CN106254797A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的摄像装置具备：多个像素，分别包括光电变换部及检测由光电变换部生成的信号的信号检测电路；电压产生电路，产生电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；第1切换电路，连接于电压产生电路；第1电压线，被施加第1电压及比第1电压高的第2电压的一方；第2电压线，连接于第1切换电路；多个第2切换电路，连接于第1、第2电压线；以及多个第3电压线，分别将1个第2切换电路与多个像素中的对应于上述1个第2切换电路的1个以上的像素连接；多个第2切换电路分别有选择地建立第1、第2电压线的某一方与多个第3电压线中的对应的第3电压线之间的电连接；第1切换电路切换向第2电压线是施加第1、第2电压的另一方还是施加倾斜电压。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像装置。
背景技术
在各种领域中广泛地使用数字相机(数字视频相机或数字静像相机)。如周知的那样，在数字相机中，使用CCD(Charge Coupled Device)型摄像装置、CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)型摄像装置等摄像装置。这些摄像装置具有例如以光电二极管为代表的光电变换元件。
除了使用光电二极管的摄像装置以外，还提出了使用由非晶硅或有机材料等形成的光电变换膜的摄像装置。例如专利文献1公开了具有光电变换膜的层叠型的摄像装置。在层叠型的摄像装置中，放大晶体管及选择晶体管等用于从各像素读出电信号的晶体管形成在半导体基板上。光电变换膜配置在以将这些晶体管覆盖的方式形成的层间绝缘层上。光电变换膜通过在层间绝缘层内设置的金属布线或金属层而与半导体基板上的电路电连接。在层叠型的摄像装置中，生成信号电荷的光电变换膜位于半导体基板的上方。因此，与用于信号检测的各种晶体管和光电二极管形成在同一个半导体基板上的构造相比，层叠型的构造具有容易确保受光面积的优点。因此，层叠型的摄像装置有利于高精细化。
另一方面，在层叠型的摄像装置中，通过单纯采用相关双采样，不能将在复位时发生的kTC噪声(也称作“复位噪声”)除去。这是因为，在层叠型的摄像装置中，由于在光电变换膜与半导体基板上的电路之间夹着金属布线或金属层，所以难以将信号电荷完全传送至浮动扩散层。在专利文献1所公开的摄像装置中，形成使信号读出电路的输出向像素内的复位晶体管的源极或漏极负反馈的反馈环路，还将随着时间的经过而电位变高的电压向复位晶体管的栅极供给。在专利文献1所公开的摄像装置中，如此消除kTC噪声。
专利文献1：国际公开第2014/083730号
发明内容
在摄像装置的领域中，希望降低kTC噪声等噪声。
根据本申请的非限定性的一例示性的实施方式，提供以下技术方案。
一种摄像装置，具备：多个像素，分别包括光电变换部以及检测由上述光电变换部生成的信号的信号检测电路；电压产生电路，产生电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；第1切换电路，连接于上述电压产生电路；第1电压线，被施加第1电压及比上述第1电压高的第2电压中的一方；第2电压线，连接于上述第1切换电路；多个第2切换电路，连接于上述第1电压线及上述第2电压线；以及多个第3电压线，分别将上述多个第2切换电路中的1个第2切换电路与上述多个像素中的对应于上述1个第2切换电路的1个以上的像素连接；上述多个第2切换电路分别有选择地建立上述第1电压线及上述第2电压线中的某一方与上述多个第3电压线中的对应的第3电压线之间的电连接；上述第1切换电路切换向上述第2电压线是施加上述第1电压及上述第2电压中的另一方还是施加上述倾斜电压。
此外，一种摄像装置，包括：第1电压线，被施加第1电压；电压产生电路，输出电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；第1切换电路，连接于上述电压产生电路；第2电压线，连接于上述第1切换电路；第2切换电路，连接于第1电压线和第2电压线；第3电压线，连接于上述第2切换电路；以及多个像素，分别连接于上述第3电压线，包括光电变换部和检测由上述光电变换部生成的信号的信号检测电路；上述第1切换电路切换向上述第2电压线是施加上述倾斜电压，还是施加与上述第1电压不同的第2电压；上述第2切换电路切换是将上述第1电压线与上述第3电压线电连接，还是将上述第2电压线与上述第3电压线电连接。
另外，包含性或具体的形态也可以通过元件、设备、系统、集成电路及方法实现。此外，包含性或具体的形态也可以通过元件、设备、系统、集成电路及方法的任意的组合来实现。
公开的实施方式的追加的效果及优点根据说明书及附图会变得清楚。效果及/或优点由说明书及附图中公开的各种实施方式及特征分别提供，并不为了得到它们的1个以上而需要全部。
根据本发明的实施方式，提供一种能够进一步降低噪声的影响的摄像装置或能够实现更高速的信号读出的摄像装置的至少某一种。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的摄像装置的例示性的结构的图。
图2是表示单位像素单元10A的电路结构的一例的图。
图3是用来说明信号的读出时的摄像装置100A的动作的例示性的时间图。
图4是表示单位像素单元的电路结构的另一例的图。
图5是表示单位像素单元的电路结构的再另一例的图。
图6是表示单位像素单元的电路结构的再另一例的图。
图7是表示单位像素单元的电路结构的再另一例的图。
图8是表示单位像素单元的电路结构的再另一例的图。
图9是表示本发明的第1实施方式的摄像装置的另一例示性的结构的图。
图10是表示本发明的第2实施方式的摄像装置的例示性的结构的图。
图11是示意地表示有关本发明的第3实施方式的相机系统的结构例的图。
附图标记说明
2 放大器
3、3C 频带控制电路
10A～10G 单位像素单元
11 反馈晶体管
12 复位晶体管
14 放大晶体管
16 地址晶体管
18 反向放大器
20 光电变换部
20a 像素电极
20b 光电变换膜
20c 对置电极
21i 反馈控制线
24 电源布线
25 电压切换电路
26 垂直信号线
27 恒流源
28 反馈线
70A～70C 垂直扫描电路
71Aa、71Ba、71Ca 行驱动器阵列
71Ai、71Bi、71Ci 行驱动器
72A、72B 电压切换电路
73c、75c CMOS开关
73p pMOS开关
74ci、76ci、78ci CMOS开关
74ni、78ni nMOS开关
75n nMOS开关
76pi、78pi pMOS开关
78 控制电路
80 电压产生电路
90，90G 像素阵列
100A、100B、200 摄像装置
300 相机系统
310 透镜光学系统
330 系统控制器
320 相机信号处理部
C1、C2 电容元件
FC1～FC3 反馈电路
FD 电荷蓄积节点
L1 第1电压线
L2 第2电压线
L3 第3电压线
RC 复位电路
RD 复位漏极节点
SC 信号检测电路
SW1 第1开关
SW2 第2开关
T1 第1端子
T2 第2端子
VS1 第1电压源
VS2 第2电压源
具体实施方式
(发明者的认识)
在说明本发明的实施方式之前，首先说明本发明者发现的认识。
在摄像装置的像素的驱动及控制中，通常使用大小不同的多个电压。例如在CMOS型摄像装置中，通过将低(LOW)电压及高(HIGH)电压的一方有选择地供给至像素，控制像素内的晶体管的导通及截止。
在摄像装置的像素的驱动及控制中，除了低电压及高电压以外，还有与它们不同的第3电压用于像素的驱动及控制的情况。例如，在上述专利文献1所公开的摄像装置中，向复位晶体管的栅极有选择地供给复位晶体管导通的高电平的电压、复位晶体管截止的低电平的电压及从低电平向高电平随着时间变化的第3电压中的某一个。这些高电平的电压、低电平的电压及第3电压经由与复位晶体管的栅极连接的行信号线供给至希望的像素。行信号线按通过将多个像素例如排列为矩阵状而构成的像素阵列的每个行设置。
为了对行信号线有选择地施加低电压、高电压及第3电压中的某一个，例如只要设置被供给低电压的第1电压线、被供给高电压的第2电压线及被供给第3电压的第3电压线，将它们中的某1个有选择地与行信号线连接就可以。例如，通过在第1电压线与行信号线之间、第2电压线与行信号线之间、第3电压线与行信号线之间分别设置晶体管等开关元件，能够将第1～第3电压线中的某1个有选择地连接到行信号线。
但是，晶体管在控制端子与其他端子之间具有寄生电容。例如，场效应晶体管(FET)在栅极－源极间及栅极－漏极间具有寄生电容。因此，即使行信号线与第1电压线之间、及行信号线与第2电压线之间的晶体管截止，通过经由这些寄生电容的耦合，也有第1电压线上或第2电压线上的噪声(例如电源噪声)混入到第3电压中的情况。特别是，在如在专利文献1中公开那样使用随着时间变化的第3电压执行kTC噪声的消除那样的结构中，如果通过电容耦合而噪声混入到第3电压中，则有可能不能得到充分的噪声消除效果。这样，噪声向第3电压的混入可能对画质带来不良影响。
如上述那样，向像素供给第3电压的行信号线对应于像素阵列的各行而设置。因此，用来将第1电压线、第2电压线及第3电压中的某1个有选择地与行信号线连接的切换电路也可以按像素阵列的每个行设置。在这样的结构中，介于高电压或低电压的供给源与多个行信号线中的关注的行信号线之间的晶体管的数量按每个关注的行信号线而不同。例如，高电压的供给源与关注的行信号线越远离，介于高电压的供给源与该行信号线之间的晶体管的数量越增加。
介于高电压的供给源(或低电压的供给源)与行信号线之间的晶体管的数量越增加，由电容耦合带来的噪声越被累积，所以噪声向第3电压的混入越增大。此外，第2电压线(或第1电压线)及被供给第3电压的第3电压线典型地沿着像素阵列的列方向延伸。因此，高电压的供给源(或低电压的供给源)与行信号线越远离，第2电压线(或第1电压线)与第3电压线之间的布线间耦合也越增大，噪声向第3电压的混入越增大。
即，具有与处于距高电压的供给源(或低电压的供给源)越远的位置的行信号线的连接的像素，越强地受到第2电压线上(或第1电压线上)的噪声的影响。因此，按像素阵列的每个行，噪声消除的效果不同，所得到的图像中有可能发生所谓的阴影(shading)。阴影是在图像的中心部与周边部之间发生颜色不匀及/或亮度不匀的现象。
本发明者鉴于上述情况反复进行了研究，完成了本发明的摄像装置。
本发明的一技术方案的概要是以下这样的。
[项目1]
一种摄像装置，具备：多个像素，分别包括光电变换部以及检测由光电变换部生成的信号的信号检测电路；电压产生电路，产生电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；第1切换电路，连接于电压产生电路；第1电压线，被施加第1电压及比第1电压高的第2电压中的一方；第2电压线，连接于第1切换电路；多个第2切换电路，连接于第1电压线及第2电压线；以及多个第3电压线，分别将多个第2切换电路中的1个第2切换电路与多个像素中的对应于上述1个第2切换电路的1个以上的像素连接；多个第2切换电路分别有选择地建立第1电压线及第2电压线中的某一方与多个第3电压线中的对应的第3电压线之间的电连接；第1切换电路切换向第2电压线是施加第1电压及第2电压中的另一方还是施加倾斜电压。
根据项目1的结构，能够抑制噪声向对第3电压线施加的倾斜电压的混入。
[项目2]
如项目1所述的摄像装置，第1电压及第2电压中的另一方是第2电压。
根据项目2的结构，能够使施加高电压的电压线和施加倾斜电压的电压线为共用的电压线。
[项目3]
如项目1或2所述的摄像装置，多个像素分别还具备将光电变换部的信号进行初始化的复位电路。
根据项目3的结构，能够将光电变换部的信号进行初始化。
[项目4]
如项目3所述的摄像装置，还具备使信号检测电路的输出向光电变换部负反馈的反馈电路；复位电路构成反馈电路的反馈环路的一部分。
根据项目4的结构，能够抑制热噪声。
[项目5]
如项目4所述的摄像装置，复位电路包括第1晶体管，该第1晶体管的输入端子及输出端子的一方连接于光电变换部，该第1晶体管的控制端子连接于多个第3电压线中的对应的第3电压线。
根据项目5的结构，能够使用倾斜电压抑制热噪声。
[项目6]
如项目3所述的摄像装置，还具备使信号检测电路的输出向光电变换部负反馈的反馈电路；反馈电路包括第1晶体管，所述第1晶体管构成反馈电路的反馈环路的一部分，其控制端子连接于多个第3电压线中的对应的第3电压线；复位电路包括其输入端子及输出端子的一方连接于光电变换部的第2晶体管。
根据项目6的结构，能够使用倾斜电压抑制热噪声。此外，还能够将任意的电压作为复位的基准电压而向电荷积蓄节点施加。
[项目7]
如项目1～6中任一项所述的摄像装置，倾斜电压是随着时间的经过而在第1电压与第2电压之间的范围中大致变大的电压或大致变小的电压。
根据项目7的结构，不论各个反馈晶体管11的阈值VTf的偏差如何，都能够执行噪声消除。
[项目8]
一种摄像装置，具备：多个像素，分别包括光电变换部及检测由光电变换部生成的信号的信号检测电路；电压产生电路，产生倾斜电压；第1电压线，被施加第1电压；第2电压线，被施加比第1电压高的第2电压；第3电压线；连接于电压产生电路；多个切换电路，电连接于第1电压线、第2电压线及第3电压线；以及多个第4电压线，分别将多个切换电路中的1个切换电路与多个像素中的对应于一个切换电路的1个以上的像素连接；多个切换电路分别有选择地建立第1电压线、第2电压线及第3电压线中的某1个与多个第4电压线中的对应的第4电压线之间的电连接。
根据项目8的结构，能够使摄像装置的动作高速化。
[项目9]
如项目1～8中任一项所述的摄像装置，多个像素以矩阵状排列，摄像装置具有连接于多个像素的各个像素的垂直扫描电路；第1电压线及第2电压线配置在垂直扫描电路内。
根据项目9的结构，由于能够使第1电压线及第2电压线中的至少一方的线宽比第3电压线大，所以能够形成低电阻的第1电压线及/或第2电压线。此外，能够抑制周边电路的大型化。
[项目10]
一种摄像装置，包括：第1电压线，被施加第1电压；电压产生电路，输出电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；第1切换电路，连接于电压产生电路；第2电压线，连接于第1切换电路；第2切换电路，连接于第1电压线和第2电压线；第3电压线，连接于第2切换电路；以及多个像素，分别连接于第3电压线，包括光电变换部和检测由光电变换部生成的信号的信号检测电路；第1切换电路切换向第2电压线是施加倾斜电压还是施加与第1电压不同的第2电压；第2切换电路切换将第1电压线与第3电压线电连接、还是将第2电压线与第3电压线电连接。
[项目11]
如项目10所述的摄像装置，多个像素分别包括第1晶体管，该第1晶体管的输入端子及输出端子的一方连接于光电变换部，该第1晶体管的控制端子连接于第3电压线。
[项目12]
如项目9或10所述的摄像装置，倾斜电压是随着时间的经过而在第1电压与第2电压之间的范围中大致变大的电压或大致变小的电压。
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，以下说明的实施方式都表示包含性或具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是要限定本发明。在本说明书中说明的各种形态只要不发生矛盾，能够相互组合。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。在以下的说明中，具有实质上相同的功能的构成要素有时用共同的附图标记表示而省略说明。
(第1实施方式)
图1表示本发明的第1实施方式的摄像装置的例示性的结构。图1所示的摄像装置100A具有包括多个单位像素单元10A的像素阵列90和周边电路。如后述那样，各个单位像素单元10A包括光电变换部和信号检测电路。
通过将单位像素单元10A二维或一维地排列，形成感光区域(像素区域)。在图1所例示的结构中，单位像素单元10A在行方向及列方向上排列。在本说明书中，所谓行方向及列方向，是指行及列分别延伸的方向。即，在图1中，纸面的垂直方向是列方向，水平方向是行方向。以下，有将包含在像素阵列90中的单位像素单元10A中的1个用行号i及列号j的组(i，j)表现的情况。这里，i＝0，1，…，m－1，j＝0，1，…，n－1(m及n是1以上的自然数)。例如，在图1中位于像素阵列90的左下角的单位像素单元10A用坐标(0，0)表示，位于右上角的单位像素单元10A用坐标(m－1，n－1)表示。
摄像装置100A的周边电路包括具有与各个单位像素单元10A的电连接的垂直扫描电路(也称作“行扫描电路”)70A和电压产生电路80。周边电路可以包括负载电路、列信号处理电路及水平信号读出电路等其他要素。
垂直扫描电路70A具有从未图示的第1电压源接受第1电压(例如0V或－1V左右的低电压)的供给的第1端子T1、和从未图示的第2电压源接受第2电压(例如4V左右的高电压)的供给的第2端子T2。即，在摄像装置100A的动作时，从第1电压源及第2电压源分别对垂直扫描电路70A供给低电压及高电压。
垂直扫描电路70A具有与电压产生电路80的连接。电压产生电路80在摄像装置100A的动作时，向垂直扫描电路70A供给倾斜电压(ramp voltage)。电压产生电路80只要能够输出倾斜电压就可以，可以采用周知的各种电路。电压产生电路80也可以构成为，例如将输入电压变换为倾斜电压而输出。另外，本说明书中的“倾斜电压”，是指随着时间的经过而变化的电压。“倾斜电压”也可以是随着时间的经过而大致变大或大致变小的电压。本说明书中的“倾斜电压”，也可以是例如以直线状变大的电压或变小的电压、以阶梯状变化的电压、变动且平均地变大的电压或变小的电压等。
在图1所例示的结构中，垂直扫描电路70A包括行驱动器阵列71Aa、电压切换电路72A、控制电路78、第1电压线L1及第2电压线L2。在该例中，第1电压线L1及第2电压线L2分别连接于第1端子T1及电压切换电路72A。在该例中，在摄像装置100A的动作时，第1电压线L1被施加低电压。
如图示那样，电压切换电路72A连接于电压产生电路80及第2端子T2。即，在摄像装置100A的动作时，电压切换电路72A接受高电压及倾斜电压的供给。电压切换电路72A构成为，能够切换向第2电压线L2是施加高电压还是施加倾斜电压。在该例中，电压切换电路72A具有连接在电压产生电路80与第2电压线L2之间的CMOS开关73c、和连接在第2端子T2与第2电压线L2之间的pMOS开关73p。
电压切换电路72A中的CMOS开关73c及pMOS开关73p互补地动作。即，当CMOS开关73c接通时，pMOS开关73p断开，当CMOS开关73c断开时，pMOS开关73p接通。因而，当CMOS开关73c接通时，建立电压产生电路80与第2电压线L2之间的连接，经由电压切换电路72A向第2电压线L2供给倾斜电压。当CMOS开关73c断开时，pMOS开关73p接通，从而建立第2端子T2与第2电压线L2之间的连接，向第2电压线L2供给高电压。CMOS开关73c及pMOS开关73p的接通及断开例如根据从控制电路78供给的控制信号Tp是高电平还是低电平来决定。
行驱动器阵列71Aa包括与像素阵列90中的单位像素单元10A的行数(例如几千行)相同数量的行驱动器71Ai。即，各个行驱动器71Ai与像素阵列90的单位像素单元10A的各行对应而设置。如图示那样，各个行驱动器71Ai通过反馈控制线21i连接于属于第i行的1个以上的单位像素单元10A。后带的字符i是用来区别各个行驱动器的索引。例如，行驱动器71A0通过反馈控制线210连接于坐标为(0，0)～(0，n－1)的n个单位像素单元10A。
在该例中，各个行驱动器71Ai连接于在摄像装置100A的动作时被施加高电压或倾斜电压的第2电压线L2、和在摄像装置100A的动作时被施加低电压的第1电压线L1。即，在摄像装置100A的动作时，各个行驱动器71Ai根据电压切换电路72A中的CMOS开关73c及pMOS开关73p的接通或断开，接受高电压及低电压的供给或接受倾斜电压及低电压的供给。
各个行驱动器71Ai构成为能够切换向对应的反馈控制线21i施加的电压。在该例中，各个行驱动器71Ai具有连接在电压切换电路72A与反馈控制线21i之间的CMOS开关74ci、和连接在第1端子T1与反馈控制线21i之间的nMOS开关74ni。例如如果关注行驱动器71A0，则如图示那样，行驱动器71A0具有CMOS开关74c0及nMOS开关74n0。
各个行驱动器71Ai的CMOS开关74ci及nMOS开关74ni互补地动作。当CMOS开关74ci接通时，建立第2电压线L2与反馈控制线21i之间的连接。因而，根据供给到电压切换电路72A中的控制信号Tp是高电平还是低电平，向反馈控制线21i供给高电压或倾斜电压的某一方。当CMOS开关74ci断开时，nMOS开关74ni接通，建立第1电压线L1与反馈控制线21i之间的连接，从而向反馈控制线21i供给低电压。CMOS开关74ci及nMOS开关74ni的接通及断开例如根据从控制电路78供给的控制信号Rwi是高电平还是低电平来决定。
如以上说明，在该例中，使供给高电压的电压线与供给电压随着时间变化的倾斜电压的电压线共同。此外，在图1所例示的结构中，将电压切换电路72A配置在行驱动器阵列71Aa的外部，对行驱动器71Ai有选择地施加高电压及倾斜电压的某一方。因此，在与像素阵列90的各行对应设置的各个行驱动器71Ai中，不需要设置用来切换将供给高电压的电压线连接到反馈控制线21i、还是将供给倾斜电压的电压线连接到反馈控制线21i的开关元件。因而，能够抑制由经由晶体管的电容耦合带来的、噪声向倾斜电压的混入。此外，由于不需要分别设置供给高电压的电压线和供给倾斜电压的电压线，所以使它们之间的布线间耦合也降低。例如，与在几千个行驱动器的各自中配置了切换向将行驱动器与对应于该行驱动器的1个以上的单位像素单元连结的电压线供给高电压还是供给倾斜电压的电压切换电路的结构相比，能够将经由晶体管的电容耦合及布线间耦合分别降低到1/100左右及1/1000左右。
这样，根据本发明的第1实施方式，由于能够降低电容耦合及布线间耦合，所以能够抑制噪声向倾斜电压的混入。通过抑制噪声向倾斜电压的混入，能够执行更有效的噪声消除。因而，能够抑制阴影的发生。噪声消除的具体例后述。
进而，根据本发明的第1实施方式，由于能够削减电压线的根数及各个行驱动器中的开关元件的个数，所以还能得到缩小行驱动器的面积的效果。此外，由于能够削减电压线的根数，所以布线的设计的自由度提高。即，有利于高精细化及高功能化。另外，即使将切换向行驱动器供给高电压还是供给倾斜电压的电压切换电路集中在1处，由将电压切换电路集中在1处而带来的功率的增加也只不过是例如20～30μW左右。
在图1所例示的结构中，摄像装置100A的周边电路包括1个垂直扫描电路70A。但是，在周边电路中也可以包含两个以上的垂直扫描电路。例如，也可以在像素阵列的左右或上下各配置1个垂直扫描电路。
(单位像素单元的电路结构的例子)
以下，说明像素阵列90中的单位像素单元的电路结构的具体例。
图2表示单位像素单元10A的电路结构的一例。图2将包含在像素阵列90的第i行中的单位像素单元10A中的1个取出而示意地表示。
在图2所例示的结构中，单位像素单元10A具有光电变换部20和包括放大晶体管14的信号检测电路SC。在该例中，信号检测电路SC包括地址晶体管16。放大晶体管14及地址晶体管16典型地是形成在半导体基板上的FET。以下，只要没有特别说明，就说明作为晶体管而使用N沟道MOS的例子。另外，半导体基板并不限定于其整体是半导体的基板。半导体基板也可以是在形成感光区域的一侧的表面设有半导体层的绝缘性基板等。
光电变换部20使用入射到感光区域中的光生成电信号。光电变换部20例如包括光电二极管、或者由有机材料或非晶硅等无机材料形成的光电变换膜。以下，以光电变换部20包括光电变换膜的层叠型的结构为例进行说明。
光电变换部20设在配置有放大晶体管14的基板(典型地是半导体基板)的上方。光电变换部20具有像素电极20a、对置电极20c及配置在这些电极间的光电变换膜20b。像素电极20a由通过被掺杂铝、铜等金属或杂质而被赋予导电性的多晶硅等形成。典型地，像素电极20a按各单位像素单元10A设置。例如，相互相邻的两个单位像素单元10A通过在它们之间设置空隙而被电分离。像素电极20a具有与电荷蓄积节点(也称作“浮动扩散节点”)FD的连接。对置电极20c是配置在光电变换膜20b的受光面侧的电极，由ITO等透明的导电性材料形成。在摄像装置100A的动作时，对置电极20c被施加规定的电压Vp。对置电极20c及光电变换膜20b典型地遍及两个以上的单位像素单元10A形成。
通过向对置电极20c施加电压Vp，能够将通过光电变换产生的空穴－电子对中的空穴及电子的某一方用像素电极20a收集。在作为信号电荷而利用空穴的情况下，作为电压Vp而将例如10V左右的电压向对置电极20c施加。通过使对置电极20c的电位比像素电极20a的电位高，能够在电荷蓄积节点FD中蓄积空穴。以下，说明作为信号电荷而利用空穴的例子。当然，作为信号电荷也可以利用电子。
另外，作为电压Vp，既可以对各个单位像素单元10A供给共通的电压，也可以例如按由几个单位像素单元10A构成的每个像素块供给不同的电压。通过按每个像素块供给不同的电压，能够改变各像素的灵敏度。
在电荷蓄积节点FD，连接着放大晶体管14的控制端子(这里是栅极)。放大晶体管14的输入端子及输出端子的一方(这里是漏极)经由电源布线24连接于电压切换电路25。电压切换电路25包括连接于第1电压源VS1的第1开关SW1及连接于第2电压源VS2的第2开关SW2。放大晶体管14的漏极与第1电压源VS1经由第1开关SW1串联连接。此外，放大晶体管14的漏极与第2电压源VS2经由第2开关SW2串联连接。通过使用控制电压V1及V2控制第1开关SW1及第2开关SW2各自的接通/断开，由此能够将第1电压源VS1及第2电压源VS2的某一方有选择地连接于放大晶体管14的漏极。从第1电压源VS1供给的电压例如是0V(接地)，从第2电压源VS2供给的电压例如是VDD(电源电压)。电压切换电路25既可以在多个像素间共用，也可以按每个像素设置。
放大晶体管14的输入端子及输出端子的另一方(这里是源极)经由地址晶体管16连接于垂直信号线26及恒流源27。垂直信号线26也可以在两个以上的像素之间共用。对于地址晶体管16的控制端子(这里是栅极)供给用来切换地址晶体管16的导通及截止的地址信号SEL。地址信号SEL例如被从垂直扫描电路70A供给。在地址信号SEL是高电平的情况下，地址晶体管16导通，由地址晶体管16、放大晶体管14及恒流源27形成源极跟随器。由此，将与蓄积在电荷蓄积节点FD中的电荷对应的信号向垂直信号线26输出。在地址信号SEL是低电平的情况下，地址晶体管16截止，放大晶体管14和垂直信号线26被电分离。在图2所例示的结构中，放大晶体管14及电压切换电路25构成放大器2。
如图2所例示那样，摄像装置也可以具有将光电变换部20的信号初始化的复位电路RC。在图2所例示的结构中，复位电路RC包括其输入端子或输出端子连接于光电变换部的复位晶体管12。在该例中，复位晶体管12的源极及漏极的一方连接于电荷蓄积节点FD。对于复位晶体管12的源极及漏极的另一方，经由未图示的复位电压线施加规定的电压VR2。电压VR2是后述的复位动作中的基准电压。也可以从垂直扫描电路70A供给电压VR2。
对于复位晶体管12的控制端子(这里是栅极)，经由未图示的复位控制线供给复位信号RST。在复位信号RST的电位是高电平的情况下，复位晶体管12导通，电荷蓄积节点FD被复位。
复位电路RC既可以设在各个单位像素单元10A中，也可以在两个以上的单位像素单元10A之间共用。本说明书中的“复位电路”，是指包括切换对电荷蓄积节点FD施加/不施加复位中的基准电压的开关元件、并且连接于电荷蓄积节点FD的部分。“复位电路”也可以将单位像素单元外的电路包含在其一部分中。
在图2所例示的结构中，摄像装置具有使信号检测电路SC的输出负反馈的反馈电路FC1。在该例中，反馈电路FC1也可以在其一部分中包含具有反馈晶体管11以及电容元件C1及C2的频带控制电路3。频带控制电路3对放大器2的输出信号施加频带限制并向电荷蓄积节点FD输出。即，在图2所例示的结构中，将从电荷蓄积节点FD读出的信号通过放大器2放大，在通过频带控制电路3施加频带限制后向电荷蓄积节点FD反馈。
反馈晶体管11的源极及漏极的一方经由电容元件C1连接于光电变换部20。电容元件C1具有比较小的电容值。反馈晶体管11的源极及漏极的另一方连接于放大晶体管14与地址晶体管16之间的节点。即，在该例中，反馈晶体管11构成反馈电路FC1中的反馈环路的一部分。以下，有将反馈晶体管11与电容元件C1之间的节点称作复位漏极节点RD的情况。另外，在本说明书中，“电容元件”是指在电极之间夹着绝缘膜等电介体的构造。本说明书中的“电极”并不限于由金属形成的电极，广泛地包括多晶硅层等。本说明书中的“电极”可以是半导体基板的一部分。
反馈晶体管11的控制端子(这里是栅极)连接于反馈控制线21i。如参照图1说明的那样，反馈控制线21i具有与对应于像素阵列90的第i行而设置的行驱动器71Ai的连接。因而，通过使用控制信号Tp及RWi，能够将经由反馈控制线21i对反馈晶体管11的栅极施加的电压在高电压、低电压及倾斜电压之间切换。
反馈晶体管11的状态由反馈控制线21i的电位决定。当向反馈控制线21i施加高电压时，反馈晶体管11是导通状态。当反馈晶体管11是导通状态时，形成在其路径中包含电荷蓄积节点FD、放大晶体管14、反馈晶体管11及电容元件C1的反馈环路。如果施加到反馈控制线21i的电压下降，则反馈晶体管11的电阻增加。如果反馈晶体管11的电阻增加，则穿过反馈晶体管11的源极、漏极间的信号的频带变窄，反馈的信号的频率区域变窄。当形成有反馈环路时(也可以说是反馈晶体管11没有截止时)，反馈晶体管11输出的信号通过由电容元件C1和电荷蓄积节点FD的寄生电容形成的衰减电路衰减。如果设电容元件C1的电容值为Cc，设电荷蓄积节点FD的寄生电容的电容值为Cfd，则衰减率B表示为B＝Cc/(Cc+Cfd)。如果施加到反馈控制线21i的电压下降而达到低电压，则反馈晶体管11截止。即，不形成反馈环路。
在图2所例示的结构中，在复位漏极节点RD，连接着具有比电容元件C1大的电容值的电容元件C2。由电容元件C2和反馈晶体管11形成RC滤波电路。
电容元件C2的电极中的没有连接于复位漏极节点RD的电极例如具有与未图示的灵敏度调整线的连接。对于灵敏度调整线，例如从垂直扫描电路70A供给基准电压VR1(例如0V)。另外，灵敏度调整线的电位在摄像装置的动作时不需要被固定。例如也可以将脉冲电压向灵敏度调整线供给。灵敏度调整线可以用于电荷蓄积节点FD的电位的控制。
(摄像装置的动作)
接着，说明信号的读出时的摄像装置100A的例示性的动作。
图3表示用来说明信号的读出时的摄像装置100A的动作的例示性的时间图。在图3中，各曲线图的横轴表示时间T。图3所示的曲线图的纵轴从上至下依次分别表示控制信号Tp的电压电平、第2信号线L2的电压电平Vc、控制信号Rwi的电压电平、反馈控制线21i的电压电平Vf、地址信号SEL的电压电平、放大晶体管14的漏极及源极中的连接于电压切换电路25上的一侧(这里是漏极)的电压电平Vd及复位信号RST的电压电平。曲线图中表示的电压VTf是反馈晶体管11的阈值电压。
在图3所示的例子中，在时刻t10，控制信号Tp是低电平。因而，第2电压线L2被施加高电压。此外，在时刻t10，控制信号Rwi也是低电平。此时，反馈控制线21i是连接于第1电压线L1的状态，反馈晶体管11的栅极被施加低电压。
(复位)
在时刻t11，使地址信号SEL的电位为低电平。由此，地址晶体管16截止，放大晶体管14和垂直信号线26被电分离。此外，使控制信号Rwi成为高电平。通过使控制信号Rwi成为高电平，代替第1电压线L1而将第2电压线L2连接于反馈控制线21i，向反馈控制线21i施加高电压。通过向反馈控制线21i施加高电压，反馈晶体管11成为导通状态，在单位像素单元10A内形成反馈环路(参照图2)。
如果设放大器2的放大率为(－A)，则此时的放大率可表示为(－A×B)(“×”表示乘法)。设计者可以设计放大率以使其成为对于电路系统最优的值。通常，A比1大，可以设定为几十至几百左右的数值。此外，此时使电压切换电路25的第1开关SW1及第2开关SW2分别为接通及断开，向放大晶体管14例如施加0V。
进而，使复位信号RST成为高电平。由此，复位晶体管12导通，电荷蓄积节点FD的电位被复位到复位的基准电位VR2。
(第1噪声抑制期间)
接着，在时刻t12，使复位信号RST成为低电平，将复位晶体管12截止。随着将复位晶体管12截止而发生kTC噪声。但是，在复位晶体管12截止时，在单位像素单元10A内形成了放大率为(－A×B)的反馈环路。因此，从时刻t12到时刻t13的期间中，在复位晶体管12截止时发生的电荷蓄积节点FD的kTC噪声被抑制为1/(1+A×B)倍。此时，如果设定反馈控制线21i的电位以使穿过反馈晶体管11的源极、漏极间的信号的频带成为作为宽频带的第1频带，则能够高速地抑制噪声。第1频带意味着与高电平的信号(这里是栅极电位)对应的频带。这里，由于反馈控制线21i的电位被设定为高电平，所以噪声的抑制是高速的。在本说明书中，有将穿过晶体管的源极、漏极间的信号的频带称作晶体管的动作频带的情况。
(第2噪声抑制期间)
接着，在时刻t13，使控制信号Tp成为高电平。通过使控制信号Tp成为高电平，将施加在第2电压线L2上的电压从高电压切换为倾斜电压。此时，由于控制信号Rwi保持高电平，所以是在反馈控制线21i连接着第2电压线L2的状态。因此，向反馈晶体管11的栅极施加倾斜电压。在该例中，使用在从时刻t13到时刻t14之间大致减小的倾斜电压，向反馈晶体管11的栅极施加的电压在从时刻t13到时刻t14之间从高电平向低电平下降。
如果使反馈控制线21i的电位从高电平向低电平逐渐下降以跨越反馈晶体管11的阈值电压VTf，则反馈晶体管11从导通状态逐渐变化为截止状态。这样，在从时刻t13到时刻t14之间，控制反馈控制线21i的电位以使反馈晶体管11的动作频带成为比第1频带窄的第2频带。第2频带是指与中间电平的信号(这里是栅极电位)对应的频带。
用来充分抑制噪声的时间(从时刻t13到时刻t14的时间)变长，但通过使第2频带成为相比放大晶体管14的动作频带充分低的频带，能够使噪声抑制效果提高。但是，即使第2频带比放大晶体管14的动作频带高也能够得到噪声抑制效果，所以设计者只要根据作为从时刻t13到时刻t14的期间能够容许的时间而任意地设计第2频带就可以。以下，设第2频带是相比放大晶体管14的动作频带充分低的频带进行说明。在第2频带比放大晶体管14的动作频带低的状态下，由反馈晶体管11产生的热噪声被反馈电路FC1抑制为1/(1+A×B)1/2倍。
在时刻t14，通过使控制信号Rwi成为低电平，代替第2电压线L2而将第1电压线L1连接到反馈控制线21i。通过将第1电压线L1连接到反馈控制线21i，向反馈控制线21i施加低电压。即，在第2频带比放大晶体管14的动作频带低的状态下，在时刻t14使反馈控制线21i的电位成为低电平，将反馈晶体管11截止。在该例中，由于在时刻t14使控制信号Tp也为低电平，所以第2电压线L2的电压在时刻t14回到高电压。
在反馈晶体管11的截止时，残留在电荷蓄积节点FD的kTC噪声可用由复位晶体管12引起的kTC噪声和由反馈晶体管11引起的kTC噪声的平方和的平方根表示。此外，如果设电容元件C2的电容值为Cs，则在没有基于反馈的抑制的状态下发生的反馈晶体管11的kTC噪声是在没有基于反馈的抑制的状态下发生的复位晶体管12的kTC噪声的(Cfd/Cs)1/2倍。如果考虑这一点，则有反馈的情况下的kTC噪声与没有反馈的情况相比被抑制为(1+(1+A×B)×(Cfd/(Cs×B2)))1/2/(1+A×B)倍。
(曝光/读出期间)
接着，在时刻t15使地址信号SEL成为高电平，将地址晶体管16导通。此外，将电压切换电路25的第1开关SW1及第2开关SW2分别截止及导通，对放大晶体管14的漏极施加例如VDD。在该状态下，放大晶体管14和恒流源27形成源极跟随器电路。垂直信号线26的电位成为与蓄积在电荷蓄积节点FD中的信号电荷对应的电位。该源极跟随器电路的放大率例如被设定为1左右。
时刻t15的电荷蓄积节点FD的电压从复位的基准的电压(电压VR2)变化了与在时刻t14到时刻t15的期间中由光电变换部20生成的电信号对应的量。电荷蓄积节点FD的电压被放大器2放大(在该例中放大率是1左右)并输出到垂直信号线26(时刻t16)。
随机噪声是指由光电变换部20通过光电变换生成的电信号是0时的输出的起伏、即kTC噪声。在该例中，kTC噪声在噪声抑制期间中被抑制为(1+(1+A×B)×(Cfd/(Cs×B2)))1/2/(1+A×B)倍。进而，曝光/读出期间中的放大率是1左右。因而，能够将抑制了随机噪声的信号从垂直信号线26读出。结果，能够取得抑制了随机噪声的良好的图像数据。
在该例中，电压产生电路80生成的倾斜电压是在时刻t13～时刻t14之间大致减小的电压。但是，也可以使用在时刻t13～时刻t14之间大致增大的电压作为倾斜电压。如果是以跨越反馈晶体管11的阈值VTf的方式变化的电压，则可以作为本发明的实施方式的倾斜电压来使用。另外，倾斜电压不需要是从高电平的栅极电位变化到低电平的栅极电位(或从低电平的栅极电位变化到高电平的栅极电位)的电压。例如，倾斜电压也可以是在比高电平低的电压V3和比电压V3低且比低电平高的电压V4之间随着时间转变的电压。如果电压变化的范围较窄，则能够缩短噪声消除所需的时间，所以是有益的。如果各单位像素单元10A的反馈晶体管11的阈值VTf包含在倾斜电压的电压变化的范围内，则不论各个反馈晶体管11的阈值VTf的偏差如何，都能够执行噪声消除。倾斜电压中的电压变化的范围例如是几百mV。
以下，参照图4～图8说明单位像素单元的电路结构的其他具体例。
图4表示单位像素单元的电路结构的另一例。在图4所示的单位像素单元10B中，复位晶体管12与电容元件C1并联连接。即，在该例中，复位晶体管12的源极及漏极中的一方连接于电荷蓄积节点FD，另一方连接于复位漏极节点。
在图4所例示的结构中，作为复位的基准电压而利用放大晶体管14的输出。因此，不需要将用来供给电压VR2的电源线设置在例如垂直扫描电路70A与复位晶体管12的源极或漏极之间。即，能够削减连接于单位像素单元10B的布线的根数。图4所例示的结构中的各晶体管的动作定时可以与单位像素单元10A的情况同样。
图5表示单位像素单元的电路结构的再另一例。在图5所示的单位像素单元10C中，复位晶体管12的源极及漏极中的没有连接于电荷蓄积节点FD的一侧连接于反馈晶体管11的源极及漏极中的没有连接于复位漏极节点RD的一侧。根据这样的结构，能够缩小将复位晶体管12截止前后的电荷蓄积节点FD的电压的变化。因而，能够进行更高速的噪声抑制。图5所例示的结构中的各晶体管的动作定时可以与单位像素单元10A的情况同样。
图6表示单位像素单元的电路结构的再另一例。图6所示的单位像素单元10D与上述单位像素单元10A～10C同样，具有使信号检测电路SC的输出负反馈的反馈电路FC2。
反馈电路FC2在其一部分中包含频带控制电路3C。频带控制电路3C具有反馈晶体管11。在图6所例示的结构中，反馈晶体管11的输入端子及输出端子中的一方(这里是源极及漏极中的一方)连接于电荷蓄积节点FD，另一方连接于放大晶体管14及地址晶体管16之间的节点。
反馈晶体管11作为切换对电荷蓄积节点FD施加/不施加复位的基准电压的开关元件来发挥功能。即，在图6所例示的结构中，反馈晶体管11还具有与上述单位像素单元10A～10C中的复位晶体管12同样的功能，形成将光电变换部20的信号初始化的复位电路RC的一部分。即，在该例中，复位电路RC构成反馈电路FC2的反馈环路的一部分。根据图6所例示那样的电路结构，与上述单位像素单元10A～10C相比，能够减少单位像素单元内的晶体管数。
图6所例示的结构中的反馈晶体管11的动作定时可以与单位像素单元10A的情况大致同样。在图6所例示的结构中，在地址晶体管16截止的状态下将反馈晶体管11导通，并将第1开关SW1及第2开关SW2分别接通及断开而对放大晶体管14施加例如0V，由此将电荷蓄积节点FD复位(相当于图3的时刻t11)。复位的基准电压是放大晶体管14的输出。此时的反馈晶体管11的动作频带是第1频带。
图7表示单位像素单元的电路结构的再另一例。在图7所示的结构中，使信号检测电路SC的输出负反馈的反馈电路FC3包括配置在周边电路中的反向放大器18。
在图7所示的单位像素单元10E中，在摄像装置的动作时，向放大晶体管14的漏极施加VDD。放大晶体管14的源极连接于地址晶体管16的漏极，地址晶体管16的源极连接于输出信号线26。输出信号线26可以具有与两个以上的单位像素单元10E的连接。
反向放大器18例如按二维排列的单位像素单元10E的每个列配置。如图示那样，反向放大器18的负侧的输入端子连接于对应的输出信号线26上。对于反向放大器18的正侧的输入端子供给规定的电压(例如1V或1V附近的正电压)Vref。该电压Vref被作为复位的基准电压利用。反向放大器18的输出端子经由与各列对应设置的反馈线28连接于具有与该反向放大器18的负侧的输入端子的连接的1个以上的单位像素单元10E。更详细地讲，在反馈线28上连接反馈晶体管11的源极及漏极中的没有连接于复位漏极节点RD的一侧。
在该例中，针对共用反馈线28的单位像素单元10E中的1个执行反馈环路的形成。即，在该例中，针对共用反馈线28的单位像素单元10E中的通过地址晶体管16的导通而被选择的单位像素单元10E形成反馈环路，执行噪声消除。反向放大器18构成反馈电路FC3的反馈环路的一部分。也可以将反向放大器18称作反馈放大器。
图7所例示的结构中的除了地址晶体管16以外的各晶体管的动作定时可以与单位像素单元10A的情况同样。通过作为反馈晶体管11的栅极电压而使用倾斜电压，能够避免晶体管的急剧的导通/截止，缩小随着晶体管的导通/截止发生的噪声。如果设反馈电路FC3的增益为A，则通过反馈环路的形成，能够将kTC噪声消除到1/(1+A)的大小。这样，也可以按像素阵列90的每个列执行反馈环路的形成。
图8表示单位像素单元的电路结构的再另一例。在图8所示的单位像素单元10F中，与参照图5说明的单位像素单元10C同样，复位晶体管12的源极及漏极中的没有连接于电荷蓄积节点FD的一侧连接于反馈晶体管11的源极及漏极中的没有连接于复位漏极节点RD的一侧。在图8所示的电路结构中，也与图7所示的电路结构同样，针对共用反馈线28的单位像素单元10F中的1个执行反馈环路的形成。
(第1实施方式的变形例)
图9表示本发明的第1实施方式的摄像装置的另一例示性的结构。图9所示的摄像装置100B与参照图1说明的摄像装置100A之间的主要的不同点是摄像装置100B中代替垂直扫描电路70A而具有垂直扫描电路70B这一点。
如图9所示，垂直扫描电路70B包括由多个行驱动器71Bi构成的行驱动器阵列71Ba、电压切换电路72B、控制电路78、第1电压线L1及第2电压线L2。在该例中，第1电压线L1及第2电压线L2分别连接于第2端子T2及电压切换电路72B。即，在该例中，在摄像装置100B的动作时，第1电压线L1被施加高电压。
电压切换电路72B连接于电压产生电路80及第1端子T1。电压切换电路72B构成为能够切换向第2电压线L2施加低电压还是施加倾斜电压。在该例中，电压切换电路72B具有连接在电压产生电路80与第2电压线L2之间的CMOS开关75c、和连接在第1端子T1与第2电压线L2之间的nMOS开关75n。CMOS开关75c及nMOS开关75n的各自的接通及断开被控制信号Tp控制。与上述电压切换电路72A(参照图1)的CMOS开关73c及pMOS开关73p同样，电压切换电路72B中的CMOS开关75c及nMOS开关75n互补地动作。即，当CMOS开关75c接通时，建立电压产生电路80与第2电压线L2之间的连接，经由电压切换电路72B向第2电压线L2供给倾斜电压。在CMOS开关75c断开时，nMOS开关75n接通，由此建立第1端子T1与第2电压线L2之间的连接，向第2电压线L2供给低电压。
在该例中，通过反馈控制线21i而与属于第i行的1个以上的单位像素单元10G连接的各个行驱动器71Bi连接于供给高电压的第1电压线L1和供给低电压或倾斜电压的第2电压线L2。因而，在摄像装置100B的动作时，各个行驱动器71Bi根据电压切换电路72B中的CMOS开关75c及nMOS开关75n的接通或断开，接受高电压及倾斜电压的供给或接受高电压及低电压的供给。
在图9所例示的结构中，各个行驱动器71Bi具有连接在电压切换电路72B与反馈控制线21i之间的CMOS开关76ci、和连接在第2端子T2与反馈控制线21i之间的pMOS开关76pi。各个行驱动器71Bi的CMOS开关76ci及pMOS开关76pi基于控制信号Rwi互补地动作。因而，当CMOS开关76ci接通时，建立第2电压线L2与反馈控制线21i之间的连接，根据控制信号Tp是高电平还是低电平，向反馈控制线21i供给倾斜电压或低电压的某一方。当CMOS开关76ci断开时，pMOS开关76pi导通，由此建立第1电压线L1与反馈控制线21i之间的连接，向反馈控制线21i供给高电压。
这样，也可以使供给倾斜电压的电压线和供给低电压的电压线共用，经由共用化的电压线(第2电压线L2)向行驱动器71Bi有选择地施加倾斜电压及低电压的某一方。通过这样的结构，也能够将高电压、低电压及抑制了噪声的混入的倾斜电压的某1个有选择地向反馈控制线21i施加。此外，能够削减行驱动器内的开关元件，降低经由晶体管的电容耦合。
另外，在该例中，摄像装置100B中的像素阵列90G由多个单位像素单元10G构成。单位像素单元10G除了反馈晶体管11是P沟道MOS以外，具有与参照图2说明的结构同样的结构。如果作为反馈晶体管11而使用P沟道MOS，则可以代替单位像素单元10G而使用与参照图4～图8分别说明的单位像素单元10B～10F同样的任何结构。
(第2实施方式)
图10表示本发明的第2实施方式的摄像装置的例示性的结构。图10所示的摄像装置200与参照图1说明的摄像装置100A之间的不同点是，摄像装置200中代替垂直扫描电路70A而具有垂直扫描电路70C。
如图10所示，垂直扫描电路70C包括由多个行驱动器71Ci构成的行驱动器阵列71Ca、控制电路78、第1电压线L1、第2电压线L2及第3电压线L3。第1电压线L1连接在具有与反馈控制线21i的连接的行驱动器71Ci与第1端子T1之间，第2电压线L2连接在行驱动器71Ci与第2端子T2之间。如图示那样，行驱动器71Ci具有与第3电压线L3的连接。该第3电压线L3连接于电压产生电路80。即，在摄像装置200的动作时，行驱动器71Ci经由第1电压线L1、第2电压线L2及第3电压线分别接受低电压、高电压及倾斜电压的供给。
各个行驱动器71Ci构成为能够向与属于像素阵列90的第i行的1个以上的单位像素单元10A连接的反馈控制线21i有选择地连接第1电压线L1、第2电压线L2及第3电压线L3的某1个。在该例中，各个行驱动器71Ci具有连接在第1端子T1与反馈控制线21i之间的nMOS开关78ni、连接在第2端子T2与反馈控制线21i之间的pMOS开关78pi、以及连接在电压产生电路80与反馈控制线21i之间的CMOS开关78ci。
nMOS开关78ni、pMOS开关78pi及CMOS开关78ci基于控制信号Rwi及控制信号Tp动作，建立第1电压线L1、第2电压线L2及第3电压线L3中的某1个与反馈控制线21i之间的电连接。在图10所例示的结构中，当控制信号Rwi为低电平时，在nMOS开关78ni、pMOS开关78pi及CMOS开关78ci中，仅nMOS开关78ni接通。由此，建立第1电压线L1与反馈控制线21i之间的连接。因而，此时反馈控制线21i被供给低电压。当控制信号Rwi为高电平且控制信号Tp为低电平时，仅pMOS开关78pi接通，建立第2电压线L2与反馈控制线21i之间的连接。因而，反馈控制线21i被供给高电压。如果控制信号Rwi及控制信号Tp都是高电平，则仅CMOS开关78ci接通，由此建立第3电压线L3与反馈控制线21i之间的连接，反馈控制线21i被供给倾斜电压。
这样，也可以单独设置向行驱动器71Ci供给低电压的第1电压线L1、向行驱动器71Ci供给高电压的第2电压线L2和向行驱动器71Ci供给倾斜电压的第3电压线L3。进而，也可以通过将这些电源线中的1个在行驱动器71Ci内有选择地连接于反馈控制线21i，来切换向单位像素单元10A供给的电压。通过单独设置供给低电压的电压线、供给高电压的电压线及供给倾斜电压的电压线，例如能够使得在像素阵列90中混合存在接受低电压的供给的行、接受高电压的供给的行及接受倾斜电压的供给的行。因而，能够缩短用于像素阵列90整体的噪声消除的期间。根据第2实施方式，能够使摄像装置的动作高速化。
另外，在该例中，摄像装置200中的像素阵列90由多个单位像素单元10A构成。当然，也可以代替单位像素单元10A而使用参照图4～图8分别说明的单位像素单元10B～10F的任一个。
在上述各实施方式中，说明了复位晶体管12、放大晶体管14及地址晶体管16分别是N沟道MOS的例子。但是，本发明的实施方式的晶体管并不限定于N沟道MOS。复位晶体管12、放大晶体管14及地址晶体管16也可以是P沟道MOS。此外，不需要使反馈晶体管11、复位晶体管12、放大晶体管14及地址晶体管16的全部统一为N沟道MOS或P沟道MOS的某一个。作为晶体管，除了FET以外，还可以使用双极晶体管。
上述的电压切换电路72A及72B、以及行驱动器71Ai、71Bi及71Ci的结构并不限于参照附图说明的结构。图示的结构只不过是例示，只要能够进行电压的切换，也可以使用pMOS开关、nMOS开关及CMOS开关的其他的组合。或者，也可以采用pMOS开关、nMOS开关及CMOS开关以外的其他开关元件。
(第3实施方式)
图11示意地表示有关本发明的第3实施方式的相机系统的结构例。图11所示的相机系统300具有透镜光学系统310、参照图1说明的摄像装置100A、系统控制器330和相机信号处理部320。
透镜光学系统310例如包括自动对焦用透镜、变焦用透镜及光圈。透镜光学系统310将光向摄像装置100A的摄像面聚光。
系统控制器330控制相机系统300整体。系统控制器330例如可以由微型计算机实现。
相机信号处理部320作为对来自摄像装置100A的输出信号进行处理的信号处理电路发挥功能。相机信号处理部320例如进行伽马修正、颜色插补处理、空间插补处理及自动白平衡等处理。相机信号处理部320例如可以由DSP(Digital Signal Processor)等实现。
相机系统300中的摄像装置100A可以将低噪声的倾斜电压供给至单位像素单元的反馈晶体管11。因而，在相机系统300中，噪声的影响被降低。结果，能够将电荷正确地读出，能够取得良好的图像。也可以代替摄像装置100A而使用参照图9说明的摄像装置100B及参照图10说明的摄像装置200的任一种。
根据本发明的实施方式，能够抑制阴影的发生。本发明的摄像装置能够应用到数字静像相机、医疗用相机、监视用相机、车载用相机、数字单镜头反光式相机、数字无反单镜头相机等各种相机系统及传感器系统中。

Claims (10)

1.一种摄像装置，其特征在于，具备：
多个像素，分别包括光电变换部以及检测由上述光电变换部生成的信号的信号检测电路；
电压产生电路，产生电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；
第1切换电路，连接于上述电压产生电路；
第1电压线，被施加第1电压及比上述第1电压高的第2电压中的一方；
第2电压线，连接于上述第1切换电路；
多个第2切换电路，连接于上述第1电压线及上述第2电压线；以及
多个第3电压线，分别将上述多个第2切换电路中的1个第2切换电路与上述多个像素中的对应于上述1个第2切换电路的1个以上的像素连接；
上述多个第2切换电路分别有选择地建立上述第1电压线及上述第2电压线中的某一方与上述多个第3电压线中的对应的第3电压线之间的电连接；
上述第1切换电路切换向上述第2电压线是施加上述第1电压及上述第2电压中的另一方，还是施加上述倾斜电压。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
上述第1电压及上述第2电压中的上述另一方是上述第2电压。
3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
上述多个像素分别还具备将上述光电变换部的信号进行初始化的复位电路。
4.如权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
还具备反馈电路，该反馈电路使上述信号检测电路的输出向上述光电变换部负反馈；
上述复位电路构成上述反馈电路的反馈环路的一部分。
5.如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
上述复位电路包括第1晶体管，该第1晶体管的输入端子及输出端子中的一方连接于上述光电变换部，该第1晶体管的控制端子连接于上述多个第3电压线中的对应的第3电压线。
6.如权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
还具备反馈电路，该反馈电路使上述信号检测电路的输出向上述光电变换部负反馈；
上述反馈电路包括第1晶体管，该第1晶体管构成上述反馈电路的反馈环路的一部分，该第1晶体管的控制端子连接于上述多个第3电压线中的对应的第3电压线；
上述复位电路包括第2晶体管，该第2晶体管的输入端子及输出端子中的一方连接于上述光电变换部。
7.如权利要求1～6中任一项所述的摄像装置，其特征在于，
上述倾斜电压是随着时间的经过而在上述第1电压与上述第2电压之间的范围中大致变大的电压或大致变小的电压。
8.一种摄像装置，其特征在于，包括：
第1电压线，被施加第1电压；
电压产生电路，输出电压值随着时间的经过而变化的倾斜电压；
第1切换电路，连接于上述电压产生电路；
第2电压线，连接于上述第1切换电路；
第2切换电路，连接于第1电压线和第2电压线；
第3电压线，连接于上述第2切换电路；以及
多个像素，分别连接于上述第3电压线，包括光电变换部和检测由上述光电变换部生成的信号的信号检测电路；
上述第1切换电路切换向上述第2电压线是施加上述倾斜电压，还是施加与上述第1电压不同的第2电压；
上述第2切换电路切换是将上述第1电压线与上述第3电压线电连接，还是将上述第2电压线与上述第3电压线电连接。
9.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，
上述多个像素分别包括第1晶体管，该第1晶体管的输入端子及输出端子中的一方连接于上述光电变换部，该第1晶体管的控制端子连接于上述第3电压线。
10.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，
上述倾斜电压是随着时间的经过而在上述第1电压与上述第2电压之间的范围中大致变大的电压或大致变小的电压。
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