本發(fā)明涉及攝像裝置。

背景技術(shù)：

存在于自然界中的被攝體的動態(tài)范圍較大。例如在車載用的攝像裝置中，由于被攝體的明亮度時時刻刻變化，所以要求將較亮的被攝體和較暗的被攝體同時攝像(寬動態(tài)范圍)。為了實現(xiàn)寬動態(tài)范圍，例如提出了以下這樣的方法。

在專利文獻(xiàn)1及2所公開的攝像裝置中，使用硅光電二極管。在專利文獻(xiàn)1中，通過將曝光時間(以下有時稱作“蓄積時間”)相互不同的圖像合成，能夠得到較寬的動態(tài)范圍。該手法已經(jīng)達(dá)到了實用化。此外，在專利文獻(xiàn)2中，將從配置在1像素內(nèi)的感光度不同的多個攝像單元得到的圖像合成而將動態(tài)范圍擴(kuò)大。

專利文獻(xiàn)3提出了一種代替阻礙寬動態(tài)范圍的硅光電二極管而具有光電變換膜的層疊型傳感器。

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭62－108678號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008－99073號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2007－59465號公報

專利文獻(xiàn)4：日本特開2012－19167號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

在上述以往的攝像裝置中，要求進(jìn)一步的寬動態(tài)范圍攝影的提高。本申請的非限定性的某個例示性的一實施方式提供一種能夠進(jìn)行寬動態(tài)范圍攝影的攝像裝置及攝像機(jī)系統(tǒng)。

用于解決技術(shù)問題的手段

為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方式的攝像裝置具備：第1攝像單元，包括：通過光電變換生成第1信號的第1光電變換部；和與上述第1光電變換部電連接、并檢測上述第1信號的第1信號檢測電路；第2攝像單元，包括：通過光電變換生成第2信號的第2光電變換部；和與上述第2光電變換部電連接、并檢測上述第2信號的第2信號檢測電路；上述第1攝像單元的感光度比上述第2攝像單元的感光度高；上述第1信號檢測電路具有與上述第2信號檢測電路不同的電路結(jié)構(gòu)。

概括性或具體的形態(tài)也可以由元件、設(shè)備、裝置、系統(tǒng)、集成電路或方法實現(xiàn)。此外，概括性或具體的形態(tài)也可以由元件、設(shè)備、裝置、系統(tǒng)、集成電路及方法的任意的組合實現(xiàn)。

公開的實施方式的追加性的效果及優(yōu)點根據(jù)說明書及附圖而變得清楚。效果及/或優(yōu)點由在說明書及附圖中公開的各種各樣的實施方式或特征分別提供，為了得到它們中的1個以上并不需要全部。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的一個方式，能夠提供一種能進(jìn)行寬動態(tài)范圍攝影的攝像裝置及攝像機(jī)系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是表示以往的攝像單元特性和優(yōu)選的攝像單元特性的圖。

圖2是表示以往的攝像單元特性和更優(yōu)選的攝像單元特性的圖。

圖3是示意地表示電荷蓄積節(jié)點的電容與飽和電子數(shù)(ele)及隨機(jī)噪聲(ele)的關(guān)系的圖。

圖4是示意地表示攝像裝置100的構(gòu)造的一例的框圖。

圖5是表示單位像素1中的第1信號處理電路p1及第2信號處理電路p2的示意圖。

圖6a是表示例示性的第1實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖6b是表示例示性的第1實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖7是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖8是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9a是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9b是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9c是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9d是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9e是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9f是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9g是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9h是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9i是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9j是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9k是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9l是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9m是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖9n是表示例示性的第2實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖10是表示例示性的第2實施方式的第1攝像單元1a的動作定時的一例的時序圖。

圖11表示例示性的第3實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)。

圖12表示例示性的第3實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)。

圖13表示例示性的第3實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)。

圖14a是表示例示性的第3實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14b是表示例示性的第3實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14c是表示例示性的第3實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14d是表示例示性的第3實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14e是表示例示性的第3實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14f是表示例示性的第3實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14g是表示例示性的第3實施方式的電路結(jié)構(gòu)的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14h是表示例示性的第3實施方式的電路結(jié)構(gòu)的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖14i是表示例示性的第3實施方式的電路結(jié)構(gòu)的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖15是表示第1攝像單元1a的第1信號處理電路p1的一部分的示意圖。

圖16是表示例示性的第3實施方式的第1攝像單元1a的動作定時的一例的時序圖。

圖17是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖18是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖19是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20a是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20b是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20c是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20d是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20e是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20f是表示例示性的第4實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20g是表示例示性的第4實施方式的電路結(jié)構(gòu)的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20h是表示例示性的第4實施方式的電路結(jié)構(gòu)的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20i是表示例示性的第4實施方式的電路結(jié)構(gòu)的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖21是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖22是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖23是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的另一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24a是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24b是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24c是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24d是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24e是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24f是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24g是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24h是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24i是表示例示性的第5實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖25是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖26a是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26b是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26c是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26d是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26e是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26f是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26g是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26h是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖26i是表示例示性的第6實施方式的電路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的變形的示意圖。

圖27是表示例示性的第6實施方式的、有第1頻帶控制晶體管m13的情況下的驅(qū)動的定時例的時序圖。

圖28是表示例示性的第6實施方式的、沒有第1頻帶控制晶體管m13的情況下的驅(qū)動的定時例的時序圖。

圖29是表示例示性的第7的實施方式的攝像機(jī)系統(tǒng)204的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

首先，說明本發(fā)明者考察的以往技術(shù)的問題點。

在專利文獻(xiàn)1所公開的圖像合成中，將多個圖像數(shù)據(jù)以時間序列取得。因此，為了得到一張合成圖像而需要通常的攝像時間的數(shù)倍的時間。此外，由于將有時間差的圖像合成，所以圖像的同時性受損，在有運(yùn)動的被攝體的圖像中發(fā)生紊亂。

在專利文獻(xiàn)2中，使用感光度及飽和電子數(shù)相同的、相同大小的多個光電二極管。采用具有將向各個光電二極管入射的光量按大小區(qū)分的片上頂透鏡(onchiptoplens)的片上(onchip)構(gòu)造。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使得多個攝像單元之間看起來實效感光度不同。由于在1像素內(nèi)搭載有兩個單元，所以能夠同時攝像，確保了圖像的同時性。

另一方面，由于需要在1像素內(nèi)配置兩個單元，所以光電二極管的面積與以往相比不得不成為1/2以下。光電二極管的面積與感光度或飽和電子數(shù)處于比例關(guān)系。結(jié)果，如果光電二極管的面積成為1/2以下，則感光度及飽和電子數(shù)也成為以往的1/2以下。

圖1示意地表示以往的攝像單元特性和優(yōu)選的攝像單元特性。橫軸表示感光度，縱軸表示飽和電子數(shù)。這里所說的感光度，是表示攝像裝置(具體而言是圖像傳感器)的特性的指標(biāo)之一，是指對于入射光在攝像單元中產(chǎn)生的電荷(電子空穴對)的數(shù)量。感光度通常用單位(ele/lux－sec)表示。此外，所謂飽和電子數(shù)，是指在攝像單元中蓄積的電子數(shù)的容許量，用單位(ele)表示。感光度及飽和電子數(shù)原則上與光電變換元件的有效面積成比例。但是，感光度也依存于微透鏡的設(shè)計。

以下，將在單一的像素內(nèi)具有1個攝像單元的單元稱作“通常單元”。在寬動態(tài)范圍攝影中，單一的像素內(nèi)的兩個攝像單元優(yōu)選的是具備(a)作為與通常單元相同程度的感光度及飽和電子數(shù)的攝像單元特性、和(b)飽和電子數(shù)是與通常單元相同程度、感光度比通常單元低的攝像單元特性。圖中的“a”及“b”表示該優(yōu)選的組合。

圖1中的“a’”及“b’”表示專利文獻(xiàn)2中的兩個攝像單元的組合。如上述那樣，各攝像單元(光電二極管)的面積與通常單元相比為1/2以下。因此，各攝像單元的感光度下降，飽和電子數(shù)也減少。這意味著從優(yōu)選的特性背離。這樣，專利文獻(xiàn)2的攝像單元的特性與被要求的特性相比明顯較差。

圖2示意地表示以往的攝像單元特性和更加優(yōu)選的攝像單元特性。通過使感光度降低，將當(dāng)入射光的光量較高時可能發(fā)生的飽和緩和。除此以外，如果能夠增大飽和電子數(shù)本身，則動態(tài)范圍被進(jìn)一步擴(kuò)大。

表1將具有光電二極管的以往的si傳感器與在專利文獻(xiàn)3中公開的具有光電變換膜的層疊型傳感器比較，表示決定元件功能及傳感器性能的各個因素。根據(jù)表1可知，在以往的si傳感器中，感光度、飽和電子數(shù)都由光電二極管的性能決定。相對于此，在具有光電變換膜的層疊型傳感器中，感光度依存于光電變換膜的面積和其量子效率，飽和電子數(shù)依存于電荷蓄積節(jié)點的電容。據(jù)此，越是將電荷蓄積節(jié)點的電容增大，飽和電子數(shù)越是增加。但是，在電荷蓄積節(jié)點的電容的增大具有較大的副作用。

[表1]

圖3示意地表示電荷蓄積節(jié)點的電容與飽和電子數(shù)(ele)及隨機(jī)噪聲(ele)的關(guān)系。橫軸表示電荷蓄積節(jié)點的電容，縱軸表示飽和電子數(shù)及隨機(jī)噪聲。通過使電荷蓄積節(jié)點的電容變大，能夠使飽和電子數(shù)增大，但與此同時發(fā)生隨機(jī)噪聲增大的問題。

在隨機(jī)噪聲中，包括當(dāng)電荷檢測電路將蓄積在電荷蓄積節(jié)點中的電荷讀出時、即傳輸時發(fā)生的噪聲、以及當(dāng)電荷檢測電路將蓄積在電荷蓄積節(jié)點中的電荷復(fù)位時發(fā)生的噪聲(以下稱作“ktc噪聲”)。如果使電荷蓄積節(jié)點大電容化，則飽和電子數(shù)能夠增大，但電荷蓄積節(jié)點電壓的變化量相對于每單位體積的蓄積電荷數(shù)的變化量的比例變小。在電荷檢測電路中發(fā)生的噪聲是電壓噪聲，結(jié)果，被換算為電荷數(shù)的噪聲變大。

此外，在將硅光電二極管用于光電變換的傳感器中，由于進(jìn)行電荷的完全傳輸，所以cds(相關(guān)雙采樣)對于ktc噪聲的抑制是有效的。相對于此，在使用光電變換膜的層疊型傳感器中，由于不能進(jìn)行電荷的完全傳輸，所以不能使用cds將ktc噪聲消除。因此，需要進(jìn)行例如在專利文獻(xiàn)4中提出那樣的使用反饋的噪聲消除。但是，如上述那樣，如果使電荷蓄積節(jié)點大電容化，則電荷蓄積節(jié)點電壓的變化量相對于每單位體積的蓄積電荷數(shù)的變化量的比例變小，所以不能得到通過反饋充分地抑制ktc噪聲的效果。

鑒于這樣的問題，本發(fā)明的發(fā)明者想到了具備新的構(gòu)造的攝像裝置。本發(fā)明的一個方式的概要是在以下的項目中記載那樣的。

〔項目1〕

一種攝像裝置，

具備：

第1攝像單元，具有第1光電變換部和電連接在上述第1光電變換部上的第1信號處理電路；

第2攝像單元，具有第2光電變換部和電連接在上述第2光電變換部上的第2信號處理電路；

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、第1電容元件和電容值比上述第1電容元件大的第2電容元件串聯(lián)連接而成的電容電路、和形成使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大而輸出的第1晶體管、和源極及漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管；

上述第1反饋電路使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號向上述第2晶體管的上述源極及上述漏極的另一方負(fù)反饋；

上述電容電路設(shè)在上述第1像素電極與基準(zhǔn)電位之間；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路、一端被電連接在上述第2光電變換部上的第3電容元件、和形成使上述電信號負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路；

上述第2光電變換部具有第2像素電極和與上述第2像素電極相接的第2光電變換區(qū)域；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極及漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管；

上述第2反饋電路使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號向上述第4晶體管的上述源極及上述漏極的另一方負(fù)反饋。

根據(jù)項目1所記載的攝像裝置，能夠使用同一個像素內(nèi)的兩個攝像單元進(jìn)行高飽和及低感光度的攝像。

〔項目2〕

一種攝像裝置，

具備：

第1攝像單元，具有第1光電變換部和電連接在上述第1光電變換部上的第1信號處理電路；

第2攝像單元，具有第2光電變換部和電連接在上述第2光電變換部上的第2信號處理電路；

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、第1電容元件和電容值比上述第1電容元件大的第2電容元件串聯(lián)連接而成的電容電路、和形成使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、源極及漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管、和源極及漏極的一方被連接在上述第2晶體管的漏極及源極的另一方上的第5晶體管；

上述第1反饋電路使上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號向上述第5晶體管的上述源極及上述漏極的另一方負(fù)反饋；

上述電容電路設(shè)在上述第1像素電極與基準(zhǔn)電位之間；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路、一端被電連接在上述第2光電變換部上的第3電容元件、和形成使上述電信號負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路；

上述第2光電變換部具有第2像素電極和與上述第2像素電極相接的第2光電變換區(qū)域；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極及漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管；

上述第2反饋電路使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號向上述第4晶體管的上述源極及上述漏極的另一方負(fù)反饋。

根據(jù)項目2所記載的攝像裝置，能夠使用同一個像素內(nèi)的兩個攝像單元進(jìn)行高飽和及低感光度的攝像。

〔項目3〕

如項目1或2記載的攝像裝置，上述第1電容元件連接在上述第2晶體管的上述源極與上述漏極之間。

根據(jù)項目3所記載的攝像裝置，能夠使第1攝像單元抑制噪聲的能力提高。

〔項目4〕

如項目1～3中任一項記載的攝像裝置，

上述第1反饋電路在上述第1反饋路徑的一部分中包括上述第1晶體管及第1反轉(zhuǎn)放大器，使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第1晶體管及上述第2反轉(zhuǎn)放大器向上述第2晶體管的上述源極及上述漏極的另一方負(fù)反饋；

上述第2反饋電路在上述第2反饋路徑的一部分中包括上述第3晶體管及第2反轉(zhuǎn)放大器，使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第3晶體管及上述第2反轉(zhuǎn)放大器向上述第4晶體管的上述源極及上述漏極的另一方負(fù)反饋。

根據(jù)項目4所記載的攝像裝置，能夠在各攝像單元中抑制隨機(jī)噪聲。

〔項目5〕

如項目1～4中任一項記載的攝像裝置，上述第2電容元件連接在上述第2晶體管的上述源極或上述漏極上。

根據(jù)項目5所記載的攝像裝置，能夠使第1攝像單元抑制噪聲的能力提高。

〔項目6〕

如項目1～5中任一項記載的攝像裝置，具備多個上述第1及第2攝像單元，多個第1及第2攝像單元以1維或2維排列。

根據(jù)項目6所記載的攝像裝置，能提供一種沒有時間偏差、并且能夠?qū)討B(tài)范圍較寬的被攝體沒有泛白及涂黑地攝像的攝像裝置。

〔項目7〕

如項目6記載的攝像裝置，上述多個第1攝像單元中的每個第1攝像單元和上述多個第2攝像單元中的每個第2攝像單元相互鄰接而配置。

根據(jù)項目7所記載的攝像裝置，能夠?qū)⒏唢柡蛿z像及低噪聲攝像以相同的分辨率實現(xiàn)。

〔項目8〕

一種攝像裝置，是具有多個像素的攝像裝置，

各像素具備：

第1攝像單元，具有第1光電變換部、和經(jīng)由連接部分電連接在上述第1光電變換部上的第1信號處理電路；

第2攝像單元，具有第2光電變換部、和經(jīng)由連接部分電連接在上述第2光電變換部上的第2信號處理電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域，上述第2光電變換部具有第2像素電極和與上述第2像素電極相接的第2光電變換區(qū)域；

上述第1信號處理電路和上述第2信號處理電路具備不同的電路結(jié)構(gòu)，上述第1信號處理電路包含降低噪聲的結(jié)構(gòu)。

〔項目9〕

如項目8記載的攝像裝置，

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述的第1像素電極上的第2晶體管；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管2；

上述第1晶體管和上述第3晶體管、或上述第2晶體管和上述第4晶體管的晶體管尺寸不同。

〔項目10〕

如項目8記載的攝像裝置，

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、和形成使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管。

〔項目11〕

如項目8記載的攝像裝置，

上述第1信號處理電路包括檢測上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、和形成使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路、和形成使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管；

上述第1晶體管和上述第3晶體管、或上述第2晶體管和上述第4晶體管2的晶體管尺寸、或上述第1反饋電路和上述第2反饋電路不同。

〔項目12〕

如項目8記載的攝像裝置，

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、一端被電連接在上述連接部分上的第1電容元件和電容值比上述第1電容元件大的第2電容元件串聯(lián)連接而成的電容電路、和形成使上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管。

〔項目13〕

如項目8記載的攝像裝置，

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、一端被電連接在上述連接部分上的第1電容元件和電容值比上述第1電容元件大的第2電容元件串聯(lián)連接而成的電容電路、和形成使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路、和形成使上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管。

〔項目14〕

如項目8記載的攝像裝置，

上述第1信號處理電路包括檢測在上述第1光電變換部中發(fā)生的電信號的第1信號檢測電路、一端被電連接在上述連接部分上的第1電容元件和電容值比上述第1電容元件大的第2電容元件串聯(lián)連接而成的電容電路、和形成使上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第1反饋路徑的第1反饋電路；

上述第1信號檢測電路包括柵極被連接在上述第1像素電極上、將與上述第1像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第1晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第1像素電極上的第2晶體管；

上述第2信號處理電路包括檢測在上述第2光電變換部中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路、一端被電連接在上述連接部分上的第3電容元件和電容值比上述第3電容元件大的第4電容元件串聯(lián)連接而成的電容電路、和形成使上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路；

上述第2信號檢測電路包括柵極被連接在上述第2像素電極上、將與上述第2像素電極的電位對應(yīng)的信號電壓放大并輸出的第3晶體管、和源極或漏極的一方被連接在上述第2像素電極上的第4晶體管；

上述第1晶體管和上述第3晶體管、或上述第2晶體管和上述第4晶體管的晶體管尺寸、或上述第1反饋電路和上述第2反饋電路、或第1電容元件和第3電容元件、或第2電容元件和第4電容元件不同。

〔項目15〕

如項目8～14中任一項記載的攝像裝置，

上述第2信號處理電路具備一端被電連接在上述第2光電變換部上的第5電容元件。

〔項目16〕

如項目12～15中任一項記載的攝像裝置，上述第1電容元件連接在上述第2晶體管的源極與漏極之間。

〔項目17〕

如項目12～16中任一項記載的攝像裝置，上述第2電容元件連接在上述第2晶體管的源極或漏極的一方與基準(zhǔn)電壓之間。

〔項目18〕

如項目14記載的攝像裝置，上述第3電容元件連接在上述第4晶體管的源極與漏極之間。

〔項目19〕

如項目14或16～18中任一項記載的攝像裝置，上述第4電容元件連接在上述第4晶體管的源極或漏極的一方與基準(zhǔn)電壓之間。

〔項目20〕

如項目8～19中任一項記載的攝像裝置，

上述第1反饋電路在上述第1反饋路徑的一部分中包括上述第1晶體管及第1反轉(zhuǎn)放大器，使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第1晶體管及上述第1反轉(zhuǎn)放大器向上述第2晶體管的上述源極或漏極的另一方負(fù)反饋；

上述第2反饋電路在上述第2反饋路徑的一部分中包括上述第3晶體管及第2反轉(zhuǎn)放大器，使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第3晶體管及上述第2反轉(zhuǎn)放大器向上述第4晶體管的上述源極或漏極的另一方負(fù)反饋。

〔項目21〕

如項目8～20中任一項記載的攝像裝置，

上述第1反饋電路在上述第1反饋路徑的一部分中包括上述第1晶體管，使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第1晶體管向第5晶體管的源極或漏極的另一方負(fù)反饋；

上述第2反饋電路在上述第2反饋路徑的一部分中包括上述第3晶體管，使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第3晶體管向第6晶體管的上述源極或漏極的另一方負(fù)反饋。

〔項目22〕

如項目8～19中任一項記載的攝像裝置，

上述第1反饋電路除了上述第1晶體管以外，還在上述第1反饋路徑的一部分中包括決定上述第1晶體管的輸出的選擇、非選擇的第7晶體管，使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第1晶體管、第7晶體管向進(jìn)行上述第1反饋電路的頻帶限制的第5晶體管的源極或漏極的另一方負(fù)反饋；

除了上述第2晶體管以外，還在上述第2反饋路徑的一部分中包括決定上述第2晶體管的輸出的選擇、非選擇的第8晶體管，使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第2晶體管、第8晶體管向進(jìn)行上述第2反饋電路的頻帶限制的第6晶體管的源極或漏極的另一方負(fù)反饋。

〔項目23〕

如項目8～19中任一項記載的攝像裝置，

上述第1反饋電路將上述第1晶體管包含在上述第1反饋路徑的一部分中，使在上述第1光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第1晶體管向第5晶體管的上述源極或漏極的另一方負(fù)反饋；

上述第2反饋電路將上述第3晶體管包含在上述第2反饋路徑的一部分中，使在上述第2光電變換部中發(fā)生的上述電信號經(jīng)由上述第3晶體管向第6晶體管的上述源極或漏極的另一方負(fù)反饋。

〔項目25〕

如項目8～24中任一項記載的攝像裝置，上述第2信號處理電路具備連接在上述第2像素電極上的第5電容元件。

〔項目26〕

如項目8～25中任一項記載的攝像裝置，上述第1晶體管的柵極寬度比上述第3晶體管的柵極寬度大，或者上述第2晶體管的柵極長度比上述第4晶體管的柵極長度大。

〔項目27〕

如項目8～26中任一項記載的攝像裝置，具備多個上述第1及第2攝像單元，多個第1及第2攝像單元以1維或2維排列。

〔項目28〕

如項目27記載的攝像裝置，上述第1攝像單元和上述第2攝像單元相互鄰接配置。

〔項目29〕

如項目8～28中任一項記載的攝像裝置，

上述第1攝像單元將上述第1光電變換部生成的第1電荷蓄積；

上述第2攝像單元將上述第2光電變換部生成的第1電荷蓄積；

上述第2攝像單元中的上述第2電荷的蓄積時間比上述第1攝像單元中的上述第1電荷的蓄積時間長。

〔項目30〕

一種攝像機(jī)系統(tǒng)，具備：

項目1～29中任一項記載的攝像裝置；

光學(xué)系統(tǒng)，將被攝體像向上述攝像裝置成像；

信號處理部，進(jìn)行信號處理。

〔項目31〕

一種攝像裝置，具備：

第1攝像單元，包括通過光電變換生成第1信號的第1光電變換部、和與上述第1光電變換部電連接并檢測上述第1信號的第1信號檢測電路；

第2攝像單元，包括通過光電變換生成第2信號的第2光電變換部、源極及漏極的一方被電連接在上述第2光電變換部上、源極及漏極的另一方被電連接在上述第1光電變換部上的第2復(fù)位晶體管、和一端被電連接在上述第2光電變換部上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第1電容元件。

〔項目32〕

如項目31記載的攝像裝置，

還具備包括反轉(zhuǎn)放大器的第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、和源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述反轉(zhuǎn)放大器及上述第1復(fù)位晶體管使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目33〕

如項目31記載的攝像裝置，

上述第1信號檢測電路還包括一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、和源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述反轉(zhuǎn)放大器、上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目34〕

如項目33記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目35〕

如項目33記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

〔項目36〕

如項目31記載的攝像裝置，

還具備第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管、一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、和源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管；

上述第1放大晶體管的源極及漏極的一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目37〕

如項目36記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目38〕

如項目36記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上；

〔項目39〕

如項目31記載的攝像裝置，

還具備第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管、一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管、和源極及漏極的一方被電連接在上述第1放大晶體管的源極及漏極的一方上的第1選擇晶體管；

上述第1選擇晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述第1選擇晶體管、上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目40〕

如項目30記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目41〕

如項目39記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

〔項目42〕

如項目31記載的攝像裝置，

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上、檢測上述第1信號的第1放大晶體管、源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管、一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管和第1反饋電路；

上述第1頻帶控制晶體管的柵極被電連接在上述第1像素電極上；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目43〕

如項目42記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目44〕

如項目42記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

〔項目45〕

一種攝像裝置，

具備：

第1攝像單元，包括通過光電變換生成第1信號的第1光電變換部、和電連接在上述第1光電變換部上并檢測上述第1信號的第1信號檢測電路；

第2攝像單元，包括通過光電變換生成第2信號的第2光電變換部、和電連接在上述第2光電變換部上并檢測上述第2信號的第2信號檢測電路；

上述第1攝像單元的感光度比上述第2攝像單元的感光度高；

上述第1信號檢測電路具有與上述第2信號檢測電路不同的電路結(jié)構(gòu)。

〔項目46〕

如項目45記載的攝像裝置，上述第1信號檢測電路構(gòu)成為，與上述第2信號檢測電路相比，降低隨機(jī)噪聲。

〔項目47〕

如項目45或46記載的攝像裝置，上述第1信號檢測電路包含的晶體管的數(shù)量比上述第2信號檢測電路包含的晶體管的數(shù)量多。

〔項目48〕

如項目45～47中任一項記載的攝像裝置，上述第1信號檢測電路包含的電容元件的數(shù)量比上述第2信號檢測電路包含的電容元件的數(shù)量多。

〔項目49〕

如項目45～48中任一項記載的攝像裝置，

上述第1光電變換部包括第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第2光電變換部包括第2像素電極和與上述第2像素電極相接的第2光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上、檢測上述第1信號的第1放大晶體管；

上述第2信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第2像素電極上、檢測上述第2信號的第2放大晶體管；

上述第1放大晶體管的柵極寬度比上述第2放大晶體管的柵極寬度大。

〔項目50〕

如項目45～49中任一項記載的攝像裝置，

上述第1光電變換部包括第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第2光電變換部包括第2像素電極和與上述第2像素電極相接的第2光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管；

上述第2信號檢測電路包括源極及漏極的一方被電連接在上述第2像素電極上、將上述第2信號復(fù)位的第2復(fù)位晶體管；

第1復(fù)位晶體管的柵極長度比第2復(fù)位晶體管的柵極長度大。

〔項目51〕

如項目45～50中任一項記載的攝像裝置，

上述第2光電變換部包括第2像素電極和與上述第2像素電極相接的第2光電變換區(qū)域；

上述第2信號檢測電路包括電連接在上述第2像素電極上、將上述第2信號蓄積的第1電容元件。

〔項目52〕

如項目45～51中任一項記載的攝像裝置，

還具備包括反轉(zhuǎn)放大器的第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、和源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述反轉(zhuǎn)放大器及上述第1復(fù)位晶體管使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目53〕

如項目52記載的攝像裝置，

上述第1信號檢測電路包括一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、和源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述反轉(zhuǎn)放大器、上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目54〕

如項目53記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目55〕

如項目53記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

〔項目56〕

如項目45～51中任一項記載的攝像裝置，

還具備第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域；

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管、一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、和源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管；

上述第1放大晶體管的源極及漏極的一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目57〕

如項目56記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目58〕

如項目56記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

〔項目59〕

如項目45～51中任一項記載的攝像裝置，

還具備第1反饋電路；

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域，

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管、一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管、和源極及漏極的一方被電連接在上述第1放大晶體管的源極及漏極的一方上的第1選擇晶體管；

上述第1選擇晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1放大晶體管、上述第1選擇晶體管、上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目60〕

如項目15記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目61〕

如項目59記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

〔項目62〕

如項目45～51中任一項記載的攝像裝置，

上述第1光電變換部具有第1像素電極和與上述第1像素電極相接的第1光電變換區(qū)域，

上述第1信號檢測電路包括柵極被電連接在上述第1像素電極上并檢測上述第1信號的第1放大晶體管、源極及漏極的一方被電連接在上述第1像素電極上、將上述第1信號復(fù)位的第1復(fù)位晶體管、一端被電連接在上述第1像素電極上的第1電容元件、電容值比上述第1電容元件大、一端被電連接在上述第1電容元件的另一端上、另一端被設(shè)定為基準(zhǔn)電位的第2電容元件、源極及漏極的一方被連接在上述第1電容元件的上述另一端上的第1頻帶控制晶體管和第1反饋電路；

上述第1頻帶控制晶體管的柵極被電連接在上述第1像素電極上；

上述第1反饋電路形成經(jīng)由上述第1頻帶控制晶體管及上述第1電容元件使上述第1像素電極的電位負(fù)反饋的反饋路徑。

〔項目63〕

如項目62記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的上述一方上。

〔項目64〕

如項目62記載的攝像裝置，上述第1復(fù)位晶體管的源極及漏極的另一方被電連接在上述第1頻帶控制晶體管的源極及漏極的另一方上。

根據(jù)本發(fā)明的一個方式，能夠在各像素內(nèi)設(shè)置結(jié)構(gòu)不同的兩個攝像單元。第1攝像單元需要低噪聲特性，但不特別需要高飽和特性。通過第1攝像單元能夠進(jìn)行“低噪聲高感光度攝像”。第2攝像單元需要高飽和特性，但由于擔(dān)負(fù)光量較多、散粒噪聲(shotnoise)的影響較大的較亮的場景的攝像，所以不特別需要低噪聲特性。通過第2攝像單元能夠進(jìn)行“高飽和低感光度攝像”。因而，能夠沒有泛白及涂黑地攝像到明暗差比以往大的被攝體。即，能夠?qū)崿F(xiàn)圖2所示那樣的更優(yōu)選的攝像單元特性。進(jìn)而，在本結(jié)構(gòu)中，通過兩個攝像單元能夠同時進(jìn)行高感光度攝像和低感光度攝像，所以這些攝像間的時間偏差被抑制。

以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式。另外，以下說明的實施方式都表示包含性或具體的例子。在以下的實施方式中表示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等是一例，不是限定本發(fā)明的意思。在本說明書中說明的各種各樣的技術(shù)方案只要不發(fā)生矛盾就能夠相互組合。此外，關(guān)于以下的實施方式的構(gòu)成要素中的在表示最上位概念的獨立權(quán)利要求中沒有記載的構(gòu)成要素，設(shè)為任意的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。在以下的說明中，有將實質(zhì)上具有相同功能的構(gòu)成要素用共通的標(biāo)號表示而省略說明的情況。

(第1實施方式)

參照圖4至圖6b說明本實施方式的攝像裝置100的構(gòu)造。以下，說明作為半導(dǎo)體基板而使用p型硅基板的構(gòu)造例。此外，表示作為信號電荷而利用空穴的例子。另外，作為信號電荷也可以使用電子。

(攝像裝置100的構(gòu)造)

圖4示意地表示攝像裝置100的構(gòu)造的一例。攝像裝置100具備2維排列的多個單位像素1。另外，實際上可以將幾百萬個單位像素1以2維排列，但圖4著眼于其中的以2×2的矩陣狀配置的單位像素1而表示其狀況。另外，攝像裝置100也可以是線傳感器。在此情況下，多個單位像素1可以在1維(行方向或列方向)上排列。

單位像素1包括第1攝像單元1a及第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a是對應(yīng)于低噪聲的攝像單元，第2攝像單元1a’是對應(yīng)于高飽和的攝像單元。典型地，第1攝像單元1a作為高感光度用的攝像單元發(fā)揮功能，第2攝像單元1a’作為低感光度用的攝像單元發(fā)揮功能。攝像裝置100為第1攝像單元1a使用而具備按每行配置的多個復(fù)位信號線6及多個地址信號線7、和按每列配置的多個垂直信號線9、電源配線8及多個反饋信號線10。此外，攝像裝置100為第2攝像單元1a’使用而具備按每行配置的多個復(fù)位信號線6’及多個地址信號線7’、和按每列配置的多個垂直信號線9’、電源配線8’及多個反饋信號線10’。

在攝像裝置100中，分別單獨地設(shè)有處理來自第1攝像單元1a的信號的第1周邊電路和處理來自第2攝像單元1a’的信號的第2周邊電路。第1周邊電路具備第1垂直掃描電路2、第1水平掃描電路3、第1反轉(zhuǎn)放大器11、第1列ad變換電路4及電流源5，第2周邊電路具有第2垂直掃描電路2’、第2水平掃描電路3’、第2反轉(zhuǎn)放大器11’、第2列ad變換電路4’及第2電流源5’。

如果著眼于第1攝像單元1a，則第1垂直掃描電路控制多個復(fù)位信號線6及多個地址信號線7。垂直信號線9連接在第1水平掃描電路3上，將像素信號向第1水平掃描電路3傳遞。電源配線8向全部的單位像素1a供給電源電壓(例如vdd)。反饋信號線10將來自后述的反轉(zhuǎn)放大器11的反饋信號向單位像素1的第1攝像單元1a傳遞。在第2攝像單元1a’中，也與第1攝像單元1a同樣配線有各種信號線，各個電路控制各信號線。但是，第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’的復(fù)位信號線6、6’、地址信號線7、7’根據(jù)像素的結(jié)構(gòu)可以共用。此外，反饋信號線10、10’、第1反轉(zhuǎn)放大器11、第2反轉(zhuǎn)放大器11’根據(jù)像素的結(jié)構(gòu)可以共用及省略。此外，隨之第1垂直掃描電路2、第2垂直掃描電路2’、第1水平掃描電路3及第2水平掃描電路3’也根據(jù)像素的結(jié)構(gòu)可以共用。

(第1及第2攝像單元1a、1a’的電路結(jié)構(gòu))

接著，參照圖5、圖6a說明第1及第2攝像單元1a、1a’(單位像素1)的電路結(jié)構(gòu)例。

圖5表示單位像素1中的第1及第2信號處理電路p1、p2。圖6a表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)的一例。

單位像素1在同一個像素內(nèi)具有第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a作為低噪聲單元發(fā)揮功能。第1攝像單元1a具有將光變換為電信號的第1光電變換部pc1、和電連接在第1光電變換部pc1上并將由第1光電變換部pc1生成的電信號讀出的第1信號處理電路p1。第1光電變換部pc1具有第1像素電極e1和與第1像素電極e1相接的第1光電變換區(qū)域d1。

第1信號處理電路p1包括檢測由第1光電變換部pc1生成的電信號的第1信號檢測電路。第1信號檢測電路具有第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11和第1復(fù)位晶體管m12。第1放大晶體管m10的柵極連接在第1光電變換部pc1上。第1放大晶體管m10將由第1光電變換部pc1生成的電信號放大。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方連接在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上。第1選擇晶體管m11將由第1放大晶體管m10放大后的信號有選擇地輸出。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方連接在讀出節(jié)點fd1上。第1復(fù)位晶體管m12將連接在第1光電變換部pc1的第1像素電極上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位(初始化)。

第2攝像單元1a’作為高飽和單元發(fā)揮功能。第2攝像單元1a’具有將光變換為電信號的第2光電變換部pc2、和電連接在第2光電變換部pc2上并將由第2光電變換部pc2生成的電信號讀出的第2信號處理電路p2。第2光電變換部pc2具有第2像素電極e2和與第2像素電極e2相接的第2光電變換區(qū)域d2。

第2信號處理電路p2包括檢測由第2光電變換部pc2生成的電信號的第2信號檢測電路。第2信號檢測電路具有第2放大晶體管m20、第2選擇晶體管m21和第2復(fù)位晶體管m22。第2放大晶體管m20的柵極連接在第2光電變換部pc2上。第2放大晶體管m20將由第2光電變換部pc2生成的電信號放大。第2選擇晶體管m21的源極及漏極的一方連接在第2放大晶體管m20的源極及漏極的一方上。第2選擇晶體管m20將由第2放大晶體管m20放大后的信號有選擇地輸出。第2復(fù)位晶體管m22的源極及漏極的一方連接在讀出節(jié)點fd2上。第2復(fù)位晶體管m22將連接在第2光電變換部pc2的第2像素電極上的讀出節(jié)點fd2復(fù)位(初始化)。

第1攝像單元1a由于承擔(dān)較暗的場景的攝像，所以需要低噪聲特性，而不特別需要高飽和特性。另一方面，第2攝像單元1a’由于承擔(dān)較亮的場景的攝像，所以需要高飽和特性。但是，在較亮的場景的攝像中，光的量較多，由散粒噪聲決定特性，所以第2攝像單元1a’不特別需要低噪聲特性。

在本實施方式中，第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大，結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的低噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果提高。另一方面，第2攝像單元1a’的低噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

圖6b表示本實施方式的單位像素1的其他的電路結(jié)構(gòu)例。如圖6b所示，設(shè)有電連接在第2光電變換部pc2與基準(zhǔn)電壓vbw之間的第5電容元件cw。由此，能夠使第2攝像單元1a’的高飽和特性相應(yīng)于電容比而提高。結(jié)果，還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的動態(tài)范圍的擴(kuò)大。另外，在圖6b以后的圖中，第1信號處理電路及第2信號處理電路的各自的標(biāo)號“p1”及“p2”省略而僅在說明書中使用。

根據(jù)本實施方式，能夠抑制無用的像素的尺寸的增加。此外，根據(jù)本實施方式，能夠提供一種能夠在用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲高感光度攝像的同時、用第2攝像單元1a’進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。此外，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)⒚靼挡钶^大的被攝體沒有時間偏差且沒有泛白及涂黑地攝像。

(第2實施方式)

參照圖7至圖10說明第2實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。

圖7表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。單位像素1在同一個像素內(nèi)具有第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a作為低噪聲單元發(fā)揮功能。第1攝像單元1a具有將光變換為電信號的第1光電變換部pc1、和電連接在第1光電變換部pc1上并將由第1光電變換部pc1生成的電信號讀出的第1信號處理電路p1。

第1信號處理電路p1包括檢測由第1光電變換部pc1生成的電信號的第1信號檢測電路。第1信號檢測電路具有第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1復(fù)位晶體管m13和第1反饋電路。第1放大晶體管m10的柵極連接在第1光電變換部pc1上。第1放大晶體管m10將由第1光電變換部pc1生成的電信號放大。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方連接在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上。第1放大晶體管m10將由第1放大晶體管m10放大后的信號有選擇地輸出。第1復(fù)位晶體管m13的源極及漏極的一方連接在讀出節(jié)點fd1上。第1復(fù)位晶體管m13將連接在第1光電變換部pc1第1像素電極上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位(初始化)。

第1反饋電路具有第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1，形成使當(dāng)將第1復(fù)位晶體管m13設(shè)為關(guān)閉時發(fā)生的ktc噪聲負(fù)反饋的第1反饋路徑。通過第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1，能夠提高第1反饋路徑的增益并使噪聲抑制效果提高。第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1對應(yīng)于圖4中的第1反轉(zhuǎn)放大器11。

第2攝像單元1a’作為高飽和單元發(fā)揮功能。第2攝像單元1a’具有將光變換為電信號的第2光電變換部pc2、和電連接在第2光電變換部pc2上并將由第2光電變換部pc2生成的電信號讀出的第2信號處理電路p2。

第2信號處理電路p2包括檢測在第2光電變換部pc2中發(fā)生的電信號的第2信號檢測電路。第2信號檢測電路具有第2放大晶體管m20、第2選擇晶體管m21和第2復(fù)位晶體管m22。第2放大晶體管m20的柵極連接在第2光電變換部pc2上。第2放大晶體管m20將由第2光電變換部pc2生成的電信號放大。第2選擇晶體管m21的源極及漏極的一方連接在第2放大晶體管m20的源極及漏極的一方上。第2選擇晶體管m21將由第2放大晶體管m20放大后的信號有選擇地輸出。第2復(fù)位晶體管m22連接在讀出節(jié)點fd2上，將連接在第2光電變換部pc2的第2像素電極上的讀出節(jié)點fd2復(fù)位(初始化)。

第1攝像單元1a由于承擔(dān)較暗的場景的攝像，所以需要低噪聲特性，但不特別需要高飽和特性。另一方面，第2攝像單元1a’由于承擔(dān)較亮的場景的攝像，所以需要高飽和特性。但是，在較亮的場景的攝像中，光的量較多，由散粒噪聲決定特性，所以第2攝像單元1a’不特別需要低噪聲特性。

第1攝像單元1a由于具備第1反饋電路，所以能夠大幅地抑制在第1復(fù)位晶體管m13關(guān)閉時發(fā)生的噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。另外，關(guān)于噪聲抑制方法在后面敘述。進(jìn)而，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m13的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成為問題。

圖8表示本實施方式的單位像素1的其他的電路結(jié)構(gòu)例。如圖示那樣，設(shè)有電連接在第2光電變換部pc2與基準(zhǔn)電壓vbw之間的第5電容元件cw。由此，能夠使第2攝像單元1a’的高飽和特性相應(yīng)于電容比而提高。結(jié)果，還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的動態(tài)范圍的擴(kuò)大。

根據(jù)本實施方式，能夠抑制無用的像素的尺寸的增加。此外，根據(jù)本實施方式，能夠提供一種能夠在用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲高感光度攝像的同時、用第2攝像單元1a’進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。此外，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)⒚靼挡钶^大的被攝體沒有時間偏差且沒有泛白及涂黑地攝像。

參照圖9a至圖9n說明本實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)例。使用各個電路結(jié)構(gòu)也能夠得到與上述效果相同的效果。

圖9a至圖9n表示本實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)例。以下，在多個電路結(jié)構(gòu)例中，以代表性的電路結(jié)構(gòu)例為主進(jìn)行說明。

圖9a所示的單位像素1具備對圖7所示的單位像素1的第2攝像單元1a’附加了形成使當(dāng)將第2復(fù)位晶體管m23關(guān)閉時發(fā)生的ktc噪聲負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路的結(jié)構(gòu)。第2反饋電路包括第2反轉(zhuǎn)放大器fbamp2。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲攝像，能夠使用第2攝像單元1a’進(jìn)行低噪聲且高飽和的攝像。結(jié)果，能夠抑制攝像數(shù)據(jù)全域的噪聲。特別是，在中間光量下的攝像中能夠有效地抑制噪聲，能夠取得更加精彩的圖像。第2反轉(zhuǎn)放大器fbamp2對應(yīng)于圖4中的第1反轉(zhuǎn)放大器11’。

如上述那樣，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m13的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m23的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。進(jìn)而，也可以將第1反饋電路的增益設(shè)定得比第2反饋電路的增益大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果更進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

圖9c所示的單位像素1具備對圖7所示的單位像素1的第1攝像單元1a附加了第1頻帶控制晶體管m13、第1電容元件cc1及第2電容元件cs1的結(jié)構(gòu)。第1頻帶控制晶體管m13進(jìn)行第1反饋電路的頻帶控制。第1頻帶控制晶體管m13配置在反饋路徑上，連接在第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1的輸出上。第1電容元件cc1電連接在讀出節(jié)點fd1與第1頻帶控制晶體管m13的源極或漏極之間。第2電容元件cs1具有比第1電容元件cc1大的電容值，連接在第1電容元件cc1與基準(zhǔn)電壓vb1之間。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使第1攝像單元1a抑制噪聲的能力提高。

如上述那樣，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

如圖9c所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點(有稱作“連接部”的情況)rd1之間?；蛘?，如圖9e所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極中的不與連接節(jié)點rd1連接的那一方之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以不另外設(shè)置復(fù)位電壓vret(＝vrst)。此外，由于能夠施加反饋而收斂在復(fù)位值附近，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲消除的高速化。

圖9g所示的單位像素1具備對圖9c所示的單位像素1的第2攝像單元1a’附加了形成使當(dāng)將第2復(fù)位晶體管m23關(guān)閉時發(fā)生的ktc噪聲負(fù)反饋的第2反饋路徑的第2反饋電路的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲攝像，能夠使用第2攝像單元1a’進(jìn)行低噪聲且高飽和的攝像。結(jié)果，能夠抑制攝像數(shù)據(jù)全域的噪聲。特別是在中間光量下的攝像中能夠有效地抑制噪聲，能夠取得更加精彩的圖像。

如上述那樣，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m23的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。進(jìn)而，也可以將第1反饋電路的增益設(shè)定得比第2反饋電路的增益大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果更進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

如圖9g所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1之間?；蛘撸鐖D9i所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極中的沒有與連接節(jié)點rd1連接的那一方之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以不另外設(shè)置復(fù)位電壓vret(＝vrst)。此外，由于能夠施加反饋而收斂在復(fù)位值附近，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲消除的高速化。

圖9k、圖9m所示的單位像素1具備對圖9g所示的單位像素1的第2攝像單元1a’附加了第2頻帶控制晶體管m23和具有第3電容元件cc2及第4電容元件cs2的電容電路的結(jié)構(gòu)。第2頻帶控制晶體管m23進(jìn)行第2反饋電路的頻帶控制。第2頻帶控制晶體管m23被配置在反饋路徑上，連接在第2反轉(zhuǎn)放大器fbamp2的輸出與第3電容元件cc2及第4電容元件cs2的連接節(jié)點rd2之間。第3電容元件cc2電連接在讀出節(jié)點fd2與第2頻帶控制晶體管m23的源極或漏極之間。第4電容元件cs2具有比第3電容元件cc2大的電容值，連接在第3電容元件cc2與基準(zhǔn)電壓vb2之間。第3電容元件cc2串聯(lián)地連接在第4電容元件cs2上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲攝像，能夠使用第2攝像單元1a’進(jìn)行低噪聲且高飽和的攝像。結(jié)果，能夠抑制攝像數(shù)據(jù)全域的噪聲。特別是在中間光量下的攝像中能夠有效地抑制噪聲，能夠取得更加精彩的圖像。

如上述那樣，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。進(jìn)而，也可以將第1反饋電路的增益設(shè)定得比第2反饋電路的增益大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果更進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

如圖9k所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1之間。或者，如圖9m所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極中的沒有與連接節(jié)點rd1連接的那一方之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以不另外設(shè)置復(fù)位電壓vret(＝vrst)。此外，由于能夠施加反饋而收斂在復(fù)位值附近，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲消除的高速化。

根據(jù)圖9a至圖9n所示的電路結(jié)構(gòu)，能夠抑制無用的像素的尺寸的增加。此外，能夠提供一種能夠在用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲高感光度攝像的同時、用第2攝像單元1a’進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。進(jìn)而，能夠?qū)⒚靼挡钶^大的被攝體沒有時間偏差且沒有泛白及涂黑地攝像。

與圖8所示的單位像素1同樣，如圖9b、圖9d、圖9f、圖9h、圖9j、圖9l及圖9n所示，也可以設(shè)置電連接在第2光電變換部pc2與基準(zhǔn)電壓vbw之間的第5電容元件cw。由此，能夠?qū)⒌?攝像單元1a’的高飽和特性相應(yīng)于電容比而提高。結(jié)果，也能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的動態(tài)范圍的擴(kuò)大。

以下，表示使用反饋電路的噪聲抑制及數(shù)據(jù)的讀出動作的具體例。

(讀出及噪聲抑制)

以使用圖9c所示的單位像素1的第1攝像單元1a的噪聲抑制及數(shù)據(jù)的讀出動作為具體例進(jìn)行說明。

在第1信號處理電路p1中，在第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方上連接著第2電容元件cs1的一端。由第1頻帶控制晶體管m13和第2電容元件cs1形成rc濾波器電路。進(jìn)而，在第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方上還連接著第1電容元件cc1的一端。第1電容元件cc1的另一端連接在第1讀出節(jié)點fd1上。

在第1頻帶控制晶體管m13的柵極中被輸入第1頻帶控制信號vrs3，由第1頻帶控制信號vrs3的電位決定第1頻帶控制晶體管m13的狀態(tài)。例如，在第1頻帶控制信號vrs3是高電平的情況下，第1頻帶控制晶體管m13開啟，由讀出節(jié)點fd1、第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1、第1頻帶控制晶體管m13和第1電容元件cc1形成反饋路徑。如果第1頻帶控制信號vrs3的電位變低，則第1頻帶控制晶體管m13的電阻成分變大，所以第1頻帶控制晶體管m13的頻帶變窄，反饋的信號的頻率域變窄。當(dāng)形成了反饋時，第1頻帶控制晶體管m13輸出的信號被由第1電容元件cc1和讀出fd1的寄生電容形成的衰減電路衰減，被向讀出節(jié)點fd1反饋。如果設(shè)第1電容元件cc1的電容值為cc，設(shè)讀出節(jié)點fd1的寄生電容為cfd，則衰減率b為b＝cc/(cc+cfd)。進(jìn)而，第1頻帶控制信號vrs3的電位變低，如果成為低電平，則第1頻帶控制晶體管m13關(guān)閉，不形成反饋。讀出節(jié)點fd1還連接在第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方上。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的另一方連接在連接節(jié)點rd1上。

在第1復(fù)位晶體管m12的柵極中被輸入第1復(fù)位控制信號vrs1，由第1復(fù)位控制信號vrs1的電位決定第1復(fù)位晶體管m12的狀態(tài)。例如，在第1復(fù)位控制信號vrs1是高電平的情況下，第1復(fù)位晶體管m12開啟，讀出節(jié)點fd1成為與連接節(jié)點rd1相同的電壓。此時，在第1頻帶控制信號vrs3也是高電平的情況下，第1復(fù)位晶體管m12及第1頻帶控制晶體管13都開啟，讀出節(jié)點fd1和連接節(jié)點rd1都成為希望的復(fù)位電壓vrst。這里，復(fù)位電壓vrst為從第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1的基準(zhǔn)電壓vref1減去第1放大晶體管m10的柵極與源極及漏極中的沒有連接在vdd上的那一方之間的電壓后的值。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方連接在垂直信號線9上。在第1選擇晶體管m11的柵極中被輸入第1選擇控制信號vsel1，由第1選擇控制信號vsel1的電位決定第1選擇晶體管m11的狀態(tài)。例如，在第1選擇控制信號vsel1是高電平的情況下，第1選擇晶體管m11開啟，第1放大晶體管m10和垂直信號線9成為電連接的狀態(tài)。在第1選擇控制信號vsel1是低電平的情況下，第1選擇晶體管m11關(guān)閉，第1放大晶體管m10和垂直信號線9成為電分離的狀態(tài)。

(第1攝像單元1a的動作)

圖10表示本實施方式的第1攝像單元1a的動作定時的一例。

〔復(fù)位期間〕

首先，使第1選擇控制信號vsel1成為高電平(時刻t1)。接著，使第1頻帶控制信號vrs3的電位成為高電平，將第1頻帶控制晶體管m13設(shè)定為開啟狀態(tài)。同時，使第1復(fù)位控制信號vrs1成為高電平，將第1復(fù)位晶體管m12設(shè)定為開啟狀態(tài)(時刻t2)。由此，讀出節(jié)點fd1的電壓成為與復(fù)位電壓vrst相等。

〔噪聲抑制期間〕

接著，使第1復(fù)位控制信號vrs1成為低電平，將第1復(fù)位晶體管m12設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)(時刻t3)。此時，由于第1反饋電路以放大率(＝－a×b)形成反饋，所以將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時的讀出節(jié)點fd1的ktc噪聲被抑制為1/(1+a×b)。此外，此時通過設(shè)定第1頻帶控制信號vrs3的電位、以使第1頻帶控制晶體管m13的動作頻帶成為作為寬頻帶的第1頻帶，能夠高速地抑制噪聲。

同時，將第1頻帶控制信號vrs3設(shè)定為高電平和低電平的中間的電位(時刻t3)另外，該定時也可以是比時刻t3稍稍延遲的定時。此時，第1頻帶控制晶體管m13的動作頻帶成為比第1頻帶低的第2頻帶。另外，通過使第2頻帶相比第1放大晶體管m10的動作頻帶充分變低，噪聲抑制效果變大。但是，與此權(quán)衡，噪聲抑制所需要的時間變長。即使第2頻帶比第1放大晶體管m10的動作頻帶高，也能夠得到噪聲抑制效果。根據(jù)在噪聲抑制中花費的時間，設(shè)計者能夠任意地設(shè)計第2頻帶。在本實施方式中，假設(shè)處于第2頻帶相比第1放大晶體管m10的動作頻帶足夠低的狀態(tài)。

在第2頻帶比第1放大晶體管m10的動作頻帶低的狀態(tài)下，在第1頻帶控制晶體管m13中發(fā)生的熱噪聲被第1反饋電路抑制為1/(1+a×b)^1/2倍。在此狀態(tài)下，將第1頻帶控制信號vrs3設(shè)定為低電平，將頻帶控制晶體管設(shè)為關(guān)閉(時刻t4)。此時殘留在讀出節(jié)點fd1中的ktc噪聲成為將起因于第1復(fù)位晶體管m12的ktc噪聲和起因于第1頻帶控制晶體管m13的ktc噪聲進(jìn)行平方和的值。如果設(shè)第2電容元件cs1的電容值為cs，則在沒有通過反饋的抑制的狀態(tài)下發(fā)生的第1頻帶控制晶體管m13的ktc噪聲與在沒有通過反饋的抑制的狀態(tài)下發(fā)生的第1復(fù)位晶體管m12的ktc噪聲相比成為(cfd/cs)^1/2倍。考慮這一點，與沒有反饋的情況相比，ktc噪聲被抑制為〔1+(1+a×b)×cfd/cs〕^1/2/(1+a×b)倍。

另外，也可以將第1頻帶控制信號vrs3控制為跨過第1頻帶控制晶體管m13的閾值電壓而變化的電位，以使第1頻帶控制晶體管m13從開啟狀態(tài)逐漸變化為關(guān)閉狀態(tài)。由此，即使在構(gòu)成攝像裝置100的多個單位像素1之間在第1頻帶控制晶體管m13的閾值電壓上有偏差，也能夠抑制全部單位像素1的噪聲。進(jìn)而，也可以將變化的第1頻帶控制信號vrs3的電壓范圍限制在單位像素1的偏差的范圍中。由此，能夠縮短變化所需要的時間，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高速的噪聲抑制。

〔曝光/讀出期間〕

接著，垂直信號線9的電位成為與讀出節(jié)點fd1的電位對應(yīng)的電平，但由第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11和電流源5(參照圖4)形成的源極跟隨器電路的放大率是1倍左右。此時，在讀出節(jié)點fd1中，蓄積有變化了與從噪聲抑制完成時(時刻t4)起到讀出時為止被第1光電變換部pc1變換的電信號對應(yīng)的量的電壓信號。讀出節(jié)點fd1的電壓信號被源極跟隨器電路以1倍左右的放大率向垂直信號線9輸出。這里，隨機(jī)噪聲是由第1光電變換部pc1變換的電信號為0時的輸出的擺動，即是ktc噪聲。ktc噪聲在復(fù)位抑制期間中被抑制為〔1+(1+a×b)×cfd/cs〕^1/2/(1+a×b)倍。進(jìn)而，在曝光/讀出期間中以1倍左右的放大率被向垂直信號線9輸出，所以根據(jù)本實施方式，能夠取得抑制了隨機(jī)噪聲的良好的圖像數(shù)據(jù)。

只要面積容許，通過使第2電容元件cs1變大，就能抑制隨機(jī)噪聲。通常，如果使電容變大，則隨機(jī)噪聲被降低。但是，當(dāng)在讀出節(jié)點fd1將電荷信號變換為電壓信號時，信號自身變小。結(jié)果，s/n沒有被改善。

在本實施方式中，由于讀出節(jié)點fd1和連接部節(jié)點rd1被第1電容元件cc1分離，所以即使使第2電容元件cs1的電容變大，也不發(fā)生信號下降。由于僅隨機(jī)噪聲被抑制，所以有s/n比被改善的優(yōu)點。因而，本實施方式在能夠?qū)挝幌袼?的面積取較大那樣的用途的攝像裝置中是有效的。

可以連接例如圖4所示那樣的、用來檢測垂直信號線9的信號的后段電路。后段電路例如由第1垂直掃描電路2、第2垂直掃描電路2’、第1列ad變換電路4及第2列ad變換電路4’構(gòu)成。但是，本發(fā)明并不限于這樣的電路結(jié)構(gòu)。

在攝像裝置100中，為了將后段電路的偏差消除也可以實施cds。具體而言，在將信號電壓讀出后，再次進(jìn)行上述復(fù)位動作。通過在復(fù)位動作完成后、由第1光電變換部pc1進(jìn)行光檢測之前，進(jìn)行在曝光/讀出期間中敘述的讀出動作，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)電壓讀出。通過取信號電壓與基準(zhǔn)電壓的差，能夠得到去除了固定噪聲的信號。

在本實施方式中，在曝光/讀出期間中，讀出節(jié)點fd1的信號以1倍左右的放大率被源極跟隨器電路讀出。但是，本發(fā)明并不限定于，當(dāng)然設(shè)計者也可以根據(jù)系統(tǒng)所需要的s/n比及電路規(guī)模來變更放大率。

在本實施方式中，還可以通過使配置在第1攝像單元a中的電容元件的電容值變大來使噪聲抑制效果變大。

此外，復(fù)位期間中的讀出節(jié)點fd1的復(fù)位電壓也可以如圖9c所示那樣經(jīng)由連接節(jié)點rd1供給，也可以如圖9f所示那樣從第1反轉(zhuǎn)放大器fbamp1直接供給。此外，也可以采用從外部供給希望的電壓值的結(jié)構(gòu)。通過這些結(jié)構(gòu)的展開例，在窄面積的像素布局中能夠使將各節(jié)點連接的配線最優(yōu)化，能夠縮小像素面積。

在上述中，說明了第1攝像單元1a的動作例，但第2攝像單元1a’也能夠與第1攝像單元1a同樣地動作。此外，在上述中，說明了圖9c所示的使用具備最高的噪聲抑制能力的第1攝像元件1a時的動作例。但是，根據(jù)需要的噪聲級別及像素面積，也可以如圖7所示的第1攝像單元a那樣，選擇沒有第1頻帶控制晶體管m13的結(jié)構(gòu)。在此情況下，既可以向第1復(fù)位晶體管m13如圖10的vrs3那樣輸入中間的電位，一邊進(jìn)行復(fù)位一邊施加頻帶限制，也可以不輸入中間電位而僅輸入低電平和高電平，僅實施復(fù)位動作。其他的晶體管的動作為與上述說明同樣的動作。此外，也可以如圖7的第2攝像單元1a’那樣選擇沒有第1頻帶控制晶體管m23及第2反饋電路的結(jié)構(gòu)。其他晶體管的動作為與上述說明同樣的動作。

(第3實施方式)

參照圖11至圖14i說明第3實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。

圖11表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。單位像素1在同一個像素內(nèi)具有第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a作為低噪聲單元發(fā)揮功能。第1攝像單元1a具有將光變換為電信號的第1光電變換部pc1、和與第1光電變換部pc1電連接并將由第1光電變換部pc1生成的電信號讀出的第1信號處理電路p1。

第1信號處理電路p1包括檢測由第1光電變換部pc1生成的電信號的第1信號檢測電路。第1信號檢測電路具有第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1復(fù)位晶體管m12、電容電路和第1頻帶控制晶體管m13。第1放大晶體管m10的柵極連接在第1光電變換部pc1上。第1放大晶體管m10將由第1光電變換部pc1生成的電信號放大。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方被連接在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上。第1選擇晶體管m11將由第1放大晶體管m10放大后的信號有選擇地輸出。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方被連接在讀出節(jié)點fd1上。第1復(fù)位晶體管m12將連接在第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位(初始化)。電容電路具備一端被電連接在讀出節(jié)點fd1上的第1電容元件cc1及具有比第1電容元件cc1大的電容值的第2電容元件cs1。第1電容元件cc1串聯(lián)連接在第2電容元件cs1上。第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方被連接在第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1上，進(jìn)行第1反饋電路的頻帶控制。

第1信號處理電路還具有形成使當(dāng)將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時發(fā)生的噪聲負(fù)反饋而對其加以抑制的第1反饋路徑的第1反饋電路。第1反饋電路經(jīng)由第1放大晶體管m10、第1頻帶控制晶體管m13及第1電容元件cc1進(jìn)行負(fù)反饋。

第2攝像單元1a’作為高飽和單元發(fā)揮功能。第2攝像單元1a’具有將光變換為電信號的第2光電變換部pc2、和電連接在第2光電變換部pc2上并將由第2光電變換部pc2生成的電信號讀出的第2信號處理電路p2。

第2信號處理電路p2包括檢測由第2光電變換部pc2生成的電信號的第2信號檢測電路。第2信號檢測電路具有第2放大晶體管m20、第2選擇晶體管m21和第2復(fù)位晶體管m22。第2放大晶體管m20的柵極被連接在第2光電變換部pc2上。第2放大晶體管m20將由第2光電變換部pc2生成的電信號放大。第2選擇晶體管m21的源極及漏極的一方被連接在第2放大晶體管m20的源極及漏極的一方上。第2選擇晶體管m21將由第2放大晶體管m20放大后的信號有選擇地輸出。第2復(fù)位晶體管m22被連接在讀出節(jié)點fd2上，將連接著第2光電變換部pc2的讀出節(jié)點fd2復(fù)位(初始化)。

第1攝像單元1a由于承擔(dān)較暗的場景的攝像，所以需要低噪聲特性，但不特別需要高飽和特性。另一方面，第2攝像單元1a’由于承擔(dān)較亮的場景的攝像，所以需要高飽和特性。但是，在較亮的場景的攝像中，光的量較多，由散粒噪聲決定特性，所以第2攝像單元1a’不特別需要低噪聲特性。

第1攝像單元1a由于具備第1反饋電路，所以能夠大幅地抑制在第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時發(fā)生的噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。進(jìn)而，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

圖12及圖13表示本實施方式的單位像素1的其他的電路結(jié)構(gòu)例。如圖12所示，設(shè)有電連接在第2光電變換部pc2與基準(zhǔn)電壓vbw之間的第5電容元件cw。由此，能夠?qū)⒌?攝像單元1a’的高飽和特性相應(yīng)于電容比而提高。結(jié)果，還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的動態(tài)范圍的擴(kuò)大。此外，通過改變第1復(fù)位晶體管m12的連接方法，還能夠改變復(fù)位電壓的設(shè)定方法。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)向復(fù)位電壓的收斂時間的縮短。

根據(jù)本實施方式，能夠抑制無用的像素的尺寸的增加。此外，根據(jù)本實施方式，能夠提供一種能夠在用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲高感光度攝像的同時、用第2攝像單元1a’進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。此外，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)⒚靼挡钶^大的被攝體沒有時間偏差且沒有泛白及涂黑地攝像。

如圖11所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1之間。或者，如圖13所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極中的沒有與連接節(jié)點rd1連接的那一方之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以不另外設(shè)置復(fù)位電壓vret(＝vrst)。此外，由于能夠施加反饋而收斂在復(fù)位值附近，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲消除的高速化。

說明本實施方式的第1及第2攝像單元1a、1a’的又一電路結(jié)構(gòu)例。

圖14a至圖14i表示本實施方式的單位像素1的又一電路結(jié)構(gòu)例。圖11、圖12、圖13及圖14a～圖14i所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于第2實施方式的圖9c至圖9n所示的結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)之間，第1攝像單元1a中的進(jìn)行噪聲抑制的第1反饋電路的結(jié)構(gòu)與第1反饋電路的動作不同，其他的結(jié)構(gòu)及動作是相同的。

以下，說明本實施方式的第1攝像單元1a的動作。

(讀出及噪聲抑制)

作為具體例而說明使用圖11所示的第1攝像單元1a的噪聲抑制及數(shù)據(jù)的讀出動作。

在第1信號處理電路p1中，在第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方上連接第2電容元件cs1的一端。由第1頻帶控制晶體管m13和第2電容元件cs1形成rc濾波器電路。進(jìn)而，在第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方上還連接第1電容元件cc1的一端。第1電容元件cc1的另一端被連接在第1讀出節(jié)點fd1上。

在第1頻帶控制晶體管m13的柵極中被輸入第1頻帶控制信號vrs3，由第1頻帶控制信號vrs3的電位決定第1頻帶控制晶體管m13的狀態(tài)。例如，在第1頻帶控制信號vrs3是高電平的情況下，第1頻帶控制晶體管m13開啟，由讀出節(jié)點fd1、第1放大晶體管m10、第1頻帶控制晶體管m13和第1電容元件cc1形成反饋路徑。如果第1頻帶控制信號vrs3的電位變低，則第1頻帶控制晶體管m13的電阻成分變大，所以第1頻帶控制晶體管m13的頻帶變窄，反饋的信號的頻率域變窄。當(dāng)形成了反饋時，第1頻帶控制晶體管m13輸出的信號被由第1電容元件cc1和讀出fd1的寄生電容形成的衰減電路衰減，并向讀出節(jié)點fd1反饋。如果設(shè)第1電容元件cc1的電容值為cc，設(shè)讀出節(jié)點fd1的寄生電容為cfd，則衰減率b為b＝cc/(cc+cfd)。進(jìn)而，第1頻帶控制信號vrs3的電位變低，如果成為低電平，則第1頻帶控制晶體管m13關(guān)閉，不形成反饋。讀出節(jié)點fd1還被連接在第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方上。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的另一方被連接在連接節(jié)點rd1上。

在第1復(fù)位晶體管m12的柵極中，被輸入第1復(fù)位控制信號vrs1，由第1復(fù)位控制信號vrs1的電位決定第1復(fù)位晶體管m12的狀態(tài)。例如，在第1復(fù)位控制信號vrs1是高電平的情況下，第1復(fù)位晶體管m12開啟，讀出節(jié)點fd1成為與連接節(jié)點rd1相同的電壓。此時，在第1頻帶控制信號vrs3也是高電平的情況下，第1復(fù)位晶體管m12及第1頻帶控制晶體管13都開啟，讀出節(jié)點fd1和連接節(jié)點rd1都成為希望的復(fù)位電壓vrst。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方被連接在垂直信號線9上。在第1選擇晶體管m11的柵極中被輸入第1選擇控制信號vsel1，由第1選擇控制信號vsel1的電位決定第1選擇晶體管m11的狀態(tài)。例如，在第1選擇控制信號vsel1是高電平的情況下，第1選擇晶體管m11開啟，第1放大晶體管m10和垂直信號線9成為被電連接的狀態(tài)。在第1選擇控制信號vsel1是低電平的情況下，第1選擇晶體管m11關(guān)閉，第1放大晶體管m10和垂直信號線9成為電分離的狀態(tài)。

圖15表示第1攝像單元1a的第1信號處理電路p1的一部分。在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上連接著第1切換電路swc1。第1切換電路swc1包括開關(guān)元件sw10a、sw10b。開關(guān)元件sw10a、sw10b分別被連接在基準(zhǔn)電壓vb10a、vb10b上。對于第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方，能夠經(jīng)由開關(guān)元件sw10a輸入基準(zhǔn)電壓vb10a，能夠經(jīng)由開關(guān)元件sw10b輸入基準(zhǔn)電壓vb10b。通過控制信號，能夠切換第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方的電壓?；鶞?zhǔn)電壓vb10a例如是gnd，基準(zhǔn)電壓vb10b例如是vdd。另外，第1切換電路swc1既可以按照每個單位像素設(shè)置，也可以為了削減每個單位像素的元件數(shù)而由多個單位像素共用。

在垂直信號線9上連接著第2切換電路swc2。第2切換電路swc2包括開關(guān)元件sw11a、sw11b。開關(guān)元件sw11a、sw11b分別經(jīng)由恒流源ib11a、ib11b連接在基準(zhǔn)電壓vb11a、vb11b上?；鶞?zhǔn)電壓vb11a例如是vdd，基準(zhǔn)電壓vb11b例如是gnd。

假設(shè)開關(guān)元件sw10a、sw11a被有選擇地開啟。在此情況下，如果第1選擇控制信號vsel1的電位是高電平，則第1選擇晶體管m11被開啟，恒流源ib11a和第1放大晶體管m10形成反轉(zhuǎn)放大電路。由此，由讀出節(jié)點fd1、第1放大晶體管m10、第1頻帶控制晶體管m13和第1電容元件cc1形成反饋路徑。

假設(shè)開關(guān)元件sw10b、sw11b被有選擇地開啟。在此情況下，如果第1選擇控制信號vsel1的電位是高電平，則第1選擇晶體管m11被開啟，第1放大晶體管m10和恒流源ib11b形成源極跟隨器電路。由此，讀出節(jié)點fd1的信號被向垂直信號線9輸出。

(第1攝像單元1a的動作)

圖16表示本實施方式的第1攝像單元1a的動作定時的一例。

〔復(fù)位期間〕

首先，使第1選擇控制信號vsel1成為高電平。進(jìn)而，分別控制第1及第2切換電路swc1、swc2，在垂直信號線9上連接恒流源ib11a，并將第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方作為基準(zhǔn)電壓vb10a(時刻t1)。接著，使第1頻帶控制信號vrs3的電位成為高電平，將第1頻帶控制晶體管m13設(shè)定為開啟狀態(tài)。進(jìn)而，使第1復(fù)位信號vrs1成為高電平，將第1復(fù)位晶體管m12設(shè)定為開啟狀態(tài)(時刻t2)。由此，讀出節(jié)點fd1的電壓成為與復(fù)位電壓vrst相等。

〔噪聲抑制期間〕

接著，使第1復(fù)位控制信號vrs1成為低電平，將第1復(fù)位晶體管m12設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)(時刻t3)。此時，第1信號檢測電路由于以放大率(＝－a×b)形成了反饋，所以將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時的讀出節(jié)點fd1的ktc噪聲被抑制為1/(1+a×b)。此外，此時，通過設(shè)定第1頻帶控制信號vrs3的電位以使第1頻帶控制晶體管m13的動作頻帶成為作為寬頻帶的第1頻帶，高速地抑制了噪聲。

同時，將第1頻帶控制信號vrs3設(shè)定為高電平和低電平的中間的電位(時刻t3)。另外，該定時也可以是比時刻t3稍稍延遲的定時。此時，第1頻帶控制晶體管m13的動作頻帶為比第1頻帶低的第2頻帶。另外，通過使第2頻帶相比第1放大晶體管m10的動作頻帶足夠低，噪聲抑制效果變大。但是，與其權(quán)衡，在噪聲抑制中需要的時間變長。即使第2頻帶比第1放大晶體管m10的動作頻帶高也能得到噪聲抑制效果。根據(jù)在噪聲抑制中花費的時間，設(shè)計者能夠任意地設(shè)計第2頻帶。在本實施方式中，假設(shè)第2頻帶處于相比第1放大晶體管m10的動作頻帶足夠低的狀態(tài)。

在第2頻帶比第1放大晶體管m10的動作頻帶低的狀態(tài)下，在第1頻帶控制晶體管m13中發(fā)生的熱噪聲被反饋電路抑制為1/(1+a×b)^1/2倍。在此狀態(tài)下，將第1頻帶控制信號vrs3設(shè)定為低電平，使頻帶控制晶體管成為關(guān)閉(時刻t4)。此時，殘留在讀出節(jié)點fd1中的ktc噪聲，成為將起因于第1復(fù)位晶體管m12的ktc噪聲和起因于第1頻帶控制晶體管m13的ktc噪聲進(jìn)行平方和的值。如果設(shè)第2電容元件cs1的電容值為cs，則在沒有通過反饋的抑制的狀態(tài)下發(fā)生的第1頻帶控制晶體管m13的ktc噪聲與在沒有通過反饋的抑制的狀態(tài)下發(fā)生的第1復(fù)位晶體管m12的ktc噪聲相比為(cfd/cs)^1/2倍。考慮這一點，與沒有反饋的情況相比，ktc噪聲被抑制為〔1+(1+a×b)×cfd/cs〕^1/2/(1+a×b)倍。

另外，也可以將第1頻帶控制信號vrs3控制為跨過第1頻帶控制晶體管m13的閾值電壓而變化的電位，以使第1頻帶控制晶體管m13從開啟狀態(tài)向關(guān)閉狀態(tài)逐漸變化。由此，即使在構(gòu)成攝像裝置100的多個單位像素1之間在第1頻帶控制晶體管m13的閾值電壓上有偏差，也能夠抑制全從噪聲抑制完成時(時刻t4)起到讀出時為止電壓范圍限制在單位像素1的偏差的范圍中。由此，能夠?qū)⒆兓枰臅r間縮短，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高速的噪聲抑制。

〔曝光/讀出期間〕

接著，通過分別控制第1及第2切換電路swc1、swc2，在垂直信號線9上連接恒流源ib11b，并且使第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方的電位成為基準(zhǔn)電壓vb10b。在此狀態(tài)下，第1放大晶體管m10和恒流源ib11b構(gòu)成源極跟隨器電路，垂直信號線9的電位成為與讀出節(jié)點fd1的電位對應(yīng)的電平。但是，源極跟隨器電路的放大率是1倍左右。此時，在讀出節(jié)點fd1中，蓄積有變化了與從噪聲抑制完成時(時刻t4)起到讀出時為止由第1光電變換部pc1變換的電信號對應(yīng)的量的電壓信號。讀出節(jié)點fd1的電壓信號被源極跟隨器電路以1倍左右的放大率向垂直信號線9輸出。這里，隨機(jī)噪聲是由第1光電變換部pc1變換的電信號為0時的輸出的擺動，即ktc噪聲。ktc噪聲在復(fù)位抑制期間中被抑制為〔1+(1+a×b)×cfd/cs〕^1/2/(1+a×b)倍。進(jìn)而，在曝光/讀出期間中，以1倍左右的放大率被向垂直信號線9輸出，所以根據(jù)本實施方式，能夠取得隨機(jī)噪聲被抑制的良好的圖像數(shù)據(jù)。

只要面積容許，通過使第2電容元件cs1變大，就能夠抑制隨機(jī)噪聲。通常，如果使電容變大，則隨機(jī)噪聲被降低。但是，當(dāng)在讀出節(jié)點fd1將電荷信號變換為電壓信號時，信號自身變小。結(jié)果s/n沒有被改善。

在本實施方式中，由于讀出節(jié)點fd1和連接節(jié)點rd1被第1電容元件cc1分離，所以即使使第2電容元件cs1的電容變大也不發(fā)生信號下降。由于僅隨機(jī)噪聲被抑制，所以有s/n比被改善的優(yōu)點。因而，本實施方式在能夠?qū)挝幌袼?的面積取較大那樣的用途的攝像裝置中是有效的。

例如可以連接圖4所示那樣的、用來檢測垂直信號線9的信號的后段電路。后段電路例如由第1垂直掃描電路2、第2垂直掃描電路2’、第1列ad變換電路4及第2列ad變換電路4’構(gòu)成。但是，本發(fā)明并不限于這樣的電路結(jié)構(gòu)。

在攝像裝置100中，為了消除后段電路的偏差，也可以實施cds。具體而言，在將信號電壓讀出后再次進(jìn)行上述復(fù)位動作。通過在復(fù)位動作完成后、由第1光電變換部pc1進(jìn)行光檢測前進(jìn)行在曝光/讀出期間中敘述的讀出動作，能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)電壓讀出。通過取信號電壓與基準(zhǔn)電壓的差，能夠得到去除了固定噪聲的信號。

在本實施方式中，在曝光/讀出期間中，讀出節(jié)點fd1的信號以1倍左右的放大率被源極跟隨器電路讀出。但是，本發(fā)明并不限定于，當(dāng)然設(shè)計者也可以根據(jù)系統(tǒng)所需要的s/n比及電路規(guī)模來變更放大率。此外，復(fù)位期間中的讀出節(jié)點fd1的復(fù)位電壓也可以被經(jīng)由圖11所示那樣的連接節(jié)點rd1供給，也可以如圖13所示那樣被從第1放大晶體管m10直接供給。此外，也可以采用從外部供給希望的電壓值的結(jié)構(gòu)。通過這些結(jié)構(gòu)的展開例，在窄面積的像素布局中能夠?qū)⑦B接各節(jié)點的配線最優(yōu)化，能夠縮小像素面積。

根據(jù)本實施方式，能夠?qū)㈦娏髟闯ィ谙袼貎?nèi)進(jìn)行用于噪聲消除的反饋。由此，能夠使垂直信號線9的時間常數(shù)的影響變小，能夠進(jìn)行高速的噪聲消除。進(jìn)而，通過使配置在單位像素1中的電容元件的電容值變大，能夠使噪聲抑制效果變大。

(第4實施方式)

參照圖17至圖20i說明第4實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。

圖17表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。單位像素1在同一個像素內(nèi)具有第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a作為低噪聲單元發(fā)揮功能。第1攝像單元1a具有將光變換為電信號的第1光電變換部pc1、和與第1光電變換部pc1電連接并將由第1光電變換部pc1生成的電信號讀出的第1信號處理電路p1。

第1信號處理電路p1包括檢測由第1光電變換部pc1生成的電信號的第1信號檢測電路。第1信號檢測電路具有第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1復(fù)位晶體管m12、電容電路和第1頻帶控制晶體管m13。第1放大晶體管m10的柵極連接在第1光電變換部pc1上。第1放大晶體管m10將由第1光電變換部pc1變換后的電信號放大。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方連接在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上。第1選擇晶體管m11將由第1放大晶體管m10放大后的信號有選擇地輸出。此外，第1放大晶體管m10和第1選擇晶體管m11在反饋電路的反饋動作時構(gòu)成共源共柵(cascode)連接。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方被連接在讀出節(jié)點fd1上。第1復(fù)位晶體管m12將連接在第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位(初始化)。電容電路具備一端電連接在讀出節(jié)點fd1上的第1電容元件cc1及具有比第1電容元件cc1大的電容值的第2電容元件cs1。第1電容元件cc1串聯(lián)地連接在第2電容元件cs1上。第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方連接在第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1上，進(jìn)行第1反饋電路的頻帶控制。

第1信號處理電路還具有形成使當(dāng)將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時發(fā)生的噪聲負(fù)反饋而對其加以抑制的第1反饋路徑的第1反饋電路。第1反饋電路經(jīng)由第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1頻帶控制晶體管m13及第1電容元件cc1進(jìn)行負(fù)反饋。

第2攝像單元1a’作為高飽和單元發(fā)揮功能。第2攝像單元1a’具有將光變換為電信號的第2光電變換部pc2、和與第2光電變換部pc2電連接并將由第2光電變換部pc2生成的電信號讀出的第2信號處理電路p2。

第2信號處理電路p2包括檢測由第2光電變換部pc2生成的電信號的第2信號檢測電路。第2信號檢測電路具有第2放大晶體管m20、第2選擇晶體管m21和第2復(fù)位晶體管m22。第2放大晶體管m20的柵極連接在第2光電變換部pc2上。第2放大晶體管m20將由第2光電變換部pc2生成的電信號放大。第2選擇晶體管m21源極及漏極的一方連接在第2放大晶體管m20的源極及漏極的一方上。第2選擇晶體管m21將由第2放大晶體管m20放大后的信號有選擇地輸出。第2復(fù)位晶體管m22連接在讀出節(jié)點fd2上，將連接在第2光電變換部pc2上的讀出節(jié)點fd2復(fù)位(初始化)。

第1攝像單元1a由于承擔(dān)較暗的場景的攝像，所以需要低噪聲特性，但不特別需要高飽和特性。另一方面，第2攝像單元1a’由于承擔(dān)較亮的場景的攝像，所以需要高飽和特性。但是，在較亮的場景的攝像中，光的量較多，由散粒噪聲決定特性，所以第2攝像單元1a’不特別需要低噪聲特性。

第1攝像單元1a由于具備第1反饋電路，所以能夠大幅地抑制當(dāng)將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時發(fā)生的噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。進(jìn)而，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

圖18及圖19表示本實施方式的單位像素1的其他的電路結(jié)構(gòu)例。如圖18所示，設(shè)有電連接在第2光電變換部pc2與基準(zhǔn)電壓vbw之間的第5電容元件cw。由此，能夠?qū)⒌?攝像單元1a’的高飽和特性相應(yīng)于電容比而提高。結(jié)果，還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的動態(tài)范圍的擴(kuò)大。此外，通過改變第1復(fù)位晶體管m12的連接方法，還能夠改變復(fù)位電壓的設(shè)定方法。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)向復(fù)位電壓的收斂時間的縮短。

根據(jù)本實施方式，能夠抑制無用的像素的尺寸的增加。此外，根據(jù)本實施方式，能夠提供一種能夠在用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲高感光度攝像的同時、用第2攝像單元1a’進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。此外，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)⒚靼挡钶^大的被攝體沒有時間偏差且沒有泛白及涂黑地攝像。

如圖17所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1電容元件cc1與第2電容元件cs1的連接節(jié)點rd1之間?；蛘撸鐖D19所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極中的沒有與連接節(jié)點rd1連接的那一方之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以不另外設(shè)置復(fù)位電壓vret(＝vrst)。此外，由于能夠施加反饋而收斂在復(fù)位值附近，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲消除的高速化。

說明本實施方式的第1及第2攝像單元1a、1a’的又一電路結(jié)構(gòu)例。

圖20a至圖20i表示第1及第2攝像單元1a、1a’的又一電路結(jié)構(gòu)例。圖17、圖18、圖19、圖20a～圖20i所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于第3實施方式的圖11、圖12、圖13、圖14a至圖14i所示的結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)之間，第1攝像單元1a中的進(jìn)行噪聲抑制的第1反饋電路的結(jié)構(gòu)和第1反饋電路的動作不同，其他的結(jié)構(gòu)及動作是相同的。

以下，說明本實施方式的第1攝像單元1a的動作。

(讀出及噪聲抑制)

作為具體例而說明使用圖17所示的第1攝像單元1a的噪聲抑制及數(shù)據(jù)的讀出動作。

在第3實施方式中，通過將第1放大晶體管m11的源極及漏極的一方連接在第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方上而形成反饋。在第4實施方式中，通過將第1選擇晶體管m11的源極及漏極中的沒有連接在第1放大晶體管上的一方連接到第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方上而形成反饋。換言之，在第3實施方式中，經(jīng)由讀出節(jié)點fd1、第1放大晶體管m10、第1頻帶控制晶體管m13及第1電容元件cc1形成反饋。另一方面，在第4實施方式中，經(jīng)由讀出節(jié)點fd1、第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1頻帶控制晶體管m13及第1電容元件cc1形成反饋。

在第3實施方式中，第1選擇晶體管m11僅具有切換與垂直信號線9的連接狀態(tài)的功能。另一方面，在第4實施方式中，第1選擇晶體管m11除了上述功能以外也參與反饋路徑的形成。具體而言，在噪聲抑制時，向第1選擇晶體管m11輸入的偏置控制信號vb30被設(shè)定為高電平和低電平的中間的電位。此時，由第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11和電流源ib11a構(gòu)成作為共源共柵連接的反轉(zhuǎn)放大器。由此，能夠使反轉(zhuǎn)放大器的增益大幅地提高。結(jié)果，相應(yīng)于增益提高，能夠?qū)崿F(xiàn)第1攝像單元1a的低噪聲化。

(第5實施方式)

參照圖21至圖24i，說明第5實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。

圖21表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。單位像素1在同一個像素內(nèi)具有第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a作為低噪聲單元發(fā)揮功能。第1攝像單元1a具有將光變換為電信號的第1光電變換部pc1、和與第1光電變換部pc1電連接并將由第1光電變換部pc1生成的電信號讀出的第1信號處理電路p1。

第1信號處理電路p1包括檢測由第1光電變換部pc1生成的電信號的第1信號檢測電路。第1信號檢測電路具有第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11、第1復(fù)位晶體管m12、電容電路和第1頻帶控制晶體管m13。第1放大晶體管m10的柵極連接在第1光電變換部pc1上。第1放大晶體管m10將由第1光電變換部pc1生成的電信號放大。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方連接在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上。第1選擇晶體管m11將由第1放大晶體管m10放大后的信號有選擇地輸出。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方連接在讀出節(jié)點fd1上。第1復(fù)位晶體管m12將連接在第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位(初始化)。電容電路具備一端電連接在讀出節(jié)點fd1上的第1電容元件cc1及具有比第1電容元件cc1大的電容值的第2電容元件cs1。第1電容元件cc1串聯(lián)地連接在第2電容元件cs1上。第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方連接在第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1上，進(jìn)行第1反饋電路的頻帶控制。

第1信號處理電路還具有形成使當(dāng)將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時發(fā)生的噪聲負(fù)反饋而對其加以抑制的第1反饋路徑的第1反饋電路。第1反饋電路經(jīng)由第1頻帶控制晶體管m13及第1電容元件cc1進(jìn)行負(fù)反饋。將第1頻帶控制晶體管m13的柵極作為反轉(zhuǎn)放大器的輸入端子，將第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方作為反轉(zhuǎn)放大器的輸出端子，進(jìn)行負(fù)反饋。

第2攝像單元1a’作為高飽和單元發(fā)揮功能。第2攝像單元1a’具有將光變換為電信號的第2光電變換部pc2、和與第2光電變換部pc2電連接并將由第2光電變換部pc2生成的電信號讀出的第2信號處理電路p2。

第2信號處理電路p2包括檢測由第2光電變換部pc2生成的電信號的第2信號檢測電路。第2信號檢測電路具有第2放大晶體管m20、第2選擇晶體管m21和第2復(fù)位晶體管m22。第2放大晶體管m20的柵極連接在第2光電變換部pc2上。第2放大晶體管m20將由第2光電變換部pc2生成的電信號放大。第2選擇晶體管m21的源極及漏極的一方連接在第2放大晶體管m20的源極及漏極的一方上。第2選擇晶體管m21將由第2放大晶體管m20放大后的信號有選擇地輸出。第2復(fù)位晶體管m22的源極及漏極的一方連接在讀出節(jié)點上。第2復(fù)位晶體管m22將連接在第2光電變換部pc2上的讀出節(jié)點復(fù)位(初始化)。

第1攝像單元1a由于承擔(dān)較暗的場景的攝像，所以需要低噪聲特性，但不特別需要高飽和特性。另一方面，第2攝像單元1a’由于承擔(dān)較亮的場景的攝像，所以需要高飽和特性。但是，在較亮的場景的攝像中，光的量較多，由散粒噪聲決定特性，所以第2攝像單元1a’不特別需要低噪聲特性。

第1攝像單元1a由于具備第1反饋電路，所以能夠大幅地抑制當(dāng)將第1復(fù)位晶體管m12關(guān)閉時發(fā)生的噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。進(jìn)而，也可以使第1放大晶體管m10的柵極寬度比第2放大晶體管m20的柵極寬度大。由此，能夠?qū)⒌?放大晶體管m10的gm設(shè)定得較大。結(jié)果，能夠降低第1攝像單元1a的讀出噪聲。另一方面，第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。此外，也可以使第1復(fù)位晶體管m12的柵極長度比第2復(fù)位晶體管m22的柵極長度大。由此，第1攝像單元1a的噪聲降低效果進(jìn)一步提高。第2攝像單元1a’的噪聲特性即使是與以往相當(dāng)?shù)募墑e也不成問題。

圖22及圖23表示本實施方式的單位像素1的其他的電路結(jié)構(gòu)例。如圖22所示，設(shè)有電連接在第2光電變換部pc2與基準(zhǔn)電壓vbw之間的第5電容元件cw。由此，能夠?qū)⒌?攝像單元1a’的高飽和特性相應(yīng)于電容比而提高。結(jié)果，還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的動態(tài)范圍的擴(kuò)大。

根據(jù)本實施方式，能夠抑制無用的像素的尺寸的增加。此外，根據(jù)本實施方式，能夠提供一種能夠在用第1攝像單元1a進(jìn)行低噪聲高感光度攝像的同時、用第2攝像單元1a’進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。此外，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)⒚靼挡钶^大的被攝體沒有時間偏差且沒有泛白及涂黑地攝像。

如圖21所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1電容元件cc1與第2電容元件cs1之間的連接節(jié)點rd1之間。或者，如圖23所示，第1復(fù)位晶體管m12優(yōu)選的是連接在與第1光電變換部pc1連接的讀出節(jié)點fd1、和第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極中的沒有與連接節(jié)點rd1連接的那一方之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以不另外設(shè)置復(fù)位電壓vret(＝vrst)。此外，由于能夠施加反饋而收斂在復(fù)位值附近，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲消除的高速化。

說明本實施方式的第1及第2攝像單元1a、1a’的又一電路結(jié)構(gòu)例。

圖24a至圖24i表示第1及第2攝像單元1a、1a’的又一電路結(jié)構(gòu)例。圖21、圖22、圖23、圖24a至圖24i所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于第3實施方式的圖11、圖12、圖13、圖14a至圖14i所示的結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)之間，第1攝像單元1a的進(jìn)行噪聲抑制的第1反饋電路的結(jié)構(gòu)和第1反饋電路的動作不同，其他的結(jié)構(gòu)及動作是相同的。

以下，說明本實施方式的第1攝像單元1a的動作。

(讀出及噪聲抑制動作)

作為具體例而說明使用圖21所示的第1攝像單元1a的噪聲抑制及數(shù)據(jù)的讀出動作。在本結(jié)構(gòu)中應(yīng)特別描述的點是下述這樣的。

(a)與第1至第4實施方式不同，第1頻帶控制晶體管m13用同一個電路承擔(dān)放大功能和頻帶控制功能。將第1頻帶控制晶體管m13的源極及漏極的一方連接在第1頻帶控制晶體管m13的柵極上，進(jìn)行自偏置。由此，一邊自己進(jìn)行頻帶控制，一邊以自己的放大功能(＝－a)施加負(fù)反饋，將ktc噪聲抑制到1/(1+a)^1/2。

(b)在讀出時間以外，在使第1選擇控制信號vsel1成為低電平而將第1選擇晶體管m11關(guān)閉、將第1攝像單元1a從垂直信號線9電切離的狀態(tài)下，能夠抑制噪聲。因此，即使是如單位像素的尺寸較大的結(jié)構(gòu)或單位像素數(shù)較多的結(jié)構(gòu)那樣、垂直信號線9的寄生成分較大的情況也不易受到其影響。這是較大的優(yōu)點。

(c)由于在從垂直信號線9電切離的狀態(tài)下能夠進(jìn)行噪聲抑制，所以不需要反饋線，得到面積上的優(yōu)點。進(jìn)而，不易發(fā)生對于垂直信號線9的耦合電容。

(d)在第1至第4實施方式中，使用第1頻帶控制信號vrst3進(jìn)行第1頻帶控制晶體管m13的頻帶控制。但是，在本實施方式中，可以使用基準(zhǔn)電壓vb50進(jìn)行第1頻帶控制晶體管m13的頻帶控制。

第1至第5實施方式的第1攝像單元1a及第2攝像單元1a’的各構(gòu)造及各動作由作為本申請人的未公開的專利申請的日本特愿2015－207381號及特愿2015－207303號詳細(xì)地記載。為了參考而將這些公開內(nèi)容全部在本說明書中援用。

(第6實施方式)

參照圖25至圖26i，說明第6實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。

圖25表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)例。單位像素1在同一個像素內(nèi)具有第1攝像單元1a和第2攝像單元1a’。第1攝像單元1a作為低噪聲單元發(fā)揮功能。第1攝像單元1a具有將光變換為電信號的第1光電變換部pc1、和與第1光電變換部pc1電連接并將由第1光電變換部pc1生成的電信號讀出的第1信號處理電路p1。

第1信號處理電路p1包括檢測由第1光電變換部pc1生成的電信號的第1信號檢測電路。第1信號檢測電路具有第1放大晶體管m10、第1選擇晶體管m11和第1復(fù)位晶體管m12。第1放大晶體管m10的柵極連接在第1光電變換部pc1上。第1放大晶體管m10將由第1光電變換部pc1生成的電信號放大。第1選擇晶體管m11的源極及漏極的一方連接在第1放大晶體管m10的源極及漏極的一方上。第1選擇晶體管m11將由第1放大晶體管m10放大后的信號有選擇地輸出。第1復(fù)位晶體管m12的源極及漏極的一方被連接在讀出節(jié)點fd1上。第1復(fù)位晶體管m12將連接在第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位(初始化)。

第2攝像單元1a’作為高飽和單元發(fā)揮功能。第2攝像單元1a’具有將光變換為電信號的第2光電變換部pc2、和與第2光電變換部pc2電連接并將由第2光電變換部pc2生成的電信號讀出的第2信號處理電路p2。

本實施方式的第2信號處理電路p2與其他實施方式不同，僅具備第3復(fù)位晶體管m24及第5電容元件cw。由第2光電變換部pc2生成的電信號被從第1放大晶體管m10讀出。

第1攝像單元1a由于承擔(dān)較暗的場景的攝像，所以需要低噪聲特性，但不特別需要高飽和特性。另一方面，第2攝像單元1a’由于承擔(dān)較亮的場景的攝像，所以需要高飽和特性。但是，在較亮的場景的攝像中，光的量較多，由散粒噪聲決定特性，所以第2攝像單元1a’不特別需要低噪聲特性。因此，在本實施方式中，第3復(fù)位晶體管m24的ktc噪聲量的增加被視作沒有問題，實現(xiàn)了單位像素1的小型化。

圖26a至圖26i表示本實施方式的單位像素1的電路結(jié)構(gòu)的各種各樣的變形。如圖示那樣，也可以以圖25所示的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，應(yīng)用在第1至第5實施方式中說明的結(jié)構(gòu)。例如，作為低噪聲單元發(fā)揮功能的第1攝像單元1a也可以具備反轉(zhuǎn)放大器fbamp1、第1頻帶控制晶體管m13及電容電路。不管通過哪種變形，都能夠提供第2攝像單元1a’能夠進(jìn)行高飽和低感光度攝像的小型的攝像裝置。

接著，對本實施方式的第1攝像單元1a及第2攝像單元1a’的動作進(jìn)行說明。

(用來實現(xiàn)小型化的讀出驅(qū)動)

在本實施方式中，第1攝像單元1a具備放大晶體管及選擇晶體管，而第2攝像單元1a’不具備這些。本實施方式在這一點上與其他實施方式不同。參照圖27，詳細(xì)地說明具備例如圖26b所示的結(jié)構(gòu)的單位像素1的驅(qū)動例。

圖27表示有第1頻帶控制晶體管m13的情況下的驅(qū)動的定時的例子。

首先，在信號蓄積(電荷蓄積)前的復(fù)位時(電子快門)，將第1復(fù)位晶體管m12、第1頻帶控制晶體管m13和第3復(fù)位晶體管m24全部開啟，將連接在第1攝像單元1a的第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位。與此同時，將連接在第2攝像單元1a’的第2光電變換部pc2上的讀出節(jié)點fd2復(fù)位。

接著，在將第1復(fù)位晶體管m12和第1頻帶控制晶體管m13關(guān)閉之前，將第3復(fù)位晶體管m24關(guān)閉而將第2攝像單元1a‘切離。此時，第3復(fù)位晶體管m24的ktc噪聲被疊加到連接在第2光電變換部pc2上的讀出節(jié)點fd2上。但是，由于在第2攝像單元1a’對應(yīng)的光量中散粒噪聲是支配性的，所以ktc噪聲原樣殘留。然后，將第1復(fù)位晶體管m12、第1頻帶控制晶體管m13依次關(guān)閉。

在第1攝像單元1a中，噪聲特性是重要的，所以使用第1反饋電路將第1復(fù)位晶體管m12、第1頻帶控制晶體管m13的ktc噪聲消除。該噪聲抑制動作與第3實施方式的第1攝像單元1a的動作是同樣的。

在信號蓄積后，將連接在第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1的信號值讀出。此時，從第1攝像單元1a的讀出是，僅信號被讀出。然后，再次將第1復(fù)位晶體管m12及第1頻帶控制晶體管m13兩者開啟，在第1攝像單元1a中，將連接在第1光電變換部pc1上的讀出節(jié)點fd1復(fù)位。然后，將第1攝像單元1a用的基準(zhǔn)值讀出。

接著，將第3復(fù)位晶體管m24開啟，從第1光電變換部pc1和第2光電變換部pc2的合成節(jié)點將信號值讀出。在從第2攝像單元1a’讀出的信號中包含第4復(fù)位晶體管m24的ktc噪聲。然后，再次將第1復(fù)位晶體管m12及第1頻帶控制晶體管m13兩者開啟，在第2攝像單元1a’中將來自第1光電變換部pc1和第2光電變換部pc2的合成節(jié)點的讀出節(jié)點復(fù)位，然后讀出基準(zhǔn)值。第2攝像單元1a’的信號值通過將第3復(fù)位晶體管m24開啟而被連接到第1光電變換部pc1和第2光電變換部pc2的兩者的節(jié)點上，所以需要換算為蓄積到兩者的節(jié)點中的值。

圖28表示沒有第1頻帶控制晶體管m13的情況下的驅(qū)動的定時例。其他的晶體管的動作與圖27是同樣的。在圖27及圖28中表示驅(qū)動本實施方式的單位像素1的定時例，但只要是能夠進(jìn)行上述噪聲抑制及讀出的驅(qū)動方法，驅(qū)動定時并不限定于此。

(第7的實施方式)

參照圖29說明本實施方式的攝像機(jī)系統(tǒng)204。

圖29表示本實施方式的攝像機(jī)系統(tǒng)204的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。攝像機(jī)系統(tǒng)204具備透鏡光學(xué)系統(tǒng)201、攝像裝置200、系統(tǒng)控制器203和攝像機(jī)信號處理部202。

透鏡光學(xué)系統(tǒng)201例如包括自動對焦用透鏡、變焦用透鏡及光圈。透鏡光學(xué)系統(tǒng)201將向攝像裝置200的攝像面聚光。作為攝像裝置200，可以廣泛地使用上述第1至第6實施方式及它們的變形例的攝像裝置100。

系統(tǒng)控制器203控制攝像機(jī)系統(tǒng)204整體。系統(tǒng)控制器203例如可以由微型計算機(jī)實現(xiàn)。

攝像機(jī)信號處理部202作為將來自攝像裝置200的輸出信號處理的信號處理電路發(fā)揮功能。攝像機(jī)信號處理部202進(jìn)行例如伽馬修正、顏色插補(bǔ)、空間插補(bǔ)處理及自動白平衡等的處理。攝像機(jī)信號處理部202例如可以由dsp(digitalsignalprocessor)等實現(xiàn)。

根據(jù)本實施方式的攝像機(jī)系統(tǒng)，通過利用第1至第6實施方式的攝像裝置100，能夠適當(dāng)?shù)匾种谱x出時的復(fù)位噪聲(ktc噪聲)。結(jié)果，能夠?qū)㈦姾烧_地讀出，能夠取得良好的圖像。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的攝像裝置能夠向數(shù)字靜止攝像機(jī)、醫(yī)療用攝像機(jī)、監(jiān)視用攝像機(jī)、車載用攝像機(jī)、數(shù)字單反攝像機(jī)、數(shù)字無反攝像機(jī)等各種各樣的攝像機(jī)系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng)應(yīng)用。

標(biāo)號說明

1單位像素

1a、1a’攝像單元

2、2’垂直掃描電路

3、3’水平掃描電路

4、4’列ad變換電路

5、5’電流源

6、6’復(fù)位信號線

7、7’地址信號線

8、8’電源配線

9、9’垂直信號線

10、10’反饋信號線

100攝像裝置

pc1、pc2光電變換部

m10、m20放大晶體管

m11、m21選擇晶體管

m24復(fù)位晶體管

cc1第1電容

cs1第2電容

cc2第3電容

cs2第4電容

cw第5電容

fbamp1、fbamp2反轉(zhuǎn)放大器

vref1、vref2反轉(zhuǎn)放大器的基準(zhǔn)電壓

vret1、vret2基準(zhǔn)電壓

vrs1、vrs2復(fù)位控制信號

vrs3、vrs4頻帶控制信號

vrs4復(fù)位控制信號

vsel1、vsel2選擇控制信號

vb1、vb2基準(zhǔn)電壓

vbw電容信號

vb30、vb40選擇控制且偏置控制信號

vb50、vb60頻帶控制信號

vb10、vb20控制電壓

ib11、ib21控制電流

fd1、fd2電荷蓄積節(jié)點

rd1、rd2頻帶控制晶體管和電容的連接節(jié)點

200攝像裝置

201透鏡/光學(xué)系統(tǒng)

202攝像機(jī)信號處理部

203系統(tǒng)控制器