摄像装置以及信号处理电路的制作方法

本申请涉及具有光电转换部的摄像装置。此外，本申请涉及信号处理电路。

背景技术：

数字视频摄像机以及数字静止照相机被广泛应用。在这些摄像机中使用CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器。CMOS图像传感器在高速驱动等方面比CCD有利，并在摄像装置(例如摄像元件)中逐渐成为主流。

在摄像装置的领域中，要求高精细化。若伴随高精细化而像素数增加，则每一像素的面积减小，在各像素中受光部所占的面积减少。若受光部的面积减少，则灵敏度下降。此外，由于每一像素的面积缩小，各像素中的饱和电荷量也减少。

专利文献1提出了层叠型的摄像元件。在专利文献1公开的层叠型的摄像元件中，在用于读取信号的电路的上方，层叠有包含有机光电转换膜与像素电极的光电转换层，用于读取信号的电路与像素电极经由导电性导销而电连接。在层叠型的摄像元件中，即使缩小像素尺寸也能够使受光部的面积大，因此容易实现较高的灵敏度以及较大的饱和电荷量。

在摄像装置的领域中也要求扩大动态范围。专利文献2以及专利文献3提出了在像素内的电路设置了电容元件的摄像装置。在专利文献2的图1以及专利文献3的图1公开的摄像元件中，经由晶体管将电容元件与浮动扩散连接，从而使饱和电荷量增大。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-228621号公报

专利文献2：日本特许第4467542号公报

专利文献3：日本特许第4502278号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而在摄像装置中，在扩大动态范围的同时也要求抑制暗电流噪声向浮动扩散的混入。

解决课题的手段

根据非限定本申请的某例示的实施方式，提供以下方案。

摄像装置具备：光电转换部；信号检测电路，包含第1晶体管、第2晶体管以及第3晶体管，第1晶体管具有第1控制端子、第1输入端子以及第1输出端子，且第1控制端子连接于光电转换部，第2晶体管具有第2控制端子、第2输入端子以及第2输出端子，且第2控制端子连接于光电转换部，第3晶体管具有第3控制端子、第3输入端子以及第3输出端子，且第3输入端子以及第3输出端子中的一方连接于第2输入端子以及第2输出端子中的一方，并且该信号检测电路对由光电转换部生成的信号进行检测；输出信号线，与第1输入端子以及第1输出端子中的一方和第3输入端子以及第3输出端子中的另一方连接，并且该输出信号线读取信号检测电路的信号；以及电压供给电路，连接于第3控制端子，并且向第3控制端子选择性地供给第1电压或第2电压。

信号处理电路具备：输入以及输出；第1晶体管，具有第1控制端子、第1输入端子以及第1输出端子，并且第1控制端子连接于输入，第1输入端子以及第1输出端子中的一方连接于输出；第2晶体管，具有第2控制端子、第2输入端子以及第2输出端子，并且第2控制端子连接于输入；第3晶体管，具有第3控制端子、第3输入端子以及第3输出端子，并且第3输入端子以及第3输出端子中的一方连接于第2输入端子以及第2输出端子中的一方，第3输入端子以及第3输出端子中的另一方连接于输出；以及电压供给电路，向第3控制端子选择性地供给第1电压或第2电压。

发明效果：

根据本申请的实施方式，提供能够选择2个模式的摄像装置或信号处理电路。

附图说明

图1为表示本申请的第1实施方式的摄像装置的例示的电路构成的概略图。

图2为单位像素单元10A的电路构成的概略图。

图3为表示光电转换部12A以及信号检测电路14的构成的一例的图。

图4为表示复位控制线26的电压电平的一例的时间图。

图5为表示具有光电转换部12B的单位像素单元10B的构成的图。

图6为表示复位控制线26的电压电平以及转送控制线27的电压电平的一例的时间图。

图7表示本申请的第2实施方式的摄像装置中的、单位像素单元以及电压供给电路之间的布线。

图8为表示图7示出的摄像装置110A中的电压供给电路50的构成的一例的图。

图9为表示本申请的第2实施方式的摄像装置的一个其他例的图。

图10为表示本申请的第3实施方式的摄像装置的一例的图。

图11为用于对使用单位像素单元20A的信号读取动作进行说明的例示的时间图。

图12为表示本申请的第3实施方式的摄像装置的一个其他例的图。

图13为表示本申请的第3实施方式的摄像装置的另一其他例的图。

图14为表示本申请的第3实施方式的摄像装置的另一其他例的图。

图15为表示本申请的第4实施方式的摄像装置的例示的电路构成的图。

图16为表示本申请的第4实施方式的摄像装置的一个其他例的图。

图17为表示本申请的第4实施方式的摄像装置的另一其他例的图。

图18为表示本申请的第4实施方式的摄像装置的另一其他例的图。

图19为示意地表示本申请的第5实施方式的摄像机系统的一例的图。

图20为表示本申请的第6实施方式的信号处理电路的一例的图。

附图标记说明：

5A 光电转换元件

5B 光电二极管

5a 第1电极(对置电极)

5c 第2电极(像素电极)

5b 光电转换膜

10A、10B 单位像素单元

12A、12B 光电转换部

13、19 信号检测用节点

14、16 信号检测电路

15 反相放大器

18 缓冲器

20A、20B 单位像素单元

21、51 第1电源线

22、52 第2电源线

23 复位电源线

23F 反馈线

24 地址信号线

25 输出信号线

26 复位控制线

27 转送控制线

28 积蓄控制线

29 模式控制线

30、50 电压供给电路

31a 第1开关

31b 第2开关

31c 第3开关

31d 第4开关

32 垂直扫描电路

34 恒流源

36 列信号处理电路

38 水平信号读取电路

40 水平共通信号线

41 第1晶体管

42 第2晶体管

43 第3晶体管

44 地址晶体管

46 复位晶体管

47 转送晶体管

48 放大器

60 电压切换电路

61a、61b 开关

100A、100B 摄像装置

110A、110B 摄像装置

120A、120B 摄像装置

130A、130B 摄像装置

140A、140B 摄像装置

150A、150B 摄像装置

200 摄像机系统

210 透镜光学系统

220 信号处理部

250 信号处理电路

260 电容元件

270 开关

280 输入端子

FC1、FC2 反馈电路

PA 像素阵列

具体实施方式

在上述的专利文献2的图1以及专利文献3的图1公开的构成中，电容元件的一方的电极与晶体管的源极或漏极连接。因此，由在晶体管的pn结中产生的暗电流引起的噪声(以下有时简称为“暗电流噪声”)在电容元件中积蓄。即，在原本的信号上重叠有暗电流噪声。

若能够抑制暗电流噪声向浮动扩散的混入且扩大动态范围则是有益的。

在本申请的实施方式的说明之前，首先说明本申请的一方式的概要。本申请的一方式的概要如以下所述。

[项目1]

一种摄像装置，具备：

光电转换部；

信号检测电路，该信号检测电路包含第1晶体管、第2晶体管和第3晶体管，该第1晶体管具有第1控制端子、第1输入端子以及第1输出端子，并且所述第1控制端子连接于所述光电转换部，该第2晶体管具有第2控制端子、第2输入端子以及第2输出端子，并且所述第2控制端子连接于所述光电转换部，该第3晶体管具有第3控制端子、第3输入端子以及第3输出端子，并且所述第3输入端子以及所述第3输出端子中的一方连接于所述第2输入端子以及所述第2输出端子中的一方，该信号检测电路对由所述光电转换部生成的信号进行检测；

输出信号线，与所述第1输入端子以及所述第1输出端子中的一方和所述第3输入端子以及所述第3输出端子中的另一方连接，并且该输出信号线读取所述信号检测电路的信号；以及

电压供给电路，连接于所述第3控制端子，并且向所述第3控制端子选择性地供给第1电压或第2电压。

根据项目1的构成，通过切换向第3晶体管的控制端子施加的电压，能够切换摄像装置的模式。

[项目2]

如项目1所述的摄像装置，所述第2输入端子以及第2输出端子中的另一方连接于被施加一定电压的电源线。

根据项目2的构成，能够切换可高速读取信号的模式与能够扩大动态范围的模式。

[项目3]

如项目1所述的摄像装置，所述电压供给电路具有与所述第2输入端子以及所述第2输出端子中的另一方之间的电连接，并且向所述第2输入端子以及所述第2输出端子中的所述另一方选择性地供给第3电压或第4电压。

根据项目3的构成，能够进一步增大动态范围。

[项目4]

如项目1至3中任一项所述的摄像装置，所述摄像装置还具备复位晶体管，该复位晶体管具有第4控制端子、第4输入端子以及第4输出端子，

所述光电转换部具有：

光电转换膜，该光电转换膜具有受光侧的第1面以及与所述第1面对置的第2面；

第1电极，设于所述第1面；以及

第2电极，设于所述第2面，

所述第1控制端子以及所述第2控制端子连接于所述第2电极，

所述第4输入端子以及所述第4输出端子中的一方连接于所述第2电极。

根据项目4的构成，能够实现具有更大的受光面积的像素。

[项目5]

如项目1至3中任一项所述的摄像装置，光电转换部包含光电二极管以及转送晶体管，

转送晶体管的输入端子以及输出端子中的一方连接于光电二极管，另一方连接于第1控制端子以及第2控制端子，

摄像装置具有复位晶体管，

复位晶体管的输入端子以及输出端子中的一方连接于将转送晶体管与第1晶体管的控制端子以及第2控制端子连接的节点。

根据项目5的构成，能够利用相关双采样(Correlated Double Sampling(CDS))降低伴随复位产生的kTC噪声的影响。

[项目6]

如项目4或5所述的摄像装置，还具备至少使所述第1晶体管的输出信号负反馈的反馈电路。

根据项目6的构成，能够缩小kTC噪声。

[项目7]

如项目6所述的摄像装置，反馈电路包含反相放大器作为反馈回路的一部分，该反相放大器的反相输入端子连接于输出信号线，

所述第4输入端子以及所述第4输出端子中的另一方连接于所述反馈电路的输出线。

根据项目7的构成，能够降低第1晶体管的阈值的像素间偏差(不均)的影响。

[项目8]

如项目1至7中任一项所述的摄像装置，电压供给电路根据被摄体的亮度，向所述第3控制端子供给第1电压或第2电压中的某一方。

根据项目8的构成，能够根据摄影场景将摄像装置的模式设置为适于大动态范围的模式以及能够进行高速的信号读取的模式中的某一个。

[项目9]

一种信号处理电路，具备：

输入以及输出；

第1晶体管，具有第1控制端子、第1输入端子以及第1输出端子，并且所述第1控制端子连接于所述输入，所述第1输入端子以及所述第1输出端子中的一方连接于所述输出；

第2晶体管，具有第2控制端子、第2输入端子以及第2输出端子，并且所述第2控制端子连接于所述输入；

第3晶体管，具有第3控制端子、第3输入端子以及第3输出端子，并且所述第3输入端子以及所述第3输出端子中的一方连接于所述第2输入端子以及所述第2输出端子中的一方，所述第3输入端子以及所述第3输出端子中的另一方连接于所述输出；以及

电压供给电路，向所述第3控制端子选择性地供给第1电压或第2电压。

根据项目9的构成，可实现能够切换显著示出作为低通滤波器的特性的模式与能够进行高速的信号读取的模式的信号处理电路。

以下，参照附图详细地说明本申请的实施方式。另外，在以下说明的实施方式均表示概括性或具体性的例子。以下的实施方式示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一个例子，并不是用于限定本申请的主旨。在本说明书中说明的各种方式，只要不矛盾则能够相互组合。此外，以下的实施方式中的构成要素之中，对于未记载在表示最上位概念的独立权利要求中的构成要素，作为任意的构成要素来说明。在以下的说明中，实质上具有相同功能的构成要素有时以共通的参照标记来表示，并省略说明。

(第1实施方式)

图1表示本申请的第1实施方式的摄像装置的例示的电路构成的概略。图1示出的摄像装置100A具有：包括1个以上的单位像素单元的像素阵列PA、以及周边电路。在这里图示了排列为2行2列的矩阵状的4个单位像素单元10A。单位像素单元10A通过在半导体基板上例如以二维排列从而形成感光区域(像素区域)。当然，图1示出的单位像素单元10A的数量以及配置仅为用于说明的例示。像素阵列PA所包含的单位像素单元10A的数量不限定为4个。单位像素单元10A也可以以一维排列。换言之，摄像装置100A可以是线传感器。

如后述详细说明那样，各个单位像素单元10A具有：对入射的光进行光电转换的光电转换部、以及对由光电转换部生成的信号进行检测的信号检测电路。信号检测电路的输出经由在排列为矩阵状的单位像素单元10A的每列设置的输出信号线25被读取。如图所示，输出信号线25能够在2个以上的像素之间共有。

摄像装置100A的周边电路包含：电压供给电路30、垂直扫描电路(也称作“行扫描电路”)32、恒流源34、列信号处理电路36(也称作“行信号积蓄电路”)、以及水平信号读取电路(也称作“列扫描电路”)38。如图所示，恒流源34以及列信号处理电路36与排列为矩阵状的位像素单元10A的列对应地设置。各恒流源34以及各列信号处理电路36连接于对应的输出信号线25。列信号处理电路36进行以相关双采样为代表的噪声抑制信号处理以及模拟-数字转换(AD转换)等。列信号处理电路36连接于水平信号读取电路38。水平信号读取电路38从多个列信号处理电路36向水平共通信号线40依次读取信号。

各个单位像素单元10A与连接于电压供给电路30的模式控制线29连接。电压供给电路30构成为，至少将大小相互不同的2个电压(第1电压VB1以及第2电压VB2)中的一方选择性地供给至模式控制线29。电压供给电路30可包含进行电压的转换的转换器等。电压供给电路30也可以是垂直扫描电路32的一部分。

各个单位像素单元10A进一步连接于第1电源线21、第2电源线22、复位电源线23、地址信号线24、复位控制线26以及积蓄控制线28。第1电源线21以及第2电源线22具有与未图示的电源的连接，向各个单位像素单元10A供给摄像装置100A的动作所需的电压。对第1电源线21施加的电压VS1的例子是电源电压(例如3.3V)。以下，作为对第2电源线22施加的电压VA1，说明使用与电压VS1同样的3.3V的例子。电压VS1以及电压VA1既可以相同也可以不同。

复位电源线23具有与未图示的电源的连接，向各个单位像素单元10A供给后述的复位动作中的基准电压VR1。电压VR1是例如1V或1V左右的正电压。积蓄控制线28具有与未图示的电源的连接，在摄像装置100A的动作时，向各单位像素单元10A的光电转换部供给共通的一定电压Vp。

在该例中，垂直扫描电路32与地址信号线24以及复位控制线26连接。垂直扫描电路32通过向地址信号线24施加规定的电压，从而以行单位来选择单位像素单元10A。通过以行单位选择单位像素单元10A，来执行被选择的单位像素单元10A的信号电压的读取以及后述的像素电极的复位。另外，也可以是上述的第1电源线21、第2电源线22、复位电源线23以及积蓄控制线28中的1个以上具有与垂直扫描电路32的连接。在这种构成中也能够对各个单位像素单元10A施加规定的电压。

图2表示单位像素单元10A的电路构成的概略。单位像素单元10A具有光电转换部12A以及信号检测电路14。信号检测电路14经由信号检测用节点13与光电转换部12A连接。光电转换部12A对入射的光进行光电转换。信号检测电路14对由光电转换部12A生成的信号进行检测。另外，在图2中省略了垂直扫描电路32、列信号处理电路36以及水平信号读取电路38的图示。在以后的说明中的其他的附图中有时也省略了垂直扫描电路32、列信号处理电路36以及水平信号读取电路38的图示。

图3表示光电转换部12A以及信号检测电路14的构成的一例。在图3所例示的构成中，光电转换部12A包含具有第1电极(对置电极)5a、光电转换膜5b和第2电极(像素电极)5c的光电转换元件5A。如图3中示意性地示出那样，光电转换膜5b配置于第1电极5a以及第2电极5c之间。光电转换膜5b由有机材料或非晶硅等无机材料形成。

在摄像装置100A中，光从第1电极5a侧朝向光电转换膜5b入射。也就是说，第1电极5a配置于光电转换膜5b的受光面侧。第1电极5a由ITO(氧化铟锡)等透明的导电性材料形成。第2电极5c相对于光电转换膜5b配置于第1电极5a的相反侧。第2电极5c由铝、铜等金属、或通过掺杂有杂质而被赋予导电性的多晶硅等形成。第2电极5c典型地按每个单位像素单元10A设置。即，单位像素单元10A中的第2电极5c典型地与相邻的其他单位像素单元10A的第2电极5c电分离。另一方面，第1电极5a以及光电转换膜5b典型地跨2个以上的单位像素单元10A地形成。

第1电极5a连接于积蓄控制线28，第2电极5c连接于信号检测用节点13。经由积蓄控制线28控制第1电极5a的电位，从而能够由第2电极5c收集由光电转换产生的空穴-电子对之中的、空穴以及电子的某一方。利用空穴作为信号电荷时，使第1电极5a的电位高于第2电极5c即可。当然，也可以利用电子作为信号电荷。以下，说明利用空穴作为信号电荷的例子。

例如，使10V左右的电压作为电压Vp经由积蓄控制线28而施加于第1电极5a。由此，能够在构成至少一部分浮动扩散的信号检测用节点13积蓄信号电荷。另外，经由积蓄控制线28对各单位像素单元10A施加的电压既可以对于全部的单位像素单元10A是共通的，也可以按每个由若干个单位像素单元10A构成的像素块而不同。通过经由积蓄控制线28对每个像素块供给不同的电压，能够使各像素的灵敏度可变。

如后述详细说明那样，信号检测电路14包含多个晶体管。这些晶体管典型的是形成于半导体基板的场效应晶体管(FET)。以下，只要未特别说明，则说明使用N沟道MOS作为晶体管的例子。另外，本说明书中的“半导体基板”不限定于其整体是半导体的基板，也可以是在形成有感光区域侧的表面设置了半导体层的绝缘基板等。半导体基板的例子是p型硅基板。摄像装置的动作时的基板电位例如是0V。

光电转换元件5A被支承于半导体基板。典型的是，在半导体基板上形成覆盖被形成于半导体基板的晶体管的层间绝缘层，光电转换元件5A配置于该层间绝缘层上。在层间绝缘层内设有连接光电转换元件5A的第2电极5c与信号检测电路14的布线层以及导销(plug)等。层间绝缘层内的布线层以及导销典型地由金属形成，并构成信号检测用节点13的至少一部分。

以下，详细地说明信号检测电路14的构成。

如图3所示，信号检测电路14包含第1晶体管41、第2晶体管42以及第3晶体管43。在这里，第1晶体管41、第2晶体管42以及第3晶体管43形成于半导体基板，并分别具有控制端子(在这里是栅极)、以及输入端子和输出端子。在该例中，信号检测电路14还包含地址晶体管44以及复位晶体管46。在这里，地址晶体管44以及复位晶体管46也形成于半导体基板，地址晶体管44以及复位晶体管46也分别具有控制端子、输入端子以及输出端子。复位晶体管46既可以设于各个单位像素单元10A，也可以在2个以上的单位像素单元10A之间共有。

在图3所例示的构成中，复位晶体管46的输入端子以及输出端子中的一方(在这里是源极以及漏极中的一方)与复位电源线23连接。复位晶体管46的输入端子以及输出端子中的另一方与信号检测用节点13连接，由此与光电转换元件5A的第2电极5c电连接。

如图所示，第1晶体管41的控制端子(在这里是栅极)连接于光电转换部12A的输出。即，第1晶体管41的控制端子连接于信号检测用节点13。第1晶体管41的输入端子以及输出端子中的一方(在这里是源极)经由地址晶体管44与输出信号线25以及恒流源34连接，另一方(在这里是漏极)与第1电源线21连接。

地址晶体管44的控制端子(在这里是栅极)连接于地址信号线24。地址晶体管44的状态根据地址信号线24的电位而决定。若地址信号线24的电位是高电平，则地址晶体管44导通，并由地址晶体管44、第1晶体管41以及恒流源34形成源极跟随器，且向输出信号线25输出与在信号检测用节点13积蓄的电荷相应的信号。即，第1晶体管41对由光电转换部12A生成的信号进行放大。若地址信号线24的电位是低电平，则地址晶体管44截止，第1晶体管41与输出信号线25电分离。

第2晶体管42的控制端子(在这里是栅极)与第1晶体管41的控制端子同样地连接于光电转换部12A的输出。即，第2晶体管42的控制端子也与信号检测用节点13连接。第2晶体管42的输入端子以及输出端子中的一方(在这里是源极)经由第3晶体管43与第1晶体管41及地址晶体管44之间的节点连接。换种说法，第2晶体管42的输入端子以及输出端子中的一方经由第3晶体管43以及地址晶体管44与输出信号线25以及恒流源34连接。第2晶体管42的输入端子以及输出端子中的另一方(在这里是漏极)与第2电源线22连接。在该例中，在摄像装置的动作时，经由第2电源线22向第2晶体管42的输入端子以及输出端子中的另一方供给一定的电压(在这里是3.3V)。

第3晶体管43连接于第2晶体管42与地址晶体管44之间。更详细的是，第3晶体管43的输入端子以及输出端子中的一方(在这里是漏极)与第2晶体管42的输入端子以及输出端子中的、未与第2电源线22连接的一方(在这里是源极)连接。第3晶体管43的输入端子以及输出端子中的另一方(在这里是源极)与第1晶体管41及地址晶体管44之间的节点连接。即，第3晶体管43的输入端子以及输出端子中的、未与第2晶体管42连接的一方经由地址晶体管44与输出信号线25连接。第3晶体管43的控制端子(在这里是栅极)与模式控制线29连接。即，第3晶体管43的控制端子具有与电压供给电路30的电连接。

在图3例示的构成中，电压供给电路30包含具有第1开关31a以及第2开关31b的电压切换电路。第1开关31a连接于第3晶体管43的栅极与供给第1电压VB1的电压源之间，第2开关31b连接于第3晶体管43的栅极与供给第2电压VB2的电压源之间。通过切换第1开关31a以及第2开关31b各自的导通以及截止，能够切换为对施加第1电压VB1的电压源与模式控制线29之间建立连接、或者对施加第2电压VB2的电压源与模式控制线29之间建立连接。

第1开关31a以及第2开关31b典型的是FET。用于切换第1开关31a的导通以及截止的控制电压V1以及用于切换第2开关31b的导通以及截止的控制电压V2，例如由包含处理器等的未图示的控制装置供给。通过在摄像装置100A的动作时使用控制电压V1以及V2，能够对第3晶体管43的栅极选择性地施加第1电压VB1或第2电压VB2。另外，电压供给电路30也可以例如按每个像素设置。

第1电压VB1比第3晶体管43的阈值电压低，第2电压VB2比第3晶体管43的阈值电压高。若在摄像装置100A的动作时经由模式控制线29由电压供给电路30向第3晶体管43的栅极施加第1电压VB1，则摄像装置100A被设置为第3晶体管43截止的第1模式。另一方面，若向第3晶体管43的栅极施加第2电压VB2，则摄像装置100A被设置为第3晶体管43导通的第2模式。像这样，在本申请的实施方式中，对应于向模式控制线29施加的电压电平，摄像装置被设置为第1模式或第2模式中的某一种。

(第1模式)

在第3晶体管43处于截止状态的第1模式中，第2晶体管42的源极以及漏极中的、未与第2电源线22连接的一方(在这里是源极)从输出信号线25电分离。此时，第2晶体管42作为电容而发挥功能。通过使第2晶体管42作为电容而发挥功能，能够不在单位像素单元10A中另设电容元件地增大饱和电荷量。

像这样，根据本申请的实施方式，能够不在单位像素单元10A中另设电容元件地扩大动态范围。因此，本申请的实施方式有利于高精细化。此外，由于没有必要在单位像素单元10A中另设大面积的电容元件，因此元件布局的自由度高。

如上所述，在专利文献2的图1以及专利文献3的图1所公开的构成中，用于增大饱和电荷量的电容元件经由晶体管与浮动扩散连接。与此相对，在本申请的实施方式中，如图3所例示那样，构成至少一部分浮动扩散的信号检测用节点13与作为电容而发挥功能的第2晶体管42的栅极连接。也就是说，在本申请的实施方式中，在作为电容而发挥功能的第2晶体管42与光电转换部12A之间不存在pn结。因此，能够抑制由pn结引起的暗电流噪声的积蓄，且能够扩大动态范围。

(第2模式)

另一方面，在第3晶体管43处于导通状态的第2模式中，在地址晶体管44导通时，第2晶体管的源极以及漏极中的、未与第2电源线22连接的一方(在这里是源极)与输出信号线25电连接。由此，由地址晶体管44、第2晶体管42以及恒流源34形成源极跟随器。因此，第2晶体管42作为对由光电转换部12A生成的信号进行放大的放大晶体管而发挥功能。

此时，第1晶体管41的源极以及漏极中的、未与第1电源线21连接的一方(在这里是源极)也与输出信号线25连接。因此，第1晶体管41也作为对由光电转换部12A生成的信号进行放大的放大晶体管而发挥功能。即，在第2模式中，对应于在信号检测用节点13积蓄的电荷的信号通过第1晶体管41以及第2晶体管42并列地被输出信号线25读取。

像这样，在第2模式中，由于第1晶体管41以及第2晶体管42作为放大晶体管而发挥功能，因此与使用了单一的放大晶体管的信号读取相比提高了驱动能力。因此，与使用了单一的放大晶体管的信号读取相比能够高速地进行信号读取。另外，在第1晶体管41以及第2晶体管42之间特性无需完全一致。只要在第1晶体管41以及第2晶体管42之间至少阈值大致相同，便能够实现信号的并列读取。

例如在摄影时的场景较暗的情况下，无需较大的饱和电荷量。因此，如专利文献2的图1以及专利文献3的图1那样，在将用于增大饱和电荷量的电容元件连接于浮动扩散的构成中，有时不能有效地利用单位像素单元内电容元件所占的区域。与此相对，在本申请的实施方式中，只要在摄影时的场景较暗时选择第2模式，便能够使第2晶体管42作为放大晶体管而发挥功能。也就是说，根据摄影时的场景切换第2晶体管42的功能，能够使第2晶体管42执行对应于摄影时的场景的动作。像这样，根据本申请的实施方式，在第1模式以及第2模式的任一模式中都能够有效地利用第2晶体管42，因此本申请的实施方式也有利于高精细化。

另外，将第2晶体管42视作电容时的电容值Cg能够以形成于栅极-源极间的电容的值C_GS、形成于栅极-漏极间的电容的值C_GD与形成于栅极-基板间的电容的值C_GB之和来表示。即，Cg＝C_GS+C_GD+C_GB。

在第1模式中，由于源极是浮动的，因此电容值C_GS实质上是0。电容值C_GD是栅极-漏极间的重迭(overlap)电容的值。在第1模式中，能够使第2晶体管42在截止区域动作。也就是说，在第1模式中，在栅极-基板间形成有栅极绝缘层电容以及耗尽层电容的串联连接。因此，电容值C_GB是栅极绝缘层电容以及耗尽层的电容的合成电容的值。

另一方面，在第2模式中，由于第2晶体管42进行源极跟随器动作，因此在栅极-源极间形成的电容的值C_GS与第1模式同样地实质上是0。此外，由于在栅极-漏极间，与第1模式同样地形成有重迭电容，因此在栅极-漏极间形成的电容的值C_GD也与第1模式时相同。然而，在第2晶体管42进行源极跟随器动作的第2模式中，栅极-基板间的电容的值C_GB是0。因此，将第2晶体管42视为电容时的电容值Cg在第1模式时比第2模式时大。

接下来，参照图4说明摄像装置100A的例示的动作。图4为表示复位控制线26的电压电平的一例的时间图。在图4中，横轴以及纵轴分别表示时刻T以及复位晶体管46的栅极电压Vr。

首先，在时刻T＝t1，设复位控制线26的电位CON1为高电平。通过设复位控制线26的电位CON1为高电平，复位晶体管46成为导通状态，信号检测用节点13的电位被复位成基准电压VR1。复位中的基准电压VR1能够在电源电压(例如3.3V)与接地(0V)的范围内任意设定。换言之，作为复位中的基准电压，只要是在一定的范围内，则可以利用任意的电压(例如电源电压以外的电压)。

接下来，在时刻t2设复位控制线26的电位CON1为低电平。通过设复位控制线26的电位CON1为低电平，复位晶体管46成为截止状态。其后，设地址晶体管44为截止状态，并开始曝光。由光电转换部12A生成的信号电荷在浮动扩散积蓄。浮动扩散包含信号检测用节点13作为其一部分。

在经过规定的期间后，设地址晶体管44为导通状态(时刻t3)，并经由输出信号线25读取信号检测用节点13的电压电平。此时，若第1开关31a以及第2开关31b分别为导通以及截止，则经由模式控制线29向第3晶体管43的栅极施加第1电压VB1，因此摄像装置100A处于第3晶体管43为截止状态的第1模式。在第1模式中，通过第1晶体管41作为源极跟随器而发挥功能，信号检测用节点13的电压电平被输出信号线25读取。

在第1模式中，第2晶体管42不进行源极跟随器动作而作为电容发挥功能。因此，第1模式中的浮动扩散的电容比第3晶体管43处于导通状态的第2模式大。也就是说，在第1模式中，执行使得浮动扩散的电容比第2模式增大的动作。与积蓄了的信号电荷相应的电压电平经由第1晶体管41被读取。

另一方面，若第1开关31a以及第2开关31b分别为截止以及导通，则经由模式控制线29对第3晶体管43的栅极施加第2电压VB2，因此摄像装置100A处于第3晶体管43为导通状态的第2模式。在第2模式中，第1晶体管41以及第2晶体管42分别作为源极跟随器而发挥功能，与积蓄了的信号电荷相应的电压电平经由第1晶体管41以及第2晶体管42被读取，因此能够进行比第1模式更高速的信号读取。

其后，在规定的定时使复位控制线26的电位CON1为高电平，对信号检测用节点13的电位进行复位。此外，通过将地址晶体管44设为导通状态，从而经由输出信号线25读取信号检测用节点13的电压电平。通过获取此时得到的电压电平与在时刻t3取得的电压电平的差分，能够得到除去固定噪声后的信号。

(第1实施方式的变形例)

本申请的实施方式中的单位像素单元的构成不限于参照图3而说明的例子。图5表示本申请的第1实施方式的摄像装置的一个其他例。图5所示的摄像装置100B所具有的单位像素单元10B与参照图3说明的单位像素单元10A之间的相异点在于，单位像素单元10B具有包含光电二极管5B的光电转换部12B来代替光电转换部12A。像这样，在本申请的实施方式中，作为光电转换元件也能够使用光电二极管。

在图5所例示的构成中，光电转换部12B包含转送晶体管47。该转送晶体管47连接于光电二极管5B以及信号检测用节点13之间。即，转送晶体管47的输入端子以及输出端子中的一方(在这里是源极以及漏极中的一方)具有与光电二极管5B的连接，另一方具有与第1晶体管41的栅极以及第2晶体管42的栅极的连接。转送晶体管47的控制端子(在这里是栅极)与转送控制线27连接。转送控制线27例如与垂直扫描电路32(参照图1)连接。通过垂直扫描电路32控制转送控制线27的电位CON2，从而控制转送晶体管47的导通以及截止。转送晶体管47典型地与第1晶体管41、第2晶体管42以及第3晶体管同样形成于半导体基板。

如上所述，信号检测电路14包含复位晶体管46。复位晶体管46的源极以及漏极中的、未与复位电源线23连接的一侧与信号检测用节点13连接。即，在该例中，复位晶体管46的源极以及漏极中的、未与复位电源线23连接的一侧连接于将转送晶体管47、第1晶体管41的栅极以及第2晶体管42的栅极连接的节点。复位晶体管46也可以在2个以上的单位像素单元10B之间共有。

参照图6说明具有单位像素单元10B的摄像装置的例示的动作。图6为表示复位控制线26的电压电平以及转送控制线27的电压电平的一例的时间图。在图6中的下侧的图表中，纵轴表示转送晶体管47的栅极电压Vt。另外，若第1开关31a以及第2开关31b分别为导通以及截止，则摄像装置100B在第3晶体管43为截止状态的第1模式下动作。若第1开关31a以及第2开关31b分别为截止以及导通，则摄像装置100B在第3晶体管43为导通状态的第2模式下动作。

首先，在地址晶体管44为截止的状态下，在时刻t21，将复位控制线26的电位CON1以及转送控制线27的电位CON2设为高电平，使复位晶体管46以及转送晶体管47导通。通过使复位晶体管46以及转送晶体管47导通，从而电荷从光电二极管5B以及信号检测用节点13排出，光电二极管5B以及信号检测用节点13被复位。

接下来，在时刻t22，将复位控制线26的电位CON1以及转送控制线27的电位CON2设为低电平，使复位晶体管46以及转送晶体管47截止。其后，在时刻t22～t23的期间内执行曝光。

接下来，在时刻t23，通过将复位控制线26的电位CON1设为高电平，从而使复位晶体管46导通，使信号检测用节点13的电位复位成基准电压VR1。

接下来，在时刻t24，通过将复位控制线26的电位CON1设为低电平从而使复位晶体管46截止。并且，将地址晶体管44设为导通状态，经由输出信号线25读取信号检测用节点13的电压电平。

其后，在时刻t25，通过将转送控制线27的电位CON2设为高电平从而使转送晶体管47导通。通过使转送晶体管47导通，从而向包含信号检测用节点13作为其一部分的浮动扩散转送由光电转换部12B生成的信号电荷。此时，若摄像装置100B为第1模式，则第2晶体管42作为电容发挥功能，并积蓄由光电转换部12B生成的信号电荷的至少一部分。在信号电荷转送后(时刻t26)，将转送控制线27的电位CON2设为低电平，从而使转送晶体管47截止。

其后，通过将地址晶体管44设为导通状态，从而读取与被转送的信号电荷相应的电压电平。在第1模式中，与浮动扩散中积蓄的信号电荷相应的电压电平经由第1晶体管41被输出信号线25读取。另一方面，若摄像装置为第2模式，则与积蓄的信号电荷相应的电压电平经由第1晶体管41以及第2晶体管42被高速地读取。通过获取此时得到的电压电平与在时刻t24中取得的电压电平的差分，从而得到除去kTC噪声的影响后的信号。

如以上说明那样，在第1实施方式中，通过切换从电压供给电路30向第3晶体管43的栅极施加的电压，从而能够将摄像装置设置为第1模式或第2模式中的某一种。在第3晶体管截止的第1模式中，由于能够使其栅极与信号检测用节点13连接的第2晶体管42作为电容发挥功能，因此能够扩大动态范围。在本申请的实施方式中，在作为电容发挥功能的第2晶体管42与信号检测用节点13之间不存在晶体管的pn结。因此，能够抑制暗电流噪声向作为电容的第2晶体管42的积蓄。在第3晶体管导通的第2模式中，由于第1晶体管41以及第2晶体管42作为信号检测用晶体管发挥功能，因此能够有效地利用第2晶体管42并进行高速的信号读取。

(第2实施方式)

图7表示本申请的第2实施方式的摄像装置中的、单位像素单元以及电压供给电路之间的布线。图7所示的摄像装置110A具有单位像素单元10A以及电压供给电路50。参照图2说明的摄像装置100A与图7所示的摄像装置110A之间的相异点在于，在摄像装置110A中，电压供给电路50连接于具有与各单位像素单元10A的连接的第2电源线52这一点。如以下说明那样，电压供给电路50构成为向第2电源线52选择性地供给大小互不相同的2个电压(电压VA1以及电压VA2)中的一方。

图8表示摄像装置110A中的电压供给电路50的构成的一例。在图8所例示的构成中，电压供给电路50与参照图3说明的电压供给电路30同样地具有第1开关31a以及第2开关31b。在该例中，电压供给电路50还具有第3开关31c以及第4开关31d。也就是说，在这里，电压供给电路50包含具有4个开关的电压切换电路。

第3开关31c的一端与第2电源线52连接，另一端与供给电压VA1的电压源连接。第4开关31d的一端与第2电源线52连接，另一端与供给低于电压VA1的电压VA2的电压源连接。因此，通过切换第3开关31c以及第4开关31d各自的导通以及截止，能够切换为对施加电压VA1的电压源与第2电源线52之间建立连接、或者对施加电压VA2的电压源与第2电源线52之间建立连接。在这里说明电压VA1以及电压VA2分别为3.3V的电源电压以及0V的例子。电压供给电路50既可以包含进行电压的转换的转换器等，也可以作为垂直扫描电路32的一部分。电压供给电路50也可以例如按每个像素设置。

如图所示，第2电源线52连接于第2晶体管42的源极以及漏极中的、未与第3晶体管43的源极或漏极连接的一侧(在这里是第2晶体管42的漏极)。因此，电压供给电路50能够经由第2电源线52向第2晶体管42的漏极(或源极)选择性地施加电压VA1以及电压VA2中的一方。

第3开关31c以及第4开关31d典型的是场效应晶体管。用于切换第3开关31c的导通以及截止的控制电压V3以及用于切换第4开关31d的导通以及截止的控制电压V4，例如由包含处理器等的未图示的控制装置供给。在摄像装置110A动作时，通过使用控制电压V3以及V4，能够对第2晶体管的漏极(或源极)选择性地施加电压VA1或电压VA2。也就是说，在第2实施方式中，通过电压供给电路50控制第2电源线52的电位。

如上所述，电压供给电路50具有第1开关31a以及第2开关31b。因此，电压供给电路50能够对第3晶体管43的栅极选择性地施加第1电压VB1或第2电压VB2。

(第1模式)

在由电压供给电路50向模式控制线29施加的电压是第1电压VB1时，摄像装置110A被设置为第3晶体管43处于截止状态的第1模式。在第1模式中，第1晶体管41作为信号检测晶体管发挥功能，第2晶体管42作为电容发挥功能。

在第1模式中，若将第3开关31c以及第4开关31d分别设为导通以及截止，则经由第2电源线52对第2晶体管42的漏极施加电压VA1(在这里是3.3V的电源电压)。此时，第2晶体管42与第1实施方式中的第1模式时同样地动作，并示出与第1实施方式中的第1模式时同样的电容值。

在该例中，也能够将第3开关31c以及第4开关31d分别设为截止以及导通。若第3开关31c以及第4开关31d分别为截止以及导通，则对第2晶体管42的漏极施加低于电压VA1的电压VA2(在这里是0V)。通过将第3晶体管43设为截止，并且，对第2晶体管42的漏极施加电压VA2，能够在第2晶体管42的栅极下形成沟道。

在形成有沟道的状态下，由于电场被沟道屏蔽，因此不在栅极-基板间形成耗尽层电容。此外，在第1实施方式中的第1模式时电容值C_GS实质上是0，与此相对，在对第2晶体管42的漏极施加了电压VA2的状态下，在栅极-漏极间以及栅极-源极间存在重迭电容。

在对第2晶体管42的漏极施加了电压VA2的状态下的第2晶体管42的电容值Cg，是栅极-源极间的重迭电容值、栅极-漏极间的重迭电容值与栅极绝缘层的电容值之和。因此，在对第2晶体管42的漏极施加了电压VA2的状态下的第2晶体管42的电容值Cg比第1实施方式中的第1模式时增大。

像这样，根据第2实施方式，通过切换由电压供给电路50向模式控制线29施加的电压，能够使第2晶体管42的电容值Cg比第1实施方式进一步增大。即，能够进一步扩大动态范围。

(第2模式)

在由电压供给电路50向模式控制线29施加的电压是第2电压VB2时，摄像装置110A被设置为第3晶体管43处于导通状态的第2模式。在第2模式中，通过将第3开关31c以及第4开关31d分别设为导通以及截止，从而由电压供给电路50向第2电源线52施加电压VA1(在这里是3.3V)。此时，第2晶体管42形成源极跟随器。因此，执行经由第1晶体管41以及第2晶体管42的高速的信号读取。

摄像装置110A中的动作可以与参照图4说明的摄像装置100A的例示的动作相同。因此，在这里省略摄像装置110A的动作的说明。

(第2实施方式的变形例)

图9表示本申请的第2实施方式的摄像装置的一个其他例。图9所示的摄像装置110B与参照图8说明的摄像装置110A之间的相异点在于，摄像装置110B具有包含光电二极管5B的光电转换部12B来代替光电转换部12A。如图9所示，也可以将具有包含光电二极管5B的光电转换部12B的单位像素单元10B与能够向第2晶体管的漏极(或源极)选择性地施加电压VA1以及电压VA2中的一方的电压供给电路50进行组合。根据这样的构成，与参照图8说明的摄像装置110A同样地，作为在第1模式中作为电容而发挥功能的第2晶体管的电容值，能够实现更大的电容值。

摄像装置110B中的动作可以与参照图6说明的摄像装置100B的例示的动作相同。因此，在这里省略摄像装置110B的动作的说明。

(第3实施方式)

图10表示本申请的第3实施方式的摄像装置的一例。图10所示的摄像装置120A具有包含光电转换部12A以及信号检测电路16的单位像素单元20A。

信号检测电路16包含使第1晶体管41的输出负反馈的反馈电路FC1。在图10所例示的构成中，复位晶体管46的源极以及漏极中的、未与信号检测用节点13连接的一侧与第1晶体管41及地址晶体管44之间的节点连接。在单位像素单元20A中，在复位晶体管46导通时，在信号检测电路16内形成使第1晶体管41的输出负反馈的反馈回路。即，在该例中，复位晶体管46构成反馈电路FC1的一部分。

摄像装置120A具有向第1晶体管41供给规定的电压的电压切换电路60。电压切换电路60经由第1电源线51与单位像素单元20A中的第1晶体管41的源极以及漏极之中的、未与输出信号线25连接的一侧(在这里是漏极)连接。在第3实施方式中，由电压切换电路60以及第1晶体管41构成放大器48。

电压切换电路60构成为向第1晶体管41的漏极(或源极)选择性地供给电压VS1以及比电压VS1低的电压VS2中的一方。在图10所例示的构成中，电压切换电路60具有开关61a以及开关61b。开关61a连接于第1电源线51与供给电压VS1的电压源之间，开关61b连接于第1电源线51与供给电压VS2的电压源之间。第1开关61a以及第2开关61b典型的是场效应晶体管(FET)。用于切换开关61a的导通以及截止的控制电压V5以及用于切换开关61b的导通以及截止的控制电压V6例如由包含处理器等的未图示的控制装置供给。

参照图11说明摄像装置120A中的信号的读取动作的典型例。如以下说明那样，在该例中，向复位晶体管46的栅极施加大小随时间变化的电压。由此，能够使复位晶体管46在反馈电路FC1中作为频带控制电路发挥功能。

图11为用于说明使用了单位像素单元20A的信号读取动作的例示的时间图。图11所示的图表的纵轴从上起依次分别表示复位晶体管46的栅极电压Vr、地址信号线24的电压电平Va、以及第1电源线51的电压电平Vd。图表中所示的电压VTf是复位晶体管46的阈值电压。以下说明的信号读取动作在第1模式以及第2模式中是共通的。

首先，在时刻t11，使地址信号线24的电位为低电平，从而使地址晶体管44截止。此外，使复位控制线26的电位CON1为高电平，从而使复位晶体管46导通。此时，将电压切换电路60的开关61a以及开关61b分别设为截止以及导通，对第1晶体管41的漏极(或源极)施加电压VS2(典型是GND(接地))。通过这些动作，信号检测用节点13被复位。复位中的基准电压是第1晶体管41的输出。此时，复位晶体管46的动作频带是作为宽带的第1频带。第1频带意味着与高电平的栅极电位对应的频带。

接下来，在从时刻t13至时刻t14的期间内，使复位控制线26的电位CON1变化以使复位晶体管46逐渐从导通状态变化为截止状态。即，以跨过复位晶体管46的阈值电压VTf的方式使复位控制线26的电位CON1从高电平朝向低电平变化。此时，控制电位CON1以使复位晶体管46的动作频带成为比第1频带窄的第2频带。在这里，在时刻t13使复位控制线26的电位下降到高电平与低电平之间的电位Vm1。并且，在从时刻t13至时刻t14的期间，使复位控制线26的电位连续下降至电位Vm2。此外，在这里，使复位控制线26的电位下降至电位Vm2后，在时刻t15使复位控制线26的电位变为低电平。电位Vm2是比电位Vm1低且比低电平高的电位。当然，也可以使复位控制线26的电位连续地从高电平变至低电平。

在第2频带处于比第1晶体管41的动作频带低的状态下，若将放大器48的放大率设为(-A)，则利用反馈电路FC1，将复位晶体管46中产生的热噪声抑制为1/(1+A)^1/2倍。在第2频带低于第1晶体管41的动作频带的状态下，若在时刻t15使复位控制线26的电位为低电平，使复位晶体管46截止，则与没有反馈的情况相比，在信号检测用节点13残留的kTC噪声也被抑制为1/(1+A)^1/2倍。在该例中，复位晶体管46不仅作为切换针对信号检测用节点13的复位中的基准电压的施加/非施加的开关元件发挥功能，还具有对放大器48的输出信号施以频带限制并向信号检测用节点13输出的功能。

接下来，在时刻t15～t16的期间内执行曝光。曝光后，在时刻t16使地址信号线24的电位为高电平，从而使地址晶体管44导通。此外，将电压切换电路60的开关61a以及开关61b分别设为导通以及截止，从而对第1晶体管41的漏极(或源极)施加电压VS1(典型的是电源电压)。

时刻t16的信号检测用节点13的电压相对于复位中的基准的电压，变化了与从时刻t15至时刻t16的期间内由光电转换部12A生成的电信号相应的量。摄像装置120A为例如第1模式(此时，第3晶体管43为截止状态)时，第1晶体管41与恒流源34形成源极跟随器电路，信号检测用节点13的电压通过放大器48放大(例如放大率为1左右)并被输出至输出信号线25(时刻t17)。摄像装置120A为例如第2模式(此时，第3晶体管43为导通状态)时，执行经由第1晶体管41以及第2晶体管42的信号读取。

典型的是，在光电转换元件5A的第2电极5c(像素电极)与信号检测电路16之间介有将第2电极5c与信号检测电路16连接的金属布线层、金属导销等。若在光电转换元件5A的第2电极5c与第1晶体管41的栅极以及第2晶体管42的栅极之间介有金属层以及/或金属导销的话，则难以将由像素电极收集的电荷全部转送至浮动扩散。因此，在这样的构成中，单单适用在像素内设置转送晶体管并采用相关双采样的方法并不有效。在第3实施方式中，通过在各单位像素单元中形成反馈回路，从而降低了kTC噪声的影响。

另外，对复位晶体管46的栅极施加的电压也可以是随时间经过而增大的电压。对复位晶体管46的栅极施加的电压的变化既可以是连续性的变化，也可以是例如阶梯状的变化。另外，电压切换电路60也可以例如按每个像素设置。通过按每个像素设置电压切换电路60，能够在像素阵列中的属于相同列的2个以上的像素中，同时形成反馈回路。即，由于能够在更多的像素中同时形成反馈回路以执行噪声消除，因此能够缩短噪声的消除所需的总时间。

(第3实施方式的第1变形例)

图12表示本申请的第3实施方式的摄像装置的一个其他例。参照图10说明的摄像装置120A具有单位像素单元20A，与此相对，图12所示的摄像装置120B具有单位像素单元20B。摄像装置120A具有的单位像素单元10A与图12所示的单位像素单元20B之间的相异点在于，单位像素单元20B具有包含光电二极管5B的光电转换部12B来代替光电转换部12A。在这样的构成中，也能够与上述的摄像装置120A同样地降低kTC噪声的影响。

摄像装置120B中的动作可以与参照图6说明的像装置100B的例示的动作相同。另外，也能够省略光电转换部12B中的转送晶体管47。省略了转送晶体管47的构成有利于像素的精细化。此外，通过省略转送晶体管47，与例如图5所示的构成相比，能够增加光电二极管5B占单位像素单元的面积的比例。具有从摄像装置120B中省略了转送晶体管47的构成的摄像装置中的动作，可以与图10所示的摄像装置120A相同。因此，在这里省略摄像装置120B的动作的说明。

(第3实施方式的第2变形例)

图13表示本申请的第3实施方式的摄像装置的另一其他例。图13所示的摄像装置130A与参照图10说明的摄像装置120A之间的相异点在于，摄像装置130A具有电压供给电路50来代替电压供给电路30。根据这样的构成，与第2实施方式同样地，可得到进一步增大在第1模式中作为电容发挥功能的第2晶体管42的电容值的效果。

摄像装置130A中的动作可以与参照图11说明的摄像装置120A的例示的动作相同。因此，在这里省略摄像装置130A的动作的说明。

(第3实施方式的第3变形例)

图14表示本申请的第3实施方式的摄像装置的另一其他例。上述的摄像装置130A具有单位像素单元20A，与此相对，图14所示的摄像装置130B具有单位像素单元20B。摄像装置130B中的信号读取的动作可以与图12所示的摄像装置120B相同。根据这样的构成，也能够得到进一步增大在第1模式中作为电容发挥功能的第2晶体管42的电容值的效果。

(第4实施方式)

图15表示本申请的第4实施方式的摄像装置的例示的电路构成。图15所示的摄像装置140A具有上述的光电转换部12A、信号检测电路14以及电压供给电路30。摄像装置140A还具有使信号检测电路14的输出负反馈的反馈电路FC2。

在图15例示的构成中，摄像装置140A包含反相放大器15作为周边电路的一部分。反相放大器15按像素阵列PA(参照图1)的每列设置。如图所示，反相放大器15的反相输入端子连接于对应的输出信号线25。因此，反相放大器15为：在第1模式中，在反相输入端子接受第1晶体管41的输出，在第2模式中，在反相输入端子接受第1晶体管41的输出以及第2晶体管42的输出。反相放大器15的输出端子具有与单位像素单元10A的电连接，该单位像素单元10A具有与该反相放大器15的反相输入端子的连接。更详细地说，反相放大器15的输出端子、与单位像素单元10A中的复位晶体管46的源极以及漏极中的未与信号检测用节点13连接的一侧，经由与各列对应地设置的反馈线23F而被连接。

通过对地址信号线24以及复位控制线26的电位进行控制，来将地址晶体管44以及复位晶体管46设为导通状态，从而能够形成使被选择的单位像素单元10A的输出负反馈的反馈回路。反馈回路的形成针对共有反馈线23F的单位像素单元10A中的1个单位像素单元10A执行。在该例中，反相放大器15是反馈电路FC2中的反馈回路的一部分。也可以将反相放大器15称作反馈放大器。

反相放大器15的非反相输入端子被供给规定的电压(例如1V或1V左右的正电压)VR2。该电压VR2是复位动作中的基准电压。作为电压VR2与上述的电压VR1同样地能够适用例如1V或1V左右的正电压。

摄像装置140A中的地址晶体管44以及复位晶体管46的动作可以与参照图11说明的摄像装置120A的例示的动作相同。因此，在这里省略摄像装置140A的动作的详细说明。在该例中，在地址晶体管44以及复位晶体管46导通时，信号检测用节点13的电压被复位成使得输出信号线25的电压与电压VR2相等的电压。因此，能够以列单位除去像素阵列PA所包含的第1晶体管41间的阈值的偏差的影响。

(第4实施方式的第1变形例)

图16表示本申请的第4实施方式的摄像装置的一个其他例。参照图15说明的摄像装置140A具有单位像素单元10A，与此相对，图16所示的摄像装置140B具有单位像素单元10B。根据这样的构成，也能够与上述的摄像装置140A同样地，降低第1晶体管41间的阈值的偏差的影响。摄像装置140B中的动作除了向浮动扩散转送由光电转换部12B生成的信号电荷这一点以外，可以与图15所示的摄像装置140A的动作相同。因此，在这里省略摄像装置140B的动作的说明。

(第4实施方式的第2变形例)

图17表示本申请的第4实施方式的摄像装置的另一其他例。图17所示的摄像装置150A与参照图15说明的摄像装置140A之间的相异点在于，摄像装置150A具有电压供给电路50来代替电压供给电路30。根据这样的构成，不仅能够得到降低第1晶体管41间的阈值的偏差的影响的效果，还能够得到进一步增大在第1模式中作为电容发挥功能的第2晶体管42的电容值的效果。

(第4实施方式的第3变形例)

图18表示本申请的第4实施方式的摄像装置的另一其他例。上述的摄像装置150A具有单位像素单元10A，与此相对，图18所示的摄像装置150B具有单位像素单元10B。根据这样的构成，也能够得到降低第1晶体管41间的阈值的偏差的影响的效果、以及进一步增大在第1模式中作为电容发挥功能的第2晶体管42的电容值的效果。

(第5实施方式)

图19表示本申请的第5实施方式的摄像机系统的一例。图19所示的摄像机系统200具有：透镜光学系统210、参照图1～图3说明的摄像装置100A、以及信号处理部220。

透镜光学系统210例如包含自动调焦用透镜，变焦距用透镜以及光圈。透镜光学系统210将光汇聚在摄像装置100A的摄像面。

信号处理部220具有例如存储器以及DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等，并作为对来自摄像装置100A的输出信号进行处理的信号处理电路发挥功能。信号处理部220进行例如伽马校正、颜色插补处理、空间插补处理以及自动白平衡等、由摄像装置100A得到的数据的处理。信号处理部220既可以是不同于控制摄像机系统200整体的系统控制器的另外的处理电路，也可以是系统控制器的一部分。系统控制器能够由例如微型计算器实现。

在该例中，用于切换电压供给电路30中的第1开关31a的导通以及截止的控制电压V1以及用于切换第2开关31b的导通以及截止的控制电压V2由信号处理部220供给。如以下说明那样，信号处理部220构成为向电压供给电路30供给与被摄体的亮度相应的控制信号。

信号处理部220例如基于由摄像装置100A得到的信号对被摄体的亮度进行检测，并对预先准备的阈值与检测到的亮度进行检测，从而判定被摄体的亮度。“被摄体的亮度”意味着要摄影的场景所包含的物体的亮度或摄影时的场景中的明亮度。被摄体的亮度可以是例如各像素的输出中的、示出最高亮度值的像素的输出。信号处理部220在检测到的亮度大于阈值的情况下，判定为被摄体处于第1亮度状态。另一方面，在检测到的亮度为阈值以下的情况下，信号处理部220判定为被摄体处于第2亮度状态。用于判定的阈值例如存储于存储器中。

若判定为被摄体处于第1亮度状态，则信号处理部220使用控制信号V1以及V2使第1开关31a以及第2开关31b分别为导通及截止。由此，由电压供给电路30对第3晶体管43的栅极施加第1电压VB1，摄像装置100A被设置为第1模式。在第1模式中，由于第2晶体管42作为电容发挥功能，因此能够使摄像装置100A在比第2模式大的动态范围动作。因此，能够在更加明亮的环境下摄影。

另一方面，若判定为被摄体处于第2亮度状态，则信号处理部220使用控制信号V1以及V2使第1开关31a以及第2开关31b分别为截止及导通。由此，由电压供给电路30对第3晶体管43的栅极施加第2电压VB2，摄像装置100A被设置为第2模式。在第2模式中，执行经由第1晶体管41以及第2晶体管42的高速的信号读取。

像这样，在本申请的实施方式中，电压供给电路根据被摄体的亮度向第3晶体管43的栅极供给第1电压VB1以及第2电压VB2中的一方。因此，在被摄体处于第1亮度状态时，摄像装置被设置为动态范围大的第1模式，在被摄体处于第2亮度状态时，摄像装置被设置为能够进行高速的信号读取的第2模式。因此，根据摄影场景将摄像装置的模式切换为第1模式或第2模式，能够对大动态范围与高速的信号读取适当地区分使用。

在图19中，例示了具有摄像装置100A的摄像机系统200。然而，适用上述的摄像装置100B、110A、110B、120A、120B、130A、130B、140A、140B、150A以及150B中的任一个来代替摄像装置100A也能够得到同样的效果。

摄像机系统也可以具有检测被摄体的亮度的传感器。信号处理部220也可以构成为根据检测被摄体的亮度的传感器的输出而对被摄体的亮度进行判定。

(第6实施方式)

图20表示本申请的第6实施方式的信号处理电路的一例。图20所示的信号处理电路250具有：在输入(在这里是输入端子280)以及输出(在这里是输出信号线25)之间连接的缓冲器18、以及电压供给电路30。信号处理电路250将输入信号放大及/或滤波。

信号处理电路250的输入端子280与信号源连接。在图20所例示的构成中，在连接输入端子280与缓冲器18的信号检测用节点19设有开关270(典型的是FET)。此外，在图20所例示的构成中，在开关270与缓冲器18之间连接有其一方的电极的电位被固定的电容元件260。开关270的导通以及截止例如通过由未图示的控制装置供给的控制电压V7控制。

缓冲器18除了不具有地址晶体管这一点以外具有与上述的信号检测电路14同样的构成。即，缓冲器18包含第1晶体管41、第2晶体管42以及第3晶体管43。如图所示，第1晶体管41的栅极经由信号检测用节点19以及开关270与输入端子280连接，源极或漏极中的一方(在这里是源极)与输出信号线25连接。第2晶体管42的栅极与第1晶体管41的栅极同样地，连接于信号检测用节点19。第3晶体管43的源极或漏极中的一方(在这里是漏极)与第2晶体管42的源极或漏极中的一方(在这里是源极)连接，另一方与输出信号线25连接。

电压供给电路30具有与第3晶体管43的栅极的电连接。电压供给电路30向第3晶体管43的栅极选择性地供给第1电压VB1或比第1电压VB1高的第2电压VB2中的某一个。在向第3晶体管43的栅极供给第1电压VB1时，第3晶体管43成为截止状态，信号处理电路250以第2晶体管42作为电容发挥功能的第1模式来动作。另一方面，在向第3晶体管43的栅极供给第2电压VB2时，第3晶体管43成为导通状态，信号处理电路250以第2晶体管42作为放大晶体管发挥功能的第2模式来动作。

在信号的读取时，首先，使开关270导通后截止，由电容元件260取得以及保持信号电压。缓冲器18向输出信号线25输出与由电容元件260保持的电压相应的信号。

此时，若信号处理电路250为第1模式，则执行经由第1晶体管41的信号读取。由于在第1模式中第2晶体管42作为电容发挥功能，因此作为具有与第2晶体管42的栅极的连接的节点，其电容比第3晶体管43为导通状态的第2模式大。因此，能够将信号处理电路250用作具有更大的时间常数的滤波电路。另外，在第6实施方式中，作为电容发挥功能的第2晶体管42也不经由晶体管的pn结地连接于信号检测用节点19。因此，能够执行降低了暗电流噪声的信号读取。

另一方面，若信号处理电路250为第2模式，则执行经由第1晶体管41以及第2晶体管42的信号读取。因此，缓冲器18中的驱动能力比第1模式增强，能够执行更高速的信号读取。读取信号后，在第1模式以及第2模式的任一模式中，通过使复位晶体管46导通，能够使信号检测用节点19的电压复位。

像这样，信号处理电路250能够切换显著示出作为低通滤波器的特性的第1模式与能够进行高速的信号读取的第2模式。信号处理电路250例如能够适用于图像传感器、收发机的离散型模拟滤波器等。例如将信号处理电路250适用于2维图像传感器时，可以按像素阵列的每列连接信号处理电路250。也可以作为放大电路的一部分而使用信号处理电路250。

如以上说明那样，根据本申请的实施方式，能够抑制暗电流噪声向浮动扩散的混入，且能够扩大动态范围。另外，在上述的各实施方式中，说明了第1晶体管41、第2晶体管42、第3晶体管43、地址晶体管44、复位晶体管46以及转送晶体管47分别是N沟道MOS的例子。然而，本申请的实施方式中的晶体管不限定于N沟道MOS。第1晶体管41、第2晶体管42、第3晶体管43、地址晶体管44、复位晶体管46以及转送晶体管47也可以是P沟道MOS。此外，无需将上述全部统一为N沟道MOS或P沟道MOS中的某一种。作为晶体管除了FET以外也可以使用双极型晶体管。

工业实用性

本申请的实施方式作为光传感器、图像传感器、摄像机等摄像装置是有用的。本申请的实施方式例如能够适用于数字静止照相机、数字视频摄像机、便携电话用摄像机、车载用摄像机、机器人用摄像机、或者电子内窥镜等医疗用摄像机。