CN109672833B - 摄像装置及相机系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及摄像装置及相机系统。课题在于降低噪声。解決方法在于，摄像装置具备：像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极。

Description

摄像装置及相机系统
技术领域
本公开涉及一种摄像装置及相机系统。
背景技术
近年来，提出了高分辨率的摄像装置。在高分辨率的摄像装置中，比以往更加期待降低噪声。专利文献1公开了一种具有样本保持电路的摄像装置。在专利文献1所述的摄像装置中，通过关断样本保持来抑制电压产生部的噪声叠加到像素信号上。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-225004号公报
发明内容
发明要解决的问题
谋求一种降低噪声的摄像装置。
解决问题的手段
根据本公开的一方式所涉及的摄像装置，具备：像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极。
发明效果
本公开能够提供降低噪声的摄像装置。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的结构的图。
图2是表示第1实施方式所涉及的电压供给电路的结构的图。
图3是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的动作的时序图。
图4是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的动作的变形例的时序图。
图5是表示第2实施方式所涉及的电压供给电路的图。
图6是表示第3实施方式所涉及的电压供给电路的图。
图7是表示第4实施方式所涉及的摄像装置的结构的图。
图8是表示第5实施方式所涉及的相机系统的结构例的框图。
图9是表示电路噪声的频率依赖性的图。
附图标记说明：
100、100C 摄像装置
101 像素
102 垂直信号线
103、103C 负载电路
104、104A、104B、104C 电压供给电路
106 列信号处理电路
107 电压供给布线
108 控制电路
109 样本保持电路
121 电压产生部
122、122A、122B 放大电路
123、123A、123B 电阻电路
124、124A、124B、124C 切换电路
125 恒流源
200 相机系统
201 透镜
202 相机信号处理部
203 系统控制器。
具体实施方式
达到本公开的知识
一般而言，固体摄像装置产生的噪声根据其类型大致分为水平噪声(HorizontalNoise)和垂直噪声(Vertical Noise)。进而，水平噪声和垂直噪声分别由FPN(FixedPattern Noise，固定模式噪声)和随机噪声引起。
产生FPN的像素按每个设备是固定的。因此，事先将噪声的模式保持在装置中，通过与摄像装置的后级连接的DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等来在每次拍摄时校正图像，从而能够去除大部分噪声。
另一方面，随机噪声的产生位置和电平在每次拍摄时都是随机的。因此，不能使用与FPN同样的方法来校正水平噪声。特别是，即使是位于同一行的像素，也因其分别与不同的垂直信号线相连接，而难以校正其水平随机噪声。因此，期待减少水平随机噪声的绝对量或有效的校正方法。
以往，在像素内具有放大晶体管的摄像装置是众所周知的。通常，若像素具有放大晶体管，则为了使其进行源极跟随，会向放大晶体管供给恒定电流。因此，众所周知的结构是，从负载晶体管向放大晶体管供给恒定电流，其中，负载晶体管为与垂直输出线连接的用于供给恒定电流的MOS晶体管。在如此的结构中，例如，从电压供给电路对多个负载晶体管的栅极提供恒定电压。此外，电压供给电路使用晶体管构成。
图9是表示电路噪声的频率依赖性的图。如图9所示，众所周知的是，通常，在晶体管电路中会产生1/f噪声和热噪声。1/f噪声具有如下特性，即在动作时，其功率谱与电路频率f的倒数成比例。热噪声其功率谱相对于频率是固定的。这些噪声会引起电压供给布线的电位随时间变动。如图9所示，在低频区域内1/f噪声占主导地位，在高频区域内热噪声占主导地位。
在构成电压供给电路的晶体管中产生的1/f噪声会传输到与多条垂直信号线中的每一条对应地设置的负载晶体管。此外，在某一时刻，配置在同一行上的多个像素分别与所对应的垂直信号线连接，并通过由负载晶体管供给的恒定电流读取像素信号。因此，在某一时刻，传输到各负载晶体管的1/f噪声会对在此时刻读取的配置在同一行上的多个像素的像素信号产生影响。由此，会产生水平噪声。具体而言，在专利文献1所述的摄像装置中，有与电压供给布线始终连接的晶体管。该晶体管中产生的噪声有可能会叠加到像素信号上。
鉴于以上问题，本公开说明能够减少水平噪声产生的摄像装置。
本公开的概述如下。
[项目1]
一种摄像装置，具备：
像素，其包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；
输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；
负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；
电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极。
[项目2]
如项目1所述的摄像装置，还具备：
控制电路，使所述电压供给电路将所述第1电压及所述第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极。
[项目3]
如项目1所述的摄像装置，还具备：
所述电压供给电路包括切换电路，其在产生所述第1电压还是产生所述第2电压之间进行切换。
[项目4]
如项目1所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括：
电压产生部，产生第3电压；
第1放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第1电流；
第2放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第2电流；以及
电阻电路，与所述栅极电连接，通过所述第1电流产生所述第1电压，通过所述第2电流产生所述第2电压。
[项目5]
如项目4所述的摄像装置，
所述第1放大电路包括第1晶体管，其栅极与所述电压产生部电连接；
所述第2放大电路包括第2晶体管，其栅极与所述电压产生部电连接；
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比等于所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比。
[项目6]
如项目4或5所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括：
第3晶体管，与所述第1放大电路串联连接；以及
第4晶体管，与所述第2放大电路串联连接；
所述第3晶体管及所述第4晶体管中的某一方被选择性地导通。
[项目7]
如项目1所述的摄像装置，
所述电压供给电路具备：
电压产生部，产生第3电压；以及
放大电路，与所述电压产生部电连接，用于放大所述第3电压来产生第1电流；
所述电压供给电路包括：
第1电阻电路，用于通过所述第1电流产生所述第1电压；以及
第2电阻电路，用于通过所述第1电流产生所述第2电压。
[项目8]
如项目7所述的摄像装置，
所述第1电阻电路包括第1晶体管，其源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极连接；
所述第2电阻电路包括第2晶体管，其源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极连接；
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比等于所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比。
[项目9]
如项目7或8所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括：
第3晶体管，与所述第1电阻电路串联连接；以及
第4晶体管，与所述第2电阻电路串联连接；
所述第3晶体管以及所述第4晶体管中的某一方被选择性地导通。
[项目10]
如项目1所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括：
电压产生部，产生第3电压；
第1放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第1电流；
第1电阻电路，通过所述第1电流产生所述第1电压；
第2放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第2电流；以及
第2电阻电路，通过所述第2电流产生所述第2电压。
[项目11]
如项目10所述的摄像装置，
所述第1放大电路包括第1晶体管，其栅极与所述电压产生部电连接；
所述第1电阻电路包括第2晶体管，其源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极电连接；
所述第2放大电路包括第3晶体管，其栅极与所述电压产生部电连接；
所述第2电阻电路包括第4晶体管，其源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极电连接。
[项目12]
如项目11所述的摄像装置，
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比大于所述第3晶体管的沟道宽度与所述第3晶体管的沟道长度之比，
所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比大于所述第4晶体管的沟道宽度与所述第4晶体管的沟道长度之比。
[项目13]
如项目11所述的摄像装置，
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比小于所述第3晶体管的沟道宽度与所述第3晶体管的沟道长度之比，
所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比小于所述第4晶体管的沟道宽度与所述第4晶体管的沟道长度之比。
[项目14]
如项目1～13中任一项所述的摄像装置，所述电压供给电路在1个水平期间，在所述第1电压及所述第2电压之间切换1次以上。
[项目15]
如项目14所述的摄像装置，还具备：
样本保持电路，与所述输出信号线连接，读取并保持所述第1信号，
所述像素在所述电荷被复位的状态下，将第2信号输出至所述输出信号线，
所述电压供给电路，
在包含所述样本保持电路读取所述第1信号的期间的第1期间，供给所述第1电压，
在包含所述样本保持电路读取所述第2信号的期间的第2期间，供给所述第1电压，
在与所述第1期间以及所述第2期间中的任一期间都不同的第3期间，供给所述第2电压。
[项目16]
如项目15所述的摄像装置，在1个水平期间，所述第3期间位于所述第1期间与所述第2期间之间。
[项目17]
如项目15所述的摄像装置，在1个水平期间，所述第1期间与所述第2期间是连续的。
[项目18]
一种摄像装置，具备：
像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；
输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；
第1负载晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极；
第2负载晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2栅极；
电压供给电路，对所述第1栅极及所述第2栅极供给第1电压；以及
切换电路，在将所述第1源极和所述第1漏极中的一方与所述输出信号线连接、还是将所述第2源极和所述第2漏极中的一方与所述输出信号线连接之间进行切换。
[项目19]
如项目18所述的摄像装置，还具备：
控制电路，使所述切换电路在将所述第1源极和所述第1漏极中的所述一方与所述输出信号线连接、还是将所述第2源极和所述第2漏极中的所述一方与所述输出信号线连接之间进行切换。
[项目20]
如项目18所述的摄像装置，
所述第1负载晶体管的沟道宽度与所述第1负载晶体管的沟道长度之比等于所述第2负载晶体管的沟道宽度与所述第2负载晶体管的沟道长度之比。
[项目21]
如项目18或19所述的摄像装置，所述切换电路具备：第1晶体管，与所述第1负载晶体管串联连接；第2晶体管，与所述第2负载晶体管串联连接。
[项目22]
一种相机系统，具备如项目1至21中任一项所述的摄像装置。
本公开的一方式所涉及的摄像装置，具备：像素，具有将光转换成电荷的光电转换部、以及输出与所述电荷对应的第1信号的放大晶体管；输出信号线，供所述第1信号从所述像素输出；负载晶体管，与所述输出信号线连接，将第1电流供给至所述输出信号线；电压供给电路，对所述负载晶体管的栅极供给第1电压及第2电压；电压供给布线，将所述电压供给电路和所述负载晶体管的栅极电连接；控制电路，控制所述电压供给电路；其中，所述电压供给电路包括用于将电流转换为所述第1电压的第1电路、以及将所述电流转换为所述第2电压的第2电路，所述控制电路，在使用所述第1电路将所述电流转换为所述第1电压并将所述第1电压供给至所述负载晶体管的栅极、与使用所述第2电路将所述电流转换为所述第2电压并将所述第2电压供给至所述负载晶体管的栅极之间进行切换。
据此，用于产生供给至负载晶体管的电压的电路能够在第1电路和第2电路之间切换。由此，能够提高第1电路和第2电路中的晶体管的驱动频率，因此能够减小叠加在供给到负载晶体管的电压上的1/f噪声的影响。因此，能够减少水平噪声。
例如也可以是，所述电压供给电路包括用于产生第3电压的电压产生部；所述第1电路包括与所述电压产生部电连接且将所述第3电压转换为第2电流的第1放大电路；所述第2电路包括与所述电压产生部电连接且将所述第3电压转换为第3电流的第2放大电路；所述电压供给电路具备电阻电路，该电阻电路与所述电压供给布线电连接，将所述第2电流转换为所述第1电压并将该第1电压输出至所述电压供给布线，或者将所述第3电流转换为所述第2电压并将该第2电压输出至所述电压供给布线。
由此，能够实现这样的结构，不仅抑制电路面积增加，而且切换用于产生供给至负载晶体管的电压的电路。
例如也可以是，所述第1放大电路具备栅极被供给所述第2电压的第1晶体管；所述第2放大电路具备栅极被供给所述第2电压的第2晶体管；所述第1晶体管的沟道宽度与沟道长度之比等于所述第2晶体管的沟道宽度与沟道长度之比。
由此，能够抑制当切换用于产生供给至负载晶体管的电压的电路时的该电压的变化。
例如也可以是，所述电压供给电路具备与所述第1放大电路串联连接的第3晶体管、以及与所述第2放大电路串联连接的第4晶体管；所述控制电路在所述第3晶体管和所述第4晶体管之间切换导通的晶体管。
由此，通过切换晶体管的导通和关断，能够切换用于产生供给至负载晶体管的电压的电路。
例如也可以是，所述电压供给电路具备产生第3电压的电压产生部、以及与所述电压产生部电连接且放大所述第3电压来转换为第2电流的放大电路；所述第1电路包括将所述第2电流转换为所述第1电压的第1电阻电路；所述第2电路包括将所述第2电流转换为所述第2电压的第2电阻电路。
由此，能够实现这样的结构，不仅抑制电路面积增加，而且切换用于供给至负载晶体管的电压的电路。
例如也可以是，所述第1电阻电路具备栅极和漏极中的一方与所述电压供给布线连接的第1晶体管；所述第2电阻电路具备栅极和漏极中的一方与所述电压供给布线连接的第2晶体管，所述第1晶体管的沟道宽度与沟道长度之比等于所述第2晶体管的沟道宽度与沟道长度之比。
由此，能够抑制当切换用于产生供给至负载晶体管的电压的电路时的该电压的变化。
例如也可以是，所述电压供给电路还具备与所述第1电阻电路串联连接的第3晶体管、以及与所述第2电阻电路串联连接的第4晶体管；所述控制电路在所述第3晶体管和所述第4晶体管之间切换导通的晶体管。
由此，通过切换晶体管的导通和关断，能够切换用于产生供给至负载晶体管的电压的电路。
例如也可以是，所述电压供给电路具备产生第3电压的电压产生部；所述第1电路包括与所述电压产生部电连接且放大所述第3电压来转换为第2电流的第1放大电路、以及将所述第2电流转换为所述第1电压的第1电阻电路；所述第2电路包括与所述电压产生部电连接且放大所述第3电压来转换成第3电流的第2放大电路、以及将所述第3电流转换为所述第2电压的第2电阻电路。
由此，由于能够抑制在放大电路及电阻电路中产生的1/f噪声，因此能够进一步抑制1/f噪声。
例如也可以是，所述第1放大电路具备栅极被供给所述第3电压的第1晶体管；所述第1电阻电路具备栅极和漏极中的一方与所述电压供给布线连接的第2晶体管；所述第2放大电路具备栅极被供给所述第3电压的第3晶体管；所述第2电阻电路具备栅极和漏极中的一方与所述电压供给布线连接的第4晶体管。
例如，所述第1晶体管的沟道宽度与沟道长度之比大于所述第3晶体管的沟道宽度与沟道长度之比，而所述第2晶体管的沟道宽度与沟道长度之比大于所述第4晶体管的沟道宽度与沟道长度之比。
由此，能够使第1电路和第2电路的驱动能力不同，并且能够减小由第1电路产生的第1电压和由第2电路产生的第2电压之间的差异。
例如也可以是，所述第1晶体管的沟道宽度与沟道长度之比小于所述第3晶体管的沟道宽度与沟道长度之比，而所述第2晶体管的沟道宽度与沟道长度之比小于所述第4晶体管的沟道宽度与沟道长度之比。
由此，能够使第1电路和第2电路的驱动能力不同，并且能够减小由第1电路产生的第1电压和由第2电路产生的第2电压之间的差异。
例如也可以是，所述控制电路在各水平期间，在使用所述第1电路将所述电流转换为所述第1电压并将所述第1电压供给至所述负载晶体管的栅极、与使用所述第2电路将所述电流转换为所述第2电压并将所述第2电压供给至所述负载晶体管的栅极之间切换1次以上。
据此，能够提高第1电路和第2电路中的晶体管的驱动频率，从而能够减小叠加在供给至负载晶体管的电压上的1/f噪声的影响。
例如也可以是，所述摄像装置具备与所述输出信号线连接且保持所述第1信号的样本保持电路；所述控制电路在所述第1期间，控制所述电压供给电路以使所述电压供给电路使用所述第1电路产生所述第1电压，在所述第1期间以外的第2期间，控制所述电压供给电路以使所述电压供给电路使用所述第2电路产生所述第2电压；其中，所述第1期间包含所述样本保持电路读取所述第1信号的第3期间。
据此，能够在样本保持电路中获取信号的第1期间以及除此之外的第2期间中，使用不同的电路来产生供给至负载晶体管的电压。因此，能够例如在各个期间使用具有适合各个动作的特性的电路。
例如也可以是，在所述摄像装置中，所述像素在所述像素被复位的状态下将第2信号输出到所述输出信号线；所述控制电路在与所述第1期间不同的第3期间，控制所述电压供给电路以使所述电压供给电路使用所述第1电路产生所述第1电压；所述第3期间包含所述样本保持电路读取所述第2信号的期间，所述第2期间包含所述第1期间和所述第3期间之间的期间。
据此，能够进一步提高第1电路和第2电路中的晶体管的驱动频率，从而能够进一步减小叠加在供给至负载晶体管的电压上的1/f噪声的影响。
例如也可以是，在所述摄像装置中，所述像素在被复位的状态下将第2信号输出至所述输出信号线；所述第1期间是包含所述样本保持电路读取所述第1信号的期间以及所述样本保持电路读取所述第2信号的期间的连续期间。
据此，能够适当地设定第1电路和第2电路中的晶体管的驱动频率，因此能够抑制噪声因驱动频率的提高而增大。
根据本公开的一方式所涉及的摄像装置，摄像装置具备：多个像素，具备将光转换成电荷的光电转换部以及输出与所述电荷对应的第1信号的放大晶体管；多条输出信号线，供所述第1信号从所述像素输出；以及负载电路，与所述输出信号线连接，将第1电流供给至所述输出信号线，所述负载电路包括第1负载晶体管以及第2负载晶体管，所述摄像装置还具备：电压供给电路，将第1电压供给至所述第1负载晶体管的栅极以及所述第2负载晶体管的栅极；电压供给布线，将所述电压供给电路和所述第1负载晶体管的栅极以及所述第2负载晶体管的栅极电连接；以及控制电路，控制所述多个负载电路，所述控制电路选择性地将所述第1负载晶体管以及所述第2负载晶体管的某一方与所述输出信号线电连接。
由此，通过切换要使用的负载晶体管，能够提高第1电路和第2电路中的晶体管的驱动频率。因此，能够降低负载晶体管的1/f噪声。因此，能够抑制摄像装置的水平噪声。
例如也可以是，所述第1负载晶体管的沟道宽度与沟道长度之比等于所述第2负载晶体管的沟道宽度与沟道长度之比。
据此，能够抑制在切换要使用的负载晶体管时的第1电流的变化。
例如也可以是，所述负载电路包括与所述第1负载晶体管串联连接的第1晶体管、以及与所述第2负载晶体管串联连接的第2晶体管。
据此，能够通过切换晶体管的导通和关断，切换要使用的负载晶体管。
根据本公开的一方式所涉及的相机系统，具备所述摄像装置。
由此，能够提高第1电路和第2电路中的晶体管的驱动频率，从而能够减小叠加在供给至负载晶体管的电压上的1/f噪声的影响。所以，能够抑制摄像装置的水平噪声。
以下，参照附图，详细说明本公开的实施方式。此外，以下要说明的所有实施方式都示出了整体或具体的示例。以下实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅仅是示例，并非意图限制本公开。只要不彼此冲突，本说明书中所说明的种种方式皆可以彼此互相组合。另外，关于在以下实施方式中的构成要素中的、在代表最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素，作为任意的构成要素加以说明。在以下说明中，有时具有实质上相同功能的构成要素由同一附图标记表示而省略说明。
(第1实施方式)
首先，说明本实施方式所涉及的摄像装置100的结构。图1是表示本实施方式所涉及的摄像装置100的电路结构的图。
摄像装置100具备呈矩阵状排列的多个像素101、多条垂直信号线102以及外围电路。实际上，可以有数百万个像素101呈矩阵状排列。从简化附图的观点出发，图1中，仅示出了2行2列的像素101。此外，摄像装置100也可以是线传感器。在这种情况下，多个像素101沿行方向或列方向排列。
外围电路具备多个负载电路103、电压供给电路104、多个列信号处理电路106、电压供给布线107、控制电路108、模数转换电路(图中未示出)、行扫描电路(图中未示出)以及列扫描电路(图中未示出)等。外围电路主要从像素101读取并处理像素信号，并将之输出至摄像装置100的外部。以下，将模数转换电路表示为AD转换电路。
垂直信号线102是对应每一列而设的输出信号线。列信号处理电路106对应每一列或多列来进行配置，与配置在所对应的列的垂直信号线102连接。该列信号处理电路106包括样本保持电路109与差分放大器AMP。
像素101与样本保持电路109通过设置在所对应的列的垂直信号线102彼此电连接。样本保持电路109对从像素101输出的参考信号及像素信号进行采样。差分放大器AMP输出采样得到的参考信号与像素信号的差量。由此，获得真实的像素信号。
AD转换电路对从差分放大器AMP输出的真实的像素信号进行AD转换以产生数字信号。摄像装置100能够输出例如RAW数据作为像素信号。
像素101例如具有光电转换部PD、复位晶体管M1、放大晶体管M2以及选择晶体管M3。
光电转换部PD例如为光电二极管。此外，光电转换部PD也可以包括形成在半导体基板上方的夹在2个电极之间的光电转换层。光电转换层可以包括例如有机光电转换材料或非晶硅。光电转换部PD通过将光转换成电荷的光电转换来产生信号电荷。光电转换部PD与复位晶体管M1和放大晶体管M2电连接。将光电转换部PD、复位晶体管M1以及放大晶体管M2电连接的节点，通常称为“浮动扩散(FD)节点”。由光电转换部PD进行光电转换而得的信号电荷蓄积在FD节点中。
复位晶体管M1复位FD节点的电位。放大晶体管M2将与由光电转换部PD产生的电荷对应的信号输出至垂直信号线102。具体地，放大晶体管M2输出与由光电转换部PD产生的电荷的量对应的电压。选择晶体管M3控制从放大晶体管M2到垂直信号线102的信号输出的接通断开。放大晶体管M2与后述的负载晶体管ML构成源极跟随电路。
负载电路103对应每一列进行配置，与配置在所对应的列上的垂直信号线102连接。该负载电路103包括负载晶体管ML。负载晶体管ML的源极以及漏极中的一方与配置在所对应的列上的垂直信号线102连接。负载晶体管ML将恒定电流I1供给至配置在所对应的列上的垂直信号线102。
另外，多个负载晶体管ML的栅极与共用的电压供给布线107连接。电压V2或电压V3从后述的电压供给电路104经由电压供给布线107供给至多个负载晶体管ML的栅极。
列信号处理电路106作为用于抑制像素101的噪声信号的CDS电路发挥功能。
样本保持电路109具备开关Mrst和开关Msig、以及电容Crst和电容Csig。其中，电容Crst保持参考信号。电容Csig保持像素信号。开关Mrst和开关Msig例如分别为晶体管。开关Mrst连接在垂直信号线102与电容Crst之间，根据信号CTN来控制其接通及断开。开关Msig连接在垂直信号线102与电容Csig之间，根据信号CTS来控制其接通及断开。
其中，像素信号是与由光电转换部PD光电转换而得的电荷的量对应的信号。参考信号是在像素101的复位状态下输出的信号。
差分放大器AMP例如为差分运算放大电路，输出与像素信号和参考信号的差量对应的信号。由此能够减少要输出的信号中所包含的噪声。此外，CDS电路既可以被包含在列信号处理电路106中，也可以设在摄像装置100的外部。
此外，由后述的电压供给电路104产生的电压V2或电压V3，也可以作为用于使列信号处理电路106动作的电压来使用。例如也可以是，差分放大器AMP包含MOS晶体管，电压V2或电压V3施加至该MOS晶体管的栅极。
电压供给电路104将电压V2或电压V3供给至多个负载晶体管ML。如前所述，电压供给电路104也可以将电压V2或电压V3供给至多个列信号处理电路106。电压供给电路104针对摄像装置100可以仅设一个，也可以设多个。例如，在隔着像素阵列对置的位置分别配置有多个列信号处理回路106。在这种情况下，可以在隔着像素阵列对置的位置上分别设置有将电压供给至列信号处理回路106的电压供给电路104。电压供给布线107将电压供给电路104和多个负载晶体管ML的栅极电连接。电压V2或电压V3经由电压供给布线107从电压供给电路104供给至负载晶体管ML。
控制电路108将信号输入至电压供给电路104中的晶体管，控制电压供给电路104。
接着，说明电压供给电路104的结构。图2是表示电压供给电路104的结构例的电路图。电压供给电路104包括电压产生部121、放大电路122A及放大电路122B、电阻电路123以及切换电路124。
电压产生部121产生恒压的电压V1。电压产生部121具备晶体管M4及恒流源125。晶体管M4其栅极与漏极短路。恒流源125与晶体管M4的栅极以及漏极连接。恒流源125例如为恒流产生电路。
放大电路122A与电压产生部121电连接。放大电路122A具备栅极与电压产生部121电连接的晶体管M5。电压V1从电压产生部121输入至晶体管M5的栅极。晶体管M5放大电压V1并转换为电流I2。
放大电路122B与电压产生部121电连接。放大电路122B具备栅极与电压产生部121电连接的晶体管M6。电压V1从电压产生部121输入至晶体管M6的栅极。晶体管M6放大电压V1并转换为电流I3。
电阻电路123与电压供给电线107电连接。电阻电路123具备晶体管M7。晶体管M7的栅极与漏极彼此连接。电流I2或电流I3输入至晶体管M7的漏极。晶体管M7将流经源极与漏极之间的电流I2转换为电压V2，或者，将电流I3转换为电压V3。由晶体管M7转换得到的电压V2或电压V3通过电压供给布线107施加至负载晶体管ML的栅极。其中，电压V2和电压V3的值可以不同也可以相同。
切换电路124具备晶体管M8及晶体管M9。晶体管M8与晶体管M5串联连接。具体地，晶体管M5的漏极与晶体管M8的漏极连接。晶体管M9与晶体管M6串联连接。具体地，晶体管M6的漏极与晶体管M9的漏极连接。切换电路124进行切换以使放大电路122A及放大电路122B中的某一方与电阻电路123连接。
晶体管M4和晶体管M5通过二者的源极电压以及栅极电压均相同，从而构成电流镜电路。类似地，晶体管M4和晶体管M6构成电流镜电路。
晶体管M8及晶体管M9的源极分别与晶体管M7的漏极及栅极电连接。信号SELA供至晶体管M8的栅极。信号SELB供给至晶体管M9的栅极。信号SELA为高电平(High)时，选择由晶体管M4和晶体管M5构成的电流镜电路。信号SELB为高电平时，选择由晶体管M4和晶体管M6构成的电流镜电路。
这些信号SELA及信号SELB由控制电路108产生。控制电路108按照若信号SELA及信号SELB中的一方为高电平则另一方变为低电平(Low)的方式来设定各个信号。也就是说，控制电路108按照晶体管M8及晶体管M9中的一方导通则另一方关断的方式来控制电压供给电路104。并且，控制电路108通过切换晶体管M8及晶体管M9中要导通的晶体管，来切换将电流I2及电流I3中的哪一方供给至电阻电路123。也就是说，控制电路108在是使用放大电路122A将电压V1转换为电流I2，还是使用放大电路122B将电压V1转换为电流I3之间进行切换。
接着，说明摄像装置100的动作。图3是表示摄像装置100的1个水平期间量的动作的时序图。所谓“1个水平期间”是指从属于1行的像素中读取信号的期间。
控制信号SEL从控制电路108供给至选择晶体管M3的栅极。控制信号RST从控制电路108供给至复位晶体管M1的栅极。控制信号CTN从控制电路108供给至晶体管Mrst的栅极。控制信号CTS从控制电路108供给至晶体管Msig。电压Vsig表示垂直信号线102的电压。
在时刻t0，信号SEL变为高电平，开始读取来自像素101的信号的动作。在时刻t0，信号SELA为低电平，信号SELB为高电平。也就是说，将使用放大电路122B转换而得的电压V3供给至电压供给布线107。具体地，将来自由晶体管M6、M9和M7组成的电流镜电路的输出电压V3施加至电压供给布线107。
在时刻t1，信号SELA变为高电平，信号SELB变为低电平。由此，将使用放大电路122A转换而得的电压V2供给至电压供给布线107。具体地，将来自由晶体管M5、M8和M7组成的电流镜电路的输出电压V2施加至电压供给布线107。
在时刻t2，信号CTS变为高电平。由此，开始将来自像素101的像素信号样本保持到电容Csig中的动作。
在时刻t3，信号CTS变为低电平，结束将像素信号样本保持到电容Csig中的动作。与此同时，信号SELA变为低电平，信号SELB变为高电平。由此，使用放大电路122B转换而得的电压V3会再次供给至电压供给布线107。
此外，在时刻t3～时刻t4之间，信号RST变为高电平，蓄积在像素101的FD节点的电荷被复位。
在时刻t5，信号SELA再次变为高电平，信号SELB再次变为低电平。由此，使用放大电路122A转换而得的电压V2会供给至电压供给布线107。
在时刻t6～时刻t7之间，信号CTN变为高电平，将来自像素101的参考信号样本保持在电容Crst中。
在时刻t7，信号SELA变为低电平，信号SELB变为高电平。由此，使用放大电路122B转换而得的电压V3会供给至电压供给布线107。
在图3所示的驱动方法中，仅在控制信号CTS为高电平的期间t2～t3、其紧前的期间t1～t2、控制信号CTN为高电平的期间t6～t7以及其紧前的期间t5～t6，信号SELA变为高电平，在其他期间t0～t1及期间t3～t5，信号SELB变为高电平。也就是说，一方面，仅在读取像素信号和参考信号时以及其紧前的期间，使用放大电路122A转换而得的的电压V2会供给至电压供给布线107。另一方面，在其他期间t0～t1及期间t3～t5，使用放大电路122B转换而得的电压V3会供给至电压供给布线107。例如，考虑相对于1个水平期间，将信号SELA为高电平的期间设定为其1/4的情况。此种情况下的放大电路122A的驱动频率与将信号SELA总设为高电平的情况相比较，前者为后者的4倍。也就是说，放大电路122A所产生的1/f噪声减小到1/4。更具体地，由于期间t1～t3及期间t5～t7分别是几μ秒，所以放大电路122A及放大电路122B的驱动频率是几十～几百kHz以上。在该频带中，电路的1/f噪声取小值。或者，在该频带中，在电路中与1/f噪声相比热噪声占主导地位。因此，能够降低在低频率显著的1/f噪声对像素信号的影响。
如上所述，根据本实施方式，在CDS动作期间，可以抑制对电压供给电路104所产生的电压V2或电压V3的噪声。因此，能够抑制水平噪声。
其中，例如，放大电路122A所包含的晶体管M5与放大电路122B所包含的晶体管M6的尺寸相等。具体地，晶体管M5的栅极长度及栅极宽度等于晶体管M6的栅极长度及栅极宽度。在这种情况下，电流I2等于电流I3。由此，能够使得使用放大电路122A时输出的电压V2的值等于使用放大电路122B时输出的电压V3的值。由此，即使在放大电路122A和放大电路122B之间切换要使用的电路，也能够使电压供给布线107的电压值固定。
此外，通过使晶体管M5的沟道宽度W1与沟道长度L1之比W1/L1等于晶体管M6的沟道宽度W2与沟道长度L2之比W2/L2，能够使电流I2等于电流I3。由此，能够使得使用放大电路122A时输出的电压V2的值等于使用放大电路122B时输出的电压V3的值。
此外，在图3所示的示例中，在样本保持电路109读取像素信号及参考信号的期间，进行切换使得始终仅使用一方的放大电路。在这种情况下，使用放大电路122A时输出的电压V2的值与使用放大电路122B时输出的电压V3的值之间可以存在差异。即使电压V2和电压V3之间存在差，也会由于在某个样本保持期间总是使用恒定电压，因此能够抑制切换引起的信号值的变动。
此外，即使在希望将晶体管M5和晶体管M6的尺寸设定为相等的情况下，由于在制造时晶体管M5及M6的尺寸的偏差，电压V2的值与电压V3的值也会产生差异。即使在这种情况下，由于在控制信号CTS或控制信号CTN为高电平的样本保持期间不进行电压的切换，而是向负载电路施加固定电压，因此能够抑制进行切换所引起的信号值的变动。
此外，越是提高放大电路122A和放大电路122B之间的切换频度，各个电路的驱动频率也越高。通过如上所述将电路的驱动频率设为几十～几百kKHz以上，能够使1/f噪声成为较小值。因此，例如，优选的是，在1个水平期间内，在放大电路122A和放大电路122B之间至少切换1次。
此外，图3中，在1个水平期间，在放大电路122A和放大电路122B之间进行2次切换，但是也可以如图4所示，在1个水平期间进行1次切换。在图4所示的示例中，在包括像素信号读取期间t2～t3以及参考信号读取期间t5～t6的连续期间t1～t5使用放大电路122A，在其他期间t0～t1使用放大电路122B。在这种情况下，在样本保持电路109读取像素信号及参考信号的期间，也能够总是使用同一放大电路。
其中，在提高放大电路122A和放大电路122B的切换频度，提高了各个电路的驱动频率的情况下，则会产生如下可能性，即，电路中的1/f噪声会减小，而另一方面，电压供给布线107的电压容易发生变动。其原因在于，存在如下情况：由于提高切换频率，因此难以使切换时产生的电压供给布线107的电压的变动足够稳定。因此，通过使用图4所示的控制，能够抑制这样的电压供给布线107的电压的变动。
(第2实施方式)
在本实施方式中，电压供给电路104与第1实施方式不同。以下，说明电压供给电路104的变形例。此外，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。图5是表示本实施方式所涉及的电压供给电路104A的结构的图。电压供给电路104A包括电压产生部121、放大电路122、电阻电路123A及123B、以及切换电路124A。
放大电路122与电压产生部121电连接。放大电路122具备栅极与电压产生部121电连接的晶体管M10。电压V1从电压产生部121输入至晶体管M10的栅极。放大电路122放大电压V1并转换为电流I2。
电阻电路123A与电压供给电线107电连接。电阻电路123A具备晶体管M11。晶体管M11的栅极和漏极与晶体管M10的漏极连接。电流I2输入至晶体管M11的漏极。晶体管M11将流经源极-漏极之间的电流I2转换为电压V2。由晶体管M11转换而得的电压V2经由电压供给布线107施加至负载晶体管ML的栅极。
电阻电路123B与电压供给电线107电连接。电阻电路123B具备晶体管M12。晶体管M12的栅极和漏极与晶体管M10的漏极彼此连接。电流I2输入至晶体管M12的漏极。晶体管M12将流经源极-漏极之间的电流I2转换为电压V3，将电压V3输出至电压供给布线107。
切换电路124A具备晶体管M13及晶体管M14。晶体管M13与晶体管M11串联连接。具体地，晶体管M13的漏极与晶体管M11的源极连接。晶体管M14与晶体管M12串联连接。具体地，晶体管M14的漏极与晶体管M12的源极连接。切换电路124A切换电阻电路123A及电阻电路123B中的哪一方与放大电路122连接。
晶体管M4和晶体管M10通过二者的源极电压以及栅极电压均相同，从而构成电流镜电路。
信号SELA从控制电路108供给至晶体管M13的栅极。信号SELB从控制电路108供给至晶体管M14的栅极。信号SELA为高电平时，选择电阻电路123A。即，电阻电路123A与放大电路122连接。信号SELB为高电平时，选择电阻电路123B。即，电阻电路123B与放大电路122连接。
此外，例如，晶体管M11的尺寸等于晶体管M12的尺寸。具体地，晶体管M11的栅极长度和栅极宽度等于晶体管M12的栅极长度和栅极宽度。由此，能够使得使用电阻电路123A时输出的电压V2的值等于使用电阻电路123B时输出的电压V3的值。由此，即使在电阻电路123A和电阻电路123B之间切换要使用的电路，也能够使电压供给布线107的电压固定。
此外，通过使晶体管M11的沟道宽度W3与沟道长度L3之比W3/L3等于晶体管M12的沟道宽度W4与沟道长度L4之比W4/L4，也能够使得使用电阻电路123A时输出的电压V2的值等于使用电阻电路123B时输出的电压V3的值。
此外，例如，使用信号SELA和信号SELB的切换控制的时序图与第1实施方式相同。即，即使在第2实施方式中，也进行与图3或图4所示的内容相同的控制。
通过以上构成，与第1实施方式同样地，能够降低1/f噪声对像素信号的影响。
(第3实施方式)
在本实施方式中，电压供给电路104与第1实施方式以及第2实施方式不同。以下，说明电压供给电路104的变形例。在此，对与第1实施方式或第2实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图6是表示本实施方式所涉及的电压供给电路104B的结构的图。电压供给电路104B包括电压产生部121、放大电路122A及122B、电阻电路123A及123B、以及切换电路124B。
放大电路122A与电压产生部121电连接。放大电路122A具备栅极与电压产生部121电连接的晶体管M21。电压V1从电压产生部121输入至晶体管M21的栅极。晶体管M21放大电压V1并转换为电流I2。
放大电路122B与电压产生部121电连接。放大电路122B具备栅极与电压产生部121电连接的晶体管M22。电压V1从电压产生部121输入至晶体管M22的栅极。晶体管M21放大电压V1并转换为电流I3。
电阻电路123A与放大电路122A及电压供给电线107电连接。电阻电路123A具备晶体管M23。晶体管M23的栅极与漏极连接。电流I2输入至晶体管M23的漏极。晶体管M23将流经源极-漏极之间的电流I2转换为电压V2。由晶体管M23转换而得的电压V2经由电压供给布线107施加至负载晶体管ML的栅极。
电阻电路123B与放大电路122B及电压供给电线107电连接。电阻电路123B具备晶体管M24。晶体管M24的栅极与漏极连接。电流I3输入至晶体管M24的漏极。晶体管M24将流经源极-漏极之间的电流I3转换为电压V3。由晶体管M24转换而得的电压V3经由电压供给布线107施加至负载晶体管ML的栅极。
切换电路124B具备晶体管M25～M28。晶体管M25与晶体管M21串联连接。具体地，晶体管M21的漏极与晶体管M25的漏极连接。晶体管M26与晶体管M22串联连接。具体地，晶体管M22的漏极与晶体管M26的漏极连接。
晶体管M25的源极与晶体管M23的漏极及栅极连接。晶体管M26的源极与晶体管M24的漏极和栅极连接。晶体管M27连接在晶体管M23的漏极和栅极与电压供给布线107之间。晶体管M28连接在晶体管M24的漏极和栅极与电压供给布线107之间。
切换电路124B在是通过包括放大电路122A及电阻电路123A的第1电路将电流I2转换为电压V2，还是通过包括放大电路122B及电阻电路123B的第2电路将电流I3转换为电压V3之间进行切换。
晶体管M4和晶体管M21通过二者的源极电压以及栅极电压均相同，从而构成电流镜电路。晶体管M4和晶体管M22通过二者的源极电压以及栅极电压均相同，从而构成电流镜电路。
信号SELA从控制电路108供给至晶体管M25及晶体管M27的栅极。信号SELB从控制电路108供给至晶体管M26及晶体管M28的栅极。信号SELA为高电平时，选择放大电路122A及电阻电路123A。即，电压V1从电压产生部121输入至放大电路122A，将电压V1转换为电流I2并输入到电阻电路123A。电流I2通过电阻电路123A转换为电压V2。以下，将此时选择的放大电路122A及电阻电路123A统称为“电路组1”。信号SELB为高电平时，选择放大电路122B及电阻电路123B。即，电压V1从电压产生部121输入至放大电路122B，将电压V1转换为电流I3并输入至电阻电路123B。电流I3通过电阻电路123B转换为电压V3。以下将此时选择的放大电路122B及电阻电路123B统称为“电路组2”。
例如，晶体管M21的尺寸等于晶体管M22的尺寸。具体地，晶体管M21的栅极长度和栅极宽度等于晶体管M22的栅极长度和栅极宽度。此外，例如，晶体管M23的尺寸等于晶体管M24的尺寸。具体地，晶体管M23的栅极长度和栅极宽度等于晶体管M24的栅极长度和栅极宽度。通过这样设定各晶体管的尺寸，在使用电路组1的情况以及使用电路组2的情况下，能够使施加至负载晶体管ML的栅极上的电压的值相等。因此，即使切换要使用的电路的组，也能够使施加至负载晶体管ML的电压固定，能够使负载晶体管ML的动作固定。
此外，也可以使晶体管M21的沟道宽度W5与沟道长度L5之比W5/L5等于晶体管M22的沟道宽度W6与沟道长度L6之比W6/L6。此外，也可以使晶体管M23的沟道宽度W7与沟道长度L7之比W7/L7等于晶体管M24的沟道宽度W8与沟道长度L8之比W8/L8。通过这样设定各自之比，在使用电路组1的情况和使用电路组2的情况下，都能够使施加至负载晶体管ML的电压的值相等。
此外，也可考虑使晶体管M21的沟道宽度与沟道长度之比W5/L5与晶体管M22的沟道宽度与沟道长度之比W6/L6不同的情况。即使在这种情况下，也可以根据这些W/L的比来设定晶体管M23和晶体管M24的W/L。由此，在使用放大电路122A和电阻电路123A的组的情况以及使用放大电路122B和电阻电路123B的组的情况下，能够使施加至负载晶体管ML的电压的值相等。例如，在晶体管M21中W5/L5为1，在晶体管M22中W6/L6为2。在这种情况下，能够将晶体管M23的W/L设置为2，将晶体管M24的W/L设置为4。
此外，如上所述，电压V2和电压V3的值也可以不同。因此，如上所述，通过根据晶体管M21的W/L和晶体管M22的W/L的大小关系，设置晶体管M23和晶体管M24的W/L的大小关系，能够减小电压V2和电压V3之差。也就是说，当晶体管M21的W/L大于晶体管M22的W/L时，使晶体管M23的W/L大于晶体管M24的W/L。此外，当晶体管M21的W/L小于晶体管M22的W/L时，使晶体管M23的W/L小于晶体管M24的W/L。由此，能够降低电压V2和电压V3之差。
另外，如图3或图4所示，考虑如下情况，即在读取像素信号及参考信号的期间，总是使用电路组1。在这种情况下，可以使晶体管M22的W6/L6小于晶体管M21的W5/L5。此外，可以使晶体管M24的W8/L8小于晶体管M23的W7/L7。由此，可以减小放大电路122B或电阻电路123B的面积。另外，由此，能够抑制读取像素信号及参考信号期间的热噪声。另外，能够降低读取像素信号和参考信号期间之外的期间的消耗电流。
通过上述配置，能够降低1/f噪声。另外，在本实施方式中，能够减小放大电路及电阻电路这两者的1/f噪声。
(第4实施方式)
图7是示出本实施方式所涉及的摄像装置100C的结构的图。图7所示的摄像装置100C其电压供给电路104C及负载电路103C的结构与第1实施方式不同。此外，在图7中，省略了列信号处理电路106及控制电路108的图示。
电压供给电路104C包括电压产生部121、放大电路122以及电阻电路123。电压产生部121产生恒定电压的电压V1。放大电路122与电压产生部121电连接。放大电路122具备栅极与电压产生部121电连接的晶体管M31。电压V1从电压产生部121输入至晶体管M31的栅极。晶体管M31放大所输入的电压V1将其转换为电流I2。
电阻电路123电连接至电压供给布线107。电阻电路123具备晶体管M32。晶体管M32的栅极与漏极连接。电流I2输入至晶体管M32的漏极。晶体管M32将流经源极-漏极之间的电流I2转换为电压V2。由晶体管M32转换而得的电压V2经由电压供给布线107输入至负载电路103C。
负载电路103C具备负载晶体管ML1和负载晶体管ML2、以及切换电路124C。
负载晶体管ML1及负载晶体管ML2与放大晶体管M2构成源极跟随电路。电压V2经由电压供给布线107供给至负载晶体管ML1以及负载晶体管ML2的栅极。负载晶体管ML1将输入至栅极的电压V2转换为电流I1并输出。负载晶体管ML2将输入至栅极的电压V2转换为电流I3并输出。
负载晶体管ML1的源极和漏极中的一方经由切换电路124C连接至配置在所对应的列上的垂直信号线102。负载晶体管ML1将恒定电流I1供给至配置在所对应的列上的垂直信号线102。
负载晶体管ML2的源极和漏极中的一方经由切换电路124C连接至配置在所对应的列上的垂直信号线102。负载晶体管ML2将恒定电流I3供给至配置在所对应的列上的垂直信号线102。
切换电路124C选择性地将负载晶体管ML1及负载晶体管ML2中的某一方电连接至垂直信号线102。切换电路124C包括晶体管M33及晶体管M34。晶体管M33与负载晶体管ML1串联连接。具体地，晶体管M33连接在晶体管ML1与垂直信号线102之间。晶体管M34与负载晶体管ML2串联连接。具体地，晶体管M34连接在晶体管ML2与垂直信号线102之间。
信号SELA供给至晶体管M33的栅极，信号SELB供给至晶体管M34的栅极。信号SELA为高电平时，负载晶体管ML1与垂直信号线102连接，电流I1供给至垂直信号线102。信号SELB为高电平时，负载晶体管ML2与垂直信号线102连接，电流I3供给至垂直信号线102。
另外，例如，晶体管ML1的尺寸等于晶体管ML2的尺寸。具体地，晶体管ML1的栅极长度和栅极宽度等于晶体管ML2的栅极长度和栅极宽度。因此，能够使电流I1等于电流I3。
此外，通过使晶体管ML1的沟道宽度W9与沟道长度L9之比W9/L9等于负载晶体管ML2的沟道宽度W10与沟道长度L10之比W10/L10，能够使电流I1等于电流I3。
本实施方式中使用信号SELA及信号SELB的切换控制，例如与第1实施方式相同。即，进行例如图3或图4中所示的控制。
通过上述构成，能够降低负载晶体管中的1/f噪声。由此，能够抑制水平噪声。
(第5实施方式)
在本实施方式中，说明具备上述摄像装置100的相机系统。
图8是表示本实施方式所涉及的相机系统200的结构的一例的框图。该相机系统200用于例如智能手机、摄像机、数码照相机、监控摄像机或者车载相机等。
此相机系统200具备摄像装置100、镜头201、相机信号处理部202及系统控制器203。
透镜201是用于将入射光引导至摄像装置100所具备的像素阵列中的光学元件。
摄像装置100例如是上述的实施方式所涉及的摄像装置100或100C。摄像装置100以像素为单位将由透镜201成像在摄像面上的像光转换为电信号，输出得到的图像信号。
相机信号处理部202是针对由摄像装置100产生的图像信号执行各种处理的电路。
系统控制器203是驱动摄像装置100及相机信号处理部202的控制部。
由相机信号处理部202处理而得的图像信号作为静止图像或运动图像记录在诸如存储器等记录介质中。或者，图像信号作为运动图像在由液晶显示器等组成的监视器上进行放映。
本实施方式所涉及的相机系统200通过使用上述摄像装置100，能够降低1/f噪声。
以上，说明了本公开的实施方式所涉及的摄像装置，但本公开不限于此实施方式。
例如，框图中的功能框的划分仅是示例，既可以将多个功能框用一个功能框来实现，也可以将一个功能框划分为多个，或者将一部分功能转移到其他功能框中。
另外，上述实施方式所涉及的各装置所包括的各处理部典型以作为集成电路的LSI来实现。它们既可以分别制成1个芯片，或者也可以按照包含部分或者全部的方式制成1个芯片。
另外，集成电路化不限于LSI，可以通过专用电路或通用处理器来实现。也可以利用LSI制造后可编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)，或者可重构LSI内部的电路单元的连接或设定的可重构处理器。
另外，在上述各实施方式中，也可以通过执行适合于该构成要素的软件程序来实现各构成要素的一部分。构成要素可以通过诸如CPU或处理器等的程序执行部读取并执行记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质中的软件程序来实现。
工业实用性
本公开所涉及的摄像装置能够应用于各种相机系统和传感器系统，例如数码照相机、广播用相机、医疗用相机、监视用相机、车载用相机、数字单镜头反光相机以及数字无反光镜单镜头相机等。

Claims (16)

1.一种摄像装置，具备：
像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；
输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；
负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；以及
电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极，
所述电压供给电路包括：
电压产生部，产生第3电压；
第1放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第1电流；
第2放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第2电流；以及
电阻电路，与所述栅极电连接，通过所述第1电流产生所述第1电压，通过所述第2电流产生所述第2电压。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
所述第1放大电路包括第1晶体管，该第1晶体管的栅极与所述电压产生部电连接；
所述第2放大电路包括第2晶体管，该第2晶体管的栅极与所述电压产生部电连接；
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比等于所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比。
3.如权利要求1所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括：
第3晶体管，与所述第1放大电路串联连接；以及
第4晶体管，与所述第2放大电路串联连接；
所述第3晶体管及所述第4晶体管中的某一方被选择性地导通。
4.一种摄像装置，具备：
像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；
输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；
负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；以及
电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极，
所述电压供给电路具备：
电压产生部，产生第3电压；以及
放大电路，与所述电压产生部电连接，用于放大所述第3电压来产生第1电流；
所述电压供给电路包括：
第1电阻电路，通过所述第1电流产生所述第1电压；以及
第2电阻电路，通过所述第1电流产生所述第2电压。
5.如权利要求4所述的摄像装置，
所述第1电阻电路包括第1晶体管，该第1晶体管的源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极连接；
所述第2电阻电路包括第2晶体管，该第2晶体管的源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极连接；
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比等于所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比。
6.如权利要求4所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括：
第3晶体管，与所述第1电阻电路串联连接；以及
第4晶体管，与所述第2电阻电路串联连接；
所述第3晶体管以及所述第4晶体管中的某一方被选择性地导通。
7.一种摄像装置，具备：
像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；
输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；
负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；以及
电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极，
所述电压供给电路包括：
电压产生部，产生第3电压；
第1放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第1电流；
第1电阻电路，通过所述第1电流产生所述第1电压；
第2放大电路，与所述电压产生部电连接，放大所述第3电压来产生第2电流；以及
第2电阻电路，通过所述第2电流产生所述第2电压。
8.如权利要求7所述的摄像装置，
所述第1放大电路包括第1晶体管，该第1晶体管的栅极与所述电压产生部电连接；
所述第1电阻电路包括第2晶体管，该第2晶体管的源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极电连接；
所述第2放大电路包括第3晶体管，该第3晶体管的栅极与所述电压产生部电连接；
所述第2电阻电路包括第4晶体管，该第4晶体管的源极以及漏极中的一方与所述负载晶体管的所述栅极电连接。
9.如权利要求8所述的摄像装置，
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比大于所述第3晶体管的沟道宽度与所述第3晶体管的沟道长度之比，
所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比大于所述第4晶体管的沟道宽度与所述第4晶体管的沟道长度之比。
10.如权利要求8所述的摄像装置，
所述第1晶体管的沟道宽度与所述第1晶体管的沟道长度之比小于所述第3晶体管的沟道宽度与所述第3晶体管的沟道长度之比，
所述第2晶体管的沟道宽度与所述第2晶体管的沟道长度之比小于所述第4晶体管的沟道宽度与所述第4晶体管的沟道长度之比。
11.一种摄像装置，具备：
像素，包括将光转换成电荷的光电转换部，输出与所述电荷的量对应的第1信号；
输出信号线，与所述像素电连接，传输所述第1信号；
负载晶体管，具有源极、漏极及栅极，所述源极及所述漏极中的一方与所述输出信号线电连接；以及
电压供给电路，与所述负载晶体管的所述栅极电连接，将第1电压及第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极，
所述电压供给电路在1个水平期间，在所述第1电压及所述第2电压之间切换1次以上，
所述摄像装置还具备：
样本保持电路，与所述输出信号线连接，读取并保持所述第1信号，
所述像素在所述电荷被复位的状态下，将第2信号输出至所述输出信号线，
所述电压供给电路为：
在包含所述样本保持电路读取所述第1信号的期间的第1期间，供给所述第1电压，
在包含所述样本保持电路读取所述第2信号的期间的第2期间，供给所述第1电压，
在与所述第1期间以及所述第2期间中的任一期间都不同的第3期间，供给所述第2电压。
12.如权利要求11所述的摄像装置，
在1个水平期间，所述第3期间位于所述第1期间与所述第2期间之间。
13.如权利要求11所述的摄像装置，
在1个水平期间，所述第1期间与所述第2期间是连续的。
14.如权利要求1、4、7、11中任一项所述的摄像装置，还具备：
控制电路，使所述电压供给电路将所述第1电压及所述第2电压中的某一方选择性地供给至所述栅极。
15.如权利要求1、4、7、11中任一项所述的摄像装置，
所述电压供给电路包括切换电路，该切换电路在产生所述第1电压还是产生所述第2电压之间进行切换。
16.一种相机系统，
具备如权利要求1、4、7、11中任一项所述的摄像装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5251412B2 (ja) * 2008-10-09 2013-07-31 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100053389A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Signal processing apparatus, solid-state imaging device, and pixel signal generating method
CN104520993A (zh) * 2012-08-09 2015-04-15 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
CN104662893A (zh) * 2012-09-27 2015-05-27 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
US20150288898A1 (en) * 2012-12-05 2015-10-08 Panasonic Intellectual Property Management Co.,Lt Solid-state imaging apparatus

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06189204A (ja) * 1992-12-21 1994-07-08 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置
JP4529834B2 (ja) 2005-07-29 2010-08-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
JP5157466B2 (ja) 2008-01-16 2013-03-06 株式会社ニコン 固体撮像装置、及び、電子カメラ
JP5188221B2 (ja) 2008-03-14 2013-04-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP2012109888A (ja) 2010-11-19 2012-06-07 Panasonic Corp 固体撮像装置
JP6391290B2 (ja) 2014-05-08 2018-09-19 キヤノン株式会社 撮像装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100053389A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Signal processing apparatus, solid-state imaging device, and pixel signal generating method
CN104520993A (zh) * 2012-08-09 2015-04-15 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
CN104662893A (zh) * 2012-09-27 2015-05-27 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
US20150288898A1 (en) * 2012-12-05 2015-10-08 Panasonic Intellectual Property Management Co.,Lt Solid-state imaging apparatus

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