CN109906605B - 摄像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种摄像装置，其包括像素、第一信号线和第一放大电路，所述像素包括：光电检测器；控制晶体管；电容器，所述电容器连接到所述光电检测器；复位晶体管，所述复位晶体管连接在所述控制晶体管和所述电容器之间；放大器晶体管，所述放大器晶体管具有连接到所述电容器的栅极端子；和选择晶体管，所述选择晶体管连接到所述放大器晶体管，所述第一信号线连接到所述选择晶体管，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。

Description

摄像装置和电子设备
技术领域
本技术涉及图像传感器和摄像装置。具体地，本技术涉及能够降低图像传感器所特有的噪声的图像传感器和摄像装置。
背景技术
按照惯例，采用互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal OxideSemiconductor)结构的图像传感器被用作图像传感器。该图像传感器包括以二维阵列布置的像素。当拍摄图像时，该图像传感器使像素中的电荷保持单元保持通过设置在像素中的光电转换元件产生的电荷。通常，作为电荷保持单元，使用形成在半导体芯片的扩散层中的浮动扩散。该浮动扩散经由电荷检测节点连接到电荷转换放大器。该电荷转换放大器输出与保持在浮动扩散中的电荷对应的信号作为像素中的图像信号。
在将该电荷保持在浮动扩散中之前，必须执行复位。需要注意，复位是这样的处理：对保持在浮动扩散中的电荷进行放电，并使从像素输出的图像信号等于预定的参考电压(例如，与黑电平对应的电压)。可以通过设置复位晶体管并向浮动扩散施加复位电压来执行复位。然而，存在的问题是，当复位晶体管工作时会产生噪声，并且该噪声的一部分保留在浮动扩散中，导致图像信号出现误差。
在这方面，已经提出了这样的系统：其中，设置有用于对上述参考电压和图像信号之间的差进行放大的放大器，并且经由耦合电容器将该放大器的输出反馈到浮动扩散，以执行复位(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利申请公开第2005-110275号
发明内容
一些实施例涉及摄像装置，所述摄像装置包括像素、第一信号线和第一放大电路，所述像素包括：光电检测器；控制晶体管；电容器，其连接到所述光电检测器；复位晶体管，其连接在所述控制晶体管和所述电容器之间；放大器晶体管，其具有连接到所述电容器的栅极端子；和选择晶体管，其连接到所述放大器晶体管，所述第一信号线连接到所述选择晶体管，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、被配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。
一些实施例涉及包括摄像装置的电子设备，所述摄像装置包括像素、第一信号线和第一放大电路，所述像素包括：光电检测器；控制晶体管；电容器，其连接到所述光电检测器；复位晶体管，其连接在所述控制晶体管和所述电容器之间；放大器晶体管，其具有连接到所述电容器的栅极端子；和选择晶体管，其连接到所述放大器晶体管，所述第一信号线连接到所述选择晶体管，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、被配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。
技术问题
在上述的现有技术中，存在的问题是，由于放大器的输出经由耦合电容器连接，因此在复位之后，相对高的电压被施加到耦合电容器，暗电流增大，并且图像质量劣化。
鉴于上述情况，期望抑制暗电流增大以防止图像质量劣化。
解决问题的技术方案
根据本技术的第一方面，提供了一种图像传感器，其包括：电荷保持单元，其保持与照射光对应的电荷，电荷保持单元连接到用于检测作为图像信号的与所保持的电荷对应的电压的电荷检测节点；放大单元，其将与用作图像信号的参考的标准信号和检测到的图像信号之间的差对应的电压作为电荷保持单元的复位电压输出；复位单元，其通过使电荷检测节点和放大单元的输出导通而使电荷保持单元复位；耦合电容器，其将输出的复位电压传输到电荷保持单元，耦合电容器设置在电荷检测节点和放大单元的输出之间；以及标准信号供应单元，其在电荷检测节点和放大单元的输出导通的情况下将标准信号供应给放大单元，并且在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下将与所述标准信号不同的标准信号供应给放大单元。由此，实现了以下效果：在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下，从放大单元输出与复位电压不同的电压。
此外，在该第一方面中，标准信号供应单元可以在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下向放大单元供应电压低于所述标准信号的电压的标准信号。由此，实现了以下效果：在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下，从放大单元输出低于复位电压的电压。
此外，在该第一方面中，图像传感器还可以包括：复位电压控制单元，其控制输出的复位电压到耦合电容器的传输，复位电压控制单元设置在放大单元的输出和耦合电容器之间；以及复位电压保持单元，其保持受控的复位电压，复位电压保持单元连接到复位电压控制单元的输出。由此，实现了以下效果：可以控制复位电压到耦合电容器的传输。
此外，在该第一方面中，放大单元还可以放大对应于所述差的电压，并且可以根据电荷检测节点和放大单元的输出是否导通而改变放大单元中的带宽。由此，实现了以下效果：放大单元可以根据电荷检测节点和放大单元的输出是否导通而改变放大时的带宽。
此外，在该第一方面中，图像传感器还可以包括：图像信号输出单元，其输出检测到的图像信号，图像信号输出单元连接到电荷检测节点。由此，实现了可以通过图像信号输出单元输出图像信号的效果。
此外，在该第一方面中，图像传感器还可以包括：参考信号生成单元，其生成用作对输出的图像信号执行模拟/数字转换时的参考的参考信号；以及保持单元，其基于输出的图像信号和生成的参考信号的比较结果而保持对应于参考信号的数字信号，并且将所保持的数字信号作为图像信号的模拟/数字转换的结果输出，其中，放大单元还可以将与输出的图像信号和生成的参考信号之间的差对应的电压作为比较的结果输出到保持单元。由此，实现了以下效果：与图像信号和标准信号之间的差对应的电压以及与图像信号和参考信号之间的差对应的电压通过放大单元输出。
此外，在该第一方面中，放大单元可以放大与输出的图像信号和供应的标准信号之间的差对应的电压，并且可以以与上述放大中的增益不同的增益放大与输出的图像信号和生成的参考信号之间的差对应的电压。由此，实现了以下效果：当放大与图像信号和参考信号之间的差对应的电压时，以与当放大与图像信号和标准信号之间的差对应的电压时的增益不同的增益执行该放大。
根据本技术的第二方面，提供了一种摄像装置，其包括：电荷保持单元，其保持与照射光对应的电荷，电荷保持单元连接到用于检测作为图像信号的与所保持的电荷对应的电压的电荷检测节点；放大单元，其将与用作图像信号的参考的标准信号和检测到的图像信号之间的差对应的电压作为电荷保持单元的复位电压输出；复位单元，其通过使电荷检测节点和放大单元的输出导通而使电荷保持单元复位；耦合电容器，其将输出的复位电压传输到电荷保持单元，耦合电容器设置在电荷检测节点和放大单元的输出之间；标准信号供应单元，其在电荷检测节点和放大单元的输出导通的情况下将标准信号供应给放大单元，并且在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下将与所述标准信号不同的标准信号供应给放大单元；以及处理电路，其对检测到的图像信号进行处理。由此，实现了以下效果：在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下，从放大单元输出与复位电压不同的电压。
本发明的有利效果
根据本技术，可以实现抑制暗电流增大以防止图像质量劣化的优异效果。应当注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本发明中所述的任何效果。
附图说明
图1是示出了根据本技术的第一实施例的摄像装置1的构造示例的图。
图2是示出了根据本技术的第一实施例的像素100的构造示例的图。
图3是示出了根据本技术的第一实施例的列信号处理单元30的构造示例的图。
图4是示出了根据本技术的第一实施例的模拟/数字转换单元330的构造示例的图。
图5是示出了根据本技术的第一实施例的标准信号供应单元40的构造示例的图。
图6是示出了根据本技术的第一实施例的像素电路的示例的图。
图7是示出了本技术的第一实施例中的复位操作的示例的图。
图8是示出了本技术的第一实施例中的图像信号生成处理的示例的图。
图9是示出了根据本技术的第一实施例的变型例的像素100的构造示例的图。
图10是示出了根据本技术的第二实施例的像素电路的示例的图。
图11是示出了根据本技术的第二实施例的变型例的像素电路的示例的图。
图12是示出了根据本技术的第三实施例的标准信号供应单元40的构造示例的图。
图13是示出了根据本技术的第四实施例的列信号处理单元30的构造示例的图。
图14是示出了本技术的第五实施例中的控制信号的示例的图。
图15是示出了根据本技术的第六实施例的像素100的构造示例的图。
图16是示出了本技术的第六实施例中的图像信号生成处理的示例的图。
图17是示出了根据本技术的第七实施例的摄像装置1的构造示例的图。
具体实施方式
在下文中，将描述用于实施本技术的实施方式(在下文中称为实施例)。需要注意，将按以下顺序进行描述。
1.第一实施例(在通过卷帘快门系统执行摄像的情况下的示例)
2.第二实施例(在改变放大单元的增益的情况下的示例)
3.第三实施例(在根据动态范围改变参考电压的情况下的示例)
4.第四实施例(在组合使用放大单元和模拟/数字转换单元中的比较单元的情况下的示例)
5.第五实施例(在改变控制信号的波形的情况下的示例)
6.第六实施例(在通过全局快门系统进行摄像的情况下的示例)
7.第七实施例(在包括两个半导体芯片的情况下的示例)
<1.第一实施例>
“摄像装置的构造”
图1是示出了根据本技术的第一实施例的摄像装置1的构造示例的图。该摄像装置1包括像素阵列单元10、垂直驱动单元20、列信号处理单元30、标准信号供应单元40和参考信号生成单元50。
像素阵列单元10生成与入射光对应的图像信号。该像素阵列单元10通过以二维矩阵布置具有光电转换单元的像素100而构成。此外，在像素阵列单元10中，用于向像素100发送控制信号的信号线11、用于向像素100供应复位电压的信号线13、用于发送由像素100生成的图像信号的信号线12以X-Y矩阵的方式进行布线。需要注意，复位电压是在使像素100复位时输入到像素100的电压。针对多个像素100的各行，对信号线11进行布线。此外，信号线11以共有的方式连接到布置在一行中的像素100。即，针对各行不同的控制信号被输入到像素100，并且共用的控制信号被输入到布置在一行中的像素100。同时，针对多个像素100的各列，对信号线12和13进行布线。此外，信号线12和13以共有的方式连接到布置在一列中的像素100。即，经由共用的信号线12发送布置在一列中的像素100的图像信号，并且经由共用的信号线13向布置在一列中的像素100供应复位电压。稍后将详细描述像素100的构造。
垂直驱动单元20生成控制信号。该垂直驱动单元20经由信号线11将控制信号输出到像素阵列单元10。
列信号处理单元30对从像素阵列单元10输出的图像信号进行处理。由列信号处理单元30处理后的该图像信号对应于摄像装置1的输出信号，并且该图像信号被输出到摄像装置1的外部。此外，该列信号处理单元生成复位电压，并将该复位电压输出到像素阵列单元10。
标准信号供应单元40生成标准信号。需要注意，标准信号是用作由像素100生成的图像信号的参考的信号，并且标准信号例如是与黑电平图像信号对应的电压信号。所生成的标准信号经由信号线41供应给列信号处理单元30。此外，标准信号供应单元40能够生成多个不同的标准信号。例如，标准信号供应单元40能够生成并提供第一标准信号和第二标准信号，所述第二标准信号的电压的绝对值低于所述第一标准信号的电压的绝对值。然后，在像素100被复位的情况下，标准信号供应单元40能够生成第一标准信号，并且在其他情况下，能够生成第二标准信号。稍后将详细描述标准信号供应单元40的构造。
参考信号生成单元50生成参考信号。需要注意，参考信号是当对由像素100生成的图像信号执行模拟/数字转换时用作参考的信号。作为该参考信号，例如，可以采用这样的信号：该信号的电压以斜坡形状下降。参考信号生成单元50以与在稍后描述的模拟/数字转换单元330中开始模拟/数字转换同步的方式生成参考信号。参考信号生成单元50经由信号线51将所生成的参考信号输出到列信号处理单元30。
“像素的构造”
图2是示出了根据本技术的第一实施例的像素100的构造示例的图。该像素100包括光电转换单元105、电荷保持单元106、图像信号检测单元107、图像信号选择单元108、耦合电容器104、复位电压保持单元103、复位单元102和复位电压控制单元101。
MOS晶体管可以用于图像信号检测单元107、图像信号选择单元108、复位单元102和复位电压控制单元101。此外，上述的信号线11～13被连接到像素100。在这些信号线中，信号线11包括反馈信号线FB(反馈)、复位信号线RST(复位)和选择信号线SEL(选择)。这些信号线连接到所述MOS晶体管的栅极，并且参考图1所述的控制信号通过这些信号线传输。在将等于或高于所述MOS晶体管的栅极和源极之间的阈值电压的电压(以下称为导通信号)输入到这些信号线的情况下，相应的MOS晶体管变为导通。反馈信号线FB是用于传输用于控制复位电压的供应的信号的信号线。复位信号线RST是用于传输用于控制电荷保持单元106的复位的信号的信号线。选择信号线SEL是用于传输用于选择像素100的信号的信号线。除此之外，电源线Vdd连接到像素100。该电源线Vdd供应正极性电力(positive polaritypower)。
光电转换单元105的正极接地。光电转换单元105的负极连接到图像信号检测单元107的栅极、复位单元102的源极、电荷保持单元106的一端、和耦合电容器104的一端。电荷保持单元106的另一端接地。耦合电容器104的另一端连接到复位单元102的漏极、复位电压控制单元101的源极、和复位电压保持单元103的一端。复位电压保持单元103的另一端接地。复位单元102的栅极连接到复位信号线RST。复位电压控制单元101的漏极连接到信号线13，并且其栅极连接到反馈信号线FB。图像信号检测单元107的漏极连接到电源线Vdd，并且其源极连接到图像信号选择单元108的漏极。图像信号选择单元108的栅极连接到选择信号线SEL，并且其源极连接到信号线12。
光电转换单元105生成并保持与照射光对应的电荷。光电二极管可以用于该光电转换单元105。
电荷保持单元106保持由光电转换单元105生成的电荷。形成在半导体芯片的扩散层中的浮动扩散可以用于该电荷保持单元106。在图1所示的像素100中，由光电转换单元105生成的电荷保持在光电转换单元105和电荷保持单元106中。
图像信号检测单元107将与保持在电荷保持单元106中的电荷对应的信号作为像素信号检测。
图像信号选择单元108输出由图像信号检测单元107检测到的图像信号。图像信号选择单元108通过使图像信号检测单元107和信号线12导通来输出图像信号。
复位电压控制单元101使复位电压保持单元103保持从列信号处理单元30输出的复位电压。该复位电压控制单元101通过使信号线13和复位电压保持单元103导通而使复位电压保持单元103保持复位电压。
复位电压保持单元103保持从复位电压控制单元101输出的复位电压。例如，电容器可以用于该复位电压保持单元103。
复位单元102使电荷保持单元106复位。该复位单元102通过使复位电压保持单元103和电荷保持单元106导通而将复位电压施加到电荷保持单元106，从而执行复位。
耦合电容器104将保持在复位电压保持单元103中的复位电压传输到电荷保持单元106。
需要注意，图像信号检测单元107和图像信号选择单元108构成图像信号输出单元。
“列信号处理单元的构造”
图3是示出了根据本技术的第一实施例的列信号处理单元30的构造示例的图。该列信号处理单元30包括恒流电源310、放大单元320、模拟/数字转换单元330和图像信号传输单元340。需要注意，恒流电源310、放大单元320和模拟/数字转换单元330是针对像素阵列单元10中的像素100的各列布置的。
恒流电源310作为参考图2所述的图像信号检测单元107的负载进行操作。恒流电源310连接在信号线12和地面之间，并且恒流电源310与图像信号检测单元107一起构成源极跟随器电路。
放大单元320将与从像素100输出的图像信号和从标准信号供应单元40输出的标准信号之间的差对应的电压作为上述复位电压输出。该放大单元320包括反相输入端子和非反相输入端子。信号线12和信号线41分别连接到反相输入端子和非反相输入端子。即，图像信号和标准信号被分别输入到反相输入端子和非反相输入端子。此外，放大单元320经由信号线13输出复位电压。需要注意，信号线41以共有的方式连接到布置在列信号处理单元30中的所有放大单元320的非反相输入端子。如稍后将描述的，放大单元320能够以预定的增益放大与图像信号和标准信号之间的差对应的电压，并能够将该电压作为复位电压输出。
模拟/数字(AD：analog/digital)转换单元330执行模拟/数字转换。该模拟/数字转换单元330将模拟图像信号转换成数字图像信号。信号线12和信号线51连接到模拟/数字转换单元330，并且由像素100生成的图像信号和由参考信号生成单元50生成的参考信号被输入到模拟/数字转换单元330。由像素100生成的图像信号是模拟信号，并且该图像信号通过模拟/数字转换单元330被转换成数字图像信号。以参考信号作为参考执行该模拟/数字转换。转换后的数字图像信号经由信号线32被输出到图像信号传输单元340。需要注意，信号线51以共有的方式连接到布置在列信号处理单元30中的所有模拟/数字转换单元330。稍后将详细描述模拟/数字转换单元330的构造。
图像信号传输单元340传输由模拟/数字转换单元330输出的数字图像信号。该图像信号传输单元340依次输出由模拟/数字转换单元330输出的数字图像信号，从而执行传输。例如，可以从布置在图3中左端的模拟/数字转换单元330输出的数字图像信号开始按顺序执行该传输。在传输之后，数字图像信号经由信号线31输出。需要注意，图像信号传输单元340是在权利要求范围中描述的处理电路的示例。
“模拟/数字转换单元的构造”
图4是示出了根据本技术的第一实施例的模拟/数字转换单元330的构造示例的图。该模拟/数字转换单元330包括比较单元331、计数单元332和保持单元333。
比较单元331将模拟图像信号和参考信号进行比较，并将比较结果输出到计数单元332。例如，在参考信号的电压高于模拟图像信号的电压的情况下，比较单元331能够输出值“1”，并且在参考信号的电压低于模拟图像信号的电压的情况下，比较单元331能够输出值“0”。
计数单元332测量从模拟/数字转换单元330中的模拟/数字转换开始的时间。该测量可以通过对时钟信号(未示出)进行计数来执行。该计数与模拟/数字转换的开始一起开始，并且该计数基于比较单元331的比较结果而停止。具体地，在比较单元331的输出从值“1”转变为“0”的情况下，计数单元332能够停止计数。在这种情况下，当模拟图像信号和参考信号基本相等时，计数单元332停止计数。如上所述，由于与开始模拟/数字转换同步地生成参考信号，因此计数单元332的计数值是与参考信号的电压对应的数字值。计数单元332将计数停止时的计数值输出到保持单元333。
保持单元333将从计数单元332输出的计数值保持为作为模拟/数字转换的结果而生成的数字图像信号。该保持单元333将所保持的数字图像信号输出到图像信号传输单元340。
“标准信号供应单元的构造”
图5是示出了根据本技术的第一实施例的标准信号供应单元40的构造示例的图。该标准信号供应单元40包括电压源42和43、以及选择单元44。
电压源42和43分别生成第一标准信号和第二标准信号。如上所述，第二标准信号是这样的信号：其电压的绝对值低于第一标准信号的电压的绝对值。
选择单元44选择由电压源42生成的第一标准信号或由电压源43生成的第二标准信号，并且选择单元44将所选择的信号输出到信号线41。在参考图2所述的复位单元102使复位电压控制单元101的输出和电荷保持单元106导通的情况下，该选择单元44选择第一标准信号。在其他情况下，选择第二标准信号。
“像素电路”
图6是示出了根据本技术的第一实施例的像素电路的示例的图。图6描述了电路中的复位操作，该电路包括像素100、放大单元320和标准信号供应单元40。
在图6中，与电荷保持单元106的两个端子中未接地的端子连接的节点被称为电荷检测节点109。该电荷检测节点109对应于如下节点：该节点用于检测与保持在电荷保持单元106中的电荷对应的电压。图像信号检测单元107的栅极连接到电荷检测节点109，并且图像信号检测单元107将与保持在电荷保持单元106中的电荷对应的电压作为图像信号检测。具体地，当电荷检测节点109的电压等于或高于图像信号检测单元107的栅极和源极之间的阈值Vth时，图像信号检测单元107接通，并且通过从电荷检测节点的电压中减去阈值Vth而获得的电压作为图像信号被输出到源极端子。图像信号选择单元108经由信号线12输出该图像信号。在图6中，阈值Vth由电位差191表示。即使在复位时，在电荷检测节点109的电压和图像信号之间也生成对应于阈值Vth的差。由于该阈值Vth在环境温度等的影响下发生改变，因此复位时的图像信号包括误差。
在这方面，通过放置放大单元320并将从像素100输出的图像信号和从标准信号供应单元40供应的标准信号之间的差反馈到电荷检测节点109，可以减小由于阈值Vth产生的误差。在图6中，通过使复位电压控制单元101和复位单元102导通来形成反馈路径，并且将与图像信号和标准信号之间的差对应的电压作为复位电压反馈给电荷检测节点109。此时，放大单元320以预定增益放大与图像信号和标准信号之间的差对应的电压，并将该电压作为复位电压输出，从而可以增大使反馈路径循环的增益(环路增益(loop gain))。结果，可以提高如下效果：减小由于阈值Vth而产生的误差。
此外，在复位时，称为kTC噪声的噪声保留在电荷保持单元106中。该噪声是由复位单元102的操作而产生的噪声，并且该噪声在复位单元102的状态从导通状态转变为非导通状态时发生。然后，该噪声的一部分保留在电荷保持单元106中。在图6中，该噪声由信号源192表示。保留在电荷保持单元106中的噪声可以由下面的公式表示。
Qn2＝kTC
需要注意，Qn表示噪声电荷。K表示玻尔兹曼(Boltzmann)常数。T表示温度。C表示电荷保持单元106的静电容量。如上所述，通过减少电荷保持单元106的静电容量C，可以减少kTC噪声电荷。然而，由于静电容量C取决于节点的寄生电容，因此难以改变静电容量C。此外，在减少静电容量C的情况下，会使电荷保持容量减少，并且会使像素100的动态范围减小。
在这方面，串联连接的耦合电容器104和复位电压保持单元103与电荷保持单元106并联连接。结果，由光电转换单元105生成的电荷保持在通过组合这三个电容器而获得的电容器中，并且可以减少kTC噪声。例如，复位电压保持单元103可以具有与电荷保持单元106的静电容量相同的静电容量。此外，例如，耦合电容器104可以具有比电荷保持单元106更小的静电容量。
在具有这种构造的像素电路中，可以如下地执行复位操作。首先，使图像信号选择单元108导通。接着，使复位电压控制单元101和复位单元102导通，并且使标准信号供应单元40供应第一标准信号(Vb1)。结果，基于第一标准信号Vb1的复位电压被施加到电荷保持单元106，并且电荷保持单元106被复位。其后，使复位单元102不导通。噪声(信号源192)保留在电荷保持单元106、复位电压保持单元103和耦合电容器104中。然而，由于经由耦合电容器104保持反馈路径，因此去除了电荷保持单元106中所保留的噪声。其后，通过使复位电压控制单元101不导通，解除反馈路径，并且可以执行图像信号的曝光和生成。
当使复位电压控制单元101不导通时，出现由复位电压控制单元101的操作而产生的噪声。在图6中，该噪声由信号源193表示。噪声(信号源193)也保留在电荷保持单元106、复位电压保持单元103和耦合电容器104中。然而，通过减小耦合电容器104的静电容量而不是减小电荷保持单元106的静电容量，可以减少分到电荷保持单元106中的噪声。如上所述，在图6所示的像素电路中，可以降低由Vth和kTC噪声产生的误差的影响。
如上所述，通过减小耦合电容器104的静电容量而不是减小电荷保持单元106的静电容量，可以减少电荷保持单元106中所保留的噪声。然而，当耦合电容器104的静电容量小于电荷保持单元106的静电容量时，有必要增大放大单元320的输出电压。这是因为放大单元320的输出电压中施加到耦合电容器104的电压增大。因此，有必要增大放大单元320的动态范围。在这方面，当复位单元102的状态从导通状态转变为不导通状态时，使标准信号供应单元40供应电压的绝对值低于上述第一标准信号Vb1的电压的绝对值的第二标准信号Vb2，并且基于第二标准信号Vb2的电压被反馈到电荷检测节点109。
即，当从放大单元320输出基于第一标准信号Vb1的复位电压时，复位单元102使耦合电容器104发生短路。当复位单元102进入非导通状态时，从放大单元320输出基于第二标准信号Vb2(其低于第一标准信号Vb1)的电压。结果，可以防止放大单元320所需的动态范围增大。
此外，除了通过光电转换生成的电荷之外，由于除光电转换之外的因素而生成的电荷流入电荷保持单元106中。该电荷流入称为暗电流，并且该电荷流入变成误差并叠加在图像信号上。该暗电流与像素100内施加的电压成比例。如上所述，通过将基于第二标准信号的电压保持在复位电压保持单元103和耦合电容器104中，可以降低复位电压保持单元103等的电压，并且可以降低暗电流的影响。
“复位操作”
图7是示出了本技术的第一实施例中的复位操作的示例的图。在图7中，FB和RST分别表示通过反馈信号线FB和复位信号线RST输入到像素100的控制信号。在这些二值化波形中，值“1”表示导通信号的输入。此外，标准信号表示从标准信号供应单元40供应的标准信号。在该标准信号中，虚线表示标准信号中的0V电平。此外，放大单元的输出表示放大单元320的输出电压波形。复位电压保持单元和电荷保持单元分别表示施加到复位电压保持单元103和电荷保持单元106的电压波形。需要注意，在图7中，假设图像信号选择单元108是导通的。
首先，从反馈信号线FB和复位信号线RST输入导通信号，并使复位电压控制单元101和复位单元102导通。同时，从标准信号供应单元40供应第一标准信号Vb1。结果，放大单元320输出基于第一标准信号Vb1的复位电压。由于复位单元102是导通的，与复位电压保持单元103基本相同的电压(Vb1')被施加到电荷保持单元106。该电压对应于复位电压，并且该电压的值基本上等于通过将阈值Vth叠加在第一标准信号Vb1上而获得的电压。
接着，停止从复位信号线RST输入导通信号，并且从标准信号供应单元40供应第二标准信号Vb2。此时，出现由复位单元102的操作而产生的噪声。在图7中，示出了电荷保持单元106的电压由于该噪声的影响而减小了ΔVb1的示例。然而，由于复位电压控制单元101是导通的，因此Vb2'经由耦合电容器104被施加到电荷保持单元106，Vb2'是基于第二标准信号Vb2的电压。低于该Vb2'的电压被施加到复位电压保持单元103。接着，停止从反馈信号线FB输入导通信号，并且使复位电压控制单元101不导通。此时，由于复位电压控制单元101的操作而产生的噪声的影响，电荷保持单元106的电压减小了ΔVb2。由于耦合电容器104的影响，该ΔVb2变成低于ΔVb1。
以这种方式，可以执行本技术的第一实施例中的复位操作。通过使复位单元102不导通并将第二标准信号Vb2供应给放大单元320，电荷保持单元106复位后的电压变为Vb2'。在这种情况下，使第二标准信号成为与像素100中的黑电平对应的图像信号。即，在复位时，通过比对应于像素100中的黑电平的电压更高的复位电压来执行复位。
“图像信号生成处理”
图8是示出了本技术的第一实施例中的图像信号生成处理的示例的图。图8示出了布置在像素阵列单元10中的第一行和第二行中的像素100的图像信号生成处理。在图8中，标准信号表示从标准信号供应单元40供应的标准信号。在该标准信号中，虚线表示标准信号的0V电位。参考信号表示由参考图1所述的参考信号生成单元50生成的参考信号。比较单元输出表示参考图4所述的比较单元331的输出。SEL、FB和RST分别表示通过选择信号线SEL、反馈信号线FB和复位信号线RST输入的控制信号。由于针对各行输入不同的控制信号，因此这些控制信号通过添加行号来加以区分。例如，SEL1和SEL2分别表示通过连接到第一行和第二行的像素100的选择信号线SEL输入的控制信号。此外，与图7相似，值“1”表示导通信号的输入。图像信号分别表示从像素100输出的图像信号的波形。这些图像信号也通过添加行号来加以区分。
在从T0至T1的时段中，标准信号供应单元40供应第二标准信号Vb2。第二标准信号Vb2的供应持续到T5。该时段对应于初始状态，并且停止向所有信号线输入导通信号。此外，在该时段中，光电转换单元105生成的电荷保持在电荷保持单元106中。
在从T1至T5的时段中，从选择信号线SEL1输入导通信号，使布置在第一行中的像素100的图像信号选择单元108导通，并且输出与保持在电荷保持单元106中的电荷对应的图像信号(T1)。需要注意，导通信号向选择信号线SEL1的输入持续到T8。接着，参考信号生成单元50开始生成参考信号(T2)。接着，当参考信号的电压变成低于图像信号的电压时，比较单元331的输出从值“1”转变为“0”(T3)。接着，参考信号生成单元50停止生成参考信号(T4)。其后，数字图像信号被保持在参考图4所述的保持单元333中。
在从T5至T6的时段中，从反馈信号线FB1和复位信号线RST1输入导通信号，并且使复位电压控制单元101和复位单元102导通。同时，标准信号供应单元40供应第一标准信号Vb1。结果，在布置于第一行中的像素100中执行复位，并且图像信号的电压增大。需要注意，导通信号向反馈信号线FB1的输入持续到T7。
在从T6至T7的时段中，停止向复位信号线RST1输入导通信号。同时，标准信号供应单元40供应第二标准信号Vb2。结果，图像信号变为基于第二标准信号Vb2的电压。需要注意，标准信号供应单元40的第二标准信号Vb2的供应持续到T12。
在从T7至T8的时段中，停止向反馈信号线FB1输入导通信号。结果，在布置于第一行中的像素100中开始新的曝光，并且光电转换单元105生成的电荷保持在电荷保持单元106中。
在从T8至T15的时段中，停止向选择信号线SEL1输入导通信号，并且向选择信号线SEL2输入导通信号(T8)。其后，在布置于第二行中的像素100中执行与从T1至T8的时段中的处理相同的处理。
通过对布置在像素阵列单元10的所有行中的像素100执行所述处理，可以生成作为与一个画面对应的图像信号的帧。如上所述，针对各行依次执行图像信号的曝光、复位和输出的摄像方法被称为卷帘快门系统。
如上所述，在本技术的第一实施例中，通过在使像素100复位之后从放大单元320向像素100输出低于复位电压的电压，可以减小施加到复位电压保持单元103和耦合电容器104的电压。结果，可以抑制暗电流增大，以便防止图像质量劣化。
“变型例”
在上述的第一实施例中，复位电压经由复位电压控制单元101和复位单元102供应。同时，本技术的第一实施例的变型例与第一实施例的不同之处在于，复位电压被直接供应给复位单元102。
“像素的构造”
图9是示出了根据本技术的第一实施例的变型例的像素100的构造示例的图。图9中的像素100与参考图2所述的像素100的不同之处在于，复位单元102的漏极连接到信号线13。由于复位电压在不通过复位电压控制单元101的情况下被供应给复位单元102，因此可以减小传输复位电压的路径的等效电阻，并且可以减少复位所需的时间。
如上所述，根据本技术的第一实施例的变型例，由于复位电压被直接施加到复位单元102的漏极，因此可以减少复位所需的时间。
<2.第二实施例>
在上述的第一实施例中，通过使用单个放大单元320将复位电压等输出到像素100。同时，可以通过使用具有不同带宽的多个放大器来执行复位等。本技术的第二实施例与第一实施例的不同之处在于，使用两个放大器。
“像素电路”
图10是示出了根据本技术的第二实施例的像素电路的示例的图。图10所示的像素电路与参考图6所述的像素电路的不同之处在于以下几点。图10所示的列信号处理单元30还包括放大单元350和选择单元360。放大单元350在与放大单元320的带宽不同的带宽中放大图像信号和标准信号之间的差。此外，选择单元360选择放大单元320和350中的一者，并将所选择的放大单元的输出传输到信号线13。此外，图10所示的标准信号供应单元40将第一标准信号Vb1供应给放大单元320的非反相输入端子，并将第二标准信号Vb2供应给放大单元350的非反相输入端子。
可以如下地在图10所示的像素电路中执行复位操作。首先，使复位电压控制单元101和复位单元102导通。同时，选择单元360将放大单元320的输出传输到信号线13。结果，从放大单元320输出基于第一标准信号Vb1的复位电压，并且该复位电压被施加到电荷保持单元106。其后，使复位单元102不导通。同时，选择单元360将放大单元350的输出传输到信号线13。结果，从放大单元350输出基于第二标准信号Vb2的复位电压，并且该复位电压经由耦合电容器104被施加到电荷保持单元106。
当将基于第一标准信号Vb1的复位电压施加到电荷保持单元106时，使复位单元102导通，以便使耦合电容器104发生短路，从而反馈路径的增益(环路增益)增大。因此，当将基于第一标准信号Vb1的复位电压施加到电荷保持单元106时，通过使放大单元的带宽变窄，可以使放大单元的操作稳定。同时，当将基于第二标准信号Vb2的电压施加到电荷保持单元106时，复位单元102进入非导通状态，从而放大单元的输出电压被耦合电容器104和电荷保持单元106分割。为此，环路增益减小，并且稳定时间增加。在这方面，当将基于第二标准信号Vb2的电压施加到电荷保持单元106时，可以通过使放大单元的带宽变宽来减少稳定时间。
在本技术的第二实施例中，布置着具有不同带宽的两个放大单元320和350，并选择和使用其中一个放大单元。然后，使放大单元320的带宽变窄，并且使放大单元350的带宽变宽。结果，当施加复位电压时，可以提高放大单元的稳定性。此外，当施加基于第二标准信号Vb2的电压时，可以减少稳定时间。
由于除此之外摄像装置1的构造与本技术的第一实施例中所述的摄像装置1的构造相似，因此将省略相似构造的描述。
如上所述，在本技术的第二实施例中，选择具有不同带宽的两个放大单元，并且将复位电压等施加到电荷保持单元106。结果，可以改善复位时的稳定性，减少稳定时间，并减少摄像所需的时间。
“变型例”
在上述的第二实施例中，选择单元360选择放大单元320和350的输出。同时，在本技术的第二实施例的变型例中，放大单元320和350的输出单独连接到像素100。第二实施例的变型例与第二实施例的不同之处在于，不需要选择单元360。
“像素电路”
图11是示出了根据本技术的第二实施例的变型例的像素电路的示例的图。与参考图10所述的像素电路相比，图11所示的像素电路不需要包括选择单元360。此外，图11所示的放大单元320的输出经由信号线14连接到复位单元102的漏极，并且放大单元350的输出经由信号线13连接到复位电压控制单元101的漏极。
如上所述，根据本技术的第二实施例的变型例，可以在不设置选择单元360的情况下将放大单元320和350的输出供应给像素100，并可以简化摄像装置1的构造。
<3.第三实施例>
在上述的第一实施例中，基于第一参考电压和第二参考电压的复位电压等被施加到电荷保持单元106。同时，可以根据像素100所需的动态范围来改变参考电压，并且可以改变复位电压等。本技术的第三实施例与第一实施例的不同之处在于，根据动态范围来改变复位电压。
“标准信号供应单元的构造”
图12是示出了根据本技术的第三实施例的标准信号供应单元40的构造示例的图。图12所示的标准信号供应单元40与参考图5所述的标准信号供应单元40的不同之处在于以下几点。图12所示的标准信号供应单元40包括选择单元47来代替选择单元44。此外，图12所示的标准信号供应单元40还包括电压源45和46。
电压源45和46分别生成第三标准信号和第四标准信号。第三标准信号和第四标准信号是分别与第一标准信号和第二标准信号对应的信号。即，第四标准信号是电压的绝对值低于第三标准信号的电压的绝对值的信号。同时，第三标准信号和第四标准信号分别是电压的绝对值低于第一标准信号和第二标准信号的电压的绝对值的信号。
选择单元47选择由电压源42、43、45和46生成的标准信号中的一者，并将所选择的信号输出到信号线41。该选择单元47如下地进行操作。在摄像装置1需要宽的动态范围的情况下，选择单元47选择第一标准信号和第二标准信号，并将所选择的信号供应给放大单元320。结果，相对高的复位电压被施加，并且可以抑制像素饱和并实现宽的动态范围。同时，在不需要宽的动态范围的情况下，选择单元47选择第三标准信号和第四标准信号，并将所选择的信号供应给放大单元320。结果，相对低的复位电压可以被施加，并可以减小暗电流。因此，在低照度环境中执行摄像的情况下，可以提高图像质量。
由于除此之外摄像装置1的构造与本技术的第一实施例中所述的摄像装置1的构造相似，因此将省略相似构造的描述。
如上所述，根据本技术的第三实施例，通过选择标准信号并将所选择的信号供应给放大单元320来改变复位电压，可以实现与所需的动态范围对应的特性，并可以提高用户的便利性。
<4.第四实施例>
在上述的第一实施例中，比较单元331比较模拟/数字转换单元330中的图像信号和参考信号。然而，这种比较可以通过放大单元320来执行。本技术的第四实施例与第一实施例的不同之处在于，放大单元320还在模拟/数字转换中比较图像信号和参考信号。
“列信号处理单元的构造”
图13是示出了根据本技术的第四实施例的列信号处理单元30的构造示例的图。图13所示的列信号处理单元30与参考图3所述的列信号处理单元30的不同之处在于以下几点。图13中的列信号处理单元30包括模拟/数字转换单元390来代替模拟/数字转换单元330。此外，图13所示的列信号处理单元30还包括选择单元370和380。
模拟/数字转换单元390包括计数单元392和保持单元393。这些单元的构造可以与参考图4所述的计数单元332和保持单元333的构造相似。需要注意，计数单元392经由信号线33连接到选择单元380。
选择单元370选择从标准信号供应单元40输出的标准信号或从参考信号生成单元50输出的参考信号，且选择单元370将所选择的信号输入到放大单元320的非反相输入端子。该选择单元370在像素100中执行复位操作时选择标准信号，并且在执行图像信号的模拟/数字转换时选择参考信号。
选择单元380选择信号线13或信号线33，且选择单元380将放大单元320的输出输出到所选择的信号线。该选择单元380在像素100中执行复位操作时选择信号线13，并在执行图像信号的模拟/数字转换时选择信号线33。
当执行图像信号的模拟/数字转换时，图13所示的放大单元320放大与图像信号和参考信号之间的差对应的电压。放大单元320将放大后的差电压作为图像信号和参考信号的比较结果输出到计数单元392。此时，通过将放大单元320的增益设置为比在像素100中执行复位操作的情况下更高的增益，可以使输出过渡(output transition)陡峭，并可以减小模拟/数字转换的误差。
由于除此之外摄像装置1的构造与参考本技术的第一实施例所述的摄像装置1的构造相似，因此，将省略相似构造的描述。
如上所述，根据本技术的第四实施例，可以在列信号处理单元30中没有设置比较单元331的情况下执行模拟/数字转换，并可以简化摄像装置1的构造。
<5.第五实施例>
在上述的第一实施例中，复位电压控制单元101的状态转变到非导通状态时产生的噪声被耦合电容器104和电荷保持单元106分割，从而降低了上述噪声的影响。然而，可以使复位电压控制单元101的状态向非导通状态的转变变慢，以便降低噪声。本技术的第五实施例与第一实施例的不同之处在于，复位电压控制单元101的状态向非导通状态的转变速度发生改变。
“控制信号”
图14是示出了本技术的第五实施例中的控制信号的示例的图。图14示出了通过反馈信号线FB和复位信号线RST传输的控制信号的波形。
如上所述，通过反馈信号线FB传输复位电压控制单元101的控制信号(导通信号)，并且通过复位信号线RST传输复位单元102的控制信号(导通信号)。通过增加这些导通信号的下降时间，可以减小复位电压控制单元101和复位单元102的状态从导通状态到非导通状态的转变速度。结果，可以降低所谓的开关噪声(switching noise)，并且还可以降低保留在电荷保持单元106中的噪声。此外，通过采用这种波形，还可以减小由布置在像素阵列单元10的行中的信号线11引起的传播延迟的影响。
由于除此之外摄像装置1的构造与本技术的第一实施例中所述的摄像装置1的构造相似，因此将省略相似构造的描述。
如上所述，根据本技术的第五实施例，通过改变控制信号的波形，可以降低基于复位电压控制单元101等的操作而生成的噪声。
<6.第六实施例>
在上述的第一实施例中，使用卷帘快门系统执行摄像。然而，也可以使用全局快门系统执行摄像。本技术的第六实施例与第一实施例的不同之处在于，采用全局快门系统。
“像素的构造”
图15是示出了本技术的第六实施例中的像素100的构造示例的图。图15所示的像素100与参考图2所述的像素100的不同之处在于以下几点。图15中的像素100还包括溢流栅极(overflow gate)111和电荷传输单元112。此外，在图15中，溢流信号线OFG(溢流)和传输信号线TRG(传输栅极)也连接到像素100。溢流信号线OFG是用于将导通信号传输到溢流栅极111的信号线。传输信号线TRG是用于将导通信号传输到电荷传输单元112的信号线。
溢流栅极111的栅极连接到溢流信号线OFG，并且溢流栅极111的漏极连接到电源线Vdd。光电转换单元105的负极以共有的方式连接到溢流栅极111的源极和电荷传输单元112的源极。电荷传输单元112的栅极连接到传输信号线TRG，并且电荷传输单元112的漏极连接到图像信号检测单元107的栅极、复位单元102的源极、电荷保持单元106的一端、以及耦合电容器104的一端。需要注意，MOS晶体管可以用于溢流栅极111和电荷传输单元112。由于除此之外像素100的构造与参考图2所述的像素100的构造相似，因此，将省略相似构造的描述。
溢流栅极111使光电转换单元105复位。溢流栅极111通过使光电转换单元105和电源线Vdd导通来执行该复位。此外，溢流栅极111还排出光电转换单元105中过量生成的电荷。
电荷传输单元112将光电转换单元105中生成的电荷传输到电荷保持单元106。该电荷传输单元112通过使光电转换单元105和电荷保持单元106导通来传输电荷。
“图像信号生成处理”
图16是示出了本技术的第六实施例中的图像信号生成处理的示例的图。图16示出了布置在像素阵列单元10的第一行至第三行中的像素100的图像信号生成处理。由于图16中的描述与图8中的描述相似，因此省略其描述。
在从T0至T2的时段中，标准信号供应单元40供应第二标准信号Vb2。第二标准信号Vb2的这种供应持续到T6。此外，从溢流信号线OFG1至OFG3输入导通信号，使布置在像素阵列单元10中的像素100的溢流栅极111导通，并使光电转换单元105复位(T0)。接着，停止向溢流信号线OFG1至OFG3输入导通信号(T1)。结果，开始曝光。即，光电转换单元105开始保持所生成的电荷。
在从T2至T3的时段中，从传输信号线TRG1至TRG3输入导通信号，并且使布置在像素阵列单元10中的所有像素100的电荷传输单元112导通。结果，保持在光电转换单元105中的电荷被传输到电荷保持单元106。
在从T3至T6的时段中，停止向传输信号线TRG1至TRG3输入导通信号。同时，将导通信号从溢流信号线OFG1至OFG3输入到所有像素100的溢流栅极111。结果，停止曝光。需要注意，导通信号到溢流信号线OFG1至OFG3的输入持续到T22。此外，从选择信号线SEL1输入导通信号，并且使第一行中的像素100的图像信号选择单元108导通。需要注意，导通信号到选择信号线SEL1的输入持续到T9。接着，参考信号生成单元50生成参考信号(T4至T5)，并且执行图像信号的模拟/数字转换。
在从T6至T9的时段中，从反馈信号线FB1和复位信号线RST1输入导通信号，并且使复位电压控制单元101和复位单元102导通。同时，标准信号供应单元40供应第一标准信号Vb1。结果，在布置在第一行中的像素100中执行复位。接着，停止向复位信号线RST1输入导通信号(T7)。同时，标准信号供应单元40开始供应第二标准信号Vb2。需要注意，由标准信号供应单元40进行的第二标准信号Vb2的供应持续到T12。其后，停止向反馈信号线FB1输入导通信号(T8)。结果，在布置于第一行中的像素100中完成了图像信号的模拟/数字转换和复位处理。
在从T9至T15的时段中，停止向选择信号线SEL1输入导通信号，并且将导通信号输入到选择信号线SEL2(T9)。其后，在布置于第二行中的像素100中执行与在T3至T9中相似的处理。
在从T15至T21的时段中，停止向选择信号线SEL2输入导通信号，并且将导通信号输入到选择信号线SEL3(T15)。其后，在布置于第三行中的像素100中执行与上述相似的处理。
在从T21至T23的时段中，对布置在所有行中的像素100执行与在T3至T9中相似的处理，从像素阵列单元10获取对应于一个画面的图像信号，并且完成布置在像素阵列单元10中的所有像素100的复位。此外，停止向溢流信号线OFG1至OFG3输入导通信号，并且开始新的曝光(T22)。
在从T23至T24的时段中，执行与在T2至T3中相似的处理，停止曝光，并且从光电转换单元105传输电荷。
需要注意，对布置在像素阵列单元10的所有行中的像素100同时执行向溢流信号线OFG输入导通信号和同时停止该输入。相似地，对布置在像素阵列单元10的所有行中的像素100同时执行向传输信号线TRG输入导通信号和同时停止该输入。结果，可以在布置于像素阵列单元10中的所有像素100中同时开始曝光或同时完成曝光。
如上所述，由于在布置于像素阵列单元10中的所有像素100中同时开始曝光或同时完成曝光，因此可以获得具有比卷帘快门系统更小的失真的图像信号。
由于除此之外摄像装置1的构造与本技术的第一实施例中所述的摄像装置1的构造相似，因此将省略相似构造的描述。
如上所述，在本技术的第六实施例中，溢流栅极111和电荷传输单元112布置在像素100中，对所有像素同时执行光电转换单元105的复位和同时执行来自光电转换单元105的电荷的传输。结果，可以采用全局快门系统，并可以提高图像质量。
<7.第七实施例>
在上述的第一实施例中，像素阵列单元10和列信号处理单元30形成在同一半导体芯片上。然而，这些单元也可以形成在不同的半导体芯片上。本技术的第七实施例与第一实施例的不同之处在于，摄像装置1包括两个半导体芯片。
“摄像装置的构造”
图17是示出了根据本技术的第七实施例的摄像装置1的构造示例的图。图17所示的摄像装置1包括像素芯片2和电路芯片3。
像素芯片2是形成有像素阵列单元10的半导体芯片。还可以在该像素芯片2上形成垂直驱动单元20(未示出)。
电路芯片3是形成有列信号处理单元30的半导体芯片。还可以在该电路芯片3上形成标准信号供应单元40(未示出)和参考信号生成单元50(未示出)。
图17所示的摄像装置1是通过将像素芯片2和电路芯片3接合而构成的。在图17中，用于传输像素100的图像信号的信号线12包括焊盘122和123以及配线121和124。焊盘122和123分别形成在像素芯片2和电路芯片3的接合面上，并且焊盘122和123传输信号。当像素芯片2和电路芯片3彼此接合时，焊盘122和123对齐并接合，使得这些焊盘彼此接触。结果，这些焊盘彼此电连接，并且可以传输信号。配线121形成在像素芯片2中，并且配线121连接像素100和焊盘122。此外，配线124形成在电路芯片3中，并且配线124连接放大单元320和焊盘123。与信号线12相似，信号线13包括焊盘132和133以及配线131和134。
此外，通过接合像素芯片2和电路芯片3并连接信号线和焊盘122、123等，放大单元320可以布置在像素100附近，例如正下方。结果，可以减小信号线13的配线距离，并且可以减小信号线13的寄生电容。由于该寄生电容要连接到放大单元320的输出，因此通过减小该寄生电容，可以减少稳定时间，并且可以减少复位所需的时间。
由于除此之外摄像装置1的构造与本技术的第一实施例中所述的摄像装置1的构造相似，因此将省略相似构造的描述。
如上所述，根据本技术的第七实施例，通过接合像素芯片2和电路芯片3来构成摄像装置1，可以减少复位所需的时间。
如上所述，根据本技术的实施例，通过在复位后将低于复位电压的电压施加到布置在像素100中的复位电压保持单元103和耦合电容器104，可以抑制暗电流以防止图像质量劣化。
需要注意，上述实施例提供了用于实施本技术的示例，并且实施例中的事项和权利要求范围内的指定事项相关联。相似地，权利要求范围内的指定事项和本技术的实施例中由相同的名称表示的事项具有对应关系。需要指出的是，本技术不限于这些实施例，并且本技术可以在不脱离其实质的情况下通过对这些实施例进行各种变型来实现。
此外，在以上实施例中所述的处理过程可以被解释为包括那些系列过程的方法、用于使计算机执行那些系列过程的程序、或存储该程序的记录介质。作为该记录介质，可以使用例如光盘(CD：Compact Disc)、迷你光盘(MD：Mini Disc)、数字多功能盘(DVD：DigitalVersatile Disc)、存储卡和蓝光(注册商标)盘。
需要注意，这里描述的效果仅仅是示例，并且不是限制性的。此外，可以提供其他效果。
需要注意，本技术可以采取以下构造。
(1)图像传感器，其包括：
电荷保持单元，其保持与照射光对应的电荷，电荷保持单元连接到用于检测作为图像信号的与所保持的电荷对应的电压的电荷检测节点；
放大单元，其将与用作图像信号的参考的标准信号和检测到的图像信号之间的差对应的电压作为电荷保持单元的复位电压输出；
复位单元，其通过使电荷检测节点和放大单元的输出导通而使电荷保持单元复位；
耦合电容器，其将输出的复位电压传输到电荷保持单元，耦合电容器设置在电荷检测节点和放大单元的输出之间；以及
标准信号供应单元，其在电荷检测节点和放大单元的输出导通的情况下将标准信号供应给放大单元，并且在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下将与所述标准信号不同的标准信号供应给放大单元。
(2)根据以上(1)所述的图像传感器，其中
标准信号供应单元在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下向放大单元供应电压低于所述标准信号的电压的标准信号。
(3)根据以上(1)或(2)所述的图像传感器，其还包括：
复位电压控制单元，其控制输出的复位电压到耦合电容器的传输，复位电压控制单元设置在放大单元的输出和耦合电容器之间；以及
复位电压保持单元，其保持受控的复位电压，复位电压保持单元连接到复位电压控制单元的输出。
(4)根据以上(1)～(3)中任一项所述的图像传感器，其中
放大单元还放大对应于所述差的电压，并且放大单元根据电荷检测节点和放大单元的输出是否导通而改变放大单元中的带宽。
(5)根据以上(1)～(4)中任一项所述的图像传感器，其还包括：
图像信号输出单元，其输出检测到的图像信号，图像信号输出单元连接到电荷检测节点。
(6)根据以上(1)～(5)中任一项所述的图像传感器，其还包括：
参考信号生成单元，其生成用作对输出的图像信号执行模拟/数字转换时的参考的参考信号；以及
保持单元，其基于输出的图像信号和生成的参考信号的比较结果而保持对应于参考信号的数字信号，并且将所保持的数字信号作为图像信号的模拟/数字转换的结果输出，其中，
放大单元还将与输出的图像信号和生成的参考信号之间的差对应的电压作为比较的结果输出到保持单元。
(7)根据以上(6)所述的图像传感器，其中
放大单元放大与输出的图像信号和供应的标准信号之间的差对应的电压，并且以与上述放大中的增益不同的增益放大与输出的图像信号和生成的参考信号之间的差对应的电压。
(8)摄像装置，其包括：
电荷保持单元，其保持与照射光对应的电荷，电荷保持单元连接到用于检测作为图像信号的与所保持的电荷对应的电压的电荷检测节点；
放大单元，其将与用作图像信号的参考的标准信号和检测到的图像信号之间的差对应的电压作为电荷保持单元的复位电压输出；
复位单元，其通过使电荷检测节点和放大单元的输出导通而使电荷保持单元复位；
耦合电容器，其将输出的复位电压传输到电荷保持单元，耦合电容器设置在电荷检测节点和放大单元的输出之间；
标准信号供应单元，其在电荷检测节点和放大单元的输出导通的情况下将标准信号供应给放大单元，并且在电荷检测节点和放大单元的输出不导通的情况下将与所述标准信号不同的标准信号供应给放大单元；以及
处理电路，其对检测到的图像信号进行处理。
(9)摄像装置，其包括：
像素，所述像素包括：
光电检测器；
控制晶体管；
电容器，所述电容器连接到所述光电检测器；
复位晶体管，所述复位晶体管连接在所述控制晶体管和所述电容器之间；
放大器晶体管，所述放大器晶体管具有连接到所述电容器的栅极端子；和
选择晶体管，所述选择晶体管连接到所述放大器晶体管，
第一信号线，所述第一信号线连接到所述选择晶体管；以及
第一放大电路，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。
(10)根据(9)所述的摄像装置，其还包括开关电路，所述开关电路连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，其中，所述开关电路被配置成将所述第一放大电路的所述第二输入端子连接到所述第一参考信号或第二参考信号。
(11)根据(10)所述的摄像装置，其还包括连接到所述开关电路的参考信号生成电路。
(12)根据(11)所述的摄像装置，其中，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
(13)根据(9)～(12)中任一项所述的摄像装置，其还包括第二放大电路，其中，所述第二放大电路的第一输入端子连接到所述选择晶体管。
(14)根据(13)所述的摄像装置，其中，所述第二放大电路的第二输入端子被配置成接收与所述第一参考信号不同的第二参考信号。
(15)根据(13)或(14)所述的摄像装置，其还包括开关电路，所述开关电路被配置成选择性地将所述第一放大电路的输出或所述第二放大电路的输出连接到所述控制晶体管。
(16)根据(14)或(15)所述的摄像装置，其还包括参考信号生成电路，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
(17)根据(14)～(16)中任一项所述的摄像装置，其中，所述参考信号生成电路的第一输出连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，并且所述参考信号生成电路的第二输出连接到所述第二放大电路的所述第二输入端子。
(18)根据(13)～(17)中任一项所述的摄像装置，其中，所述第二放大电路的所述第一输入端子经由第二信号线连接到所述选择晶体管。
(19)包括摄像装置的电子设备，所述摄像装置包括：
像素，所述像素包括：
光电检测器；
控制晶体管；
电容器，所述电容器连接到所述光电检测器；
复位晶体管，所述复位晶体管连接在所述控制晶体管和所述电容器之间；
放大器晶体管，所述放大器晶体管具有连接到所述电容器的栅极端子；和
选择晶体管，所述选择晶体管连接到所述放大器晶体管，第一信号线，所述第一信号线连接到所述选择晶体管；以及
第一放大电路，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。
(20)根据(19)所述的电子设备，其还包括开关电路，所述开关电路连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，其中，所述开关电路被配置成将所述第一放大电路的所述第二输入端子连接到所述第一参考信号或第二参考信号。
(21)根据(20)所述的电子设备，其还包括连接到所述开关电路的参考信号生成电路。
(22)根据(21)所述的电子设备，其中，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
(23)根据(19)～(22)中任一项所述的电子设备，其还包括第二放大电路，其中，所述第二放大电路的第一输入端子连接到所述选择晶体管。
(24)根据(23)所述的电子设备，其中，所述第二放大电路的第二输入端子被配置成接收与所述第一参考信号不同的第二参考信号。
(25)根据(23)或(24)所述的电子设备，其还包括开关电路，所述开关电路被配置成选择性地将所述第一放大电路的输出或所述第二放大电路的输出连接到所述控制晶体管。
(26)根据(24)或(25)所述的电子设备，其还包括参考信号生成电路，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
(27)根据(24)～(26)中任一项所述的电子设备，其中，所述参考信号生成电路的第一输出连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，并且所述参考信号生成电路的第二输出连接到所述第二放大电路的所述第二输入端子。
(28)根据(23)～(27)中任一项所述的电子设备，其中，所述第二放大电路的所述第一输入端子经由第二信号线连接到所述选择晶体管。
本领域技术人员应该理解，可以根据设计要求和其他因素进行各种变型、组合、次组合和变更，只要这些变型、组合、次组合和变更在所附权利要求或其等同物的范围内。
附图标记列表
2 像素芯片
3 电路芯片
10 像素阵列单元
20 垂直驱动单元
30 列信号处理单元
40 标准信号供应单元
42、43、45、46 电压源
44、47、360、370、380 选择单元
50 参考信号生成单元
100 像素
101 复位电压控制单元
102 复位单元
103 复位电压保持单元
104 耦合电容器
105 光电转换单元
106 电荷保持单元
107 图像信号检测单元
108 图像信号选择单元
109 电荷检测节点
111 溢流栅极
112 电荷传输单元
122、123、132、133 焊盘
310 恒流电源
320、350 放大单元
330、390 模拟/数字转换单元
331 比较单元
332、392 计数单元
333、393 保持单元
340 图像信号传输单元

Claims (20)

1.摄像装置，其包括：
像素，所述像素包括：
光电检测器；
控制晶体管；
电容器，所述电容器由串联连接的耦合电容器、复位电压保持单元与电荷保持单元并联连接而构成，且所述光电检测器的一端连接在所述耦合电容器与所述电荷保持单元之间；
复位晶体管，所述复位晶体管连接在所述控制晶体管和所述光电检测器之间；
放大器晶体管，所述放大器晶体管具有连接到所述光电检测器的栅极端子；和
选择晶体管，所述选择晶体管连接到所述放大器晶体管，
第一信号线，所述第一信号线连接到所述选择晶体管；以及
第一放大电路，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其还包括开关电路，所述开关电路连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，其中，所述开关电路被配置成将所述第一放大电路的所述第二输入端子连接到所述第一参考信号或第二参考信号。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其还包括连接到所述开关电路的参考信号生成电路。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其还包括第二放大电路，其中，所述第二放大电路的第一输入端子连接到所述选择晶体管。
6.根据权利要求5所述的摄像装置，其中，所述第二放大电路的第二输入端子被配置成接收与所述第一参考信号不同的第二参考信号。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其还包括开关电路，所述开关电路被配置成选择性地将所述第一放大电路的输出或所述第二放大电路的输出连接到所述控制晶体管。
8.根据权利要求7所述的摄像装置，其还包括参考信号生成电路，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，所述参考信号生成电路的第一输出连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，并且所述参考信号生成电路的第二输出连接到所述第二放大电路的所述第二输入端子。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的摄像装置，其中，所述第二放大电路的所述第一输入端子经由所述第一信号线连接到所述选择晶体管。
11.包括摄像装置的电子设备，所述摄像装置包括：
像素，所述像素包括：
光电检测器；
控制晶体管；
电容器，所述电容器由串联连接的耦合电容器、复位电压保持单元与电荷保持单元并联连接而构成，且所述光电检测器的一端连接在所述耦合电容器与所述电荷保持单元之间；
复位晶体管，所述复位晶体管连接在所述控制晶体管和所述光电检测器之间；
放大器晶体管，所述放大器晶体管具有连接到所述光电检测器的栅极端子；和
选择晶体管，所述选择晶体管连接到所述放大器晶体管，
第一信号线，所述第一信号线连接到所述选择晶体管；以及
第一放大电路，所述第一放大电路包括连接到所述第一信号线的第一输入端子、配置成接收第一参考信号的第二输入端子、和连接到所述控制晶体管的输出端子。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其还包括开关电路，所述开关电路连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，其中，所述开关电路被配置成将所述第一放大电路的所述第二输入端子连接到所述第一参考信号或第二参考信号。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其还包括连接到所述开关电路的参考信号生成电路。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
15.根据权利要求11所述的电子设备，其还包括第二放大电路，其中，所述第二放大电路的第一输入端子连接到所述选择晶体管。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述第二放大电路的第二输入端子被配置成接收与所述第一参考信号不同的第二参考信号。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其还包括开关电路，所述开关电路被配置成选择性地将所述第一放大电路的输出或所述第二放大电路的输出连接到所述控制晶体管。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其还包括参考信号生成电路，所述参考信号生成电路被配置成提供所述第一参考信号和所述第二参考信号。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述参考信号生成电路的第一输出连接到所述第一放大电路的所述第二输入端子，并且所述参考信号生成电路的第二输出连接到所述第二放大电路的所述第二输入端子。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的电子设备，其中，所述第二放大电路的所述第一输入端子经由所述第一信号线连接到所述选择晶体管。
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