本申请涉及摄像装置。
背景技术：
以往，已知利用了光电转换的图像传感器。例如，正在广泛使用具有光电二极管的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)型图像传感器。CMOS型图像传感器具有耗电量低、能够进行各像素的访问的特点。CMOS型图像传感器与CCD(Charge Coupled device，电荷耦合器件)型图像传感器不同，不具备能够同时传输全部像素的电荷的传输区域。因此，在CMOS型图像传感器中，通常采用对像素阵列的各行依次进行曝光和信号电荷的读出的所谓滚动快门来作为信号的读出方式。
对于滚动快门来说，曝光的开始和终止的时刻在像素阵列的各行是不同的。因此，在对以高速移动的物体进行摄像时，作为物体的图像会得到变形的图像，或者在使用闪光灯时，图像内有时会产生亮度差。由于这种情况，需要在像素阵列中的全部像素中以相同时刻进行曝光的开始和终止的所谓全局快门功能。
例如专利文献1公开了一种能够进行全局快门操作的CMOS型图像传感器。专利文献1中记载的技术在多个像素分别设有传输晶体管和电荷蓄积单元(电容器或二极管)。在各像素内，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
技术实现要素：
发明要解决的问题
本申请的非限定性的某示例性的一个实施方式提供一种摄像装置，其能够以简易的像素电路构成实现全局快门功能。
用于解决问题的手段
本申请的一个实施方式的摄像装置具备多个单位像素单元，所述多个单位像素单元分别具备：第一电极，该第一电极包含第一导电性材料；第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置；光电转换层，该光电转换层位于所述第一电极与所述第二电极之间，且包含第一光电转换材料；电子阻挡层，该电子阻挡层位于所述第一电极与所述光电转换层之间，且包含电子阻挡材料；和信号检测电路，该信号检测电路与所述第一电极电连接，其中，所述电子阻挡材料的电离电势大于所述第一导电性材料的功函数，且大于所述第一光电转换材料的电离电势，在所述第一电极与所述第二电极之间施加偏压时，存在第一电压范围，所述第一电压范围是在所述第一电极与所述第二电极之间流通的电流密度在具有光入射的状态和不具有光入射的状态下为实质上同等的所述偏压的范围，所述第一电压范围的宽度为0.5V以上。
本申请的其它实施方式的摄像装置具备多个单位像素单元，所述多个单位像素单元分别具备：第一电极，该第一电极包含第一导电性材料；第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置；光电转换层，该光电转换层位于所述第一电极与所述第二电极之间，且包含第一光电转换材料；空穴阻挡层，该空穴阻挡层位于所述第一电极与所述光电转换层之间，且包含空穴阻挡材料；和信号检测电路，该信号检测电路与所述第一电极电连接，其中，所述空穴阻挡材料的电子亲和力小于所述第一导电性材料的功函数，且小于所述第一光电转换材料的电子亲和力，在所述第一电极与所述第二电极之间施加偏压时，存在第一电压范围，所述第一电压范围是在所述第一电极与所述第二电极之间流通的电流密度在具有光入射的状态和不具有光入射的状态下为实质上同等的所述偏压的范围，所述第一电压范围的宽度为0.5V以上。
发明的效果
根据本申请的一个方案，能够以简易的像素电路构成实现全局快门功能。
附图说明
图1是表示本申请的实施方式的摄像装置的示例性电路构成的示意图。
图2是表示单位像素单元的示例性器件构造的示意性剖视图。
图3是表示本申请的实施方式的摄像装置的光电转换部所具备的示例性电流-电压特性的图。
图4是表示现有的摄像装置中使用的光电转换部所具备的示例性电流-电压特性的图。
图5是示意性地表示本申请的实施方式的摄像装置的单位像素单元的电路的一部分的图。
图6是表示本申请的实施方式的摄像装置中的曝光期间和对光电转换部施加的电压的时刻的一例的示意图。
图7A是表示本申请的实施方式的摄像装置中的光电转换部的能带图的一例的图。
图7B是表示本申请的实施方式的摄像装置的光电转换部所具备的电流-电压特性的一例的图。
图8是表示本申请的实施方式的摄像装置使用空穴作为信号电荷时的光电转换部的能带图的一例的图。
图9是表示本申请的实施方式的摄像装置使用电子作为信号电荷时的光电转换部的能带图的一例的图。
图10A是表示本申请的实施方式的摄像装置中的光电转换部的能带图的另一例的图。
图10B是表示用于参考的摄像装置中的光电转换部的能带图的一例的图。
图10C是表示用于参考的摄像装置中的光电转换部的能带图的一例的图。
图10D是表示用于参考的摄像装置中的光电转换部的能带图的一例的图。
图11A是表示本申请的实施方式的摄像装置的光电转换部所具备的电流-电压特性的另一例的图。
图11B是表示用于参考的摄像装置中的光电转换部所具备的电流-电压特性的另一例的图。
图11C是表示用于参考的摄像装置中的光电转换部所具备的电流-电压特性的另一例的图。
图11D是表示用于参考的摄像装置中的光电转换部所具备的电流-电压特性的另一例的图。
符号说明
10 单位像素单元
11 第一电极
12 第二电极
13 光电转换部
14 信号检测电路
15 光电转换层
16 电荷阻挡层
20 半导体基板
20t 元件分离区域
24 信号检测晶体管
24d、24s、26s、28d、28s 杂质区域
24g、26g、28g 栅电极
26 地址晶体管
28 复位晶体管
32 电压供给电路
34 复位电压供给电路
36 垂直扫描电路
37 列信号处理电路
38 水平信号读出电路
40 电源线
41 电荷蓄积区域
42 灵敏度控制线
44 复位电压线
46 地址控制线
47 垂直信号线
48 复位控制线
49 水平共通信号线
50 层间绝缘层
52 插塞(plug)
53 布线
54 接触插塞
55 接触插塞
56 布线层
100 摄像装置
具体实施方式
首先，对本发明人们的见解进行说明。本申请发明人们对用于实现像素内的电路构成简单、能够进行全局快门操作的摄像装置的技术进行了详细研究。对于CMOS型的图像传感器，为了进行全局快门操作，只要对非曝光时生成的电荷混杂到曝光时生成的电荷中而被读出进行抑制即可。此处，非曝光时包括逐步读出信号电荷的期间。即，即便在非曝光时光照射到各像素，通过光电转换生成的电荷也不会对曝光时生成的电荷产生影响即可。若能够进行这种操作，则能够不另行设置专利文献1所示的电荷蓄积单元而进行全局快门操作。本申请发明人们想到一种具备能够进行这种操作的光电转换部的新颖的摄像装置。
本申请的一个方案的概要如下所述。
[项目1]
一种摄像装置，其具备多个单位像素单元，
所述多个单位像素单元分别具备：
第一电极，该第一电极包含第一导电性材料；
第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置；
光电转换层，该光电转换层位于所述第一电极与所述第二电极之间，且包含第一光电转换材料；
电子阻挡层，该电子阻挡层位于所述第一电极与所述光电转换层之间，且包含电子阻挡材料；和
信号检测电路，该信号检测电路与所述第一电极电连接，
其中，所述电子阻挡材料的电离电势大于所述第一导电性材料的功函数，且大于所述第一光电转换材料的电离电势，
在所述第一电极与所述第二电极之间施加偏压时，存在第一电压范围，所述第一电压范围是在所述第一电极与所述第二电极之间流通的电流密度在具有光入射的状态和不具有光入射的状态下为实质上同等的所述偏压的范围，
所述第一电压范围的宽度为0.5V以上。
根据项目1的构成，利用不需要传输晶体管或追加的电荷蓄积单元的像素电路构成，能够实现具备宽的动态范围和全局快门功能的空穴积蓄型的摄像装置。
[项目2]
根据项目1所述的摄像装置，其中，所述电子阻挡材料的电离电势与所述光电转换材料的电离电势的能量差为0.2eV以上。
[项目3]
根据项目1或2所述的摄像装置，其中，所述电子阻挡材料的电离电势与所述第一光电转换材料的电离电势的能量差为0.6eV以下。
根据项目3的构成，经光电转换的电荷的取出效率提高，全局快门动作时的灵敏度提高。
[项目4]
根据项目1～3中任一项所述的摄像装置，其中，所述信号检测电路对从所述光电转换层中取出的空穴进行检测。
[项目5]
根据项目1～4中任一项所述的摄像装置，其中，所述第一光电转换材料包含有机材料。
[项目6]
根据项目1～5中任一项所述的摄像装置，其中，所述光电转换层包含第二光电转换材料，
所述第二光电转换材料的电离电势大于所述第一光电转换材料的电离电势，或者，所述第二光电转换材料的电子亲和力大于所述第一光电转换材料的电子亲和力。
[项目7]
一种摄像装置，其具备多个单位像素单元，
所述多个单位像素单元分别具备：
第一电极，该第一电极包含第一导电性材料；
第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置；
光电转换层，该光电转换层位于所述第一电极与所述第二电极之间，且包含第一光电转换材料；
空穴阻挡层，该空穴阻挡层位于所述第一电极与所述光电转换层之间，且包含空穴阻挡材料；和
信号检测电路，该信号检测电路与所述第一电极电连接，
其中，所述空穴阻挡材料的电子亲和力小于所述第一导电性材料的功函数，且小于所述第一光电转换材料的电子亲和力，
在所述第一电极与所述第二电极之间施加偏压时，存在第一电压范围，所述第一电压范围是在所述第一电极与所述第二电极之间流通的电流密度在具有光入射的状态和不具有光入射的状态下为实质上同等的所述偏压的范围，
所述第一电压范围的宽度为0.5V以上。
根据项目7的构成，利用不需要传输晶体管或追加的电荷蓄积单元的像素电路构成，能够实现具备宽的动态范围和全局快门功能的电子积蓄型的摄像装置。
[项目8]
根据项目7所述的摄像装置，其中，所述空穴阻挡材料的电子亲和力与所述第一光电转换材料的电子亲和力的能量差为0.2eV以上。
[项目9]
根据项目7或8所述的摄像装置，其中，所述空穴阻挡材料的电子亲和力与所述光电转换材料的电子亲和力的能量差为0.6eV以下。
根据项目9的构成，经光电转换的电荷的取出效率提高，全局快门操作时的灵敏度提高。
[项目10]
根据项目7～9中任一项所述的摄像装置，其中，所述信号检测电路对从所述光电转换层中取出的电子进行检测。
[项目11]
根据项目7～10中任一项所述的摄像装置，其中，所述第一光电转换材料包含有机材料。
[项目12]
根据项目7～11中任一项所述的摄像装置，其中，所述光电转换层包含第二光电转换材料，
所述第二光电转换材料的电子亲和力小于所述第一光电转换材料的电子亲和力，或者，所述第二光电转换材料的电离电势小于所述第一光电转换材料的电离电势。
[项目13]
根据项目6所述的摄像装置，其中，
所述第一导电性材料包含Al，
所述第二电极包含ITO，
所述电子阻挡材料包含下述式(4)表示的化合物，
所述第一光电转换材料包含下述式(2)表示的化合物，
所述第二光电转换材料包含下述式(3)表示的化合物，
[项目14]
根据项目6所述的摄像装置，其中，
所述第一导电性材料包含Al，
所述第二电极包含ITO，
所述电子阻挡材料包含下述式(5)表示的化合物，
所述第一光电转换材料包含下述式(2)表示的化合物，所述第二光电转换材料包含下述式(3)表示的化合物，
[项目15]
一种摄像装置，其具备：
多个单位像素单元，该多个单位像素单元分别包含第一电极、与所述第一电极电连接的电荷蓄积区域、和与所述电荷蓄积区域电连接的信号检测电路；
第二电极，该第二电极与所述第一电极相对置；和
光电转换层，该光电转换层配置于所述第一电极与所述第二电极之间，
其中，在对所述第一电极和所述第二电极施加偏压时，存在对于所述偏压而言输出电流密度在曝光时和非曝光时同等的第一电压范围，
所述第一电压范围的宽度为0.5V以上。
根据项目15的构成，利用不需要传输晶体管或追加的电荷蓄积单元的像素电路构成，能够实现全局快门功能。
[项目16]
根据项目1～15中任一项所述的摄像装置，其中，所述第一电压范围的宽度为0.5V以上且5.5V以下。
以下，参照附图详细地说明本申请的实施方式。另外，以下说明的实施方式均表示总括性或具体性的例子。以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置和连接方式、步骤、步骤的顺序等为一个例子，其意图并非限定本申请。本说明书中说明的各种方案只要不产生矛盾就能够相互组合。另外，关于以下的实施方式中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，作为任意的构成要素来说明。在以下的说明中，具有实质上相同的功能的构成要素有时以通用的参照标号来表示以省略说明。
(第一实施方式)
图1表示本申请的第一实施方式的摄像装置的示例性电路构成。图1所示的摄像装置100具有包含以二维排列的多个单位像素单元10的像素阵列PA。图1示意性地表示了单位像素单元10配置成两行两列的矩阵状的例子。摄像装置100中的单位像素单元10的数量和配置不限定于图1所示的例子。
各单位像素单元10具有光电转换部13和信号检测电路14。如下文中参照附图所说明的那样，光电转换部13具有被夹持在相互对置的两个电极之间的光电转换层，接受入射的光而生成信号电荷。光电转换部13不需要其整体为各个单位像素单元10独立的元件，光电转换部13的例如一部分可以跨越多个单位像素单元10。信号检测电路14是对由光电转换部13生成的信号电荷进行检测的电路。该例中，信号检测电路14包含信号检测晶体管24和地址晶体管26。信号检测晶体管24和地址晶体管26代表性地为场效应晶体管(FET)，此处，作为信号检测晶体管24和地址晶体管26例示出N沟道MOS。
如图1中示意性地表示的那样，信号检测晶体管24的控制端子与光电转换部13具有电连接。此处，信号检测晶体管24的控制端子为栅极。由光电转换部13生成的信号电荷蓄积在信号检测晶体管24的栅极与光电转换部13之间的电荷蓄积区域41。由光电转换部13生成的信号电荷例如为空穴或电子。电荷蓄积区域41也被称为浮动扩散节点。即，包含信号检测晶体管24的信号检测电路14与电荷蓄积区域41电连接。光电转换部13的构造的详细情况如后所述。
如图1所示，摄像装置100在一个单位像素单元10内不具备电荷蓄积区域41以外的其它电荷蓄积区域。另外，也不具备成为用于从电荷蓄积区域41向其它电荷蓄积区域传输电荷的开关的传输晶体管。因此，单位像素单元10的构造简单。
各单位像素单元10的光电转换部13进一步具有与灵敏度控制线42的连接。在图1中例示的构成中，灵敏度控制线42被连接到电压供给电路32。该电压供给电路32的构成为：至少能够供给两种电压的电路。电压供给电路32在摄像装置100的操作时通过灵敏度控制线42向光电转换部13供给规定的电压。电压供给电路32不限定于特定的电源电路，可以为生成规定的电压的电路，也可以为将从其它电源供给的电压转换成规定电压的电路。如下文中详细说明的那样，通过对从电压供给电路32向光电转换部13供给的电压进行转换，由光电转换部13向电荷蓄积区域41的信号电荷的积蓄的开始和终止得到控制。换言之，本申请的实施方式中，通过对从电压供给电路32向光电转换部13供给的电压进行转换，可实行电子快门操作。摄像装置100的操作的例子如后所述。
各单位像素单元10具有与供给电源电压VDD的电源线40的连接。如图所示，在电源线40连接有信号检测晶体管24的输入端子。信号检测晶体管24的输入端子代表性地为漏极。电源线40可作为源极跟随器电源发挥功能，由此信号检测晶体管24对由光电转换部13生成的信号进行放大并输出。
在信号检测晶体管24的输出端子连接有地址晶体管26的输入端子。此处，信号检测晶体管24的输出端子为源极，地址晶体管26的输入端子为漏极。地址晶体管26的输出端子被连接到按像素阵列PA的各列配置的多个垂直信号线47中的一个。此处，地址晶体管26的输出端子为源极。地址晶体管26的控制端子被连接到地址控制线46。此处，地址晶体管26的控制端子为栅极。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。
在图示的例子中，地址控制线46被连接到垂直扫描电路36。垂直扫描电路36也被称为行扫描电路。垂直扫描电路36通过对地址控制线46施加规定的电压，以行单位选择以各行配置的多个单位像素单元10。由此，实行所选择的单位像素单元10的信号电荷的读出。
垂直信号线47是将来自像素阵列PA的像素信号向周边电路传递的主信号线。在垂直信号线47连接有列信号处理电路37。列信号处理电路37也被称为行信号积蓄电路。列信号处理电路37例如进行以相关双采样为代表的噪声抑制信号处理和模拟-数字转换(即，AD转换)。如图所示，列信号处理电路37与像素阵列PA中的单位像素单元10的各列对应地设置。在这些列信号处理电路37连接有水平信号读出电路38。水平信号读出电路38也被称为列扫描电路。水平信号读出电路38将信号从多个列信号处理电路37向水平共通信号线49依次读出。
在图1所例示的构成中，单位像素单元10具有复位晶体管28。复位晶体管28例如与信号检测晶体管24和地址晶体管26同样地能够为场效应晶体管。以下，只要没有特别说明，则对使用N沟道MOS作为复位晶体管28的例子进行说明。如图所示，该复位晶体管28被连接到供给复位电压Vr的复位电压线44与电荷蓄积区域41之间。复位晶体管28的控制端子被连接到复位控制线48。此处，复位晶体管28的控制端子为栅极。通过控制复位控制线48的电位，能够将电荷蓄积区域41的电位复位到复位电压Vr。该例中，复位控制线48被连接到垂直扫描电路36。因此，垂直扫描电路36通过对复位控制线48施加规定的电压，能够以行单位将以各行配置的多个单位像素单元10复位。
该例中，对复位晶体管28供给复位电压Vr的复位电压线44被连接到复位电压供给电路34。以下，将复位电压供给电路34简称为复位电压源34。复位电压源34只要具有在摄像装置100的操作时能够对复位电压线44供给规定的复位电压Vr的构成即可，与上述的电压供给电路32同样地，不限定于特定的电源电路。电压供给电路32和复位电压源34各自可以为单独的电压供给电路的一部分，也可以为独立的另外的电压供给电路。另外，电压供给电路32和复位电压源34的一者或两者可以为垂直扫描电路36的一部分。或者，来自电压供给电路32的灵敏度控制电压和来自复位电压源34的复位电压Vr中的至少一者可以通过垂直扫描电路36被供给到各单位像素单元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。该情况下，能够使对各单位像素单元10供给电源电压的电压供给电路(图1中未图示)与复位电压源34共通。另外，由于能够使电源线40与复位电压线44共通，因而能够简化像素阵列PA中的布线。但是，复位电压Vr和信号检测电路14的电源电压VDD使用相互不同的电压时，能够实现摄像装置100的更柔软的控制。
(单位像素单元的器件构造)
图2示意性地表示单位像素单元10的示例性器件构造。在图2中例示的构成中，在半导体基板20形成有上述的信号检测晶体管24、地址晶体管26和复位晶体管28。半导体基板20不限定于其整体为半导体的基板。半导体基板20也可以为在配置光电转换部13一侧的表面设有半导体层的绝缘性基板等。此处，对使用P型硅(Si)基板作为半导体基板20的例子进行说明。
半导体基板20具有杂质区域(此处为N型区域)26s、24s、24d、28d和28s、以及用于单位像素单元10间的电分离的元件分离区域20t。此处，元件分离区域20t也设于杂质区域24d与杂质区域28d之间。元件分离区域20t例如通过基于规定的注入条件进行受体的离子注入而形成。
杂质区域26s、24s、24d、28d和28s代表性地为形成于半导体基板20内的扩散层。如图2中示意性地表示的那样，信号检测晶体管24包含杂质区域24s和杂质区域24d、以及栅电极24g。栅电极24g代表性地为多晶硅电极。杂质区域24s和杂质区域24d分别作为信号检测晶体管24的例如源区和漏区发挥功能。在杂质区域24s与杂质区域24d之间形成有信号检测晶体管24的沟道区域。
同样地，地址晶体管26包含杂质区域26s和杂质区域24s、以及与地址控制线46(参照图1)连接的栅电极26g。栅电极26g代表性地为多晶硅电极。该例中，信号检测晶体管24和地址晶体管26通过共有杂质区域24s而相互电连接。杂质区域26s作为地址晶体管26的例如源区发挥功能。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包含杂质区域28d和杂质区域28s、以及与复位控制线48(参照图1)连接的栅电极28g。栅电极28g代表性地为多晶硅电极。杂质区域28s作为复位晶体管28的例如源区发挥功能。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上以覆盖信号检测晶体管24、地址晶体管26和复位晶体管28的方式配置有层间绝缘层50。层间绝缘层50代表性地为二氧化硅层。如图所示，在层间绝缘层50中能够配置布线层56。布线层56代表性地由铜等金属形成。布线层56例如能够在其一部分中包含上述垂直信号线47等布线。层间绝缘层50中的绝缘层的层数、以及在层间绝缘层50中配置的布线层56中包含的层数可以任意设定，不限定于图2所示的例子。
在层间绝缘层50上配置有上述的光电转换部13。换言之，本申请的实施方式中，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。在半导体基板20上以二维排列的多个单位像素单元10形成像素区域。在摄像装置100中，像素间距例如能够为2μm左右。此处，像素间距是指相邻的两个单位像素单元10的中心线的间隔。
光电转换部13包含第一电极11、与第一电极11相对置的第二电极12、和配置于它们之间的光电转换层15。本实施方式中，光电转换部13进一步包含位于第一电极11与光电转换层15之间的电荷阻挡层16。该例中，第二电极12和光电转换层15跨越多个单位像素单元10而形成。另一方面，第一电极11设置于各个单位像素单元10。第一电极11通过与相邻的其它单位像素单元10的第一电极11在空间上被分离，从而与其它单位像素单元10的第一电极11电分离。摄像装置100中，通过适当地控制相对于第一电极11的电位的第二电极12的电位，在通过光电转换在光电转换层15内生成的空穴-电子对之中，能够将空穴和电子中的任一者收集于第一电极11侧。例如在利用空穴作为信号电荷的情况下，与第一电极11相比提高第二电极12的电位，由此能够将空穴选择性地收集于第一电极11侧。以下，例示出利用空穴作为信号电荷的情况。也可以利用电子作为信号电荷。
第一电极11由金属、金属氮化物、金属氧化物、或被赋予了导电性的多晶硅等形成。作为金属的例子，例如可以举出铝、铜、钛、钨。作为对多晶硅赋予导电性的方法的例子，可以举出掺杂杂质。也可以使第一电极11为遮光性的电极。通过使第一电极11具有遮光性，能够抑制通过了光电转换层15的光入射到形成于半导体基板20的晶体管的沟道区域或杂质区域。在图2中，形成于半导体基板20的晶体管是指信号检测晶体管24、地址晶体管26和复位晶体管28中的至少任一种。通过布线层56，也可以抑制光入射到形成半导体基板20的晶体管。通过抑制光入射到形成于半导体基板20的晶体管的沟道区域，能够抑制晶体管的特性变动。晶体管的特性变动例如为阈值电压的偏移。另外，通过抑制光入射到形成于半导体基板20的杂质区域，能够抑制杂质区域中的非有意的光电转换导致的噪声的混入。这样，抑制光入射到半导体基板20对摄像装置100的可靠性提高做出贡献。
第二电极12代表性地为由透明的导电性材料形成的透明电极。第二电极12在光电转换层15中配置于光入射的一侧。因此，透过了第二电极12的光入射到光电转换层15。另外，被摄像装置100所检测出的光不限定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”是指透过所要检测出的波长范围的光的至少一部分，不是必须在可见光的整个波长范围透过光。本说明书中，为了方便起见，将包括红外线和紫外线的全部电磁波表达为“光”。第二电极12例如可以使用透明导电性氧化物(Transparent Conducting Oxide,TCO)。作为透明导电性氧化物的例子，可以举出ITO、IZO、AZO、FTO、SnO2、TiO2、ZnO2。其中，在半导体基板20和第一电极11对于入射的光为透明的情况下，也可以使用非透明的电极作为第二电极。例如，可以使用反射率高的金属材料作为第二电极12的材料。作为反射率高的金属材料的例子，可以举出Al、Au、Ag。例如，作为信号检测晶体管，未使用晶体Si的晶体管而使用薄膜晶体管的情况下，能够实现使用透明基板的图像传感器。该情况下，通过使第一电极为透明电极，能够形成从基板侧入射光的图像传感器。作为薄膜晶体管的例子，可以举出使用氧化物半导体的薄膜晶体管、使用有机半导体的薄膜晶体管、使用非晶Si薄膜的薄膜晶体管。作为氧化物半导体的例子，可以举出IGZO。作为透明基板的例子，可以举出玻璃基板、PET、PEN等塑料膜基板。
如参照图1所说明的那样，第二电极12具有与连接到电压供给电路32的灵敏度控制线42的连接。另外，此处，第二电极12跨越多个单位像素单元10而形成。因此，通过灵敏度控制线42，能够由电压供给电路32将所期望的大小的灵敏度控制电压一并施加到多个单位像素单元10之间。另外，若能够由电压供给电路32施加所期望的大小的灵敏度控制电压，则第二电极12也可以以各个单位像素单元10分离设置。同样地，光电转换层15也可以以各个单位像素单元10分离设置。
作为构成光电转换层15的材料，代表性地使用半导体材料。光电转换层15受到光的照射而在内部生成电子-空穴对。所生成的电子-空穴对被施加到光电转换层15的电场而分离成电子和空穴，分别随着电场移动到第一电极11侧或第二电极12侧。此处，使用有机半导体材料作为构成光电转换层15的材料来进行说明，但也可以使用例如氢化非晶硅、或化合物半导体材料、金属氧化物半导体材料。作为化合物半导体材料的例子，可以举出CdSe。作为金属氧化物半导体材料的例子，可以举出ZnO。另外，在使用有机半导体材料的情况下，光电转换层15可以为给体材料与受体材料的层叠膜，也可以为混合膜。将给体材料与受体材料层叠的形态被称为异质结型。将给体材料与受体材料混合而形成膜的形态被称为本体异质结型。另外，给体材料或受体材料中的任一者、或者其两者可以吸收光。此处，在吸收光所产生的空穴-电子对中，将电子供给到另一材料的材料称为给体材料，接受电子的材料称为受体材料。在使用不同的两种有机半导体的情况下，哪种为给体材料、哪种为受体材料通常由接触界面处的各自的HOMO(Highest-Occupied-Molecular-Orbital，最高占有分子轨道)和LUMO(Lowest-Unoccupied-Molecular-Orbital，最低空分子轨道)的能级的相对位置决定。即，接受电子的LUMO的能级浅的一者为给体材料，深的一者为受体材料。
电荷阻挡层16具有下述功能：将光电转换层15中产生的电荷中的一种极性的电荷向第一电极11侧输送，同时抑制另一种极性的电荷向第一电极侧输送。因此，电荷阻挡层16未必为绝缘性。是否发生选择性的电荷输送由电荷阻挡层16与光电转换层15或第一电极的界面处的能量势垒的大小所决定。例如，考虑下述情况：从包含LUMO的能级为4.0eV的材料的光电转换层15向包含费米能级为5.1eV的材料的第一电极11进行电子输送。在电荷阻挡层16具有将电子从光电转换层15向第一电极输送、抑制空穴从光电转换层15向第一电极输送的功能时，电荷阻挡层16有时也称为空穴阻挡层。此时，电荷阻挡层16的材料的LUMO的能级与4.0eV同等，或与其相比越深则光电转换层15与电荷阻挡层16之间的能量势垒越小，因此电子从光电转换层15向第一电极11的输送效率提高。另外，电荷阻挡层16的材料的HOMO的能级与5.1eV相比越深，则电荷阻挡层16与第一电极11之间的能量势垒越大，因此抑制空穴从第一电极11注入光电转换层15的能力提高。例如，富勒烯的LUMO的能级为4.0eV、HOMO的能级为6.4eV，因此虽然为输送电子的材料，但作为空穴阻挡层能够用于此时的电荷阻挡层16的材料。在有机材料的情况下，HOMO的能级例如可以通过光电子能谱法或光电子产率能谱法等求出。另外，LUMO的能级可以通过反光电子能谱法、从HOMO的能级减去吸收光谱末端的能量而求出。
如下文中详细说明的那样，电压供给电路32在曝光期间与非曝光期间之间将相互不同的电压供给到第二电极12。本说明书中，“曝光期间”是指用于将通过光电转换生成的正电荷与负电荷中的一者积蓄到电荷蓄积区域的期间。即，也可以将“曝光期间”称为“电荷蓄积期间”。另外，本说明书中，将摄像装置的操作中曝光期间以外的期间称为“非曝光期间”。“非曝光期间”可以为向光电转换部13的光入射被阻断的期间，也可以为虽然光照射到光电转换部13但电荷未积蓄到电荷蓄积区域的期间。
如图2中示意性地表示的那样，第一电极11通过插塞52、布线53和接触插塞54被连接到信号检测晶体管24的栅电极24g。换言之，信号检测晶体管24的栅极具有与第一电极11的电连接。插塞52、布线53例如由铜等金属形成。插塞52、布线53和接触插塞54构成信号检测晶体管24与光电转换部13之间的电荷蓄积区域41(参照图1)的至少一部分。布线53能够为布线层56的一部分。另外，第一电极11还通过插塞52、布线53和接触插塞55被连接到杂质区域28d。在图2中例示的构成中，信号检测晶体管24的栅电极24g、插塞52、布线53、接触插塞54和55、以及作为复位晶体管28的源区和漏区中的一者的杂质区域28d作为积蓄由第一电极11收集的信号电荷的电荷蓄积区域41发挥功能。
通过利用第一电极11收集信号电荷，与积蓄于电荷蓄积区域41的信号电荷的量对应的电压被施加到信号检测晶体管24的栅极。信号检测晶体管24将该电压放大。被信号检测晶体管24放大的电压作为信号电压通过地址晶体管26被选择性地读出到垂直信号线47。
电压供给电路32的构成如后所述为能够对第二电极12施加规定的电压。在曝光期间与非曝光期间之间，使电压供给电路32对第二电极12施加的电压不同，由此即便在非曝光期间光入射到光电转换部13，也能以所生成的电荷实质上不向电荷蓄积区域41移动的方式来控制摄像装置100。
(光电转换部13的特性)
图3表示光电转换部13的示意性的电流-电压特性的一例。图3中，粗实线的曲线图表示在照射了光的状态下对第一电极11与第二电极12之间施加电压时的光电转换部13的示例性的I-V特性。另外，图3中还用粗虚线一并表示在未照射光的状态下对第一电极与第二电极之间施加电压时的光电转换部13的I-V特性的一例。
图3表示在一定照度下改变在第一电极11和第二电极12之间施加的偏压时的第一电极11与第二电极12之间的电流密度的变化。本说明书中，偏压中的正向和反向如下定义。光电转换层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压定义为正向的偏压。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压定义为反向的偏压。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的情况同样地定义正向和反向。在光电转换层15具有本体异质结构造的情况下，在光电转换层15和与光电转换层15接触的电极之间定义偏压的正向和反向。具体而言，在光电转换层15中包含的有机材料的HOMO和LUMO能级之中，选择在与构成电极的电极材料的费米能级之间能量差最小的能级。按照电子或空穴容易注入所选择的能级的方式对电极施加的偏压为正向，按照电子或空穴难以注入所选择的能级的方式对电极施加的偏压为反向。例如，相对于电极材料的费米能级，光电转换层15中的受体的LUMO能级为能量差最小的能级时，成为容易对光电转换层15注入电子的状态。该情况下，对与光电转换层15接触的电极施加正电压的是反向的偏压，施加负电压的是正向的偏压。
如图3所示，对于本申请的实施方式的光电转换部13的光电流特性，概略地说利用第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围来赋予特征。图3中的第二电压范围是反向偏压的电压范围，是输出电流密度的绝对值随着反向偏压的增大而增大的区域。即，第二电压范围是电流值随着向光电转换层15的入射光量、以及在第一电极11与第二电极12之间施加的偏压的增大而增大的区域。第三电压范围是正向偏压的电压范围，是输出电流密度随着正向偏压的增大而增大的区域。即，第三电压范围是即便没有向光电转换层15的光入射，电流也随着在第一电极11与第二电极12之间施加的偏压的增大而增大的区域。另一方面，第一电压范围是处于第二电压范围与第三电压范围之间的电压范围。在第一电压范围中，光电转换部13的电流变化相对于在第一电极11与第二电极12之间施加的电压、或向光电转换层15的入射光量的依赖性小。即，在第一电压范围中，可以将具有向光电转换层15的光入射时流通的电流值与不具有光入射时流通的电流值视为实质上同等。在第一电压范围中，即便通过向光电转换层15的光入射而生成空穴-电子对，在第一电极11与第二电极12之间施加的电压的绝对值小的情况下，空穴和电子分离前它们的再结合也占主导。而且即便空穴和电子分离，通过设于光电转换层15与第一电极11之间的能量势垒也可抑制电荷的移动。因此，所产生的电流也非常小。
此处，具有向光电转换层15的光入射时流通的电流值与不具有光入射时(下文中有时称为亮时)流通的电流值实质上同等是指满足下述条件(1)。即，在第一电极11与第二电极12之间施加电压V时，将不具有光入射时流通的电流设为Id(V)，将具有光入射时流通的电流设为Ib(V)的情况下，满足下述条件(1)。此处，具有光入射的情况例如可以为100mW/cm2的光照射。在考虑室内的标准照度的情况下，例如可以为50μW/cm2以上的光照射。
【数学式1】
或
本申请的摄像装置的光电转换部13中，该第一电压范围的宽度为0.5V以上。通过使光电转换部13具备这样的电流-电压特性，摄像装置100能够以简易的像素电路构成实现全局快门功能。
图4表示现有的光电转换部的电流-电压特性的一例。图4中，实线的曲线图表示在照射了光的状态下在第一电极与第二电极之间施加电压时的现有的光电转换部的示例性的I-V特性。另外，图4中，虚线的曲线图表示在未照射光的状态下在第一电极与第二电极之间施加了电压时的现有的光电转换部的I-V特性的一例。现有的光电转换部基本上不存在满足条件(1)的第一电压范围。
在所检测的信号电荷为空穴的情况下，如图8所示，可以按照电荷阻挡层16的HOMO的能级比光电转换层15的HOMO的能级和第一电极11的费米能级EF深的方式构成。另外，在信号电荷为电子的情况下，如图9所示，可以按照电荷阻挡层16的LUMO的能级比光电转换层15的LUMO的能级和第一电极11的费米能级浅的方式构成。通过如此构成光电转换部13，第一电压范围的宽度能够为0.5V以上。
(摄像装置100的操作)
接着，参照图3和图5来说明摄像装置100的操作。此处，对使用空穴作为信号电荷的情况进行说明。图5表示单位像素单元10的示意性电路构成。此处，为了简化说明，电荷蓄积区域41通过电容而被接地。另外，电荷蓄积区域41的电压Vc示出了复位到基准电压Vref的情况。该状态相当于例如图1所示的复位电压线44被设定为基准电压Vref的情况。另外，基准电压Vref也可以为0V。
[初期状态]
在初期状态下，光电转换部13的第一电极11与第二电极12的电位差、即对光电转换层15和电荷阻挡层16施加的电压设定为第一电压范围内的值。例如，使用灵敏度控制线42，对第二电极12施加与第一电极11的电压相等的电压。此处，第二电极12的电压V2为基准电压Vref。该情况下，若将对光电转换部13施加的电压设为Vo，则由于V2＝Vo+Vc＝Vo+Vref，因此Vo＝0V。
[曝光时]
在曝光开始时，为了对光电转换部13施加第二电压范围内的电压、即反向偏压，使用灵敏度控制线42对第二电极12施加与基准电压Vref不同的电压Vg。例如，在光电转换层15由有机材料构成的情况下，Vg为几V至最大10V左右的电压。
若在该状态下光照射到各单位像素单元10的光电转换部13的光电转换层15，根据向光电转换层15的入射光量，通过光电转换而产生空穴-电子对。所生成的空穴由于第一电极11与第二电极12的电位差而向第一电极11移动，积蓄于电荷蓄积区域41。由此，电荷蓄积区域41的电压Vc由基准电压增大。各单位像素单元10中的入射光量不同，因此Vc的值也根据各单位像素单元10而不同。在光不入射的像素中，不产生空穴-电子对，因此Vc依旧为基准电位Vref。由于Vo＝V2－Vc，因此，对于各单位像素单元10，对光电转换部13施加的电压Vo不同。
[非曝光时]
在曝光期间终止后，为了对光电转换部13施加第一电压范围的电压，使用灵敏度控制线42，对第二电极12施加电压V2。例如，将V2设定为基准电压Vref。在各单位像素单元10的电荷蓄积区域41积蓄有与曝光时入射到光电转换层15的光量对应的空穴，Vc的值因像素单元而不同。由于Vo＝V2－Vc，因此在未被曝光、Vc未变化的单位像素单元10中，Vc＝Vref，Vo也为零。但是，在Vc发生了变化的单位像素单元10中，Vo不为零。但是，由于第一电压范围的宽度为0.5V以上，因此即便Vc的值在各单位像素单元10中不同，在单位像素单元10中，也能按照对光电转换部13施加的电压Vo在第一电压范围内的方式来设定电压V2。Vc的值的偏差相当于动态范围的宽度。若第一电压范围的宽度为0.5V以上，例如，在转换增益为50μV/e-的摄像装置中，能够确保与人眼相当的80dB以上的动态范围。
在对第二电极12施加第一电压范围的电压的状态下，即便光入射到单位像素单元10，空穴也不向电荷蓄积区域41移动。另外，不会出现下述情况：积蓄于电荷蓄积区域41的电荷被排出到第一电极11，或者，通过第一电极11使由电压供给电路32供给的电荷流入电荷蓄积区域41。
因此，各单位像素单元10中的空穴可维持并保持与向光电转换层15的入射光量对应的量。即，即便光再次入射到光电转换层15，只要不将电荷蓄积区域41的空穴复位，则能够保持各单位像素单元10中的空穴。因此，在非曝光时，即便在按照各行依次进行读出操作的情况下，在该读出操作之间也不发生新的电荷蓄积。因此，不会像滚动快门那样产生滚动失真(日文原文为ローリング歪み)。因此，能够不具备传输晶体管和追加的积蓄电容，而利用单位像素单元10这样的简易的像素电路来实现全局快门功能。由于像素电路简易，因此摄像装置100能够有利地进行单位像素单元10的微细化。
图6是表示对光电转换部13施加的电压Vo和摄像装置100的像素阵列PA的各行中的操作的时刻的图。为了便于理解，像素阵列PA中的各行以R0～R7表示，仅示出电压V2与曝光和信号读出的时刻。在摄像装置100中，在非曝光期间N，对光电转换部13施加第一电压范围内的电压Vb，在曝光期间E对光电转换部13施加第二电压范围内的电压Va。如图6所示，在非曝光期间N中，依次进行R0～R7的各行的信号读出R。曝光期间E的开始和终止的时刻在R0～R7所有行中均一致。即，一边依次进行信号的读出，一边实现了全局快门功能。
(实施例1)
图7A中表示实施例1中的光电转换部13的各构成的能带图。在实施例1中，第二电极12由Al形成，第一电极11由作为透明电极材料的ITO形成。光电转换层15包含Si(OSiHex3)2Nc(硅萘酞菁双(三己基甲硅烷基氧化物)，也可称为萘酞菁双(三己基硅氧基)硅烷)(式(2))和C60(式(3))。另外，电荷阻挡层16包含TAPC(二-[4-(N,N-二甲苯基-氨基)-苯基]环己烷)(式(4))。在光电转换层15中，硅萘酞菁双(三己基甲硅烷基氧化物)为给体材料。C60为受体材料。
ITO、Al的功函数、硅萘酞菁双(三己基甲硅烷基氧化物)和C60的电离电势和电子亲和力、以及TAPC的电离电势和电子亲和力如下述表1所示。以下，将功函数、电离电势和电子亲和力分别记为WF、IP和EA。WF与从真空能级向费米能级的能量差相当。IP与从真空能级向HOMO的能级的能量差相当。EA与从真空能级向LUMO的能级的能量差相当。此处，表1所示的IP是利用光电子产率能谱法测量的值，EA是由IP的值与吸收光谱末端的能量之差求出的值。WF、IP、EA的值均将真空能级作为基准。关于费米能级、HOMO和LUMO的能级，“能级深”分别意味着WF、IP、EA的值大。在图7A和之后所示的能带图中，纵轴的箭头表示能级深或WF、IP、EA的值大的方向。
表1
利用下述方法制作实施例1的光电转换部13。在洁净的玻璃基板上形成ITO膜。将ITO膜图案化，作为第一电极11。接着，在第一电极11上通过真空蒸镀法形成厚度50nm的电荷阻挡层16和厚度400nm的光电转换层15。光电转换层15通过共蒸镀同时堆积硅萘酞菁双(三己基甲硅烷基氧化物)和C60。最后，通过真空蒸镀法在光电转换层15上堆积Al，作为第二电极12。另外，实施例1中作为电荷阻挡层16的材料使用的TAPC的可见光区域的吸光系数比光电转换层15低。另外，电荷阻挡层16的厚度也薄至50nm，因此透过入射的可见光中的70％以上。
在实施例1中，第二电极12的WF与相邻的光电转换层15的EA的能量差小。因此，在实施例1的构成中，若对第一电极11施加负电压(或，对第二电极12施加正电压)，则成为对光电转换层15施加了反向偏压的状态。
实施例1中为使第一电极11为透明电极、第二电极12为遮光性电极并从基板侧照射光的构成，但不限定于这样的构成。即便是使第一电极11为遮光性电极、第二电极12为透明电极并从第二电极侧照射光的构成，也可得到同样的效果。
接着，利用下述方法测定了实施例1的光电转换部13的电流-电压特性。在不照射光的情况和照射光的情况下，对光电转换部13的第一电极11施加电压，测定在第一电极11与第二电极12之间流通的电流。另外，即便代替对第一电极11施加电压而以反极性对第二电极12施加绝对值相同的电压，也得到同样的结果。作为照射到光电转换部13的光，使用照度100mW/cm2的模拟日光。将结果示于图7B中。另外，照射光的情况的结果用白圆表示，未照射光的情况的结果用黑三角表示。
在实施例1中，图7B中，在两箭头所示的-0.5V至2.0V左右的电压范围中，光电转换部13的亮时的电流值与暗时的电流值实质上同等。即，-0.5V至2.0V左右的电压范围为第一电压范围。因此，通过使用该光电转换部13，能够驱动上述摄像装置。即，通过使用该光电转换部13，能够实现以简单的电路实现全局快门功能的摄像装置。
(实施例2)
图10A中表示实施例2中的光电转换部13的能带图。实施例2在使用CZBDF(3,7-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-2,6-二苯基苯并[1,2-b:4,5-b']二呋喃(式5))作为电荷阻挡层这点上与实施例1不同。CZBDF的IP为6.0eV。即，在实施例2中，电荷阻挡层16的IP与相邻的光电转换层15的给体材料的IP和构成相邻的第一电极11的材料的WF相比更大。具体而言，电荷阻挡层16的IP与光电转换层15的给体材料的IP的能量差为0.6eV。
图11A表示实施例2的光电转换部13的电流-电压特性。实施例2的电流-电压特性的测定与实施例1同样地进行。照射光的情况的结果用白圆表示，未照射光的情况的结果用黑三角表示。
在实施例2中，图11A中，在两箭头所示的-0.5V至5.0V左右的电压范围中，光电转换部13的亮时的电流值与暗时的电流值实质上同等。即，-0.5V至5.0V左右的电压范围为第一电压范围。
(参考例1～3)
图10B表示参考例1中的光电转换部13的能带图。参考例1在使用TPD(N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺(式(6)))作为电荷阻挡层这点上与实施例1不同。TPD的IP为5.4eV。即，在参考例1中，光电转换层15的给体材料的IP与电荷阻挡层16的IP为相同程度的值。图10C表示参考例2中的光电转换部13的能带图。参考例2在使用m-MTDATA(4,4',4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺(式(7))作为电荷阻挡层这点上与实施例1不同。m-MTDATA的IP为5.1eV。即，在参考例2中，与光电转换层15的给体材料的IP相比，电荷阻挡层16的IP变小。图10D表示参考例3中的光电转换部13的能带图。参考例3在不使用电荷阻挡层16这点上与实施例1不同。
将参考例1至参考例3的光电转换部13的电流-电压特性分别示于图11B至图11D。照射光的情况的结果用白圆表示，未照射光的情况的结果用黑三角表示。参考例1至参考例3的光电转换部13的电流-电压特性均不具有第一电压范围。
由实施例1、2与参考例1～3的比较可知，在积蓄空穴的摄像装置中，通过使电荷阻挡层16的IP大于相邻的光电转换层的给体材料的IP、和相邻的第一电极材料的WF，由此光电转换部13的电流-电压特性具有第一电压范围。另外，电荷阻挡层的IP与光电转换层的给体材料的IP的能量差在实施例1中为0.2eV，在实施例2中为0.6eV。另一方面，第一电压范围在实施例1中为-0.5V～2.0V，在实施例2中为-0.5V～5.0V。由实施例1与实施例2的比较可知，电荷阻挡层16的IP与相邻的光电转换层的给体材料的IP的能量差越大，则成为第一电压范围的电压范围越宽。
在电荷阻挡层的IP比相邻的光电转换层的给体材料的IP深的情况下，为了使在光电转换层中产生的空穴到达第一电极，需要超过各IP间的能量势垒。但是，在对光电转换层施加的电场小的范围中，在光电转换层产生的电荷无法接受电场产生的充分的能量，无法超过该能量势垒，因此无法被取出到第一电极，在光电转换层内再结合而失活。该电场小的范围为第一电压范围。因此，基于这样的考察，认为越增大电荷阻挡层16的IP与相邻的光电转换层的给体材料的IP的能量差，越能扩大第一电压范围。
在光电转换部13的电流-电压特性中，第一电压范围越大，对于动态范围宽的摄像装置的实现越有利。这是因为，入射到像素阵列PA的光量的差越大，各像素的电荷蓄积区域41的电压Vc的差也越大，因此在曝光期间终止时施加到光电转换部13的电压Vo的各像素的偏差也越大。
另一方面，就在照射光的情况下对光电转换部13施加成为反向偏压的电压时的电流值来说，与电荷阻挡层16的IP与光电转换层的给体材料的IP的能量差为0.2eV时(图7A、7B)相比，为0.6eV时(图10A、图11A)较小。因此，从提高摄像装置100的灵敏度的观点考虑，电荷阻挡层16的IP与光电转换层的给体材料的IP的能量差小。具体而言，可以使电荷阻挡层16的IP与光电转换层的给体材料的IP的能量差为0.6eV以下。
在以上的构成例中，以使用空穴作为信号电荷的摄像装置为例，示出了改变电荷阻挡层16的材料的构成，但使用电子作为信号电荷的摄像装置也能够同样构成。在使用电子作为信号电荷的摄像装置中，通过使电荷阻挡层16的EA小于相邻的第一电极材料的WF和相邻的光电转换层的受体材料的EA而构成，能够得到同样的效果。另外，电荷阻挡层16的EA与相邻的第一电极材料的WF、或相邻的光电转换层的受体材料的EA的能量差也可以大于0eV。通过如此构成，能够扩大摄像装置100的动态范围。另外，与相邻的光电转换层的受体材料的EA的能量差也可以为0.2eV以上。通过如此构成，能够进一步扩大摄像装置100的动态范围。此外，电荷阻挡层16的EA与相邻的光电转换层的受体材料的EA的能量差可以为0.6eV以下。通过如此构成，能够提高摄像装置100的灵敏度。
产业上利用的可能性
本申请的摄像装置能够用于光检测装置、图像传感器等，特别是对于以高速移动的对象物的摄影有用。具体而言，例如可以举出机器视觉用摄像机、车辆搭载用摄像机。机器视觉用摄像机例如能够用于以图像识别进行生产工厂中的生产物的状态判断或不良检测、分类等的输入。另外，车辆搭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，能够用于对操作者使车辆安全行驶用的支持。另外，通过适当地选择光电转换层的材料，不仅是彩色图像，还能够取得利用红外线的图像。进行利用红外线的摄像的光传感器例如能够用于安保摄像机、被搭载于车辆而使用的摄像机等。