CN106998412A

CN106998412A - 摄像装置

Info

Publication number: CN106998412A
Application number: CN201611035857.2A
Authority: CN
Inventors: 柳田真明; 村上雅史; 宍戸三四郎
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: CN106998412B; US11438536B2; JP6646824B2; US10999542B2; US20170214872A1; US20190149756A1; JP2017130872A; US10225500B2; US20210227157A1

Abstract

本发明提供一种可兼顾噪声的降低与信号的高速读取的摄像装置。本发明的摄像装置具有排列为矩阵状的多个摄像单元。摄像装置具有包含按摄像单元的每列分别设置的第1以及第2输出信号线的多个输出信号线、第1以及第2反馈电路。各摄像单元具有光电转换部以及信号检测电路。摄像单元的各列包含与第1输出信号线连接的多个第1摄像单元以及与第2输出信号线连接的多个第2摄像单元。各第1摄像单元以及各第2摄像单元分别配置在奇数行以及偶数行。第1反馈电路形成使在第1摄像单元的光电转换部产生的电信号负反馈的第1反馈路径，第2反馈电路形成使在第2摄像单元的光电转换部产生的电信号负反馈的第2反馈路径。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像装置。

背景技术

CCD(电荷耦合元件：Charge Coupled Device)图像传感器以及CMOS(互补金属氧化物半导体：Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器被广泛用于数码相机等中。众所周知，这些图像传感器具有形成于半导体衬底的光电二极管。另一方面，已知将具有光电转换层的光电转换部配置于半导体衬底的上方的构造。例如下述的专利文献1公开了一种固体摄像元件，其将具有光电转换层的光电转换元件P配置在覆盖形成有信号读取电路11的半导体衬底10的绝缘层20上(图2)。像这样的所谓层叠型的构造由于在信号读取电路的上方配置光电转换部，因此易于维持开口率，所以有利于像素的微细化。

在摄像装置的领域中，需要降低噪声。特别是，存在欲降低由光电转换生成的电荷在复位时产生的kTC噪声(也称作“复位噪声”)这一需求。下述的专利文献2提出：按摄像区域的每像素列设置反馈放大器，并形成含有反馈放大器的反馈路径，由此消除复位噪声。在本说明书中引用美国专利第6532040号说明书的全部公开内容，以用作参考。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-228621号公报

专利文献2：美国专利第6532040号说明书

发明内容

然而，专利文献2所提出的通过形成反馈路径消除复位噪声，与信号的读取相比需要较长的时间。因此，通常难以兼顾通过形成反馈路径消除复位噪声与提高帧率这两方。

根据不限定本发明的某例示性的实施方式，提供以下内容。

一种摄像装置，具有排列为具有多个行以及多个列的矩阵状的多个摄像单元，所述摄像装置具备：多个输出信号线，该多个输出信号线包含按所述多个摄像单元的每一所述列分别设置的第1输出信号线以及第2输出信号线；第1反馈电路；以及第2反馈电路，所述多个摄像单元中的各个摄像单元具有光电转换部以及检测由所述光电转换部产生的电信号的信号检测电路，所述多个摄像单元的各列包含与所述第1输出信号线连接的多个第1摄像单元以及与所述第2输出信号线连接的多个第2摄像单元，所述多个第1摄像单元中的各个第1摄像单元被配置在奇数行，所述多个第2摄像单元中的各个第2摄像单元被配置在偶数行，所述第1反馈电路形成使在所述第1摄像单元的所述光电转换部产生的电信号负反馈的第1反馈路径，所述第2反馈电路形成使在所述第2摄像单元的所述光电转换部产生的电信号负反馈的第2反馈路径。

概括性或具体性的方式可以由元件、设备、模块、系统、集成电路、方法或计算机程序实现。此外，概括性或具体性的方式可以通过元件、设备、模块、系统、集成电路、方法以及计算机程序的任意的组合实现。

所公开的实施方式的追加的效果以及优点可通过说明书以及附图明确。效果以及/或优点分别由说明书以及附图所公开各种实施方式或特征提供，为了获得其中的1个以上而无需获得全部。

发明效果

提供一种能够兼顾噪声的降低与信号的高速读取的摄像装置。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的概略的图。

图2为表示属于像素阵列PA的某列的多个摄像单元10的驱动时序的一例的示意图。

图3为表示具有属于相同列的全部摄像单元连接于共同的输出信号线的电路结构的比较例的摄像装置的图。

图4为更详细地表示图2所示的驱动时序中的各行的摄像单元10的驱动定时的图。

图5为表示摄像单元10的电路结构的一例的图。

图6为表示参照图4说明的动作例中的、各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例的图。

图7为表示摄像装置100的动作的另一例的概念图。

图8为更详细地表示将图7概略所示的第2动作例适用于数字图像数据的获取时的、摄像单元10的各行中的驱动定时的图。

图9为表示图7概略所示的第2动作例中的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例的图。

图10为表示摄像装置100的动作的另一其他例的概念图。

图11为更详细地表示将图10概略所示的第3动作例适用于数字图像数据的获取时的、摄像单元10的各行中的驱动定时的图。

图12为表示图10概略所示的第3动作例中的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例的图。

图13为表示基于本发明的第2实施方式的摄像装置的例示性的电路结构的概略的图。

图14为表示将图7概略所示的第2动作例适用于摄像装置200时的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例的图。

图15为表示基于本发明的第3实施方式的摄像装置的例示性的电路结构的概略的图。

图16为表示基于本发明的第3实施方式的摄像装置的例示性的电路结构的概略的图。

图17为表示将参照图4说明的第1动作例适用于摄像装置400时的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例的图。

图18为表示将图7概略所示的第2动作例适用于摄像装置400时的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例的图。

图19为表示读取电路的另一例的图。

图20为表示在图19所示的读取电路中改变切换电路47_j的连接后的状态的图。

图21为表示能够适用于第1以及第2实施方式的摄像单元的电路结构的其他例的图。

图22为表示能够适用于第3实施方式的摄像单元的电路结构的其他例的图。

图23为用于说明通过在多个摄像单元的相同列中、沿列方向交替配置与第1输出信号线30a连接的摄像单元、和与第2输出信号线30b连接的摄像单元而得到的效果的图。

图24为用于说明通过在多个摄像单元的相同列中、沿列方向交替配置与第1输出信号线30a连接的摄像单元、和与第2输出信号线30b连接的摄像单元而得到的效果的图。

图25为表示具有基于本发明的实施方式的摄像装置的摄像机(camera)系统的构成例的框图。

标记说明：

10、15、20、25 摄像单元

11 光电转换部

11x 像素电极

11y 光电转换层

11z 对置电极

12 信号检测晶体管

14 地址晶体管

16 复位晶体管

18、19 反馈晶体管

21 第1电容元件

22 第2电容元件

30a_j 第j列的第1输出信号线

30b_j 第j列的第2输出信号线

34_j 电源线

36、55 共同电压线

38 参照电压供给电路

40a_j、41a_j、42a_j 第j列的恒流源

40b_j、41b_j、42b_j 第j列的恒流源

41～43、45 切换电路

44a_j、44b_j、47_j 第j列的切换电路

44_j、44A_j 第j列的列电路

46 参照电压线

48 电压供给电路

49 伪单元

50_j 第j列的反相放大器

50a_j 第j列的第1反相放大器

50b_j 第j列的第2反相放大器

52a_j 第j列的第1反馈线

52b_j 第j列的第2反馈线

53 基准信号线

54 反馈线

100～400 摄像装置

Cc、Cd 恒流源

FCa_j 第j列的第1反馈电路

FCb_j 第j列的第2反馈电路

FCc 第1反馈电路

FCd 第2反馈电路

S1～S8 开关元件

SC、SCc 信号检测电路

Se1、Se2、So1、So2、Ss1、Ss2 开关元件

具体实施方式

本发明的一方式的概要如以下所述。

[项目1]

一种摄像装置，其具有排列为具有多个行以及多个列的矩阵状的多个摄像单元，摄像装置具备：多个输出信号线，该多个输出信号线包含按多个摄像单元的每一列分别设置的第1输出信号线以及第2输出信号线；第1反馈电路；以及第2反馈电路，多个摄像单元中的各个摄像单元具有光电转换部以及检测由光电转换部产生的电信号的信号检测电路，多个摄像单元的各列包含与第1输出信号线连接的多个第1摄像单元以及与第2输出信号线连接的多个第2摄像单元，多个第1摄像单元中的各个第1摄像单元被配置在奇数行，多个第2摄像单元中的各个第2摄像单元被配置在偶数行，第1反馈电路形成使在第1摄像单元的光电转换部产生的电信号负反馈的第1反馈路径，第2反馈电路形成使在第2摄像单元的光电转换部产生的电信号负反馈的第2反馈路径。

根据项目1的构成，能够从某摄像单元读取信号且对属于相同列的另外某摄像单元形成反馈路径。

[项目2]

如项目1所述的摄像装置，其中，光电转换部具有像素电极、对置电极以及被配置在像素电极与对置电极之间的光电转换层，信号检测电路包含栅极连接于像素电极的信号检测晶体管，第1反馈电路将第1摄像单元的信号检测晶体管包含于第1反馈路径的一部分，第2反馈电路将第2摄像单元的信号检测晶体管包含于第2反馈路径的一部分。

根据项目2的构成，能够使信号检测晶体管的输出反馈。

[项目3]

如项目2所述的摄像装置，其中，信号检测电路包含源极以及漏极中的一方被电连接于像素电极的反馈晶体管，第1反馈电路使第1摄像单元的信号检测晶体管的输出向第1摄像单元的反馈晶体管的源极以及漏极中的另一方负反馈，第2反馈电路使第2摄像单元的信号检测晶体管的输出向第2摄像单元的反馈晶体管的源极以及漏极的中另一方负反馈。

根据项目3的构成，能够执行利用了反馈晶体管的带域限制。

[项目4]

如项目1～3中任一项所述的摄像装置，其中，第1反馈电路以及第2反馈电路分别包含第1反相放大器以及第2反相放大器，第1反馈电路将第1输出信号线的一部分以及第1反相放大器包含于第1反馈路径的一部分，第2反馈电路将第2输出信号线的一部分以及第2反相放大器包含于第2反馈路径的一部分。

[项目5]

如项目4所述的摄像装置，其中，摄像装置还具备参照信号生成电路，参照信号生成电路生成向第1反相放大器的输入端子的一方以及第2反相放大器的输入端子的一方供给的参照信号，参照信号生成电路被配置在多个摄像单元的排列的外侧。

根据项目5的构成，由于参照信号生成电路配置在像素阵列外，因此有利于摄像单元的微细化。

[项目6]

如项目5所述的摄像装置，其中，摄像装置还具备电连接于第1输出信号线以及第2输出信号线的列电路，参照信号生成电路向列电路供给参照信号。

根据项目6的构成，能够执行将参照信号用作暗时电平的噪声抑制处理。

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均表示概括性或具体性的例子。以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接形态、步骤、步骤的顺序等为一示例，并非意在限定本发明。在本说明书中说明的各种方式只要不出现矛盾则能够互相组合。此外，对于以下实施方式的构成要素中的、未在表示最上位概念的独立权利要求中记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。在以下的说明中，用共同的附图标记表示实质上具有相同功能的构成要素，并有时省略说明。

(第1实施方式)

图1表示本发明的第1实施方式所涉及的摄像装置的例示的电路结构的概略。图1所示的摄像装置100具有包含多个摄像单元10的像素阵列PA以及周边电路。构成像素阵列PA的多个摄像单元10排列为具有多个行以及多个列的矩阵状。

像素阵列PA中的摄像单元10的个数例如可以是数百万～数千万个左右。在图1中，为了避免附图过于复杂，代表性地示出沿行方向排列2个、沿列方向排列3个总计6个的摄像单元10的群。在本说明书中，行方向以及列方向是指，行以及列分别延伸的方向。也就是说，在附图中，纸面的上下方向为列方向、左右方向为行方向。另外，图1仅示意性地示出摄像单元10的排列，沿行方向排列的多个摄像单元10无需严格地排列为直线状。例如，在沿行方向相互邻接的2个摄像单元之间，一方的中心可以相对于另一方的中心沿列方向偏离像素间距的一半左右。同样地，沿列方向排列的多个摄像单元10也无需沿列方向严格地排列为直线状。

多个摄像单元10例如以二维排列于半导体衬底，由此形成摄像区域。以下，有时通过下标字符表示像素阵列PA中的某行以及/或某列。例如，有时如摄像单元10_i，j那样标记位于第i行第j列的摄像单元10(i以及j为1以上的整数)。

在本发明的实施方式中，按摄像单元10的每列设置第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b的组。例如，在像素阵列PA的第j列配置沿列方向延伸的第1输出信号线30a_j以及第2输出信号线30b_j，在第(j+1)列配置沿列方向延伸的第1输出信号线30a_j+1以及第2输出信号线30b_j+1。在各输出信号线的一端连接由负载晶体管等构成的恒流源。在图示的例中，在第j列的第1输出信号线30a_j以及第2输出信号线30b_j的一端分别连接有恒流源40a_j以及40b_j。在第(j+1)列的第1输出信号线30a_j+1以及第2输出信号线30b_j+1的一端分别连接有恒流源40a_j+1以及40b_j+1。

各摄像单元10具有与第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b中的某一方的连接。换言之，摄像单元10的各列包含具有与第1输出信号线30a的连接的1个以上的摄像单元10、以及具有与第2输出信号线30b的连接的1个以上的摄像单元10。在该例中，属于第j列的多个摄像单元10中的第i行的摄像单元10_i，j以及第(i+2)行的摄像单元10_i+2，j与第1输出信号线30a_j连接，第(i+1)行的摄像单元10_i+1，j与第2输出信号线30b_j连接。此外，在该例中，属于第(j+1)列的多个摄像单元10也与第j列同样地，第i行的摄像单元10_i，j+1以及第(i+2)行的摄像单元10_i+2，j+1与第1输出信号线30a_j+1连接，第(i+1)行的摄像单元10_i+1，j+1与第2输出信号线30b_j+1连接。也就是说，在该例中，像素阵列PA中的奇数行(或偶数行)的摄像单元10与第1输出信号线30a连接，偶数行(或奇数行)的摄像单元10与第2输出信号线30b连接。

如后述那样，各个摄像单元10具有光电转换部以及对在光电转换部产生的电信号进行检测的信号检测电路。各摄像单元10的信号检测电路典型地包含地址晶体管。通过使地址晶体管导通，能够将期望的摄像单元10的输出信号在所对应的输出信号线读取。

如图1中示意性地示出那样，地址晶体管的导通以及截止能够利用地址控制信号SEL以行单位进行控制。地址控制信号SEL典型地由配置为周边电路的垂直扫描电路(未图示)供给。通过利用地址控制信号SEL以行单位选择摄像单元10，能够从摄像单元10向所对应的输出信号线以行单位读取信号。在这里，属于奇数行(或偶数行)的各摄像单元10的输出被经由第1输出信号线30a读取，属于偶数行(或奇数行)的各摄像单元10的输出被经由第2输出信号线30b读取。

在图1例示的构成中，摄像单元10的各列的第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b与切换电路41连接。如图所示，切换电路41连接于第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b的组和与摄像单元10的各列对应设置的列电路44之间。在此处例示的构成中，切换电路41与列电路44之间连接有第2切换电路42。

切换电路41具有与第1输出信号线30a连接的第1开关元件S1以及与第2输出信号线30b连接的第2开关元件S2。第1开关元件S1以及第2开关元件S2被控制为互补地动作。即，在第1开关元件S1导通时，第2开关元件S2截止，在第1开关元件S1截止时，第2开关元件S2导通。在第1开关元件S1导通时，第1输出信号线30a与第2切换电路42之间的连接被建立，第1输出信号线30a的电压VSIGa被向切换电路42输入。在第2开关元件S2导通时，第2输出信号线30b与切换电路42之间的连接被建立，第2输出信号线30b的电压VSIGb向切换电路42输入。

切换电路42具有第3开关元件S3以及第4开关元件S4。第4开关元件S4连接于列电路44与切换电路41之间。第3开关元件S3连接于列电路44与在摄像装置100动作时被施加参照电压VREF的参照电压线46之间。第1开关元件S1、第2开关元件S2、第3开关元件S3以及第4开关元件S4例如是场效应晶体管(FET)。

参照电压线46与供给参照电压VREF的电压供给电路48连接。电压供给电路48不限定于特定的电源电路。电压供给电路48可以是生成参照电压VREF的电路，也可以是将由其他的电源供给的电压转换为参照电压VREF的电路。如图所示，供给参照电压VREF的电压供给电路48配置在像素阵列PA外，有利于像素的微细化。

切换电路42中的第3开关元件S3以及第4开关元件S4与上述的第1开关元件S1以及第2开关元件S2同样地，被控制为互补地动作。即，在第4开关元件S4导通时，切换电路41与列电路44之间的连接被建立，由此第1输出信号线30a的电压VSIGa以及第2输出信号线30b的电压VSIGb中的某一方作为输入VIN向列电路44供给。另一方，在第3开关元件S3导通时，参照电压线46与列电路44之间的连接被建立，向列电路44供给参照电压VREF。

列电路44进行以相关双取样为代表的噪声抑制信号处理，模拟-数字转换(AD转换)等。在该例中，可向列电路44供给上述的参照电压VREF，参照电压VREF可用于噪声抑制信号处理。列电路44的输出向未图示的水平信号读取电路供给。水平信号读取电路从多个列电路44向水平共同信号线(未图示)依次读取信号。

摄像装置100具有第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb。在该例中，第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb按摄像单元10的每列设置。例如第j列的第1反馈电路FCa_j形成第1反馈路径，该第1反馈路径使与第1输出信号线30a_j连接的摄像单元10_p，j(在这里p＝i，i+2，i+4，…)的光电转换部中产生的电信号负反馈。此外，第j列的第2反馈电路FCb_j形成第2反馈路径，该第2反馈路径使与第2输出信号线30b_j连接的摄像单元10_q，j(在这里q＝i+1，i+3，i+5，…)的光电转换部中产生的电信号负反馈。另外，在摄像装置100动作时的第1反馈路径的形成，并非针对与第1输出信号线30a_j连接的全部摄像单元10_p，j同时执行，而是逐个依次执行。同样地，在摄像装置100动作时的第2反馈路径的形成，并非针对与第2输出信号线30b_j连接的全部摄像单元10_q，j同时执行，而是逐个依次执行。

在图1所示的例中，第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb分别具有第1反相放大器50a以及第2反相放大器50b。如图所示，在第1反相放大器50a的反相输入端子连接第1输出信号线30a。在第1反相放大器50a的输出端子连接第1反馈线52a。在第1反馈线52a连接具有与第1输出信号线30a的连接的摄像单元10。另一方，第2反相放大器50b的反相输入端子与第2输出信号线30b连接。在第2反相放大器50b的输出端子连接有第2反馈线52b，在第2反馈线52b连接具有与第2输出信号线30b的连接的摄像单元10。

例如关注第j列时，具有与第1输出信号线30a的连接的摄像单元10_i，j以及摄像单元10_i+2，j具有与第1反馈线52a_j的连接，具有与第2输出信号线30b的连接的摄像单元10_i+1，j具有与第2反馈线52b_j的连接。通过地址控制信号SEL_i的控制，例如若选择i行的摄像单元10_i，j，则摄像单元10_i，j的信号经由第1输出信号线30a_j被输入第1反相放大器50a_j，第1反相放大器50a_j的输出FBOa_j经由第1反馈线52a_j被反馈给摄像单元10_i，j。也就是说，在该例中，第1反馈电路FCa将第1输出信号线30a的一部分以及第1反相放大器50a包含于第1反馈路径的一部分。同样地，例如若选择(i+1)行的摄像单元10_i+1，j，则摄像单元10_i+1，j的信号经由第2输出信号线30b_j被输入第2反相放大器50b_j，第2反相放大器50b_j的输出FBO b_j经由第2反馈线52b_j被反馈给摄像单元10_i+1，j。即，在该例中，第2反馈电路FCb将第2输出信号线30b的一部分以及第2反相放大器50b包含于第2反馈路径的一部分。

另外，在该例中，第1反相放大器50a以及第2反相放大器50b的非反相输入端子均连接于参照电压线46。因此，在第1反馈路径的形成时，第1输出信号线30a的电压收敛为参照电压VREF。此外，在第2反馈路径的形成时，第2输出信号线30b的电压收敛为参照电压VREF。如后述那样，在该例中，参照电压VREF被用作复位中的基准电压。参照电压VREF的具体的值能够在电源电压(例如3.3V)与接地(0V)的范围内任意地设定。

(摄像装置100的第1动作例)

图2为表示摄像装置100的动作的一例的概念图。图2中的横轴T表示时间，图2示意性地示出属于像素阵列PA的某列的多个摄像单元10的驱动时序。具体而言，图2中的Row₁、Row₂、Row_k、Row_k+1以及Row_k+2分别表示第1行、第2行、第k行、第(k+1)行以及第(k+2)行的摄像单元10的驱动时序。在这里，k为大于1的偶数。

在拍摄中，首先执行针对各摄像单元10的复位。复位是用于将残留在用于积蓄信号电荷的电荷积蓄区域中的信号电荷向电荷积蓄区域的外部排出，使电荷积蓄区域的电位设置为规定的复位电压的处理。典型地，使在电荷积蓄区域与复位电压的供给源之间配置的晶体管(称作复位晶体管)导通，并电连接它们从而使电荷积蓄区域的电位设置为规定的复位电压，之后，使该晶体管截止。

在复位晶体管截止时，产生kTC噪声。在图1例示的构成中，由于摄像装置100具有第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb，因此通过形成第1反馈路径以及第2反馈路径，能够消除kTC噪声。后述利用第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb的噪声消除时的动作例的详细内容。

在参照图1说明的电路结构中，第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb分别具有非反相输入端子与参照电压线46连接的第1反相放大器50a以及第2反相放大器50b。因此，通过形成第1反馈路径以及第2反馈路径，第1输出信号线30a的电压以及第2输出信号线30b的电压均收敛为参照电压VREF。虽然在反馈路径的解除时也可能产生噪声，但如后所述，此时产生的噪声可以说足够小。因此，反馈路径的解除后的第1输出信号线30a的电压大致与参照电压VREF相等，此外，反馈路径的解除后的第2输出信号线30b的电压也大致与参照电压VREF相等。也就是说，在这里，进行曝光前的信号电平(以下，有时称作“暗时电平”)大致与参照电压VREF相等。以下，为了方便说明，有时将电荷积蓄区域的电位的复位以及基于反馈的噪声抑制的一系列的动作称作“反馈复位”。

在图2中，示意性地示出矩形的填充区域FBr1以及FBr2为反馈复位的期间。在图2中，矩形的填充区域EXP示意性地示出曝光期间。曝光期间EXP之前的反馈复位FBr1相当于从电荷积蓄区域排出信号电荷的所谓的电子快门。如图2示意性地示出那样，作为电子快门的反馈复位FBr1以行单位依次执行。在该例中，奇数行的摄像单元10的反馈复位FBr1利用第1反馈电路FCa来进行。此外，偶数行的摄像单元10的反馈复位FBr1利用第2反馈电路FCb来进行。

在反馈复位FBr1的执行后，开始曝光。通过曝光，在电荷积蓄区域积蓄信号电荷。在曝光期间EXP结束后，进行信号的读取。在此时获得的图像信号具有与照度相应的信号电平。在图2中，附加阴影线的矩形SR示意性地示出图像信号的读取期间。如图2示意性地示出那样，图像信号的读取也以行单位依次执行。若从奇数行的摄像单元10读取图像信号，则图1所示的切换电路41的第1开关元件S1以及切换电路42的第4开关元件S4导通。若从偶数行的摄像单元10读取图像信号，则图1所示的切换电路41的第2开关元件S2以及切换电路42的第4开关元件S4导通。以下，有时将从某行的图像信号的读取起至次行的图像信号的读取为止的期间称作1H期间。在这里，由于在曝光之前进行反馈复位FBr1，因此能够得到降低了噪声的影响的图像信号。

在图像信号的读取之后，执行第2次反馈复位FBr2。反馈复位FBr2也以行单位执行。通过反馈复位FBr2，由第1输出信号线30a输出的电压以及由第2输出信号线30b输出的电压成为大致与参照电压VREF相等的电压。即，由第1输出信号线30a输出的信号以及由第2输出信号线30b输出的信号降低至与暗时电平同等的电平。

在反馈复位FBr2结束后，以行单位读取输出信号。此时读取的输出信号是与复位电平对应的复位信号。在图2中，附加阴影线的矩形RR示意性地示出复位信号的读取期间。通过获取在期间SR中读取到的图像信号与在期间RR中读取到的复位信号之间的差分，从而可得到去除了固定噪声的影响的信号。

如参照图1说明的那样，在本发明的实施方式中，按摄像单元10的每列设置第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b的组，使属于相同的列的摄像单元10的一部分(例如奇数行的摄像单元10)连接于第1输出信号线30a，使另外一部分的摄像单元10的一部分(例如偶数行的摄像单元10)连接于第2输出信号线30b。因此，能够并行地执行从与第1输出信号线30a连接的摄像单元10读取信号，以及针对与第2输出信号线30b连接的摄像单元10的反馈复位。由此，例如，如图2示意性地示出那样，能够在某行中读取信号的期间(期间SR以及/或期间RR)，在另外的某行中形成反馈路径，并执行电子快门(反馈复位FBr1)。因此，能够降低噪声的影响，且更高速地读取用于形成1帧量的图像的信号，进而能够实现高帧率。

图3示出具有属于相同列的全部摄像单元与共同的输出信号线连接的电路结构的摄像装置作为比较例。在图3所示的摄像装置500中，属于相同列的多个摄像单元10连接于共同的输出信号线30。如图所示，在与摄像单元10的各列对应地设置的各个输出信号线30的一端，连接恒流源40以及列电路44。摄像装置500具有与垂直扫描电路51连接的沿行方向延伸的多个控制线。属于相同行的多个摄像单元10共同地连接于相同的控制线。

摄像装置500按摄像单元10的每列具有将反相放大器50包含为其一部分的反馈电路FC。在反相放大器50的输入端子中的一方连接有输出信号线30，在输出端子连接有反馈线52。如图所示，在该例中，属于相同列的多个摄像单元10连接于共同的反馈线52。

在比较例的摄像装置500中，具有与某输出信号线30的连接的多个摄像单元10，全部连接于与该输出信号线30所对应的反馈线52。因此，在针对某摄像单元10形成反馈路径时，不能从属于相同列的其他摄像单元10并行地读取信号。因此，如图2所示，在相同的列中，不能使某行的从期间SR开始至期间RR结束为止的期间与其他行的电子快门(反馈复位FBr1)重叠。也就是说，只有某行的从期间SR开始至期间RR结束为止的一系列的动作结束，才能在相同列的其他行中开始电子快门。换言之，在按摄像单元10的每列逐根地配置输出信号线30以及反馈线52的构成中，帧率受到基于噪声消除所需的期间(典型地是数μ秒)的限制。相对于此，根据图1例示的构成，无需等待某行的从期间SR开始至期间RR结束为止的一系列动作的结束，便能够在相同列的其他的行中开始电子快门。

图4更详细地示出摄像装置100的摄像单元10的各行的驱动定时。图4是取出数字图像数据时的动作的示例。另外，在图4中，为简便起见，未示出第1行以及第2行的曝光期间EXP之前的反馈复位FBr1。

在图1例示的构成中，列电路44例如可具有积分型AD转换器。在这种情况下，需要用于将向列电路44输入的电压转换为数字输出的期间。在图4中，附加了阴影线的矩形DC示意性地示出图像信号的AD转换(向下计数)所需的期间，附加了阴影线的矩形UC示意性地示出复位信号的AD转换(向上计数)所需的期间。在参照图2说明的典型的动作中，作为用于形成图像的信号，由于获取在期间SR中读取到的图像信号与在期间RR中读取到的复位信号之间的差分，故可消除所配置的多个列电路44各自的特性偏差的影响。

在图4所示的例中，可以说从期间SR开始至期间UC结束为止的期间是1H期间。如图4所示，根据图1例示的构成，能够使某行的从期间SR开始至期间UC结束为止的期间与其他行的电子快门(反馈复位FBr1)重叠。

(摄像单元10的电路结构的一例)

图5表示摄像单元10的电路结构的一例。如图5所示，各摄像单元10具有通过光的照射生成电信号的光电转换部11，以及信号检测电路SC。以下，例示具有层叠型的构造的摄像装置。即，例示像素电极11x、光电转换层11y以及透光性的对置电极11z的层叠构造作为光电转换部11。当然，也可以使用光电二极管作为光电转换部11。

信号检测电路SC具有信号检测晶体管12。在该例中，信号检测电路SC还具有地址晶体管14。如图所示，地址晶体管14连接于信号检测晶体管12以及所对应的输出信号线(第1输出信号线30a或第2输出信号线30b)之间。地址晶体管14的栅极连接于具有与垂直扫描电路(未图示)的连接的地址控制线(未图示)，在摄像装置100动作时，被施加地址控制信号SEL。垂直扫描电路经由地址控制线控制地址晶体管14的导通以及截止，从而能够使所选择的摄像单元10的信号检测晶体管12的输出在所对应的输出信号线读取。

信号检测晶体管12以及地址晶体管14典型地是形成于半导体衬底的FET。以下，例示N沟道MOS作为晶体管。另外，半导体衬底不限于其整体为半导体的衬底。半导体衬底也可以是在形成摄像区域一侧的表面设置了半导体层的绝缘衬底等。在形成了信号检测晶体管12以及地址晶体管14的半导体衬底上，配置覆盖这些晶体管的绝缘层。

光电转换部11具有像素电极11x、对置电极11z、以及在像素电极11x与对置电极11z之间配置的光电转换层11y。像素电极11x在设置在半导体衬底上的绝缘层上，按每个摄像单元10设置，并被设为从邻接的其他摄像单元10的像素电极11x电分离。像素电极11x由铝、铜等金属、金属氮化物，或通过掺杂杂质而赋予了导电性的多晶硅等形成。

光电转换层11y由有机材料或非晶硅等无机材料形成，接收经由对置电极11z而入射的光并生成正以及负的电荷(空穴-电子对)。由光电转换生成的正以及负的电荷的一方能够被用作信号电荷。以下，例示空穴作为信号电荷。光电转换层11y典型地跨多个摄像单元10地形成。光电转换层11y也可以含有由有机材料构成的层以及由无机材料构成的层。

对置电极11z由ITO等的透明的导电性材料形成，并被配置在光电转换层11y的受光面侧。典型的是，对置电极11z与光电转换层11y同样地跨多个摄像单元10地形成。在摄像装置100动作时，对于对置电极11z施加例如10V左右的偏置电压。通过偏置电压使对置电极11z的电位高于像素电极11x的电位，从而能够使由光电转换生成的作为信号电荷的正的电荷(例如空穴)被像素电极11x收集。

像素电极11x电连接于信号检测晶体管12的栅极。以下，有时将像素电极11x以及信号检测晶体管12的栅极之间的节点FD称作“电荷积蓄节点FD”。由像素电极11x收集到的信号电荷被积蓄在将电荷积蓄节点FD包含为其一部分的电荷积蓄区域。如图所示，信号检测晶体管12的源极以及漏极的一方(这里为漏极)连接于在摄像装置100动作时被施加电源电压VDD的电源布线(源极跟随器电源)，信号检测晶体管12对由光电转换部11生成的电信号进行放大并输出。

在图5例示的构成中，信号检测电路SC包含源极以及漏极中的一方与电荷积蓄节点FD连接，且源极以及漏极中的另一方与所对应的反馈线(第1反馈线52a或第2反馈线52b)连接的复位晶体管16。复位晶体管16的栅极连接于复位控制线(未图示)，在摄像装置100动作时，经由复位控制线被施加复位控制信号RST。复位控制线例如连接于垂直扫描电路(未图示)。垂直扫描电路能够经由复位控制线使复位晶体管16导通，由此使所选择的摄像单元10的电荷积蓄节点FD的电位复位。在该例中，通过使复位晶体管16导通，来对电荷积蓄节点FD施加所对应的反馈线的电压。

在图5所示的例中，信号检测电路SC还具有第1电容元件21、第2电容元件22、以及反馈晶体管18。第1电容元件21连接于电荷积蓄节点FD与反馈晶体管18的源极以及漏极中的一方之间。换言之，反馈晶体管18的源极以及漏极中的一方经由第1电容元件21电连接于光电转换部11的像素电极11x。反馈晶体管18的源极以及漏极中的另一方连接于所对应的反馈线(第1反馈线52a或第2反馈线52b)。以下，有时将反馈晶体管18与第1电容元件21之间的节点称作“复位漏极节点RD”。

反馈晶体管18的栅极连接于反馈控制线(未图示)，在摄像装置100动作时，经由反馈控制线被施加反馈控制信号FB。反馈控制线例如连接于垂直扫描电路(未图示)。垂直扫描电路能够经由反馈控制线切换反馈晶体管18的导通以及截止。

若在地址晶体管14导通的状态下使反馈晶体管18导通，则形成将所选择的摄像单元10的信号检测晶体管12包含为其一部分的反馈路径。在图示的例中，例如，通过使第i行的摄像单元10_i，j的地址晶体管14以及反馈晶体管18导通，来形成将摄像单元10_i，j的信号检测晶体管12包含为其一部分的第1反馈路径。若使第(i+1)行的摄像单元10_i+1，j的地址晶体管14以及反馈晶体管18导通的话，则形成将摄像单元10_i+1，j的信号检测晶体管12包含为其一部分的第2反馈路径。如此，可以说第1反馈电路FCa是将具有与第1输出信号线30a的连接的摄像单元10的信号检测晶体管12包含于第1反馈路径的一部分的电路。此外，可以说第2反馈电路FCb是将具有与第2输出信号线30b的连接的摄像单元10的信号检测晶体管12包含于第2反馈路径的一部分的电路。

在形成第1反馈路径时，第1反馈电路FCa将具有与第1输出信号线30a的连接的摄像单元10中的信号检测晶体管12的输出，向反馈晶体管18的源极以及漏极中的未与复位漏极节点RD连接的一侧负反馈。在形成第2反馈路径时，第2反馈电路FCb将具有与第2输出信号线30b的连接的摄像单元10中的信号检测晶体管12的输出，向反馈晶体管18的源极以及漏极中的未与复位漏极节点RD连接的一侧负反馈。

第2电容元件22是具有比第1电容元件大的电容值的电容元件。第2电容元件22的一方的电极与复位漏极节点RD连接。在摄像装置100动作时，在第2电容元件22的另一方的电极施加规定的电压VR(例如0V)。在摄像装置100动作时，电压VR既可以是固定的电压，也可以是例如脉冲状的电压。

在电荷积蓄节点FD与基准电位VR之间，设置包含第1电容元件21以及第2电容元件22的串联连接的电容电路，且在信号检测电路SC中包含控制向电荷积蓄节点FD供给复位电压的复位晶体管16以及控制反馈路径的形成的反馈晶体管18，从而能够更有效地降低kTC噪声。

在这里，参照图6，更详细地说明上述的第1动作例中的各晶体管以及各开关元件的控制的示例。

图6表示参照图4说明的动作例中的、各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例。在这里，说明像素阵列PA的第1行第j列的摄像单元10_1，j以及第k行第j列的摄像单元10_k，j的动作的一例。在这里，第k行是偶数行中的一行。

在图6中，SEL₁以及SEL_k的曲线图分别表示第1行以及第k行的地址控制信号SEL的变化。同样地，RST₁以及RST_k的曲线图分别表示第1行以及第k行的复位控制信号RST的变化，FB₁以及FB_k的曲线图分别表示第1行以及第k行的反馈控制信号FB的变化。的曲线图分别表示第1开关元件S1～第4开关元件S4的控制信号的变化。在这里，对于第1开关元件S1～第4开关元件S4均设为在控制信号为高电平时被导通。在图6中，也配合地示出针对列电路44_j的输入电压VIN_j的大体的变化，以及关于第1行以及第k行的图4所示的驱动时序。

在图6所示的例中，首先，控制信号以及被切换为高电平。此时，列电路44_j成为与第1输出信号线30a_j连接的状态，对列电路44_j输入第1输出信号线30a_j的电压VSIGa_j作为VIN_j。在该例中，地址控制信号SEL₁被设为高电平。因此，第1输出信号线30a_j的电压VSIGa_j在曝光期间为与在摄像单元10_1，j的电荷积蓄节点FD积蓄的信号电荷量相应的电压。也就是说，摄像单元10_1，j的图像信号被由列电路44_j读取。如图所示，在图像信号的读取之后，针对摄像单元10_1，j执行反馈复位FBr2以及复位信号的读取。

在这里，关注第k行，对于第k行，执行作为电子快门的反馈复位FBr1。典型的是，针对第k行的摄像单元10的各晶体管执行以下那样的控制。

在反馈复位FBr1中，第k行的地址控制信号SEL_k被设为高电平，摄像单元10_k，j的地址晶体管14被导通。通过地址晶体管14的导通，摄像单元10_k，j的信号检测晶体管12的输出电压被施加于第2输出信号线30b_j。

在地址控制信号SEL_k被设为高电平的状态下，使复位控制信号RST_k以及反馈控制信号FB_k为高电平。通过使复位控制信号RST_k为高电平，摄像单元10_k，j的复位晶体管16导通，经由复位晶体管16在摄像单元10_k，j的电荷积蓄节点FD电连接第2反馈线52b_j。由此，第2反馈线52b_j的电压被供给摄像单元10_k，j的电荷积蓄节点FD，电荷积蓄节点FD的电压被复位成使得第2输出信号线30b_j的电压成为参照电压VREF那样的电压。

接下来，通过使复位控制信号RST_k为低电平，从而使摄像单元10_k，j的复位晶体管16截止。伴随复位晶体管16的截止而产生kTC噪声。然而，在复位晶体管16截止时，由于反馈晶体管18依然被维持导通，因此形成使信号检测晶体管12的输出负反馈的第2反馈路径后的状态持续。因此，若设第2反馈电路FCb_j的增益为A，则由于使复位晶体管16截止而产生的kTC噪声被消除至1/(1+A)的大小。

接着，通过使反馈控制信号FB_k为低电平，从而使摄像单元10_k，j的反馈晶体管18截止。伴随反馈晶体管18的截止而产生kTC噪声。然而，在这里，如参照图5说明的那样，信号检测电路SC包含第1电容元件21以及第2电容元件22。因此，能够将由反馈晶体管18的截止而加入电荷积蓄节点FD的电压中的kTC噪声的大小抑制为，在信号检测电路SC中不设置第1电容元件21以及第2电容元件22而使反馈晶体管18直接与电荷积蓄节点FD连接时的(Cfd/C2)^1/2×(C1/(C1+Cfd))倍。像这样，通过在信号检测电路SC设置第1电容元件21以及第2电容元件22，能够进一步降低加入电荷积蓄节点FD的电压中的kTC噪声的大小。另外，在上述的式中，Cfd、C1以及C2分别表示电荷积蓄节点FD的电容值、第1电容元件21的电容值以及第2电容元件22的电容值，“×”意指乘法。

通过反馈复位FBr1，第2输出信号线30b_j的电压VSIGb_j成为与参照电压VREF几乎相等的电压电平。如该例那样，通过事先使噪声消除开始时、即复位晶体管16的截止时的输出信号线(在这里是第2输出信号线30b_j)的电压接近作为噪声消除后的目标电压的参照电压VREF，能够在比较短的时间消除kTC噪声。在反馈复位FBr1结束后，使地址晶体管14截止，开始第k行的曝光(信号电荷的积蓄)。

如图6的下部所示，在该例中，与第k行的反馈复位FBr1并列地执行从第1行的摄像单元10_1，j读取图像信号、反馈复位FBr2(曝光后的反馈复位)以及复位信号的读取。在本发明的实施方式中，接收摄像单元10_k，j的输出的输出信号线(第2输出信号线30b_j)与接收摄像单元10_1，j的输出的输出信号线(第1输出信号线30a_j)是单独的信号线，因此能够实现这种并列性的控制。以下，说明图像信号以及复位信号的读取时的控制的典型例。信号的读取动作本身在各行之间为共同的动作，故在这里说明第k行的信号的读取时的控制。

参照图6中右侧的各曲线图。如图所示，从第k行读取信号时，控制信号以及分别被切换为低电平以及高电平。由此，列电路44_j成为与第2输出信号线30b_j连接的状态，对列电路44_j输入第2输出信号线30b_j的电压VSIGb_j作为VIN_j。

在将列电路44_j与第2输出信号线30b_j连接后，使第k行的地址控制信号SEL_k为高电平，由此使摄像单元10_k，j的地址晶体管14导通。通过使地址晶体管14导通，第2输出信号线30b_j的电压VSIGb_j变化为与在曝光期间中电荷积蓄节点FD积蓄的信号电荷量相应的电压。即，列电路44_j经由第2输出信号线30b_j接收来自摄像单元10_k，j的图像信号。在这里，作为来自摄像单元10_k，j的图像信号获取了电压值V_SL的电压电平。

在获取图像信号后，执行反馈复位FBr2。由图6可知，反馈复位FBr2中的各晶体管的控制能够与反馈复位FBr1(电子快门)几乎相同。

在反馈复位FBr2结束后，从摄像单元10_k，j读取复位信号。具体而言，在复位晶体管16截止后，经过了作为噪声消除期间而事先设定的时间时(典型的是反馈晶体管18的截止紧后)，获取第2输出信号线30b_j的电压电平。与反馈复位FBr1的情况同样地，通过反馈复位FBr2，向列电路44_j的输入电压VIN_j变化为与参照电压VREF几乎相等的电压电平。因此，作为复位信号，获取与参照电压VREF几乎相等的电压值VRF的电压电平。

通过获取图像信号与复位信号的差分，可得到去除了固定噪声的信号。也就是说，电压值V_SL的电压电平与电压值VRF的电压电平的差分是用于形成图像的信号S。如此，可得到去除了kTC噪声以及固定噪声的信号。

(摄像装置100的第2动作例)

在很多情况下，上述的反馈复位FBr1以及FBr2与信号的读取相比需要较长的时间。为了实现更高的帧率，本发明的发明人进行研究后，发现可以省略用于获得复位信号的反馈复位FBr2。

图7为表示摄像装置100的动作的另一例的概念图。图8更详细地示出将图7概略所示的第2动作例适用于数字图像数据的获取情况下的、摄像单元10的各行的驱动定时。例如比较图7与图2可知，在此处说明的第2动作例中，对像素阵列PA的各行执行作为电子快门的反馈复位FBr1，并省略信号读取的对象的行中的、继曝光期间EXP后的第2次反馈复位FBr2。通过在各行中削减与信号的读取相比需要较长时间的反馈复位的次数，能够进一步缩短1H期间。因此，能够实现更高的帧率。

图9示出图7概略所示的第2动作例中的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例。首先，参照图9中左侧的各曲线图。在该例中，在第k行的反馈复位FBr1(电子快门)的执行中，执行第1行的图像信号的读取以及复位信号的读取。第k行的反馈复位FBr1中的第k行的地址控制信号SEL_k、复位控制信号RST_k以及反馈控制信号FB_k的控制与参照图6说明的控制相同，故省略说明。

如上述的那样，信号的读取动作本身在各行之间是共同的动作。因此，参照图9中右侧的各曲线图说明从第k行读取信号的读取动作来代替从第1行读取信号的读取动作。另外，在该例中，在从第k行读取信号时，第1行的地址控制信号SEL₁、复位控制信号RST₁以及反馈控制信号FB₁均被设为低电平，第1行例如处于正执行曝光的状态。

在从第k行读取图像信号时，首先控制信号以及被设为高电平。由此，列电路44_j成为与第2输出信号线30b_j连接的状态。此外，通过使第k行的地址控制信号SEL_k为高电平，摄像单元10_k，j的地址晶体管14导通。由此，第2输出信号线30b_j的电压VSIGb_j变化为摄像单元10_k，j的信号检测晶体管12的输出电压、即与在摄像单元10_k，j的电荷积蓄节点FD积蓄的信号电荷相应的电压(在这里是电压值V_SL)。作为结果，摄像单元10_k，j的输出电压被施加于列电路44_j。即，列电路44_j获取来自摄像单元10_k，j的图像信号(在这里是电压值V_SL)。

在获取图像信号后，控制信号以及分别被切换为低电平以及高电平。由此，成为参照电压线46与列电路444_j之间的连接被建立的状态，参照电压VREF被施加于列电路44_j。列电路44_j获取该参照电压VREF作为复位信号。即，在该第2动作例中，取得在期间SR中获取到的电压(电压值：V_SL)与在期间RR中获取到的参照电压VREF之间的差分作为用于形成图像的信号S。

在上述的第1动作例中，对于各个摄像单元10，将在反馈复位FBr2执行后获取的与参照电压VREF几乎相等的电压值VRF用作复位信号的电压电平。这是由于能够将反馈复位FBr2的执行后的电压电平用作暗时电平。如上述说明的那样，执行了作为电子快门的反馈复位FBr1的情况下的暗时电平大致与参照电压VREF相等，此外，可以说反馈复位FBr2的执行后的电压电平也与参照电压VREF几乎相等。因此，能够将反馈复位FBr2的执行后的电压电平视作暗时电平。按每个摄像单元10来获取反馈复位FBr2的执行后的电压电平，将该电压电平用作每个摄像单元10的暗时电平，由此能够去除摄像单元10间以及摄像单元10的列间的偏差所引起的固定噪声。作为该种模式噪声(pattern noise)的原因可以举出每个摄像单元10的信号检测晶体管12中的阈值电压(Vth)的偏差、每条输出信号线(也可以说每列)的恒流的大小的偏差、每条输出信号线的负荷(布线电阻、寄生电容等)的偏差。

与此相对，在第2动作例中，将参照电压VREF其本身用作复位电平。根据上述的理由，各摄像单元10中的暗时电平与参照电压VREF的电压电平几乎相等，因此，能够将参照电压VREF用作全部像素的共同的基准的电压电平。

但是若将参照电压VREF设为共同的基准的电压电平，则难以通过从作为图像信号的电压V_SL中减去参照电压VREF来完全去除上述的模式噪声。然而，上述的模式噪声能够比较容易地去除。例如，能够在帧扫描的停止期间(也叫作消隐(blanking)期间)，获取摄像单元10的列间的信号电平的偏差，并将列间的偏差的信息保持于存储器。基于列间的偏差的信息，从获取到的图像数据中减去每列的偏差，从而能够去除列间的偏差所引起的模式噪声。或者，也可以事先获取考虑了摄像单元10间以及摄像单元10的列间的偏差的暗时电平并保持于摄像装置100的外部的存储器。例如在摄像装置100外的电路中，从摄像装置100的输出中减去保持在外部存储器中的暗时电平也同样地能够降低模式噪声的影响。对于允许向摄像装置100的外部输出残留有模式噪声的信号的情况，则可以省略摄像装置100中的模式噪声的去除的步骤。

像这样，通过将参照电压VREF的电压电平用作暗时电平，能够省略第2反馈复位FBr2，且与第1动作例同样地，能够高速地获取降低了噪声的影响的信号S。根据第2动作例，与第1动作例相比能够进一步提高帧率。

此外，由于省略了从图像信号的获取至复位信号的获取之间的反馈复位，从降低kTC噪声的观点出发，第2动作例比第1动作例更有利。例如，通过1次的反馈复位而残留的噪声量为N，且假设在反馈复位FBr1以及FBr2之间残留噪声量是共同的噪声量。此时，执行了第2次的反馈复位时的总的噪声量可表示为(N²+N²)^1/2＝2^1/2N。也就是说，通过设反馈复位的次数为1次，与执行了2次的反馈复位时相比，能够将总的噪声量降低至(1/2)^1/2倍。

如图1例示的电路结构那样，通过采用例如利用切换电路42能够向列电路44选择性地施加参照电压线46的电压的构成，从而能够兼顾低噪声与帧率的提高。此外，通过采用将参照电压线46连接于反相放大器50(第1反相放大器50a以及第2反相放大器50b)的输入端子、能够向反相放大器50以及列电路44供给参照电压的构成，从而能够将参照电压的电压电平用作暗时电平。根据本发明的实施方式，由于进行曝光前的信号电平与参照电压的电压电平几乎一致，即使代替暗时电平而将参照电压的电压电平用于与图像信号的电压电平之间的差分，也几乎不产生动态范围的降低。

另外，也可以继期间RR之后不执行电子快门而再次开始曝光期间EXP。例如，在图9所示的例中，也可以继第k行的期间RR后再次开始曝光期间EXP。在第1动作例中，由于按每次图像信号的获取执行第2反馈复位FBr2，因此图像信号的获取后的输出信号线的输出降低至与暗时电平相近的电压电平。与此相对，由于在第2动作例中不执行第2反馈复位FBr2，因此相对于在复位信号的获取后针对列电路44_j的输入电压VIN_j降低至参照电压VREF，输出信号线(在这里是第2输出信号线30b_j)的电压(在这里是VSIGb_j)的值维持V_SL原样。即，通过继期间RR后再次开始曝光期间EXP，不破坏由之前的曝光得到的信息，能够使信号电荷进一步积蓄。也就是说，通过适用第2动作例，可实现非破坏的读取。

(摄像装置100的第3动作例)

根据摄像装置被利用的情形，有时与噪声的降低相比优先高帧率的拍摄更加有益。例如，在检测以高速运动的物体的用途等要求高速的取样的情形下，模式噪声的混入造成的问题并不大。或者，在星空的拍摄等帧率为几十分钟、几小时单位等的长时间的情况下，能得到用于决定适当的曝光量的中间性的传感数据较为有益。

图10为表示摄像装置100的动作的另一其他例的概念图。图11更详细地示出将图10概略所示的第3动作例适用于数字图像数据的获取时的摄像单元10的各行的驱动定时。在这里说明的第3动作例中，对像素阵列PA的各行在开始拍摄时执行作为电子快门的反馈复位FBr1(图11中未图示)，之后，执行多次曝光以及信号的读取。此外，例如比较图11与图8可知，执行下述那样的驱动：某行中的用于复位信号的AD转换的期间UC与其次行的读取图像信号的期间SR重叠。因此，可实现更短的1H期间。

图12示出图10概略所示的第3动作例中的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例。图12中右侧的各曲线图表示从第k行读取信号时的各控制信号的变化的示例。该例中的具体的控制与参照图9说明的控制相同。

如图12中右侧所示，在第3动作例中也可实现非破坏的读取。在第3动作例中，例如，在曝光开始时执行作为电子快门的反馈复位FBr1，在某期间中设置多次曝光期间并按每曝光期间执行图像信号的读取。能够基于所得到的各个图像信号，与多次读取对应地构筑多张图像。由于图像信号的读取是非破坏的读取，因此可得到在时序上明亮度增大的一系列的图像的群。能够将这些图像的群用作传感图像。例如，通过在某期间中获取一系列的图像的群，基于这些图像的数据，能够检测以高速运动的物体。或者，能够根据一系列的图像的群中的明亮度的变化来确定最适曝光时间。

第3动作例能够应用于高速的自动聚焦、移动的物体的传感等。另外，由于在开始拍摄时执行反馈复位FBr1，因此可得到降低了kTC噪声的影响的传感图像。

(第2实施方式)

图13表示基于本发明的第2实施方式的摄像装置的例示性的电路结构的概略。在图13中，以像素阵列PA所包含的多个摄像单元10中的、属于第j列的2个摄像单元10_i，j以及10_i+1，j为代表进行图示。图13所示的摄像装置200与参照图1说明的摄像装置100之间的主要不同点在于，摄像装置100与第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b对应地具有第1反相放大器50a以及第2反相放大器50b，与此相对，在摄像装置200中，按每列设置1个反相放大器50。此外，摄像装置200具有在第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b的组与反相放大器50之间连接的第3切换电路43。

像素阵列PA中的奇数行(或偶数行)的摄像单元10与第1输出信号线30a连接，偶数行(或奇数行)的摄像单元10与第2输出信号线30b连接，这一点与第1实施方式相同。如图所示，在这里，第1输出信号线30a以及第2输出信号线30b连接于切换电路41以及切换电路43。

在图13例示的构成中，切换电路43具有第5开关元件S5～第8开关元件S8。第5开关元件S5连接于第1输出信号线30a以及反相放大器50的反相输入端子之间，第6开关元件S6连接于第2输出信号线30b以及反相放大器50的反相输入端子之间。第7开关元件S7连接于反相放大器50的输出端子以及第1反馈线52a之间，第8开关元件S8连接于反相放大器50的输出端子以及第2反馈线52b之间。第5开关元件S5～第8开关元件S8例如是FET。在反相放大器50的非反相输入端子连接参照电压线46这点与摄像装置100相同。

第5开关元件S5以及第6开关元件S6被控制为互补地动作。第7开关元件S7以及第8开关元件S8被控制为互补地动作。此外，切换电路43被控制为在第5开关元件S5导通时、第7开关元件S7成为导通，在第6开关元件S6导通时、第8开关元件S8成为导通。在第5开关元件S5以及第7开关元件S7导通时，形成使摄像单元10_i，j的输出负反馈的第1反馈路径，并将反相放大器50_j包含为该路径的一部分。另一方面，在第6开关元件S6以及第8开关元件S8导通时，形成使摄像单元10_i+1，j的输出负反馈的第2反馈路径，并将反相放大器50_j包含为该路径的一部分。

在第2实施方式中，第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb共有反相放大器50。因此，图13例示的构成不适用于图4所示那样的在相同列的不同行之间并列地执行反馈复位FBr1以及反馈复位FBr2那样的控制。然而，与第1实施方式同样地，能够适用与上述的第2以及第3动作例同样的控制。因此，可实现低噪声的信号的高速的读取。此外，也可实现非破坏读取。并且，在第2实施方式中，由于在第1反馈电路FCa以及第2反馈电路FCb之间共有反相放大器50，因此无需按多个摄像单元10的每列设置2个反相放大器。因此，从降低耗电以及/或摄像单元的面积的观点出发，比第1实施方式更有利。

图14示出将图7概略所示的第2动作例适用于摄像装置200时的晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例。在图14中，的曲线图分别表示切换电路43中的第5开关元件S5～第8开关元件S8的控制信号的变化。在这里，第5开关元件S5～第8开关元件S8均在控制信号为高电平时被导通。

参照图14中左侧的各曲线图。在该例中，在从第1行的摄像单元10₁，_j读取图像信号的期间SR以及读取复位信号的期间RR中，控制信号以及被设为高电平。通过控制信号以及被设为高电平，从而形成第2反馈电路。因此，如图14所示，能够与从第1行的摄像单元10_1，j读取信号并行地，对第k行的摄像单元10_k，j执行作为电子快门的反馈复位FBr1。

接下来，参照图14中右侧的各曲线图。在这里，通过控制信号以及被切换为低电平，第2反馈电路的形成被解除。在该状态下通过使地址控制信号SEL_k、控制信号以及控制信号为高电平，从而能够建立第2输出信号线30b_j与列电路44_j之间的电连接，并能够从第k行的摄像单元10_k，j读取图像信号。在该例中，也获取参照电压VREF作为复位信号。通过在期间SR中获取到的电压(电压值：V_SL)中减去在期间RR中获取到的参照电压VREF，能够获取用于形成图像的信号S。

由VSIGb_j的曲线图可知，在第2实施方式中也能够实现非破坏的读取。在适用第3动作例的情况下，对于各晶体管以及各开关元件也执行与第1实施方式几乎同样的控制即可。

(第3实施方式)

图15表示基于本发明的第3实施方式的摄像装置的例示性的电路结构的概略。图15所示的摄像装置300中的像素阵列PA包含排列为矩阵状的多个摄像单元20。在图15中，以像素阵列PA所包含的多个摄像单元20中的属于第j列的2个摄像单元20_i，j以及20_i+1，j为代表进行图示。图15所示的摄像装置300与参照图1说明的摄像装置100、以及参照图13说明的摄像装置200之间的主要的不同点在于：摄像装置300中的第1反馈电路FCc不具有与第1输出信号线30a_j对应地按多个摄像单元20的每列设置的第1反相放大器50a_j，此外，摄像装置300中的第2反馈电路FCd不具有与第2输出信号线30b_j对应地按多个摄像单元20的每列设置的第2反相放大器50b_j。在摄像装置300中，第1反馈路径以及第2反馈路径分别在摄像单元20_i，j内以及20_i+1，j内形成。

在图15例示的构成中，各摄像单元20中的信号检测晶体管12的源极连接于地址晶体管14的漏极。地址晶体管14的源极连接于所对应的输出信号线(第1输出信号线30a或第2输出信号线30b)。在图示的例中，第i行的摄像单元20_i，j中的地址晶体管14的源极连接于第1输出信号线30a_j，第(i+1)行的摄像单元20_i+1，j中的地址晶体管14的源极连接于第2输出信号线30b_j。

在这里，在第1输出信号线30a_j以及第2输出信号线30b_j的一端分别连接切换电路44a_j以及44b_j。与第1输出信号线30a_j连接的切换电路44a_j具有在恒流源41a_j以及第1输出信号线30a_j之间连接的开关元件So1、以及在恒流源42a_j以及第1输出信号线30a_j之间连接的开关元件So2。与第2输出信号线30b_j连接的切换电路44b_j具有在恒流源41b_j以及第2输出信号线30b_j之间连接的开关元件Se1、以及在恒流源42b_j以及第2输出信号线30b_j之间连接的开关元件Se2。恒流源41a_j以及恒流源41b_j的一端被接地。

第i行的摄像单元20_i，j中的信号检测晶体管12的漏极以及第(i+1)行的摄像单元20_i+1，j中的信号检测晶体管12的漏极共同连接于电源线34_j。电源线34_j按多个摄像单元20的每列而设置。在电源线34_j的一端连接有切换电路45_j。切换电路45_j具有在规定的第1电压VA1的供给源以及电源线34_j之间连接的开关元件Ss1、以及在规定的第2电压VA2的供给源以及电源线34_j之间连接的开关元件Ss2。典型的是，第1电压VA1以及第2电压VA2分别为电源电压VDD以及接地(GND)。由切换电路45、以及各摄像单元20中的信号检测晶体管12构成放大器。

第i行的摄像单元20_i，j中的第1反馈电路FCc包含源极以及漏极中的一方与电荷积蓄节点FD连接的反馈晶体管19_i，j。反馈晶体管19_i，j的源极以及漏极中的另一方通过反馈线54_i，j连接于信号检测晶体管12以及地址晶体管14之间的节点。反馈晶体管19_i，j以及电荷积蓄节点FD的寄生电容构成RC滤波器电路。通过由反馈晶体管19_i，j的栅极电压FB_i的控制使第i行的反馈晶体管19_i，j导通，从而形成使摄像单元20_i，j的光电转换部11的电信号负反馈的第1反馈电路。在第3实施方式中，第1反馈电路被封闭在摄像单元20_i，j内。

第(i+1)行的摄像单元20_i+1，j中的第2反馈电路FCd也与第1反馈电路FCc同样地，包含源极以及漏极中的一方与电荷积蓄节点FD连接的反馈晶体管19_i+1，j。反馈晶体管19_i+1，j的源极以及漏极中的另一方通过反馈线54_i+1，j连接于信号检测晶体管12以及地址晶体管14之间的节点。通过使第(i+1)行的反馈晶体管19_i+1，j导通，从而形成使摄像单元20_i+1，j的光电转换部11的电信号负反馈的第2反馈电路。在这里，第2反馈电路也被封闭在摄像单元20_i+1，j内。

在这里，简单地说明各摄像单元20中的信号读取时以及反馈复位时的动作的典型例。例如在从第i行的摄像单元20_i，j读取信号时，第i行的地址晶体管14被导通的状态下，与电源线34_j连接的切换电路45_j的开关元件Ss1、以及与第1输出信号线30a _j连接的切换电路44a_j的开关元件So1被导通。此时，使切换电路45_j的开关元件Ss2以及切换电路44a_j的开关元件So2截止。由此，对摄像单元20_i，j的信号检测晶体管12的漏极供给电压VA1(例如电源电压)。此时，信号检测晶体管12以及恒流源41a_j形成源极跟随器，与在电荷积蓄节点FD积蓄的电荷量相应的电压被读取至第1输出信号线30a_j。此时的源极跟随器的放大率为1倍左右。

在从第(i+1)行的摄像单元20_i+1，j读取信号时，第(i+1)行的地址晶体管14被导通的状态下，使切换电路45_j的开关元件Ss1、以及与第2输出信号线30b_j连接的切换电路44b_j的开关元件Se1导通。此时，使切换电路45_j的开关元件Ss2以及切换电路44b_j的开关元件Se2截止即可。由此，对摄像单元20_i+1，j的信号检测晶体管12的漏极供给电压VA1。此时，由信号检测晶体管12以及恒流源41b_j形成源极跟随器，与在摄像单元20_i+1，j的电荷积蓄节点FD积蓄的电荷量相应的电压被读取至第2输出信号线30b_j。

另一方面，在反馈复位时，使反馈复位的对象的摄像单元20中的地址晶体管14导通。例如对第i行的摄像单元20_i，j执行反馈复位的情况下，使第i行的地址晶体管14导通。在对第(i+1)行的摄像单元20_i+1，j执行反馈复位的情况下，使第(i+1)行的地址晶体管14导通。

例如对第i行的摄像单元20_i，j执行反馈复位的情况下，在使第i行的地址晶体管14导通的状态下，使反馈晶体管19_i，j导通。由此，形成使信号检测晶体管12的输出向反馈晶体管19_i，j的源极以及漏极中的一方负反馈的第1反馈路径。此时，通过将与电源线34_j连接的切换电路45_j的开关元件Ss1以及开关元件Ss2分别切换为截止以及导通，从而对信号检测晶体管12施加电压VA2(在这里为接地)。此外，将与第1输出信号线30a_j连接的切换电路44a_j的开关元件So1以及开关元件So2分别切换为截止以及导通。由此，摄像单元20_i，j的电荷积蓄节点FD的电压被复位成规定的电压。

接下来，使反馈控制信号FB_i的电压电平降低至例如高电平与低电平之间的电平，之后，使反馈控制信号FB_i为低电平。通过使反馈控制信号FB_i的电压电平为低于高电平的电平，从而反馈晶体管19_i，j的动作带域与反馈控制信号FB_i为高电平时相比变窄。若反馈控制信号FB_i到达低电平，则反馈晶体管19_i，j截止，第1反馈路径的形成被解除。此时，若反馈晶体管19_i，j的动作带域处于低于信号检测晶体管12的动作带域的状态的话，由反馈晶体管19_i，j的截止而产生的kTC噪声与不形成第1反馈路径的情况相比变小。若将由切换电路45与信号检测晶体管12形成的放大器的放大率设为(-D)，则由反馈晶体管19_i，j的截止而产生的kTC噪声与不形成第1反馈路径的情况相比被抑制为(1/(1+D))^1/2倍。像这样，通过反馈控制信号FB_i可实现基于反馈晶体管19的带域限制。D的值大于1，可设定为几十～几百左右的数值。例如对第(i+1)行的摄像单元20_i+1，j执行反馈复位的情况下，执行与上述同样的控制即可。

在第3实施方式中，通过切换针对摄像单元20的电流，能够在信号的读取时使信号检测晶体管作为源极跟随器发挥功能，在反馈复位时使信号检测晶体管作为放大器发挥功能。如上所述，在各像素内形成反馈路径的情况下，与无反馈的情况相比更能够抑制在电荷积蓄节点FD残留的kTC噪声。另外，也可以使用斜坡电压作为反馈控制信号FB_i，并执行使反馈控制信号FB_i的电压电平从高电平朝向低电平减少那样的控制。

图16表示基于本发明的第3实施方式的摄像装置的例示性的电路结构的概略。图16所示的摄像装置400具有供给上述的第1电压VA1的共同电压线36以及供给上述的第2电压VA2的共同电压线55。在该例中，与各列对应设置的切换电路45_j的开关元件Ss1的一端以及开关元件Ss2的一端分别连接于共同电压线36以及55。例如能够通过第j列的切换电路45_j的开关元件Ss1以及开关元件Ss2的导通以及截止的控制，使第j列的电源线34_j的电压Vsrs_j在第1电压VA1以及第2电压VA2之间切换。

图16例示的摄像装置400在像素阵列PA外具有作为摄像单元20的复制品的伪单元49。伪单元49包含第1伪晶体管12d、第2伪晶体管14d以及第3伪晶体管19d。第1伪晶体管12d、第2伪晶体管14d以及第3伪晶体管19d分别具有与像素阵列PA所包含的各摄像单元20的信号检测晶体管12、地址晶体管14以及反馈晶体管19同样的构成。

第1伪晶体管12d的源极连接于第2伪晶体管14d的漏极。第2伪晶体管14d的源极连接于具有开关元件Sd1以及Sd2的切换电路44d。在摄像装置400动作时，第2伪晶体管14d的栅极被施加地址控制信号SEL_d。在摄像装置400动作中，第2伪晶体管14d能够总处于导通的状态。

如图所示，开关元件Sd1连接于第2伪晶体管14d以及恒流源Cd1之间，开关元件Sd2连接于第2伪晶体管14d以及恒流源Cd2之间。恒流源Cd1以及Cd2的组是具有与上述的恒流源41a以及42a的组以及恒流源41b以及42b的组同样的构成的电流源的组。恒流源Cd1以及Cd2能够与上述的恒流源41a以及42a、或恒流源41b以及42b共同化。典型的是，切换电路44d的开关元件Sd1以及Sd2的导通以及截止的动作与上述的切换电路44a的开关元件So1以及So2、或切换电路44b的开关元件Se1以及Se2的导通以及截止的动作是共同的动作。

另一方面，第1伪晶体管12d的漏极连接于具有开关元件Sds1以及Sds2的切换电路45d。开关元件Sds1连接于第1伪晶体管12d以及共同电压线36之间，开关元件Sds2连接于第1伪晶体管12d以及共同电压线55之间。典型的是，切换电路45d的开关元件Sds1以及Sds2的导通以及截止的动作与上述的切换电路45的开关元件Ss1以及Ss2的导通以及截止的动作是共同的动作。共同电压线36具有与未图示的电源的连接，通过开关元件Sds1被导通，从而向伪单元49供给第1电压VA1。

在第1伪晶体管12d的栅极连接第3伪晶体管19d的源极以及漏极中的一方。第3伪晶体管19d的源极以及漏极中的另一方连接于第1伪晶体管12d的源极。第3伪晶体管19d的栅极电压FB能够与针对摄像单元20的反馈控制信号FB_i同样地被控制。通过栅极电压FB的控制，使第3伪晶体管19d导通时，在伪单元49内，能够形成与摄像单元20中的第1或第2反馈电路等同的反馈电路。此外，通过第3伪晶体管19d的截止，该反馈电路的形成被解除。通过第3伪晶体管19d的栅极电压FB的控制，能够生成与摄像单元20的反馈复位后同样的电压电平。所生成的电压经由一端与第2伪晶体管14d以及切换电路44d之间的节点连接的基准信号线53被供给第2切换电路42。基准信号线53的另一端连接于第2切换电路42的第3开关元件S3。

通过在各摄像单元20与伪单元49之间共有第1电压VA1，能够通过伪单元49，生成与各摄像单元20的反馈复位后同样的电压电平。换言之，能够由伪单元49生成与各摄像单元20的暗时电平几乎相等的电压。通过利用由伪单元49生成的电压，能够将与各摄像单元20的反馈复位后同样的电压电平作为基准来去除固定噪声，因此，能够抑制动态范围的降低。

图17示出将参照图4说明的第1动作例适用于摄像装置400时的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例。在图17中，以及的曲线图分别表示切换电路44a的开关元件So1以及So2、切换电路44b的开关元件Se1以及Se2、以及切换电路45的开关元件Ss1以及Ss2的控制信号的变化。开关元件So1以及So2、开关元件Se1以及Se2、开关元件Ss1以及Ss2均在控制信号为高电平时被导通。

参照图17中左侧的各曲线图。在该例中，在继从第1行的摄像单元20₁，_j读取图像信号的期间SR后的读取复位信号的期间RR中，在第k行的摄像单元20_k，j中执行反馈复位FBr1。在从第1行的摄像单元20_1，j读取图像信号的期间SR中，地址控制信号SEL₁被设为高电平。此时，控制信号为高电平，对第1行的摄像单元20_1，j供给第1电压VA1。此外，此时通过使控制信号以及为高电平，从而列电路44_j处于与第1输出信号线30a_j电连接的状态。如图所示，通过使控制信号以及中的为高电平、其他为低电平，从而对列电路44_j施加与摄像单元20_1，j的电荷积蓄节点FD的电压相应的电压V_SL1。

在继期间SR后的读取复位信号的期间RR中，通过控制信号以及分别被切换为高电平以及低电平，从而使列电路44_j与基准信号线53电连接。列电路44_j经由基准信号线53获取由伪单元49生成的、相当于复位信号的电压电平V_dm。从在期间SR获取到的电压电平V_SL1中减去电压电平V_dm而得的信号作为摄像单元20_1，j的图像信号S1被从列电路44_j输出。

在该例中，在读取的期间RR中，对摄像单元20_1，j执行反馈复位FBr2。此时，控制信号以及被切换为高电平。反馈复位FBr2通过使反馈控制信号FB1经过中间性的电压电平地、连续或非连续地从高电平变化为低电平而被执行。

此外，在该例中，在读取摄像单元20_1，j的期间RR中，与摄像单元20_1，j的反馈复位FBr2并行地对第k行的摄像单元20_k，j执行作为电子快门的反馈复位FBr1。此时，控制信号虽被切换为高电平，但处于第1输出信号线30a_j与第2输出信号线30b_j电分离的状态。因此，像该例那样，能够在某行的反馈复位FBr2的执行中，在另外的某行中执行反馈复位FBr1。

接着参照图17中右侧的各曲线图。在这里，正执行从第k行的摄像单元20_k，j读取图像信号(期间SR)。从第k行的摄像单元20_k，j读取图像信号中的控制与从第1行的摄像单元20_1，j读取图像信号中的控制几乎相同。在从第k行的摄像单元20_k，j读取图像信号中，通过使控制信号以及为高电平，从而将第2输出信号线30b_j与列电路44_j电连接。此外，在使摄像单元20_k，j的地址晶体管14导通的状态下，将控制信号以及切换为高电平。由此，对列电路44_j施加与摄像单元20_k，j的电荷积蓄节点FD的电压相应的电压V_SLk。

在继期间SR后的读取复位信号的期间RR中，通过控制信号以及分别被切换为高电平以及低电平，列电路44_j被与基准信号线53电连接，从伪单元49对列电路44_j施加相当于复位信号的电压电平V_dm。从在期间SR获取到的电压电平V_SLk中减去电压电平V_dm而得的信号作为摄像单元20_k，j的图像信号S_k被从列电路44_j输出。

图18示出将图7概略所示的第2动作例适用于摄像装置400时的各晶体管以及各开关元件的控制信号的变化的典型例。

参照图18中左侧的各曲线图。与上述的图17相比，在该例中，省略了第1行中的继期间RR后的反馈复位FBr2，与复位信号的读取并行地执行第k行的反馈复位FBr1。

从第1行的摄像单元20_1，j读取图像信号中的各晶体管以及各开关元件的控制能够与参照图17说明的控制相同。之后，通过控制信号被切换为高电平，在期间RR中，相当于复位信号的电压电平V_dm经由基准信号线53从伪单元49被施加于列电路44_j。

此时，在使反馈控制信号FB₁为低电平的状态下继续执行曝光，便能够如VSIGa_j的曲线图所示那样，实现进一步积蓄信号电荷的动作即非破坏的读取。也可以使反馈控制信号FB₁、控制信号以及一同为低电平。

如图所示，在这里，在读取复位信号的期间RR，在第k行的摄像单元20_k，j中执行反馈复位FBr1。针对第k行的摄像单元20_k，j的反馈复位FBr1中的摄像单元20_k，j的各晶体管的控制能够与参照图17说明的控制相同。

接着，参照图18中右侧的各曲线图。从第k行的摄像单元20_k，j读取图像信号中的各晶体管以及各开关元件的控制也能够与参照图17说明的控制相同。此外，期间RR中的相当于复位信号的电压电平V_dm的获取时的动作与第1行的摄像单元20_1，j的情况相同。另外，在该例中，在期间RR中反馈控制信号FB_k被设为低电平。即，在图18中，例示出适用非破坏的读取时的控制。另外，对于本领域技术人员来说容易理解在第3实施方式中也能够适用第3动作例。

根据第3实施方式，通过反馈复位，由反馈晶体管19_i，j的截止而产生的kTC噪声与不形成反馈路径的情况相比被抑制为(1/(1+D))^1/2倍。由于图像信号被以1倍左右的放大率向输出信号线(第1输出信号线30a或第2输出信号线30b)输出，因此可获取抑制了kTC噪声的图像数据。此外，如参照图16说明的那样，由伪单元49生成暗时电平，并求取图像信号的电压电平与暗时电平的差分，从而能够抑制动态范围的降低。

(改变例)

图19示出读取电路的另一例。在图19例示的构成中，在第1输出信号线30a_j以及第1反馈线52a_j的组与参照电压线46之间、以及在第2输出信号线30b_j及第2反馈线52b_j的组与参照电压线46之间连接有切换电路43_j。切换电路43_j包含对上述的第1反馈路径的形成及解除、以及第2反馈路径的形成及解除进行切换的多个开关元件。此外，图19例示的构成中的列电路44A_j包含比较器44C，该比较器44C具有与供给斜坡电压Vrmp的电压线44R的连接。

如图19例示的那样，也可以在第1输出信号线30a_j以及第2输出信号线30b_j的组与恒流源40a_j以及40b_j的组之间连接切换电路47_j。切换电路47_j包含对是否使恒流源40a_j以及40b_j与第1输出信号线30a_j以及第2输出信号线30b_j中的某一方连接进行切换的1个以上的开关元件。

例如，如图19所示，通过将恒流源40a_j以及40b_j这两方连接于第1输出信号线30a_j，与仅将恒流源40a_j连接于第1输出信号线30a_j的情况相比，能够增大流过第1输出信号线30a_j的电流量。即，增大信号电流从而能够高速地读取信号。同样地，如图20所示，通过将恒流源40a_j以及40b_j这两方连接于第2输出信号线30b_j，与仅将恒流源40b_j连接于第2输出信号线30b_j的情况相比，能够增大信号电流，因此能够使经由第2输出信号线30b_j的信号的读取高速化。

图21示出能够适用于第1以及第2实施方式的摄像单元的电路结构的其他例。图21所示的摄像单元15_i，j与参照图5说明的摄像单元10_i，j之间的主要不同点在于，在摄像单元15_i，j中，电荷积蓄节点FD以及反馈线52_j(图20所示的例中为第1反馈线52a_j)经由反馈晶体管18而连接。摄像单元15_i，j不具有上述的摄像单元10_i，j中的复位晶体管16、第1电容元件21以及第2电容元件22。

也可采用图21所示那样的更单纯的电路结构。摄像单元15_i，j中的针对反馈晶体管18的反馈控制信号FB_i的控制能够与参照图15说明的针对反馈晶体管19_i，j的反馈控制信号FB_i的控制相同。即，通过使反馈控制信号FB_i经过中间性的电压电平地、从高电平向低电平连续或非连续地变化，从而能够执行上述的反馈复位。

图22示出能够适用于第3实施方式的摄像单元的电路结构的其他例。图22所示的摄像单元25_i，j与参照图15说明的摄像单元20_i，j之间的主要不同点在于，摄像单元25_i，j的信号检测电路SC具有在地址晶体管14与信号检测晶体管12之间的节点上连接的恒流源Cc。

如图22例示的那样，通过在各摄像单元25_i，j内配置恒流源Cc，能够使反馈复位(例如作为电子快门的反馈复位FBr1)在摄像单元25_i，j内完成。换言之，由于能够不使用输出信号线30_j(图22所示的例中为第1输出信号线30a_j)地执行反馈复位，因此能够更高速地降低噪声。另外，恒流源Cc也可以被在多个摄像单元25间共有。通过恒流源Cc被在多个摄像单元25间共有，能够降低每1单元的元件数。

图23以及图24是用于说明通过在多个摄像单元的相同列中、沿列方向交替配置与第1输出信号线30a连接的摄像单元、和与第2输出信号线30b连接的摄像单元而得到的效果的图。

在上述的实施方式中，例示了与第1输出信号线30a连接的摄像单元和与第2输出信号线30b连接的摄像单元被沿列方向交替配置而成的结构。然而，这两种摄像单元的配置不限于上述的例子。例如，也可以在与第1输出信号线30a连接的2个摄像单元之间，配置2个以上的与第2输出信号线30b连接的摄像单元。此外，例如，也可以与第1输出信号线30a连接的摄像单元和与第2输出信号线30b连接的摄像单元以h行单位(h为2以上的整数)交替配置。但是，沿列方向交替配置与第1输出信号线30a连接的摄像单元和与第2输出信号线30b连接的摄像单元，如以下说明的那样，能够提高各摄像单元中的曝光时间的控制的自由度。

图23示意性地示出与第1输出信号线30a_j连接的摄像单元10和与第2输出信号线30b_j连接的摄像单元10被沿列方向交替配置而成的结构。另一方面，图24示意性地示出与第1输出信号线30a_j连接的摄像单元10和与第2输出信号线30b_j连接的摄像单元10被沿列方向以2行单位交替配置而成的结构。图23以及图24均表示执行从与第1输出信号线30a_j连接的摄像单元10_i+4，j读取信号的状态。此时，停止从具有与第1输出信号线30a_j的连接的其他摄像单元(在图23的构成中为10_i，j以及10_i+2，j，在图24的构成中为10_i，j以及10_i+3，j)读取信号。

如上述说明的那样，根据本发明的实施方式，能够与从连接于第1输出信号线30a_j的摄像单元10_i+4，j读取信号并行地、对与第2输出信号线30b_j连接的摄像单元10执行电子快门。在图24的构成中，与第2输出信号线30b_j连接的摄像单元10中的电子快门的定时为从摄像单元10_i+4，j的信号的读取起2H期间后(摄像单元10_i+2，j)、3H期间后(摄像单元10_i+1，j)、6H期间后、7H期间后、10H期间后、11H期间后。因此，在图24的构成中，作为用于指定在从摄像单元10_i+4，j读取信号时能够执行电子快门的摄像单元的一般式，需要使用更复杂的式子，因此曝光时间的控制变复杂。与此相对，在图23的构成中，通过更简单的一般式，能够指定在从摄像单元10_i+4，j读取信号时能够执行电子快门的摄像单元。因此，可提高控制的自由度。

图25示出具有基于本发明的实施方式的摄像装置的摄像机系统的构成例。图25所示的摄像机系统1000具有透镜光学系统101、摄像装置600、摄像机信号处理部102、以及系统控制器103。作为摄像装置600，能够适用上述的摄像装置100～400中的任一个。

透镜光学系统101例如包含自动聚焦用透镜、变焦用透镜以及光圈。透镜光学系统101在摄像装置100的摄像面聚光。摄像机信号处理部102作为处理来自摄像装置100的输出信号的信号处理电路发挥功能。摄像机信号处理部102例如执行伽马校正、颜色插值处理、空间插值处理、以及自动白平衡等处理，并输出图像数据(或信号)。摄像机信号处理部102例如可通过DSP(数字信号处理器：Digital Signal Processor)等实现。系统控制器103控制摄像机系统1000的整体。系统控制器103例如可通过微型计算机实现。通过适用上述的实施方式作为摄像装置100，能够兼顾噪声的降低与信号的高速的读取。

如上所述，根据本发明的实施方式，能够兼顾噪声的降低与信号的高速的读取。本发明的实施方式对于通常难以简单适用在摄像单元内设置转送晶体管(transfertransistor)并采用相关双取样的方法的层叠型的摄像装置尤其有用。此外，根据本发明的实施方式，也能够维持在电荷积蓄节点FD积蓄的信号电荷量，且连续地读取由光电转换部生成的信号的非破坏的读取。非破坏的读取对于传感是有用的，例如，对于无人机(无人车、无人航空器或无人船舶等)、机器人、FA(工程自动化)、运动捕捉等是有用的。

另外，上述的各个信号检测晶体管12、地址晶体管14、复位晶体管16、反馈晶体管18及19、第1伪晶体管12d、第2伪晶体管14d以及第3伪晶体管19d既可以是N沟道MOS，也可以是P沟道MOS。也无需将上述晶体管全部统一为N沟道MOS或P沟道MOS中的某一个。作为晶体管除FET以外还可以使用双极型晶体管。

本发明的摄像装置对于例如图像传感器、数码相机等是有用的。本发明的摄像装置能够应用于医疗用摄像机、机器人用摄像机、监控摄像机、搭载于车辆而被使用的摄像机等。

Claims

1.一种摄像装置，具有排列为具有多个行以及多个列的矩阵状的多个摄像单元，

所述摄像装置具备：

多个输出信号线，包含按所述多个摄像单元的每个所述列分别设置的第1输出信号线以及第2输出信号线；

第1反馈电路；以及

第2反馈电路，

所述多个摄像单元中的各个摄像单元具有光电转换部以及检测由所述光电转换部产生的电信号的信号检测电路，

所述多个摄像单元的各列包含与所述第1输出信号线连接的多个第1摄像单元以及与所述第2输出信号线连接的多个第2摄像单元，

所述多个第1摄像单元中的各个第1摄像单元被配置在奇数行，

所述多个第2摄像单元中的各个第2摄像单元被配置在偶数行，

所述第1反馈电路形成使在所述第1摄像单元的所述光电转换部产生的电信号负反馈的第1反馈路径，

所述第2反馈电路形成使在所述第2摄像单元的所述光电转换部产生的电信号负反馈的第2反馈路径。

2.如权利要求1所述的摄像装置，

所述光电转换部具有像素电极、对置电极、以及被配置在所述像素电极与所述对置电极之间的光电转换层，

所述信号检测电路包含栅极被连接于所述像素电极的信号检测晶体管，

所述第1反馈电路将所述第1摄像单元的所述信号检测晶体管包含于所述第1反馈路径的一部分，

所述第2反馈电路将所述第2摄像单元的所述信号检测晶体管包含于所述第2反馈路径的一部分。

3.如权利要求2所述的摄像装置，

所述信号检测电路包含源极以及漏极中的一方被电连接于所述像素电极的反馈晶体管，

所述第1反馈电路使所述第1摄像单元的所述信号检测晶体管的输出向所述第1摄像单元的所述反馈晶体管的所述源极以及所述漏极中的另一方负反馈，

所述第2反馈电路使所述第2摄像单元的所述信号检测晶体管的输出向所述第2摄像单元的所述反馈晶体管的所述源极以及所述漏极中的另一方负反馈。

4.如权利要求1～3中任一项所述的摄像装置，

所述第1反馈电路以及所述第2反馈电路分别包含第1反相放大器以及第2反相放大器，

所述第1反馈电路将所述第1输出信号线的一部分以及所述第1反相放大器包含于所述第1反馈路径的一部分，

所述第2反馈电路将所述第2输出信号线的一部分以及所述第2反相放大器包含于所述第2反馈路径的一部分。

5.如权利要求4所述的摄像装置，

所述摄像装置还具备参照信号生成电路，所述参照信号生成电路生成向所述第1反相放大器的输入端子的一方以及所述第2反相放大器的输入端子的一方供给的参照信号，

所述参照信号生成电路被配置在所述多个摄像单元的排列的外侧。

6.如权利要求5所述的摄像装置，

所述摄像装置还具备被电连接于所述第1输出信号线以及所述第2输出信号线的列电路，

所述参照信号生成电路向所述列电路供给所述参照信号。