到光电变换部10中的光量是否是规定的光量以上的判定(步骤S1)。例如，由检测电路130A检测从输出电路20输出到输出信号线Sj的信号的电平。在检测出的电平是作为阈值的参照线132的电压电平以上的情况下，可以判定为入射到光电变换部10中的光量是规定的光量以上。来自输出电路20的信号的电平的检测例如也可以通过在用户半按下释放按钮时将一部分的像素Px的地址晶体管24导通而使得从输出电路20输出与照度相应的电压来执行。或者，也可以利用在其后要取得图像的帧的例如前一个帧中由检测电路130A检测出的信号的电平。
当然，入射到光电变换部10中的光量是否是规定的光量以上的判定的方法并不限定于特定的方法，可以采用各种各样的方法。例如，也可以将由检测电路130A检测出的信号的电平通过模拟－数字变换电路变换为数字值，通过与预先保存在存储器162中的阈值的比较，来判定入射到光电变换部10中的光量是否是规定的光量以上。入射到光电变换部10中的光量是否是规定的光量以上的判定例如可以由控制电路160或图像处理电路164执行。控制电路160也可以包括形成在半导体基板110上的逻辑电路。入射到光电变换部10中的光量是否是规定的光量以上的判定也可以由配置在摄像装置100A外的例如ISP执行。
在判定为入射到光电变换部10中的光量是规定的光量以上的情况下，向光电变换部10施加电压，以使对置电极11与像素电极12之间的电位差成为第1电位差(步骤S2)。控制电路160向电压供给电路150供给驱动信号，例如从电压供给电路150向电压线152施加第1电压V1。如图4所示，在向对置电极11施加第1电压V1的状态下，光电变换部10的光电变换效率相对低，因而，摄像装置100A的各像素Px相对地成为灵敏度下降的状态。如上述那样，入射到光电变换部10中的光量是规定的光量以上的情况相当于对于光电变换部10的照度高的情况。即，在该例中，在对于光电变换部10的照度高的情况下，像素Px的灵敏度自动地下降。即，可以说通过电气控制来实现宛如机械性地插入ND滤波器那样的状态。因而，摄像装置100A的用户更容易执行适合于环境的摄影。
这样，通过从电压供给电路150向光电变换部10施加的电压的控制，能够实现基于电气控制的ND滤波器功能。因而，在以往需要从多个ND滤波器中选择使用适当的1个的摄影场景中也不需要预先准备多个ND滤波器，能得到摄影机构的简单化的效果。根据本发明的实施方式，还能够进行通过以往的硅图像传感器不能实现的灵敏度的连续性的变更即无级控制，能够扩大与场景相应的摄影的自由度。
图9及图10是用来说明在对置电极11上作为第1电压V1而施加2V的电压时的、与照度的变化对应的光电变换效率η的变化的示意性的剖视图。在动作时，向对置电极11与像素电极12之间施加电位差ΔV。复位电压VRST例如是0V附近的电压，因而，在电压供给电路150供给第1电压V1的状态下，光电变换层13如在图9中示意地表示那样，处于被施加约2V的电位差的状态。
如果光入射到光电变换层13中而在光电变换层13的内部生成电荷，则这些电荷随着对置电极11与像素电极12之间的电场而移动。如在图9中示意地表示那样，正电荷经由导电构造52被积蓄到作为电荷积蓄部的杂质区域111中，负电荷经由对置电极11从光电变换层13排出至电压线152。
在从电压供给电路150供给第1电压V1的状态、换言之在对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV相对小的状态下，通过光电变换生成的电荷对自身少，在正电荷到达像素电极12之前发生再结合的概率也高。此外，对于正电荷而言，变得难以越过由电子阻塞层13e形成的势垒。因此，在相同的照度下进行比较的情况下，与向对置电极11与像素电极12之间施加了比较大的电位差ΔV时相比，积蓄到杂质区域111中的信号电荷变少。即，成为像素Px的灵敏度下降的状态。
如果向杂质区域111的信号电荷的积蓄继续，则这里由于作为信号电荷而使用正电荷，所以杂质区域111的电位逐渐上升。因此，作用在光电变换层13上的有效的偏压比第1电压V1的实际的值小，越多的信号电荷被积蓄到杂质区域111中，则有效的偏压越下降。换言之，随着信号电荷被积蓄到杂质区域111中，像素Px的灵敏度下降。
这里，如在图10中用箭头hν示意地表示那样，假设在从电压供给电路150供给第1电压V1的状态下对于光电变换部10的照度增大了。如果通过照度的增大而积蓄到杂质区域111中的信号电荷增加，则杂质区域111的电位上升，由此作用在光电变换层13上的有效的偏压下降。例如，如果假设偏压从2V下降到1V左右，则根据图4可知，光电变换效率η从0.55下降到0.28左右，结果像素Px的灵敏度进一步下降。即，在使从电压供给电路150向电压线152施加的电压成为一定的同时，使作用在光电变换层13上的有效的偏压对应于照度而变化，结果能得到动态范围扩大的效果。也可以将从电压供给电路150供给处于第1电压范围内的第1电压V1的状态称作灵敏度可变模式。
图11示意地表示与向光电变换部10入射的光量的变化对应的、来自输出电路20的信号的电平的变化的典型例。根据图11可知，在光量比较少的区域中，相对于光量的变化，信号的电平呈现直线状的变化，能够确保线性度。如果光量进一步增大，则与光量的增大对应的信号的电平的增大的程度变得迟缓，表示与光量的变化对应的信号的电平的变化的曲线图呈现曲线状的变化。这样，由于信号的电平对应于光量的增大而自动地下降，所以与照度高的方向有关的动态范围扩大。利用该性质，与信号的电平对应于光量的增大而以直线状变化的情况相比，能够将与照度高的方向有关的动态范围扩大到例如2倍左右。
在照度更高的区域中，表示与光量的变化对应的信号的电平的变化的曲线图的从直线的偏离扩大。这是因为，电位差ΔV越小，越容易出现通过光电变换生成的电荷对的减少、因再结合带来的电荷对的消失的增加等的影响。
但是，通过预先得到如图11所示的特性曲线，能够对由检测电路130A检测出的信号的电平实施适当的修正。例如，也可以将与光量对应的修正系数例如以表的形式预先保存在存储器162中，以乘以修正系数的形式决定各像素Px的像素值。通过这样的修正，能够补偿线性度而进一步扩大与照度高的方向有关的动态范围。例如，与信号的电平对应于光量的增大而以直线状变化的情况相比，能够将与照度高的方向有关的动态范围扩大到3倍左右。
对检测出的信号的电平的修正可以由图像处理电路164执行。图像处理电路164的功能与上述控制电路160同样，通过通用的处理电路与软件的组合、以及为图像处理特制的硬件的哪一种来实现都可以。对检测出的信号的电平的修正也可以由控制电路160执行。
再次参照图8。在步骤S1中，在判定为入射到光电变换部10中的光量小于规定的光量的情况下，向光电变换部10施加电压，以使对置电极11与像素电极12之间的电位差成为比第1电位差大的第2电位差(步骤S3)。控制电路160向电压供给电路150供给驱动信号，例如将比第1电压V1高的第2电压V2从电压供给电路150向电压线152施加。
如果对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV扩大，则光电变换层13的内部的电场增大，如在图12中示意地表示那样，可由像素电极12收集到更多的正电荷。即，向对置电极11施加了第2电压V2时的像素Px的灵敏度与向对置电极11施加了第1电压V1的状态相比处于高的状态。这里，作为第2电压V2而使用6V的电压。参照图4可知，向对置电极11施加了第2电压V2的状态下的光电变换效率比向对置电极11施加了第1电压V1的状态高。在图4所示的例子中，此时的光电变换效率η的值是0.87左右。
通过信号电荷向杂质区域111的持续积蓄而杂质区域111的电位逐渐上升这一点与向对置电极11施加了第1电压V1时相同。因而，作用在光电变换层13上的有效的偏压比第2电压V2的值小，例如可以为5V左右。另外，如果像素电极12的电位高于对置电极11的电位，则不再发生由像素电极12进行的正电荷的收集，所以基本上杂质区域111的电位不会高于第2电压V2的值。
图13示意地表示向对置电极11施加了第2电压V2时的、与向光电变换部10入射的光量的变化对应的来自输出电路20的信号的电平的变化的典型例。在图13中，还一并表示了在对置电极11上作为第1电压V1而施加了2V的电压时的、与光量的变化对应的输出信号的电平的变化。图13中的曲线图G1与图11所示的曲线图相同，表示向对置电极11施加了2V时的输出信号的电平的变化。另一方面，图13中的曲线图G2表示向对置电极11施加了6V时的输出信号的电平的变化。
根据图13可知，在作为第2电压V2而将例如6V的相对高的电压施加在对置电极11上的状态下，来自输出电路20的信号的电平相对于向光电变换部10入射的光量的变化，呈现直线状的变化。即，在该例中，可知在从电压供给电路150供给第2电压V2那样的照度低的环境中，能够自然地确保相对于照度的变化的信号输出的线性度。
这样，进行控制，以在照度比较高的环境中将处于第1电压范围中的第1电压V1向光电变换部10供给，在照度比较低的环境中将处于第2电压范围中的第2电压V2向光电变换部10供给。根据这样的控制，能够对应于照度的变化而动态地使灵敏度变化。例如，在标准设定中，作为向光电变换部10供给的电压而使用处于第2电压范围中的第2电压V2，在照度比较高的环境中，作为向光电变换部10供给的电压而使用处于第1电压范围中的第1电压V1。由此，能够自动地使灵敏度下降。进而，在照度比较高、处于第1电压范围中的第1电压V1被供给至光电变换部10的状态下，如果照度进一步增大，则随着空穴向杂质区域111的积蓄，电位差ΔV缩小。结果，光电变换效率η进一步向下降的方向变化，所以能够将与照度高的方向有关的动态范围进一步扩大。
另外，如在图14中例示，也可以在相互相邻的2个像素电极12之间配置第3电极15。如以下说明那样，通过控制第3电极15的电位，能够使与照度高的方向有关的动态范围进一步扩大。
在图14中，表示了多个像素Px的例如沿着行或列相互相邻的2个像素Px1及Px2。此外，在图14中，第3电极15配置在像素Px1的像素电极12与像素Px2的像素电极12之间、并且与这些像素电极12同层。第3电极15通过在空间上从像素Px1的像素电极12及像素Px2的像素电极12分离，从这些像素电极12电分离。第3电极15构成为，通过连接于未图示的电源上，在摄像装置100A的动作时能够施加规定的电压。
图15表示从对置电极11侧观察时的像素电极12与第3电极15的配置关系的一例。在该例中，在像素Px1及像素Px的各自中，设有将像素电极12包围的矩形状的第3电极15。另外，将第3电极15按每个像素Px分离而配置不是必须的。例如也可以按多个像素Px的每个行设置跨多个像素Px的单一的第3电极15。此外，也可以跨多个像素Px而配置栅格状的第3电极15。
当被赋予了比对置电极11低的电位时，像素电极12如在图15中用底纹示意地表示那样，收集光电变换层13中的大约位于像素电极12的正上方的区域R1中存在的正电荷。同样，第3电极15通过被赋予比对置电极11低的电位，能够收集光电变换层13中的大约位于第3电极15的正上方的区域R2中存在的正电荷。
因而，当照度高时，向第3电极15施加例如复位电压VRST以下的电压而对光电变换层13中的位于对置电极11与第3电极15之间的部分施加上述ΔV以上的电位差，由此如在图16中示意地表示那样，能够将在像素Px的边界附近产生的电荷通过第3电极15优先地收集。结果，到达像素电极12的电荷数减少，能够使有效的光电变换效率进一步下降。即，能够使与照度高的方向有关的动态范围进一步扩大。此外，在各像素Px上配置有滤色器的结构中，还能够得到抑制混色的效果。向第3电极15施加的电压也可以从电压供给电路150供给。
(摄像装置100A的第2动作例)
接着，说明摄像装置100A的动作的第2例。在上述第1例中，作为第1电压V1而使用从第1电压范围中选择的电压，作为第2电压V2而使用从第2电压范围中选择的电压。但是，并不限定于该例，例如也可以使第1电压V1及第2电压V2双方都为从第2电压范围选择的电压。
如图4所示，第2电压范围中的、与向光电变换部10的入射光量的变化对应的信号的电平的变化与第1电压范围相比相对小，在图4所示的例子中，光电变换部10可以说在第2电压范围中呈现比较平坦的光电变换特性。第2电压范围例如可以是与向光电变换部10入射的光量的变化对应的信号的电平的变化为25％以内的电压区域。关于“与入射光量的变化对应的信号的电平的变化为25％以内”，如果换算为ISO，则是相当于相邻的2个电平的差的1/3的变化。
通过从第2电压范围内的电压中选择第1电压V1及第2电压V2的具体的值，能够在确保线性度的同时，进行与照度对应的灵敏度下的摄影。例如，可以作为第1电压V1而使用例如6V的电压，作为第2电压V2而使用12V的电压。在图4所示的例子中，向对置电极11施加第1电压V1时的光电变换效率η大约为0.87，施加第2电压V2时的光电变换效率η的值大约为1.0。关于这些η的值的比值大约是1.15。在从第2电压范围内的电压中选择第1电压V1及第2电压V2的具体的值的情况下，向对置电极11施加第2电压V2时的光电变换效率η相对于向对置电极11施加第1电压V1时的光电变换效率η的值的比可以比1大且1.25以下。
图17示意地表示向对置电极11施加了第1电压V1时、以及向对置电极11施加了第2电压V2时的，与向光电变换部10入射的光量的变化对应的、来自输出电路20的信号的电平的变化的典型例。图17中的曲线图G2表示在对置电极11上作为第1电压V1而施加了6V的电压时的输出信号的电平的变化，与图13所示的曲线图G2相同。图17中的曲线图G3表示在对置电极11上作为第2电压V2而施加了12V的电压时的输出信号的电平的变化。在图17中，还将向对置电极11施加了2V的电压时的与光量的变化对应的输出信号的电平的变化作为虚线的曲线图G1而一起表示。
在图17的例子中，在作为第1电压V1而将6V的电压施加在对置电极11上的状态、以及作为第2电压V2而将12V的相对高的电压施加在对置电极11上的状态中，来自输出电路20的信号的电平都相对于向光电变换部10入射的光量的变化呈现直线状的变化。即，可知不论是从电压供给电路150供给第1电压V1及第2电压V2中的哪一个的情况，都能够确保信号输出相对于照度的变化的线性度。
在这里说明的例子中，在标准设定下作为向电压线152施加的电压使用第1电压V1这一点，与第1例是共通的。此外，第2例中的动作流程也可以与参照图8说明的流程是共通的。即，首先执行向光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上的判定，在向光电变换部10入射的光量是规定的光量以上、换言之是高照度的情况下，从电压供给电路150向光电变换部10施加第1电压V1，在向光电变换部10入射的光量小于规定的光量、换言之是低照度的情况下，从电压供给电路150向光电变换部10施加第2电压V2。
图18是用来说明高照度下的像素Px的动作的示意性的剖视图。在向光电变换部10入射的光量是规定的光量以上的情况下，向对置电极11施加第1电压V1。这里，向对置电极11施加中间左右的大小的6V的电压。如已经说明那样，随着曝光，积蓄到作为电荷积蓄部的杂质区域111中的空穴增加，所以杂质区域111的电位逐渐上升。因而，作用在光电变换层13上的有效的偏压比第1电压V1的值小，例如可以成为5V左右。换言之，杂质区域111的电位基本上不会高于作为第1电压V1使用的6V的电压。因此，不要求高耐压的元件及元件分离区域，能够确保高的可靠性。
图19是用来说明低照度下的像素Px的动作的示意性的剖视图。在向光电变换部10入射的光量小于规定的光量的情况下，向对置电极11施加相对高的第2电压V2。这里，向对置电极11施加12V的电压。参照图4可知，此时的光电变换效率η的值比向对置电极11施加第1电压V1时高。换言之，像素Px的灵敏度比向对置电极11施加第1电压V1时高。因而，适合于低照度下的摄影。也可以将从电压供给电路150供给第2电压范围内的第1电压V1及第2电压V2中的相对高的第2电压V2的状态称作高灵敏度模式。
如上述那样，随着曝光而杂质区域111的电位逐渐上升，作用在光电变换层13上的有效的偏压变得比第2电压V2的值小。因而，作用在光电变换层13上的有效的偏压可能成为例如11V左右。与高照度时同样，在此情况下，杂质区域111的电位也基本上不会高于第2电压V2。即，在使对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV为比较大的值的同时，能够抑制向杂质区域111施加的电场的增大。此外，由于原本是低照度，所以伴随于电荷的积蓄的杂质区域111的电位的上升也比较小，对于在杂质区域111与其外侧的区域之间形成的PN结、信号检测晶体管22的栅极绝缘层22g等不要求极高的耐压。因而，容易确保可靠性。
在该第2例中，由于在标准设定下向电压线152施加相对低的第1电压V1，所以能够抑制通常摄影中的耗电。另外，在标准设定中使用相对低的第1电压V1的情况与在标准设定中使用第2电压V2的情况相比，不仅有利于节电，还有利于动作的高速化。以下，对这一点进行说明。
例如日本特许第6202512号公报公开了以下的技术：通过使施加在夹着光电变换层的对置电极与像素电极之间的电位差接近于0V，使像素的灵敏度实质上成为0，来实现全局快门。在应用这样的技术的情况下，如果在曝光时向对置电极施加的电压与将像素的灵敏度设为0而在电子上将快门关闭的状态时向对置电极施加的电压的差大，则电压的切换所需要的时间变长。相对于此，如果在曝光时与快门时之间向对置电极施加的电压的差小，则电压的切换所需要的时间缩短，能够更高速地执行快门动作。此外，由于能够缩短曝光结束为止、即从使向对置电极施加的电压大致下降到0V后起到信号的读出为止所需要的期间，所以上述第2例的驱动对于电气性的全局快门的应用特别有利。在本说明书中引用日本特许第6202512号公报的公开内容的全部。
(变形例)
图20A表示第1实施方式的变形例的摄像装置的例示性的电路结构。与参照图1说明的摄像装置100A的结构相比，图20A所示的摄像装置100B中代替检测电路130A而具有检测电路130B。检测电路130B不具有比较器134。
检测电路130B例如包括模拟－数字变换电路，将表现检测出的输出信号线Sj的电压的大小的数字值的数据向控制电路160输出。控制电路160基于来自检测电路130B的输入，执行从各像素Px的输出电路20输出的信号的电平是否是规定的电平以上的判定。作为判定的基准的阈值例如可以预先保存在存储器162中。控制电路160例如在从检测电路130B接受到的数字值是保持在存储器162中的阈值以上的情况下，判定为向光电变换部10入射的光量是规定的光量以上，驱动电压供给电路150以将相对低的第1电压V1向电压线152施加。根据这样的结构，与将比较器134配置在检测电路内的情况相比，能够缩小在半导体基板110中检测电路130B所占的面积。另外，向光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上的判定也可以由图像处理电路164执行。
在上述各例中，将向光电变换部10的对置电极11施加的电压根据照度而在第1电压V1和第2电压V2之间切换。但是，施加电压的切换的对象并不限定于对置电极11，也可以如以下说明那样，将对像素电极12施加的电压在2个电压之间切换。
图20B表示第1实施方式的另一变形例的摄像装置的例示性的电路结构。图20B所示的摄像装置100C的电路结构与参照图2说明的摄像装置100A的电路结构之间的主要的差异点是，在摄像装置100C中，供给第1电压V1及第2电压V2的电压供给电路150连接于复位电压线36这一点。即，在该例中，作为复位电压VRST而至少将2个相互不同的电压有选择地供给到复位电压线36。另外，在图20B所例示的结构中，电压线152上连接有第2电压供给电路154。第2电压供给电路154基本上在曝光时向电压线152供给一定的电压。另外，电压供给电路154也可以是与电压供给电路150独立的单独的零件，也可以是电压供给电路150及154分别为单一的电压供给电路的一部分。
在图20B中未图示的控制电路160例如在要取得图像的帧的开始前，基于由检测电路130A检测出的输出信号的电平，执行对于光电变换部10的照度是否是规定的照度以上的判定。在对于光电变换部10的照度例如小于规定的照度的情况下，控制电路160驱动电压供给电路150，以例如将第1电压V1及第2电压V2中的相对低的第1电压V1作为复位电压VRST向复位电压线36施加。各像素Px基于第1电压V1，执行光电变换部10的复位、换言之像素电极12及作为电荷积蓄部的杂质区域111的电位的复位。
这里，电压供给电路150例如将1V的电压作为第1电压V1向复位电压线36供给。因而，执行复位后的各像素Px的像素电极12的电位是1V。此时，电压供给电路154经由电压线152向各像素Px的对置电极11施加例如6V的电压。即，此时的对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV是5V。
另一方面，在对于光电变换部10的照度是规定的照度以上的情况下，即，在高照度的环境中，从电压供给电路150向复位电压线36供给相对高的第2电压V2。例如，在作为第2电压V2而使用例如4V的电压的情况下，与向复位电压线36施加了第1电压V1的状态相比，对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV缩小为2V。即，能够进行更低灵敏度下的摄影。
在该例中，作为第1电压V1而使用第1电压范围的电压、作为第2电压V2而使用第2电压范围的电压不是必须的。与上述第2例同样，作为第1电压V1及第2电压V2，也可以都使用第2电压范围的电压。
另外，这里说明了在对于光电变换部10的照度小于规定的照度的情况下向复位电压线36施加第1电压V1、在照度是规定的照度以上的情况下向复位电压线36施加相对高的第2电压V2的例子，但相对于照度的施加电压的关系并不限定于该例。也可以驱动电压供给电路150，以在对于光电变换部10的照度小于规定的照度的情况下向复位电压线36施加第2电压V2、在照度是规定的照度以上的情况下向复位电压线36施加相对低的第1电压V1。此时，也可以将比第2电压V2高的电压向对置电极11供给。
(第2实施方式)
图21A概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的例示性的结构。图21A所示的相机系统200D概略地包括摄像装置100D和电压供给电路150D。
与图1所示的摄像装置100A相比，图21A所示的摄像装置100D在包括分别具有光电变换部10及输出电路20的多个像素Px和与各像素Px的输出电路20电连接的检测电路130A这一点上是共通的。在图21A所例示的结构中，输出电路20及检测电路130A都形成在半导体基板110上。关于光电变换部10、输出电路20及检测电路130A，可以以将它们做成一体的封装形式提供。
在图21A所例示的结构中，电压供给电路150D例如作为与包括光电变换部10、输出电路20及检测电路130A的封装分开的要素，例如以芯片或封装形式配置在相机系统200D内。例如，电压供给电路150D可以形成在与配置像素Px的半导体基板110不同的基板上。但是，在电压供给电路150D电连接于各像素Px的对置电极11及像素电极12中的一方这一点与第1实施方式同样。
相机系统200D的动作可以与第1实施方式同样。例如，检测电路130A检测从各像素Px的输出电路20输出的信号的电平。电压供给电路150D基于来自控制电路160的驱动信号，在由检测电路130A检测出的输出信号的电平是规定的电压电平以上的情况下，向电压线152施加第1电压V1。在由检测电路130A检测出的输出信号的电平比规定的电压电平低的情况下，向电压线152施加比第1电压V1高的第2电压V2。
这样，将形成有多个像素Px的半导体基板110、行扫描电路120、检测电路130A、电压供给电路150D及控制电路160的全部例如以芯片或封装形式做成一体不是必须的。也可以将这些要素的一部分配置在其他封装或基板上，通过这样的相机系统的结构，也能够发挥与第1实施方式的摄像装置同样的功能。
图21B概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的另一例示性的结构。图21A所示的相机系统200D与图21B所示的相机系统200E之间的主要的差异点是相机系统200E中代替摄像装置100D而具有摄像装置100E这一点。与摄像装置100D相比，摄像装置100E中代替检测电路130A而具有检测电路130B，在该例中，检测电路130B的输出被输入到图像处理电路164中。
在图21B所例示的结构中，图像处理电路164接受检测电路130B的输出信号，基于来自检测电路130B的输出信号，执行与规定的阈值的比较。即，图像处理电路164通过进行来自检测电路130B的输入与例如保存在存储器162中的阈值的比较，执行向光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上的判定。判定结果所表示的数据例如被传递至电压供给电路150D。
在判定为从各像素Px的输出电路20输出的信号的电平是规定的电平以上、换言之向光电变换部10入射的光量是规定的光量以上的情况下，电压供给电路150D将相对低的第1电压V1向电压线152供给。在判定为向光电变换部10入射的光量小于规定的光量的情况下，电压供给电路150D将第2电压V2向电压线152供给。
根据图21B中例示这样的结构，由于电压供给电路150D及图像处理电路164以与摄像装置110E分开的要素、例如其他芯片或其他封装的形式配置在相机系统200E内，所以使用的电压电平及/或电压的输入定时的设计的自由度提高，能够进行更灵活的控制。因而，能够得到能够避免更高的电压的使用或芯片尺寸的增大的优点。
图22概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的再另一例示性的结构。图22所示的相机系统200F大致上包括摄像装置100F和光量检测装置130F。
摄像装置100F在包括分别具有光电变换部10及输出电路20的多个像素Px和与各像素Px的光电变换部10电连接的电压供给电路150这一点上与图1所示的摄像装置100A共通。摄像装置100F还包括电连接于输出电路20的检测电路130B。检测电路130B在检测从各像素Px的输出电路20输出的信号的电平这一点上与上述检测电路130A共通，但这里，检测电路130B不具有执行检测出的信号的电平与规定的阈值的比较的功能，主要承担噪声抑制信号处理、模拟－数字变换等的功能。另外，在该例中，电压供给电路150与图1所例示的结构同样构成为，连接于具有与对置电极11的连接的电压线152，能够有选择地将第1电压V1及第2电压V2向对置电极11供给。
光量检测装置130F作为与例如以单一的芯片或封装的形式提供的摄像装置100F分开的要素而配置在相机系统200F内。光量检测装置130F例如在其一部分中包括光电二极管PD，检测向由多个像素Px形成的摄像区域入射的光量。光量检测装置130F例如可以是包括光电二极管等光电变换要素和照度传感器IC的周知的照度传感器模块。
在图22所例示的结构中，控制电路160例如基于来自光量检测装置130F的输出，判定向配置在摄像区域中的光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上。控制电路160还与第1实施方式同样，根据向光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上的判定结果，决定从电压供给电路150向电压线152是供给第1电压V1、还是供给第2电压V2。电压供给电路150基于来自控制电路160的驱动信号，例如在向光电变换部10入射的光量是规定的光量以上的情况下，向电压线152施加第1电压V1。在向光电变换部10入射的光量比规定的光量小的情况下，向电压线152施加比第1电压V1高的第2电压V2。
图23表示光量检测装置的变形例。与参照图22说明的例子相比，图23所示的相机系统200G具有代替光敏二极管PD而包括光量检测电路138的光量检测装置130G。
在图23所例示的结构中，光量检测电路138包括将相对于参照线132的电压电平的、输出信号线Sj的电压电平的比较结果进行输出的比较器134。即，在该例中，光量检测电路138检测来自输出电路20的输出信号的电平，进行与参照线132的电压电平的比较。将比较结果向控制电路160返回，控制电路160基于光量检测电路138的检测结果，判定向光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上。
这样，也可以代替由照度传感器模块等进行的光量的直接的测量，而通过从像素Px输出的信号的电平的检测来得到与向光电变换部10入射的光量有关的信息。例如，也可以使配置在摄像区域中的多个像素Px的一部分或全部作为照度传感器发挥功能。由光量检测装置130G进行的来自像素Px的输出信号的取得既可以以有线的方式进行，也可以以无线的方式进行。
图24概略地表示本发明的第2实施方式的相机系统的再另一例示性的结构。图24所示的相机系统200H大致上具备包括分别具有光电变换部10及输出电路20的多个像素Px的摄像装置100H、电压供给电路150D和光量检测装置130F。
在该例中，电压供给电路150D及光量检测装置130F作为与摄像装置100H分开的要素而设置在摄像装置100H的外侧。控制电路160与参照图22说明的例子同样，基于由光量检测装置130F检测出的光量，判定向光电变换部10入射的光量是否是规定的光量以上。控制电路160根据判定结果，将第1电压V1及第2电压V2中的某一个从电压供给电路150D向电压线152施加。
也可以代替光量检测装置130F而使用图23所示的光量检测装置130G。即，也可以得到从各像素Px的输出电路20输出的信号的电平，基于来自输出电路20的信号的电平与规定的阈值的比较结果，来决定从电压供给电路150D输出第1电压V1及第2电压V2中的哪一个。
(电压切换的定时和后段中的处理)
接着，说明与向电压线152施加的电压的切换的定时相应的修正处理。如以下说明那样，也可以对由检测电路130A、130B检测的信号电平，应用与向电压线152施加的电压的切换的定时相应的修正。以下，以上述摄像装置100A为例说明修正处理的具体例，但对于摄像装置100B、100C、相机系统200D～200H当然也能够应用同样的修正处理。
图25是用来说明第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时、与伴随于电压的切换的由检测电路130A取得的信号的电平的变化之间的关系的图。在图25中，最上段的时间图表示垂直同步信号VD的脉冲的上升，其下方的时间图表示水平同步信号HD的脉冲的上升。其再下方一个时间图表示从电压线152向对置电极11施加的电压VITO的变化。
在图25中，在第2段所示的时间图中，从某脉冲的上升到下个脉冲的上升为止的期间与作为1个水平扫描期间的1H对应。在该1H期间，执行从多个像素Px中的属于某1个行的像素Px的信号读出。在图25中，通过在水平方向上延伸的矩形，示意地表现多个像素Px的各行中的动作。在图25中，白色的矩形表示信号电荷积蓄的期间、即曝光期间。带网格的矩形表示由检测电路130A进行的输出信号线Sj的电压电平的读出的期间。为了简单，这里设多个像素Px的行数是5行，示意地图示从第0行到第4行的动作。在图25中，R0至R4分别对应于第0行至第4行。
在图25中，最下段的双箭头示意地表示帧期间。各帧的开始的定时是垂直同步信号VD的脉冲的上升的定时。在图25所示的例子中，电压供给电路150在第j个帧期间的中途的时刻tc，将向对置电极11供给的电压从第2电压V2切换为相对低的第1电压V1。更详细地讲，在第j个帧期间中的各行的曝光期间，将向电压线152施加的电压切换为第1电压V1。
在图25中，带有影线的矩形示意地表示第j个帧期间中包含的曝光期间中的、向对置电极11施加了第1电压V1的期间。根据图25可知，在应用卷帘快门时，如果在各行的曝光期间中执行第1电压V1和第2电压V2之间的切换，则在1帧期间内可能混杂有在向对置电极11施加了第1电压V1的状态下执行信号电荷的积蓄的期间、和在向对置电极11施加了第2电压V2的状态下执行信号电荷的积蓄的期间。进而，在向对置电极11施加了第1电压V1的状态下执行信号电荷的积蓄的期间的长度与在向对置电极11施加了第2电压V2的状态下执行信号电荷的积蓄的期间的长度的比可能按多个像素Px的每个行而不同。
因此，在如图25所示的动作下，能得到在执行电压的切换的帧期间以外的帧期间中不发生电压切换的影响的优点。但另一方面，在基于执行电压的切换的帧期间中取得的像素信号的图像中可能发生垂直暗影。即，在各行中可能发生明亮度的偏差。但是，起因于电压的切换的这样的垂直暗影也可以通过以下说明那样的处理来修正。
从像素Px输出的信号的电平大致成比例于像素Px的灵敏度与对该像素Px的曝光期间的长度的乘积。这里，本发明的典型的实施方式的光电变换部10如参照图4说明那样，可能有根据对置电极11与像素电极12之间的电位差ΔV的变化而光电变换效率η变化的光电变换特性。换言之，像素Px的灵敏度对应于从电压供给电路150向电压线152供给的电压而变化。与根据电位差ΔV的变化而各像素Px的光电变换效率η怎样变化有关的信息，可以通过实测等而预先得到。因而，首先，计算在向对置电极11施加了第1电压V1的状态下执行信号电荷的积蓄的期间的长度T1、与该期间中的像素Px的灵敏度S1的乘积。接着，计算在向对置电极11施加了第2电压V2的状态下执行信号电荷的积蓄的期间的长度T2、与该期间中的像素Px的灵敏度S2的乘积。并且，对例如表现信号电平的数字值乘以使作为这些乘积的和的(T1*S1+T2*S2)在各行中成为均等的修正系数。通过以上，能够消除电压切换对图像的影响。即，只要随着在图25中用带有影线的矩形表示的期间变长而施加更大的增益就可以。
这样的修正处理例如可以由上述图像处理电路164或控制电路160执行。修正系数根据(T1*S1+T2*S2)的大小来决定，也可以预先保存在存储器162等中。
图26表示第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时的另一例。在图26中，带有粗斜线的影线的矩形表现了将复位晶体管26导通而从节点FD排出电荷的用于所谓的电子快门的期间。图26是在第j个帧期间的信号电荷积蓄的开始前以行单位进行了电子快门的情况下的例子。在该例中，如在图26中用双箭头ex示意地表示那样，从电子快门的结束起到信号读出开始为止的期间相当于第j个帧期间的曝光期间。
如图26所示，在电子快门的扫描期间中执行了第1电压V1和第2电压V2之间的切换的情况下，在向对置电极11施加了第1电压V1的状态下执行信号电荷的积蓄的期间的长度T1与在向对置电极11施加了第2电压V2的状态下执行信号电荷的积蓄的期间的长度T2之间的比在多个像素Px的行之间可能不同。
但是，在应用了这样的动作的情况下，与电位差ΔV对应的光电变换效率η的值是已知的，并且控制电路160能够得到与电子快门的定时、从第2电压V2切换为第1电压V1的定时及信号的读出的定时有关的信息。因而，与参照图25说明的例子同样，可以采用使(T1*S1+T2*S2)在各行中均等的修正，能够避免在图像中发生垂直暗影。
图27表示第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时的再另一例。图27是在图27中用双箭头rd示意地表示的、在第j个帧期间中的用于信号的读出的行扫描的期间的中途执行第1电压V1和第2电压V2之间的切换的动作例。
在图27中，R4中的带有影线的矩形示意地表示在第j个帧期间中包含的曝光期间中的、向对置电极11施加了第1电压V1的期间。此外，在图27中，R0、R1中的带有影线的矩形表示在第(j+1)个帧期间中包含的曝光期间中的、向对置电极11施加了第2电压V2的期间。参照图27可知，在某个帧期间中的信号的读出期间执行了第1电压V1和第2电压V2之间的切换的情况下，由电压的切换带来的灵敏度改变对下个帧期间的信号电荷的积蓄也带来影响。在此情况下，也通过对第j个帧期间和第(j+1)个帧期间应用使(T1*S1+T2*S2)在各行中成为均等的修正，能够避免在图像中发生垂直暗影。
图28是用来说明采用了基于电位差ΔV的控制的全局快门时的、第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时、与伴随于电压切换的由检测电路130A取得的信号的电平的变化之间的关系的图。在图28所示的例子中，在从与第(j－1)个帧期间有关的信号的读出结束后起到与第j个帧期间有关的信号的读出开始为止的期间，向对置电极11有选择地施加第2电压V2。此外，在从与第j个帧期间有关的信号的读出结束后起到与第(j+1)个帧期间有关的信号的读出开始为止的期间，向对置电极11有选择地施加第1电压V1。进而，在从与第(j+1)个帧期间有关的信号的读出结束后起到与第(j+2)个帧期间有关的信号的读出开始为止的期间，向对置电极11有选择地施加第1电压V1。在其他期间，将对置电极11的电位设为0V附近的正电位，以使电位差ΔV实质上成为0V。
图28是上述的日本特许第6202512号公报中记载那样的应用了电气性的全局快门时的动作例。在图28中，由白色的矩形表示的期间相当于信号电荷的实质上的积蓄期间、即曝光期间。在该例中，可以说在第(j+1)个帧期间执行了从第2电压V2向第1电压V1的切换，但由于在对置电极11的电位成为0V附近的电位的期间实质上不发生信号电荷的积蓄，所以没有发生由向对置电极11施加的电压的切换引起的垂直暗影。因而，不需要上述的修正处理。这样，根据摄像装置的动作模式，不再需要修正处理。因此，上述的修正处理不需要在所有的情况下都采用，只要根据需要而执行就可以。也可以基于摄像装置的动作模式或用户的指令等来切换是否执行与第1电压V1和第2电压V2之间的切换相应的修正处理。
此外，在充分高的帧速率下执行摄影的情况下，也能够省略使(T1*S1+T2*S2)在各行中成为均等的修正。图29是用来说明第1电压V1和第2电压V2之间的切换的定时、与来自摄像装置100A的输出之间的关系的一例的图。在图29中，在表示电压VITO的变化的图表的下侧描绘的矩形示意地表示基于由检测电路130A检测出的信号电平的图像数据的有效及无效。
与参照图25说明的例子同样，在图29所示的例子中，在第j个帧期间的各行的曝光期间中执行第1电压V1和第2电压V2之间的切换。因此，在不进行修正处理的情况下，基于在第j个帧期间中取得的像素信号的图像中，可能发生起因于电压的切换的垂直暗影。
但是，在帧速率充分高的情况下，如在图29中示意地表示那样，即使将在有可能发生起因于电压的切换的垂直暗影的帧期间、即在该例中第j个帧期间中取得的像素信号作为无效的数据而丢弃，其影响也可以说是较小的。这样，在帧速率充分高的情况下，也可以将在有可能发生垂直暗影的帧期间中取得的像素信号作为无效的数据而丢弃，有选择地取得在其他帧期间中取得的像素信号作为有效的数据。在本说明书中，把将在有可能发生垂直暗影的帧期间中取得的像素信号作为无效的数据丢弃的处理称作掩模处理。这样的掩模处理在难以确保用来安装执行使(T1*S1+T2*S2)在各行中成为均等的修正的电路的区域的情况下也是有效的。
图30表示在用于信号的读出的行扫描的期间的中途执行了第1电压V1和第2电压V2之间的切换的情况下的掩模处理的应用例。如参照图27说明那样，在某个帧期间中的信号的读出期间执行了第1电压V1和第2电压V2之间的切换的情况下，由电压的切换带来的灵敏度改变对下个帧期间的信号电荷的积蓄也带来影响。因而，在用于第j个信号的读出的行扫描的期间的中途执行了第1电压V1与第2电压V2之间的切换的情况下，如在图30中示意地表示那样，也可以将在第j个帧期间中取得的像素信号及在第(j+1)个帧期间中取得的像素信号作为无效的数据而作为掩模处理的对象。
上述的掩模处理只要根据需要而执行就可以，如果能够切换是否执行掩模处理则是有益的。掩模处理例如可以由配置在控制电路160中的逻辑电路或图像处理电路164等执行。也可以由检测电路130A中的模拟－数字变换电路等执行数据的拣选。
(自动曝光设定中的、检测出的曝光量向电位差ΔV的反映)
不需要将上述的电压供给电路150、150D、154能够向对置电极11或像素电极12供给的电压限制为第1电压V1及第2电压V2这二值。电压供给电路150、150D、154也可以构成为，能够将三值以上的电压中的某一个例如根据摄影时的环境而有选择地向电压线152施加。例如，如以下说明那样，电压供给电路150、150D或154也可以构成为，根据曝光量、换言之根据对于光电变换部10的照度，切换三值以上的电压而向电压线152施加。
图31是用来说明能够对本发明的实施方式的摄像装置及相机系统应用的自动曝光设定中的处理次序的一例的图。图31所示的曲线图表示各个帧期间的曝光量的变化的例子。
图31的纵轴所示的曝光量例如可以如以下这样计算。如在图32中示意地表示那样，将包括多个像素Px的光电变换部10的区域设为摄像区域Rm，将摄像区域Rm中的包括1个以上的像素Px的光电变换部10的任意的区域设为检测区域Rd。此时，图31的纵轴所示的曝光量可以通过按每个帧期间对来自位于检测区域Rd中的像素Px的输出电路20的信号的电平进行检测来计算。例如，可以使来自位于检测区域Rd中的像素Px的输出电路20的信号的电平的平均值与曝光量对应。也可以代替由检测电路130A或130B检测信号电平，而由光量检测装置130F或130G等估计各个帧期间的曝光量。
图33表示根据检测出的曝光量使从电压供给电路输出的电压变更的处理的一例。图33将各个帧期间的曝光量的变化的曲线图和表示从电压线152向对置电极11施加的电压VITO的变化的曲线图一起表示在1个图中。图33的上段所示的曲线图与图31所示的曲线图相同。在图33所示的例子中，在某个帧期间中检测到超过规定的阈值Ex1的曝光量的情况下，将从电压供给电路150输出的电压切换为更低的电压。
在图33所示的例子中，如果着眼于例如第3个帧期间，则所取得的曝光量高于某值Ex1。因此，电压供给电路150将向电压线152供给的电压从第2电压V2切换为更低的第3电压V3。因而，在接着的第4个帧期间，在向对置电极11施加了相对低的第3电压V3的状态下执行信号电荷的积蓄。在光电变换部10具有例如图4所示的光电变换特性的情况下，随着向光电变换部10施加的电压的下降，像素Px的灵敏度下降。因而，能够避免曝光过度。
另外，在该例中，在第4个帧期间中取得的曝光量还是高于阈值Ex1。因而，电压供给电路150使向电压线152供给的电压进一步下降，向光电变换部10施加第4电压V4。在第5个帧期间中取得的曝光量还是高于阈值Ex1的情况下，如图33所示，电压供给电路150向电压线152施加进一步低的第5电压V5。在该例中，由于在第6个帧期间中取得的曝光量是阈值Ex1以下，所以在第7个帧期间中，向对置电极11施加的电压保持第5电压V5。上述的第1电压V1可以是比第2电压V2低的第3电压V3～第5电压V5中的某一个。
这样，也可以将从电压供给电路150输出的电压多阶段或连续地切换，以使在前一个帧期间中取得的曝光量的多寡反映到下个帧期间中的光电变换效率。进而，在某个帧期间中检测到小于规定的阈值Ex2的曝光量的情况下，也可以执行将从电压供给电路150输出的电压切换为更高的电压的处理。
图34表示使从电压供给电路输出的电压根据检测出的曝光量而变更的处理的另一例。与图33同样，在图34中，也将各个帧期间的曝光量的变化的曲线图和表示从电压线152向对置电极11施加的电压VITO的变化的曲线图一起表示在1个图中。
在图34所示的例子中，在某个帧期间中检测到低于规定的阈值Ex2的曝光量的情况下，将从电压供给电路150输出的电压切换为更高的电压。在图34所示的例子中，例如在第3个帧期间中取得的曝光量小于某值Ex2。因此，电压供给电路150使向电压线152供给的电压从第5电压V5上升到第4电压V4。由于在第4个帧期间中取得的曝光量也低于阈值Ex2，所以电压供给电路150将向电压线152供给的电压变更为更高的第3电压V3。在第5个帧期间中取得的曝光量也低于阈值Ex2的情况下，电压供给电路150向电压线152施加进一步高的第2电压V2。在该例中，由于在第6个帧期间中取得的曝光量处于阈值Ex2与阈值Ex1之间，所以在第7个帧期间中，向对置电极11施加第2电压V2。
通过设定作为从电压供给电路150输出的电压的上升的判定基准的第2阈值Ex2，能够避免起因于曝光量的不足的画质的劣化。第2阈值既可以与第1阈值相同，也可以是第1阈值以下。另外，在图31～图34所示的例子中，根据在紧前的帧期间中取得的曝光量与阈值的比较结果来决定在下个帧期间中向对置电极11或像素电极12施加的电压，但也可以基于2个以上的比较结果来决定向对置电极11或像素电极12施加的电压。
图35表示使从电压供给电路输出的电压根据检测出的曝光量而变更的处理的再另一例。图35中，在前一个帧期间中取得的曝光量超过阈值Ex1的情况连续了2次的情况下，将从电压供给电路150输出的电压切换为更低的电压。
例如如果着眼于第3个帧期间，则所取得的曝光量高于阈值Ex1。在该时间点，不执行从电压供给电路150输出的电压的切换。在该例中，在第4个帧期间中取得的曝光量不高于阈值Ex1。因此，使从电压供给电路150输出的电压保持第2电压V2。
接着曝光量超过阈值Ex1的是第7个帧期间。在该时间点，也不执行从电压供给电路150输出的电压的切换。在该例中，在接着的第8个～第10个帧期间中取得的曝光量都超过了阈值Ex1。因而，在第8个帧期间中的曝光量的取得后、第9个帧期间中的曝光量的取得后及第10个帧期间中的曝光量的取得后，从电压供给电路150输出的电压依次下降。
这样，也可以在前一个帧期间中取得的曝光量超过阈值或低于阈值的情况连续了多次的情况下，将从电压供给电路150输出的电压切换为更低的电压或更高的电压。根据这样的处理，例如在将相机的闪光灯点亮时、在周期性地反复亮灭的光源下进行摄影时等，能够降低取得曝光过度的图像或曝光不足的图像的可能性。
(与向光电变换部10施加的电压相应的线性度的修正)
图36示意地表示与曝光量的增加对应的检测电路130A的输出的变化的例子。在图36中，实线L1表示在将处于第2电压范围中的电压施加在对置电极11上的情况下得到的、与一定照度下的曝光期间的增大即曝光量的增加对应的检测电路130A的输出的例示性的变化。虚线L2表示将第2电压范围内且更低的电压施加在对置电极11上的情况下得到的输出的变化。在图36中，虚线L3表示在将处于第1电压范围中的电压施加在对置电极11上的情况下得到的、与曝光量的增加对应的检测电路130A的输出的例示性的变化。
如参照图11说明那样，与向对置电极11和像素电极12之间施加的电位差ΔV的变化对应的光电变换层13的光电变换效率η的变化有不为直线状的情况。因此，根据向对置电极11或像素电极12施加的电压的大小，相对于曝光期间的增加，检测电路130A的输出有可能不会成比例地增加。特别是，如果电位差ΔV小，则容易出现这样的趋向。在图36所示的例子中，与向对置电极11或像素电极12施加的电压比较大的情况对应的、由实线L1表示的曲线图是直线状。与向对置电极11或像素电极12施加的电压相对小的情况对应的、由虚线L2、L3表示的曲线图随着曝光量增加而从直线的偏离扩大。
所以，例如也可以通过对来自检测电路130A的输出进行修正，对与曝光期间的增加对应的检测电路130A的输出的从直线的偏离进行修正。图37示意地表示线性度补偿处理的概要。例如，也可以按能够从电压供给电路150输出的每个电压值，准备用来将来自检测电路130A的输出变换为适当的数字值的表。
在该例中，在存储器162中保持有与能够从电压供给电路150输出的电压对应的3个修正表1～3。例如，控制电路160接受来自检测电路130A的例如模拟－数字变换后的输出，根据从电压供给电路150对光电变换部10施加的电压的具体的值而使用修正表。图37中的选择器165是根据从电压供给电路150向光电变换部10供给的电压的值来选择使用修正表1～3的哪一个、或不使用修正表的电路。修正后的输出被传递至图像处理电路164，例如被实施伽马处理等。
图38表示修正表的一例。在图38所示的修正表中，记述有作为来自检测电路130A的输出的各个数字值的线性度补偿后的数字值。例如如果从检测电路130A作为传感器输出而输入了N，则控制电路160向图像处理电路164输出X。另外，如图36的曲线图L1那样，在作为从电压供给电路150向光电变换部10施加的电压而选择了不需要线性度的补偿的电压的情况下，从检测电路130A将传感器输出原样传递给图像处理电路164。
通过这样的线性度补偿处理的使用，如图36所示，能够将由曲线图L2表示的特性如在图36中用实线的直线A2表示那样修正，将由曲线图L3表示的特性如用实线的直线A3表示那样修正。线性度补偿处理也可以由图像处理电路164执行。也可以代替准备针对伽马修正前的输出的表，而使用考虑到从直线的偏差的γ的值来执行伽马修正。或者，也可以代替基于表的数字值的变换，而通过从检测电路130A对传感器输出乘以适当的系数来对线性度进行补偿。
另外，上述那样的线性度的偏差可能按每个摄像装置或按每个相机系统而不同。图39是用来说明各个摄像装置或各个相机系统的线性度的偏差的差异的图。在图39中，虚线M1表示关于某摄像装置的、与曝光量的增加对应的检测电路130A的输出的例示性的变化，虚线M2表示关于其他的某摄像装置的、与曝光量的增加对应的检测电路130A的输出的例示性的变化。在这些摄像装置之间，如果与曝光量的增加对应的检测电路130A的输出如例如在图39中用直线M12表示那样一致，则是有益的。
图40示意地表示消除各个摄像装置或各个相机系统的差异的线性度补偿处理的概要。例如在有样本1的摄像装置和样本2的摄像装置的情况下，使用测试器等对于样本1、2分别预先取得与如图4所示的光电变换特性有关的数据。进而，基于所取得的数据计算各个样本的修正值，例如以表的形式将修正值保存到存储器162。图40表示例如样本1中的线性度补偿处理的概要，在样本1的摄像装置的存储器162中，按能够从电压供给电路150输出的每个电压值，写入用来将来自检测电路130A的输出变换为适当的数字值的修正表11～13。另外，存储器162典型的是非易失性存储器。
图41表示保存在样本1的摄像装置的存储器162中的修正表的一例，图42表示保存在样本2的摄像装置的存储器162中的修正表的一例。在使用这样的修正表的情况下，例如对于来自检测电路130A的传感器输出N，从样本1的摄像装置的控制电路160输出数字值X，相对于此，从样本2的摄像装置的控制电路160输出数字值Y。通过使用这样的适应于各个摄像装置或各个相机系统的线性度补偿处理，如图39的例子所示，能够消除由各个摄像装置或各个相机系统的个体差别带来的光电变换特性的差异的影响。
如上述那样，基于与光电变换特性有关的数据计算的修正值可以按能够从电压供给电路150输出的每个电压值准备。但是，也可以有超过预先设想的曝光时间而执行曝光、或在从电压供给电路150输出的电压中包含没有预先设想到的电压的情况。
图43表示保存在存储器162中的修正表的另一例，图44表示在图43的修正表中记述的输出值的标绘。在图43中，白圈表示与在从电压供给电路150向光电变换部10施加了电压Va时使用的修正值有关的标绘，白色三角形表示与在从电压供给电路150向光电变换部10施加了电压Vb时使用的修正值有关的标绘。此外，白色矩形表示与在从电压供给电路150向光电变换部10施加了电压Vc时使用的修正值有关的标绘。
例如在图43的修正表中没有预先得到P13的值的情况下，例如可以根据修正值P11和修正值P12，通过线形插补来计算P13的值。此外，例如在使没有预先设想到的电压从电压供给电路150向电压线152施加的情况下，可以根据在修正表中记述的离散值，计算相对于曝光量的增加表示检测电路130A的输出的特性的直线。如在图44中例示那样，只要预先计算出表示直线Pt的参数，则能够事后计算例如将t2及t3之间的曝光量且Vb及Vc之间的电压施加在光电变换部10上时的修正值，用于线性度的补偿。
图45示意地表示包括插补处理的线性度补偿处理的概要。如在图45中例示那样，控制电路160可以在其一部分中包括执行这样的线性度插补的插补处理电路166。
产业上的可利用性
本发明的实施方式能够应用到光检测装置、图像传感器等中，例如，可以将本发明的摄像装置或相机系统用于数字单反相机、数字无反相机等数字静像相机或数字摄像机中。或者，可以在例如包括广播用途的业务用相机、医疗用相机或监视用相机等的各种相机系统或传感器系统中使用。通过适当地选择光电变换层的材料，还能够进行利用红外线的图像取得。进行利用红外线的摄像的摄像装置例如可以在安全相机、搭载于车辆上使用的相机等中使用。车辆搭载用相机例如可以作为用于车辆安全行驶的对于控制装置的输入来利用。或者，可以在用于车辆安全行驶的操作者的支援中使用。

Claims (15)

1.一种摄像装置，其特征在于，具备：
光电变换部，包括第1电极、与上述第1电极对置的第2电极、以及夹在上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层；
电压供给电路，向上述第1电极及上述第2电极中的一方供给电压；
输出电路，与上述第2电极电连接，输出与上述第2电极的电位相应的信号；以及
检测电路，检测来自上述输出电路的上述信号的电平；
上述光电变换部具有以下光电变换特性：向上述第1电极与上述第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率，大于上述偏压处于比上述第1电压范围高的第2电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率；
上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平是第1阈值以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；
上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平比上述第1阈值以下的第2阈值低的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平是上述第1阈值以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加第1电压；
上述电压供给电路在由上述检测电路检测出的上述电平比上述第2阈值低的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加比上述第1电压高的第2电压。
3.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
在向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加上述第1电压的状态及向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加上述第2电压的状态双方中，上述第1电极的电位比上述第2电极的电位高。
4.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
在与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与上述光电变换效率从0起上升的点处的第1切线和上述偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，上述第1电压范围是小于上述Vt的电压范围。
5.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
在与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的曲线图中，当设与上述光电变换效率的值为0.06的点处的第1切线和上述偏压为动作时的最大值的点处的第2切线的交点对应的偏压的值为Vt时，上述第1电压范围是小于上述Vt的电压范围。
6.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
上述第2电压范围是与上述偏压的1V的变化对应的上述光电变换效率的变化小于10％的电压范围。
7.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
上述第2电压范围是上述光电变换效率为0.7以上的电压范围。
8.如权利要求4～7中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
作为被供给上述第1电压时的上述光电变换部的光电变换效率的第1效率比作为被供给上述第2电压时的上述光电变换部的光电变换效率的第2效率低。
9.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，
上述第1电压是上述第1电压范围内的电压；
上述第2电压是上述第2电压范围内的电压。
10.如权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，
上述第2电压相对于上述第1电压的比大于上述第2效率相对于上述第1效率的比。
11.如权利要求10所述的摄像装置，其特征在于，
上述第2效率相对于上述第1效率的比是1.25以上且100以下。
12.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，
上述第1电压及上述第2电压是上述第2电压范围内的电压。
13.如权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，
上述第2效率相对于上述第1效率的比是1以上且1.25以下。
14.一种相机系统，其特征在于，
具备摄像装置和光量检测装置；
上述摄像装置具有：
光电变换部，包括第1电极、与上述第1电极对置的第2电极、以及夹在上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层；
电压供给电路，向上述第1电极及上述第2电极中的一方供给电压；以及
输出电路，与上述第2电极电连接，输出与上述第2电极的电位相应的信号；
上述光量检测装置检测向上述光电变换部入射的光量；
上述光电变换部具有以下光电变换特性：向上述第1电极与上述第2电极之间施加的偏压处于第1电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率，大于上述偏压处于比上述第1电压范围高的第2电压范围时的与上述偏压对应的上述光电变换部的光电变换效率的变化率；
上述电压供给电路在由上述光量检测装置检测出的光量是第1光量以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；
上述电压供给电路在由上述光量检测装置检测出的光量比上述第1光量以下的第2光量小的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
15.一种摄像装置的驱动方法，上述摄像装置具有光电变换部，该光电变换部包括第1电极、与上述第1电极对置的第2电极及夹在上述第1电极与上述第2电极之间的光电变换层，上述驱动方法的特征在于，
在入射到上述光电变换部中的光量是第1光量以上的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为第1电位差；
在入射到上述光电变换部中的光量比上述第1光量以下的第2光量小的情况下，向上述第1电极及上述第2电极中的上述一方施加电压，以使上述第1电极与上述第2电极之间的电位差成为比上述第1电位差大的第2电位差。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10893222B2 (en) * 2018-03-29 2021-01-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and camera system, and driving method of imaging device
JP2022177339A (ja) * 2019-10-30 2022-12-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像素子
JP2021111692A (ja) * 2020-01-10 2021-08-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および撮像装置の製造方法
WO2024062746A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および処理回路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016086407A (ja) * 2014-10-23 2016-05-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および画像取得装置
JP2016152495A (ja) * 2015-02-17 2016-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JP2017046333A (ja) * 2014-12-26 2017-03-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
CN107018338A (zh) * 2016-01-22 2017-08-04 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN107370913A (zh) * 2016-05-11 2017-11-21 松下知识产权经营株式会社 摄像装置、摄像系统以及光检测方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7773404B2 (en) 2005-01-07 2010-08-10 Invisage Technologies, Inc. Quantum dot optical devices with enhanced gain and sensitivity and methods of making same
JP2009049525A (ja) 2007-08-14 2009-03-05 Fujifilm Corp 撮像装置及び信号処理方法
JP5325750B2 (ja) 2009-11-19 2013-10-23 富士フイルム株式会社 固体撮像素子、撮像装置
JP5409291B2 (ja) 2009-11-19 2014-02-05 富士フイルム株式会社 固体撮像素子、撮像装置
JP4887452B2 (ja) 2010-03-19 2012-02-29 富士フイルム株式会社 光電変換層積層型固体撮像素子及び撮像装置
JP2011228648A (ja) 2010-03-31 2011-11-10 Fujifilm Corp 撮像素子
WO2012086123A1 (ja) 2010-12-22 2012-06-28 パナソニック株式会社 撮像装置
US10141354B2 (en) * 2014-10-23 2018-11-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device and image acquisition device
JP6785429B2 (ja) * 2015-12-03 2020-11-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
CN107113385B (zh) 2015-12-03 2021-02-02 松下知识产权经营株式会社 摄像装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016086407A (ja) * 2014-10-23 2016-05-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および画像取得装置
JP2017046333A (ja) * 2014-12-26 2017-03-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JP2016152495A (ja) * 2015-02-17 2016-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
CN107018338A (zh) * 2016-01-22 2017-08-04 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN107370913A (zh) * 2016-05-11 2017-11-21 松下知识产权经营株式会社 摄像装置、摄像系统以及光检测方法

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