CN105744183A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供能够有效抑制复位噪声的摄像装置。本申请的一个方式的摄像装置具备包括对入射光进行光电转换并生成电信号的光电转换部以及检测所述电信号的信号检测电路的单位像素单元，所述信号检测电路包括放大所述电信号的第1晶体管、将所述第1晶体管的输出选择性地输出至所述单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使所述电信号以不经由所述第1晶体管的方式进行负反馈的反馈路径的反馈电路。

Description

摄像装置
技术领域
本申请涉及摄像装置。
背景技术
最近，在视频摄像机、数字静态照相机、监控摄像机以及车载摄像机等多样的产品领域中，广泛使用摄像装置(摄像元件)。作为摄像元件，采用CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件)型固体摄像元件或者CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)型固体摄像元件。其中尤以CMOS型固体摄像元件渐成主流。CMOS型固体摄像元件能够采用通用的CMOS工艺来制造，因此能够利用现有的设备，能够稳定地提供摄像元件。此外，由于能够将周边电路安装在同一芯片内，因此能够从摄像元件高速地读出信号，能够实现高速、高分辨率。像这样，CMOS型固体摄像元件具有诸多优点。
在CMOS型固体摄像元件中，广泛采用例如专利文献1所公开的CDS(CorrelatedDoubleSampling，相关双采样)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010–129705号公报
专利文献2：日本特开2008–28516号公报
专利文献3：日本特开2014–78870号公报
发明内容
发明要解决的问题
在摄像装置的领域中有降噪的要求。特别是，有希望降低在复位时所产生的kTC噪声(亦称“复位噪声”)的要求。本申请的非限定的某例示性的一个实施方式提供能够有效抑制复位噪声的摄像装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本申请的一个方式的摄像装置具备包括对入射光进行光电转换并生成电信号的光电转换部以及检测所述电信号的信号检测电路的单位像素单元，所述信号检测电路包括放大所述电信号的第1晶体管、将所述第1晶体管的输出选择性地输出至所述单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使所述电信号以不经由所述第1晶体管的方式进行负反馈的反馈路径的反馈电路。
本申请的另一个方式的摄像装置具备包括对入射光进行光电转换并生成电信号的光电转换部以及检测所述电信号的信号检测电路的单位像素单元，所述信号检测电路具有：放大所述电信号的第1晶体管、将所述第1晶体管的输出选择性地输出至所述单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使所述电信号以经由所述第1晶体管的方式进行负反馈的反馈路径的反馈电路，所述反馈电路在所述反馈路径上包括第3晶体管，在所述第3晶体管的栅极上连接有输出相互不同的至少三种电压的电压控制电路。
另外，整体或具体的方式也可以通过元件、器件、系统、集成电路以及方法来实现。此外，整体或具体的方式也可以通过元件、器件、系统、集成电路以及方法的任意组合来实现。
公开的实施方式的追加的效果以及优点通过说明书以及附图得以明确。效果和/或优点由说明书以及附图所公开的各种各样的实施方式或特征分别提供，为了得到其中的一个以上而无需全部。
发明效果
根据本申请的一个方式，能够提供一种能够有效地抑制复位噪声的摄像装置。
附图说明
图1是表示典型的摄像装置的像素电路的示意图。
图2是表示典型的摄像装置的像素电路的动作的一例的时序图。
图3是表示第1实施方式所涉及的摄像装置100的、例示性的电路构成的示意图。
图4是表示第1实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110A的、例示性的电路构成的示意图。
图5A是表示光检测器1的构成例的示意图。
图5B是表示光检测器1的构成例的示意图。
图6是表示第1实施方式所涉及的读出电路50A的、例示性的电路构成的示意图。
图7是表示读出电路50A的动作的一例的时序图。
图8是表示读出电路50A的动作的另一例的时序图。
图9是表示第2实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110B的、例示性的电路构成的示意图。
图10是表示第2实施方式所涉及的读出电路50B的、例示性的电路构成的示意图。
图11是表示读出电路50B的动作的一例的时序图。
图12是表示第2实施方式所涉及的读出电路50B的、另一例示性的电路构成的示意图。
图13是表示第2实施方式所涉及的读出电路50B的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图14是表示第2实施方式所涉及的读出电路50B的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图15是表示第2实施方式所涉及的读出电路50B的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图16是表示第2实施方式所涉及的读出电路50B的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图17是表示读出电路50B的动作的另一例的时序图。
图18是表示第3实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110C的、例示性的电路构成的示意图。
图19A是表示第3实施方式所涉及的读出电路50C的、例示性的电路构成的示意图。
图19B是表示第3实施方式所涉及的读出电路50C的、另一例示性的电路构成的示意图。
图20是表示读出电路50C的动作的一例的时序图。
图21A是表示第3实施方式所涉及的读出电路50C的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图21B是表示第3实施方式所涉及的读出电路50C的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图22A是表示第3实施方式所涉及的读出电路50C的、再另一电路构成的示意图。
图22B是表示第3实施方式所涉及的读出电路50C的、再另一电路构成的示意图。
图23是表示第4实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110D的、例示性的电路构成的示意图。
图24是表示第4实施方式所涉及的读出电路50D的、例示性的电路构成的示意图。
图25是表示读出电路50D的动作的一例的时序图。
图26是表示读出电路50D的动作的另一例的时序图。
图27是表示第4实施方式所涉及的读出电路50D的、另一例示性的电路构成的示意图。
图28是表示第5实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110E的、例示性的电路构成的示意图。
图29是表示第5实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110E的、另一例示性的电路构成的示意图。
图30是表示第5实施方式所涉及的读出电路50E的、例示性的电路构成的示意图。
图31是表示读出电路50E的动作的一例的时序图。
图32是表示读出电路50E的动作的另一例的时序图。
图33是表示第5实施方式所涉及的读出电路50E的、另一例示性的电路构成的示意图。
图34是表示第5实施方式所涉及的读出电路50E的、再另一例示性的电路构成的示意图。
图35是表示第6实施方式所涉及的摄像装置600的构成的示意图。
具体实施方式
首先，在说明本申请的实施方式之前，参照图1及图2，说明典型的CDS。
图1表示典型的像素电路。像素电路具备PD(Photodetector，光检测器)部、FD(FloatingDiffusion，浮动扩散)、TX晶体管、RES晶体管、AMP晶体管、以及SEL晶体管。PD部检测光信号。FD将在PD部中产生的电荷转换成电压信号，暂时保持电荷。TX晶体管从PD部向FD转送电荷信号。RES晶体管复位FD的电压。AMP晶体管放大FD的电压信号。SEL晶体管输出被放大的信号。另外，PD部典型的是光电二极管。
图2是表示专利文献1所示的像素电路的动作的一例的时序图。在时刻t1，RES信号置低电平，据此RES晶体管断开。在时刻t2，SEL信号置高电平，据此SEL晶体管导通，输出复位电压。在SEL晶体管导通时，在复位电压中包含kTC噪声，因此在信号内产生时间性的起伏。之后，在时刻t3，TX信号置高电平，使TX晶体管导通。据此，PD部所蓄积的信号电荷转送至FD。接着，在时刻t4，TX信号置低电平，使TX晶体管断开。据此，确定信号电压。确定的信号电压成为以复位电压为基准变化了与蓄积的信号电荷相应的电压而得的信号。因此，通过在后级电路中取复位电压与信号电压的差分，能够消除kTC噪声，检测与蓄积的信号电荷相应的电压量。
像这样，通过CDS，能够大为抑制在复位像素之际产生的kTC噪声。这是CMOS型固体摄像元件渐成主流的主要因素之一。
以下，说明本申请发明人所考察的上述技术的问题点。
将在检测光信号的PD部中产生的全部信号电荷转送到FD。称之为“完全转送”。为了实现完全转送，有制造工艺复杂且制造成本增加等问题。
此外，最近提出了能够无失真地摄像高速运动的物体的固体摄像元件。例如，专利文献2公开了具备实现全局快门(globalshutter)的像素的固体摄像元件。
在专利文献2的固体摄像元件中，将全部像素的PD部的电荷一并转送到FD。之后，按每行依次读出信号电压。因此，无法在读出FD的信号电压之前读出复位电压。因此，若对专利文献2的固体摄像元件适用CDS，则读出FD的信号电压之后复位FD，读出复位电压，并取信号电压与复位电压的差分。可是，该情况下，在信号电压所包含的复位噪声与复位电压所包含的复位噪声之间并无相关，因此难以除去复位噪声。其结果是，即使对专利文献2的固体摄像元件适用CDS，与上述的CDS的读出相比，随机噪声变大。
最近，由于像素数量的增加，平均1像素的面积缩小，存在PD部的面积减少的倾向。其结果是，有可能导致灵敏度下降。也提出了解决这一问题的固体摄像元件。例如，专利文献3公开了对PD部采用有机光电转换膜的有机CMOS传感器。根据该有机CMOS传感器，作为受光部的有机光电转换膜设于读出电路的上方。因此，即使像素尺寸缩小，也能够使受光部的面积大，能够实现高灵敏度。
在有机CMOS传感器中，由于PD部与半导体层经由金属布线电连接，因此无法完全转送信号电荷。于是，典型的是，采用电连接PD部与FD，读出基于PD部所蓄积的信号电荷的电压这一方法。据此，能够抑制不完全由转送引起的噪声以及残像的产生。
具体而言，根据在曝光中FD所蓄积的信号电荷的量，FD的电压变化。读出蓄积信号电荷时的FD的电压作为信号电压。之后，复位FD所蓄积的信号电荷，读出此时的FD的电压作为复位电压。然后，取得信号电压与复位电压的差分。
可是，在该情况下，在信号电压所包含的复位噪声与复位电压所包含的复位噪声之间并无相关。因此，不能除去复位噪声。其结果是，与上述的CDS的读出相比，随机噪声变大。
鉴于这样的问题，本申请发明人想到了具备新结构的摄像装置。本申请的一个方式的概要如以下项目所述。
〔项目1〕
一种摄像装置，具备包括对入射光进行光电转换并生成电信号的光电转换部以及检测电信号的信号检测电路的单位像素单元，信号检测电路具有放大电信号的第1晶体管、将第1晶体管的输出选择性地输出至单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使电信号以不经由第1晶体管的方式进行负反馈的反馈路径的反馈电路。
根据该构成，能够有效地抑制复位噪声。
〔项目2〕
在如项目1所述的摄像装置中，第1晶体管配置于反馈路径外。
〔项目3〕
一种摄像装置，具备包括对入射光进行光电转换并生成电信号的光电转换部以及检测电信号的信号检测电路的单位像素单元，信号检测电路具有：放大电信号的第1晶体管、将第1晶体管的输出选择性地输出至单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使电信号经由第1晶体管地进行负反馈的反馈路径的反馈电路，反馈电路在反馈路径上包括第3晶体管，在第3晶体管的栅极上连接有输出相互不同的至少三种电压的电压控制电路。
根据该构成，能够有效地抑制复位噪声。
〔项目4〕
在如项目3所述的摄像装置中，第1晶体管配置于反馈路径上。
〔项目5〕
在如项目3或4所述的摄像装置中，在所述第1晶体管的输出侧连接有恒流源。
根据该构成，能够拓宽第1晶体管(放大晶体管)的频带，能够高速地进行噪声抑制。
〔项目6〕
在如项目1～5中任一项所述的摄像装置中，信号检测电路还具备对电信号进行初始化的复位晶体管。
根据该构成，能够对光电转换部的信号进行初始化，能够高速地抑制复位噪声。
〔项目7〕
在如项目1～5中任一项所述的摄像装置中，在反馈电路形成反馈路径的第1期间与反馈电路未形成反馈路径的第2期间之间，信号检测电路放大电信号的放大率不同。
根据该构成，能够在抑制噪声时提高噪声抑制率，能够在读出时实现稳定动作。
〔项目8〕
在如项目6所述的摄像装置中，复位晶体管配置在反馈路径上。
根据该构成，能够以小面积且高速地有效抑制复位噪声。
〔项目9〕
在如项目8所述的摄像装置中，复位晶体管为负反馈晶体管。
根据该构成，能够以小面积且高速地有效抑制复位噪声。
〔项目10〕
在如项目1～9中任一项所述的摄像装置中，反馈电路包括第1电容元件、以及与第1电容元件串联连接的第2电容元件，第1电容元件与第2电容元件配置于光电转换部与基准电压之间。
根据该构成，能够更有效地抑制复位噪声。
〔项目11〕
在如项目10所述的摄像装置中，第1电容元件配置于反馈路径上。
根据该构成，能够进一步有效地抑制复位噪声。
〔项目12〕
在如项目10所述的摄像装置中，第2电容元件的电容大于第1电容元件的电容。
根据该构成，通过在面积允许的范围内将第2电容元件的电容设得大，能够更高效地抑制复位噪声。
〔项目13〕
在如项目6所述的摄像装置中，复位晶体管的一端不形成反馈电路的反馈路径的一部分地连接至光电转换部。
根据该构成，能够将光电转换部的信号复位为任意的电平。
〔项目14〕
在如项目6所述的摄像装置中，复位晶体管的另一端连接至第1晶体管的输出。
根据该构成，能够不设基准电压地通过第1晶体管的输出复位光电转换部的信号。由于能够减少在断开复位晶体管前后的光电转换部的信号的变化，因此能够进行更高速的噪声抑制。
〔项目15〕
在如项目6所述的摄像装置中，还具备控制反馈电路的频带的频带控制晶体管，频带控制晶体管形成反馈电路的反馈路径的一部分，复位晶体管的另一端连接至频带控制晶体管。
根据该构成，能够不设基准电压地通过频带控制晶体管的输出复位光电转换部的信号。由于能够减小在断开复位晶体管前后的光电转换部的信号的变化，因此能够进行更高速的噪声抑制。
〔项目16〕
在如项目1～5中任一项所述的摄像装置中，还具备连接至第2晶体管的信号读出线，第2晶体管具有将第1晶体管的输出与信号读出线电切断的第1期间、以及将第1晶体管的输出与信号读出线电连接的第2期间。
根据该构成，由于第1晶体管的输出与信号读出线不连接，因此能够不依赖于读出线的时间常数地进行高速的噪声消除。
〔项目17〕
在如项目1～5中任一项所述的摄像装置中，还具备控制反馈电路的频带的频带控制晶体管，频带控制晶体管被控制为从任意的第1频带到任意的第2频带连续地变化。
根据该构成，能够进行稳定的噪声消除。
〔项目18〕
一种摄像机系统，具备项目1～17中任一项所述的摄像装置、将被摄体像成像于摄像装置的光学系统、以及处理来自摄像装置的输出信号的信号处理部。
根据该摄像机系统，能够适当地抑制读出时的复位噪声，能够取得良好的图像。
以下，参照附图说明本申请的实施方式。另外，本申请不限于以下的实施方式。此外，在不从发挥本发明的效果的范围脱离的范围内，能够适宜地进行变更。进而，也能够组合一个实施方式与其他实施方式。在以下的说明中，关于同一或类似的构成要素，赋予相同的参照标号。此外，有时省略重复的说明。
在以下说明的第1～第5实施方式中，除了一部分的晶体管，原则上，设信号读出电路的各晶体管为NMOS晶体管。当然，也可以代替NMOS晶体管，采用PMOS晶体管。该情况下，各控制信号的极性反转。也可以组合NMOS晶体管与PMOS晶体管来利用。
(第1实施方式)
参照图3至图8，说明本实施方式所涉及的摄像装置100的结构、功能以及驱动方法。本实施方式所涉及的摄像装置100具备包括3个晶体管的读出电路50A。
(摄像装置100的结构)
首先，参照图3，说明固体摄像装置100的结构。
图3示意地表示本实施方式所涉及的摄像装置100的、例示性的电路构成。摄像装置100作为一例为层叠型的摄像元件，具有层叠于半导体基板的光电转换膜。摄像装置100具备多个单位像素单元110A、以及周边电路。
将多个单位像素单元110A二维排列，据此形成感光区域(像素区域)。另外，多个单位像素单元110A也可以一维排列。该情况下，摄像装置100也可以为线传感器。
在图示的例子中，多个单位像素单元110A沿行方向以及列方向排列。在本申请的说明书中，行方向以及列方向是指行以及列各自延伸的方向。即、在附图中，垂直方向(上下方向)为列方向，水平方向(左右方向)为行方向。
各个单位像素单元110A连接至电源布线120。对各单位像素单元110A，经由电源布线120供给规定的电源电压。摄像装置100具有对入射光进行光电转换的光电转换膜。针对该光电转换膜整体，经由蓄积控制线130，供给相同的固定电压。但是，在进行抑制起伏等控制的情况下，也可以将光电转换膜分为若干区域，并针对各个区域供给不同的电压。单位像素单元110A的详细说明后述。
周边电路包括垂直扫描电路(亦称“行扫描电路”)141、列(column)信号处理电路(亦称“行信号蓄积电路”)142、水平信号读出电路(亦称“列扫描电路”)143、以及恒流源144。列信号处理电路142以及恒流源144也可以按二维排列的单位像素单元110A的每列进行配置。
以下，说明周边电路的构成的一例。
垂直扫描电路141连接至选择控制信号线(地址信号线)CON7以及频带控制信号线CON1。垂直扫描电路141对选择控制信号线CON7施加规定的电压，据此以行单位选择配置于各行的多个单位像素单元110A。据此，执行被选择的单位像素单元110A的信号电压的读出、以及后述的像素电极的复位。
配置于各列的单位像素单元110A经由与各列对应的垂直信号线170电连接至列信号处理电路142。列信号处理电路142进行以相关双采样为代表的噪声抑制信号处理以及模数转换(AD转换)等。多个列信号处理电路142连接至水平信号读出电路143。水平信号读出电路143从多个列信号处理电路142中读出信号，向水平共用信号线180输出信号。
接着，参照图4至图6，详细说明单位像素单元110A的结构。
图4示意地表示本实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110A的、例示性的电路构成。单位像素单元110A具备光检测器1、放大器2、频带控制部3、电荷蓄积部、以及输出选择部5。光检测器1检测光，生成信号电荷。在本说明书中，有时也称光检测器1为光电转换部。电荷蓄积部包括蓄积由光检测器1生成的信号电荷的节点。以下，称该电荷蓄积部为“FD”。
通过放大器2、频带控制部3、FD、以及输出选择部5形成读出电路50A。光检测器1将光转换成信号电荷。读出电路50A读出由光检测器1生成的信号电荷。
图5A以及5B分别表示光检测器1的一例。光检测部1例如也可以如图5A所示，由上部电极1a、下部电极1b、以及被上部电极1a和下部电极1b夹着的有机光电转换膜1A构成。通过对上部电极1a施加基准电压Vp，将形成FD的节点的一端连接至下部电极1b，能够将光检测器1所生成的信号电荷蓄积到FD中。光检测部1也可以如图5B所示，采用光电二极管1B作为光检测器1。通过对光电二极管1B的一端施加接地电压或基准电压Vp，将形成FD的节点的一端连接至光电二极管1B的另一端，能够将光检测器1所生成的信号电荷蓄积到FD中。光检测部1也可以为其他具有光电转换功能的元件。
再参照图4。FD通过布线层与光检测器1连接。FD蓄积由光检测器1生成的信号电荷。FD还连接至放大器2的输入。放大器2放大与FD所蓄积的信号电荷相应的信号，输出至频带控制部3以及输出选择部5。
放大器2以及频带控制部3经由FD形成环路(反馈电路)30。频带控制部3包括频带控制电路3A。对频带控制电路3A，从电压控制电路99供给相互不同的至少3个电压。通过供给这样的电压，频带控制电路3A具有频带控制功能。频带控制电路3A对放大器2的输出信号施加频带限制并输出至FD部。在反馈电路30中，从FD读出的信号由放大器2放大，由频带控制电路3A施加频带限制，并反馈至FD。
输出选择部5连接至信号读出线7。信号读出线7由至少2个像素共有。由放大器2放大的信号经由输出选择部5输出至信号读出线7。信号读出线7与图3所示的垂直信号线170对应。恒流源6与图3所示的恒流源144对应。
参照图6，详细说明读出电路50A的结构以及功能。
图6示意地表示读出电路50A的电路构成。反馈电路30将光检测器1的信号经由第1放大晶体管200负反馈至FD。
放大器2具有第1放大晶体管200、以及包括第1开关元件11以及第2开关元件12的切换电路20。设信号读出电路50A内的晶体管为NMOS晶体管。以下，说明读出电路50A的电连接关系。
在第1放大晶体管200的栅极连接有FD。频带控制部3包括第1频带控制晶体管300。输出选择部5包括第1选择晶体管500。第1放大晶体管200的源极以及漏极中的一方连接至第1频带控制晶体管300的源极以及漏极中的一方、以及第1选择晶体管500的源极以及漏极中的一方。此外，第1频带控制晶体管300的源极以及漏极中的另一方连接至FD。通过第1频带控制晶体管300与寄生在FD中的电容成分形成RC滤波器电路。
在第1频带控制晶体管300的栅极，连接有频带控制信号线CON1。通过频带控制信号线CON1的电压决定第1频带控制晶体管300的状态。例如，在频带控制信号线CON1的电压为高电平时，第1频带控制晶体管300导通。其结果是，由FD、第1放大晶体管200、以及第1频带控制晶体管300形成反馈路径。
若频带控制信号线CON1的电压变低，则第1频带控制晶体管300的电阻成分变大。因此，第1频带控制晶体管300的频带变窄，反馈的信号的频率范围变窄。若频带控制信号线CON1的电压变成更低的低电平，则第1频带控制晶体管300断开。其结果是，不形成反馈路径。
第1选择晶体管500的源极以及漏极中的另一方连接至信号读出线7。第1选择晶体管500的栅极由选择控制信号线CON7控制。通过选择控制信号线CON7的电压，决定第1选择晶体管500的状态。例如，在选择控制信号线CON7的电压为高电平时，第1选择晶体管500导通。其结果是，第1放大晶体管200与信号读出线7电连接。在选择控制信号线CON7的电压为低电平时，第1选择晶体管500断开。其结果是，第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。
在第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方，连接有切换电路20。具体而言，第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方经由第1开关元件11连接至第1电压源VA1。此外，第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方还经由第2开关元件12连接至第2电压源VA2。通过控制信号V1以及V2控制切换电路20，据此将对第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方施加的电压切换为电压Va1或电压Va2。第1电压源VA1的电压Va1为例如GND。第2电压源VA2的电压Va2为例如VDD。切换电路20既可以按每个像素设置，为了削减平均1像素的元件数，也可以由多个像素共有。
在信号读出线7上连接有恒流源6。在第1选择晶体管500导通时，通过第1选择晶体管500、第1放大晶体管200、以及恒流源6形成源极跟随电路。与FD所蓄积的信号电荷相应的信号输出至信号读出线7，并被读出至外部。另外，恒流源6既可以按每个像素设置，为了削减平均1像素的元件数，也可以由多个像素共有。
(摄像装置100的动作)
接着，参照图7，说明读出电路50A的动作流程。
图7是表示读出电路50A的动作的一例的时序图。各图的横轴表示时间，纵轴从上起依次表示频带控制信号线CON1的电压、选择控制信号线CON7的电压、第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方的电压VS。
(复位期间)
在时刻t1，选择控制信号线CON7的电压为低电平。因此，第1选择晶体管500为断开状态，第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。此外，在时刻t1，频带控制信号线CON1的电压置高电平，使第1频带控制晶体管300为导通状态。此外，在时刻t1，切换电路20的第1开关元件11处于导通状态，对第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方施加电压Va1(例如GND)。据此，FD的电压与复位电压VRST相等。
在此，频带控制信号线CON1的电压设定为使得第1频带控制晶体管300的动作频带成为宽频带的第1频带。据此，能够高速地使FD的电压为复位电压VRST。第1频带意味着与高电平的栅极电压对应的、第1频带控制晶体管300的动作频带。
在本实施方式中，为了将FD高速地设定为复位电压，而设置该复位期间。但是，只要驱动时间宽裕，也可以不设置该期间，在后述的噪声抑制期间内，进行将FD设定为复位电压的动作。
(噪声抑制期间)
接着，在从时刻t2到时刻t4的期间，将频带控制信号线CON1的电压设定为高电平与低电平之间，例如中间的电压。该情况下，第1频带控制晶体管300的动作频带为窄于第1频带的第2频带。第2频带意味着栅极电压为中间的电压时的、第1频带控制晶体管300的动作频带。
通过使第2频带与第1放大晶体管200的动作频带相比足够窄，噪声抑制效果增强。可是，另一方面，从时刻t2到时刻t4为止的时间也变长。另外，即使第2频带宽于第1放大晶体管200的动作频带，也能得到噪声抑制效果。因此，设计人能够根据从时刻t2到时刻t4为止的可允许的时间，任意设计第2频带。以下，将第2频带作为与第1放大晶体管200的动作频带相比足够窄的频带来说明。
在第2频带窄于第1放大晶体管200的动作频带的状态下，在第1频带控制晶体管300中产生的热噪声由反馈电路抑制。若设放大器2的放大率为-A倍，则热噪声被抑制为1/(1+A)1/2倍。
切换电路20设定为第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方为GND。设计人能够设计放大器2的放大率以成为对电路系统最佳的值。典型的是，A能够设定为大于1且从几十至几百程度的数值。
接着，若在时刻t4将频带控制线CON1的电压置低电平来使第1频带控制晶体管300断开，则在该断开时残存于FD的kTC噪声与无反馈的情况相比，也被抑制为1/(1+A)1/2倍。
(曝光/读出期间)
在时刻t5，将选择控制信号线CON7的电压置高电平，从而使第1选择晶体管500为导通。此外，控制切换电路20，以使第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方的电压为Va2(例如VDD)。也就是说，第2开关元件12导通，针对第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方，施加电压Va2。在该状态下，第1放大晶体管200与恒流源6形成源极跟随电路。并且，信号读出线7的电压为与FD所蓄积的信号电荷相应的电压。那时，源极跟随电路的放大率为1倍程度。
在时刻t5，FD的电压以复位电压VRST为基准变化了与从时刻t4到时刻t5的期间在光检测器1生成的信号电荷相应的电压量。FD的电压以1倍程度的放大率由放大器2放大，并输出至信号读出线7。
随机噪声意味着在光检测器1生成的信号电荷为0时的输出的起伏，即kTC噪声。kTC噪声在噪声抑制期间被抑制为1/(1+A)1/2倍，进而，在曝光/读出期间，以1倍程度的放大率输出至信号读出线7。因此，根据本实施方式，能够取得随机噪声受抑制的良好的图像数据。
此外，根据本实施方式，为了消除周边电路的偏差(不均)，也可以实施CDS。具体而言，由源极跟随电路读出FD的信号电压之后，再次进行上述的复位动作。在复位动作完成后，光检测器1进行光检测之前，由源极跟随电路再次进行读出动作。据此，能够读出复位电压VRST。通过取FD的信号电压与复位电压的差分，能够实施CDS。
此外，在本实施方式中，在曝光期间，FD的信号由源极跟随电路读出，因此放大率为1倍程度。可是，不限于此，设计人也可以根据系统所需的S/N或电路范围(range)改变放大率。
根据本实施方式，在多个单位像素单元110A的各自的像素内进行用于噪声消除的反馈。据此，能够不受读出线7的时间常数影响地，高速地进行噪声消除。
最后，参照图8，说明频带控制信号线CON1的另一控制方法。
图8是表示读出电路50A的动作的另一例的时序图。如图示，也可以控制频带控制信号CON1，以使第1频带控制晶体管300跨第1频带控制晶体管300的阈值电压从导通状态渐变为断开状态。在本申请说明书中，称这样的复位控制为“渐变(taper)复位”。
据此，即使在构成摄像装置100的多个单位像素单元110A之间第1频带控制晶体管300的阈值电压存在偏差，也能够有效抑制在全部像素内产生的噪声。此外，渐变复位中的施加至频带控制信号线CON1的电压的变化幅度也可以限制在各像素的第1频带控制晶体管300的阈值电压的偏差的范围。据此，能够缩短渐变复位所需的时间，能够高速地进行噪声抑制。
(第2实施方式)
参照图9至图17，说明本实施方式所涉及的摄像装置100的结构、功能以及驱动方法。本实施方式的摄像装置100不同于第1实施方式之处在于，具备包括4个晶体管的读出电路50B。
(摄像装置100的结构)
本实施方式的摄像装置100与第1实施方式同样地，具备二维排列的多个单位像素单元110B、以及周边电路。单位像素单元110B经由各种控制线连接至周边电路。
图9是表示本实施方式所涉及的摄像装置100的单位像素单元110B的、例示性的电路构成的示意图。单位像素单元110B包括光检测器1以及读出电路50B。读出电路50B包括放大器2、频带控制部3＇、FD、以及输出选择部5。读出电路50B读出由光检测器1生成的信号电荷。
FD通过布线层与光检测器1连接。FD还连接至放大器2的输入。放大器2放大与FD所蓄积的信号电荷相应的信号，输出至频带控制部3以及输出选择部5。
频带控制部3包括复位FD的复位电路4A、以及频带控制电路3B。针对频带控制电路3B，从电压控制电路99供给相互不同的至少3个电压。通过供给这样的电压，频带控制电路3B具有频带控制功能。频带控制电路3B对放大器2的输出信号施加频带限制并输出至FD部。FD所蓄积的信号电荷由复位电路4A复位。从FD读出的信号由放大器2放大。放大的信号由频带控制电路3B施加频带限制之后，被反馈至FD。
输出选择部5连接至信号读出线7。信号读出线7由至少2个像素共有。由放大器2放大的信号经由输出选择部5输出至信号读出线7。
图10示意地表示读出电路50B的电路构成的一例。反馈电路30＇经由第1放大晶体管200将来自光检测器1的信号负反馈至FD。
频带控制部3＇的复位电路4A包括复位晶体管400。频带控制电路3B包括第2频带控制晶体管301、电容元件9以及电容元件10。在本说明书中，“电容元件”意味着在电极之间夹有绝缘膜等介电质的结构。此外，“电极”不限于由金属形成的电极，能够解释为广泛地包括多晶硅层等。电极也可以为半导体基板的一部分。电容元件9以及电容元件10也可以为例如MIM(MetalInsulatorMetal，金属-绝缘体-金属)电容或MIS(MetalInsulatorSemiconductorl，金属-绝缘体-半导体)电容。
放大器2具有第1放大晶体管200、以及包括第1开关元件11以及第2开关元件12的切换电路20。输出选择部5包括第1选择晶体管500。以下，说明读出电路50B的电连接关系。
第1放大晶体管200的栅极连接至FD。第1放大晶体管200的源极以及漏极中的一方与第2频带控制晶体管301的源极以及漏极中的一方连接。第1放大晶体管200的源极以及漏极中的一方还与第1选择晶体管500的源极以及漏极中的一方连接。此外，第2频带控制晶体管301的源极以及漏极中的另一方连接至第1电容元件9的一端。此外，针对第1电容元件9的另一端，施加有基准电压VR1。据此，通过第2频带控制晶体管301与第1电容元件9形成RC滤波器电路。
第2频带控制晶体管301的源极以及漏极中的另一方还连接至第2电容元件10的一端。此外，第2电容元件10的另一端连接至FD。在本申请说明书中，称在第2频带控制晶体管301、第1电容元件9以及第2电容元件10之间形成的节点为“RD”。
第2频带控制晶体管301的栅极连接至频带控制信号线CON3。通过频带控制信号线CON3的电压决定第2频带控制晶体管301的状态。例如，在频带控制信号线CON3的电压为高电平时，第2频带控制晶体管301导通。此时，由FD、第1放大晶体管200、第2频带控制晶体管301和第2电容元件10形成反馈路径(反馈电路30＇)。
若频带控制信号线CON3的电压变低，则第2频带控制晶体管301的电阻成分变大。因此，第2频带控制晶体管301的频带变窄，反馈的信号的频带变窄。
在形成反馈路径时，第2频带控制晶体管301所输出的信号在第2电容元件10以及FD的寄生电容形成的衰减电路中衰减，并被反馈至FD。若设第2电容元件10的电容为Cc、FD的寄生电容为Cfd，则衰减率B以Cc/(Cc+Cfd)表达。
若频带控制信号线CON3的电压再变低，变为低电平，则第2频带控制晶体管301断开，不形成反馈路径。
FD还连接至复位晶体管400的源极以及漏极中的一方。针对复位晶体管400的源极以及漏极中的另一方，施加基准电压VR2。复位晶体管400的栅极连接至复位控制信号线CON2，通过复位控制信号线CON2的电压决定复位晶体管400的状态。例如，在复位控制信号线CON2的电压为高电平时，复位晶体管400导通，FD被复位为基准电压VR2。
第1选择晶体管500的源极以及漏极中的另一方连接至信号读出线7。第1选择晶体管500的栅极连接至选择控制信号线CON7，通过选择控制信号线CON7的电压决定第1选择晶体管500的状态。例如，在选择控制信号线CON7的电压为高电平时，第1选择晶体管500导通，第1放大晶体管200与信号读出线7电连接。在选择控制信号线CON7的电压为低电平时，第1选择晶体管500断开。其结果是，第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。
在第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方，连接有切换电路20。具体而言，第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方经由第1开关元件11连接至第1电压源VA1。此外，第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方还经由第2开关元件12连接至第2电压源VA2。通过控制信号V1以及V2控制切换电路20，据此将对第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方施加的电压切换为电压Va1或电压Va2。第1电压源VA1的电压Va1为例如GND。第2电压源VA2的电压Va2为例如VDD。切换电路20既可以按每个像素设置，为了削减平均1像素的元件数，也可以由多个像素共有。
在信号读出线7上连接有恒流源6。在第1选择晶体管500导通时，通过第1选择晶体管500、第1放大晶体管200以及恒流源6形成源极跟随电路。与FD所蓄积的信号电荷相应的信号输出至信号读出线7，并被读出至外部。另外，恒流源6既可以按每个像素设置，为了削减平均1像素的元件数，也可以由多个像素共有。
接着，参照图11，说明读出电路50B的动作流程。
图11是表示读出电路50B的动作的一例的时序图。各图的横轴表示时间，纵轴从上起依次分别表示复位控制信号CON2的电压、频带控制信号线CON3的电压、选择控制信号线CON7的电压、以及第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方的电压VS。
(复位期间)
在时刻t11，选择控制信号线CON7的电压为低电平。因此，第1选择晶体管500为断开状态，第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。此外，在时刻t11，频带控制信号线CON3的电压置高电平，使第2频带控制晶体管301为导通状态。此外，在时刻t11，切换电路20的第1开关元件11处于导通状态，对第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方施加电压Va1(例如GND)。进而，在时刻t11，复位控制信号线CON2的电压置高电平，使复位晶体管400为导通，据此复位FD，FD的电压为基准电压VR2。
在时刻t12，复位控制信号线CON2的电压置低电平，使复位晶体管400为断开。此时，读出电路50B形成放大率为-A×B倍的反馈电路。因此，在使复位晶体管400断开时产生的FD中的kTC噪声被抑制为1/(1+A×B)倍。通过将频带控制信号线CON3的电压设定为高电平以使第2频带控制晶体管301的动作频带处于作为宽频带的第1频带，能够高速地抑制kTC噪声。
(噪声抑制期间)
在从时刻t13到时刻t15的期间，将频带控制信号线CON3的电压设定在高电平与低电平之间，例如中间的电压。该情况下，第2频带控制晶体管301的动作频带为窄于第1频带的第2频带。
通过使第2频带与第1放大晶体管200的动作频带相比足够窄，噪声抑制效果增强，但从t13到t15为止的时间也变长。另外，即使宽于第1放大晶体管200的动作频带，也能得到噪声抑制效果。因此，设计人能够根据从时刻t13到时刻t15为止的可允许的时间，任意设计第2频带。以下，将第2频带作为与第1放大晶体管200的动作频带相比足够窄的频带来处理。
在第2频带窄于第1放大晶体管200的动作频带的状态下，在第2频带控制晶体管301中产生的热噪声由反馈电路30＇抑制为1/(1+A×B)1/2倍。在该状态下，若在时刻t15将频带控制线CON3的电压置低电平，使第2频带控制晶体管301断开，则在该断开时残存于FD部的kTC噪声为对起因于复位晶体管400的kTC噪声与起因于第2频带控制晶体管301的kTC噪声取平方和而得的值。
若设第1电容元件9的电容为Cs，则在没有基于反馈的抑制的状态下产生的第2频带控制晶体管301的kTC噪声与在没有基于反馈的抑制的状态下产生的复位晶体管400的kTC噪声相比为(Cfd/Cs)1/2倍。考虑此点，若与无反馈的情况相比，有反馈的情况下的kTC噪声被抑制为{1+(1+A×B)×Cfd/Cs}1/2/(1+A×B)倍。
(曝光/读出期间)
在时刻t16将选择控制信号线CON7的电压置高电平，使第1选择晶体管500导通，控制切换电路20，以使第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方的电压为Va2(例如VDD)。在该状态下，第1放大晶体管200与恒流源6形成源极跟随电路。信号读出线7的电压为与FD所蓄积的信号电荷相应的电压。那时，源极跟随电路的放大率为1倍程度。
在时刻t16，FD的电压从复位电压(VR2)变化了与从时刻t15到t16的期间在光检测器1生成的电信号相应的量。FD的电压以1倍程度的放大率由放大器2放大，并输出至信号读出线7。
随机噪声的意思是在光检测器1生成的信号电荷为0时的输出的起伏，即kTC噪声。kTC噪声在噪声抑制期间被抑制为{1+(1+A×B)×Cfd/Cs}1/2/(1+A×B)倍，进而，在曝光/读出期间，以1倍程度的放大率输出至信号读出线7。其结果是，能够取得随机噪声受抑制的良好的图像数据。
优选的是，第1电容元件9的电容Cs大于第2电容元件10的电容Cc。在本实施方式中，在面积允许的范围内将Cs设得大，据此能够抑制随机噪声。典型的是，若将第1电容元件9的电容设得大，则随机噪声降低。可是，在FD中将电荷信号转换为电压信号之际，信号变小，结果S/N无法改善。可是，根据本实施方式，FD与RD由第2电容元件10分离，因此即使将第1电容元件9的电容设得大也不容易产生信号的降低。其结果是，仅随机噪声受抑制，因此能够获得S/N得以改善的效果。
根据本实施方式，与第1实施方式同样地，为了消除周边电路的偏差，也可以实施CDS。具体而言，由源极跟随电路读出FD的信号电压之后，再次进行上述的复位动作。在复位动作完成后，光检测器1进行光检测之前，由源极跟随电路再次进行读出动作。据此，能够读出复位电压VRST。通过取FD的信号电压与复位电压的差分，能够实施CDS。
此外，在本实施方式中，在曝光期间，FD的信号由源极跟随电路读出，因此放大率为1倍程度。可是，不限于此，设计人也可以根据系统所需的S/N或电路范围改变放大率。
根据本实施方式，在多个单位像素单元110A的各像素内进行用于噪声消除的反馈。据此，能够不受读出线7的时间常数影响地，高速地进行噪声消除。进而，通过增大配置于单位像素单元内的电容元件的电容，能够获得更大的噪声抑制效果。
以下，说明本实施方式的读出电路50B的构成以及动作的变形例。
图12至图16示意地表示读出电路50B的电路构成的另一例。图12以及图13所示的读出电路50B＇不同于图10所示的读出电路50B之处在于，代替基准电压VR2，将第1放大晶体管200的源极以及漏极中的一方的电压(放大器2的输出电压)施加至复位晶体管400。通过这样的构成，能够减小在使复位晶体管400断开前后的FD的电压的变化，能够进行更高速的噪声抑制。
进而，也可以如图14至图16所示，在单位像素单元110B内设置恒流源8。通过这样的构成，能够使第1放大晶体管200的动作频带变宽，其结果是，也能够拓宽第2频带控制晶体管301的频带。因此，能够在第2频带控制晶体管301的频带更宽的状态下，更高速地抑制随机噪声。
最后，参照图17，说明频带控制信号线CON3的另一控制方法。
图17是表示读出电路50B的动作的另一例的时序图。如图示，与第1实施方式同样地，也可以进行渐变复位。即、也可以控制频带控制信号线CON3，以使第2频带控制晶体管301跨其阈值电压从导通状态渐变至断开状态。
据此，即使在构成摄像装置100的多个单位像素单元110B之间第2频带控制晶体管301的阈值电压存在偏差，也能够有效抑制在全部像素内产生的噪声。此外，渐变复位中的施加至频带控制信号线CON3的电压的变化幅度也可以限制在各像素的第2频带控制晶体管301的阈值电压的偏差的范围。据此，能够缩短渐变复位所需的时间，能够高速地进行噪声抑制。
(第3实施方式)
参照图18至图22B，说明本实施方式的摄像装置100的结构、功能以及驱动方法。本实施方式的摄像装置100不同于第2实施方式的摄像装置100之处在于，读出电路50C的输出选择部5C包括PMOS晶体管作为选择晶体管，并连接至切换电路40。以下，以与第2实施方式不同之处为中心进行说明。
图18示意地表示本实施方式的摄像装置100的单位像素单元110C的、例示性的电路构成。单位像素单元110C包括光检测器1以及读出电路50C。读出电路50C包括放大器2、频带控制部3、FD、以及输出选择部5C。输出选择部5C经由信号读出线7连接至切换电路40。
输出选择部5C连接至由至少2个像素共有的信号读出线7。输出选择部5C具有将由放大器2放大的信号输出至信号读出线7的功能以及对放大器2供给电流的功能。这些功能能够相互切换。
图19A示意地表示读出电路50C的电路构成。反馈电路30经由第1放大晶体管200将光检测器1的信号负反馈至FD。第3选择晶体管502的源极以及漏极中的一方与第1放大晶体管200的源极以及漏极中的一方连接。第3选择晶体管502的源极以及漏极中的另一方连接至信号读出线7。在本实施方式中，第3选择晶体管502具有与第1放大晶体管200的极性反转的极性。第1放大晶体管200为NMOS晶体管，第3选择晶体管502为PMOS晶体管。
第3选择晶体管502的栅极连接至选择控制信号线CON8。通过选择控制信号线CON8的电压，决定第3选择晶体管502的状态。例如，在选择控制信号线CON8的电压为低电平时，第3选择晶体管502导通，第1放大晶体管200与信号读出线7电连接。例如，在选择控制信号线CON8的电压为高电平时，第3选择晶体管502断开，第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。
在选择控制信号线CON8的电压处于低电平与高电平之间、例如中间的电压时，第3选择晶体管502作为电流源进行动作，对第1放大晶体管200供给电流。其电流量由选择控制信号线CON8的电压决定。设计人能够设计读出电路50C以成为任意的电流量。
切换电路40连接至信号读出线7。切换电路40包括第3开关元件13、第4开关元件14、电压源VB1和VB2、以及恒流源6。在信号读出线7上，经由第3开关元件13连接有恒流源6。此外，在信号读出线7上，经由第4开关元件14连接有电压源VB2。在恒流源6的另一方的端子连接有电压源VB1。
通过控制信号V3以及V4，能够切换针对信号读出线7连接电压源VB2或连接恒流源6(电压源VB1)。例如，电压源VB1的电压Vb1为GND，电压源VB2的电压Vb2为VDD。
在电压源VB2连接至信号读出线7时，在选择控制信号线CON8的电压为低电平与高电平之间，例如中间的电压的情况下，第3选择晶体管502作为电流源进行动作。该情况下，第3选择晶体管502与第1放大晶体管200形成反转放大电路。
在恒流源6连接至信号读出线7时，在选择控制信号线CON8的电压为低电平的情况下，第1放大晶体管200与恒流源6形成源极跟随电路。该情况下，FD的信号输出至信号读出线7。
在本实施方式中，将构成信号读出电路50C的晶体管除了第3选择晶体管502以外设为NMOS晶体管，但该极性也可以反转。也就是说，也可以是第3选择晶体管502为NMOS晶体管，其他晶体管为PMOS晶体管。此外，也可以是信号读出电路50C内的全部晶体管为NMOS晶体管或PMOS晶体管。
参照图19B。图19B表示上述的图19A所示的构成的变形例。在该变形例中，切换电路40具有恒流源6A以及6B。此外，输出选择部5C具有第4选择晶体管503。第4选择晶体管503的极性与第1放大晶体管200等的极性相同。也就是说，第4选择晶体管503为NMOS晶体管。
第4选择晶体管503的栅极连接至选择控制信号线CON9。通过选择控制信号线CON9的电压，决定第4选择晶体管503的状态。例如，在选择控制信号线CON9的电压为高电平时，第4选择晶体管503导通，第1放大晶体管200与信号读出线7电连接。例如，在选择控制信号线CON9的电压为低电平时，第4选择晶体管503断开，第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。
在图19A所示的构成中，通过将选择控制信号线CON8的电压置低电平与高电平之间、例如中间的电压，使第3选择晶体管502作为电流源动作。与此相对，在本变形例中，通过使第4开关元件14以及第4选择晶体管503导通，从恒流源6B对第1放大晶体管200供给电流。
接着，参照图20，说明图19A的读出电路50C的动作流程。
图20是表示读出电路50C的动作的一例的时序图。各图的横轴表示时间，纵轴从上起依次分别表示复位控制信号CON2的电压、频带控制信号线CON3的电压、选择控制信号线CON8的电压、以及连接至切换电路20的、第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方的电压VS。
(复位期间)
在时刻t21，将选择控制信号线CON8的电压置低电平与高电平之间，例如中间的电压。此外，控制切换电路40，以便对信号读出线7连接电压源VB2。此外，将频带控制信号线CON3的电压置高电平，使第2频带控制晶体管301导通。此外，在时刻t21，第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方连接至第1电压源VA1。第1电压源VA1的电压Va1为例如GND。进而，在时刻t21，将复位控制信号线CON2的电压置高电平，使复位晶体管400导通，据此复位FD。其结果是，FD的电压为基准电压VR2。
在时刻t22，将复位控制信号线CON2的电压置低电平，使复位晶体管400断开。此时，读出电路50C以放大率：-A×B形成反馈。因此，在使复位晶体管400断开时的FD的kTC噪声被抑制为1/(1+A×B)倍。设定频带控制信号线CON3的电压，以使第2频带控制晶体管301的动作频带处于作为宽频带的第1频带。据此，能够高速地抑制噪声。
(噪声抑制期间)
在从时刻t23到时刻t25的期间，将频带控制信号线CON3的电压设定在高电平与低电平之间，例如中间的电压。该情况下，第2频带控制晶体管301的动作频带为窄于第1频带的第2频带。
通过使第2频带与第1放大晶体管200的动作频带相比足够窄，噪声抑制效果增强，但从t23到t25为止的时间也变长。另外，即使宽于第1放大晶体管200的动作频带，也能得到噪声抑制效果。因此，设计人根据从时刻t23到时刻t25为止能允许的时间，能够任意设计第2频带。以下，将第2频带作为与第1放大晶体管200的动作频带相比足够窄的频带来处理。
在第2频带窄于第1放大晶体管200的动作频带的状态下，在第2频带控制晶体管301中产生的热噪声由反馈电路30抑制为1/(1+A×B)1/2倍。在该状态下，若在时刻t25将频带控制线CON3的电压置低电平，使第2频带控制晶体管301断开，则在该断开时残存于FD部的kTC噪声为对起因于复位晶体管400的kTC噪声与起因于第2频带控制晶体管301的kTC噪声取平方和而得的值。
若设第1电容元件9的电容为Cs，则在没有基于反馈的抑制的状态下产生的第2频带控制晶体管301的kTC噪声与在没有基于反馈的抑制的状态下产生的复位晶体管400的kTC噪声相比为(Cfd/Cs)1/2倍。考虑此点，若与无反馈的情况相比，有反馈情况下的kTC噪声被抑制为{1+(1+A×B)×Cfd/Cs}1/2/(1+A×B)倍。此外，在时刻t25，将选择控制信号线CON8的电压置高电平，使第3选择晶体管502断开。据此，使第1放大晶体管200与信号读出线7电分离。
另外，与第2实施方式的图17所示的动作流程同样地，也可以进行渐变复位。即、在从时刻t23到t24，也可以控制频带控制信号线CON3，以使第2频带控制晶体管301跨其阈值电压从导通状态渐变至断开状态。
据此，即使在构成摄像装置100的多个单位像素单元110C之间第2频带控制晶体管301的阈值电压存在偏差，也能够有效抑制在全部像素内产生的噪声。此外，渐变复位中的施加至频带控制信号线CON3的电压的变化幅度也可以限制在各像素的第2频带控制晶体管301的阈值电压的偏差的范围。据此，能够缩短渐变复位所需的时间，能够高速地进行噪声抑制。
(曝光/读出期间)
在时刻t26，将选择控制信号线CON8的电压置低电平，使第3选择晶体管502导通，控制切换电路20以使第1放大晶体管200的源极以及漏极中的另一方的电压为Va2(例如VDD)。此外，控制切换电路40以便对信号读出线7连接恒流源6。在该状态下，第1放大晶体管200与恒流源6形成源极跟随电路。信号读出线7的电压为与FD所蓄积的信号电荷相应的电压。那时，源极跟随电路的放大率为1倍程度。
在时刻t26，FD的电压以复位电压(VR2)为基准变化了与从时刻t25到时刻t26的期间在光检测器1生成的信号电荷相应的电压量。FD的电压以1倍程度的放大率由放大器2放大，并输出至信号读出线7。
kTC噪声在噪声抑制期间被抑制为{1+(1+A×B)×Cfd/Cs}1/2/(1+A×B)倍，进而，在曝光/读出期间，以1倍程度的放大率输出至信号读出线7。据此，能够取得随机噪声受抑制的良好的图像数据。
在本实施方式中，与第2实施方式同样地，在面积允许的范围内将Cs设得大，据此能够抑制随机噪声。典型的是，若将第1电容元件9的电容设得大，则随机噪声降低。可是，在FD中将电荷信号转换为电压信号之际信号变小，结果是S/N无法改善。可是，根据本实施方式，FD与RD由第2电容元件10分离，因此即使将第1电容元件9的电容设得大也不容易产生信号的降低。其结果是，仅随机噪声受抑制，因此能够获得S/N得以改善的效果。
此外，根据本实施方式，与第2实施方式同样地，为了消除周边电路的偏差，也可以实施CDS。具体而言，由源极跟随电路读出FD的信号电压之后，再次进行上述的复位动作。在复位动作完成后，光检测器1进行光检测之前，由源极跟随电路再次进行读出动作。据此，能够读出复位电压VRST。通过取FD的信号电压与复位电压的差分，能够实施CDS。
此外，在多个单位像素单元110A的各像素内进行用于噪声消除的反馈。据此，能够不受读出线7的时间常数影响地，高速地进行噪声消除。进而，通过增大配置于单位像素单元110C内的电容元件的电容，能够获得更大的噪声抑制效果。
另外，在本实施方式中，在曝光期间，FD的信号由源极跟随电路读出，因此放大率为1倍程度。可是，不限于此，设计人也可以根据系统所需的S/N或电路范围改变放大率。
以下，说明本实施方式的读出电路50C的构成以及动作的变形例。
图21A以及图22A示意地表示读出电路50C的其他电路构成。图21A以及图22A所示的读出电路50C＇对复位晶体管400施加第1放大晶体管200的源极以及漏极中的一方的电压(放大器2的输出电压)以代替基准电压VR2。在该点上，图21A以及图22A所示的读出电路50C＇不同于图19A所示的读出电路50C。通过图21A以及图22A所示的构成，能够减少在使复位晶体管400断开前后的FD的电压的变化，因此能够进行更高速的噪声抑制。
利用图19B来说明的、切换电路40包括恒流源6B的构成也能够适用于图21A以及图22A所示的构成。图21B表示图21A上述的构成的变形例，图22B表示图22A所示的构成的变形例。在各个变形例中，切换电路40不仅具有恒流源6A还具有恒流源6B。此外，输出选择部5C具有作为NMOS晶体管的第4选择晶体管503。图21A以及图22A所示的构成与图19B所示的构成同样地，通过使第4开关元件14以及第4选择晶体管503导通，能够从恒流源6B对第1放大晶体管200供给电流。
(第4实施方式)
参照图23至图27，说明本实施方式的摄像装置100的结构、功能以及驱动方法。本实施方式的摄像装置100在以下的点上，不同于第1～第3实施方式的摄像装置100。第1是，读出电路50D内的放大器2A具有放大功能以及频带控制功能。第2是，放大器2A通过将自身的输出返回至输入，自己进行频带控制，并且通过自己的放大功能(放大率：-A)施加负反馈，将复位噪声抑制为1/(1+A)1/2。
图23示意地表示本实施方式的摄像装置100的单位像素单元110D的、例示性的电路构成。单位像素单元110D包括光检测器1以及读出电路50D。读出电路50D包括放大器2A、FD、以及输出选择部5B。输出选择部5B经由信号读出线7连接至恒流源6，由恒流源6进行电流驱动。放大器2A放大与FD所蓄积的电荷相应的信号，并且，进行频带控制，以便抑制在FD内产生的kTC噪声。
参照图24，详细说明读出电路50D的结构以及功能。
图24示意地表示读出电路50D的电路构成的一例。放大器2A包括第2放大晶体管201，输出选择部5B包括第4放大晶体管203以及第2选择晶体管501。以下，说明读出电路50D内的电连接关系。
在第2放大晶体管201中，源极及漏极中的一方和栅极连接至FD。源极以及漏极中的另一方连接至第4控制信号线CON4。第2放大晶体管201放大与FD所蓄积的信号电荷相应的信号电压。
在第4放大晶体管203的栅极连接有FD。第4放大晶体管203的源极以及漏极中的一方连接至电源电压VDD或基准电压。第4放大晶体管203的源极以及漏极中的另一方连接至第2选择晶体管501的源极以及漏极中的一方。第2选择晶体管501的栅极连接至选择读出行的第7控制信号线CON7。第2选择晶体管501的源极以及漏极中的另一方经由信号读出线7连接至恒流源6。像这样，第4放大晶体管203、第2选择晶体管501、以及恒流源6形成源极跟随电路。此外，第2选择晶体管501经由读出线7选择性地将第2放大晶体管201的输出输出至外部。
第2放大晶体管201的栅极与第2放大晶体管201的源极以及漏极中的一方分别与放大器2A的输入与输出相当。像这样，将放大器2A的输出连接至输入，因此形成反馈。像这样，反馈电路30将光检测器1的信号不经由第4放大晶体管203地负反馈至FD。
接着，参照图25，说明读出电路50D的动作流程。
图25是表示读出电路50D的动作的一例的时序图。各图的横轴表示时间，纵轴从上起依次表示第4控制信号线CON4的电压、以及第7控制信号线CON7的电压。
(复位期间)
在时刻t28，第7控制信号线CON7的电压为低电平，第2选择晶体管501断开。也就是说，信号读出线7与第4放大晶体管203电分离。在该状态下，将第4控制信号线CON4的电压设定为第1基准电压，以使FD处于期望的复位电压VRST附近的电压。此时，第2放大晶体管201的频带设定为作为宽频带的第3频带。据此，FD、第2放大晶体管201的栅极、以及第2放大晶体管201的源极以及漏极中的一方高速地设定为期望的电压。第3频带的意思是与第1基准电压对应的频带。
FD的电压越接近复位电压VRST，最终地抑制噪声所需的时间变得越短，因此能够缩短驱动时间。因此，优选的是，设定第4控制信号线CON4的电压，以使FD的电压处于复位电压VRST附近的电压。但是，只要驱动时间宽裕，第4控制信号线CON4的电压的设定值不限于此。在复位期间，第2放大晶体管201作为复位晶体管发挥功能。
(噪声抑制期间)
在从时刻t29至t31，第7控制信号线CON7仍为低电平，第2选择晶体管501为断开状态。也就是说，信号读出线7与第4放大晶体管203仍处于电分离状态。在该状态下，将第4控制信号线CON4的电压设定为第2基准电压。据此，第2放大晶体管201从导通渐变至断开。此时，在第2放大晶体管201中，产生kTC噪声。该kTC噪声依存于在连接有第2放大晶体管201的源极以及漏极中的一方的FD中寄生的电容Cfd。于是，利用基于第2放大晶体管201的反馈，抑制该噪声。在噪声抑制期间，第2放大晶体管201作为负反馈晶体管发挥功能。
若将第2基准电压设定为使得第2放大晶体管201急剧地从导通成为断开的电压，则产生的复位噪声的频带拓宽为～数THz。因此，在基于放大器2A的反馈中，难以抑制超过放大器2A的频带的高频噪声。于是，在从时刻t29至t31，设定第2基准电压，以使第2放大晶体管201的频带处于窄于第3频带的第4频带。第4频带的意思是与第2基准电压对应的频带。据此，能够将第2放大晶体管201的频带限制在以自己的反馈环路形成的放大器2A的频带内。进而，能够在全频带高效地抑制在第2放大晶体管201产生的复位噪声。
在充分抑制噪声之后，在时刻t31，将第4控制信号线CON4的电压变更为使得第2放大晶体管201完全断开的第4基准电压。据此，切断基于第2放大晶体管201的反馈，在噪声受抑制的状态下FD的电压稳定。
另外，在本实施方式的噪声抑制期间中，也可以适用利用图8、17说明了的渐变复位。图26为表示适用渐变复位时的、读出电路50D的动作的一例的时序图。如图示，在从时刻t29至t30期间，也可以使第4控制信号线CON4的电压以在从第2基准电压至第3基准电压的范围内跨阈值电压的方式渐变。据此，第2放大晶体管201从导通状态渐变至断开状态。换言之，在从时刻t29至t30的期间，使第4控制信号线CON4的电压变化，以从第4频带渐变至第5频带。第5频带的意思是与第3基准电压对应的频带。将第2放大晶体管201的频带限制在以自己的反馈环路形成的放大器2A的频带内，并且使第2放大晶体管201从导通渐变至断开。据此，能够在全频带抑制在FD内产生的噪声。在此，第4频带以及第5频带窄于第3频带。另外，第2基准电压以及第3基准电压也可以考虑多个单位像素之间的制造偏差而包括规定的余量(margin)。
(曝光/读出期间)
在充分抑制FD的噪声且电压稳定的状态下，在期望的期间中，在FD蓄积电荷。之后，在时刻t32，使第2选择晶体管501导通，将第4放大晶体管203与信号读出线7电连接。据此，第4放大晶体管203与恒流源6形成源极跟随电路。FD所蓄积的信号电荷由源极跟随电路放大，经由信号读出线7，输出至周边电路(CDS电路、A/D电路等)。
若考虑噪声抑制率与读出时的稳定性，优选的是，放大器2A的增益尽量设得大。例如，优选的是，设定得大于输出选择部5B内的放大器(源极跟随)的增益。
根据本实施方式，与其他实施方式同样地，为了消除周边电路的偏差，也可以实施CDS。具体而言，在时刻t32，由源极跟随电路读出FD的信号电压之后，再次进行上述的复位动作。在复位动作完成后，光检测器1进行光检测之前，由源极跟随电路再次进行复位电压的读出动作。据此，能够读出复位电压VRST。通过取FD的信号电压与复位电压的差分，能够实施CDS。
此外，在本实施方式中，在曝光期间，FD的信号由源极跟随电路读出，因此放大率为1倍程度。可是，不限于此，设计人也可以根据系统所需的S/N或电路范围改变放大率。
根据本实施方式，与第1～第3实施方式同样地，在单位像素单元内完成用于噪声消除的反馈。因此，能够不受读出线7的时间常数的影响地，高速地进行噪声消除。进而，放大器2A具备放大功能以及频带控制功能双方。据此，能够对应于单位像素单元的小面积化、即小的像素单元。这是本实施方式应强调的特征。即使在像素面积小的摄像元件中，也不使构成要素增加，能够有效地抑制FD的噪声。
另外，在本实施方式中，在复位期间以及噪声抑制期间，将第2选择晶体管501断开，设为将第4放大晶体管203从信号读出线7分离的状态。可是，本申请不限于此，例如也可以在与上述时刻不同的时刻读出信号。该情况下，也可以使第2选择晶体管501仍处于导通状态来实施。此外，只要驱动时间宽裕，也可以省略复位期间，不设置用于缩短抑制复位噪声的收敛时间的驱动，而只实施噪声抑制期间以及曝光/读出期间的动作。此外，皆可以按每个单位像素单元设置信号读出线7和/或恒流源6，也可以在多个单位像素单元之间共有信号读出线7和/或恒流源6。
以下，说明本实施方式的读出电路50D的构成以及动作的变形例。图27示意地表示读出电路50D的电路构成的另一例。在本变形例的构成中应强调之处是，放大器2A不仅包括第3放大晶体管202，还包括第3电容元件19以及第4电容元件20。第3放大晶体管202的栅极连接至FD。第3放大晶体管202的源极以及漏极中的一方连接至第6控制信号线CON6。第3放大晶体管202的源极以及漏极中的另一方连接至第3电容元件19的一端与第4电容元件20的一端。第3电容元件19的另一端连接至第3基准电压VR3。第4电容元件20的另一端连接至FD。此外，在第3放大晶体管202、第3电容元件19、以及第4电容元件20之间，形成有节点RD。
根据本变形例的构成，第3放大晶体管202的栅极与第4电容元件20的另一端分别与放大器2A的输入与输出相当。通过将输出连接至输入来形成负反馈。若设放大器2A的放大率为-A倍，则能够将在第3放大晶体管202产生的复位噪声抑制为1/(1+A)1/2。
本变形例的第1优点是，通过将第3电容元件19的电容C3设定得大于FD的电容Cfd，能够使在第3放大晶体管202产生的kTC噪声缩小为(kT/C3)1/2<(kT/Cfd)1/2。第2优点是，通过将第4电容元件20的电容C4设定得小于FD的电容，能够根据FD的电容Cfd与第4电容元件20的电容C4的分压，使FD的噪声量衰减到C4/(Cfd+C4)倍。
将通过该变形例所得的效果与图24所示的构成的效果具体地进行比较。在图24所示的构成中，设放大器2A的增益为A倍、第2放大晶体管201的增益为A＇倍，则第2放大晶体管201的复位噪声被抑制为1/(1+A)1/2＝1/(1+A＇)1/2。另一方面，在本变形例中，若设放大器2A的增益为A、第3放大晶体管202的增益为A＇，则第3放大晶体管202的复位噪声抑制为1/(1+A)1/2＝1/〔1+A＇×{C4/(Cfd+C4)}×(C3/Cfd)〕1/2。像这样，与图24所示的构成相比能够大幅度地抑制复位噪声。
关于噪声的抑制，典型的是，若将第3电容元件19的电容C3设定得大，则随机噪声降低。可是，在FD中将信号电荷转换为电压信号时，信号变小，结果S/N无法改善。可是，根据本变形例，FD与RD由第4电容元件20分离，因此即使将电容设得大，信号也不降低。因此，由于仅随机噪声受抑制，因而S/N得以改善。
接着，关注与图25或图26所示的驱动方法不同之处来说明本变形例的摄像装置100的读出动作。
在放大器2A上连接有第6控制信号线CON6。原则上，对第6控制信号线CON6，输入有与图25所示的第4控制信号线CON4相同的信号。另外，也可以代替第6控制信号线CON6，设定第5基准电压作为第3基准电压VR3，使第3放大晶体管202的源极以及漏极中的另一方的电压变化。或者，也可以直接控制RD节点。在此，第5基准电压与第2基准电压对应。
此外，也可以对第6控制信号线CON6，如图26的CON4那样地，输入跨第3放大晶体管202的阈值从导通状态渐变至断开状态的电压。也就是说，在从时刻t29至t30，也可以使第6控制信号线CON6的电压以在从第2基准电压至第3基准电压的范围内跨阈值电压的方式渐变。或者，在从时刻t29至t30，也可以代替第6控制信号线CON6，设定从第5基准电压至第6基准电压变化的电压作为第3基准电压VR3，使第3放大晶体管202的源极以及漏极中的另一方的电压变化。或者，也可以直接控制RD节点。在此，第6基准电压与第3基准电压对应。
根据本变形例，通过第3电容元件19以及第4电容元件20的效果，与图24所示的构成相比，能够使噪声抑制率大幅度地提高。
另外，通过配置2个电容，噪声抑制效果增强。但是，配置面积也变大。抑制效果依存于有无电容元件、电容的绝对值而变化，因此设计人能够选择任意的构成、值来进行设计。
(第5实施方式)
参照图28至图34，说明本实施方式的摄像装置100的结构、功能以及驱动方法。本实施方式的摄像装置100不同于第4实施方式的摄像装置100之处在于，对第4实施方式的读出电路50D附加了开关部4B这一点。以下，以与第4实施方式不同之处为中心进行说明。
图28以及图29示意地表示本实施方式的摄像装置100内的单位像素单元110E的、例示性的电路构成。单位像素单元110E包括光检测器1以及读出电路50E。读出电路50E包括放大器2B、FD、开关部4B以及输出选择部5B。
参照图30，详细说明读出电路50E的结构以及功能。
图30示意地表示读出电路50E的电路构成的一例。开关部4B包括开关晶体管401。在开关晶体管401的栅极，连接有第5控制信号线CON5。在开关晶体管401的源极以及漏极中的一方，连接有FD。在开关晶体管401的源极以及漏极中的另一方，连接有第4基准电压VR4。在第3放大晶体管202的源极以及漏极中的一方，连接有第6控制信号线CON6。
接着，参照图31，说明读出电路50E的动作流程。
图31是表示读出电路50E的动作的一例的时序图。各图的横轴表示时间，纵轴从上起依次分别表示第5控制信号线CON5的电压、第6控制信号线CON6的电压、以及第7控制信号线CON7的电压。
(复位期间)
在时刻t28，将第5控制信号线CON5的电压置高电平，从而使开关晶体管401导通。此时，第4基准电压VR4与FD连接。此外，在时刻t28，第7控制信号线CON7的电压为低电平，选择晶体管501为断开状态。也就是说，第4放大晶体管203从信号读出线7电分离。在该状态下，将第6控制信号线CON6的电压设定为第1基准电压，以使FD成为期望的复位电压VRST(＝VR4)附近的电压。此时，通过将第3放大晶体管202的频带设定为作为宽频带的第3频带，能够将FD、第3放大晶体管202的栅极以及第3放大晶体管202的源极以及漏极中的另一方高速地设定为期望的电压。
FD的电压越接近复位电压VRST，最终地抑制噪声所需的时间变得越短，因此能够缩短驱动时间。因此，优选的是，对第6控制信号线CON6施加电压，以使FD的电压处于复位电压VRST附近的电压。但是，只要驱动时间宽裕，电压的设定值不限于此。
在时刻t29，将第5控制信号线CON5的电压置低电平，断开开关晶体管401，切断第4基准电压VR4与FD。
(噪声抑制期间)
在断开开关晶体管401，切断第4基准电压VR4与FD的状态下，实施噪声抑制动作、信号电平或复位电平的读出动作。
从时刻t29至t31的期间，第7控制信号线CON7仍为低电平，断开第2选择晶体管501。也就是说，信号读出线7第4放大晶体管203仍处于电分离的状态。在该状态下，将第6控制信号线CON6的电压设定为第2基准电压。据此，第3放大晶体管202从导通渐变至断开。
在从时刻t29至t31期间，设定第2基准电压，以使第3放大晶体管202的频带处于窄于第3频带的第4频带。据此，能够将第3放大晶体管202的频带限制在以自己的反馈环路形成的放大器2B的频带内。进而，能够在全频带高效地抑制在第3放大晶体管202产生的复位噪声。
在充分抑制噪声之后，在时刻t31，将第6控制信号线CON6的电压变更为使得第3放大晶体管202完全断开的第4基准电压。据此，切断基于第3放大晶体管202的反馈，在噪声受抑制的状态下FD的电压稳定。
另外，在本实施方式的噪声抑制期间，也可以适用利用图8、17说明了的渐变复位。图32为表示适用渐变复位时的、读出电路50E的动作的一例的时序图。如图32所示，在从时刻t29至t30期间，也可以使第6控制信号线CON6的电压以在从第2基准电压至第3基准电压的范围内跨阈值电压的方式渐变。第3放大晶体管202从导通状态渐变至断开状态。据此，能够在全频带抑制在FD内产生的噪声。
(曝光/读出期间)
在充分抑制FD的噪声且电压稳定的状态下，在期望的期间中，使FD蓄积信号电荷。之后，在时刻t32，使第2选择晶体管501导通，将第4放大晶体管203与信号读出线7电连接。据此，第4放大晶体管203与恒流源6形成源极跟随电路。FD所蓄积的信号电荷由源极跟随电路放大，经由信号读出线7，输出至周边电路(CDS电路、A/D电路等)。
根据本实施方式，通过控制开关晶体管401，易于将FD高速地设定为期望的复位电压VRST。
在第4实施方式中，设放大器2A的增益为-A倍，一边进行频带限制一边反馈在第2放大晶体管201或第3放大晶体管202产生的复位噪声。据此，复位噪声被抑制为1/(1+A)1/2倍。
与此相对，根据本实施方式，在断开开关晶体管401之后施加反馈，因此能够将在开关晶体管401产生的复位噪声大幅度地抑制为1/(1+A)1/2。此外，在第3放大晶体管202产生的复位噪声通过一边进行频带限制一边反馈，能够抑制到1/(1+A)1/2。进而，与第4实施方式的变形例同样地，通过将第3电容元件19的电容C3设定得大于FD的电容Cfd，能够将在第3放大晶体管202产生的kTC噪声缩小为(kT/C3)1/2<(kT/Cfd)1/2。此外，通过将第4电容元件20设定得小于FD的电容Cfd，能够根据FD的电容Cfd与第4电容元件20的电容C4的分圧，使FD中的噪声量衰减至C4/(Cfd+C4)倍。
将通过本实施方式所得的效果与通过第4实施方式的图24以及图27所示的构成所得的效果具体地进行比较。根据图24所示的构成，若设放大器2A的增益为A倍、设第2放大晶体管201的增益为A＇倍，则第2放大晶体管201的复位噪声被抑制为1/(1+A)1/2＝1/(1+A＇)1/2。与此相对，根据图27所示的构成，若设放大器2A的增益为A、设第3放大晶体管202的增益为A＇，则第3放大晶体管202的复位噪声被抑制为1/(1+A)1/2＝1/〔1+A＇×{C4/(Cfd+C4)}×(C3/Cfd)〕1/2。像这样，与图24所示的构成相比能够抑制复位噪声。
另一方面，根据本实施方式，若设放大器2B的增益为A倍、设第3放大晶体管202的增益为A＇倍，则开关晶体管401的复位噪声被抑制为1/(1+A)＝1/〔1+A＇×{C4/(Cfd+C4)}〕。此外，第3放大晶体管202的复位噪声被抑制为1/(1+A)1/2＝1/〔1+A＇×{C4/(Cfd+C4)}×(C3/Cfd)〕1/2。由于总噪声能够通过它们的平方和开平方得到，因此与第4实施方式相比能够大幅度地抑制复位噪声。
根据本实施方式，通过第3电容元件19以及第4电容元件20的效果，与第4实施方式相比，能够大幅度地抑制复位噪声。此外，通过设置开关部4B，易于高速地进行复位以及噪声抑制。
像这样，通过设置第3电容元件19、第4电容元件20以及开关部4B，能够得到好的噪声抑制效果。但是，配置面积也变大。由于噪声抑制效果依存于有无电容元件、电容的绝对值，设计人能够选择任意的构成、值来进行设计。
以下，说明本实施方式的读出电路50E的变形例。
图33以及34示意地表示读出电路50E的、其他例示性的电路构成。也可以如图33所示，开关晶体管401的源极以及漏极中的一方连接至FD，开关晶体管401的源极以及漏极中的另一方连接至第6基准电压线CON6。通过该构成，能够不施加第4基准电压VR4地执行复位，能得到与图30所示的构成同样的效果。
此外，作为开关部4B的另一变形例，也可以如图34所示，开关晶体管401的源极以及漏极中的一方连接至FD，源极以及漏极中的另一方连接至第3电容元件19与第4电容元件20的连接点(RD)。通过该构成，能够不施加第4基准电压VR4地执行复位，能得到与图30所示的构成同样的效果。根据该构成，特别是，由于能够将第3放大晶体管202的栅极与第3放大晶体管202的源极以及漏极中的另一方设定为相同的电压，因此能够缩短噪声消除的时间。
另外，在第1～第5实施方式中，说明了基于负反馈的反馈电路30或30＇的动作，但反馈不限于此。也能够对反馈追加正反馈。例如，也可以在施加正反馈之后施加负反馈来抑制噪声，也可以按照其相反的顺序抑制噪声。此外，也可以一边同时施加正反馈以及负反馈一边抑制噪声。通过如此地并用正反馈，期待噪声抑制更高速高效。
(第6实施方式)
参照图35，说明本实施方式的摄像机系统600。
图35示意地表示本实施方式的摄像机系统600的构成例。摄像机系统600具备镜头光学系统601、摄像装置602、系统控制器603和摄像机信号处理部604。
镜头光学系统601包括例如自动聚焦用镜头、变焦用镜头以及光圈。镜头光学系统601将光聚集至摄像装置100的摄像面。作为摄像装置602，能够广泛地采用上述的第1～第5实施方式的摄像装置。
系统控制器603控制摄像机系统600整体。系统控制器603能够通过例如微型计算机来实现。
摄像机信号处理部604作为处理来自摄像装置100的输出信号的信号处理装置而发挥功能。摄像机信号处理部604进行例如伽马校正、色插补处理、空间插补处理、以及自动白平衡等处理。摄像机信号处理部604能够通过例如DSP(DigitalSignalProcessor)等来实现。
根据本实施方式的摄像机系统，通过利用第1～第5实施方式的摄像装置，能够适当地抑制读出时的复位噪声(kTC噪声)。其结果是，能够准确地读出电荷，能够取得良好的图像。
工业实用性
本申请的摄像装置能够适用于数字静态照相机、医疗用摄像机、监视用摄像机、车载用摄像机、数字单反照相机、数字微单照相机等各种各样的摄像机(照相机)系统以及传感器系统。
标号说明
1光检测器
1A有机光电膜
1B光电二极管
2、2A、2B放大器
3、3＇频带控制部
3A、3B频带控制电路
4A复位电路
4B开关部
5、5B、5C输出选择部
6、8、144恒流源
7信号读出线
9第1电容元件
10第2电容元件
11第1开关元件
12第2开关元件
13第3开关元件
14第4开关元件
20、40切换电路
30、30＇反馈电路
50A、50B、50B＇、50C、50C＇、50D、50E读出电路
100摄像装置
110A、110B、110C、110D、110E单位像素单元
120电源布线
130蓄积控制线
141垂直扫描电路
142列信号处理电路
143水平信号读出电路
170垂直信号线
180水平共用信号线
200第1放大晶体管
201第2放大晶体管
202第3放大晶体管
203第4放大晶体管
300第1频带控制晶体管
301第2频带控制晶体管
400复位晶体管
401开关晶体管
500第1选择晶体管
501第2选择晶体管
502第3选择晶体管
503第4选择晶体管
600摄像机系统
601镜头光学系统
602固体摄像装置
603系统控制器
604摄像机信号处理部
CON1、CON3频带控制信号线
CON2复位控制信号线
CON4第4控制信号线
CON5第5控制信号线
CON6第6控制信号线
CON7第7控制信号线
CON8、CON9选择控制信号线FD电荷蓄积部
RD像素内节点
Vp基准电压/控制电压
VR1、VR2、VR3、VR4基准电压/控制电压源
VA1、VA2、VB1、VB2基准电压/控制电压源
V1、V2、V3、V4控制信号

Claims (12)

1.一种摄像装置，具备单位像素单元，
所述单位像素单元包括：
光电转换部，对入射光进行光电转换，生成电信号；以及
信号检测电路，检测所述电信号；
所述信号检测电路具有放大所述电信号的第1晶体管、将所述第1晶体管的输出选择性地输出至所述单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使所述电信号以不经由所述第1晶体管的方式进行负反馈的反馈路径的反馈电路。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
所述第1晶体管配置于所述反馈路径外。
3.一种摄像装置，具备单位像素单元，
所述单位像素单元包括：
光电转换部，对入射光进行光电转换，生成电信号；以及
信号检测电路，检测所述电信号；
所述信号检测电路具有放大所述电信号的第1晶体管、将所述第1晶体管的输出选择性地输出至所述单位像素单元的外部的第2晶体管、以及形成使所述电信号以经由所述第1晶体管的方式进行负反馈的反馈路径的反馈电路，
所述反馈电路在所述反馈路径上包括第3晶体管，
在所述第3晶体管的栅极上连接有输出相互不同的至少三种电压的电压控制电路。
4.如权利要求3所述的摄像装置，
所述第1晶体管配置在所述反馈路径上。
5.如权利要求3所述的摄像装置，
在所述第1晶体管的输出侧连接有恒流源。
6.如权利要求1所述的摄像装置，
所述信号检测电路还具备对所述电信号进行初始化的复位晶体管。
7.如权利要求1所述的摄像装置，
在所述反馈电路形成所述反馈路径的第1期间与所述反馈电路未形成所述反馈路径的第2期间之间，所述信号检测电路放大所述电信号的放大率不同。
8.如权利要求6所述的摄像装置，
所述复位晶体管配置在所述反馈路径上。
9.如权利要求8所述的摄像装置，
所述复位晶体管为负反馈晶体管。
10.如权利要求1所述的摄像装置，
所述反馈电路包括第1电容元件、以及与所述第1电容元件串联连接的第2电容元件，
所述第1电容元件与所述第2电容元件配置于所述光电转换部与基准电压之间。
11.如权利要求10所述的摄像装置，
所述第1电容元件配置在所述反馈路径上。
12.如权利要求10所述的摄像装置，
所述第2电容元件的电容大于所述第1电容元件的电容。
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