摄像装置

本申请是申请日为2016/11/11、申请号为201680005377.3、发明名称为“摄像装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及摄像装置。

背景技术

以往已知有利用了光电变换的图像传感器。例如，具有光电二极管的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)型图像传感器广为采用。CMOS型图像传感器具有低功耗、能够进行每个像素的存取的特长。CMOS型图像传感器通常采用所谓卷帘快门作为信号的读出方式，按照像素阵列的每行顺序进行曝光及信号电荷的读出。

在卷帘快门动作中，曝光的开始及结束因像素阵列的每行而不同。因此，在拍摄高速移动的物体时，作为物体的像有时得到变形的像，在使用了闪光灯时，在图像内有时产生明亮度的差异。鉴于这种情况，具有对像素阵列中的所有像素使曝光的开始及结束相同的所谓全局快门功能的需求。

例如，下述的专利文献1公开了能够进行全局快门动作的CMOS型图像传感器。在专利文献1所记载的技术中，对多个像素分别设置传输晶体管和电荷蓄积单元(电容器或者二极管)。在各个像素内，电荷蓄积单元通过传输晶体管与光电二极管连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2007/0013798号说明书

发明内容

发明要解决的问题

本公开提供抑制像素内的电路的复杂化、并且能够实现全局快门功能的摄像装置。

用于解决问题的手段

根据本公开的非限定性的某个示例性的实施方式，提供以下技术。

一种摄像装置，具有：多个单位像素单元，各个单位像素单元包括第1电极、与所述第1电极对置的第2电极、所述第1电极和所述第2电极之间的光电变换层、与所述第1电极电连接的电荷蓄积区域、以及与所述电荷蓄积区域电连接的信号检测电路；以及电压供给电路，与所述第2电极电连接，并且在用于将通过光电变换而生成的电荷蓄积于所述电荷蓄积区域中的期间即曝光期间中向所述第2电极提供第1电压，在非曝光期间中向所述第2电极提供与所述第1电压不同的第2电压，所述曝光期间的开始及结束在所述多个单位像素单元之间是相同的。

概括性的或具体的方式也可由元件、器件、装置、系统、集成电路、方法或者计算机程序来实现。并且，概括性的或具体的方式也可通过元件、器件、装置、系统、集成电路、方法及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/或优点中一个以上的效果及/或优点，不一定需要上述全部要素。

发明效果

根据本公开的实施方式，能够抑制像素内的电路的复杂化，实现全局快门功能。

附图说明

图1是表示本公开的实施方式的摄像装置的示例性的电路结构的示意图。

图2是表示单位像素单元10的示例性的器件构造的剖面示意图。

图3是表示含有萘酞菁锡的光电变换层的吸收波谱的一例的图。

图4是表示光电变换层15的结构的一例的剖面示意图。

图5是表示光电变换层15具有的典型性的光电流特性的曲线图。

图6是说明本公开的实施方式的摄像装置的动作的一例的图。

图7是表示能够形成多重曝光图像而构成的摄像系统的一例的框图。

图8是说明多重曝光图像的形成的一例的图。

图9是将通过图7所示的摄像系统100S取得的示例性的多重曝光图像、和从多重曝光图像中按照时间序列取出的分别包括一个移动物体的像的多个图像一并示出的图。

图10是表示将示出移动物体的位置的时间性变化的识别符的图像叠加而得的多重曝光图像的一例的图。

图11是表示将示出移动物体的位置的时间性变化的识别符的图像叠加而得的多重曝光图像的另一例的图。

图12是说明多重曝光图像的形成的另一例的图。

图13是说明复位期间中的复位电压源34的示例性的动作的时序图。

图14是说明复位期间中的复位电压源34的示例性的动作的时序图。

图15是表示摄像装置100的变形例的示意图。

具体实施方式

本公开的一个方式的概要如下所述。

[项目1]

一种摄像装置，具有：多个单位像素单元，各个单位像素单元包括第1电极、与第1电极对置的第2电极、第1电极和第2电极之间的光电变换层、与第1电极电连接的电荷蓄积区域、以及与电荷蓄积区域电连接的信号检测电路；以及电压供给电路，与第2电极电连接，并且在用于将通过光电变换而生成的电荷蓄积于电荷蓄积区域中的期间即曝光期间中向第2电极提供第1电压，在非曝光期间中向第2电极提供与第1电压不同的第2电压，曝光期间的开始及结束在多个单位像素单元之间是相同的。

[项目2]

根据项目1所述的摄像装置，多个单位像素单元中的各个单位像素单元包括与电荷蓄积区域电连接的复位晶体管，该复位晶体管对用于将电荷蓄积区域初始化的复位电压的供给及切断进行切换，被供给复位电压时的第1电极和第2电极之间的电位差，大于复位电压被切断后的第1电极和第2电极之间的电位差。

[项目3]

根据项目2所述的摄像装置，复位晶体管是n沟道的场效应晶体管，复位电压大于第2电压。

[项目4]

根据项目2所述的摄像装置，复位晶体管是p沟道的场效应晶体管，复位电压小于第2电压。

[项目5]

根据项目1～4中任意一个项目所述的摄像装置，多个单位像素单元沿着行和列呈二维状配置，由多个单位像素单元的信号检测电路检测出的信号在按照每个行而不同的定时被读出。

[项目6]

根据项目1～5中任意一个项目所述的摄像装置，在1帧期间包括多次曝光期间。

[项目7]

根据项目6所述的摄像装置，电压供给电路在多次曝光期间的各曝光期间之间，向第2电极提供大小彼此不同的第1电压。

[项目8]

根据项目6或7所述的摄像装置，摄像装置还具有：图像形成电路，取得基于来自信号检测电路的多次曝光期间中的各曝光期间的输出的多个图像数据，将多个图像数据重叠来形成多重曝光图像。

[项目9]

根据项目6或7所述的摄像装置，摄像装置还具有：图像形成电路，从信号检测电路取得与在1帧期间中蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷对应的信号，根据信号形成多重曝光图像。

[项目10]

根据项目1～9中任意一个项目所述的摄像装置，光电变换层具有包括第1电压范围、第2电压范围和第3电压范围的光电流特性，在第1电压中，随着逆向的偏置电压的增大，输出电流密度的绝对值增大；在第2电压范围中，随着顺向的偏置电压的增大，输出电流密度增大；第3电压范围在第1电压范围和第2电压范围之间，并且第3电压范围中相对于偏置电压的输出电流密度的变化率的绝对值小于第1电压范围和第2电压范围，电压供给电路在非曝光期间向第2电极提供第2电压，使得施加给光电变换层的偏置电压处于第3电压范围内。

[项目11]

一种摄像装置，具有：

多个单位像素单元，各个单位像素单元包括第1电极、与第1电极电连接的电荷蓄积区域、以及与电荷蓄积区域电连接的信号检测电路；

第2电极，与第1电极对置；

光电变换层，配置在第1电极和第2电极之间；以及

电压供给电路，具有与第2电极的连接，在曝光期间和非曝光期间之间向第2电极提供彼此不同的电压，

光电变换层具有输出电流密度相对于偏置电压的变化率在第1电压范围、第2电压范围及第3电压范围中彼此不同的光电流特性，在第1电压范围中，随着逆向的偏置电压的增大，输出电流密度的绝对值增大，在第2电压范围中，随着顺向的偏置电压的增大，输出电流密度增大，第3电压范围在第1电压范围和第2电压范围之间，

在第3电压范围中的变化率小于在第1电压范围中的变化率及在第2电压范围中的变化率，

曝光期间的开始及结束在多个单位像素单元之间是相同的，

电压供给电路在非曝光期间，向第2电极提供使在第2电极和信号检测电路之间形成第3电压范围的电位差的电压。

根据项目11所述的结构，不需在单位像素单元内另外设置传输晶体管等，即可实现全局快门。

[项目12]

根据项目11所述的摄像装置，在1帧期间包括多次曝光期间。

[项目13]

根据项目12所述的摄像装置，电压供给电路在多次曝光期间的各曝光期间之间，向第2电极提供大小彼此不同的第1电压。

根据项目13所述的结构，能够按照多次曝光期间进行改变了感光度的摄像。

[项目14]

根据项目12或13所述的摄像装置，还具有：图像形成电路，取得基于来自信号检测电路的多次曝光期间中的各曝光期间的输出的多个图像数据，将多个图像数据重叠来形成多重曝光图像。

根据项目14所述的结构，能够从多重曝光图像知道在1帧期间中移动的物体的像的轨迹。

[项目15]

根据项目12或13所述的摄像装置，还具有：图像形成电路，从信号检测电路取得与在1帧期间中蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷对应的信号，根据信号形成多重曝光图像。

根据项目15所述的结构，能够从多重曝光图像知道在1帧期间中移动的物体的像的轨迹。

[项目16]

根据项目11～15中任意一个项目所述的摄像装置，多个单位像素单元中的各个单位像素单元包括与电荷蓄积区域电连接的复位晶体管，该复位晶体管切换对电荷蓄积区域的复位电压的供给及切断，

复位晶体管是n沟道的场效应晶体管，

复位电压大于在非曝光期间中电压供给电路施加给第2电极的电压。

根据项目16所述的结构，能够更有效地抑制寄生感光度。

[项目17]

根据项目11～15中任意一个项目所述的摄像装置，多个单位像素单元中的各个单位像素单元包括与电荷蓄积区域电连接的复位晶体管，该复位晶体管切换对电荷蓄积区域的复位电压的供给及切断，

复位晶体管是p沟道的场效应晶体管，

复位电压小于在第2期间中电压供给电路施加给第2电极的电压。

根据项目17所述的结构，能够更有效地抑制寄生感光度。

[项目18]

根据项目16或17所述的摄像装置，复位电压与在非曝光期间中电压供给电路施加给第2电极的电压之差的绝对值，小于光电变换层的击穿电压。

根据项目18所述的结构，能够避免因过剩的电压的施加而引起的光电变换层的损伤。

[项目19]

根据项目16或17所述的摄像装置，复位电压与在非曝光期间中电压供给电路施加给第2电极的电压之差的绝对值，小于对信号检测电路的输入电压。

根据项目19所述的结构，能够避免因过剩的电压的施加而引起的光电变换层的损伤。

下面，参照附图详细说明本公开的实施方式。另外，下面说明的实施方式均用于示出概况性或者具体的示例。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅是一例，其主旨不是限定本公开。在本说明书中说明的各种方式只要不产生矛盾就可以相互组合。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，具有实质上相同的功能的构成要素用相同的参照标号表示，有时省略说明。

(摄像装置的实施方式)

图1表示本公开的实施方式的摄像装置的示例性的电路结构。图1所示的摄像装置100具有像素阵列PA，像素阵列PA包括呈二维状排列的多个单位像素单元10。图1示意地示出了将单位像素单元10配置成2行2列的矩阵状的例子。当然，摄像装置100中的单位像素单元10的数量及配置不限于图1所示的例子。

各个单位像素单元10具有光电变换部13和信号检测电路14。如后面参照附图说明的那样，光电变换部13具有被夹在相互对置的两个电极之间的光电变换层，接受所入射的光并生成信号。光电变换部13不需要是整体相对于每个单位像素单元10而独立的元件，也可以是光电变换部13的例如一部分跨越多个单位像素单元10。信号检测电路14是检测由光电变换部13生成的信号的电路。在该例中，信号检测电路14包括信号检测晶体管24和地址晶体管26。信号检测晶体管24和地址晶体管26典型地讲是场效应晶体管(FET)，在此作为信号检测晶体管24和地址晶体管26是示例了N沟道MOS。

如在图1中示意的那样，信号检测晶体管24的控制端子(此处指栅极)具有与光电变换部13的电连接。由光电变换部13生成的信号电荷(空穴或者电子)被蓄积于信号检测晶体管24的栅极和光电变换部13之间的电荷蓄积节点(也称为“浮动扩散节点”)41。关于光电变换部13的构造的详细情况在后面进行说明。

各个单位像素单元10的光电变换部13还具有与感光度控制线42的连接。在图1示例的结构中，感光度控制线42与感光度控制电压供给电路32(下面，简称为“电压供给电路32”)连接。该电压供给电路32是至少能够提供两种电压而构成的电路。在摄像装置100进行动作时，电压供给电路32通过感光度控制线42向光电变换部13提供规定的电压。电压供给电路32不限于特定的电源电路，可以是生成规定的电压的电路，也可以是将从其它电源提供的电压变换为规定的电压的电路。如在后面详细说明的那样，在彼此不同的多个电压之间切换从电压供给电路32提供给光电变换部13的电压，由此控制从光电变换部13向电荷蓄积节点41的信号电荷的蓄积的开始及结束。换言之，在本公开的实施方式中，通过切换从电压供给电路32提供给光电变换部13的电压来执行电子快门动作。关于摄像装置100的动作的例子在后面进行说明。

各个单位像素单元10具有与供给电源电压VDD的电源线40的连接。如图所示，电源线40与信号检测晶体管24的输入端子(典型地讲是漏极)连接。电源线40作为源级跟随电源发挥作用，由此信号检测晶体管24将通过光电变换部13生成的信号放大并输出。

信号检测晶体管24的输出端子(此处指源级)与地址晶体管26的输入端子(此处指漏极)连接。地址晶体管26的输出端子(此处指源级)与在像素阵列PA的每列配置的多条垂直信号线47中的一条垂直信号线连接。地址晶体管26的控制端子(此处指栅极)与地址控制线46连接，通过控制地址控制线46的电位，能够将信号检测晶体管24的输出选择性地读出到对应的垂直信号线47中。

在图示的例子中，地址控制线46与垂直扫描电路(也称为“行扫描电路”)36连接。垂直扫描电路36通过对地址控制线46施加规定的电压，按照行单位选择在各行配置的多个单位像素单元10。由此，执行所选择的单位像素单元10的信号的读出和后述的像素电极的复位。

垂直信号线47是将来自像素阵列PA的像素信号传递给周边电路的主信号线。垂直信号线47与列信号处理电路(也称为“行信号蓄积电路”)37连接。列信号处理电路37进行以相关双重采样为代表的噪音抑制信号处理及模拟-数字变换(AD变换)等。如图所示，列信号处理电路37对应像素阵列PA中的单位像素单元10的各列而设置。这些列信号处理电路37与水平信号读出电路(也称为“列扫描电路”)38连接。水平信号读出电路38从多个列信号处理电路37依次将信号读出到水平共用信号线49中。

在图1示例的结构中，单位像素单元10具有复位晶体管28。复位晶体管28例如可以是与信号检测晶体管24及地址晶体管26一样的场效应晶体管。下面，只要没有特别说明，就说明复位晶体管28使用N沟道MOS的例子。如图所示，该复位晶体管28连接于供给复位电压Vr的复位电压线44和电荷蓄积节点41之间。复位晶体管28的控制端子(此处指栅极)与复位控制线48连接，通过控制复位控制线48的电位，能够将电荷蓄积节点41的电位复位成复位电压Vr。在该例中，复位控制线48与垂直扫描电路36连接。因此，通过由垂直扫描电路36对复位控制线48施加规定的电压，能够将在各行配置的多个单位像素单元10按照行单位进行复位。

在该例中，对复位晶体管28供给复位电压Vr的复位电压线44与复位电压供给电路34(下面，简称为“复位电压源34”)连接。复位电压源34只要具有在摄像装置100动作时能够对复位电压线44供给规定的复位电压Vr的结构即可，与上述的电压供给电路32一样不限于特定的电源电路。电压供给电路32及复位电压源34分别可以是一个电压供给电路的一部分，也可以是独立的单独的电压供给电路。另外，也可以是电压供给电路32及复位电压源34中一方或者双方是垂直扫描电路36的一部分。或者，也可以将来自电压供给电路32的感光度控制电压及/或来自复位电压源34的复位电压Vr通过垂直扫描电路36供给各个单位像素单元10。

作为复位电压Vr，也能够使用信号检测电路14的电源电压VDD。在这种情况下，能够使对各个单位像素单元10供给电源电压的电压供给电路(在图1中未图示)和复位电压源34相同。并且，由于能够使电源线40和复位电压线44相同，因而能够简化像素阵列PA中的配线。另外，通过对复位电压Vr和信号检测电路14的电源电压VDD使用彼此不同的电压，能够实现摄像装置100的更加灵活的控制。

(单位像素单元的器件构造)

图2示意地表示单位像素单元10的示例性的器件构造。在图2示例的结构中，上述的信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28形成于半导体基板20。半导体基板20不限于其整体是半导体的基板。半导体基板20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性基板等。在此，说明半导体基板20使用P型硅(Si)基板的例子。

半导体基板20具有杂质区域(此处指N型区域)26s、24s、24d、28d及28s、和单位像素单元10之间的电分离用的元件分离区域20t。在此，元件分离区域20t也设于杂质区域24d和杂质区域28d之间。元件分离区域20t例如通过在规定的注入条件下进行接受体的离子注入而形成。

杂质区域26s、24s、24d、28d及28s典型地讲是形成于半导体基板20内的扩散层。如图2示意地示出的那样，信号检测晶体管24包括杂质区域24s及24d、和栅极电极24g(典型地讲是多晶硅电极)。杂质区域24s作为信号检测晶体管24的例如源级区域发挥作用。杂质区域24d作为信号检测晶体管24的例如漏极区域发挥作用。在杂质区域24s和24d之间形成有信号检测晶体管24的沟道区域。

同样，地址晶体管26包括杂质区域26s及24s、和与地址控制线46(参照图1)连接的栅极电极26g(典型地讲是多晶硅电极)。在该例中，信号检测晶体管24及地址晶体管26通过共用杂质区域24s而相互电连接。杂质区域26s作为地址晶体管26的例如源级区域发挥作用。杂质区域26s具有与图2中未图示的垂直信号线47(参照图1)的连接。

复位晶体管28包括杂质区域28d及28s、和与复位控制线48(参照图1)连接的栅极电极28g(典型地讲是多晶硅电极)。杂质区域28s作为复位晶体管28的例如源级区域发挥作用。杂质区域28s具有与图2中未图示的复位电压线44(参照图1)的连接。

在半导体基板20上配置有覆盖信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28的层间绝缘层50(典型地讲是二氧化硅层)。如图所示，在层间绝缘层50中能够配置配线层56。配线层56典型地讲由铜等金属形成，例如其中一部分能够包含上述的垂直信号线47等配线。层间绝缘层50中的绝缘层的层数及在层间绝缘层50中配置的配线层56所包含的层数能够任意设定，不限于图2示出的例子。

在层间绝缘层50上配置有上述的光电变换部13。换言之，在本公开的实施方式中，构成像素阵列PA(参照图1)的多个单位像素单元10形成于半导体基板20上。由在半导体基板20上呈二维状排列的多个单位像素单元10形成感光区域(像素区域)。相邻的两个单位像素单元10间的距离(像素间距)可以为例如2μm左右。

光电变换部13包括像素电极11、对置电极12、和配置在它们之间的光电变换层15。在该例中，对置电极12和光电变换层15跨越多个单位像素单元10而形成。另一方面，像素电极11设于每个单位像素单元10，并在空间上与相邻的另一个单位像素单元10的像素电极11分离，由此与另一个单位像素单元10的像素电极11电分离。

对置电极12典型地讲是由透明的导电性材料形成的透明电极。对置电极12配置在光电变换层15中光入射的一侧。因此，透射对置电极12的光入射到光电变换层15。另外，由摄像装置100检测的光不限于可见光的波长范围(例如380nm以上780nm以下)内的光。本说明书中的“透明”是指需要检测的波长范围的光的至少一部分透射，并非必须跨越可见光的波长范围整体透射光。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统一表述为“光”。对置电极12能够使用例如ITO、IZO、AZO、FTO、SnO2、TiO2、ZnO2等透明导电性氧化物(Transparent Conducting Oxide(TCO))。

光电变换层15接受入射的光，使产生空穴-电子对。光电变换层15典型地讲由有机材料形成。关于构成光电变换层15的材料的具体例子在后面进行说明。

如参照图1说明的那样，对置电极12具有与连接电压供给电路32的感光度控制线42的连接。并且，在此对置电极12跨越多个单位像素单元10而形成。因此，能够从电压供给电路32通过感光度控制线42在多个单位像素单元10之间统一施加期望大小的感光度控制电压。另外，如果能够从电压供给电路32施加期望大小的感光度控制电压，则对置电极12也可以按照每个单位像素单元10而分开设置。同样，光电变换层15也可以按照每个单位像素单元10而分开设置。

如后面详细说明的那样，电压供给电路32在曝光期间和非曝光期间之间向对置电极12提供彼此不同的电压。在本说明书中，“曝光期间”是指用于将通过光电变换而生成的正及负的电荷中一方(信号电荷)蓄积于电荷蓄积区域的期间，也可以称为“电荷蓄积期间”。并且，在本说明书中，将在摄像装置的动作中曝光期间以外的期间称为“非曝光期间”。另外，“非曝光期间”不限于向光电变换部13的光的入射被切断的期间，也可以包含向光电变换部13照射光的期间。并且，“非曝光期间”包括由于寄生感光度的产生而意外地在电荷蓄积区域中蓄积信号电荷的期间。

通过控制相对于像素电极11的电位的对置电极12的电位，能够通过像素电极11收集通过光电变换在光电变换层15内产生的空穴-电子对中的空穴及电子任意一方。例如，在使用空穴作为信号电荷的情况下，通过使对置电极12的电位高于像素电极11，能够通过像素电极11选择性地收集空穴。下面，示例使用空穴作为信号电荷的情况。当然，也能够使用电子作为信号电荷。

与对置电极12对置的像素电极11通过向对置电极12和像素电极11之间提供适当的偏置电压，收集在光电变换层15中通过光电变换而产生的正及负的电荷中一方。像素电极11由铝、铜等金属、金属氮化物、或者通过掺杂杂质而被赋予了导电性的多晶硅等形成。

也可以将像素电极11设为遮光性的电极。例如，通过形成厚度100nm的TaN电极作为像素电极11，能够实现充分的遮光性。通过将像素电极11设为遮光性的电极，能够抑制在光电变换层15通过的光向形成于半导体基板20的晶体管(在该例中是指信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28至少任意一方)的沟道区域或者杂质区域入射。也可以利用上述的配线层56在层间绝缘层50内形成遮光膜。通过抑制光向形成于半导体基板20的晶体管的沟道区域入射，能够抑制晶体管的特性的偏移(例如阈值电压的变动)等。并且，通过抑制光向形成于半导体基板20的杂质区域入射，能够抑制因杂质区域中的意外的光电变换而导致的噪声的混入。这样，抑制光向半导体基板20入射，将有助于摄像装置100的可靠性的提高。

如图2示意地示出的那样，像素电极11通过柱塞52、配线53及接触柱塞54与信号检测晶体管24的栅极电极24g连接。换言之，信号检测晶体管24的栅极具有与像素电极11的电连接。柱塞52、配线53例如能够由铜等金属形成。由柱塞52、配线53及接触柱塞54构成信号检测晶体管24和光电变换部13之间的电荷蓄积节点41(参照图1)的至少一部分。配线53可以是配线层56的一部分。并且，像素电极11也通过柱塞52、配线53及接触柱塞55与杂质区域28d连接。在图2示例的结构中，信号检测晶体管24的栅极电极24g、柱塞52、配线53、接触柱塞54及55、以及作为复位晶体管28的源级区域及漏极区域中一方的杂质区域28d，作为蓄积通过像素电极11收集的信号电荷的电荷蓄积区域发挥作用。

通过像素电极11收集信号电荷，由此对信号检测晶体管24的栅极施加与在电荷蓄积区域中蓄积的信号电荷的量对应的电压。信号检测晶体管24将该电压放大。通过地址晶体管26选择性地读出由信号检测晶体管24放大后的电压作为信号电压。

(发明者们的认识及光电变换层的结构的典型例)

如上所述，通过向光电变换层15照射光、并向像素电极11和对置电极12之间施加偏置电压，能够通过像素电极11收集通过光电变换而产生的正及负的电荷中一方，将所收集的电荷蓄积在电荷蓄积区域中。发明者们发现，通过将表示以下说明的光电流特性的光电变换层15适用于光电变换部13，而且将像素电极11和对置电极12之间的电位差减小至某种程度，能够抑制已经蓄积在电荷蓄积区域中的信号电荷通过光电变换层15向对置电极12移动。另外，发明者们也发现，能够抑制在减小电位差后的信号电荷向电荷蓄积区域的进一步蓄积。即，发现通过控制施加给光电变换层15的偏置电压的大小，不需如专利文献1所记载的技术那样在多个像素分别另外设置传输晶体管等元件，即可实现全局快门功能。关于摄像装置100的动作的典型例在后面进行说明。

下面，说明光电变换层15的结构的例子以及光电变换层15的光电流特性。

光电变换层15典型地讲含有半导体材料。在此，半导体材料使用有机半导体材料。

光电变换层15例如含有用下面的通式(1)表示的萘酞菁锡(下面，有时简称为“萘酞菁锡”)。

【化学式1】

在通式(1)中，R

用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡能够使用市场上销售的产品。或者，例如按照日本特开2010-232410号公报公开的那样，能够将用下述的通式(2)表示的萘衍生物作为初始原料合成得到用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡。通式(2)中的R

【化学式2】

在用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡中，从容易控制分子的凝聚状态的角度考虑，R

【化学式3】

用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡在大致200nm以上1100nm以下的波长频带具有吸收性。例如，用上式(3)表示的萘酞菁锡如图3所示在波长大致870nm的位置具有吸收峰值。图3是含有用上式(3)表示的萘酞菁锡的光电变换层的吸收波谱的一例。另外，在测定吸收波谱时使用在石英基板上层叠了光电变换层(厚度：30nm)的试样。

根据图3可知，由含有萘酞菁锡的材料形成的光电变换层在近红外区域具有吸收性。即，通过选择含有萘酞菁锡的材料作为构成光电变换层15的材料，能够实现例如能够检测近红外线的光传感器。

图4示意地表示光电变换层15的结构的一例。在图4示例的结构中，光电变换层15具有空穴阻挡层15h、使用含有用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡的有机半导体材料形成的光电变换构造15A、和电子阻挡层15e。空穴阻挡层15h配置在光电变换构造15A和对置电极12之间，电子阻挡层15e配置在光电变换构造15A和像素电极11之间。

图4所示的光电变换构造15A包括p型半导体及n型半导体至少一方。在图4示例的结构中，光电变换构造15A具有p型半导体层150p、n型半导体层150n、被夹在p型半导体层150p和n型半导体层150n之间的混合层150m。p型半导体层150p配置在电子阻挡层15e和混合层150m之间，具有光电变换及/或空穴输送的功能。n型半导体层150n配置在空穴阻挡层15h和混合层150m之间，具有光电变换及/或电子输送的功能。如后面所述，也可以是混合层150m包括p型半导体及n型半导体至少一方。

p型半导体层150p和n型半导体层150n分别包括有机p型半导体及有机n型半导体。即，光电变换构造15A包括含有用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡的有机光电变换材料、和有机p型半导体及有机n型半导体至少一方。

有机p型半导体(化合物)是施主性有机半导体(化合物)，主要指以空穴输送性有机化合物为代表的、具有容易供给电子的性质的有机化合物。更具体地讲，有机p型半导体(化合物)是指在使两种有机材料接触使用时离子势较小者的有机化合物。因此，作为施主性有机化合物，只要是具有电子供给性的有机化合物，则能够使用任何的有机化合物。例如，能够使用具有以下的化合物作为配位体的金属络合物等：三芳基胺化合物、联苯胺化合物、吡唑啉化合物、苯乙烯胺化合物、腙化合物、三苯甲烷化合物、咔唑化合物、聚硅烷化合物、噻吩化合物、酞菁化合物、花青类化合物、部花青类化合物、氧杂菁化合物、多胺化合物、吲哚化合物、吡咯化合物、吡唑化合物、聚亚芳基化合物、缩合芳香族碳环化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物、荧蒽衍生物)、含氮杂环化合物。另外，施主性有机半导体不限于这些，如上所述只要是离子化电位比作为n型(受主性)化合物使用的有机化合物小的有机化合物，就能够用作施主性有机半导体。上述的萘酞菁锡是有机p型半导体材料的一种。

有机n型半导体(化合物)是受主性有机半导体(化合物)，主要指以电子输送性有机化合物为代表的、具有容易接受电子的性质的有机化合物。更具体地讲，有机n型半导体(化合物)是指在使两种有机材料接触使用时电子亲和力较大者的有机化合物。因此，作为受主性有机化合物，只要是具有电子受主性的有机化合物，则能够使用任何的有机化合物。例如，能够使用具有以下物质作为配位体的金属络合物等：富勒烯、富勒烯衍生物、缩合芳香族碳环化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物、荧蒽衍生物)、含有氮原子、氧原子、硫原子的5～7元杂环化合物(例如吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、喹啉、喹喔啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、异喹啉、蝶啶、吖啶、吩嗪、菲绕啉、四唑、吡唑、咪唑、噻唑、噁唑、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、三唑哒嗪、三唑嘧啶、四氮茚、氧杂二唑、咪唑并吡啶、吡咯烷、吡咯并吡啶、噻二唑并吡啶、二苯并氮杂卓、三苯并氮杂卓等)、聚亚芳基化合物、芴化合物、环戊二烯化合物、甲硅烷基化合物、含氮杂环化合物。另外，不限于这些，如上所述只要是电子亲和力比作为p型(施主性)有机化合物使用的有机化合物大的有机化合物，就能够用作受主性有机半导体。

混合层150例如可以是包括p型半导体及n型半导体的异质结构造层。在形成混合层150m作为具有异质结构造的层的情况下，能够使用用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡作为p型半导体材料。作为n型半导体材料，例如能够使用富勒烯及/或富勒烯衍生物。构成p型半导体层150p的材料与混合层150m中包含的p型半导体材料相同比较有利。同样，构成n型半导体层150n的材料与混合层150m中包含的m型半导体材料相同比较有利。关于异质结构造在日本专利第5553727号公报中已经详细说明。作为参考，在本说明书中引用了日本专利第5553727号公报的全部公开内容。

通过按照要进行检测的波长区域使用合适的材料，能够实现在期望的波长区域具有感光度的摄像装置。光电变换层15也可以含有非晶硅等无机半导体材料。光电变换层15也可以含有由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。下面，说明将通过对萘酞菁锡和C

(光电变换层的光电流特性)

图5表示光电变换层15具有的典型的光电流特性。在图5中，粗实线的曲线表示被光照射的状态下的光电变换层15的示例性的电流-电压特性(I-V特性)。另外，在图5中也用粗虚线一并示出了未被光照射的状态下的I-V特性的一例。

图5表示在一定的照度下使施加在光电变换层15的两个主面之间的偏置电压变化时的主面之间的电流密度的变化。在本说明书中，将偏置电压的顺向和逆向定义如下。在光电变换层15具有层状的p型半导体和层状的n型半导体的结构造的情况下，将p型半导体的层的电位比n型半导体的层高的偏置电压定义为顺向的偏置电压。另一方面，将p型半导体的层的电位比n型半导体的层低的偏置电压定义为逆向的偏置电压。在使用有机半导体材料的情况下，也能够与使用无机半导体材料时一样地定义顺向和逆向。在光电变换层15具有异质结构造的情况下，如上述的日本专利第5553727号公报的图1示意地示出的那样，在与电极对置的异质结构造的两个主面中的一个表面出现的p型半导体多于n型半导体，在另一个表面出现的n型半导体多于p型半导体。因此，将所出现的p型半导体多于n型半导体的主面侧的电位、比所出现的n型半导体多于p型半导体的主面侧的电位高的偏置电压定义为顺向的偏置电压。

如图5所示，光电变换层15的光电流特性概略地讲利用第1～第3电压范围这3个电压范围来赋予特征。第1电压范围是逆偏置的电压范围，是输出电流密度的绝对值随着逆向偏置电压的增大而增大的电压范围。第1电压范围也可以说是光电流随着施加在光电变换层15的主面之间的偏置电压的增大而增大的电压范围。第2电压范围是顺偏置的电压范围，是输出电流密度随着顺向偏置电压的增大而增大的电压范围。即，第2电压范围是顺向电流随着施加在光电变换层15的主面之间的偏置电压的增大而增大的电压范围。第3电压范围是第1电压范围和第2电压范围之间的电压范围。

第1～第3电压范围能够根据使用线性的纵轴及横轴时的光电流特性的曲线的斜率进行区分。作为参考，在图5中，分别用虚线L1及虚线L2表示第1电压范围及第2电压范围各自的曲线的平均斜率。如图5所示例的那样，第1电压范围、第2电压范围及第3电压范围中的输出电流密度相对于偏置电压的增加的变化率彼此不同。将第3电压范围定义为输出电流密度相对于偏置电压的变化率比第1电压范围的变化率及第2电压范围的变化率小的电压范围。或者，也可以根据表示I-V特性的曲线中的上升沿(下降沿)的位置决定第3电压范围。第3电压范围典型地讲大于-1V且小于+1V。在第3电压范围中，即使使偏置电压变化时，光电变换层15的主面之间的电流密度也几乎不变。如图5所示例的那样，在第3电压范围中，电流密度的绝对值典型地讲在100μA/cm

(摄像装置100的动作的例子)

图6是说明本公开的实施方式的摄像装置的动作的一例的图。在图6中一并示出了同步信号的下降沿(或者上升沿)的定时、施加给光电变换层15的偏置电压的大小的时间性变化、和像素阵列PA(参照图1)的各行中的复位及曝光的定时。更具体地讲，图6中最上侧的曲线表示垂直同步信号Vss的下降沿(或者上升沿)的定时。从上侧起第2条曲线表示水平同步信号Hss的下降沿(或者上升沿)的定时。在这些曲线的下侧，示出了通过感光度控制线42从电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vb的时间性变化的一例。在电压Vb的时间性变化的曲线的下侧，示出了以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ的时间性变化。电位φ的曲线中的双箭头G3表示上述的第3电压范围。其下侧的时序图示意地示出了像素阵列PA的各行中的复位及曝光的定时。

下面，参照图1、图2及图6说明摄像装置100的动作的一例。为了简单起见，在此说明像素阵列PA中包含的像素的行数是第R0行～第R7行合计8行时的动作的例子。

在取得图像时，首先执行像素阵列PA中的各个单位像素单元10的电荷蓄积区域的复位和复位后的像素信号的读出。例如，按照图6所示，根据垂直同步信号Vss，开始属于第R0行的多个像素的复位(时刻t0)。图6中的点状矩形示意地表示信号的读出期间。可以在该读出期间的一部分中包含用于将单位像素单元10的电荷蓄积区域的电位复位的复位期间。

在属于第R0行的像素的复位中，通过对第R0行的地址控制线46的电位的控制，使栅极与该地址控制线46连接的地址晶体管26接通(ON)，另外通过对第R0行的复位控制线48的电位的控制，使栅极与该复位控制线48连接的复位晶体管28接通。由此，电荷蓄积节点41和复位电压线44相连接，向电荷蓄积区域供给复位电压Vr。即，信号检测晶体管24的栅极电极24g及光电变换部13的像素电极11的电位被复位成复位电压Vr。然后，通过垂直信号线47从第R0行的单位像素单元10读出复位后的像素信号。此时得到的像素信号是与复位电压Vr的大小对应的像素信号。在读出像素信号后，使复位晶体管28及地址晶体管26关断(OFF)。

在该例中，如图6示意地示出的那样，根据水平同步信号Hss，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位。下面，有时将水平同步信号Hss的脉冲的间隔称为“1H期间”，换言之，将从选择某行起到选择下一行的期间称为“1H期间”。在该例中，从时刻t0到时刻t1的期间相当于1H期间。

如图6所示，在从图像取得的开始、到像素阵列PA的所有行的复位及像素信号的读出结束的期间(时刻t0～t9)，从电压供给电路32向对置电极12施加诸如使像素电极11和对置电极12之间的电位差处于上述的第3电压范围内的电压V3。即，在从图像取得的开始到曝光期间的开始(时刻t9)的期间，光电变换部13的光电变换层15处于被施加了第3电压范围的偏置电压的状态。

在对光电变换层15施加了第3电压范围的偏置电压的状态下，几乎不产生信号电荷从光电变换层15向电荷蓄积区域的移动。这可以推测为在对光电变换层15施加了第3电压范围的偏置电压的状态下，通过光的照射而产生的正及负的电荷几乎都迅速地再耦合，在通过像素电极11被收集之前而消失。因此，在对光电变换层15施加了第3电压范围的偏置电压的状态下，即使光入射到光电变换层15，也几乎不产生信号电荷向电荷蓄积区域的蓄积。因此，抑制除曝光期间以外的期间中的意外的感光度(在本说明书中有时称为“寄生感光度”)的发生。这样，通过将对光电变换层15的偏置电压设为第3电压范围使感光度迅速降低为0，是由发明者们最先得出的认识。

在图6中，在关注于某行(例如第R0行)时，点状矩形及带斜线的矩形所示出的期间表示非曝光期间。另外，用于对光电变换层15施加第3电压范围的偏置电压的电压V3不限于0V。

在像素阵列PA的所有行的复位及像素信号的读出结束后，根据水平同步信号Hss开始曝光期间(时刻t9)。在图6中，空白的矩形示意地表示各行的曝光期间。通过将电压供给电路32施加给对置电极12的电压切换为与电压V3不同的电压Ve，曝光期间开始。电压Ve典型地讲是使像素电极11和对置电极12之间的电位差处于上述的第1电压范围内的电压(例如约10V)。通过向对置电极12施加电压Ve，光电变换层15中的信号电荷(在该例中是空穴)通过像素电极11被收集，并蓄积在电荷蓄积区域(也可以称为电荷蓄积节点41)中。

通过将电压供给电路32施加给对置电极12的电压再次切换为电压V3，曝光期间结束(时刻t13)。这样，在本公开的实施方式中，通过在电压V3和电压Ve之间切换施加给对置电极12的电压，切换曝光期间和非曝光期间。根据图6所示可知，该例中的曝光期间的开始(时刻t9)及结束(时刻t13)对于像素阵列PA中包含的所有像素是相同的。即，此处说明的动作是对摄像装置100适用全局快门的例子。

然后，根据水平同步信号Hss，从属于像素阵列PA的各行的像素进行信号电荷的读出。在该例中，从时刻t15开始，按照行单位依次从属于第R0行～第R7行的各行的像素进行信号电荷的读出。下面，有时将从选择属于某行的像素到再次选择属于该行的像素的期间称为“1V期间”。在该例中，从时刻t0到时刻t15的期间相当于1V期间。

在曝光期间结束后从属于第R0行的像素读出信号电荷的过程中，使第R0行的地址晶体管26接通。由此，将与在曝光期间中被蓄积于电荷蓄积区域的电荷量对应的像素信号输出给垂直信号线47。也可以在像素信号的读出之后，使复位晶体管28接通来进行像素的复位。在像素信号的读出后，使地址晶体管26(及复位晶体管28)关断。在从属于像素阵列PA的各行的像素读出信号电荷后，获取与在时刻t0和时刻t9之间读出的信号的差分，由此得到去除了固定噪声的信号。

在非曝光期间中向对置电极12施加电压V3，因而光电变换部13的光电变换层15处于被施加了第3电压范围的偏置电压的状态。因此，即使是光入射到光电变换层15的状态下，也几乎不产生信号电荷向电荷蓄积区域的进一步蓄积。因此，抑制因意外的电荷的混入而引起的噪声的发生。

另外，根据抑制信号电荷向电荷蓄积区域的进一步蓄积的观点，也可以考虑向对置电极12施加使上述的电压Ve的极性反转后的电压来结束曝光期间。但是，如果单纯地使施加给对置电极12的电压的极性反转，有可能产生已经蓄积的信号电荷通过光电变换层15向对置电极12移动。信号电荷从电荷蓄积区域通过光电变换层15向对置电极12的移动，例如在所取得的图像中作为黑点被观察到。即，信号电荷从电荷蓄积区域通过光电变换层15向对置电极12的移动，可能成为负的寄生感光度的主要原因。

在该例中，在曝光期间结束后，将施加给对置电极12的电压再次变更为电压V3，因而信号电荷向电荷蓄积区域的蓄积结束后的光电变换层15，处于被施加了第3电压范围的偏置电压的状态。在被施加了第3电压范围的偏置电压的状态下，能够抑制已经蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷通过光电变换层15向对置电极12移动。换言之，通过对光电变换层15施加第3电压范围的偏置电压，能够将在曝光期间中蓄积的信号电荷保存在电荷蓄积区域中。即，能够抑制因信号电荷从电荷蓄积区域流失而引起的负的寄生感光度的发生。

这样，在本公开的实施方式中，曝光期间的开始及结束是根据施加给对置电极12的电压Vb进行控制的。即，根据本公开的实施方式，不需在各个单位像素单元10内设置传输晶体管等，即可实现全局快门的功能。在本公开的实施方式中，不需通过传输晶体管进行信号电荷的传送，而是通过电压Vb的控制来执行电子快门，因而能够实现更高速的动作。并且，由于不需要在各个单位像素单元10内另外设置传输晶体管等，因而也有利于像素的微细化。

(应用例)

在参照图6说明的动作例中，在1V期间中，对所有像素设置共同的1次曝光期间，根据在该曝光期间中蓄积的信号电荷取得一个图像。在这种动作中，形成最终的图像即1帧量的图像所需要的像素信号的取得所花费的总体时间，可以说与(1V期间)+(像素阵列PA中的行数)×(信号的读出期间)大致相等(“×”表示相乘)。在本说明书中，将形成最终的图像所需要的像素信号的取得所花费的总体时间称为“1帧期间”。在图6所示的例子中，将像素阵列PA中的各行的信号的读出期间设定为等于1H期间，因而可以说1帧期间是(1V+8×1H)。

在图6所示的例子中，在1帧期间中，对所有像素设置共同的1次曝光期间。但是，在1帧期间中，也可以对所有像素设置共同的多次曝光期间。换言之，也可以进行所谓多重曝光，最终形成1帧的图像。通过多重曝光，能够将在1帧期间内移动的物体(下面，有时称为“移动物体”)的轨迹记录在1帧的图像中。多重曝光对于移动物体分析及高速现象的分析是有用的。下面，将根据执行多重曝光得到的像素信号形成的图像称为“多重曝光图像”。

图7示意地示出能够形成多重曝光图像而构成的摄像系统的一例。图7示例的摄像系统100S概略地讲具有摄像机部80和显示部90。摄像机部80和显示部90可以是一个装置的两个部分，也可以是彼此独立的单独的装置。在图7示例的结构中，摄像机部80具有光学系统110、摄像装置100、系统控制器120及图像形成电路130，显示部90具有信号处理电路150及显示装置160。

摄像机部80的光学系统110包括光圈、手抖校正透镜、变焦透镜及聚焦透镜等。光学系统110具有的透镜的数量根据所要求的功能适当决定。系统控制器120控制摄像机部80的各部分。系统控制器120典型地讲是CPU等的半导体集成电路，例如向光学系统110的透镜的驱动电路发送控制信号。在该例中，系统控制器120也进行摄像装置100的动作的控制。例如，系统控制器120控制垂直扫描电路36的驱动。也可以根据系统控制器120的控制，执行从电压供给电路32施加给感光度控制线42的电压的切换。系统控制器120可以包括一个以上的存储器。图像形成电路130构成为根据摄像装置100的输出形成多重曝光图像。图像形成电路130可以是例如DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)、FPGA(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)等。图像形成电路130也可以包括存储器。图像形成电路130的动作由系统控制器120进行控制。关于多重曝光图像的形成的例子在后面进行说明。

在图7示例的结构中，图像形成电路130具有输出缓冲器140。图像形成电路130通过输出缓冲器140向显示部90输出多重曝光图像的数据。从图像形成电路130输出的数据典型地讲是RAW数据，例如是12比特宽的信号。从图像形成电路130输出的数据例如可以是按照H.264标准被压缩的数据。

显示部90的信号处理电路150接收来自图像形成电路130的输出。来自图像形成电路130的输出可以暂且保存在可自如地进行与摄像机部80的连接及拆卸的外部记录介质(例如闪存存储器)中。即，来自图像形成电路130的输出可以通过外部记录介质发送给显示部90。

信号处理电路150执行例如伽玛校正、颜色插补、空间插补及自动白平衡等处理。信号处理部150典型地讲是DSP、ISP(Image Signal Processor：图像信号处理器)等。显示部90的显示装置160是液晶显示器、有机EL(electroluminescence：电致)显示器等。显示装置160根据来自信号处理电路150的输出显示图像。显示部90可以是个人电脑、智能电话等。

下面，参照图8～图12说明多重曝光图像的形成的例子。

图8是用于说明多重曝光图像的形成的例子的图。在此，在形成1帧量的多重曝光图像时执行多次曝光。如图8所示，首先根据垂直同步信号Vss，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位及像素信号的读出(时刻t00)。此时，电压供给电路32(参照图1)向对置电极12施加诸如使像素电极11和对置电极12之间的电位差处于上述的第3电压范围内的电压V3。

然后，通过将施加给对置电极12的电压切换为电压Ve1，使像素阵列PA中的所有像素共同开始曝光期间。电压Ve1是使像素电极11和对置电极12之间的电位差处于例如上述的第1电压范围内的电压。通过向对置电极12施加电压Ve1，将通过光电变换而生成的正及负的电荷中一方(信号电荷)蓄积在电荷蓄积区域中。通过将电压供给电路32施加给对置电极12的电压再次切换为电压V3，曝光期间结束。

然后，根据垂直同步信号Vss，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的像素信号的读出(时刻t01)。由此，得到与时刻t00和时刻t01之间的曝光期间对应的图像数据。将此时得到的图像数据暂时保存在例如图像形成电路130(参照图7)的存储器中。在该例中，在读出像素信号后，再次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位。

在执行第2次复位后，将施加给对置电极12的电压切换为电压Ve2，由此使像素阵列PA中的所有像素共同开始第2次的曝光期间。通过将电压供给电路32施加给对置电极12的电压再次切换为电压V3，第2次的曝光期间结束。在第2次的曝光期间结束后，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的像素信号的读出(时刻t02)，由此得到与第2次的曝光期间对应的图像数据。将此时得到的图像数据暂时保存在例如图像形成电路130的存储器中、以及在读出像素信号后再次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位，这些处理和取得与第1次的曝光期间对应的图像数据的处理相同。

然后，反复期望的次数执行同样的动作。由此，得到与各曝光期间对应的多个图像数据。图像形成电路130例如将这些多个图像数据进行叠加，由此形成多重曝光图像。

如图8所示，在取得用于形成多重曝光图像的多个图像数据时，也可以在各曝光期间从电压供给电路32向对置电极12提供大小彼此不同的电压。在图8所示的例子中，电压供给电路32在多次的曝光期间之间向对置电极12施加大小彼此不同的电压Ve1、Ve2及Ve3。其中，Ve1

图9是将通过摄像系统100S取得的示例性的多重曝光图像、和从多重曝光图像中按照时间序列取出的分别包括一个移动物体的像的多个图像一并示出的图。图9是在1帧期间包含5次曝光期间的例子。

如图9的左侧所示，在按照每曝光期间使施加给光电变换层15的偏置电压变化而得到的多重曝光图像中，移动物体的各个像的显示属性彼此不同。因此，如图9的右侧所示，能够由多重曝光图像构成表示移动物体的移动状态的多个图像的序列。这样，通过将改变曝光期间中的偏置电压得到的多个图像数据叠加来形成多重曝光图像，能够使多重曝光图像中包含表示在1帧期间中移动的物体的移动状态(路径、速度的变化等)的信息。根据这样的摄影方法，与发送对应各曝光期间的多个图像数据的情况相比，能够抑制数据量的增加。另外，各曝光期间之间的电压供给电路32供给的电压的变化，可以如图8所示的那样单调递增，也可以单调递减或者是随机的。

如图10及图11示例的那样，也可以将表示移动物体的位置的时间性变化的识别符的图像叠加在多重曝光图像中。在图10所示的例子中，叠加了连接多个移动物体的像的中心的箭头作为表示移动物体的位置的时间性变化的识别符。在图11所示的例子中，叠加了表示移动物体的位置的时间性变化的数字作为识别符。多重曝光图像中包含的移动物体的像表示对应各曝光期间的显示属性。因此，通过分析多重曝光图像中包含的移动物体的像的显示属性，在形成多重曝光图像后也能够赋予识别符。作为识别符，也可以使用文字、记号等代替数字。识别符的图像的叠加可以通过图像形成电路130来执行。

在参照图8说明的例子中，对应各曝光期间进行在电荷蓄积区域中蓄积的信号电荷的读出。但是，也可以进行多次曝光，读出在1帧期间中整体蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷，由此形成多重曝光图像。

图12是说明多重曝光图像的形成的另一例的图。在图12所示的例子中，首先根据垂直同步信号Vss，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位及像素信号的读出(时刻t00)。然后，通过向对置电极12施加电压Ve1执行第1次的曝光。在第1次的曝光结束后，不需执行像素的像素信号的读出，而通过向对置电极12施加电压Ve2(其中，Ve2>Ve1)执行第2次的曝光。因此，在电荷蓄积区域中，除了已经蓄积的信号电荷以外，还蓄积与第2次的曝光期间对应的信号电荷。改变在曝光期间中输入对置电极12的施加电压的大小，执行期望次数的这样的信号电荷的蓄积。在该例中，曝光的次数是5次，在第5次的曝光期间中，向对置电极12施加与电压Ve1和Ve2都不相同的电压Ve5(Ve1

在第5次的曝光期间结束后，根据垂直同步信号Vss执行像素信号的读出(时刻t04)。即，在该例中，在1帧期间中进行1次从信号检测电路读出在多次的曝光期间所蓄积的总体的信号电荷。这样，图像形成电路130可以根据最终得到的像素信号形成多重曝光图像，代替将与各曝光期间对应的多个图像数据合成。

图像形成电路130不限于专用于多重曝光图像的形成的处理电路。多重曝光图像的形成也可以通过通用的处理电路、和记述了多重曝光图像的形成用的处理的程序的组合来实现。该程序能够存储在信号处理电路130中的存储器、系统控制器120中的存储器等中。

(摄像装置的其它变形例)

再次参照图2。如已经说明的那样，在本公开的实施方式中，在曝光期间和非曝光期间之间向对置电极12施加不同的电压，由此实现全局快门。在非曝光期间，电压供给电路32(参照图1)通过感光度控制线42向对置电极12提供使施加给光电变换层15的偏置电压处于上述的第3电压范围内的电压。另一方面，非曝光期间的像素电极11的电位是根据供给电荷蓄积区域的复位电压Vr决定的，在该电荷蓄积区域的一部分中包含像素电极11及杂质区域28d。如已经说明的那样，复位电压Vr是通过复位晶体管28提供给电荷蓄积区域的，复位晶体管28具有杂质区域28d作为漏极区域(或者源极区域)。复位晶体管28具有切换对电荷蓄积区域的复位电压Vr的供给及切断的功能。

在图2示例的结构中，从复位电压源34(参照图1)向复位晶体管28的源级区域(或者漏极区域)即杂质区域28s提供复位电压Vr。复位电压源34和电压供给电路32可以相同。但是，如下面说明的那样，电压供给电路32和复位电压源34单独提供大小不同的电压比较有利。

图13是说明复位期间中的复位电压源34的示例性的动作的时序图。在图13中，最上侧的曲线表示从电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vb的时间性变化的一例，第2条曲线表示与复位晶体管28的栅极连接的复位控制线48的电压电平Vrst的变化。从上侧起第3条曲线表示电荷蓄积区域的电位φfd的时间性变化。可以说电位φfd的时间性变化表示像素电极11的电位的时间性变化。在电位φfd的时间性变化的曲线的下侧，示出了以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ的时间性变化。

如图13中的电压Vb的曲线所示，在一部分包含复位期间的信号的读出期间中施加给对置电极12的电压Vc典型地讲是一定的。在该状态下，在复位控制线48的电压成为高电平时，通过复位晶体管28被施加复位电压Vr，由此将电荷蓄积区域的电位φfd复位成Vr。因此，乍一看，如果Vc＝Vr，即如果复位电压Vr采用与施加给对置电极12的电压Vc相同的电压，则预计能够将复位后的像素电极11和对置电极12之间的电位差设为0。

但是，实际上在将复位控制线48的电压设为低电平、并使复位晶体管28关断时，电荷蓄积区域的电位φfd根据电荷蓄积区域和复位晶体管28之间的耦合而变动。在该例中，电荷蓄积区域的电位φfd通过复位晶体管28的关断而降低ΔV(ΔV>0)。因此，如果仅仅在信号的读出期间将施加给对置电极12的电压Vc和复位电压Vr设定为相同，在极端的情况下，复位后的像素电极11和对置电极12之间的电位差有可能处于第3电压范围外。在复位后的像素电极11和对置电极12之间的电位差处于第3电压范围外时，将导致产生寄生感光度。

因此，也可以采用比在信号的读出期间中施加给对置电极12的电压Vc大的电压作为复位电压Vr。例如，考虑到基于耦合的电荷蓄积区域的压降，如果采用例如将施加给对置电极12的电压Vc与ΔV相加而得的电压作为复位电压Vr，则能够使复位后的像素电极11和对置电极12之间的电位差接近0，消除起因于电耦合的感光度。

ΔV的具体值主要依赖于复位晶体管28的特性(典型地讲是指源级-栅极间的寄生电容)，能够预先得知其值。例如，可以在产品出厂前测定ΔV，将所得到的ΔV写入例如与系统控制器120(参照图7)连接的存储器(例如ROM)等中。系统控制器120通过参照被保存在存储器中的ΔV，能够根据ΔV的值校正由复位电压源34提供的复位电压Vr的大小。或者，也可以按照ΔV的值调整复位电压源34的电路结构，使得所输出的电压成为期望的电压。也可以是，校正由电压供给电路32提供给对置电极12的电压，以替代校正由复位电压源34提供的复位电压Vr，或者在校正复位电压Vr的同时也校正由电压供给电路32提供给对置电极12的电压。然而，复位电压Vr的校正能够对每个像素进行，这一点比校正由电压供给电路32提供给对置电极12的电压有利。这样的复位电压Vr(及/或供给对置电极12的电压)的校准，既可以在摄像装置100的出厂前执行，也可以由摄像装置100的用户执行。

另外，在复位晶体管28是P沟道的晶体管的情况下，如图14所示，通过复位晶体管28的关断，电荷蓄积区域的电位φfd上升ΔV。因此，在复位晶体管28采用P沟道的晶体管的情况下，复位电压Vr可以采用比在信号的读出期间中施加给对置电极12的电压Vc小的电压。

在图13及图14所示的例子中，在比复位期间靠前的期间中，以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ处于第3电压范围外。如这些例子所示，由电压供给电路32提供给对置电极12的电压Vb不需要在整个非曝光期间中都是使像素电极11和对置电极12之间的电位差处于第3电压范围内的电压。在像素的复位之前，以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ也可以在第3电压范围外。

这样，通过将被校正后的电压用作复位电压Vr，能够抑制起因于电耦合的寄生感光度的发生。此时，在校正值采用过大的值时，在复位时在像素电极11和对置电极12之间产生较大的电位差，电荷蓄积区域中的电荷有可能通过光电变换层15流入对置电极12。换言之，有可能电荷通过光电变换层15而逆流。鉴于此，复位电压Vr、与电压供给电路32提供给对置电极12的电压Vc之差的绝对值小于光电变换层15的击穿电压比较有利。例如，在复位晶体管28是N沟道的晶体管的情况下，复位电压Vr不超过电压Vc比较有利。例如，将光电变换层15的击穿电压定义为如下大小的电压，使得电荷蓄积区域中的电荷通过光电变换层15从像素电极11流入对置电极12从而导致光电变换层15丧失其功能的电压。或者，复位电压Vr、与电压供给电路32提供给对置电极12的电压Vc之差的绝对值小于向信号检测电路14的输入电压(典型地讲是VDD)比较有利。

图15表示摄像装置100的变形例。在图15示例的结构中，半导体基板20具有与供给规定的基板电压Vs的基板电压供给电路35的连接。由基板电压供给电路35施加的基板电压Vs是不同于0V的电压。

如果将复位电压Vr设为接近0V的电压，则能够将由电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vc设为0V，即能够将对置电极12接地，因而能够进一步简化摄像装置100的电路结构。但是，在复位电压Vr是例如0V时，信号检测晶体管24不能作为源级追随器发挥作用，因而不能进行信号电压的读出。

在图15示例的结构中，将不同于0V的基板电压Vs施加给半导体基板20。例如，通过将负电压作为基板电压Vs施加给半导体基板20，使基板电位移动。通过使基板电位偏移，在将复位电压Vr和由电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vc设为0V的情况下，也能够同时实现暗电流的抑制和信号检测电路14的线性。也可以使基板电压供给电路35与上述的电压供给电路32及/或复位电压源34共用。另外，如果将由电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vc设为正的电压，则能够避免向半导体基板20施加负电压，能够得到与将复位电压Vr及电压Vc设为0V相同的效果。

如以上说明的那样，根据本公开的实施方式，通过对施加给对置电极12的电压的控制，能够控制电荷向电荷蓄积区域的蓄积及保存。因此，能够利用更简单的器件构造实现全局快门功能。

本公开的实施方式的摄像装置能够实现上述示例的方式以外的各种变形。例如，也可以根据被摄体进行全局快门驱动和卷帘快门驱动的切换。在卷帘快门驱动中，能够将电压供给电路32施加给对置电极12的电压在曝光期间、非曝光期间都固定为电压Ve。此时，能够根据从电荷蓄积节点41的复位的定时到信号读出的时间规定曝光期间。

上述的各个信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28既可以是N沟道MOS，也可以是P沟道MOS。不需要将这些晶体管全部统一为N沟道MOS或者P沟道MOS任意一方。信号检测晶体管24及/或地址晶体管26除场效应晶体管以外，也可以使用双极晶体管。

产业上的可利用性

本公开的摄像装置能够应用于例如图像传感器等。本公开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。作为车载用摄像机，例如能够用作针对用于使车辆安全行驶的控制装置的输入。或者，能够用于对驾驶员使车辆安全行驶用的支持。

标号说明

10单位像素单元；11像素电极；12对置电极；13光电变换部；14信号检测电路；15光电变换层；15A光电变换构造；15e电子阻挡层；15h空穴阻挡层；20半导体基板；20t元件分离区域；24s、24d、26s、28d、28s杂质区域；24信号检测晶体管；26地址晶体管；28复位晶体管；24g、26g、28g栅极电极；32电压供给电路(感光度控制电压供给电路)；34复位电压源(复位电压供给电路)；35基板电压供给电路；36垂直扫描电路；40电源线；41电荷蓄积节点；42感光度控制线；50层间绝缘层；44复位电压线；46地址控制线；47垂直信号线；48复位控制线；80摄像机部；90显示部；100摄像装置；100S摄像系统；130图像形成电路；PA像素阵列。