本發(fā)明涉及攝像裝置。

背景技術(shù)：

在各種領(lǐng)域中廣泛地使用數(shù)字相機(數(shù)字視頻相機或數(shù)字靜像相機)。如周知的那樣，在數(shù)字相機中，使用CCD(Charge Coupled Device)型攝像裝置、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型攝像裝置等攝像裝置。這些攝像裝置具有例如以光電二極管為代表的光電變換元件。

除了使用光電二極管的攝像裝置以外，還提出了使用由非晶硅或有機材料等形成的光電變換膜的攝像裝置。例如專利文獻1公開了具有光電變換膜的層疊型的攝像裝置。在層疊型的攝像裝置中，放大晶體管及選擇晶體管等用于從各像素讀出電信號的晶體管形成在半導(dǎo)體基板上。光電變換膜配置在以將這些晶體管覆蓋的方式形成的層間絕緣層上。光電變換膜通過在層間絕緣層內(nèi)設(shè)置的金屬布線或金屬層而與半導(dǎo)體基板上的電路電連接。在層疊型的攝像裝置中，生成信號電荷的光電變換膜位于半導(dǎo)體基板的上方。因此，與用于信號檢測的各種晶體管和光電二極管形成在同一個半導(dǎo)體基板上的構(gòu)造相比，層疊型的構(gòu)造具有容易確保受光面積的優(yōu)點。因此，層疊型的攝像裝置有利于高精細化。

另一方面，在層疊型的攝像裝置中，通過單純采用相關(guān)雙采樣，不能將在復(fù)位時發(fā)生的kTC噪聲(也稱作“復(fù)位噪聲”)除去。這是因為，在層疊型的攝像裝置中，由于在光電變換膜與半導(dǎo)體基板上的電路之間夾著金屬布線或金屬層，所以難以將信號電荷完全傳送至浮動擴散層。在專利文獻1所公開的攝像裝置中，形成使信號讀出電路的輸出向像素內(nèi)的復(fù)位晶體管的源極或漏極負反饋的反饋環(huán)路，還將隨著時間的經(jīng)過而電位變高的電壓向復(fù)位晶體管的柵極供給。在專利文獻1所公開的攝像裝置中，如此消除kTC噪聲。

專利文獻1：國際公開第2014/083730號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在攝像裝置的領(lǐng)域中，希望降低kTC噪聲等噪聲。

根據(jù)本申請的非限定性的一例示性的實施方式，提供以下技術(shù)方案。

一種攝像裝置，具備：多個像素，分別包括光電變換部以及檢測由上述光電變換部生成的信號的信號檢測電路；電壓產(chǎn)生電路，產(chǎn)生電壓值隨著時間的經(jīng)過而變化的傾斜電壓；第1切換電路，連接于上述電壓產(chǎn)生電路；第1電壓線，被施加第1電壓及比上述第1電壓高的第2電壓中的一方；第2電壓線，連接于上述第1切換電路；多個第2切換電路，連接于上述第1電壓線及上述第2電壓線；以及多個第3電壓線，分別將上述多個第2切換電路中的1個第2切換電路與上述多個像素中的對應(yīng)于上述1個第2切換電路的1個以上的像素連接；上述多個第2切換電路分別有選擇地建立上述第1電壓線及上述第2電壓線中的某一方與上述多個第3電壓線中的對應(yīng)的第3電壓線之間的電連接；上述第1切換電路切換向上述第2電壓線是施加上述第1電壓及上述第2電壓中的另一方還是施加上述傾斜電壓。

此外，一種攝像裝置，包括：第1電壓線，被施加第1電壓；電壓產(chǎn)生電路，輸出電壓值隨著時間的經(jīng)過而變化的傾斜電壓；第1切換電路，連接于上述電壓產(chǎn)生電路；第2電壓線，連接于上述第1切換電路；第2切換電路，連接于第1電壓線和第2電壓線；第3電壓線，連接于上述第2切換電路；以及多個像素，分別連接于上述第3電壓線，包括光電變換部和檢測由上述光電變換部生成的信號的信號檢測電路；上述第1切換電路切換向上述第2電壓線是施加上述傾斜電壓，還是施加與上述第1電壓不同的第2電壓；上述第2切換電路切換是將上述第1電壓線與上述第3電壓線電連接，還是將上述第2電壓線與上述第3電壓線電連接。

另外，包含性或具體的形態(tài)也可以通過元件、設(shè)備、系統(tǒng)、集成電路及方法實現(xiàn)。此外，包含性或具體的形態(tài)也可以通過元件、設(shè)備、系統(tǒng)、集成電路及方法的任意的組合來實現(xiàn)。

公開的實施方式的追加的效果及優(yōu)點根據(jù)說明書及附圖會變得清楚。效果及/或優(yōu)點由說明書及附圖中公開的各種實施方式及特征分別提供，并不為了得到它們的1個以上而需要全部。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供一種能夠進一步降低噪聲的影響的攝像裝置或能夠?qū)崿F(xiàn)更高速的信號讀出的攝像裝置的至少某一種。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的攝像裝置的例示性的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示單位像素單元10A的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖3是用來說明信號的讀出時的攝像裝置100A的動作的例示性的時間圖。

圖4是表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的另一例的圖。

圖5是表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例的圖。

圖6是表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例的圖。

圖7是表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例的圖。

圖8是表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例的圖。

圖9是表示本發(fā)明的第1實施方式的攝像裝置的另一例示性的結(jié)構(gòu)的圖。

圖10是表示本發(fā)明的第2實施方式的攝像裝置的例示性的結(jié)構(gòu)的圖。

圖11是示意地表示有關(guān)本發(fā)明的第3實施方式的相機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。

附圖標(biāo)記說明

2 放大器

3、3C 頻帶控制電路

10A～10G 單位像素單元

11 反饋晶體管

12 復(fù)位晶體管

14 放大晶體管

16 地址晶體管

18 反向放大器

20 光電變換部

20a 像素電極

20b 光電變換膜

20c 對置電極

21_i 反饋控制線

24 電源布線

25 電壓切換電路

26 垂直信號線

27 恒流源

28 反饋線

70A～70C 垂直掃描電路

71Aa、71Ba、71Ca 行驅(qū)動器陣列

71A_i、71B_i、71C_i 行驅(qū)動器

72A、72B 電壓切換電路

73c、75c CMOS開關(guān)

73p pMOS開關(guān)

74c_i、76c_i、78c_i CMOS開關(guān)

74n_i、78n_i nMOS開關(guān)

75n nMOS開關(guān)

76p_i、78p_i pMOS開關(guān)

78 控制電路

80 電壓產(chǎn)生電路

90，90G 像素陣列

100A、100B、200 攝像裝置

300 相機系統(tǒng)

310 透鏡光學(xué)系統(tǒng)

330 系統(tǒng)控制器

320 相機信號處理部

C1、C2 電容元件

FC1～FC3 反饋電路

FD 電荷蓄積節(jié)點

L1 第1電壓線

L2 第2電壓線

L3 第3電壓線

RC 復(fù)位電路

RD 復(fù)位漏極節(jié)點

SC 信號檢測電路

SW1 第1開關(guān)

SW2 第2開關(guān)

T1 第1端子

T2 第2端子

VS1 第1電壓源

VS2 第2電壓源

具體實施方式

(發(fā)明者的認識)

在說明本發(fā)明的實施方式之前，首先說明本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)的認識。

在攝像裝置的像素的驅(qū)動及控制中，通常使用大小不同的多個電壓。例如在CMOS型攝像裝置中，通過將低(LOW)電壓及高(HIGH)電壓的一方有選擇地供給至像素，控制像素內(nèi)的晶體管的導(dǎo)通及截止。

在攝像裝置的像素的驅(qū)動及控制中，除了低電壓及高電壓以外，還有與它們不同的第3電壓用于像素的驅(qū)動及控制的情況。例如，在上述專利文獻1所公開的攝像裝置中，向復(fù)位晶體管的柵極有選擇地供給復(fù)位晶體管導(dǎo)通的高電平的電壓、復(fù)位晶體管截止的低電平的電壓及從低電平向高電平隨著時間變化的第3電壓中的某一個。這些高電平的電壓、低電平的電壓及第3電壓經(jīng)由與復(fù)位晶體管的柵極連接的行信號線供給至希望的像素。行信號線按通過將多個像素例如排列為矩陣狀而構(gòu)成的像素陣列的每個行設(shè)置。

為了對行信號線有選擇地施加低電壓、高電壓及第3電壓中的某一個，例如只要設(shè)置被供給低電壓的第1電壓線、被供給高電壓的第2電壓線及被供給第3電壓的第3電壓線，將它們中的某1個有選擇地與行信號線連接就可以。例如，通過在第1電壓線與行信號線之間、第2電壓線與行信號線之間、第3電壓線與行信號線之間分別設(shè)置晶體管等開關(guān)元件，能夠?qū)⒌?～第3電壓線中的某1個有選擇地連接到行信號線。

但是，晶體管在控制端子與其他端子之間具有寄生電容。例如，場效應(yīng)晶體管(FET)在柵極－源極間及柵極－漏極間具有寄生電容。因此，即使行信號線與第1電壓線之間、及行信號線與第2電壓線之間的晶體管截止，通過經(jīng)由這些寄生電容的耦合，也有第1電壓線上或第2電壓線上的噪聲(例如電源噪聲)混入到第3電壓中的情況。特別是，在如在專利文獻1中公開那樣使用隨著時間變化的第3電壓執(zhí)行kTC噪聲的消除那樣的結(jié)構(gòu)中，如果通過電容耦合而噪聲混入到第3電壓中，則有可能不能得到充分的噪聲消除效果。這樣，噪聲向第3電壓的混入可能對畫質(zhì)帶來不良影響。

如上述那樣，向像素供給第3電壓的行信號線對應(yīng)于像素陣列的各行而設(shè)置。因此，用來將第1電壓線、第2電壓線及第3電壓中的某1個有選擇地與行信號線連接的切換電路也可以按像素陣列的每個行設(shè)置。在這樣的結(jié)構(gòu)中，介于高電壓或低電壓的供給源與多個行信號線中的關(guān)注的行信號線之間的晶體管的數(shù)量按每個關(guān)注的行信號線而不同。例如，高電壓的供給源與關(guān)注的行信號線越遠離，介于高電壓的供給源與該行信號線之間的晶體管的數(shù)量越增加。

介于高電壓的供給源(或低電壓的供給源)與行信號線之間的晶體管的數(shù)量越增加，由電容耦合帶來的噪聲越被累積，所以噪聲向第3電壓的混入越增大。此外，第2電壓線(或第1電壓線)及被供給第3電壓的第3電壓線典型地沿著像素陣列的列方向延伸。因此，高電壓的供給源(或低電壓的供給源)與行信號線越遠離，第2電壓線(或第1電壓線)與第3電壓線之間的布線間耦合也越增大，噪聲向第3電壓的混入越增大。

即，具有與處于距高電壓的供給源(或低電壓的供給源)越遠的位置的行信號線的連接的像素，越強地受到第2電壓線上(或第1電壓線上)的噪聲的影響。因此，按像素陣列的每個行，噪聲消除的效果不同，所得到的圖像中有可能發(fā)生所謂的陰影(shading)。陰影是在圖像的中心部與周邊部之間發(fā)生顏色不勻及/或亮度不勻的現(xiàn)象。

本發(fā)明者鑒于上述情況反復(fù)進行了研究，完成了本發(fā)明的攝像裝置。

本發(fā)明的一技術(shù)方案的概要是以下這樣的。

[項目1]

一種攝像裝置，具備：多個像素，分別包括光電變換部以及檢測由光電變換部生成的信號的信號檢測電路；電壓產(chǎn)生電路，產(chǎn)生電壓值隨著時間的經(jīng)過而變化的傾斜電壓；第1切換電路，連接于電壓產(chǎn)生電路；第1電壓線，被施加第1電壓及比第1電壓高的第2電壓中的一方；第2電壓線，連接于第1切換電路；多個第2切換電路，連接于第1電壓線及第2電壓線；以及多個第3電壓線，分別將多個第2切換電路中的1個第2切換電路與多個像素中的對應(yīng)于上述1個第2切換電路的1個以上的像素連接；多個第2切換電路分別有選擇地建立第1電壓線及第2電壓線中的某一方與多個第3電壓線中的對應(yīng)的第3電壓線之間的電連接；第1切換電路切換向第2電壓線是施加第1電壓及第2電壓中的另一方還是施加傾斜電壓。

根據(jù)項目1的結(jié)構(gòu)，能夠抑制噪聲向?qū)Φ?電壓線施加的傾斜電壓的混入。

[項目2]

如項目1所述的攝像裝置，第1電壓及第2電壓中的另一方是第2電壓。

根據(jù)項目2的結(jié)構(gòu)，能夠使施加高電壓的電壓線和施加傾斜電壓的電壓線為共用的電壓線。

[項目3]

如項目1或2所述的攝像裝置，多個像素分別還具備將光電變換部的信號進行初始化的復(fù)位電路。

根據(jù)項目3的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐怆娮儞Q部的信號進行初始化。

[項目4]

如項目3所述的攝像裝置，還具備使信號檢測電路的輸出向光電變換部負反饋的反饋電路；復(fù)位電路構(gòu)成反饋電路的反饋環(huán)路的一部分。

根據(jù)項目4的結(jié)構(gòu)，能夠抑制熱噪聲。

[項目5]

如項目4所述的攝像裝置，復(fù)位電路包括第1晶體管，該第1晶體管的輸入端子及輸出端子的一方連接于光電變換部，該第1晶體管的控制端子連接于多個第3電壓線中的對應(yīng)的第3電壓線。

根據(jù)項目5的結(jié)構(gòu)，能夠使用傾斜電壓抑制熱噪聲。

[項目6]

如項目3所述的攝像裝置，還具備使信號檢測電路的輸出向光電變換部負反饋的反饋電路；反饋電路包括第1晶體管，所述第1晶體管構(gòu)成反饋電路的反饋環(huán)路的一部分，其控制端子連接于多個第3電壓線中的對應(yīng)的第3電壓線；復(fù)位電路包括其輸入端子及輸出端子的一方連接于光電變換部的第2晶體管。

根據(jù)項目6的結(jié)構(gòu)，能夠使用傾斜電壓抑制熱噪聲。此外，還能夠?qū)⑷我獾碾妷鹤鳛閺?fù)位的基準電壓而向電荷積蓄節(jié)點施加。

[項目7]

如項目1～6中任一項所述的攝像裝置，傾斜電壓是隨著時間的經(jīng)過而在第1電壓與第2電壓之間的范圍中大致變大的電壓或大致變小的電壓。

根據(jù)項目7的結(jié)構(gòu)，不論各個反饋晶體管11的閾值VTf的偏差如何，都能夠執(zhí)行噪聲消除。

[項目8]

一種攝像裝置，具備：多個像素，分別包括光電變換部及檢測由光電變換部生成的信號的信號檢測電路；電壓產(chǎn)生電路，產(chǎn)生傾斜電壓；第1電壓線，被施加第1電壓；第2電壓線，被施加比第1電壓高的第2電壓；第3電壓線；連接于電壓產(chǎn)生電路；多個切換電路，電連接于第1電壓線、第2電壓線及第3電壓線；以及多個第4電壓線，分別將多個切換電路中的1個切換電路與多個像素中的對應(yīng)于一個切換電路的1個以上的像素連接；多個切換電路分別有選擇地建立第1電壓線、第2電壓線及第3電壓線中的某1個與多個第4電壓線中的對應(yīng)的第4電壓線之間的電連接。

根據(jù)項目8的結(jié)構(gòu)，能夠使攝像裝置的動作高速化。

[項目9]

如項目1～8中任一項所述的攝像裝置，多個像素以矩陣狀排列，攝像裝置具有連接于多個像素的各個像素的垂直掃描電路；第1電壓線及第2電壓線配置在垂直掃描電路內(nèi)。

根據(jù)項目9的結(jié)構(gòu)，由于能夠使第1電壓線及第2電壓線中的至少一方的線寬比第3電壓線大，所以能夠形成低電阻的第1電壓線及/或第2電壓線。此外，能夠抑制周邊電路的大型化。

[項目10]

一種攝像裝置，包括：第1電壓線，被施加第1電壓；電壓產(chǎn)生電路，輸出電壓值隨著時間的經(jīng)過而變化的傾斜電壓；第1切換電路，連接于電壓產(chǎn)生電路；第2電壓線，連接于第1切換電路；第2切換電路，連接于第1電壓線和第2電壓線；第3電壓線，連接于第2切換電路；以及多個像素，分別連接于第3電壓線，包括光電變換部和檢測由光電變換部生成的信號的信號檢測電路；第1切換電路切換向第2電壓線是施加傾斜電壓還是施加與第1電壓不同的第2電壓；第2切換電路切換將第1電壓線與第3電壓線電連接、還是將第2電壓線與第3電壓線電連接。

[項目11]

如項目10所述的攝像裝置，多個像素分別包括第1晶體管，該第1晶體管的輸入端子及輸出端子的一方連接于光電變換部，該第1晶體管的控制端子連接于第3電壓線。

[項目12]

如項目9或10所述的攝像裝置，傾斜電壓是隨著時間的經(jīng)過而在第1電壓與第2電壓之間的范圍中大致變大的電壓或大致變小的電壓。

以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。另外，以下說明的實施方式都表示包含性或具體的例子。在以下的實施方式中表示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等是一例，不是要限定本發(fā)明。在本說明書中說明的各種形態(tài)只要不發(fā)生矛盾，能夠相互組合。此外，關(guān)于以下的實施方式的構(gòu)成要素中的、表示最上位概念的獨立權(quán)利要求中沒有記載的構(gòu)成要素，設(shè)為任意的構(gòu)成要素進行說明。在以下的說明中，具有實質(zhì)上相同的功能的構(gòu)成要素有時用共同的附圖標(biāo)記表示而省略說明。

(第1實施方式)

圖1表示本發(fā)明的第1實施方式的攝像裝置的例示性的結(jié)構(gòu)。圖1所示的攝像裝置100A具有包括多個單位像素單元10A的像素陣列90和周邊電路。如后述那樣，各個單位像素單元10A包括光電變換部和信號檢測電路。

通過將單位像素單元10A二維或一維地排列，形成感光區(qū)域(像素區(qū)域)。在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，單位像素單元10A在行方向及列方向上排列。在本說明書中，所謂行方向及列方向，是指行及列分別延伸的方向。即，在圖1中，紙面的垂直方向是列方向，水平方向是行方向。以下，有將包含在像素陣列90中的單位像素單元10A中的1個用行號i及列號j的組(i，j)表現(xiàn)的情況。這里，i＝0，1，…，m－1，j＝0，1，…，n－1(m及n是1以上的自然數(shù))。例如，在圖1中位于像素陣列90的左下角的單位像素單元10A用坐標(biāo)(0，0)表示，位于右上角的單位像素單元10A用坐標(biāo)(m－1，n－1)表示。

攝像裝置100A的周邊電路包括具有與各個單位像素單元10A的電連接的垂直掃描電路(也稱作“行掃描電路”)70A和電壓產(chǎn)生電路80。周邊電路可以包括負載電路、列信號處理電路及水平信號讀出電路等其他要素。

垂直掃描電路70A具有從未圖示的第1電壓源接受第1電壓(例如0V或－1V左右的低電壓)的供給的第1端子T1、和從未圖示的第2電壓源接受第2電壓(例如4V左右的高電壓)的供給的第2端子T2。即，在攝像裝置100A的動作時，從第1電壓源及第2電壓源分別對垂直掃描電路70A供給低電壓及高電壓。

垂直掃描電路70A具有與電壓產(chǎn)生電路80的連接。電壓產(chǎn)生電路80在攝像裝置100A的動作時，向垂直掃描電路70A供給傾斜電壓(ramp voltage)。電壓產(chǎn)生電路80只要能夠輸出傾斜電壓就可以，可以采用周知的各種電路。電壓產(chǎn)生電路80也可以構(gòu)成為，例如將輸入電壓變換為傾斜電壓而輸出。另外，本說明書中的“傾斜電壓”，是指隨著時間的經(jīng)過而變化的電壓。“傾斜電壓”也可以是隨著時間的經(jīng)過而大致變大或大致變小的電壓。本說明書中的“傾斜電壓”，也可以是例如以直線狀變大的電壓或變小的電壓、以階梯狀變化的電壓、變動且平均地變大的電壓或變小的電壓等。

在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，垂直掃描電路70A包括行驅(qū)動器陣列71Aa、電壓切換電路72A、控制電路78、第1電壓線L1及第2電壓線L2。在該例中，第1電壓線L1及第2電壓線L2分別連接于第1端子T1及電壓切換電路72A。在該例中，在攝像裝置100A的動作時，第1電壓線L1被施加低電壓。

如圖示那樣，電壓切換電路72A連接于電壓產(chǎn)生電路80及第2端子T2。即，在攝像裝置100A的動作時，電壓切換電路72A接受高電壓及傾斜電壓的供給。電壓切換電路72A構(gòu)成為，能夠切換向第2電壓線L2是施加高電壓還是施加傾斜電壓。在該例中，電壓切換電路72A具有連接在電壓產(chǎn)生電路80與第2電壓線L2之間的CMOS開關(guān)73c、和連接在第2端子T2與第2電壓線L2之間的pMOS開關(guān)73p。

電壓切換電路72A中的CMOS開關(guān)73c及pMOS開關(guān)73p互補地動作。即，當(dāng)CMOS開關(guān)73c接通時，pMOS開關(guān)73p斷開，當(dāng)CMOS開關(guān)73c斷開時，pMOS開關(guān)73p接通。因而，當(dāng)CMOS開關(guān)73c接通時，建立電壓產(chǎn)生電路80與第2電壓線L2之間的連接，經(jīng)由電壓切換電路72A向第2電壓線L2供給傾斜電壓。當(dāng)CMOS開關(guān)73c斷開時，pMOS開關(guān)73p接通，從而建立第2端子T2與第2電壓線L2之間的連接，向第2電壓線L2供給高電壓。CMOS開關(guān)73c及pMOS開關(guān)73p的接通及斷開例如根據(jù)從控制電路78供給的控制信號Tp是高電平還是低電平來決定。

行驅(qū)動器陣列71Aa包括與像素陣列90中的單位像素單元10A的行數(shù)(例如幾千行)相同數(shù)量的行驅(qū)動器71A_i。即，各個行驅(qū)動器71A_i與像素陣列90的單位像素單元10A的各行對應(yīng)而設(shè)置。如圖示那樣，各個行驅(qū)動器71A_i通過反饋控制線21_i連接于屬于第i行的1個以上的單位像素單元10A。后帶的字符i是用來區(qū)別各個行驅(qū)動器的索引。例如，行驅(qū)動器71A₀通過反饋控制線21₀連接于坐標(biāo)為(0，0)～(0，n－1)的n個單位像素單元10A。

在該例中，各個行驅(qū)動器71A_i連接于在攝像裝置100A的動作時被施加高電壓或傾斜電壓的第2電壓線L2、和在攝像裝置100A的動作時被施加低電壓的第1電壓線L1。即，在攝像裝置100A的動作時，各個行驅(qū)動器71A_i根據(jù)電壓切換電路72A中的CMOS開關(guān)73c及pMOS開關(guān)73p的接通或斷開，接受高電壓及低電壓的供給或接受傾斜電壓及低電壓的供給。

各個行驅(qū)動器71A_i構(gòu)成為能夠切換向?qū)?yīng)的反饋控制線21_i施加的電壓。在該例中，各個行驅(qū)動器71A_i具有連接在電壓切換電路72A與反饋控制線21_i之間的CMOS開關(guān)74c_i、和連接在第1端子T1與反饋控制線21_i之間的nMOS開關(guān)74n_i。例如如果關(guān)注行驅(qū)動器71A₀，則如圖示那樣，行驅(qū)動器71A₀具有CMOS開關(guān)74c₀及nMOS開關(guān)74n₀。

各個行驅(qū)動器71A_i的CMOS開關(guān)74c_i及nMOS開關(guān)74n_i互補地動作。當(dāng)CMOS開關(guān)74c_i接通時，建立第2電壓線L2與反饋控制線21_i之間的連接。因而，根據(jù)供給到電壓切換電路72A中的控制信號Tp是高電平還是低電平，向反饋控制線21_i供給高電壓或傾斜電壓的某一方。當(dāng)CMOS開關(guān)74c_i斷開時，nMOS開關(guān)74n_i接通，建立第1電壓線L1與反饋控制線21_i之間的連接，從而向反饋控制線21_i供給低電壓。CMOS開關(guān)74c_i及nMOS開關(guān)74n_i的接通及斷開例如根據(jù)從控制電路78供給的控制信號Rw_i是高電平還是低電平來決定。

如以上說明，在該例中，使供給高電壓的電壓線與供給電壓隨著時間變化的傾斜電壓的電壓線共同。此外，在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，將電壓切換電路72A配置在行驅(qū)動器陣列71Aa的外部，對行驅(qū)動器71A_i有選擇地施加高電壓及傾斜電壓的某一方。因此，在與像素陣列90的各行對應(yīng)設(shè)置的各個行驅(qū)動器71A_i中，不需要設(shè)置用來切換將供給高電壓的電壓線連接到反饋控制線21_i、還是將供給傾斜電壓的電壓線連接到反饋控制線21_i的開關(guān)元件。因而，能夠抑制由經(jīng)由晶體管的電容耦合帶來的、噪聲向傾斜電壓的混入。此外，由于不需要分別設(shè)置供給高電壓的電壓線和供給傾斜電壓的電壓線，所以使它們之間的布線間耦合也降低。例如，與在幾千個行驅(qū)動器的各自中配置了切換向?qū)⑿序?qū)動器與對應(yīng)于該行驅(qū)動器的1個以上的單位像素單元連結(jié)的電壓線供給高電壓還是供給傾斜電壓的電壓切換電路的結(jié)構(gòu)相比，能夠?qū)⒔?jīng)由晶體管的電容耦合及布線間耦合分別降低到1/100左右及1/1000左右。

這樣，根據(jù)本發(fā)明的第1實施方式，由于能夠降低電容耦合及布線間耦合，所以能夠抑制噪聲向傾斜電壓的混入。通過抑制噪聲向傾斜電壓的混入，能夠執(zhí)行更有效的噪聲消除。因而，能夠抑制陰影的發(fā)生。噪聲消除的具體例后述。

進而，根據(jù)本發(fā)明的第1實施方式，由于能夠削減電壓線的根數(shù)及各個行驅(qū)動器中的開關(guān)元件的個數(shù)，所以還能得到縮小行驅(qū)動器的面積的效果。此外，由于能夠削減電壓線的根數(shù)，所以布線的設(shè)計的自由度提高。即，有利于高精細化及高功能化。另外，即使將切換向行驅(qū)動器供給高電壓還是供給傾斜電壓的電壓切換電路集中在1處，由將電壓切換電路集中在1處而帶來的功率的增加也只不過是例如20～30μW左右。

在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，攝像裝置100A的周邊電路包括1個垂直掃描電路70A。但是，在周邊電路中也可以包含兩個以上的垂直掃描電路。例如，也可以在像素陣列的左右或上下各配置1個垂直掃描電路。

(單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的例子)

以下，說明像素陣列90中的單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的具體例。

圖2表示單位像素單元10A的電路結(jié)構(gòu)的一例。圖2將包含在像素陣列90的第i行中的單位像素單元10A中的1個取出而示意地表示。

在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，單位像素單元10A具有光電變換部20和包括放大晶體管14的信號檢測電路SC。在該例中，信號檢測電路SC包括地址晶體管16。放大晶體管14及地址晶體管16典型地是形成在半導(dǎo)體基板上的FET。以下，只要沒有特別說明，就說明作為晶體管而使用N溝道MOS的例子。另外，半導(dǎo)體基板并不限定于其整體是半導(dǎo)體的基板。半導(dǎo)體基板也可以是在形成感光區(qū)域的一側(cè)的表面設(shè)有半導(dǎo)體層的絕緣性基板等。

光電變換部20使用入射到感光區(qū)域中的光生成電信號。光電變換部20例如包括光電二極管、或者由有機材料或非晶硅等無機材料形成的光電變換膜。以下，以光電變換部20包括光電變換膜的層疊型的結(jié)構(gòu)為例進行說明。

光電變換部20設(shè)在配置有放大晶體管14的基板(典型地是半導(dǎo)體基板)的上方。光電變換部20具有像素電極20a、對置電極20c及配置在這些電極間的光電變換膜20b。像素電極20a由通過被摻雜鋁、銅等金屬或雜質(zhì)而被賦予導(dǎo)電性的多晶硅等形成。典型地，像素電極20a按各單位像素單元10A設(shè)置。例如，相互相鄰的兩個單位像素單元10A通過在它們之間設(shè)置空隙而被電分離。像素電極20a具有與電荷蓄積節(jié)點(也稱作“浮動擴散節(jié)點”)FD的連接。對置電極20c是配置在光電變換膜20b的受光面?zhèn)鹊碾姌O，由ITO等透明的導(dǎo)電性材料形成。在攝像裝置100A的動作時，對置電極20c被施加規(guī)定的電壓Vp。對置電極20c及光電變換膜20b典型地遍及兩個以上的單位像素單元10A形成。

通過向?qū)χ秒姌O20c施加電壓Vp，能夠?qū)⑼ㄟ^光電變換產(chǎn)生的空穴－電子對中的空穴及電子的某一方用像素電極20a收集。在作為信號電荷而利用空穴的情況下，作為電壓Vp而將例如10V左右的電壓向?qū)χ秒姌O20c施加。通過使對置電極20c的電位比像素電極20a的電位高，能夠在電荷蓄積節(jié)點FD中蓄積空穴。以下，說明作為信號電荷而利用空穴的例子。當(dāng)然，作為信號電荷也可以利用電子。

另外，作為電壓Vp，既可以對各個單位像素單元10A供給共通的電壓，也可以例如按由幾個單位像素單元10A構(gòu)成的每個像素塊供給不同的電壓。通過按每個像素塊供給不同的電壓，能夠改變各像素的靈敏度。

在電荷蓄積節(jié)點FD，連接著放大晶體管14的控制端子(這里是柵極)。放大晶體管14的輸入端子及輸出端子的一方(這里是漏極)經(jīng)由電源布線24連接于電壓切換電路25。電壓切換電路25包括連接于第1電壓源VS1的第1開關(guān)SW1及連接于第2電壓源VS2的第2開關(guān)SW2。放大晶體管14的漏極與第1電壓源VS1經(jīng)由第1開關(guān)SW1串聯(lián)連接。此外，放大晶體管14的漏極與第2電壓源VS2經(jīng)由第2開關(guān)SW2串聯(lián)連接。通過使用控制電壓V1及V2控制第1開關(guān)SW1及第2開關(guān)SW2各自的接通/斷開，由此能夠?qū)⒌?電壓源VS1及第2電壓源VS2的某一方有選擇地連接于放大晶體管14的漏極。從第1電壓源VS1供給的電壓例如是0V(接地)，從第2電壓源VS2供給的電壓例如是VDD(電源電壓)。電壓切換電路25既可以在多個像素間共用，也可以按每個像素設(shè)置。

放大晶體管14的輸入端子及輸出端子的另一方(這里是源極)經(jīng)由地址晶體管16連接于垂直信號線26及恒流源27。垂直信號線26也可以在兩個以上的像素之間共用。對于地址晶體管16的控制端子(這里是柵極)供給用來切換地址晶體管16的導(dǎo)通及截止的地址信號SEL。地址信號SEL例如被從垂直掃描電路70A供給。在地址信號SEL是高電平的情況下，地址晶體管16導(dǎo)通，由地址晶體管16、放大晶體管14及恒流源27形成源極跟隨器。由此，將與蓄積在電荷蓄積節(jié)點FD中的電荷對應(yīng)的信號向垂直信號線26輸出。在地址信號SEL是低電平的情況下，地址晶體管16截止，放大晶體管14和垂直信號線26被電分離。在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，放大晶體管14及電壓切換電路25構(gòu)成放大器2。

如圖2所例示那樣，攝像裝置也可以具有將光電變換部20的信號初始化的復(fù)位電路RC。在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，復(fù)位電路RC包括其輸入端子或輸出端子連接于光電變換部的復(fù)位晶體管12。在該例中，復(fù)位晶體管12的源極及漏極的一方連接于電荷蓄積節(jié)點FD。對于復(fù)位晶體管12的源極及漏極的另一方，經(jīng)由未圖示的復(fù)位電壓線施加規(guī)定的電壓VR2。電壓VR2是后述的復(fù)位動作中的基準電壓。也可以從垂直掃描電路70A供給電壓VR2。

對于復(fù)位晶體管12的控制端子(這里是柵極)，經(jīng)由未圖示的復(fù)位控制線供給復(fù)位信號RST。在復(fù)位信號RST的電位是高電平的情況下，復(fù)位晶體管12導(dǎo)通，電荷蓄積節(jié)點FD被復(fù)位。

復(fù)位電路RC既可以設(shè)在各個單位像素單元10A中，也可以在兩個以上的單位像素單元10A之間共用。本說明書中的“復(fù)位電路”，是指包括切換對電荷蓄積節(jié)點FD施加/不施加復(fù)位中的基準電壓的開關(guān)元件、并且連接于電荷蓄積節(jié)點FD的部分?！皬?fù)位電路”也可以將單位像素單元外的電路包含在其一部分中。

在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，攝像裝置具有使信號檢測電路SC的輸出負反饋的反饋電路FC1。在該例中，反饋電路FC1也可以在其一部分中包含具有反饋晶體管11以及電容元件C1及C2的頻帶控制電路3。頻帶控制電路3對放大器2的輸出信號施加頻帶限制并向電荷蓄積節(jié)點FD輸出。即，在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，將從電荷蓄積節(jié)點FD讀出的信號通過放大器2放大，在通過頻帶控制電路3施加頻帶限制后向電荷蓄積節(jié)點FD反饋。

反饋晶體管11的源極及漏極的一方經(jīng)由電容元件C1連接于光電變換部20。電容元件C1具有比較小的電容值。反饋晶體管11的源極及漏極的另一方連接于放大晶體管14與地址晶體管16之間的節(jié)點。即，在該例中，反饋晶體管11構(gòu)成反饋電路FC1中的反饋環(huán)路的一部分。以下，有將反饋晶體管11與電容元件C1之間的節(jié)點稱作復(fù)位漏極節(jié)點RD的情況。另外，在本說明書中，“電容元件”是指在電極之間夾著絕緣膜等電介體的構(gòu)造。本說明書中的“電極”并不限于由金屬形成的電極，廣泛地包括多晶硅層等。本說明書中的“電極”可以是半導(dǎo)體基板的一部分。

反饋晶體管11的控制端子(這里是柵極)連接于反饋控制線21_i。如參照圖1說明的那樣，反饋控制線21_i具有與對應(yīng)于像素陣列90的第i行而設(shè)置的行驅(qū)動器71A_i的連接。因而，通過使用控制信號Tp及RW_i，能夠?qū)⒔?jīng)由反饋控制線21_i對反饋晶體管11的柵極施加的電壓在高電壓、低電壓及傾斜電壓之間切換。

反饋晶體管11的狀態(tài)由反饋控制線21_i的電位決定。當(dāng)向反饋控制線21_i施加高電壓時，反饋晶體管11是導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)反饋晶體管11是導(dǎo)通狀態(tài)時，形成在其路徑中包含電荷蓄積節(jié)點FD、放大晶體管14、反饋晶體管11及電容元件C1的反饋環(huán)路。如果施加到反饋控制線21_i的電壓下降，則反饋晶體管11的電阻增加。如果反饋晶體管11的電阻增加，則穿過反饋晶體管11的源極、漏極間的信號的頻帶變窄，反饋的信號的頻率區(qū)域變窄。當(dāng)形成有反饋環(huán)路時(也可以說是反饋晶體管11沒有截止時)，反饋晶體管11輸出的信號通過由電容元件C1和電荷蓄積節(jié)點FD的寄生電容形成的衰減電路衰減。如果設(shè)電容元件C1的電容值為Cc，設(shè)電荷蓄積節(jié)點FD的寄生電容的電容值為Cfd，則衰減率B表示為B＝Cc/(Cc+Cfd)。如果施加到反饋控制線21_i的電壓下降而達到低電壓，則反饋晶體管11截止。即，不形成反饋環(huán)路。

在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，在復(fù)位漏極節(jié)點RD，連接著具有比電容元件C1大的電容值的電容元件C2。由電容元件C2和反饋晶體管11形成RC濾波電路。

電容元件C2的電極中的沒有連接于復(fù)位漏極節(jié)點RD的電極例如具有與未圖示的靈敏度調(diào)整線的連接。對于靈敏度調(diào)整線，例如從垂直掃描電路70A供給基準電壓VR1(例如0V)。另外，靈敏度調(diào)整線的電位在攝像裝置的動作時不需要被固定。例如也可以將脈沖電壓向靈敏度調(diào)整線供給。靈敏度調(diào)整線可以用于電荷蓄積節(jié)點FD的電位的控制。

(攝像裝置的動作)

接著，說明信號的讀出時的攝像裝置100A的例示性的動作。

圖3表示用來說明信號的讀出時的攝像裝置100A的動作的例示性的時間圖。在圖3中，各曲線圖的橫軸表示時間T。圖3所示的曲線圖的縱軸從上至下依次分別表示控制信號Tp的電壓電平、第2信號線L2的電壓電平Vc、控制信號Rw_i的電壓電平、反饋控制線21_i的電壓電平Vf、地址信號SEL的電壓電平、放大晶體管14的漏極及源極中的連接于電壓切換電路25上的一側(cè)(這里是漏極)的電壓電平Vd及復(fù)位信號RST的電壓電平。曲線圖中表示的電壓VTf是反饋晶體管11的閾值電壓。

在圖3所示的例子中，在時刻t10，控制信號Tp是低電平。因而，第2電壓線L2被施加高電壓。此外，在時刻t10，控制信號Rw_i也是低電平。此時，反饋控制線21_i是連接于第1電壓線L1的狀態(tài)，反饋晶體管11的柵極被施加低電壓。

(復(fù)位)

在時刻t11，使地址信號SEL的電位為低電平。由此，地址晶體管16截止，放大晶體管14和垂直信號線26被電分離。此外，使控制信號Rw_i成為高電平。通過使控制信號Rw_i成為高電平，代替第1電壓線L1而將第2電壓線L2連接于反饋控制線21_i，向反饋控制線21_i施加高電壓。通過向反饋控制線21_i施加高電壓，反饋晶體管11成為導(dǎo)通狀態(tài)，在單位像素單元10A內(nèi)形成反饋環(huán)路(參照圖2)。

如果設(shè)放大器2的放大率為(－A)，則此時的放大率可表示為(－A×B)(“×”表示乘法)。設(shè)計者可以設(shè)計放大率以使其成為對于電路系統(tǒng)最優(yōu)的值。通常，A比1大，可以設(shè)定為幾十至幾百左右的數(shù)值。此外，此時使電壓切換電路25的第1開關(guān)SW1及第2開關(guān)SW2分別為接通及斷開，向放大晶體管14例如施加0V。

進而，使復(fù)位信號RST成為高電平。由此，復(fù)位晶體管12導(dǎo)通，電荷蓄積節(jié)點FD的電位被復(fù)位到復(fù)位的基準電位VR2。

(第1噪聲抑制期間)

接著，在時刻t12，使復(fù)位信號RST成為低電平，將復(fù)位晶體管12截止。隨著將復(fù)位晶體管12截止而發(fā)生kTC噪聲。但是，在復(fù)位晶體管12截止時，在單位像素單元10A內(nèi)形成了放大率為(－A×B)的反饋環(huán)路。因此，從時刻t12到時刻t13的期間中，在復(fù)位晶體管12截止時發(fā)生的電荷蓄積節(jié)點FD的kTC噪聲被抑制為1/(1+A×B)倍。此時，如果設(shè)定反饋控制線21_i的電位以使穿過反饋晶體管11的源極、漏極間的信號的頻帶成為作為寬頻帶的第1頻帶，則能夠高速地抑制噪聲。第1頻帶意味著與高電平的信號(這里是柵極電位)對應(yīng)的頻帶。這里，由于反饋控制線21_i的電位被設(shè)定為高電平，所以噪聲的抑制是高速的。在本說明書中，有將穿過晶體管的源極、漏極間的信號的頻帶稱作晶體管的動作頻帶的情況。

(第2噪聲抑制期間)

接著，在時刻t13，使控制信號Tp成為高電平。通過使控制信號Tp成為高電平，將施加在第2電壓線L2上的電壓從高電壓切換為傾斜電壓。此時，由于控制信號Rw_i保持高電平，所以是在反饋控制線21_i連接著第2電壓線L2的狀態(tài)。因此，向反饋晶體管11的柵極施加傾斜電壓。在該例中，使用在從時刻t13到時刻t14之間大致減小的傾斜電壓，向反饋晶體管11的柵極施加的電壓在從時刻t13到時刻t14之間從高電平向低電平下降。

如果使反饋控制線21_i的電位從高電平向低電平逐漸下降以跨越反饋晶體管11的閾值電壓VTf，則反饋晶體管11從導(dǎo)通狀態(tài)逐漸變化為截止?fàn)顟B(tài)。這樣，在從時刻t13到時刻t14之間，控制反饋控制線21_i的電位以使反饋晶體管11的動作頻帶成為比第1頻帶窄的第2頻帶。第2頻帶是指與中間電平的信號(這里是柵極電位)對應(yīng)的頻帶。

用來充分抑制噪聲的時間(從時刻t13到時刻t14的時間)變長，但通過使第2頻帶成為相比放大晶體管14的動作頻帶充分低的頻帶，能夠使噪聲抑制效果提高。但是，即使第2頻帶比放大晶體管14的動作頻帶高也能夠得到噪聲抑制效果，所以設(shè)計者只要根據(jù)作為從時刻t13到時刻t14的期間能夠容許的時間而任意地設(shè)計第2頻帶就可以。以下，設(shè)第2頻帶是相比放大晶體管14的動作頻帶充分低的頻帶進行說明。在第2頻帶比放大晶體管14的動作頻帶低的狀態(tài)下，由反饋晶體管11產(chǎn)生的熱噪聲被反饋電路FC1抑制為1/(1+A×B)^1/2倍。

在時刻t14，通過使控制信號Rw_i成為低電平，代替第2電壓線L2而將第1電壓線L1連接到反饋控制線21_i。通過將第1電壓線L1連接到反饋控制線21_i，向反饋控制線21_i施加低電壓。即，在第2頻帶比放大晶體管14的動作頻帶低的狀態(tài)下，在時刻t14使反饋控制線21_i的電位成為低電平，將反饋晶體管11截止。在該例中，由于在時刻t14使控制信號Tp也為低電平，所以第2電壓線L2的電壓在時刻t14回到高電壓。

在反饋晶體管11的截止時，殘留在電荷蓄積節(jié)點FD的kTC噪聲可用由復(fù)位晶體管12引起的kTC噪聲和由反饋晶體管11引起的kTC噪聲的平方和的平方根表示。此外，如果設(shè)電容元件C2的電容值為Cs，則在沒有基于反饋的抑制的狀態(tài)下發(fā)生的反饋晶體管11的kTC噪聲是在沒有基于反饋的抑制的狀態(tài)下發(fā)生的復(fù)位晶體管12的kTC噪聲的(Cfd/Cs)^1/2倍。如果考慮這一點，則有反饋的情況下的kTC噪聲與沒有反饋的情況相比被抑制為(1+(1+A×B)×(Cfd/(Cs×B²)))^1/2/(1+A×B)倍。

(曝光/讀出期間)

接著，在時刻t15使地址信號SEL成為高電平，將地址晶體管16導(dǎo)通。此外，將電壓切換電路25的第1開關(guān)SW1及第2開關(guān)SW2分別截止及導(dǎo)通，對放大晶體管14的漏極施加例如VDD。在該狀態(tài)下，放大晶體管14和恒流源27形成源極跟隨器電路。垂直信號線26的電位成為與蓄積在電荷蓄積節(jié)點FD中的信號電荷對應(yīng)的電位。該源極跟隨器電路的放大率例如被設(shè)定為1左右。

時刻t15的電荷蓄積節(jié)點FD的電壓從復(fù)位的基準的電壓(電壓VR2)變化了與在時刻t14到時刻t15的期間中由光電變換部20生成的電信號對應(yīng)的量。電荷蓄積節(jié)點FD的電壓被放大器2放大(在該例中放大率是1左右)并輸出到垂直信號線26(時刻t16)。

隨機噪聲是指由光電變換部20通過光電變換生成的電信號是0時的輸出的起伏、即kTC噪聲。在該例中，kTC噪聲在噪聲抑制期間中被抑制為(1+(1+A×B)×(Cfd/(Cs×B²)))^1/2/(1+A×B)倍。進而，曝光/讀出期間中的放大率是1左右。因而，能夠?qū)⒁种屏穗S機噪聲的信號從垂直信號線26讀出。結(jié)果，能夠取得抑制了隨機噪聲的良好的圖像數(shù)據(jù)。

在該例中，電壓產(chǎn)生電路80生成的傾斜電壓是在時刻t13～時刻t14之間大致減小的電壓。但是，也可以使用在時刻t13～時刻t14之間大致增大的電壓作為傾斜電壓。如果是以跨越反饋晶體管11的閾值VTf的方式變化的電壓，則可以作為本發(fā)明的實施方式的傾斜電壓來使用。另外，傾斜電壓不需要是從高電平的柵極電位變化到低電平的柵極電位(或從低電平的柵極電位變化到高電平的柵極電位)的電壓。例如，傾斜電壓也可以是在比高電平低的電壓V3和比電壓V3低且比低電平高的電壓V4之間隨著時間轉(zhuǎn)變的電壓。如果電壓變化的范圍較窄，則能夠縮短噪聲消除所需的時間，所以是有益的。如果各單位像素單元10A的反饋晶體管11的閾值VTf包含在傾斜電壓的電壓變化的范圍內(nèi)，則不論各個反饋晶體管11的閾值VTf的偏差如何，都能夠執(zhí)行噪聲消除。傾斜電壓中的電壓變化的范圍例如是幾百mV。

以下，參照圖4～圖8說明單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的其他具體例。

圖4表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的另一例。在圖4所示的單位像素單元10B中，復(fù)位晶體管12與電容元件C1并聯(lián)連接。即，在該例中，復(fù)位晶體管12的源極及漏極中的一方連接于電荷蓄積節(jié)點FD，另一方連接于復(fù)位漏極節(jié)點。

在圖4所例示的結(jié)構(gòu)中，作為復(fù)位的基準電壓而利用放大晶體管14的輸出。因此，不需要將用來供給電壓VR2的電源線設(shè)置在例如垂直掃描電路70A與復(fù)位晶體管12的源極或漏極之間。即，能夠削減連接于單位像素單元10B的布線的根數(shù)。圖4所例示的結(jié)構(gòu)中的各晶體管的動作定時可以與單位像素單元10A的情況同樣。

圖5表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例。在圖5所示的單位像素單元10C中，復(fù)位晶體管12的源極及漏極中的沒有連接于電荷蓄積節(jié)點FD的一側(cè)連接于反饋晶體管11的源極及漏極中的沒有連接于復(fù)位漏極節(jié)點RD的一側(cè)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠縮小將復(fù)位晶體管12截止前后的電荷蓄積節(jié)點FD的電壓的變化。因而，能夠進行更高速的噪聲抑制。圖5所例示的結(jié)構(gòu)中的各晶體管的動作定時可以與單位像素單元10A的情況同樣。

圖6表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例。圖6所示的單位像素單元10D與上述單位像素單元10A～10C同樣，具有使信號檢測電路SC的輸出負反饋的反饋電路FC2。

反饋電路FC2在其一部分中包含頻帶控制電路3C。頻帶控制電路3C具有反饋晶體管11。在圖6所例示的結(jié)構(gòu)中，反饋晶體管11的輸入端子及輸出端子中的一方(這里是源極及漏極中的一方)連接于電荷蓄積節(jié)點FD，另一方連接于放大晶體管14及地址晶體管16之間的節(jié)點。

反饋晶體管11作為切換對電荷蓄積節(jié)點FD施加/不施加復(fù)位的基準電壓的開關(guān)元件來發(fā)揮功能。即，在圖6所例示的結(jié)構(gòu)中，反饋晶體管11還具有與上述單位像素單元10A～10C中的復(fù)位晶體管12同樣的功能，形成將光電變換部20的信號初始化的復(fù)位電路RC的一部分。即，在該例中，復(fù)位電路RC構(gòu)成反饋電路FC2的反饋環(huán)路的一部分。根據(jù)圖6所例示那樣的電路結(jié)構(gòu)，與上述單位像素單元10A～10C相比，能夠減少單位像素單元內(nèi)的晶體管數(shù)。

圖6所例示的結(jié)構(gòu)中的反饋晶體管11的動作定時可以與單位像素單元10A的情況大致同樣。在圖6所例示的結(jié)構(gòu)中，在地址晶體管16截止的狀態(tài)下將反饋晶體管11導(dǎo)通，并將第1開關(guān)SW1及第2開關(guān)SW2分別接通及斷開而對放大晶體管14施加例如0V，由此將電荷蓄積節(jié)點FD復(fù)位(相當(dāng)于圖3的時刻t11)。復(fù)位的基準電壓是放大晶體管14的輸出。此時的反饋晶體管11的動作頻帶是第1頻帶。

圖7表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例。在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，使信號檢測電路SC的輸出負反饋的反饋電路FC3包括配置在周邊電路中的反向放大器18。

在圖7所示的單位像素單元10E中，在攝像裝置的動作時，向放大晶體管14的漏極施加VDD。放大晶體管14的源極連接于地址晶體管16的漏極，地址晶體管16的源極連接于輸出信號線26。輸出信號線26可以具有與兩個以上的單位像素單元10E的連接。

反向放大器18例如按二維排列的單位像素單元10E的每個列配置。如圖示那樣，反向放大器18的負側(cè)的輸入端子連接于對應(yīng)的輸出信號線26上。對于反向放大器18的正側(cè)的輸入端子供給規(guī)定的電壓(例如1V或1V附近的正電壓)Vref。該電壓Vref被作為復(fù)位的基準電壓利用。反向放大器18的輸出端子經(jīng)由與各列對應(yīng)設(shè)置的反饋線28連接于具有與該反向放大器18的負側(cè)的輸入端子的連接的1個以上的單位像素單元10E。更詳細地講，在反饋線28上連接反饋晶體管11的源極及漏極中的沒有連接于復(fù)位漏極節(jié)點RD的一側(cè)。

在該例中，針對共用反饋線28的單位像素單元10E中的1個執(zhí)行反饋環(huán)路的形成。即，在該例中，針對共用反饋線28的單位像素單元10E中的通過地址晶體管16的導(dǎo)通而被選擇的單位像素單元10E形成反饋環(huán)路，執(zhí)行噪聲消除。反向放大器18構(gòu)成反饋電路FC3的反饋環(huán)路的一部分。也可以將反向放大器18稱作反饋放大器。

圖7所例示的結(jié)構(gòu)中的除了地址晶體管16以外的各晶體管的動作定時可以與單位像素單元10A的情況同樣。通過作為反饋晶體管11的柵極電壓而使用傾斜電壓，能夠避免晶體管的急劇的導(dǎo)通/截止，縮小隨著晶體管的導(dǎo)通/截止發(fā)生的噪聲。如果設(shè)反饋電路FC3的增益為A，則通過反饋環(huán)路的形成，能夠?qū)TC噪聲消除到1/(1+A)的大小。這樣，也可以按像素陣列90的每個列執(zhí)行反饋環(huán)路的形成。

圖8表示單位像素單元的電路結(jié)構(gòu)的再另一例。在圖8所示的單位像素單元10F中，與參照圖5說明的單位像素單元10C同樣，復(fù)位晶體管12的源極及漏極中的沒有連接于電荷蓄積節(jié)點FD的一側(cè)連接于反饋晶體管11的源極及漏極中的沒有連接于復(fù)位漏極節(jié)點RD的一側(cè)。在圖8所示的電路結(jié)構(gòu)中，也與圖7所示的電路結(jié)構(gòu)同樣，針對共用反饋線28的單位像素單元10F中的1個執(zhí)行反饋環(huán)路的形成。

(第1實施方式的變形例)

圖9表示本發(fā)明的第1實施方式的攝像裝置的另一例示性的結(jié)構(gòu)。圖9所示的攝像裝置100B與參照圖1說明的攝像裝置100A之間的主要的不同點是攝像裝置100B中代替垂直掃描電路70A而具有垂直掃描電路70B這一點。

如圖9所示，垂直掃描電路70B包括由多個行驅(qū)動器71B_i構(gòu)成的行驅(qū)動器陣列71Ba、電壓切換電路72B、控制電路78、第1電壓線L1及第2電壓線L2。在該例中，第1電壓線L1及第2電壓線L2分別連接于第2端子T2及電壓切換電路72B。即，在該例中，在攝像裝置100B的動作時，第1電壓線L1被施加高電壓。

電壓切換電路72B連接于電壓產(chǎn)生電路80及第1端子T1。電壓切換電路72B構(gòu)成為能夠切換向第2電壓線L2施加低電壓還是施加傾斜電壓。在該例中，電壓切換電路72B具有連接在電壓產(chǎn)生電路80與第2電壓線L2之間的CMOS開關(guān)75c、和連接在第1端子T1與第2電壓線L2之間的nMOS開關(guān)75n。CMOS開關(guān)75c及nMOS開關(guān)75n的各自的接通及斷開被控制信號Tp控制。與上述電壓切換電路72A(參照圖1)的CMOS開關(guān)73c及pMOS開關(guān)73p同樣，電壓切換電路72B中的CMOS開關(guān)75c及nMOS開關(guān)75n互補地動作。即，當(dāng)CMOS開關(guān)75c接通時，建立電壓產(chǎn)生電路80與第2電壓線L2之間的連接，經(jīng)由電壓切換電路72B向第2電壓線L2供給傾斜電壓。在CMOS開關(guān)75c斷開時，nMOS開關(guān)75n接通，由此建立第1端子T1與第2電壓線L2之間的連接，向第2電壓線L2供給低電壓。

在該例中，通過反饋控制線21_i而與屬于第i行的1個以上的單位像素單元10G連接的各個行驅(qū)動器71B_i連接于供給高電壓的第1電壓線L1和供給低電壓或傾斜電壓的第2電壓線L2。因而，在攝像裝置100B的動作時，各個行驅(qū)動器71B_i根據(jù)電壓切換電路72B中的CMOS開關(guān)75c及nMOS開關(guān)75n的接通或斷開，接受高電壓及傾斜電壓的供給或接受高電壓及低電壓的供給。

在圖9所例示的結(jié)構(gòu)中，各個行驅(qū)動器71B_i具有連接在電壓切換電路72B與反饋控制線21_i之間的CMOS開關(guān)76c_i、和連接在第2端子T2與反饋控制線21_i之間的pMOS開關(guān)76p_i。各個行驅(qū)動器71B_i的CMOS開關(guān)76c_i及pMOS開關(guān)76p_i基于控制信號Rw_i互補地動作。因而，當(dāng)CMOS開關(guān)76c_i接通時，建立第2電壓線L2與反饋控制線21_i之間的連接，根據(jù)控制信號Tp是高電平還是低電平，向反饋控制線21_i供給傾斜電壓或低電壓的某一方。當(dāng)CMOS開關(guān)76c_i斷開時，pMOS開關(guān)76p_i導(dǎo)通，由此建立第1電壓線L1與反饋控制線21_i之間的連接，向反饋控制線21_i供給高電壓。

這樣，也可以使供給傾斜電壓的電壓線和供給低電壓的電壓線共用，經(jīng)由共用化的電壓線(第2電壓線L2)向行驅(qū)動器71B_i有選擇地施加傾斜電壓及低電壓的某一方。通過這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)⒏唠妷?、低電壓及抑制了噪聲的混入的傾斜電壓的某1個有選擇地向反饋控制線21_i施加。此外，能夠削減行驅(qū)動器內(nèi)的開關(guān)元件，降低經(jīng)由晶體管的電容耦合。

另外，在該例中，攝像裝置100B中的像素陣列90G由多個單位像素單元10G構(gòu)成。單位像素單元10G除了反饋晶體管11是P溝道MOS以外，具有與參照圖2說明的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)。如果作為反饋晶體管11而使用P溝道MOS，則可以代替單位像素單元10G而使用與參照圖4～圖8分別說明的單位像素單元10B～10F同樣的任何結(jié)構(gòu)。

(第2實施方式)

圖10表示本發(fā)明的第2實施方式的攝像裝置的例示性的結(jié)構(gòu)。圖10所示的攝像裝置200與參照圖1說明的攝像裝置100A之間的不同點是，攝像裝置200中代替垂直掃描電路70A而具有垂直掃描電路70C。

如圖10所示，垂直掃描電路70C包括由多個行驅(qū)動器71C_i構(gòu)成的行驅(qū)動器陣列71Ca、控制電路78、第1電壓線L1、第2電壓線L2及第3電壓線L3。第1電壓線L1連接在具有與反饋控制線21_i的連接的行驅(qū)動器71C_i與第1端子T1之間，第2電壓線L2連接在行驅(qū)動器71C_i與第2端子T2之間。如圖示那樣，行驅(qū)動器71C_i具有與第3電壓線L3的連接。該第3電壓線L3連接于電壓產(chǎn)生電路80。即，在攝像裝置200的動作時，行驅(qū)動器71C_i經(jīng)由第1電壓線L1、第2電壓線L2及第3電壓線分別接受低電壓、高電壓及傾斜電壓的供給。

各個行驅(qū)動器71C_i構(gòu)成為能夠向與屬于像素陣列90的第i行的1個以上的單位像素單元10A連接的反饋控制線21_i有選擇地連接第1電壓線L1、第2電壓線L2及第3電壓線L3的某1個。在該例中，各個行驅(qū)動器71C_i具有連接在第1端子T1與反饋控制線21_i之間的nMOS開關(guān)78ni、連接在第2端子T2與反饋控制線21_i之間的pMOS開關(guān)78p_i、以及連接在電壓產(chǎn)生電路80與反饋控制線21_i之間的CMOS開關(guān)78c_i。

nMOS開關(guān)78n_i、pMOS開關(guān)78p_i及CMOS開關(guān)78c_i基于控制信號Rw_i及控制信號Tp動作，建立第1電壓線L1、第2電壓線L2及第3電壓線L3中的某1個與反饋控制線21_i之間的電連接。在圖10所例示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)控制信號Rw_i為低電平時，在nMOS開關(guān)78n_i、pMOS開關(guān)78p_i及CMOS開關(guān)78c_i中，僅nMOS開關(guān)78n_i接通。由此，建立第1電壓線L1與反饋控制線21_i之間的連接。因而，此時反饋控制線21_i被供給低電壓。當(dāng)控制信號Rw_i為高電平且控制信號Tp為低電平時，僅pMOS開關(guān)78p_i接通，建立第2電壓線L2與反饋控制線21_i之間的連接。因而，反饋控制線21_i被供給高電壓。如果控制信號Rw_i及控制信號Tp都是高電平，則僅CMOS開關(guān)78c_i接通，由此建立第3電壓線L3與反饋控制線21_i之間的連接，反饋控制線21_i被供給傾斜電壓。

這樣，也可以單獨設(shè)置向行驅(qū)動器71C_i供給低電壓的第1電壓線L1、向行驅(qū)動器71C_i供給高電壓的第2電壓線L2和向行驅(qū)動器71C_i供給傾斜電壓的第3電壓線L3。進而，也可以通過將這些電源線中的1個在行驅(qū)動器71C_i內(nèi)有選擇地連接于反饋控制線21_i，來切換向單位像素單元10A供給的電壓。通過單獨設(shè)置供給低電壓的電壓線、供給高電壓的電壓線及供給傾斜電壓的電壓線，例如能夠使得在像素陣列90中混合存在接受低電壓的供給的行、接受高電壓的供給的行及接受傾斜電壓的供給的行。因而，能夠縮短用于像素陣列90整體的噪聲消除的期間。根據(jù)第2實施方式，能夠使攝像裝置的動作高速化。

另外，在該例中，攝像裝置200中的像素陣列90由多個單位像素單元10A構(gòu)成。當(dāng)然，也可以代替單位像素單元10A而使用參照圖4～圖8分別說明的單位像素單元10B～10F的任一個。

在上述各實施方式中，說明了復(fù)位晶體管12、放大晶體管14及地址晶體管16分別是N溝道MOS的例子。但是，本發(fā)明的實施方式的晶體管并不限定于N溝道MOS。復(fù)位晶體管12、放大晶體管14及地址晶體管16也可以是P溝道MOS。此外，不需要使反饋晶體管11、復(fù)位晶體管12、放大晶體管14及地址晶體管16的全部統(tǒng)一為N溝道MOS或P溝道MOS的某一個。作為晶體管，除了FET以外，還可以使用雙極晶體管。

上述的電壓切換電路72A及72B、以及行驅(qū)動器71A_i、71B_i及71C_i的結(jié)構(gòu)并不限于參照附圖說明的結(jié)構(gòu)。圖示的結(jié)構(gòu)只不過是例示，只要能夠進行電壓的切換，也可以使用pMOS開關(guān)、nMOS開關(guān)及CMOS開關(guān)的其他的組合?；蛘?，也可以采用pMOS開關(guān)、nMOS開關(guān)及CMOS開關(guān)以外的其他開關(guān)元件。

(第3實施方式)

圖11示意地表示有關(guān)本發(fā)明的第3實施方式的相機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。圖11所示的相機系統(tǒng)300具有透鏡光學(xué)系統(tǒng)310、參照圖1說明的攝像裝置100A、系統(tǒng)控制器330和相機信號處理部320。

透鏡光學(xué)系統(tǒng)310例如包括自動對焦用透鏡、變焦用透鏡及光圈。透鏡光學(xué)系統(tǒng)310將光向攝像裝置100A的攝像面聚光。

系統(tǒng)控制器330控制相機系統(tǒng)300整體。系統(tǒng)控制器330例如可以由微型計算機實現(xiàn)。

相機信號處理部320作為對來自攝像裝置100A的輸出信號進行處理的信號處理電路發(fā)揮功能。相機信號處理部320例如進行伽馬修正、顏色插補處理、空間插補處理及自動白平衡等處理。相機信號處理部320例如可以由DSP(Digital Signal Processor)等實現(xiàn)。

相機系統(tǒng)300中的攝像裝置100A可以將低噪聲的傾斜電壓供給至單位像素單元的反饋晶體管11。因而，在相機系統(tǒng)300中，噪聲的影響被降低。結(jié)果，能夠?qū)㈦姾烧_地讀出，能夠取得良好的圖像。也可以代替攝像裝置100A而使用參照圖9說明的攝像裝置100B及參照圖10說明的攝像裝置200的任一種。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠抑制陰影的發(fā)生。本發(fā)明的攝像裝置能夠應(yīng)用到數(shù)字靜像相機、醫(yī)療用相機、監(jiān)視用相機、車載用相機、數(shù)字單鏡頭反光式相機、數(shù)字無反單鏡頭相機等各種相機系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng)中。