摄像装置及相机系统的制作方法

1.本公开涉及摄像装置及相机系统。


背景技术：

2.作为mos(金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor))型的摄像装置，提出了层叠型的摄像装置。在层叠型的摄像装置中，在半导体基板上层叠光电转换层，通过光电转换层中的光电转换而产生的电荷被积蓄于电荷积蓄部。被积蓄的电荷由设置于半导体基板的ccd(电荷耦合器件(charge coupled device))电路或者cmos(互补mos(complementary mos))电路读出。专利文献1公开了这种摄像装置。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2009-164604号公报
6.专利文献2：日本特许第4317115号公报
7.专利文献3：国际公布第2020/144910号


技术实现要素：

8.本发明所要解决的课题
9.本公开提供适于实现宽动态范围的技术。
10.用于解决课题的手段
11.本公开提供一种摄像装置，具备：
12.电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；
13.第1晶体管，具有第1源极、第1漏极、以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及
14.第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，
15.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子至少在曝光期间中总是被电连接。
16.发明效果
17.本公开所涉及的技术适于实现宽动态范围。
附图说明
18.图1是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
19.图2是表示图1所示的像素的例示性的电路结构的示意图。
20.图3是表示参考方式所涉及的电路结构的示意图。
21.图4是用于说明第1实施方式所涉及的摄像装置的第1模式下的晶体管的动作的一例的定时图。
22.图5是用于说明第1实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的一
例的定时图。
23.图6是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的第1模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
24.图7是示意性地表示第1实施方式所涉及的第1模式下的从放大晶体管输出的电信号的电平的变化相对于向光电转换部入射的光量的变化的典型例的曲线图。
25.图8是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
26.图9a是示意性地表示第1实施方式所涉及的第2模式下的从放大晶体管输出的电信号的电平的变化相对于向光电转换部入射的光量的变化的典型例的曲线图。
27.图9b是用于说明伽玛特性的曲线图。
28.图10是用于说明伽玛特性的调整的曲线图。
29.图11是用于说明第2实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的一例的定时图。
30.图12是表示第2实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
31.图13是表示第2实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的一例的示意图。
32.图14是表示第3实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
33.图15是表示图14所示的像素的例示性的电路结构的示意图。
34.图16是用于说明第3实施方式所涉及的摄像装置的第1模式下的晶体管的动作的一例的定时图。
35.图17是用于说明第3实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的一例的定时图。
36.图18是表示第4实施方式所涉及的摄像装置中的像素的例示性的电路结构的示意图。
37.图19a是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
38.图19b是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
39.图20是用于说明第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的典型例的定时图。
40.图21是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
41.图22是用于说明第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的一例的定时图。
42.图23是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的一例的示意图。
43.图24是表示第6实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
44.图25是表示第7实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
45.图26是示意性地表示第7实施方式所涉及的第2模式下的从放大晶体管输出的电信号的电平的变化相对于向光电转换部入射的光量的变化的典型例的图。
46.图27是表示第8实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
47.图28是表示第8实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
48.图29是表示第9实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
49.图30是表示第9实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
50.图31是表示第10实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
51.图32是示意性地表示水平信号读出电路的输出的变化相对于曝光量的增加的例子。
52.图33是示意性地表示线性补偿处理的概要的框图。
53.图34是表示校正表的一例的图。
54.图35是用于说明每个摄像装置或者每个相机系统的线性的偏差的差异的图。
55.图36是示意性地表示用于消除每个摄像装置或者每个相机系统的差异的线性补偿处理的概要的框图。
56.图37是表示样本s1的摄像装置的存储器中存放的校正表的一例的图。
57.图38是表示样本s2的摄像装置的存储器中存放的校正表的一例的图。
58.图39是表示存储器中存放的校正表的其他一例的图。
59.图40是表示图39的校正表中记述的输出值的标绘的图。
60.图41是示意性地表示包括插值处理的线性补偿处理的概要的图。
61.图42是表示相机系统的构成例的示意图。
具体实施方式
62.(本公开所涉及的一个方式的概要)
63.本公开的第1方式所涉及的摄像装置具备：
64.电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；
65.第1晶体管，具有第1源极、第1漏极、以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及
66.第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，
67.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子至少在曝光期间中总是被电连接。
68.通过该构成，能够实现具有虚拟的伽玛特性的摄像装置。
69.本公开的第2方式所涉及的摄像装置例如在第1方式所涉及的摄像装置中，
70.还具备：放大晶体管，输出与所述电荷积蓄部的电位相应的电信号。
71.通过该构成，能够检测与向摄像装置入射的光的照度相应的电信号。
72.本公开的第3方式所涉及的摄像装置例如在第1或者第2方式所涉及的摄像装置中，
73.还具备：第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2栅极电极，
74.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被经由所述第2晶体管供给固定电位。
75.通过该构成，能够在复位期间中排出第1源极或者第1漏极中积蓄的电荷。
76.本公开的第4方式所涉及的摄像装置例如在第1或者第2方式所涉及的摄像装置中，
77.还具备：第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2栅极电极，
78.所述第2源极及所述第2漏极中的一方与所述第1源极及所述第1漏极中的另一方电连接，
79.所述第2源极及所述第2漏极中的另一方被供给固定电位。
80.通过该构成，能够在复位期间中排出第1源极或者第1漏极中积蓄的电荷。
81.本公开的第5方式所涉及的摄像装置例如在第1至第4方式中任1个所涉及的摄像装置中，
82.所述第1晶体管的栅极电极经由所述第1电容元件与所述第1源极及所述第1漏极中的一方连接。
83.通过该构成，能够响应于电荷积蓄部的电位的变化，使电荷积蓄电容的电容值变化。
84.本公开的第6方式所涉及的摄像装置例如在第1至第5方式中任1个所涉及的摄像装置中，
85.还具备半导体基板、以及通过光电转换而生成所述电荷的光电转换部，
86.所述光电转换部位于所述半导体基板内。
87.通过该构成，能够使用半导体基板形成光电二极管。
88.本公开的第7方式所涉及的摄像装置例如在第1至第5方式中任1个所涉及的摄像装置中，
89.还具备半导体基板、以及通过光电转换而生成所述电荷的光电转换部，
90.所述光电转换部位于所述半导体基板上。
91.通过该构成，能够与半导体基板独立地形成光电二极管。
92.本公开的第8方式所涉及的摄像装置例如在第1至第7方式中任1个所涉及的摄像装置中，
93.所述第1电容元件包括mim电容。
94.通过该构成，能够扩大动态范围。
95.本公开的第9方式所涉及的摄像装置具备：
96.电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；
97.节点，与所述电荷积蓄部电连接；以及
98.电路，
99.所述电路具有：
100.第1晶体管，具有第1源极、第1漏极以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及
101.第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，
102.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子总是被电连接。
103.通过该构成，能够实现具有虚拟的伽玛特性的摄像装置。
104.本公开的第10方式所涉及的摄像装置例如在第9方式所涉及的摄像装置中，
105.在将与所述节点电连接的电容定义为电荷积蓄电容时，所述电路响应于所述电荷积蓄部的电位的变化，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。
106.通过该构成，能够实现具有虚拟的伽玛特性的摄像装置。
107.本公开的第11方式所涉及的摄像装置例如在第10方式所涉及的摄像装置中，
108.所述电路响应于所述电荷积蓄部的电位的变化，使所述电荷积蓄电容的电容值与所述第1电容元件的电容值相应地变化。
109.通过该构成，能够实现具有虚拟的伽玛特性的摄像装置。
110.本公开的第12方式所涉及的摄像装置例如在第10或者第11方式所涉及的摄像装置中，
111.所述电路在所述电荷积蓄部的电位跨第1阈值电位变化时，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。
112.通过该构成，直到光量更大的区域都能够恰当地生成与光量相应的电信号。
113.本公开的第13方式所涉及的摄像装置例如在第12方式所涉及的摄像装置中，
114.还具备控制电路，
115.所述控制电路向所述电路施加控制电位，从而对所述第1阈值电位进行控制。
116.通过该构成，直到光量更大的区域都能够恰当地生成与光量相应的电信号。
117.本公开的第14方式所涉及的摄像装置例如在第12或者第13方式所涉及的摄像装置中，
118.还具备控制电路，
119.所述控制电路与摄影模式相应地切换所述第1阈值电位。
120.通过该构成，能够实现具有适于摄影模式的虚拟的伽玛特性的摄影装置。
121.本公开的第15方式所涉及的相机系统具备摄像装置及控制电路，
122.所述摄像装置具有：
123.电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；
124.第1晶体管，具有第1源极、第1漏极、以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及
125.第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，
126.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子总是被电连接。
127.通过该构成，能够实现具有虚拟的伽玛特性的摄像装置。
128.本公开的第16方式所涉及的摄像装置具备：
129.电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；
130.节点，与所述电荷积蓄部电连接；以及
131.特定电路，具有第1电容元件，
132.在将与所述节点电连接的电容定义为电荷积蓄电容时，所述特定电路响应于所述电荷积蓄部的电位的变化，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。
133.第16方式所涉及的技术适于实现宽动态范围。
134.在本公开的第17方式中，例如在第16方式所涉及的摄像装置中，
135.所述特定电路也可以响应于所述电荷积蓄部的电位的变化，使所述电荷积蓄电容
的电容值与所述第1电容元件的电容值相应地变化。
136.第17方式的构成是使电荷积蓄电容的电容值变化的方式的具体例。
137.在本公开的第18方式中，例如在第16或者第17方式所涉及的摄像装置中，
138.所述特定电路也可以在所述电荷积蓄部的电位跨第1阈值电位变化时，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。
139.第3方式的构成是使电荷积蓄电容的电容值变化的方式的具体例。
140.在本公开的第19方式中，例如，第18方式所涉及的摄像装置也可以还具备控制电路，
141.所述控制电路也可以向所述特定电路施加控制电位，从而对所述第1阈值电位进行控制。
142.根据第19方式，能够对第1阈值电位进行控制。
143.在本公开的第20方式中，例如，第18或者第19方式所涉及的摄像装置也可以还具备控制电路，
144.所述控制电路也可以与摄影模式相应地切换所述第1阈值电位。
145.根据第20方式，能够按每个摄影模式设定电荷积蓄电容的电容值变化时的电荷积蓄部的电位。
146.在本公开的第21方式中，例如在第20方式所涉及的摄像装置中，
147.所述特定电路也可以还具有第1晶体管，
148.所述摄影模式也可以具有第1模式及第2模式，
149.在所述第1模式下，所述第1晶体管也可以被维持为关断状态，
150.在所述第2模式下，也可以在所述第1晶体管响应于所述电荷积蓄部的电位的变化而变为导通时或者变为导通后，所述电荷积蓄电容的电容值增加。
151.第21方式的构成是一个构成例。
152.在本公开的第7方式中，例如在第16至第21方式中任1个所涉及的摄像装置中，
153.也可以还具备放大晶体管，
154.所述放大晶体管也可以输出与所述电荷积蓄部的电位相应的电信号，
155.在向所述摄像装置入射的光的照度跨阈值照度而增加时，所述电信号的电平的增加相对于向所述摄像装置入射的光的照度的增加的比率也可以降低。
156.根据第22方式，能够得到虚拟的伽玛特性。
157.在本公开的第23方式中，例如在第16至第22方式中任1个所涉及的摄像装置中，
158.所述特定电路也可以还具有第1晶体管，
159.所述第1晶体管也可以具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，
160.所述第1电容元件也可以具有第1端子及第2端子，
161.所述第1栅极电极也可以与所述电荷积蓄部电连接，
162.所述第1源极或者所述第1漏极也可以与所述第1端子电连接。
163.根据第23方式，通过向第1电容元件的第2端子施加控制电位，能够实现第16方式的特征。
164.在本公开的第24方式中，例如在第16至第22方式中任1个所涉及的摄像装置中，
165.所述特定电路也可以还具有第1晶体管，
166.所述第1晶体管也可以具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，
167.所述第1电容元件也可以具有第1端子及第2端子，
168.所述第1栅极电极也可以与所述第1端子电连接，
169.所述第1源极或者所述第1漏极也可以与所述电荷积蓄部电连接。
170.根据第24方式，通过向第1电容元件的第2端子施加控制电位，能够实现第16方式的特征。
171.在本公开的第25方式中，例如在第16至第22方式中任1个所涉及的摄像装置中，
172.所述特定电路也可以还具有第1晶体管，
173.所述第1晶体管也可以具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，
174.所述第1电容元件也可以具有第1端子及第2端子，
175.所述第1栅极电极也可以与所述第1端子及所述电荷积蓄部电连接，
176.所述第1源极及所述第1漏极中的一方也可以与所述第2端子电连接。
177.根据第25方式，通过向第1源极及第1漏极的另一方施加控制电位，能够实现第16方式的特征。
178.在本公开的第26方式中，例如，第25方式所涉及的摄像装置也可以还具备控制电路，
179.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方也可以被从所述控制电路施加控制电位，
180.在复位期间中，所述控制电路也可以向所述电荷积蓄部施加复位电位，
181.在所述复位期间所包括的期间中，所述控制电路也可以使所述复位电位的电平以脉冲状变化，从而使所述第1晶体管临时成为导通状态。
182.根据第26方式，在复位期间中，能够进行电荷积蓄部的电位的复位以及第2端子的电位的复位。
183.在本公开的第27方式中，例如，第25或者第26方式所涉及的摄像装置也可以还具备控制电路，
184.所述第1源极及所述第1漏极中的另一方也可以被从所述控制电路施加控制电位，
185.在复位期间中，所述控制电路也可以向所述电荷积蓄部施加复位电位，
186.在所述复位期间所包括的期间中，所述控制电路也可以使所述控制电位的电平以脉冲状变化，从而使处于关断状态的所述第1晶体管的所述第1源极及所述第1漏极临时短路。
187.根据第27方式，在复位期间中，能够进行电荷积蓄部的电位的复位以及第2端子的电位的复位。
188.在本公开的第28方式中，例如在第16至第27方式中任1个所涉及的摄像装置中，
189.所述特定电路也可以还具有第2电容元件，
190.所述特定电路也可以在所述电荷积蓄部的电位跨第1阈值电位变化时与所述电荷积蓄部的电位跨第2阈值电位变化时之间，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。
191.第28方式的构成是使电荷积蓄电容的电容值变化的方式的具体例。
192.在本公开的第29方式中，例如在第16至第28方式中任1个所涉及的摄像装置中，
193.所述第1电容元件也可以包括从mim电容、mom电容及mos电容构成的组中选择的至少1个。
194.mim电容、mom电容及mos电容是第1电容元件的具体例。
195.本公开的第20方式所涉及的相机系统具备摄像装置及控制电路，
196.所述摄像装置具备：电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；节点，与所述电荷积蓄部电连接；以及特定电路，具有第1电容元件，
197.在将与所述节点电连接的电容定义为电荷积蓄电容时，所述特定电路在所述电荷积蓄部的电位跨第1阈值电位变化时，使所述电荷积蓄电容的电容值变化，
198.所述控制电路向所述特定电路施加控制电位，从而对所述第1阈值电位进行控制。
199.第20方式所涉及的技术适于实现宽动态范围。
200.在实施方式中，“上”、“下”等用语不过是为了指定部件间的相互的配置而使用，其意图不在于限定摄像装置被使用时的姿态。
201.在实施方式中，可以适宜地进行杂质区域的导电型的变更等、伴随着信号电荷的正负变化的各要素的调整。另外，可以适宜地替换伴随着信号电荷的正负变化的用语。
202.在实施方式中，有时使用用语“节点”。节点意味着电气电路中的多个要素间的电连接部，其概念包含负责该要素间的电连接的布线等。
203.在实施方式中，有时使用用语“照度”及“光量”。照度意味着向每单位面积入射的光通量，其单位典型的是勒克斯(lux)。“光量”严密而言意味着与属于1帧期间的曝光期间相关的光通量的时间积分值。1帧期间是指如图4等所示的像素中的晶体管的定时控制的1个控制周期。“光量”也被称为“曝光量”。
204.在以下的实施方式中，有时使用“电荷积蓄部与要素x电连接”这样的表现。具体而言，在以下的实施方式中，即使在电荷积蓄部由要素x的一部分或者全部构成的情况下，也有时使用上述的表现。因此，上述的表现应该解释为包含电荷积蓄部由要素x的一部分或者全部构成的情况。另外，在以下的实施方式中，有时如“具有/具备电荷积蓄部和要素x”这样列出电荷积蓄部和其他要素。具体而言，在以下的实施方式中，即使在电荷积蓄部由要素x的一部分或者全部构成的情况下，也有时如上列出。在如上列出的状况下，应该允许电荷积蓄部由要素x的一部分或者全部构成。例如，在以下的实施方式中，第1晶体管的第1源极及第1漏极中的一方可以构成电荷积蓄部。第1复位晶体管的源极及漏极中的一方可以构成电荷积蓄部。光电转换部可以构成电荷积蓄部。
205.另外，“第1电容元件与第1晶体管连接”及“具有/具备第1电容元件和第1晶体管”应该解释为该表现包含第1电容元件通过使用第1晶体管来构成的情况。也就是说，该表现应该解释为包含第1电容元件与第1晶体管在部分或者整体上重复的情况。
206.在实施方式中，有时使用第1、第2、第3
……
这样的序数词。在对某要素附加序数词的情况下，不必须存在顺序更小的同种的要素。另外，能够根据需要变更序数词的编号，或者删除序数词，或者附加序数词。
207.以下，参照附图具体地说明本公开的实施方式。
208.其中，有时省略过于详细的说明。例如，有时省略已经公知的事项的详细说明、或者针对在实质上相同的构成的重复说明。这是为了避免以下的说明变得过于冗长，使得本领域技术人员易于理解。此外，附图及以下的说明是为了本领域技术人员充分理解本公开，其意图不在于由此限定权利要求书所记载的主题。
209.在附图中，针对表现在实质上相同的构成、动作及效果的要素附加同一标记。以下
记述的数值全部都是为了具体地说明本公开而例示的，本公开不限定于例示的数值。构成要素间的连接关系是为了具体地说明本公开而例示的，用于实现本公开的功能的连接关系不限定于此。
210.(第1实施方式)
211.图1示意性地表示第1实施方式所涉及的摄像装置101的例示性的电路结构。图1所示的摄像装置101具备多个像素11a、以及周边电路。多个像素11a在半导体基板上以2维排列，从而形成感光区域。也可以将感光区域称为像素区域。半导体基板例如是硅基板。半导体基板不限定于其整体为半导体的基板。半导体基板也可以包括绝缘性基板、以及被设置在绝缘性基板上的半导体层。在半导体层一侧可以形成有感光区域。
212.在图示的例中，多个像素11a在行方向及列方向上排列。在本说明书中，行方向及列方向是指行及列分别延伸的方向。在附图中，纸面上的竖直方向是列方向，水平方向是行方向。多个像素11a也可以以1维排列。换言之，摄像装置101可以是线传感器。
213.各个像素11a与电源布线22连接。各像素11a被经由电源布线22供给规定的电源电压。如后详述，本实施方式的各个像素11a包括被层叠于半导体基板的光电转换部。“被层叠于半导体基板的光电转换部”这样的表现，其意图在于包含其他要素介于半导体基板与光电转换部之间的方式。另外，如图所示，摄像装置101具有用于向全部光电转换部施加相同的固定电压的积蓄控制线17。
214.各个像素11a也与复位电压线77连接。各像素11a被经由复位电压线77供给复位电位vrst。
215.摄像装置101的周边电路包括垂直扫描电路16、负载电路19、列信号处理电路20及水平信号读出电路21。垂直扫描电路16也可以被称为行扫描电路16。列信号处理电路20也可以被称为行信号积蓄电路20。水平信号读出电路21也可以被称为列扫描电路21。列信号处理电路20及负载电路19按以2维排列的像素11a的每列配置。也就是说，在该例中，周边电路包括多个列信号处理电路20及多个负载电路19。
216.按像素11a的每行设置有地址信号线30。各行的像素11a经由对应的地址信号线30与垂直扫描电路16电连接。垂直扫描电路16向地址信号线30施加规定的电压，从而以行为单位选择各行中配置的多个像素11a。由此，读出被选择的像素11a的电信号。
217.按像素11a的每行设置有复位信号线26。各行的像素11a经由对应的复位信号线26与垂直扫描电路16电连接。
218.按像素11a的每行设置有特定复位信号线75。各行的像素11a经由对应的特定复位信号线75与垂直扫描电路16电连接。
219.按像素11a的每列设置有垂直信号线18。各列的像素11a与对应的垂直信号线18电连接。
220.按每条垂直信号线18设置有负载电路19。各负载电路19与对应的垂直信号线18电连接。
221.按每条垂直信号线18设置有列信号处理电路20。各列信号处理电路20与对应的垂直信号线18电连接。列信号处理电路20进行噪音抑制信号处理及模拟-数字转换(ad转换)等。噪音抑制信号处理例如是相关双采样。多个列信号处理电路20与水平信号读出电路21电连接。水平信号读出电路21从多个列信号处理电路20向水平共通信号线23顺次读出信
号。
222.图2表示图1所示的像素11a的例示性的电路结构。像素11a包括光电转换部15、信号检测电路sc及特定电路gsc。
223.在像素11a中，通过光电转换而生成电荷。以下，有时将该电荷称为信号电荷。具体而言，光电转换部15将光转换为电荷。
224.在本实施方式中，光电转换部15具有对置电极15a、光电转换层15b及像素电极15c。光电转换层15b被配置在对置电极15a与像素电极15c之间。
225.光电转换层15b在像素区域中被层叠于半导体基板。光电转换层15b的材料既可以是有机材料，也可以是无机材料。作为无机材料例示出非晶硅。光电转换层15b也可以包括由有机材料构成的层及由无机材料构成的层。典型地，光电转换层15b具有膜形状。
226.对置电极15a被设置在光电转换层15b的受光面侧。光经由光电转换层15b向光电转换层15b入射。典型地，对置电极15a的材料是透明的导电性材料。作为透明的导电性材料，例示出ito(氧化铟锡(indium tin oxide))。
227.像素电极15c被设置在隔着光电转换层15b与对置电极15a对置一侧。像素电极15c收集在光电转换层15b中通过光电转换而产生的信号电荷。像素电极15c的材料例如是金属、金属化合物、多晶硅等。作为金属，例示出铝、铜等。作为金属化合物，例示出金属氮化物。多晶硅也可以通过被掺杂杂质而被赋予导电性。
228.对置电极15a与积蓄控制线17电连接。像素电极15c与节点44电连接。在图示的例中，节点44可以被称为电荷积蓄节点或者浮动扩散节点。
229.经由积蓄控制线17控制对置电极15a的电位。由此，能够由像素电极15c收集通过光电转换层15b中的光电转换而产生的空穴-电子对之中的空穴及电子的某一方。在本实施方式中，由像素电极15c收集空穴作为信号电荷。
230.在利用空穴作为信号电荷的情况下，设定对置电极15a的电位以使对置电极15a的电位高于像素电极15c的电位。以下，例示利用空穴作为信号电荷的情况。例如将10v左右的电压经由积蓄控制线17向对置电极15a施加。但是，也可以利用电子作为信号电荷。
231.作为光电转换部15，也能够使用光电二极管。光电二极管可以被配置在半导体基板内。
232.在节点44上电连接有电荷积蓄部37。在电荷积蓄部37中，积蓄通过光电转换而生成的电荷。具体而言，在电荷积蓄部37中，积蓄通过光电转换部15中的光电转换而生成的电荷。在本实施方式中，电荷积蓄部37是被设置于半导体基板的扩散区域。
233.在曝光中，光电转换部15、电荷积蓄部37及特定电路gsc被电连接。此外，在光电转换部15具有对置电极15a、光电转换层15b及像素电极15c的情况下，“曝光”可以通过向对置电极15a施加电压来实现。在图示的例中，在光电转换部15与电荷积蓄部37之间未设置转送晶体管，由此实现了上述电连接结构。
234.信号检测电路sc包括放大晶体管34、地址晶体管40及第1复位晶体管36。
235.第1复位晶体管36的源极及漏极中的一方与节点44电连接。在本实施方式中，第1复位晶体管36的源极及漏极中的一方构成电荷积蓄部37。第1复位晶体管36的源极及漏极中的另一方与复位电压线77电连接。
236.放大晶体管34的栅极电极与节点44、电荷积蓄部37及光电转换部15电连接。具体
而言，放大晶体管34的栅极电极与像素电极15c电连接。放大晶体管34的源极及漏极中的一方与电源布线22电连接。放大晶体管34的源极及漏极中的另一方与地址晶体管40的源极及漏极的一方电连接。地址晶体管40的源极及漏极中的另一方与垂直信号线18电连接。地址晶体管40的栅极电极与地址信号线30连接。
237.在图示的例中，放大晶体管34的漏极与电源布线22电连接。放大晶体管34的源极经由地址晶体管40与垂直信号线18连接。
238.在图示的例中，电源布线22是源极跟随器电源。通过放大晶体管34以及图1所示的负载电路19，形成源极跟随器电路。
239.电荷积蓄部37具有与电荷积蓄部37中积蓄的信号电荷的量相应的电位。因此，与电荷积蓄部37中积蓄的信号电荷的量相应的电位被施加至放大晶体管34的栅极电极。放大晶体管34输出与该电位相应的电信号。电信号由地址晶体管40选择性地读出。电信号具体而言是信号电压。
240.第1复位晶体管36将电荷积蓄部37的电位复位。具体而言，如果第1复位晶体管36变为导通，则从复位电压线77经由第1复位晶体管36向电荷积蓄部37供给复位电位vrst，将电荷积蓄部37的电位复位。
241.特定电路gsc包括第1电容元件71、第1晶体管81及特定复位晶体管76。第1电容元件71包括第1端子71a、第2端子71b及介电体层。
242.第1电容元件71可以包括从由mim(金属-绝缘体-金属(metal insulator metal))电容、mom(金属-氧化物-金属(metal oxide metal))电容及mos(金属-氧化物-半导体(metal oxide semiconductor))电容构成的组中选择的至少1个。这点对于后述的第2电容元件72及第3电容元件73也是同样的。
243.在本实施方式中，第1电容元件71是mim电容或者mom电容。在第1电容元件71是mim电容或者mom电容的情况下，易于实现电容值大的第1电容元件71。这在实现宽动态范围的观点上是有利的。
244.具体而言，作为mim电容或者mom电容的第1电容元件71可以被设置在半导体基板之外。具体而言，这样的第1电容元件71可以被设置在半导体基板与光电转换部15之间。这意味着，能够不受半导体基板中的元件布局的制约而增加第1电容元件71的电容值。
245.此外，在电容元件中也存在即是mim电容也是mom电容的电容。“第1电容元件71是mim电容或者mom电容”这样的表现，其意图在于包括第1电容元件71既是mim电容也是mom电容的方式。
246.以下，有时将第1晶体管81的源极称为第1源极。有时将第1晶体管81的漏极称为第1漏极。有时将第1晶体管81的栅极电极称为第1栅极电极。
247.在本实施方式中，第1栅极电极与电荷积蓄部37电连接。第1源极及第1漏极中的一方与电荷积蓄部37电连接。第1源极及第1漏极中的另一方与第1端子71a电连接。在本实施方式中，第2端子71b被从摄像装置101的控制电路施加控制电位vf。该控制电位vf也可以是固定电位。这在后文中也是同样的。固定电位是指一定的电位或者接地电位。
248.具体而言，在本实施方式中，第1源极及第1漏极中的一方构成电荷积蓄部37。更具体而言，电荷积蓄部37兼具积蓄信号电荷的功能、作为第1复位晶体管36的源极及漏极中的一方的功能、以及作为第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方的功能。
249.在本实施方式中，第1晶体管81与第1电容元件71电连接。具体而言，从由第1晶体管81的第1源极、第1漏极及第1栅极电极构成的组中选择的至少1个，在电气上被设为从由第1电容元件71的第1端子71a及第2端子71b构成的组中选择的至少1个。如后所述，也可以使用第1晶体管81构成第1电容元件71。
250.在本实施方式中，控制电路是垂直扫描电路16。但是，也可以将控制电路与垂直扫描电路16分别设置。
251.以下，有时将被供给控制电位vf的节点称为节点48。在本实施方式中，节点48与第1电容元件71的第2端子71b电连接。另外，有时将与第1晶体管81的第1源极或第1漏极以及第1电容元件71电连接的节点称为节点47。在本实施方式中，节点47与第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的另一方和第1电容元件71的第1端子71a电连接。在此，它们至少在像素的曝光期间中被电连接即可。
252.在本实施方式中，控制电位vf是直流电位。作为直流电位的控制电位vf的电平也可以在某期间与别的期间中不同。
253.以下，使用电荷积蓄电容x这样的用语。电荷积蓄电容x是与节点44电连接的电容。电荷积蓄电容x积蓄通过光电转换而生成的电荷。电荷积蓄电容x可以包括电荷积蓄部37。电荷积蓄电容x可以包括第1电容元件71。电荷积蓄电容x也可以还起到除了积蓄电荷的作用以外的作用。电荷积蓄电容x也可以构成合成阻抗电容。
254.在本实施方式中，特定电路gsc响应于电荷积蓄部37的电位的变化而使电荷积蓄电容x的电容值变化。该构成适于实现宽动态范围。具体而言，该构成适于确保低照度下的s/n比并且实现宽动态范围。
255.具体而言，特定电路gsc的电位追随于电荷积蓄部37的电位的变化而变化。特定电路gsc响应于特定电路gsc的电位的变化，使电荷积蓄电容x的电容值变化。根据该说明能够理解，在本实施方式中，在摄像装置101内设置的模拟电路内，通过电荷积蓄部37的电位的变化，电荷积蓄电容x的电容值可以自动而且实时地变化。
256.在本实施方式中，特定电路gsc响应于电荷积蓄部37的电位的变化，使电荷积蓄电容x的电容值与第1电容元件71的电容值相应地变化。在一具体例中，特定电路gsc响应于电荷积蓄部37的电位的变化，使电荷积蓄电容x的电容值变化与第1电容元件71的电容值相应的量。“使电荷积蓄电容x的电容值变化与第1电容元件71的电容值相应的量”，意味着电荷积蓄电容x的电容值的变化量与第1电容元件71的电容值一致。
257.在本实施方式中，第1电容元件71的电容值比电荷积蓄部37的电容值大。但是，第1电容元件71的电容值也可以与电荷积蓄部37的电容值相同，也可以比电荷积蓄部37的电容值小。
258.在本实施方式中，特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值变化。这样的电容值的变化可以通过使用第1晶体管81来实现。
259.在本实施方式中，控制电路向特定电路gsc施加控制电位vf，从而对第1阈值电位进行控制。具体而言，第1晶体管81的栅极-源极间电压与电荷积蓄部37的电位相应地变化。控制电路对电荷积蓄部37的电位是复位电位vrst时的栅极-源极间电压进行控制。
260.在本实施方式中，第1晶体管81响应于电荷积蓄部37的电位的变化而变为导通。在第1晶体管81变为导通时或者变为导通后，电荷积蓄电容x的电容值增加。
261.具体而言，第1晶体管81的栅极-源极间电压追随于电荷积蓄部37的电位的变化而变化。在由于栅极-源极间电压跨阈值电压变化而第1晶体管81变为导通时或者变为导通后，电荷积蓄电容x的电容值增加。
262.以下，参照图3进一步说明本实施方式的优点。
263.图3是表示参考方式所涉及的电路结构的示意图。在参考方式中，在1帧中进行第1读出和第2读出这2次读出。第1读出是从浮动扩散fd读出信号。第2读出是从浮动扩散fd及电容元件c s
耦合而成的合成电容部读出信号。
264.图3的电路结构对应于专利文献2的图21。第1读出对应于专利文献2的图25的(e)。第2读出对应于专利文献2的图25的(f)。在专利文献2中，作为效果记载了宽动态范围。
265.但是，参考方式的2次读出需要长时间。这在高速化及降低耗电的观点上是不利的。另外，需要与2次读出分别对应的图像的合成。另外，第2读出是从合成电容部读出信号。合成电容部的电容值大。因此，难以确保从合成电容部读出的信号的变化幅度。这意味着难以确保s/n比。另外，在参考方式中，从光电二极管pd溢出的电荷被积蓄于浮动扩散fd及电容元件c s
。但是，虽然说能够积蓄溢出的电荷，但是由于在第1读出中饱和电荷数被光电二极管pd限制、以及在第2读出中由于电容元件c s
的影响而s/n比降低，通过2次读出来扩大动态范围存在极限。
266.相对于此，在本实施方式中，信号的读出进行1次即可。这在高速化及降低耗电的观点上是有利的，另外，本实施方式不需要图像的合成。在本实施方式中，在低照度下，能够减小电荷积蓄电容x的电容值。因此，易于确保低照度下的s/n比。另外，在本实施方式中，光电转换部15及电荷积蓄部37被电连接，而且，响应于电荷积蓄部37的电位的变化，第1电容元件71作为电荷积蓄电容x的一部分发挥功能。本实施方式在实现宽动态范围的观点上是有利的。
267.在本实施方式中，放大晶体管34、第1复位晶体管36、地址晶体管40、第1晶体管81及特定复位晶体管76各自是mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor))，具体而言是n沟道mosfet。但是，这些晶体管也可以是p沟道mos。这些晶体管无需全部统一为n沟道mos或者p沟道mos中的某一种。这些方面对于后述的第2复位晶体管38、第2晶体管82及第3晶体管83也是同样的。另外，如上所述，信号电荷既可以是空穴，也可以是电子。
268.在本实施方式中，摄像装置101具备控制电路。控制电路与摄影模式相应地切换第1阈值电位。具体而言，摄影模式具有第1模式及第2模式。控制电路通过使第1阈值电位变化，能够将摄影模式在第1模式与第2模式之间切换。如上所述，在本实施方式中，控制电路是垂直扫描电路16。
269.第2模式可以是与第1模式相比高饱和的模式。另外，第1模式可以是与第2模式相比高灵敏度的模式。
270.在本实施方式中，在第2模式下，在响应于电荷积蓄部37的电位的变化而第1晶体管81变为导通时或者变为导通后，电荷积蓄电容x的电容值增加。具体而言，电荷积蓄电容x的电容值由于第1电容元件71而增加。另一方面，在第1模式下，第1晶体管81被维持为关断状态。因此，电荷积蓄电容x的电容值不会由于第1电容元件71而增加。
271.在本实施方式中，如果光电转换进展，则由于电荷积蓄部37的电位变化，第1晶体
管81的栅极-源极间电压变小。在第2模式下电荷积蓄部37的电位为复位电位vrst时的栅极-源极间电压，比第1模式下电荷积蓄部37的电位为复位电位vrst时的栅极-源极间电压小。具体而言，由控制电路设定这样的大小关系。
272.在以下的图4至图9b所示的例中，在第2模式下，设定控制电位vf，以使特定电路gsc可以响应于电荷积蓄部37的电位的变化使电荷积蓄电容x的电容值变化。在第2模式下，即使不通过摄像装置101的后级的图像处理，也能够在像素11a内得到虚拟的伽玛特性。因此，能够将摄像模式是第2模式的方式称为“自动伽玛on(开启)”。另一方面，在第1模式下，特定电路gsc被设定控制电位vf以使电荷积蓄电容x的电容值不变化。因此，能够将摄像模式是第1模式的方式称为“自动伽玛off(关闭)”。像这样，在该例中，通过对控制电位vf进行控制，能够切换自动伽玛on与自动伽玛off。
273.图4是用于说明第1实施方式所涉及的摄像装置101的第1模式下的晶体管的动作的一例的定时图。在图4中，add示意性地表示地址晶体管40的栅极电极的电位的变化的一例。rst1示意性地表示第1复位晶体管36的栅极电极的电位的变化的一例。vf示意性地表示控制电位vf的变化的一例。rst3示意性地表示特定复位晶体管76的栅极电极的电位的变化的一例。在图4所示的例中，在时刻t0，地址晶体管40、第1复位晶体管36及特定复位晶体管76都关断。控制电位vf的电位被维持为高电平。在图4中，将高电平标记为高(high)。为了简单，以下省略电子快门的动作的说明。
274.首先，在时刻t1，对地址信号线30的电位进行控制，从而使地址晶体管40导通。此时，读出电荷积蓄电容x中积蓄的信号电荷。
275.接下来，在时刻t2，对复位信号线26的电位进行控制，从而使第1复位晶体管36导通。由此，从复位电压线77向电荷积蓄部37供给复位电位vrst，将电荷积蓄部37的电位复位。复位电位vrst例如是1v。根据放大晶体管34的阈值电压vt，复位电位vrst也可以是0v。在此，阈值电压vt是指在放大晶体管34中开始流动漏极电流时的栅极-源极间电压。
276.另外，在时刻t2，对特定复位信号线75的电位进行控制，从而使特定复位晶体管76导通。由此，经由特定复位晶体管76的源极及漏极向第1电容元件71的第1端子71a供给控制电位vf，将第1端子71a的电位复位。在第1模式下，第1端子71a被供给的控制电位vf是高电平。
277.接下来，在时刻t3，使第1复位晶体管36及特定复位晶体管76关断。以下，有时将从时刻t2使第1复位晶体管36及特定复位晶体管76导通起直到使第1复位晶体管36及特定复位晶体管76关断为止的期间称为“复位期间”。复位期间在图4中，是从时刻t2到时刻t3的期间。在图4中，将复位期间通过箭头rst示意性地表示。
278.在本实施方式中，第1复位晶体管36导通的期间以及特定复位晶体管76导通的期间都是时刻t2至t3，是相同的。该构成能够同时控制晶体管36及76，能够缩短1帧所需的时间。
279.接下来，在时刻t4，使曝光开始。在图示的例中，在从第1复位晶体管36及特定复位晶体管76被设为关断起到曝光开始之间存在延时。但是，也可以在使第1复位晶体管36及特定复位晶体管76关断的同时开始曝光。
280.在图4中，将曝光的期间通过箭头exp示意性地表示。在曝光的期间中规定的定时，进行复位电压的读出。该定时对应于时刻t5。此外，复位电压的读出所需的时间短，因此也
可以在地址晶体管40的导通状态持续的状态下执行复位电压的读出。
281.通过取得在时刻t1与时刻t2之间被读出的信号与在时刻t5被读出的信号的差量，能够得到去除了固定噪声的信号。像这样，能够得到固定噪声被去除后的信号。
282.图5是用于说明第1实施方式所涉及的摄像装置101的第2模式下的晶体管的动作的一例的定时图。如上所述，第2模式与第1模式相比是高饱和的模式。根据图4及图5能够理解，第2模式与第1模式的不同点有，控制电位vf的电位被维持为低电平。在图5中，将低电平标记为低(low)。
283.图6是表示第1实施方式所涉及的摄像装置101的第1模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。此外，如上所述，在本实施方式中，信号电荷是空穴。因此，图6也涉及信号电荷是空穴的情况。
284.图6的状态(a)是曝光开始时的状态。在图6的状态(a)下，电荷积蓄部37的电位是复位电位vrst。第1电容元件71的第1端子71a的电位是控制电位vf。电荷积蓄部37的电位比第1晶体管81的栅极下电势高。第1电容元件71的第1端子71a的电位比电荷积蓄部37的电位高。第1晶体管81关断。
285.图6的状态(b)是曝光中的状态。信号电荷是空穴，因此在曝光中电荷积蓄部37的电位上升。在电荷积蓄部37上连接有第1晶体管81的栅极电极。因此，随着电荷积蓄部37的电位上升，第1晶体管81的栅极下电势也上升。
286.图6的状态(c)是曝光结束时的状态。在第1模式下，控制电位vf是高电平。因此，第1晶体管81的栅极下电势不会变得比控制电位vf高。另外，第1晶体管81关断。
287.在图6中，差电压δv是曝光开始时的电荷积蓄部37的电位即复位电位vrst与曝光结束时的电荷积蓄部37的电位之间的差量。与差电压δv对应的电信号可以从放大晶体管34输出。如上所述，电信号具体而言是信号电压。
288.图7是示意性地表示第1模式下的从放大晶体管34输出的电信号的电平的变化相对于向光电转换部15入射的光量的变化的典型例的曲线图。在图7所示的曲线图中，横轴是光量。纵轴是从放大晶体管34输出的电信号的电平。图7的横轴及纵轴的值是归一化后的值。这些方面对于后述的图9a也是同样的。如图7所示，在第1模式下，随着光量增加，从放大晶体管34输出的电信号的电平连续地增加。其中，在光量为1时，信号电平的增加达到顶点。
289.图8是表示第1实施方式所涉及的摄像装置101的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
290.图8的状态(a)是曝光开始时的状态。在状态(a)下，电荷积蓄部37的电位是复位电位vrst。第1电容元件71的第1端子71a的电位是控制电位vf。电荷积蓄部37的电位比第1晶体管81的栅极下电势高。第1电容元件71的第1端子71a的电位比电荷积蓄部37的电位高。第1晶体管81关断。
291.图8的状态(b)是曝光中的状态。信号电荷是空穴，因此在曝光中电荷积蓄部37的电位上升。在电荷积蓄部37上连接有第1晶体管81的栅极电极。因此，随着电荷积蓄部37的电位上升，第1晶体管81的栅极下电势也上升。
292.在第2模式下，控制电位vf是低电平。因此，状态(a)所示的曝光开始时的第1端子71a的电位也是低电平。因此，如果第1晶体管81的栅极下电势与电荷积蓄部37的电位一起上升，则不久第1晶体管81的栅极下电势达到第1端子71a的电位。
293.另外，如果在曝光中第1晶体管81的栅极电极的电位上升，则不久第1晶体管81的栅极-源极间电压超过阈值电压，第1晶体管81变为导通。由此，电荷积蓄部37与第1端子71a经由第1晶体管81被电连接。
294.在图示的例中，第1晶体管81变为导通的定时，与第1晶体管81的栅极下电势达到第1端子71a的电位的定时相同。但是，前者的定时也可以比后者的定时靠前，也可以比后者的定时靠后。
295.在曝光进行而且第1晶体管81为导通状态时，可能产生第1晶体管81的栅极下电势比第1端子71a的电位高而且电荷积蓄部37的电位比第1晶体管81的栅极下电势高的状况。在该状况下，从第1端子71a经由第1晶体管81向电荷积蓄部37注入电子。通过电子的注入，电荷积蓄部37的电位降低。与此相伴，第1晶体管81的栅极下电势也降低。另一方面，第1端子71a的电位上升。
296.通过这样的电子的注入，能够取得电荷积蓄部37的电位与第1端子71a的电位之间的平衡。在曝光中，可以在取得该平衡的状态下电荷积蓄部37的电位及第1端子71a的电位上升。在该状况下，随着信号电荷的生成，第1端子71a与第2端子71b之间的电压变化。也就是说，通过第1电容元件71作为积蓄电荷的电荷积蓄电容x的一部分发挥功能，电荷积蓄电容x的电容值处于增大的状态。相应地，电荷积蓄部37的电位的变化变得平缓。
297.图8的状态(c)是曝光结束时的状态。与图6所示的第1模式相比，在第2模式下，如上述那样电荷积蓄部37的电位的变化变得平缓，相应地，曝光结束时的电荷积蓄部37的电位低。因此，与第1模式相比，在第2模式下，差电压δv较低。
298.图9a是示意性地表示第2模式下的从放大晶体管34输出的电信号的电平的变化相对于向光电转换部15入射的光量的变化的典型例的曲线图。如图9a所示，在第2模式下，如果光量增加，则在光量跨第1阈值光量增加时从放大晶体管34输出的电信号的电平的增加变得平缓。这是因为，在光量为第1阈值光量以上的区域中，显现参照图8说明的电荷积蓄部37的电位的变化变得平缓的现象。换言之，这是因为，在光量跨第1阈值光量增加时，电荷积蓄电容x的电容值增加。根据图9a及图7能够理解，在第2模式下，与第1模式相比，直到光量较大的区域都能够将信号电荷积蓄至电荷积蓄电容x。这意味着，直到光量较大的区域都能够恰当地生成与光量相应的电信号。也就是说，意味着动态范围扩大。
299.此外，能够对光量高的区域中的电信号的数据进行校正，以使光量高的区域中的光量-电信号特性的曲线图位于光量低的区域中的光量-电信号特性的曲线图的延长线上。在图9a中通过空心箭头及点线示意地表示该校正。关于该校正的具体例，参照图32等后述。
300.根据参照图5、图8及图9a的说明能够理解，在第1电容元件71不作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能的情况下，第1电容元件71不构成电荷积蓄电容x的一部分。另一方面，在第1电容元件71作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能的情况下，第1电容元件71构成电荷积蓄电容x的一部分。在图5、图8及图9a的例中，通过第1电容元件71作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能，电荷积蓄电容x增加。换言之，通过第1电容元件71“被视为”电容，电荷积蓄电容x增加。
301.关于电荷积蓄电容x能够如下说明。即，在摄像装置101中不作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能的电容的电容值，不被作为电荷积蓄电容x的电容值计数。另一方面，在摄像装置101中作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能的电容
的电容值，被作为电荷积蓄电容x的电容值计数。换言之，在摄像装置101中“不被视为”电容的电容的电容值，不被作为电荷积蓄电容x的电容值计数。另一方面，在摄像装置101中“被视为”电容的电容的电容值，被作为电荷积蓄电容x的电容值计数。
302.另外，人的视觉在光越弱时越敏感，在光越强时越迟钝。为了模拟这样的人的视觉的特性，在相机系统中，有时在摄像装置的后级的图像处理中进行伽玛校正。
303.图9b是用于说明伽玛校正的曲线图。图9b的横轴是光量。纵轴是相机系统所保持的信号电平。图9b的横轴及纵轴的值是归一化后的值。
304.在图9b中，二点划线的曲线表示通过摄像装置的后级的图像处理中的伽玛校正而得到的光量-信号电平特性。一点划线的直线表示在未进行该伽玛校正的情况下得到的光量-信号电平特性。一点划线的直线表示了在未进行伽玛校正的情况下，光量和相机系统所保持的信号电平取相同的值。根据二点划线的曲线能够理解，通过伽玛校正，在光量低的区域中，信号电平的值相对于光量的值的比率变大。例如，在二点划线的曲线上，在光量＝0.2时信号电平＝0.5。
305.在图9b中，实线表示通过本实施方式的第2模式可以得到的光量-信号电平特性。根据图9b能够理解，根据本实施方式的第2模式，在像素11a内得到虚拟的伽玛特性。具体地，本实施方式中得到的虚拟的伽玛特性是具有以下优点的特性。这些优点在相机系统中是有用的。
306.·
在光量低的区域中，易于确保s/n比。
307.·
在光量低的区域中，易于分配丰富的色阶或者bit数。
308.·
在光量高的区域中，易于确保电荷积蓄电容x的电容值，因此易于实现宽动态范围并易于防止过曝。
309.·
在光量高的区域中，能够抑制电荷积蓄部37的电位上升，不在长时间中对电荷积蓄部37、晶体管等施加高压，因此易于确保摄像装置101的可靠性。
310.根据参照图9a及图9b的说明能够理解，在本实施方式中，在向摄像装置101入射的光量跨第1阈值光量增加时，电信号的电平的增加相对于向摄像装置101入射的光量的增加的比率降低。具体而言，在第2模式下可以发生该情况。在该上下文中，电信号是放大晶体管34与电荷积蓄部37的电位相应地输出的电信号。向摄像装置101入射的光量具体而言，是向光电转换部15入射的光量。上述比率具体而言，是用光量对电信号的电平进行微分而得到的值。在上述说明中，能够将“光量”替换为“照度”。
311.通过对控制电位vf进行调整，能够对伽玛特性进行调整。图10是用于说明伽玛特性的调整的曲线图。在图10的例中，说明了将控制电位vf设定为电位vfa的情况、将控制电位vf设定为电位vfb的情况、以及将控制电位vf设定为电位vfc的情况。电位vfa比电位vfb大，电位vfb比电位vfc大。将控制电位vf设定为电位vfa的情况下的第1阈值光量是光量qa。将控制电位vf设定为电位vfb的情况下的第1阈值光量是光量qb。将控制电位vf设定为电位vfc的情况下的第1阈值光量是光量qc。光量qa比光量qb大，光量qb比光量qc大。
312.如上所述，电位vfa＞电位vfb＞电位vfc，光量qa＞光量qb＞光量qc。由此能够理解，在暗场景中，通过将控制电位vf设定为电位vfa，能够向光量低的区域分配丰富的色阶或者bit数。在明亮的场景中，通过将控制电位vf设定为电位vfc，能够向光量高的区域分配丰富的色阶或者bit数。
313.以下，关于其他几个实施方式进行说明。以下，针对在已经说明的实施方式与其后说明的实施方式中共通的要素，附加相同的参照标记，有时省略其说明。与各实施方式相关的说明只要在技术上不矛盾，就能够相互适用。只要在技术上不矛盾，各实施方式也可以相互组合。
314.(第2实施方式)
315.在第2实施方式的第2模式下，晶体管在与第1实施方式的第2模式不同的定时动作。图11是用于说明第2实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的一例的定时图。在图11中，相应记载有字符rst3的点线示意性地表示第1实施方式中的特定复位晶体管76的栅极电极的电位的变化的一例。相应记载有字符ta的点线示意性地表示第2实施方式中的特定复位晶体管76的栅极电极的电位的变化的一例。
316.如参照图5说明的那样，在第1实施方式的第2模式下，第1复位晶体管36导通的期间与特定复位晶体管76导通的期间是相同的。在像这样的情况下，在控制电位vf低的情况下，在上述晶体管36及76导通的期间中，有可能第1晶体管81的栅极-源极间电压变得比阈值电压大，而第1晶体管81的第1源极及第1漏极短路。在该情况下，有可能流动过电流。另外，在该情况下，电荷积蓄部37及节点47的电位可能被复位为控制电位vf与复位电位vrst之间的中间电位。也就是说，电荷积蓄部37及节点47的电位的复位有可能不稳定。
317.于是，在第2实施方式中，使第1复位晶体管36导通的期间与特定复位晶体管76导通的期间错开。具体而言，将特定复位晶体管76导通的期间设定为比第1复位晶体管36导通的期间靠前。像这样，即使控制电位vf低，也能够避免第1晶体管81的第1源极与第1漏极短路的事态。
318.另外，在控制电位vf低时，第1阈值电位低。因此，能够将阈值光量设定为低光量。这能够根据图10理解。
319.另外，根据第2实施方式，能够使电荷积蓄部37及节点47的电位状态稳定。
320.典型地，在第1复位晶体管36导通的期间与特定复位晶体管76导通的期间之间存在延时。但是，也可以没有该延时。
321.图12是表示第2实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
322.图12的状态(a)是特定复位晶体管76变为导通及第1复位晶体管36变为导通之前的状态。
323.图12的状态(b)是特定复位晶体管76导通的期间的状态。在状态(b)下，节点47被设置为控制电位vf。电荷积蓄部37的电位也被设置为控制电位vf。
324.图12的状态(c)是第1复位晶体管36导通的期间的状态。在状态(c)下，电荷积蓄部37的电位被复位为复位电位vrst。节点47的电位也被复位为复位电位vrst。
325.另外，第1晶体管81可能具有基板偏置效应。在该情况下，在第1晶体管81的第1源极及第1漏极之间可能产生电位差。但是，即使在该情况下，根据基于图11的定时图的晶体管的动作，也能够使电荷积蓄部37及节点47的电位状态稳定。
326.图13是表示第2实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的其他一例的示意图。具体而言，图13涉及第1晶体管81具有基板偏置效应的情况。
327.图13的状态(a)是特定复位晶体管76变为导通及第1复位晶体管36变为导通之前
的状态。
328.图13的状态(b)是特定复位晶体管76导通的期间的状态。在状态(b)下，节点47的电位被设置为控制电位vf。电荷积蓄部37的电位由于基板偏置效应，被设置为比控制电位vf稍大的电位。
329.图13的状态(c)是第1复位晶体管36导通的期间的状态。在状态(c)下，电荷积蓄部37的电位被复位为复位电位vrst。节点47的电位由于基板偏置效应，被复位为比复位电位vrst稍小的电位。
330.(第3实施方式)
331.图14是表示第3实施方式所涉及的摄像装置201的例示性的电路结构的示意图。
332.按每条垂直信号线18设置有反相放大器24。在该例中，这些反相放大器24被包括在周边电路中。
333.按像素11b的每行设置有反馈控制线28。各行的像素11b经由对应的反馈控制线28与垂直扫描电路16电连接。通过垂直扫描电路16向反馈控制线28施加规定的电压，可以形成使像素11b的输出负反馈的反馈电路。
334.按像素11b的每行设置有控制线32。各行的像素11b经由对应的控制线32与垂直扫描电路16电连接。垂直扫描电路16能够经由控制线32向多个像素11b供给规定的电压。
335.按像素11b的每列设置有电源布线22。各列的像素11b与对应的电源布线22电连接。
336.反相放大器24的负侧的输入端子与对应的垂直信号线18连接。反相放大器24的正侧的输入端子被供给规定的电压vref。电压vref例如是1v或者1v附近的正电压。另外，反相放大器24的输出端子经由反馈线25连接至与该反相放大器24的负侧的输入端子连接的多个像素11b。反相放大器24构成使来自像素11b的电信号负反馈的反馈电路的一部分。也可以将反相放大器24称为反馈放大器。反相放大器24包含用于使反相放大增益变化的增益调整端子24a。
337.图15是表示图14所示的像素11b的例示性的电路结构的示意图。
338.像素11b包括由电容元件41及电容元件42串联连接而成的电容电路45。电容元件42的电容值比电容元件41的电容值大。第1复位晶体管36的源极及漏极中的一方、电容元件41的一方的电极、像素电极15c和节点44被电连接。
339.第1复位晶体管36的源极及漏极中的另一方、电容元件41的另一方的电极以及电容元件42的一方的电极被电连接。电容元件41与第1复位晶体管36并联连接。该并联连接可以减小对于节点44的晶体管结漏，减小暗电流。包括电容元件41与电容元件42的连接点的节点46被称为复位漏极节点。
340.电容元件42的另一方的端子与控制线32电连接。控制线32被用于该端子的电位的控制。控制线32的电位被设定为例如0v即基准电位。控制线32的电位无需在摄像装置201的动作时被固定。例如，也可以被从垂直扫描电路16供给脉冲电压。控制线32能够用于控制节点44的电位。当然，在摄像装置201的动作时，控制线32的电位也可以被固定。
341.像素11b包括第2复位晶体管38。第2复位晶体管38的源极及漏极中的一方与节点46电连接。第2复位晶体管38的源极及漏极中的另一方与反馈线25电连接。也就是说，节点46与反馈线25经由第2复位晶体管38被连接。第2复位晶体管38的栅极电极与反馈控制线28
电连接。通过对反馈控制线28的电位进行控制，能够形成使信号检测电路sc的输出反馈的反馈电路fc。具体而言，反馈电路fc使信号检测电路sc的输出负反馈。
342.图16是用于说明第3实施方式所涉及的摄像装置201的第1模式下的晶体管的动作的一例的定时图。在图16中，rst2示意性地表示第2复位晶体管38的栅极电极的电位的变化的一例。gcnt示意性地表示反相放大器24的增益调整端子24a被施加的电位的变化的一例。在图16所示的例中，在时刻t0，第2复位晶体管38关断。另外，反相放大器24的增益调整端子24a的电压是某规定的值。
343.首先，在时刻t1，对地址信号线30的电位进行控制，从而使地址晶体管40导通。此时，读出电荷积蓄电容x中积蓄的信号电荷。
344.接下来，在时刻t2，对复位信号线26及反馈控制线28的电位进行控制，从而使第1复位晶体管36及第2复位晶体管38导通。由此，节点44与反馈线25经由第1复位晶体管36及第2复位晶体管38被连接，形成使信号检测电路sc的输出负反馈的反馈电路fc。通过使第2复位晶体管38介于节点46与反馈线25之间，能够由第2复位晶体管38选择性地形成反馈电路fc来使光电转换部15的信号反馈。
345.在该例中，对于共享反馈线25的多个像素11b之中的1个，形成反馈电路fc。通过对地址晶体管40的栅极电极的电位进行控制，可以选择成为反馈电路fc的形成对象的像素11b，对于期望的像素11b，执行从由复位及噪声消除构成的组中选择的至少一方。
346.在此，反馈电路fc是包括放大晶体管34、反相放大器24及第2复位晶体管38的负反馈放大电路。在时刻t1被设为导通的地址晶体管40将放大晶体管34的输出作为针对反馈电路fc的输入来供给。
347.通过将节点44与反馈线25电连接，将电荷积蓄部37的电位复位。此时，信号检测电路sc的输出被负反馈，由此垂直信号线18的电位收敛于反相放大器24的正侧的输入端子被施加的电位vref。也就是说，在该例中，复位中的基准电位是电位vref。在图15所例示的构成中，能够在电源电位与接地电位的范围内任意地设定电位vref。换言之，作为复位中的基准电位，只要处于一定的范围内即可，能够利用任意的电压。例如，作为复位中的基准电位，能够利用电源电位以外的电位。此外，电源电位例如是3.3v。接地电位是0v。
348.另外，在时刻t2，对反相放大器24的增益调整端子24a的电位进行控制，使反相放大器24的增益降低。在反相放大器24中，增益g与带域b之积g
×
b是一定的，因此如果使增益g降低则带域b变宽。因此，能够加速负反馈放大电路中的上述的收敛。带域b变宽，是指截断频率变高。
349.另外，在时刻t2，对特定复位信号线75的电位进行控制，从而使特定复位晶体管76导通。由此，经由特定复位晶体管76的源极及漏极向第1电容元件71的第1端子71a供给控制电位vf，将第1端子71a的电位复位。在第1模式下，第1端子71a被供给的控制电位vf是高电平。
350.接下来，在时刻t3，使第1复位晶体管36及特定复位晶体管76关断。以下，有时将从时刻t2使第1复位晶体管36、第2复位晶体管38及特定复位晶体管76导通起直到使第1复位晶体管36及特定复位晶体管76关断为止的期间称为“复位期间”。复位期间在图16中，是时刻t2至时刻t3的期间。在图16中，利用箭头rst示意性地表示复位期间。由于在时刻t3使第1复位晶体管36关断而产生ktc噪声。因此，在复位后的电荷积蓄部37的电压中附加有ktc噪
声。
351.根据图15能够理解，在第2复位晶体管38导通的期间，维持形成反馈电路fc的状态。因此，在时刻t3由于使第1复位晶体管36关断而产生的ktc噪声被消除到1/(1+a)的大小。在此，a是反馈电路fc的增益。
352.在该例中，刚要使第1复位晶体管36关断前即刚要开始噪声消除前的垂直信号线18的电压，与反相放大器24的负侧的输入端子被施加的电压vref大致相等。像这样，通过事先使噪声消除开始时的垂直信号线18的电压接近噪声消除后的目标电压vref，能够在比较短的时间内消除ktc噪声。以下，有时将从使第1复位晶体管36关断起直到使第2复位晶体管38关断为止的期间，称为“噪声消除期间”。噪声消除期间在图16中是时刻t3至时刻t4的期间。在图16中，利用箭头ncl示意性地表示噪声消除期间。
353.另外，在时刻t3，反相放大器24的增益处于被降低的状态。因此，在噪声消除期间的初期，能够高速地消除噪声。
354.接下来，在时刻t3’，对反相放大器24的增益调整端子24a的电位进行控制，使反相放大器24的增益变高。由此，能够进一步降低噪声电平。增益g与带域b之积g
×
b是一定的。因此，由于提高增益g而带域b变窄，负反馈放大电路中的收敛所需的时间变长。但是，在t3至t3’的期间中，已经将垂直信号线18的电压控制为收敛电平附近。因此，应该收敛的电压的幅度预先被抑制在小范围中，由于带域b变窄而引起的收敛时间增大是有限的。此外，带域b变窄是指截断频率变低。
355.像这样，根据第3实施方式，能够缩小由于使第1复位晶体管36关断而产生的ktc噪声，而且在较短的时间内消除所产生的ktc噪声。
356.接下来，在时刻t4，使第2复位晶体管38关断，在规定的期间中执行曝光。由于在时刻t4使第2复位晶体管38关断，因而产生ktc噪声。但是，根据第2实施方式，通过恰当地设定电容元件41的电容值及电容元件42的电容值，能够充分减小由于使第2复位晶体管38关断而产生的ktc噪声。
357.在图16中，利用箭头exp示意性地表示曝光的期间。在曝光的期间中规定的定时，对ktc噪声被消除后的复位电压进行读出。该定时对应于时刻t5。此外，复位电压的读出所需的时间短，因此也可以在地址晶体管40的导通状态持续的状态下执行复位电压的读出。
358.通过取得在时刻t1与时刻t2之间被读出的信号与在时刻t5被读出的信号的差量，能够得到去除了固定噪声的信号。像这样，能够得到将ktc噪声及固定噪声去除后的信号。
359.图17是用于说明第3实施方式所涉及的摄像装置201的第2模式下的晶体管的动作的一例的定时图。如上所述，第2模式与第1模式相比是高饱和的模式。根据图16及图17能够理解，第2模式与第1模式的不同点有，控制电位vf的电位被维持为低电平。
360.(第4实施方式)
361.图18是表示第4实施方式所涉及的摄像装置中的像素11c的例示性的电路结构的示意图。如图18所例示的那样，第4实施方式的摄像装置与第3实施方式的摄像装置201的不同点有，在像素11c的各列设置有切换电路50来替代反相放大器24。在第4实施方式所涉及的摄像装置的构成各列的多个像素11c中，反馈线25未对像素11c间进行连接。
362.在各像素11c中，第2复位晶体管38的源极及漏极中的一方与节点46电连接。第2复位晶体管38的源极及漏极中的另一方与反馈线25电连接。地址晶体管40的源极及漏极中的
一方与反馈线25及垂直信号线18电连接。地址晶体管40的源极及漏极中的另一方与放大晶体管34的源极及漏极中的一方电连接。放大晶体管34的源极及漏极中的另一方与电源布线22电连接。
363.切换电路50包括开关元件51及51’、开关元件52及52’、以及恒流源27及27’。
364.开关元件51及51’与电源布线22电连接。电源电位avdd可以经由开关元件51与电源布线22连接。基准电位avss可以经由开关元件51’与电源布线22连接。
365.开关元件52及52’与垂直信号线18电连接。基准电位avss可以依次经由恒流源27及开关元件52与垂直信号线18连接。电源电位avdd可以依次经由恒流源27’及开关元件52’与垂直信号线18连接。
366.在信号读出时，经由地址信号线30向地址晶体管40的栅极电极施加电压。由此，选择各列的像素11c中的1个。另外，通过使切换电路50的开关元件51及开关元件52导通，例如电流从恒流源27在从放大晶体管34朝向地址晶体管40的方向上流动，检测由放大晶体管34放大后的电荷积蓄部37的电位。
367.在复位动作时，切换电路50的开关元件51’及开关元件52’被设为导通。由此，在地址晶体管40及放大晶体管34中流动与信号读出时方向相反的电流。由此，构成包括放大晶体管34、地址晶体管40、反馈线25、第2复位晶体管38及第1复位晶体管36的反馈电路fc。由于地址晶体管40及放大晶体管34被级联连接，因此能够得到大的增益。因此，反馈电路fc能够以大的增益进行噪声消除。
368.本实施方式的摄像装置与第3实施方式同样能够减小ktc噪声。
369.另外，本实施方式的摄像装置不具备反相放大器24，地址晶体管40及放大晶体管34被包括在信号检测电路sc中，并且作为反馈电路fc的放大器发挥功能。因此，能够减小摄像装置的电路的面积。另外，能够减少摄像装置的耗电。进而，能够通过级联连接来得到大的增益，因此即使在电容元件41及电容元件42的电容小的情况下，也能够减小ktc噪声。
370.(第5实施方式)
371.图19a是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。图19a所示的第5实施方式的像素11d的电路结构与图2所示的第1实施方式的像素11a的电路结构相比，特定电路gsc不同。
372.在第5实施方式中，第1晶体管81的第1栅极电极与第1电容元件71的第1端子71a及电荷积蓄部37电连接。第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方与第1电容元件71的第2端子71b电连接。在本实施方式中，从控制电路向第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的另一方施加控制电位vf。
373.在本实施方式中，节点47与第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方和第1电容元件71的第2端子71b电连接。节点48与第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的另一方电连接。在本实施方式中，第1复位晶体管36的源极及漏极中的一方构成电荷积蓄部37。
374.在本实施方式中，基于以下的方式，特定电路gsc响应于电荷积蓄部37的电位的变化而使电荷积蓄电容x的电容值变化。
375.在电荷积蓄部37的电位低时，第1晶体管81的栅极电极的电位也低。第1晶体管81关断。控制电位vf不被供给至节点47及第1电容元件71的第2端子71b。节点47及第2端子71b处于浮动状态。在该情况下，第1电容元件71不作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容
发挥功能。因此，电荷积蓄电容x的电容值不会由于第1电容元件71而增加。
376.在曝光中，电荷积蓄部37的电位上升，与此相伴，第1晶体管81的栅极电极的电位也上升。如果第1晶体管81的栅极电极的电位上升，则不久第1晶体管81的栅极-源极间电压超过阈值电压，第1晶体管81变为导通。在第1晶体管81导通时，控制电位vf经由第1晶体管81的第1源极及第1漏极被供给至节点47及第1电容元件71的第2端子71b。也就是说，节点47及第2端子71b的电位被固定。在该情况下，第1电容元件71作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。像这样，电荷积蓄电容x的电容值由于第1电容元件71而增加。
377.像这样，在本实施方式中，通过第1电容元件71的浮动控制，使电荷积蓄电容x的电容值变化。关于浮动控制的详细情况，请参照专利文献3。
378.图20是用于说明第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的典型例的定时图。在第5实施方式所涉及的图20所示的例子与第1实施方式所涉及的图5所示的例子之间，使第1复位晶体管36成为导通状态的期间不同。具体而言，在图20所示的例中，在时刻t2至t4的期间中，第1复位晶体管36导通。
379.另外，在图20中，vrst示意性地表示复位电压线77被施加的复位电位vrst的变化的一例。在图20所示的例中，复位电压线77被施加的复位电位vrst在时刻t0至时刻t2的期间中是低电平，在时刻t2至t3的期间中是高电平，在时刻t3以后的期间中是低电平。
380.在图20的例中，复位期间的结束时对应于曝光期间的开始时。但是，在复位期间的结束时与曝光期间的开始时之间也可以有延时。
381.图21是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。图21的状态能够通过图20的控制而得到。
382.图21的状态(a)是从时刻t2至t3的期间中的状态。在该期间中，第1复位晶体管36处于导通状态，而且，复位电位vrst是高电平。因此，高电平的复位电位vrst被施加至第1晶体管81的第1栅极电极。第1晶体管81导通。控制电位vf不仅被供给至节点48，而且经由第1晶体管81的第1源极及第1漏极被供给至节点47及第2电极71b。这样，节点47及第2电极71b的电位被复位为控制电位vf。
383.图21的状态(b)是从时刻t3至t4的期间中的状态。在该期间中，第1复位晶体管36虽然导通，但复位电位vrst是低电平。因此，第1晶体管81关断。在该期间中，电荷积蓄部37的电位被复位为低电平的复位电位vrst。
384.根据以上的说明能够理解，在图19a、图20及图21的例中，在复位期间中，控制电路向电荷积蓄部37施加复位电位vrst。在复位期间所包括的期间中，控制电路使复位电位vrst的电平以脉冲状变化，从而使第1晶体管81临时成为导通状态。像这样，通过第1晶体管81临时成为导通状态，从控制电路经由第1晶体管81的第1源极及第1漏极向第2端子71b施加控制电位vf来将第2端子71b的电位复位。像这样，根据该例，在复位期间中，能够进行电荷积蓄部37的电位的复位以及第2端子71b的电位的复位。
385.具体而言，复位期间具有第1期间、以及后续于第1期间的第2期间。第1期间是后续于第0期间的期间。在第0期间及第2期间中，复位电位vrst处于第2电平。在第1期间中，复位电位vrst处于第1电平。在第1期间中，第2端子71b的电位被复位为控制电位vf。在第2期间中，电荷积蓄部37的电位被复位为第2电平的复位电位vrst。
386.第1期间对应于图20的从时刻t2至t3的期间。第2期间对应于图20的从时刻t3至t4
的期间。第1电平对应于图20的高电平。第2电平对应于图20的低电平。
387.在图19a所示的电路结构中，能够通过与图20所示的控制不同的控制，进行电荷积蓄部37的电位复位、以及第2端子71b的电位及节点47的电位的复位。图22是用于说明第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的动作的其他一例的定时图。
388.在图22所示的例子与图20所示的例子之间，复位电压线77被施加的复位电位vrst不同。具体而言，在图22所示的例中，复位电压线77被施加的复位电位vrst为一定的低电平。
389.在图22所示的例子与图20所示的例子之间，控制电位vf不同。具体而言，在图22所示的例中，控制电位vf在时刻t0至时刻t2的期间中是第1低电平，在时刻t2至t3的期间中是第2低电平，在时刻t3以后的期间中是第1低电平。第2低电平比第1低电平低。此外，在图22中，将第1低电平标记为low1，将第2低电平标记为low2。
390.图23是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的一例的示意图。图23的状态能够通过图22的控制而得到。
391.图23的状态(a)是从时刻t2至t3的期间中的状态。在该期间中，控制电位vf是相对低的第2低电平。第2低电平比关断状态下的第1晶体管81的栅极下电势低。因此，第1晶体管81虽然为关断状态，但控制电位vf从控制电路经由第1源极及第1漏极被供给至节点47及第2端子71b。
392.图23的状态(b)是从时刻t3至t4的期间中的状态。在该期间中，控制电位vf是相对高的第1低电平。第1低电平比关断状态下的第1晶体管81的栅极下电势高。通过从状态(a)转移至状态(b)，节点47及第2电极71b的电位被复位为处于关断状态的第1晶体管81的栅极下电势的电位。
393.根据图22及图23所示的控制，电荷积蓄部37的电位被复位为复位电位vrst。
394.根据以上的说明能够理解，在图19a、图22及图23的例中，在复位期间中，控制电路向电荷积蓄部37施加复位电位vrst。在复位期间所包括的期间中，控制电路使控制电位vf的电平以脉冲状变化，从而使处于关断状态的第1晶体管81的第1源极及第1漏极临时短路。根据该例，在复位期间中，能够进行电荷积蓄部37的电位的复位以及第2端子71b的电位的复位。
395.具体而言，复位期间具有第1期间、以及后续于第1期间的第2期间。第1期间是后续于第0期间的期间。在第0期间、第1期间及第2期间中，复位电位vrst处于将第1晶体管81维持为关断状态的电平。在第0期间及第2期间中，控制电位vf处于第3电平。在第1期间中，控制电位vf处于第4电平。第3电平不使第1晶体管81的第1源极及第1漏极短路。第4电平使第1晶体管81的第1源极及第1漏极短路。控制电路使控制电位vf在第3电平与第4电平之间变化，换言之，跨处于关断状态的第1晶体管81的栅极下电势的电平变化。由此，第2电极71b的电位被复位为处于关断状态的第1晶体管81的栅极下电势的电位。在第2期间中，电荷积蓄部37的电位被复位为复位电位vrst。复位期间后的控制电位vf是实现自动伽玛on的电位。
396.第1期间对应于图20的从时刻t2至t3的期间。第2期间对应于图20的从时刻t3至t4的期间。第3电平对应于图22的第1低电平。第4电平对应于图22的第2低电平。
397.根据图19a至图23的例子，能够进行电荷积蓄部37的电位的复位、以及第2端子71b的电位及节点47的电位的复位。能够使节点47的电位状态稳定。进而，根据该例，即使没有
图2所示的特定复位晶体管76，也能够将第2端子71b的电位及节点47的电位复位。这在缩小像素11d的大小、提高分辨率等观点上是有利的。
398.在进行浮动控制的情况下，特定电路gsc也可以具有特定复位晶体管76。图19b是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的其他例示性的电路结构的示意图。
399.在图19b所示的像素11e中，在节点47上连接有特定复位晶体管76的源极及漏极中的一方。特定复位晶体管76的源极及漏极中的另一方被从控制电路施加控制电位vf。
400.根据图19b的例子，通过使特定复位晶体管76变为导通，能够将第2端子71b的电位及节点47的电位复位为控制电位vf。因此，不用图20至图23所示的定时控制，就能够将第2端子71b的电位及节点47的电位复位。
401.(第6实施方式)
402.图24是表示第6实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。在第6实施方式所涉及的像素11f中，第1电容元件71是mos电容。
403.第1电容元件71的第1端子71a与放大晶体管34的栅极电极、电荷积蓄部37、节点44及光电转换部15电连接。具体而言，第1端子71a与像素电极15c电连接。
404.通过采用作为mos电容的第1电容元件71，能够利用较少的元件数实现特定电路gsc。这在缩小像素11f的大小、提高分辨率等观点上是有利的。
405.在本实施方式中，作为mos电容的第1电容元件71通过使用第1晶体管81来构成。第1端子71a和第2端子71b中的一方与第1晶体管81的第1源极及第1漏极电连接。第1端子71a和第2端子71b中的另一方与第1晶体管81的第1栅极电极电连接。在图24的例中，第2端子71b与第1晶体管81的第1源极及第1漏极电连接。第1端子71a与第1晶体管81的第1栅极电极电连接。
406.第1晶体管81的第1源极及第1漏极相互电连接。根据该构成，能够在第1电容元件71的电位与第2端子71b的电位之差成为某值时使第1晶体管81变为导通。第1晶体管81的第1源极及第1漏极可以通过布线等电连接。
407.以下，说明本实施方式所涉及的摄像装置的动作。在以下的说明中，有时使用第1电容元件71的端子间电压这样的用语。端子间电压是第1电容元件71的电位与第2端子71b的电位之差。
408.第1电容元件71的第2端子71b被施加控制电位vf。另一方面，第1端子71a与电荷积蓄部37电连接。因此，如果在光电转换部15中进行了光电转换，则第1端子71a的电位也与电荷积蓄部37的电位一起变化，端子间电压也变化。具体而言，由于信号电荷是空穴，如果在光电转换部15中进行了光电转换，则第1端子71a的电位与电荷积蓄部37的电位一起上升。如果端子间电压成为某值，则第1晶体管81变为导通。由此，第1电容元件71作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。这样，电荷积蓄电容x的电容值增加。
409.也可以切换向第2端子71b施加的控制电位vf。在一例中，摄像装置的摄像模式具有第1模式及第2模式。在第1模式下，向第2端子71b施加的控制电位vf是电位vfa。在第2模式下，向第2端子71b施加的控制电位vf是电位vfb。电位vfa及电位vfb相互不同。根据该例，能够使第1模式的第1阈值电位与第2模式的第1阈值电位产生差异。
410.在本实施方式中，作为mos电容的第1电容元件71可以作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。典型地，该功能在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时以
阶段性变化。但是，该功能也可以在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时连续地变化。“特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时使电荷积蓄电容x的电容值变化”这样的表现，包含上述之中的任一个方式。“特定电路gsc响应于电荷积蓄部37的电位的变化，使电荷积蓄电容x的电容值变化与第1电容元件71的电容值相应的量”这样的表现，包含上述之中的任一个方式。另外，“特定电路gsc响应于电荷积蓄部37的电位的变化，使电荷积蓄电容x的电容值变化”这样的表现，包含上述之中的任一个方式。
411.(第7实施方式)
412.图25是表示第7实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。图25所示的第7实施方式的像素11g的电路结构与图19a所示的第5实施方式的像素11d的电路结构相比，特定电路gsc不同。具体而言，图25所示的第7实施方式的特定电路gsc具有多级相当于图19a所示的第5实施方式的特定电路gsc的电路。
413.具体而言，在第7实施方式中，特定电路gsc具有第1晶体管81、第2晶体管82、第3晶体管83、第1电容元件71、第2电容元件72及第3电容元件73。
414.以下，有时将第2晶体管82的源极称为第2源极。有时将第2晶体管82的漏极称为第2漏极。有时将第2晶体管82的栅极电极称为第2栅极电极。有时将第3晶体管83的源极称为第3源极。有时将第3晶体管83的漏极称为第3漏极。有时将第3晶体管83的栅极电极称为第3栅极电极。
415.第2电容元件72包括第1端子72a及第2端子72b。第3电容元件73包括第1端子73a及第2端子73b。
416.第1晶体管81的第1栅极电极与第1电容元件71的第1端子71a及电荷积蓄部37电连接。第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方与第1电容元件71的第2端子71b电连接。第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的另一方被从控制电路施加第1控制电位vf1。
417.第2晶体管82的第2栅极电极与第2电容元件72的第1端子72a及电荷积蓄部37电连接。第2晶体管82的第2源极及第2漏极中的一方与第2电容元件72的第2端子72b电连接。第2晶体管82的第2源极及第2漏极中的另一方被从控制电路施加第2控制电位vf2。
418.第3晶体管83的第3栅极电极与第3电容元件73的第1端子73a及电荷积蓄部37电连接。第3晶体管83的第3源极及第3漏极中的一方与第3电容元件73的第2端子73b电连接。第3晶体管83的第3源极及第3漏极中的另一方被从控制电路施加第3控制电位vf3。
419.图26是示意性地表示第7实施方式所涉及的第2模式下的从放大晶体管34输出的电信号的电平的变化相对于向光电转换部15入射的光量的变化的典型例的图。在本实施方式中，在向摄像装置入射的光量跨第1阈值光量qth1增加时，第1电容元件71作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。由此，电荷积蓄电容x的电容值增加。在向摄像装置入射的光量跨第2阈值光量qth2增加时，第2电容元件72作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。由此，电荷积蓄电容x的电容值增加。在向摄像装置入射的光量跨第3阈值光量qth3增加时，第3电容元件73作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。由此，电荷积蓄电容x的电容值增加。在该上下文中，向摄像装置入射的光量具体而言，是向光电转换部15入射的光量。
420.以下，在图26所示的光量-电信号电平特性中，将光量为第1阈值光量qth1以上而且小于第2阈值光量qth2的带域称为带域(1)。将光量为第2阈值光量qth2以上而且小于第3
阈值光量qth3的带域称为带域(2)。将光量为第3阈值光量qth3以上的带域称为带域(3)。
421.将光量为第1阈值光量qth1时的电荷积蓄部37的电位称为第1阈值电位。将光量为第2阈值光量qth2时的电荷积蓄部37的电位称为第2阈值电位。将光量为第2阈值光量qth3时的电荷积蓄部37的电位称为第3阈值电位。
422.在本实施方式中，第3控制电位vf3、第2控制电位vf2及第1控制电位vf1相互不同。像这样，能够使第1阈值光量qth1、第2阈值光量qth2及第3阈值光量qth3成为相互不同的光量。在该上下文中，阈值电压是晶体管变为导通时的晶体管的栅极-源极间电压。
423.具体而言，在本实施方式中，第3控制电位vf3比第2控制电位vf2大。第2控制电位vf2比第1控制电位vf1大。像这样，如图26所示，能够使第3阈值光量qth3比第2阈值光量qth2大，并使第2阈值光量qth2比第1阈值光量qth1大。
424.在变形例中，第3晶体管83的阈值电压vth3、第2晶体管82的阈值电压vth2及第1晶体管81的阈值电压vth1相互不同。在变形例中，也能够使第1阈值光量qth1、第2阈值光量qth2及第3阈值光量qth3成为相互不同的光量。
425.具体而言，在上述的变形例中，第3晶体管83的阈值电压vth3比第2晶体管82的阈值电压vth2大。第2晶体管82的阈值电压vth2比第1晶体管81的阈值电压vth1大。像这样，能够使第3阈值光量qth3比第2阈值光量qth2大，并使第2阈值光量qth2比第1阈值光量qth1大。
426.也可以是第3控制电位vf3＞第2控制电位vf2＞第1控制电位vf1的大小关系与阈值电压vth3＞阈值电压vth2＞阈值电压vth1的大小关系这双方都成立。也可以是上述大小关系中的仅一方成立。
427.在本实施方式中，第3电容元件73的电容值c3比第2电容元件72的电容值c2大。第2电容元件72的电容值c2比第1电容元件71的电容值c1大。像这样，能够得到具有以下的优点的虚拟的伽玛特性。这些优点在相机系统中是有用的。
428.·
在光量低的区域中，易于确保s/n比。
429.·
在光量低的区域中，易于分配丰富的色阶或者bit数。
430.·
在光量高的区域中，易于确保电荷积蓄电容x的电容值，因此易于实现宽动态范围并易于防止过曝。
431.·
在光量高的区域中，能够抑制电荷积蓄部37的电位上升，不在长时间中对电荷积蓄部37、晶体管等施加高压，因此易于确保摄像装置的可靠性。
432.在本实施方式中，特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时、电荷积蓄部37的电位跨第2阈值电位变化时、以及电荷积蓄部37的电位跨第3阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值变化。该构成可以有助于实现在相机系统中有用的伽玛特性。
433.在一例中，特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值与第1电容元件71的电容值相应地变化。特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第2阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值与第2电容元件72的电容值相应地变化。特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第3阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值与第3电容元件73的电容值相应地变化。
434.在一具体例中，特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第1阈值电位变化时，使电
荷积蓄电容x的电容值变化与第1电容元件71的电容值相应的量。特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第2阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值变化与第2电容元件72的电容值相应的量。特定电路gsc在电荷积蓄部37的电位跨第3阈值电位变化时，使电荷积蓄电容x的电容值变化与第3电容元件73的电容值相应的量。
435.图25所示的第7实施方式的特定电路gsc具有多级相当于图19a所示的第5实施方式的特定电路gsc的电路。但是，特定电路gsc也可以具有多级相当于其他实施方式的特定电路gsc的电路。另外，在本实施方式中级数为3，但级数也可以为2，也可以为4以上。
436.(第8实施方式)
437.图27是表示第8实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
438.在第8实施方式所涉及的像素11h中，与第1实施方式所涉及的像素11a不同，光电转换部15是光电二极管。具体而言，光电转换部15是硅光电二极管。光电转换部15也是积蓄通过光电转换而生成的电荷的电荷积蓄部55。信号电荷是电子。
439.在本实施方式中，第1晶体管81的第1栅极电极与第1电容元件71的第1端子71a电连接。第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方与第1端子71a电连接。第1源极及第1漏极中的另一方与电荷积蓄部55电连接。在本实施方式中，第1电容元件71的第2端子71b被从控制电路施加控制电位。
440.在本实施方式中，节点48与第1电容元件71的第2端子71b电连接。节点47与第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方以及第1电容元件71的第1端子71a电连接。
441.图28是表示第8实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
442.图28的状态(a)是曝光开始时的状态。在图28的状态(a)下，电荷积蓄部55的电位是复位电位vrst。第1电容元件71的第1端子71a的电位是控制电位vf。第1电容元件71的第1端子71a的电位比第1晶体管81的栅极下电势高。电荷积蓄部55的电位比第1电容元件71的第1端子71a的电位高。第1晶体管81关断。
443.图28的状态(b)是曝光中的状态。信号电荷是电子，因此在曝光中电荷积蓄部55的电位降低。
444.如果曝光推进而电荷积蓄部55的电位降低，则不久第1晶体管81的栅极-源极间电压超过阈值电压，第1晶体管81变为导通。由此，电荷积蓄部55与第1端子71a经由第1晶体管81被电连接。
445.在曝光进行而且第1晶体管81处于导通状态时，可能产生第1晶体管81的栅极下电势比第1端子71a的电位低而且电荷积蓄部55的电位比第1晶体管81的栅极下电势低的状况。在该状况下，从电荷积蓄部55经由第1晶体管81向第1端子71a注入电子。通过电子的注入，电荷积蓄部55的电位上升。与此相伴，第1晶体管81的栅极下电势也上升。另一方面，第1端子71a的电位降低。
446.通过这样的电子的注入，能够取得电荷积蓄部55的电位与第1端子71a的电位的平衡。在曝光中，可以在取得该平衡的状态下电荷积蓄部55的电位及第1端子71a的电位降低。在该状况下，随着信号电荷的生成，第1端子71a与第2端子71b之间的电压变化。也就是说，通过第1电容元件71作为积蓄电荷的电荷积蓄电容x的一部分发挥功能，电荷积蓄电容x的电容值处于增大的状态。相应地，电荷积蓄部55的电位的变化变得平缓。
447.图28的状态(c)是曝光结束时的状态。与第1模式相比，在第2模式下，如上述那样电荷积蓄部55的电位的变化变得平缓，相应地，曝光结束时的电荷积蓄部55的电位低。因此，与第1模式相比，在第2模式下，差电压δv高。
448.在本实施方式中，电荷积蓄部55和电荷积蓄部37都可以对应于“积蓄通过光电转换而生成的电荷的电荷积蓄部”。另外，电荷积蓄部55和电荷积蓄部37都可以对应于“特定电路响应于电荷积蓄部的电位的变化，使电荷积蓄电容的电容值变化”这样的表现中的“电荷积蓄部”。
449.(第9实施方式)
450.图29是表示第9实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
451.在第9实施方式所涉及的像素11i中，与第8实施方式所涉及的像素11h不同，具备转送晶体管39。转送晶体管39的源极及漏极中的一方与放大晶体管34的栅极电极电连接。转送晶体管39的源极及漏极中的另一方与第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方以及光电转换部15即电荷积蓄部55电连接。
452.在本实施方式中，节点44与转送晶体管39的源极及漏极中的另一方、第1晶体管81的第1源极及第1漏极中的一方以及光电转换部15即电荷积蓄部55电连接。在本实施方式中，将与转送晶体管39的源极及漏极中的一方和放大晶体管34的栅极电极电连接的节点称为节点49。
453.在本实施方式中，转送晶体管39的源极及漏极中的一方构成电荷积蓄部37。更具体而言，电荷积蓄部37兼具积蓄信号电荷的功能、作为第1复位晶体管36的源极及漏极中的一方的功能、作为转送晶体管39的源极及漏极中的一方的功能。
454.图30是表示第9实施方式所涉及的摄像装置的第2模式下的晶体管的电位状态的典型例的示意图。
455.图30的状态(a)是曝光开始时的状态。在状态(a)下，在电荷积蓄部55中未积蓄信号电荷。第1电容元件71的第1端子71a的电位是控制电位vf。第1电容元件71的第1端子71a的电位比第1晶体管81的栅极下电势高。电荷积蓄部55的电位比第1电容元件71的第1端子71a的电位高。
456.图30的状态(b)是曝光中的状态。信号电荷是电子，因此在曝光中光电转换部15的电位降低。即，电荷积蓄部55的电位降低。
457.如果曝光推进而电荷积蓄部55的电位降低，则不久第1晶体管81的栅极-源极间电压超过阈值电压，第1晶体管81变为导通。由此，电荷积蓄部55与第1端子71a经由第1晶体管81被电连接。
458.在曝光进行而且第1晶体管81处于导通状态时，可能产生第1晶体管81的栅极下电势比第1端子71a的电位低而且电荷积蓄部55的电位比第1晶体管81的栅极下电势低的状况。在该状况下，从电荷积蓄部55经由第1晶体管81向第1端子71a注入电子。通过电子的注入，电荷积蓄部55的电位上升。与此相伴，第1晶体管81的栅极下电势也上升。另一方面，第1端子71a的电位降低。
459.通过这样的电子的注入，能够取得电荷积蓄部55的电位与第1端子71a的电位的平衡。在曝光中，可以在取得该平衡的状态下电荷积蓄部55的电位及第1端子71a的电位降低。在该状况下，随着信号电荷的生成，第1端子71a与第2端子71b之间的电压变化。也就是说，
通过第1电容元件71作为积蓄电荷的电荷积蓄电容x的一部分发挥功能，电荷积蓄电容x的电容值处于增大的状态。相应地，电荷积蓄部55的电位的变化变得平缓。
460.图30的状态(c)是曝光结束时的状态。如果从该状态起转送晶体管39变为导通，则从电荷积蓄部55向电荷积蓄部37转送电荷。像这样读出信号。这样成为图30的状态(d)。
461.在本实施方式中，通过转送晶体管39，从电荷积蓄部55向电荷积蓄部37转送电荷。该转送可以是所谓完全转送。因此，无需如图15及图18的反馈电路fc那样的噪声消除电路，就能够适宜地减小ktc噪声。
462.(第10实施方式)
463.图31是表示第10实施方式所涉及的摄像装置的例示性的电路结构的示意图。
464.图31所示的第10实施方式的像素11j的电路结构与图27所示的第8实施方式的像素11h的电路结构相比，特定电路gsc不同。
465.在第10实施方式中，第1电容元件71是mos电容。
466.第1电容元件71的第1端子71a与放大晶体管34的栅极电极、电荷积蓄部37、节点44及光电转换部15电连接。光电转换部15是光电二极管。光电转换部15也是电荷积蓄部55。
467.在本实施方式中，作为mos电容的第1电容元件71通过使用第1晶体管81来构成。第1端子71a和第2端子71b中的一方与第1晶体管81的第1源极及第1漏极电连接。第1端子71a和第2端子71b中的另一方与第1晶体管81的第1栅极电极电连接。在图31的例中，第1端子71a与第1晶体管81的第1源极及第1漏极电连接。第2端子71b与第1晶体管81的栅极电极电连接。
468.第1晶体管81的第1源极及第1漏极相互电连接。根据该构成，能够在第1电容元件71的电位与第2端子71b的电位之差成为某值时使第1晶体管81变为导通。第1晶体管81的第1源极及第1漏极可以通过布线等电连接。
469.以下，说明本实施方式所涉及的摄像装置的动作。第1电容元件71的第2端子71b被施加控制电位vf。另一方面，第1端子71a与电荷积蓄部55电连接。因此，如果在光电转换部15即电荷积蓄部55中进行了光电转换，则第1端子71a的电位也与电荷积蓄部55的电位一起变化，端子间电压也变化。具体而言，由于信号电荷是电子，如果在光电转换部15即电荷积蓄部55中进行了光电转换，则第1端子71a的电位与电荷积蓄部55的电位一起降低。如果第1端子71a的电位与第2端子71b之差成为某值，则第1晶体管81变为导通。由此，第1电容元件71作为积蓄通过光电转换而生成的电荷的电容发挥功能。这样，电荷积蓄电容x的电容值增加。
470.与参照图24说明的第6实施方式同样，也可以切换向第2端子71b施加的控制电位vf，摄像装置的摄像模式也可以具有第1模式及第2模式。
471.(与控制电位vf相应的线性的校正)
472.图32是示意性地表示水平信号读出电路21的输出的变化相对于曝光量的增加的例子的图。
473.在图32中，实线l1是将表示在设定了控制电位vf以使自动伽玛off的情况下的水平信号读出电路21的输出的变化相对于曝光量的增加的直线状图，向光量大的区域延长而得到的线。虚线l2及虚线l3是表示在设定了控制电位vf以使自动伽玛on的情况下的水平信号读出电路21的输出的变化相对于曝光量的增加的曲线图。具体而言，虚线l2是表示在将
控制电位vf设定为图10的电位vfa的情况下得到的输出的变化的曲线图。虚线l3表示在将控制电位vf设定为图10的电位vfb的情况下得到的输出的变化。此外，在该例中，曝光量的增加通过在一定照度下增长曝光期间来实现。
474.实线l1是直线状。虚线l2及虚线l3是折线状。虚线l2及l3随着曝光量增加而相对于实线l1的直线扩大偏离。
475.于是，例如，也可以通过校正来自水平信号读出电路21的输出，从而校正水平信号读出电路21的输出随着曝光期间增加而相对于直线的偏离。图33示意性地表示线性补偿处理的概要。例如，也可以按每个控制电位vf，准备用于将来自水平信号读出电路21的输出转换为适当的数字值的表。
476.在该例中，在存储器162中保持有与各控制电位vf对应的3个校正表at1至at3。例如，控制电路160接受来自水平信号读出电路21的例如模拟-数字转换后的输出，并与控制电位vf的具体值相应地适用校正表。图33中的选择器165是与控制电位vf的值相应地选择要适用校正表at1至at3中的哪一个、还是不适用校正表的电路。校正后的输出转交给图像处理电路164，并被施以规定处理。
477.图34表示校正表的一例。在图34所示的校正表中，记述了作为从水平信号读出电路21的输出的每个数字值的线性补偿后的数字值。例如，如果从水平信号读出电路21作为传感器输出而输入了n，则控制电路160将x向图像处理电路164输出。此外，在选择了如图32的曲线图l1那样无需线性补偿的电位作为控制电位vf的情况下，从水平信号读出电路21将传感器输出原样转交给图像处理电路164。
478.通过适用这样的线性补偿处理，如图32所示，可以对折线状的虚线l2所示的特性如图32中直线状的实线l1所示进行校正。另外，可以对折线状的虚线l3所示的特性如直线状的实线l1所示进行校正。线性补偿处理也可以由图像处理电路164执行。此外，也可以替代利用表进行数字值的转换，而通过从图像处理电路164对传感器输出乘以适当的系数来补偿线性。
479.此外，如上所述的线性的偏差可能按每个摄像装置或者每个相机系统而不同。图35是用于说明每个摄像装置或者每个相机系统的线性的偏差的差异的图。在图35中，虚线m1表示与某摄像装置或者相机系统相关的水平信号读出电路21的输出相对于曝光量的增加的例示性的变化，虚线m2表示与其他某摄像装置或者相机系统相关的水平信号读出电路21的输出相对于曝光量的增加的例示性的变化。在这些摄像装置或者相机系统之间，如果水平信号读出电路21的输出相对于曝光量的增加例如图35中直线m12所示成为一致，则是有益的。
480.图36示意性地表示用于消除每个摄像装置或者每个相机系统的差异的线性补偿处理的概要。例如在有样本s1的摄像装置和样本s2的摄像装置的情况下，关于样本s1及s2分别预先取得与如图9a、图10等所示的光量-信号电平特性相关的数据。进而，基于取得的数据计算每个样本的校正值，例如以表的形式将校正值存放至存储器162。图36表示了例如样本s1中的线性补偿处理的概要，在样本s1的摄像装置的存储器162中，按每个控制电位vf，写入用于将来自水平信号读出电路21的输出转换为适当的数字值的校正表at11至at13。此外，存储器162典型地是非易失性存储器。
481.图37表示样本s1的摄像装置的存储器162中存放的校正表的一例，图38表示样本
s2的摄像装置的存储器162中存放的校正表的一例。在适用了这样的校正表的情况下，例如对于来自水平信号读出电路21的传感器输出n，从样本s1的摄像装置的控制电路160输出数字值x，而从样本s2的摄像装置的控制电路160输出数字值y。通过适用这样的适于每个摄像装置或者每个相机系统的线性补偿处理，如图35的例子所示，可以消除由于每个摄像装置或者每个相机系统的个体差异引起的光电转换特性的差异的影响。
482.如上所述，基于与光量-信号电平特性相关的数据计算的校正值可以按每个控制电位vf准备。但是，也可以超过预先设想的曝光时间执行曝光，或者将控制电位vf设定为预先未设想到的值。
483.图39表示存储器162中存放的校正表的其他一例，图40表示图39的校正表中记述的输出值的标绘。在图40中，白圈表示与适用于控制电位vf为电位va时的校正值相关的标绘，白色三角表示与适用于控制电位vf为电位vb时的校正值相关的标绘。另外，白色矩形表示与适用于控制电位vf为电位vc时的校正值相关的标绘。
484.例如在图39的校正表中无法预先得到p13的值的情况下，例如可以根据校正值p11和校正值p12，通过线性插值来计算p13的值。另外，例如也能够计算与将控制电位vf设定为预先未设想到的值的情况相关的校正值。例如，能够根据p22、p23、p32及p33，在事后计算在曝光量被设定为t2与t3之间而且控制电位vf被设定为vb与vc之间的值时的校正值。
485.图41示意性地表示包括插值处理的线性补偿处理的概要。如图41所例示的那样，控制电路160可以在其一部分中包括执行这样的线性插值的插值处理电路166。
486.(相机系统)
487.图42是表示相机系统600的构成例的示意图。相机系统600具备透镜光学系统601、摄像装置602、系统控制器603及相机信号处理部604。
488.透镜光学系统601例如包括自动调焦用透镜、变焦用透镜及光阑。透镜光学系统601使光聚光于摄像装置602的摄像面。作为摄像装置602，能够使用上述的第1至第10实施方式所涉及的摄像装置。
489.系统控制器603对相机系统600整体进行控制。系统控制器603例如可以由微型计算机实现。
490.相机信号处理部604作为对来自摄像装置602的输出信号进行处理的信号处理电路发挥功能。相机信号处理部604例如进行颜色插值处理、空间插值处理及自动白平衡等处理。相机信号处理部604例如可以由dsp(数字信号处理器(digital signal processor))等实现。
491.相机系统600可以具有控制电路。例如，系统控制器603可以对应于控制电路。在使用系统控制器603作为控制电路的情况下，控制电路也可以与使用垂直扫描电路16作为控制电路的情况同样地动作。例如，控制电路向特定电路gsc施加控制电位vf，从而对第1阈值电位进行控制。另外，例如，控制电路与摄影模式相应地切换第1阈值电位。另外，控制电路也可以构成为执行上述的线性控制。其中，相机系统600也可以具备与系统控制器603不同的要素作为上述控制电路。
492.工业实用性
493.本发明所涉及的相机系统能够利用于数字照相机、广播/业务用相机、医疗用相机、监视用相机、车载用相机、数字单反相机、数字无反射镜单镜头相机等各种相机系统及
传感器系统。
494.附图标记说明：
495.11a～11j像素
496.15 光电转换部
497.15a 对置电极
498.15b 光电转换层
499.15c 像素电极
500.16 垂直扫描电路
501.17 积蓄控制线
502.18 垂直信号线
503.19 负载电路
504.20 列信号处理电路
505.21 水平信号读出电路
506.22 电源布线
507.23 水平共通信号线
508.24 反相放大器
509.24a 增益调整端子
510.25 反馈线
511.26 复位信号线
512.27、27’恒流源
513.28 反馈控制线
514.30 地址信号线
515.32 控制线
516.34 放大晶体管
517.36第1复位晶体管
518.37、55电荷积蓄部
519.38第2复位晶体管
520.39 转送晶体管
521.40 地址晶体管
522.41、42 电容元件
523.44、46、47、48、48a、48b、48c、49节点
524.45 电容电路
525.50 切换电路
526.51、51’、52、52’开关元件
527.71第1电容元件
528.71a、72a、73a第1端子
529.71b、72b、73b第2端子
530.72第2电容元件
531.73第3电容元件
532.75 特定复位信号线
533.76 特定复位晶体管
534.77 复位电压线
535.81第1晶体管
536.82第2晶体管
537.83第3晶体管
538.101、201 摄像装置
539.160 控制电路
540.162 存储器
541.164 图像处理电路
542.165 选择器
543.166 插值处理电路
544.600 相机系统
545.601 透镜光学系统
546.602 摄像装置
547.603 系统控制器
548.604 相机信号处理部
549.fc 反馈电路
550.gsc 特定电路
551.sc 信号检测电路

技术特征：
1.一种摄像装置，具备：电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极、以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子至少在曝光期间中被电连接。2.如权利要求1所述的摄像装置，还具备：放大晶体管，输出与所述电荷积蓄部的电位相应的电信号。3.如权利要求1或者2所述的摄像装置，还具备：第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2栅极电极，所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被经由所述第2晶体管供给固定电位。4.如权利要求1或者2所述的摄像装置，还具备：第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2栅极电极，所述第2源极及所述第2漏极中的一方与所述第1源极及所述第1漏极中的另一方电连接，所述第2源极及所述第2漏极中的另一方被供给固定电位。5.如权利要求1至4中任一项所述的摄像装置，所述第1晶体管的栅极电极经由所述第1电容元件与所述第1源极及所述第1漏极中的一方连接。6.如权利要求1至5中任一项所述的摄像装置，所述摄像装置还具备半导体基板、以及通过光电转换而生成所述电荷的光电转换部，所述光电转换部位于所述半导体基板内。7.如权利要求1至5中任一项所述的摄像装置，所述摄像装置还具备半导体基板、以及通过光电转换而生成所述电荷的光电转换部，所述光电转换部位于所述半导体基板上。8.如权利要求1至7中任一项所述的摄像装置，所述第1电容元件包括mim电容即金属-绝缘体-金属电容。9.一种摄像装置，具备：电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；节点，与所述电荷积蓄部电连接；以及电路，所述电路具有：第1晶体管，具有第1源极、第1漏极以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子电连接。10.如权利要求9所述的摄像装置，
在将与所述节点电连接的电容定义为电荷积蓄电容时，所述电路响应于所述电荷积蓄部的电位的变化，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。11.如权利要求10所述的摄像装置，所述电路响应于所述电荷积蓄部的电位的变化，使所述电荷积蓄电容的电容值与所述第1电容元件的电容值相应地变化。12.如权利要求10或者11所述的摄像装置，所述电路在所述电荷积蓄部的电位跨第1阈值电位变化时，使所述电荷积蓄电容的电容值变化。13.如权利要求12所述的摄像装置，所述摄像装置还具备控制电路，所述控制电路向所述电路施加控制电位，从而对所述第1阈值电位进行控制。14.如权利要求12或者13所述的摄像装置，所述摄像装置还具备控制电路，所述控制电路与摄影模式相应地切换所述第1阈值电位。15.一种相机系统，具备摄像装置及控制电路，所述摄像装置具有：电荷积蓄部，积蓄通过光电转换而生成的电荷；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极、以及与所述第1源极及所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极；以及第1电容元件，保持所述电荷，且具有第1端子，所述第1源极及所述第1漏极中的另一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子总是被电连接。

技术总结
摄像装置(101)具备电荷积蓄部(37)、具有第1源极、第1漏极以及与所述第1源极或所述第1漏极中的一方电连接的第1栅极电极的第1晶体管(81)、以及保持所述电荷且具有第1端子的第1电容元件(71)，所述第1源极及所述第1漏极中的一方被供给固定电位，而且与所述电容元件的所述第1端子至少在曝光期间中总是被电连接。述第1端子至少在曝光期间中总是被电连接。述第1端子至少在曝光期间中总是被电连接。


技术研发人员：村上雅史 荘保信 佐藤好弘 西村佳寿子 平濑顺司
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2023/9/9