本發(fā)明涉及攝像元件、攝像方法和電子設(shè)備，并且特別地，涉及能夠使用低電力消耗實(shí)現(xiàn)速度提高的攝像元件、攝像方法和電子設(shè)備。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)要求2014年6月2日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2014-114143、2014年11月12日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2014-230001、2014年11月12日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2014-230002以及2014年11月12日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2014-230000的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，因此將這些日本在先專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式全體并入本文中。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，諸如數(shù)碼照相機(jī)或數(shù)碼攝影機(jī)等具有攝像功能的電子設(shè)備使用諸如電荷耦合器件(CCD：charge coupled device)圖像傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS：complementary metal oxide semiconductor)圖像傳感器等固體攝像元件。所述固體攝像元件包括如下像素：在所述像素中，用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管(PD：photodiode)和多個(gè)晶體管被組合起來(lái)，并且基于從以平面的方式設(shè)置著的多個(gè)像素輸出的圖像信號(hào)來(lái)形成圖像。此外，例如，從各像素輸出的圖像信號(hào)利用被設(shè)置于每個(gè)像素列中的多個(gè)模數(shù)(AD：analog to digital)轉(zhuǎn)換器而被從模擬信號(hào)并行地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

對(duì)于這種固體攝像元件，本申請(qǐng)人曾提出了一種能夠通過在AD轉(zhuǎn)換器中以遞減計(jì)數(shù)模式和遞增計(jì)數(shù)模式執(zhí)行計(jì)數(shù)處理來(lái)提高AD轉(zhuǎn)換處理速度的固體攝像元件(例如，參考PTL 1)。

此外，本申請(qǐng)人曾提出了一種能夠通過對(duì)復(fù)位電平的像素信號(hào)和信號(hào)電平的像素信號(hào)重復(fù)多次地執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換來(lái)降低噪聲的固體攝像元件(例如，參考PTL 2)。

引用文獻(xiàn)列表

專利文獻(xiàn)

[PTL 1]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_第2005-303648號(hào)

[PTL 2]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_第2009-296423號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，必須從固體攝像元件中高速讀取像素信號(hào)。此外，近年來(lái)，用于諸如所謂的智能手機(jī)或可佩戴裝置等小型終端的應(yīng)用已經(jīng)變得普及，且因此需要降低固體攝像元件的電力消耗。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，速度提高是通過增加上述的列并行式AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量而實(shí)現(xiàn)的。但是，在這樣做時(shí)，電力消耗就與列并行式AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量成比例地增加，因此難以提高電力效率(即，速度/電力)。即，電力消耗隨著速度提高而增加，并且速度根據(jù)低電力消耗而減小。

期望的是，能夠在消耗低電力的同時(shí)提高速度。

解決問題所采取的技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的攝像元件包括：像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個(gè)像素；多條列信號(hào)線，所述多條列信號(hào)線對(duì)應(yīng)于第一列的所述像素而被設(shè)置著，其中所述多條列信號(hào)線中的至少一條列信號(hào)線被連接至所述第一列中的兩個(gè)以上所述像素；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器被所述多條列信號(hào)線共用。

根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的電子設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件，所述光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)鏡頭，所述攝像元件被配置成接收通過所述光學(xué)系統(tǒng)的光。這里，所述攝像元件包括：像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個(gè)像素；多條列信號(hào)線，所述多條列信號(hào)線對(duì)應(yīng)于第一列的所述像素而被設(shè)置著，其中所述多條列信號(hào)線中的至少一條列信號(hào)線被連接至所述第一列中的兩個(gè)以上所述像素；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器被所述多條列信號(hào)線共用。

根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的比較器包括：第一差分對(duì)部，它被連接至攝像元件的第一條列信號(hào)線；以及第二差分對(duì)部，它被連接至所述攝像元件的第二條列信號(hào)線。這里，所述第一條列信號(hào)線和所述第二條列信號(hào)線用于像素陣列中的像素陣列單元的同一列。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠使用低電力消耗實(shí)現(xiàn)速度提高。

附圖說(shuō)明

圖1是圖示了根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的攝像元件第一實(shí)施例的構(gòu)造示例的框圖。

圖2是圖示了像素和列處理部的構(gòu)造示例的框圖。

圖3是用來(lái)解釋本發(fā)明攝像元件的AD轉(zhuǎn)換的操作的時(shí)序圖。

圖4是用來(lái)解釋現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件的AD轉(zhuǎn)換的操作的時(shí)序圖。

圖5是用來(lái)解釋采用采樣和保持技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件的AD轉(zhuǎn)換的操作的時(shí)序圖。

圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明攝像元件第二實(shí)施例的構(gòu)造示例的一部分的框圖。

圖7是圖示了根據(jù)本發(fā)明攝像元件第三實(shí)施例的構(gòu)造示例的一部分的框圖。

圖8是圖示了由本發(fā)明攝像元件執(zhí)行的CDS處理的順序的圖。

圖9是圖示了由本發(fā)明攝像元件執(zhí)行的CDS處理的順序的圖。

圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明攝像元件第四實(shí)施例的構(gòu)造示例的一部分的框圖。

圖11是圖示了本發(fā)明攝像元件的布線布局的第一構(gòu)造示例的圖。

圖12是圖示了與圖11中的XII-XII截面對(duì)應(yīng)的部分的圖。

圖13示圖示了與圖11中的XIII-XIII截面對(duì)應(yīng)的部分的圖。

圖14是圖示了本發(fā)明攝像元件的布線布局的第二構(gòu)造示例的圖。

圖15是圖示了與圖14中的XV-XV截面對(duì)應(yīng)的部分的圖。

圖16是圖示了與圖14中的XVI-XVI截面對(duì)應(yīng)的部分的圖。

圖17是圖示了本發(fā)明比較器的電路構(gòu)造的圖。

圖18是用來(lái)解釋本發(fā)明比較器的驅(qū)動(dòng)的時(shí)序圖。

圖19是圖示了本發(fā)明比較器的電路構(gòu)造的第一變形例的圖。

圖20是圖示了本發(fā)明比較器的電路構(gòu)造的第二變形例的圖。

圖21是圖示了本發(fā)明比較器的電路構(gòu)造的第三變形例的圖。

圖22是圖示了本發(fā)明比較器的電路構(gòu)造的第四變形例的圖。

圖23是用來(lái)解釋本發(fā)明攝像元件的驅(qū)動(dòng)的時(shí)序圖。

圖24是圖示了圖23的時(shí)序圖的像素布置的圖。

圖25是用來(lái)解釋傳輸信號(hào)的偽讀取控制的時(shí)序圖。

圖26是用來(lái)解釋復(fù)位信號(hào)的偽讀取控制的時(shí)序圖。

圖27是圖示了像素區(qū)和垂直驅(qū)動(dòng)電路的一部分的構(gòu)造示例的圖。

圖28是用來(lái)解釋現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)電位的系統(tǒng)分離的圖。

圖29是用來(lái)解釋本發(fā)明攝像元件的負(fù)電位的系統(tǒng)分離的圖。

圖30是圖示了應(yīng)用本發(fā)明的攝像裝置的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示例的框圖。

圖31是圖示了使用圖像傳感器的應(yīng)用示例的圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的具體實(shí)施例。

圖1是圖示了根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的攝像元件第一實(shí)施例的構(gòu)造示例的框圖。

如圖1所示，攝像元件11被配置成包括像素區(qū)12、垂直驅(qū)動(dòng)電路13、列信號(hào)處理電路14、水平驅(qū)動(dòng)電路15、輸出電路16、斜坡信號(hào)生成電路17和控制電路18。

像素區(qū)12是用來(lái)接收由光學(xué)系統(tǒng)(未圖示)收集的光的受光面。在像素區(qū)12中以矩陣的方式設(shè)置有多個(gè)像素21，各個(gè)像素21經(jīng)由水平信號(hào)線22而被連接至各行中的垂直驅(qū)動(dòng)電路13并且經(jīng)由垂直信號(hào)線23而被連接至各列中的列信號(hào)處理電路14。所述多個(gè)像素21分別輸出具有與受光量對(duì)應(yīng)的電平的像素信號(hào)，并且在像素區(qū)12上成像的被攝對(duì)象的圖像是由這些像素信號(hào)構(gòu)建的。

垂直驅(qū)動(dòng)電路13針對(duì)被設(shè)置于像素區(qū)12中的所述多個(gè)像素21的各行而把用來(lái)驅(qū)動(dòng)(即，傳輸、選擇或復(fù)位等)各個(gè)像素21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)由水平信號(hào)線22按順序地提供給像素21。

列信號(hào)處理電路14針對(duì)從所述多個(gè)像素21經(jīng)由垂直信號(hào)線23輸出的像素信號(hào)執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS：correlated double sampling)處理，并且因此執(zhí)行像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換且消除復(fù)位噪聲。例如，列信號(hào)處理電路14被配置成包括與像素21的列數(shù)對(duì)應(yīng)的多個(gè)列處理部41(參照稍后說(shuō)明的圖2)，并且能夠針對(duì)像素21的各列并行地執(zhí)行CDS處理。

水平驅(qū)動(dòng)電路15將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給列信號(hào)處理電路14，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)用來(lái)把從被設(shè)置于像素區(qū)12中的所述多個(gè)像素21的各列按順序傳輸過來(lái)的像素信號(hào)從列信號(hào)處理電路14輸出至數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線24。

輸出電路16放大在根據(jù)水平驅(qū)動(dòng)電路15的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序下從列信號(hào)處理電路14經(jīng)由數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線24提供過來(lái)的像素信號(hào)，并且將放大后的信號(hào)被輸出至下一級(jí)的信號(hào)處理電路。

斜坡信號(hào)生成電路17生成隨著時(shí)間以恒定斜率下降的電壓(即，斜坡電壓)的斜坡信號(hào)以作為當(dāng)列信號(hào)處理電路14執(zhí)行像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換時(shí)所要使用的參考信號(hào)，并且將該斜坡信號(hào)提供給列信號(hào)處理電路14。

控制電路18驅(qū)動(dòng)攝像元件11中的各個(gè)內(nèi)部塊。例如，控制電路18根據(jù)各個(gè)塊的驅(qū)動(dòng)周期生成塊信號(hào)，并且將這些塊信號(hào)分別提供給各個(gè)塊。此外，例如，控制電路18執(zhí)行用來(lái)從像素21讀取像素信號(hào)的控制，以使得像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換能夠在列信號(hào)處理電路14中高速地被執(zhí)行。

接下來(lái)，圖2圖示了攝像元件11中的像素21和列處理部41的構(gòu)造示例。

圖2圖示了被設(shè)置于圖1的像素區(qū)12中的多個(gè)像素21之中的、以并行的方式設(shè)置在預(yù)定列中的兩個(gè)像素21a和21b。此外，圖2圖示了列信號(hào)處理電路14中所包括的多個(gè)列處理部41之中的、對(duì)應(yīng)于上述預(yù)定列而設(shè)置的列處理部41。

如圖1和圖2所示，在攝像元件11中，對(duì)應(yīng)于一列像素21而設(shè)置有包括第一垂直信號(hào)線23a和第二信號(hào)線23b的兩條信號(hào)線。像素21a(例如，奇數(shù)(ODD)行中的像素21)被連接至第一垂直信號(hào)線23a，并且像素21b(例如，偶數(shù)(EVEN)行中的像素21)被連接至第二垂直信號(hào)線23b。此外，構(gòu)成源極跟隨電路的恒電流源42a被連接至第一垂直信號(hào)線23a，并且構(gòu)成源極跟隨電路的恒電流源42b被連接至第二垂直信號(hào)線23b。第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b被連接至對(duì)應(yīng)于上述預(yù)定列而設(shè)置著的一個(gè)列處理部41。

像素21a被配置成包括PD 31a、傳輸晶體管32a、FD(floating diffusion)部33a、放大晶體管34a、選擇晶體管35a和復(fù)位晶體管36a。

PD 31a是這樣的光電轉(zhuǎn)換部：它將入射光經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換成電荷，并且存儲(chǔ)這些電荷。PD 31a的陽(yáng)極端子接地，并且PD 31a的陰極端子被連接至傳輸晶體管32a。

傳輸晶體管32a被從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供過來(lái)的傳輸信號(hào)TRG驅(qū)動(dòng)，并且如果傳輸晶體管32a被接通，那么存儲(chǔ)在PD 31a中的電荷被傳輸至FD部33a。

FD部33a是具有預(yù)定的存儲(chǔ)電容器的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，該存儲(chǔ)電容器被連接至放大晶體管34a的柵極電極并且存儲(chǔ)從PD 31a傳輸過來(lái)的電荷。

放大晶體管34a將具有與存儲(chǔ)在FD部33a中的電荷對(duì)應(yīng)的電平(即，F(xiàn)D部33a的電位)的像素信號(hào)經(jīng)由選擇晶體管35a而輸出至第一垂直信號(hào)線23a。即，由于FD部33a被連接至放大晶體管34a的柵極電極的構(gòu)造，所以FD部33a和放大晶體管34a充當(dāng)把在PD 31a中生成的電荷轉(zhuǎn)換成具有與所述電荷對(duì)應(yīng)的電平的像素信號(hào)的轉(zhuǎn)換部。

選擇晶體管35a被從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供過來(lái)的選擇信號(hào)SEL驅(qū)動(dòng)，并且如果選擇晶體管35a被接通以使得選擇晶體管35a處于接通狀態(tài)，那么從放大晶體管34a輸出的像素信號(hào)能夠被輸出至第一垂直信號(hào)線23a。

復(fù)位晶體管36a被從垂直驅(qū)動(dòng)電路13提供過來(lái)的復(fù)位信號(hào)RST驅(qū)動(dòng)，并且如果復(fù)位晶體管36a被接通，那么存儲(chǔ)在FD部33a中的電荷向電源線Vdd排放，因此，F(xiàn)D部33a被復(fù)位。

此外，以與像素21a相同的方式，像素21b被配置成包括PD 31b、傳輸晶體管32b、FD部33b、放大晶體管34b、選擇晶體管35b和復(fù)位晶體管36b。因此，因?yàn)橄袼?1b的各個(gè)部件以與上述的像素21a的各個(gè)部件相同和/或相似的方式操作，所以將會(huì)省略這些部件的詳細(xì)說(shuō)明。此外，在下文中，如果不必區(qū)分像素21a和像素21b，那么像素21a和21b將會(huì)被簡(jiǎn)稱為像素21，并且構(gòu)成像素21的各個(gè)部件將會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候同樣也被簡(jiǎn)稱。

列處理部41被配置成包括兩個(gè)輸入開關(guān)51a和51b、比較器52、計(jì)數(shù)器53和輸出開關(guān)54。

比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子經(jīng)由輸入開關(guān)51a而被連接至第一垂直信號(hào)線23a，并且經(jīng)由輸入開關(guān)51b而被連接至第二垂直信號(hào)線23b。此外，比較器52的正側(cè)上的輸入端子被連接至圖1中的斜坡信號(hào)生成電路17。比較器52的輸出端子被連接至計(jì)數(shù)器53的輸入端子，并且計(jì)數(shù)器53的輸出端子經(jīng)由輸出開關(guān)54而被連接至數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線24。

輸入開關(guān)51a和51b通過圖1中的控制電路18的控制而被閉合和斷開，并且切換比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子與第一垂直信號(hào)線23a之間和與第二垂直信號(hào)線23b之間的連接。例如，如果輸入開關(guān)51a閉合而輸入開關(guān)51b斷開，那么比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子被連接至第一垂直信號(hào)線23a，然后從像素21a輸出的像素信號(hào)被輸入至比較器52。另一方面，如果輸入開關(guān)51b閉合而輸入開關(guān)51a斷開，那么比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子被連接至第二垂直信號(hào)線23b，然后從像素21b輸出的像素信號(hào)被輸入至比較器52。

比較器52比較被輸入至正側(cè)上的輸入端子的斜坡信號(hào)和被輸入至負(fù)側(cè)上的輸入端子的像素信號(hào)的大小，然后輸出表明比較結(jié)果的比較結(jié)果信號(hào)。例如，當(dāng)斜坡信號(hào)大于模擬像素信號(hào)時(shí)，比較器52輸出具有高電平的比較結(jié)果信號(hào)，而當(dāng)斜坡信號(hào)等于或小于模擬像素信號(hào)時(shí)，比較器52輸出具有低電平的比較結(jié)果信號(hào)。

例如，計(jì)數(shù)器53對(duì)從當(dāng)從斜坡信號(hào)生成電路17輸出的斜坡信號(hào)的電位開始以恒定斜率下降的時(shí)候到當(dāng)從比較器52輸出的比較結(jié)果信號(hào)從高電平切換至低電平的時(shí)候的時(shí)鐘數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。于是，由計(jì)數(shù)器53計(jì)數(shù)的值變?yōu)榕c被輸入至比較器52中的像素信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的值，由此，從像素21輸出的模擬像素信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。

作為另一個(gè)示例，在攝像元件11中，從像素21輸出：與像素21的FD部33被復(fù)位時(shí)的復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)；和與像素21的FD部33保持著通過PD 31的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷時(shí)的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)。然后，當(dāng)列處理部41執(zhí)行所述像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換時(shí)，所輸出的是如下的輸出信號(hào)：在該輸出信號(hào)中，通過求出上述兩種像素信號(hào)之間的差分而消除了復(fù)位噪聲。此外，計(jì)數(shù)器53包括用于保持計(jì)數(shù)值的保持部55，這種計(jì)數(shù)值可以是被暫時(shí)保持的，稍后將會(huì)對(duì)此作出說(shuō)明。

輸出開關(guān)54通過從水平驅(qū)動(dòng)電路15輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而被閉合或斷開。例如，如果設(shè)置有預(yù)定列處理部41的列中的像素信號(hào)被輸出，那么輸出開關(guān)54通過從水平驅(qū)動(dòng)電路15輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而被閉合，并且計(jì)數(shù)器53的輸出端子被連接至數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線24。因此，通過列處理部41的AD轉(zhuǎn)換而獲得的像素信號(hào)被輸出至數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線24。

攝像元件11以這種方式配置而成，并且列處理部41能夠交替地執(zhí)行從像素21a輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和從像素21b輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。因此，攝像元件11能夠以如下的方式來(lái)控制像素信號(hào)的讀取，該方式是：通過執(zhí)行像素21a和像素21b中的一者的復(fù)位操作或信號(hào)傳輸操作而獲得的像素信號(hào)的建立(settling)能夠在AD轉(zhuǎn)換處理的同時(shí)被交替且重復(fù)地執(zhí)行。因此，可以通過列處理部41對(duì)從另一者像素輸出的像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。

以這種方式，列處理部41交替地切換像素21a的像素信號(hào)和像素21b的像素信號(hào)，并且在像素21a和像素21b各自的像素信號(hào)的建立的同時(shí)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，因此，能夠加快列處理部41的AD轉(zhuǎn)換。此外，攝像元件11能夠在不用增加列處理部41的數(shù)量的前提下就加快AD轉(zhuǎn)換，因而，能夠避免電力消耗的增加。即，攝像元件11能夠以低電力消耗實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的速度提高。

接下來(lái)，圖3圖示了用來(lái)解釋攝像元件11的AD轉(zhuǎn)換的操作的時(shí)序圖。

圖3從頂部往下依次圖示了被連接至第一垂直信號(hào)線23a的像素21a的操作、被連接至第二垂直信號(hào)線23b的像素21b的操作和列處理部41的操作。

首先，在第一操作周期中，被連接至第一垂直信號(hào)線23a的像素21a使FD部33a復(fù)位，且待機(jī)直到與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的輸出被充分地建立(即，復(fù)位周期)。在這個(gè)操作的同時(shí)，在第一操作周期中，被連接至第二垂直信號(hào)線23b的像素21b保持著在前一個(gè)操作周期中建立的、具有與PD 31b中的受光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平的像素信號(hào)的輸出。然后，列處理部41執(zhí)行從像素21b輸出的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換(AD轉(zhuǎn)換周期)。此時(shí)，在列處理部41中，計(jì)數(shù)器53將與像素21b的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值保持在保持部55中。

然后，在第二操作周期中，被連接至第一垂直信號(hào)線23a的像素21a保持著在第一操作周期中建立的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的輸出，并且列處理部41執(zhí)行從像素21a輸出的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。另外，此時(shí)，列處理部41將與像素21a的復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值保持在保持部55中。在這個(gè)操作的同時(shí)，在第二操作周期中，被連接至第二垂直信號(hào)線23b的像素21b使FD部33b復(fù)位，且待機(jī)直到與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的輸出被充分地建立。

在第三操作周期中，被連接至第一垂直信號(hào)線23a的像素21a將通過PD 31a獲得的電荷傳輸至FD部33a，且待機(jī)直到具有與PD 31a中的受光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平的像素信號(hào)的輸出被充分地建立(信號(hào)傳輸周期)。在這個(gè)操作的同時(shí)，在第三操作周期中，被連接至第二垂直信號(hào)線23b的像素21b保持著在第二操作周期中建立的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的輸出，并且列處理部41執(zhí)行從像素21b輸出的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。然后，列處理部41求出與該復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值與被保持在保持部55中的與像素21b的信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值之間的差分，并且輸出與已經(jīng)被消除了復(fù)位噪聲的像素信號(hào)對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)。

在第四操作周期中，被連接至第一垂直信號(hào)線23a的像素21a保持著在第三操作周期中建立的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的輸出，并且列處理部41執(zhí)行從像素21a輸出的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。然后，列處理部41求出與具有該信號(hào)電平的像素信號(hào)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值與被保持在保持部55中的與像素21a的復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值之間的差分，并且輸出與已經(jīng)被消除了復(fù)位噪聲的像素信號(hào)對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)。在這個(gè)操作的同時(shí)，在第四操作周期中，被連接至第二垂直信號(hào)線23b的像素21b將通過PD 31b獲得的電荷傳輸至FD部33b，且待機(jī)直到具有與PD 31b中的受光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平的像素信號(hào)的輸出被充分地建立。

在第四操作周期結(jié)束之后，處理返回到第一操作周期，并且在下文中，以與上述方式相同的方式，后續(xù)各行中的像素21a和像素21b被設(shè)定為操作對(duì)象，并且按順序地重復(fù)執(zhí)行從第一操作周期到第四操作周期的操作。此外，在像素21a和像素21b中，各個(gè)操作周期可以以半周期的偏移而被實(shí)施。

如上所述，在攝像元件11中，像素21a的像素信號(hào)和像素21b的像素信號(hào)之中的一個(gè)像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換是在另一個(gè)像素的像素信號(hào)的建立的同時(shí)而被執(zhí)行的。因此，例如，第一操作周期中的像素21b的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被完成，并且緊接著，第二操作周期中的像素21a的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被完成。以相同的方式，第二操作周期中的像素21a的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被完成，并且緊接著，第三操作周期中的像素21b的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被完成。而且，第三操作周期中的像素21b的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被完成，并且緊接著，第四操作周期中的像素21a的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被完成。因?yàn)榈谒牟僮髦芷谥械南袼?1a的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)和第一操作周期中的像素21b的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)各者都對(duì)應(yīng)于在各自的光電二極管中積累且被傳輸至各自的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)(其具有與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的預(yù)先存在的電荷)的電荷量，所以可以消除該復(fù)位電平或復(fù)位噪聲，以使得能夠獲得與已經(jīng)被消除了復(fù)位噪聲的像素信號(hào)對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)。

因此，例如，與列處理部41讓AD轉(zhuǎn)換待機(jī)直到像素信號(hào)的建立完成為止的構(gòu)造相比，攝像元件11能夠更高速地執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。

這里，將參照?qǐng)D4中所示的時(shí)序圖來(lái)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件的AD轉(zhuǎn)換的操作。

現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件被配置成包括對(duì)應(yīng)于一列像素而設(shè)置的一條垂直信號(hào)線，并且在第一操作周期中，像素使FD部復(fù)位，且待機(jī)直到具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的輸出被充分地建立，并且列處理部不執(zhí)行處理。然后，在第二操作周期中，像素繼續(xù)保持著在第一操作周期中建立的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的輸出，并且列處理部執(zhí)行從該像素輸出的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

在AD轉(zhuǎn)換完成之后，在第三操作周期中，像素將通過PD的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷傳輸至FD部，且待機(jī)直到具有與PD中的受光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平的像素信號(hào)的輸出被充分地建立，并且列處理部不執(zhí)行處理。然后，在第四操作周期中，像素繼續(xù)保持著在第三操作周期中建立的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的輸出，并且列處理部執(zhí)行從該像素輸出的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

以這種方式，在現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件中，列處理部在像素信號(hào)的輸出被建立的時(shí)候不執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，因此，為了執(zhí)行像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換且輸出該信號(hào)，與圖3中所示的AD轉(zhuǎn)換的操作相比，就需要使時(shí)間大致增加一倍。

此外，現(xiàn)有技術(shù)的一些攝像元件采用采樣/保持(Sample/Hold)技術(shù)。

這里，將參照?qǐng)D5中所示的時(shí)序圖來(lái)說(shuō)明采用采樣/保持技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件的AD轉(zhuǎn)換操作。

如圖5所示，在采用采樣/保持技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的攝像元件中，對(duì)應(yīng)于像素的每一列而設(shè)置有一條垂直信號(hào)線，所建立的像素信號(hào)被采樣且被保持在電容元件中，因此能夠保持電壓電平。因此，可以在具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的建立的同時(shí)執(zhí)行所保持的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換，并且可以在具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的建立的同時(shí)執(zhí)行所保持的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

然而，近年來(lái)，用于諸如所謂的智能手機(jī)或可佩戴裝置等小型終端的固體攝像元件使用大約1微米的細(xì)小像素尺寸，因此采用采樣/保持技術(shù)是不太實(shí)際的。此外，如果用于采樣/保持的電容元件太小，那么通過采樣/保持而產(chǎn)生的噪聲(即，所謂的kT/C噪聲)會(huì)增大。這種噪聲可能難以通過CDS處理而被消除，且因此圖像質(zhì)量會(huì)顯著劣化。此外，如果用于采樣/保持的電容元件變大到使噪聲不會(huì)影響圖像質(zhì)量的程度，那么垂直信號(hào)線的電容負(fù)載就會(huì)增大，且因此，建立速度降低，從而導(dǎo)致列信號(hào)處理的處理速度降低。

與此相反，在攝像元件11中，因?yàn)樵谑褂貌蓸?保持技術(shù)的構(gòu)造中不會(huì)出現(xiàn)噪聲，所以能夠避免圖像質(zhì)量劣化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)處理速度的提高。

此外，如圖3所示，攝像元件11以如下的順序來(lái)實(shí)施AD轉(zhuǎn)換處理，該順序是：執(zhí)行像素21a的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換、執(zhí)行像素21b的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換、執(zhí)行像素21a的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換、以及執(zhí)行像素21b的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。例如，即使在上述PTL 2中所披露的固體攝像元件中也以同樣的順序來(lái)讀取像素信號(hào)，但是該固體攝像元件與攝像元件11的不同之處在于，AD轉(zhuǎn)換是針對(duì)具有相同的復(fù)位電平和信號(hào)電平的像素信號(hào)而被重復(fù)進(jìn)行的。因此，攝像元件11具有用來(lái)消除kT/C噪聲的列處理部41的電路構(gòu)造或操作順序，這與PTL 2的固體攝像元件是不同的。

接下來(lái)，圖6是圖示了攝像元件11的第二實(shí)施例的構(gòu)造的一部分的框圖。在攝像元件11中，如圖6所示，與圖2中所示的攝像元件11的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖6所示，攝像元件11A的構(gòu)造與圖2中所示的攝像元件11的構(gòu)造的不同之處在于：多個(gè)像素21采用像素共用結(jié)構(gòu)，在該像素共用結(jié)構(gòu)中，用來(lái)構(gòu)成像素21的諸如FD部33或放大晶體管34等部分是被共用的。

用來(lái)構(gòu)成攝像元件11A的共用像素61采用了由以4行×2列的矩陣方式設(shè)置著的8個(gè)像素21形成的像素共用結(jié)構(gòu)。攝像元件11A具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，在像素21上以所謂的拜耳模式設(shè)置有彩色濾光片，并且在圖6中，在像素21中圖示了各個(gè)彩色濾光片的顏色(R、G、B)。

此外，同樣在攝像元件11A中，以與圖2的攝像元件11相同的方式，與設(shè)置有共用像素61的每一列對(duì)應(yīng)地設(shè)置有第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b，并且向比較器52輸入的像素信號(hào)能夠利用輸入開關(guān)51a和51b而被切換。

因此，在攝像元件11A中，針對(duì)沿列方向排列的共用像素61a和共用像素61b這兩個(gè)共用像素中所分別包含的像素21，交替地執(zhí)行具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。然后，如果共用像素61a和共用像素61b中所包含的8個(gè)像素21的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，那么將下一行中的共用像素61a和共用像素61b設(shè)定為處理對(duì)象，并且重復(fù)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。

以這種方式，在采用像素共用結(jié)構(gòu)的攝像元件11A中，以與圖2中的攝像元件11相同的方式，能夠以低電力消耗實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的速度提高。

接下來(lái)，圖7是圖示了根據(jù)攝像元件11的第三實(shí)施例的構(gòu)造示例的一部分的框圖。在圖7所示的攝像元件11B中，與圖6中所示的攝像元件11A的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。

即，攝像元件11B的構(gòu)造與圖6的攝像元件11A的構(gòu)造的不同之處在于，自動(dòng)調(diào)零技術(shù)被用來(lái)改善一個(gè)或多個(gè)特性。具體地，在攝像元件11B中，電容器71a連接于輸入開關(guān)51a與比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子之間，并且電容器71b連接于輸入開關(guān)51b與比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子之間。此外，在攝像元件11B中，比較器52的正側(cè)上的輸入端子經(jīng)由電容器72而被連接至斜坡信號(hào)生成電路17(參照?qǐng)D1)，并且比較器52的輸出端子經(jīng)由反饋開關(guān)73而被連接至比較器52的負(fù)側(cè)上的輸入端子。

因此，攝像元件11B被配置成通過使用由列處理部41執(zhí)行的CDS處理來(lái)抵消由于采樣而產(chǎn)生的噪聲(kT/C噪聲)。

將參照?qǐng)D8和圖9來(lái)說(shuō)明由攝像元件11B執(zhí)行的CDS處理的順序。

首先，如圖8的上段所示，在第一步中，使輸入開關(guān)51a和反饋開關(guān)73閉合。然后，如圖8的中段所示，在第二步中，使反饋開關(guān)73斷開，斜坡信號(hào)開始下降，并且執(zhí)行經(jīng)由第一垂直信號(hào)線23a而輸入的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

隨后，如圖8的下段所示，在第三步中，使輸入開關(guān)51a斷開，并且使輸入開關(guān)51b和反饋開關(guān)73閉合。然后，如圖9的上段所示，在第四步中，使反饋開關(guān)73斷開，斜坡信號(hào)開始下降，并且執(zhí)行經(jīng)由第二垂直信號(hào)線23b而輸入的與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

此外，如圖9的中段所示，在第五步中，使輸入開關(guān)51b斷開，使輸入開關(guān)51a閉合，斜坡信號(hào)開始下降，并且執(zhí)行經(jīng)由第一垂直信號(hào)線23a而輸入的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。然后，如圖9的下段所示，在第六步中，使輸入開關(guān)51a斷開，使輸入開關(guān)51b閉合，斜坡信號(hào)開始下降，并且執(zhí)行經(jīng)由第二垂直信號(hào)線23b而輸入的與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

這里，在從第一步到第二步的過渡中，kT/C噪聲被施加到與第一垂直信號(hào)線23a連接的電容器71a中。隨后，在從第三步到第五步的過渡中，該電容器的一側(cè)變?yōu)殚_端(高阻抗節(jié)點(diǎn))，使得電容電荷不會(huì)移動(dòng)，因此，避免了新的kT/C噪聲的施加。因此，通過求出從第一步到第五步的AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果之間的差分，并且通過執(zhí)行數(shù)字CDS處理，能夠抵消kT/C噪聲。

因此，攝像元件11B能夠拍攝出具有更小噪聲的圖像，能夠避免圖像質(zhì)量劣化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)處理速度的速度提高。

接下來(lái)，圖10是圖示了根據(jù)攝像元件11的第四實(shí)施例的構(gòu)造示例的一部分的框圖。在圖10所示的攝像元件11C中，與圖7中所示的攝像元件11B的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖10所示，攝像元件11C的構(gòu)造與圖7的攝像元件11B的構(gòu)造的不同之處在于，與共用像素61的每一列對(duì)應(yīng)地設(shè)置有第一垂直信號(hào)線23a-1、第二垂直信號(hào)線23b-1、第三垂直信號(hào)線23a-2和第四垂直信號(hào)線23b-2這四條垂直信號(hào)線，并且沿著像素區(qū)的列方向在下側(cè)和上側(cè)分別設(shè)置有兩個(gè)列處理部41-1和41-2。即，攝像元件11C具有添加了第三垂直信號(hào)線23a-2、第四垂直信號(hào)線23b-2和列處理部41-2的構(gòu)造。此外，恒電流源42a-1被連接至第一垂直信號(hào)線23a-1，恒電流源42b-1被連接至第二垂直信號(hào)線23b-1，恒電流源42a-2被連接至第三垂直信號(hào)線23a-2，并且恒電流源42b-2被連接至第四垂直信號(hào)線23b-2。

在攝像元件11C中，共用像素61a-1經(jīng)由第一垂直信號(hào)線23a-1而被連接至列處理部41-1，并且共用像素61b-1經(jīng)由第二垂直信號(hào)線23b-1而被連接至列處理部41-1。此外，在攝像元件11C中，共用像素61a-2經(jīng)由第三垂直信號(hào)線23a-2而被連接至列處理部41-2，并且共用像素61b-2經(jīng)由第四垂直信號(hào)線23b-2而被連接至列處理部41-2。

因此，在攝像元件11C中，針對(duì)分別包括在共用像素61a-1和共用像素61b-1各者中所分別包含的像素21，在列處理部41-1中交替地執(zhí)行與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。與此同時(shí)，在攝像元件11C中，針對(duì)共用像素61a-2和共用像素61b-2各者中所分別包含的像素21，在列處理部41-2中交替地執(zhí)行與信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和與復(fù)位電平對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換。

以這種方式，在攝像元件11C中，列處理部41-1和列處理部41-2能夠同時(shí)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，且因此，例如，與圖7中的攝像元件11B相比，能夠使執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換時(shí)的速度增加一倍。

如上所述，根據(jù)上述各實(shí)施例的攝像元件11具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，未使用上述的采樣/保持技術(shù)，并且未增加列處理部41的數(shù)量。因而，能夠在不增加電力消耗的前提下實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換處理的速度提高。即，可以提高能夠執(zhí)行快速處理的攝像元件11的電力效率。

接下來(lái)，將會(huì)說(shuō)明攝像元件11的布線布局。

首先，將參照?qǐng)D11至圖13來(lái)說(shuō)明攝像元件11的布線布局的第一構(gòu)造示例。圖11圖示了攝像元件11中所包括的像素21a和像素21b的平面構(gòu)造。圖12圖示了與圖11中所示的XII-XII截面對(duì)應(yīng)的部分的截面構(gòu)造，即，圖示了將像素21a連接至第一垂直信號(hào)線23a的連接部分的截面構(gòu)造。圖13圖示了與圖11中所示的XIII-XIII截面對(duì)應(yīng)的部分的截面構(gòu)造，即，圖示了將像素21b連接至第二垂直信號(hào)線23b的連接部分的截面構(gòu)造。

如圖11所示，像素21a被配置成包括PD 31a、傳輸晶體管32a、FD部33a、放大晶體管34a、選擇晶體管35a和復(fù)位晶體管36a。此外，沿著像素21a的水平方向設(shè)置著水平信號(hào)線22VSS-a、水平信號(hào)線22TRG-a、水平信號(hào)線22RST-a、水平信號(hào)線22VDD-a和水平信號(hào)線22SEL-a，源極電壓通過水平信號(hào)線22VSS-a而被提供，行傳輸脈沖通過水平信號(hào)線22TRG-a而被提供給傳輸晶體管32a，行復(fù)位脈沖通過水平信號(hào)線22RST-a而被提供給復(fù)位晶體管36a，漏極電壓通過水平信號(hào)線22VDD-a而被提供，并且行選擇脈沖通過水平信號(hào)線22SEL-a而被提供給選擇晶體管35a。

以相同的方式，像素21b被配置成包括PD 31b、傳輸晶體管32b、FD部33b、放大晶體管34b、選擇晶體管35b和復(fù)位晶體管36b。此外，沿著像素21b的水平方向設(shè)置有水平信號(hào)線22VSS-b、水平信號(hào)線22TRG-b、水平信號(hào)線22RST-b、水平信號(hào)線22VDD-b和水平信號(hào)線22SEL-b，源極電壓通過水平信號(hào)線22VSS-b而被提供，行傳輸脈沖通過水平信號(hào)線22TRG-b而被提供給傳輸晶體管32b，行復(fù)位脈沖通過水平信號(hào)線22RST-b而被提供給復(fù)位晶體管36b，漏極電壓通過水平信號(hào)線22VDD-b而被提供，并且行選擇脈沖通過水平信號(hào)線22SEL-b而被提供給選擇晶體管35b。

此外，第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b沿著像素21a和像素21b的排列方向即垂直方向而被設(shè)置著。然后，在第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間設(shè)置有信號(hào)線間屏蔽件(inter-signal-line shield)101。信號(hào)線間屏蔽件101被連接至水平信號(hào)線22VSS-a和水平信號(hào)線22VSS-b，并且被固定到所述源極電壓。

這里，因?yàn)樾螤畹囊粯有栽谙袼夭季种型ǔＪ侵匾?，所以除了像?1a與第一垂直信號(hào)線23a的連接部分以及像素21b與第二垂直信號(hào)線23b的連接部分以外，像素21a和像素21b具有相同的構(gòu)造。即，圖12中所示的第一像素21a與第一垂直信號(hào)線23a的連接部分的構(gòu)造不同于圖13中所示的像素21b與第二垂直信號(hào)線23b的連接部分的構(gòu)造。

如圖12所示，在像素21a中，從半導(dǎo)體基板(阱)121側(cè)開始依次層疊著柵極層、接觸層、第一金屬層、第一通路層、第二金屬層、第二通路層以及第三金屬層，在所述柵極層中形成有柵極電極122-1a和122-2a，在所述接觸層中形成有接觸部123-1a和123-2a，在所述第一金屬層中形成有金屬布線124-1a和124-2a，在所述第一通路層中形成有通路125a，在所述第二金屬層中形成有金屬布線126a，在所述第二通路層中形成有通路127a，并且在所述第三金屬層中形成有第一垂直信號(hào)線23a、第二垂直信號(hào)線23b和信號(hào)線間屏蔽件101。

金屬布線124-1a被連接至圖11中的FD部33a，并且經(jīng)由接觸部123-1a而被連接至構(gòu)成放大晶體管34a的柵極電極122-1a。因此，具有與存儲(chǔ)于FD部33a中的電荷對(duì)應(yīng)的電平的電位經(jīng)由金屬布線124-1a和接觸部123-1a而被施加到柵極電極122-1a上。

如圖11所示，柵極電極122-2a用于構(gòu)成選擇晶體管35a并且被連接至水平信號(hào)線22SEL-a，行選擇脈沖通過該水平信號(hào)線22SEL-a而被提供。接著，位于選擇晶體管35a的源極側(cè)的擴(kuò)散層經(jīng)由接觸部123-2a、金屬布線124-2a、通路125a、金屬布線126a和通路127a而被連接至第一垂直信號(hào)線23a。

此外，如圖13所示，在像素21b中，以與像素21a相同的方式，在柵極層中形成有柵極電極122-1b和122-2b，在接觸層中形成有接觸部123-1b和123-2b，在第一金屬層中形成有金屬布線124-1b和124-2b，在第一通路層中形成有通路125b，在第二金屬層中形成有金屬布線126b，在第二通路層中形成有通路127b，并且在第三金屬層中形成有第一垂直信號(hào)線23a、第二垂直信號(hào)線23b和信號(hào)線間屏蔽件101。

金屬布線124-1b被連接至圖11中的FD部33b，并且經(jīng)由接觸部123-1b而被連接至構(gòu)成放大晶體管34b的柵極電極122-1b。因此，具有與存儲(chǔ)于FD部33b中的電荷對(duì)應(yīng)的電平的電位經(jīng)由金屬布線124-1b和接觸部123-1b而被施加到柵極電極122-1b上。

如圖11所示，柵極電極122-2b用于構(gòu)成選擇晶體管35b并且被連接至水平信號(hào)線22SEL-b，行選擇脈沖通過該水平信號(hào)線22SEL-b而被提供。接著，位于選擇晶體管35b的源極側(cè)的擴(kuò)散層通過接觸部123-2b、金屬布線124-2b、通路125b、金屬布線126b和通路127b而被連接至第二垂直信號(hào)線23b。

如圖12和圖13所示，在第三金屬層中，固定到源極電壓的信號(hào)線間屏蔽件101被設(shè)置于第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間。因此，例如，在第三金屬層中能夠防止在第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間直接產(chǎn)生耦合電容。因此，即使所執(zhí)行的是諸如像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和建立同時(shí)且交替地被切換等讀取操作，也能夠防止第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b彼此影響，并且例如，能夠防止串?dāng)_噪聲的出現(xiàn)。

然而，在第三金屬層中，第一垂直信號(hào)線23a、第二垂直信號(hào)線23b和信號(hào)線間屏蔽件101是沿垂直方向設(shè)置的。在第二金屬層中，金屬布線126a和金屬布線126b是沿水平方向設(shè)置的。即，布線布局是以如下方式形成的，該方式是：在第三金屬層與第二金屬層之間，垂直信號(hào)線23與金屬布線126是交替地交叉的。

因此，如圖12所示，增加了在第三金屬層的第二垂直信號(hào)線23b與第二金屬層的金屬布線126a之間出現(xiàn)的耦合電容Ca。即，金屬布線126a被連接至第一垂直信號(hào)線23a，且因此在第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間間接地產(chǎn)生了耦合電容Ca。

以相同的方式，如圖13所示，增加了在第三金屬層的第一垂直信號(hào)線23a與第二金屬層的金屬布線126b之間產(chǎn)生的耦合電容Cb。即，金屬布線126b被連接至第二垂直信號(hào)線23b，且因此在第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間間接地產(chǎn)生了耦合電容Ca。

如上所示，在攝像元件11中，在像素21a和像素21b中，像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和建立是同時(shí)執(zhí)行的，并且讀取像素信號(hào)的讀取操作是以交替地切換所述AD轉(zhuǎn)換和所述建立的方式而被執(zhí)行的。在該讀取操作中，在第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b中在像素信號(hào)被讀取的時(shí)刻發(fā)生了偏移。由于此原因，例如，在不執(zhí)行像素21a的像素信號(hào)的建立時(shí)，如果對(duì)像素21b的像素信號(hào)進(jìn)行讀取，那么第一垂直信號(hào)線23a的電位變化通過耦合電容Ca和Cb而被傳達(dá)至第二垂直信號(hào)線23b，因而信號(hào)質(zhì)量有可能發(fā)生劣化性。

結(jié)果，通過第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b而被傳輸?shù)南袼匦盘?hào)的噪聲增大了，并且該噪聲可能會(huì)顯著地影響圖像質(zhì)量。此外，必須確保用來(lái)充分地使信號(hào)質(zhì)量返回到原始狀態(tài)的建立時(shí)間，因此，恐怕不會(huì)實(shí)現(xiàn)速度提高。這樣，因?yàn)橥ㄟ^第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間間接出現(xiàn)的耦合電容Ca和Cb而引起的串?dāng)_，所以會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

因此，在攝像元件11中采用能夠抑制該負(fù)面影響的產(chǎn)生的布線布局。

接下來(lái)，將參照?qǐng)D14至圖16來(lái)說(shuō)明攝像元件11的布線布局的第二構(gòu)造示例。圖14圖示了攝像元件11中所包括的像素21a和像素21b的平面構(gòu)造。圖15圖示了與圖14中所示的XV-XV截面對(duì)應(yīng)的部分(即，將像素21a連接至第一垂直信號(hào)線23a的連接部分)的截面構(gòu)造。圖16圖示了與圖14中所示的XVI-XVI截面對(duì)應(yīng)的部分(即，將像素21b連接至第二垂直信號(hào)線23b的連接部分)的截面構(gòu)造。

在圖14至圖16所示的攝像元件11的布線布局中，與參照上述圖11至圖13說(shuō)明的攝像元件11的布線布局的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，因此，將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。例如，在攝像元件11的布線布局的第二構(gòu)造示例中，圖14至圖16中所示的連接部分的構(gòu)造不同于參照上述圖11至圖13說(shuō)明的攝像元件11的布線布局的構(gòu)造。

例如，如圖15所示，在將像素21a連接至第一垂直信號(hào)線23a的連接部分中，在第一金屬層中形成有直到第二垂直信號(hào)線23b下方的位置處的金屬布線124-3a。此外，在第二金屬層中，以分離的方式形成了金屬布線126-1a和金屬布線126-2a。接著，金屬布線126-1a通過通路125a而被連接至金屬布線124-3a，并且通過通路127-1a而被連接至第一垂直信號(hào)線23a。此外，金屬布線126-2a通過通路127-2a而被連接至信號(hào)線間屏蔽件101。

以這種方式，在將像素21a連接至第一垂直信號(hào)線23a的連接部分中，通過被設(shè)置于第一金屬層中的金屬布線124-3a以及被設(shè)置于第二金屬層中的金屬布線126-1a和金屬布線126-2a來(lái)形成兩層結(jié)構(gòu)。接著，與固定到源極電位的信號(hào)線間屏蔽件101連接的金屬布線126-2a被設(shè)置于第二垂直信號(hào)線23b與金屬布線124-3a之間。因此，提供了如下的屏蔽結(jié)構(gòu)：在該屏蔽結(jié)構(gòu)中，第一垂直信號(hào)線23a相對(duì)于不用來(lái)從像素21a讀取像素信號(hào)的第二垂直信號(hào)線23b而被屏蔽開。即，在第二垂直信號(hào)線23b與金屬布線126-2a之間產(chǎn)生了耦合電容Ca'，并且在上述的第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間耦合電容Ca(圖12)能夠被減小。

以相同的方式，如圖16所示，在將像素21b連接至第二垂直信號(hào)線23b的連接部分中，在第一金屬層中形成有直到第二垂直信號(hào)線23b下方的位置處的金屬布線124-3b。此外，在第二金屬層中，以分離的方式形成了金屬布線126-1b和金屬布線126-2b。接著，金屬布線126-2b通過通路125b而被連接至金屬布線124-3b，并且通過通路127-1b而被連接至第二垂直信號(hào)線23b。此外，金屬布線126-1b通過通路127-2b而被連接至信號(hào)線間屏蔽件101。

以這種方式，在將像素21b連接至第二垂直信號(hào)線23b的連接部分中，通過被設(shè)置于第一金屬層中的金屬布線124-3b以及被設(shè)置于第二金屬層中的金屬布線126-1b和金屬布線126-2b來(lái)形成兩層結(jié)構(gòu)。接著，與固定到源極電位的信號(hào)線間屏蔽件101連接的金屬布線126-1b被設(shè)置于第一垂直信號(hào)線23a與金屬布線124-3b之間。因此，提供了如下的屏蔽結(jié)構(gòu)：在該屏蔽結(jié)構(gòu)中，第二垂直信號(hào)線23b相對(duì)于不用來(lái)從像素21b讀取像素信號(hào)的第一垂直信號(hào)線23a而被屏蔽開。即，在第一垂直信號(hào)線23a與金屬布線126-1b之間產(chǎn)生了耦合電容Cb'，并且在上述的第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間耦合電容Cb(圖13)能夠被減小。

如上所述，攝像元件11能夠在將像素21a連接至第一垂直信號(hào)線23a的連接部分和將像素21b連接至第二垂直信號(hào)線23b的連接部分中配備用于互補(bǔ)性屏蔽的屏蔽結(jié)構(gòu)。

即，在將像素21a連接至第一垂直信號(hào)線23a的連接部分中，通過把被設(shè)置于金屬布線124-3a與第二垂直信號(hào)線23b之間的金屬布線126-2a連接至信號(hào)線間屏蔽件101，形成了將第一垂直信號(hào)線23a相對(duì)于第二垂直信號(hào)線23b屏蔽開的屏蔽結(jié)構(gòu)。以相同的方式，在將像素21b連接至第二垂直信號(hào)線23b的連接部分中，通過把被設(shè)置于金屬布線124-3b與第一垂直信號(hào)線23a之間的金屬布線126-1b連接至信號(hào)線間屏蔽件101，形成了將第二垂直信號(hào)線23b相對(duì)于第一垂直信號(hào)線23a屏蔽開的屏蔽結(jié)構(gòu)。

這樣，就能夠減小第一垂直信號(hào)線23a與第二垂直信號(hào)線23b之間的耦合電容，并且能夠抑制串?dāng)_的出現(xiàn)。因此，能夠降低通過第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b而被傳輸?shù)南袼匦盘?hào)的噪聲，并且能夠獲得具有更好的圖像質(zhì)量的圖像。此外，不必確保長(zhǎng)的、用于充分地使信號(hào)質(zhì)量返回到原始狀態(tài)的建立時(shí)間，并且因?yàn)榻r(shí)間的量可以減少，所以可以增大處理速度。

因此，在用于執(zhí)行諸如同時(shí)且交替地切換像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和建立等讀取操作的攝像元件11中，可以實(shí)現(xiàn)速度提高和高精度。

參照?qǐng)D14至圖16說(shuō)明的布線布局不受限于像素21的共用數(shù)、垂直信號(hào)線23的數(shù)量、以及構(gòu)成像素21的晶體管的方向(包括各元件的布置、或單位像素中的反轉(zhuǎn)布置等)，并且能夠被應(yīng)用到具有各種各樣構(gòu)造的攝像元件11。

此外，本發(fā)明不受限于針對(duì)像素列而設(shè)置兩條垂直信號(hào)線23的構(gòu)造，因?yàn)楸景l(fā)明能夠應(yīng)用到設(shè)置有三條以上垂直信號(hào)線23的構(gòu)造并且能夠針對(duì)任意的垂直信號(hào)線23的組合進(jìn)行互補(bǔ)性屏蔽。在設(shè)置有例如四條垂直信號(hào)線23的構(gòu)造中，由第三垂直信號(hào)線23和第四垂直信號(hào)線23組成的一對(duì)垂直信號(hào)線可以相對(duì)于由第一垂直信號(hào)線23和第二垂直信號(hào)線23組成的另一對(duì)垂直信號(hào)線而被互補(bǔ)性地屏蔽。在這種構(gòu)造中，第一金屬層中的金屬布線124的數(shù)量能夠被減少與兩條垂直信號(hào)線23相應(yīng)的線數(shù)，且因此能夠防止負(fù)載的增大。

此外，例如，通過進(jìn)一步向上述第一金屬層至第三金屬層添加金屬層并且由此構(gòu)成同樣的屏蔽結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步抑制串?dāng)_。

參照?qǐng)D14至圖16說(shuō)明的屏蔽結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于例如源極跟隨電路的輸入之間(FD部33之間)。即，當(dāng)針對(duì)圖6中所示的共用像素61的單位像素中的多個(gè)FD部33而言不能忽視FD部33之間的電容時(shí)，可以在FD部33之間形成有屏蔽結(jié)構(gòu)。因此，在諸如同時(shí)且交替地切換像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和建立等讀取操作中，能夠抑制在單位像素中在多個(gè)FD部33之間產(chǎn)生的負(fù)面影響。

然而，如上所述，攝像元件11被配置成使用輸入開關(guān)51a和51b來(lái)切換比較器52的輸入。在這種構(gòu)造中，存在著如下的可能：在輸入開關(guān)51a和51b的開關(guān)操作時(shí)的注入泄漏(injection leakage)和饋通(feedthrough)向比較器52添加了噪聲。此外，存在著如下的可能：在輸入開關(guān)51a和51b被接通時(shí)的電阻可能導(dǎo)致通過第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b而被傳輸?shù)南袼匦盘?hào)的建立的延遲。另外，曾提出了這樣的一種安裝方法：該方法為了加速攝像元件的操作，通過使用兩個(gè)比較器同時(shí)執(zhí)行讀取操作來(lái)使讀取速度增加一倍。但是，在該安裝方法中，存在著比較器的尺寸增大一倍并且電流消耗也增大一倍的可能。

因此，攝像元件11采用具有如下構(gòu)造的比較器52：在該構(gòu)造中，差分對(duì)部(differential pair units)彼此并行地設(shè)置著，并且用于切換所述差分對(duì)部的活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的開關(guān)被合并進(jìn)來(lái)，由此降低比較器的尺寸增大一倍和/或電流消耗也增大一倍的可能性。在這種構(gòu)造中，沒有設(shè)置輸入開關(guān)51a和51b，并且第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b直接連接至比較器52。

圖17圖示了比較器52的電路構(gòu)造。

如圖17所示，比較器52被配置成包括差分對(duì)電路201、第二放大部(第二AMP)202和第三放大部(第三AMP)203。

來(lái)自第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b的像素信號(hào)以及來(lái)自斜坡信號(hào)生成電路17的斜坡信號(hào)被輸入至差分對(duì)電路201。然后，來(lái)自差分對(duì)電路201的差分對(duì)輸出被提供給第二放大部202，于是在此被放大并且反相。來(lái)自第二放大部202的輸出通過第三放大部203而被放大直至預(yù)定電平，隨后作為上述的比較結(jié)果信號(hào)而被輸出。

差分對(duì)電路201被配置成包括晶體管211至213、第一差分對(duì)部214a和第二差分對(duì)部214b，并且如圖17所示，第一差分對(duì)部214a和第二差分對(duì)部214b并行地設(shè)置著。

第一差分對(duì)部214a被連接至第一垂直信號(hào)線23a和斜坡信號(hào)生成電路17，并且比較通過第一垂直信號(hào)線23a提供過來(lái)的像素信號(hào)和從斜坡信號(hào)生成電路17提供過來(lái)的斜坡信號(hào)。第二差分對(duì)部214b被連接至第二垂直信號(hào)線23b和斜坡信號(hào)生成電路17，并且比較通過第二垂直信號(hào)線23b提供過來(lái)的像素信號(hào)和通過斜坡信號(hào)生成電路17提供過來(lái)的斜坡信號(hào)。

第一差分對(duì)部214a被配置成包括一對(duì)電容器221-1a和221-2a、一對(duì)晶體管222-1a和222-2a、一對(duì)晶體管223-1a和223-2a以及一對(duì)晶體管224-1a和224-2a。

電容器221-1a被連接至第一垂直信號(hào)線23a且保持著與像素信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的電位，并且電容器221-2a被連接至斜坡信號(hào)生成電路17且保持著與斜坡信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的電位。

保持在電容器221-1a中的電位被施加給晶體管222-1a的柵極電極，并且保持在電容器221-2a中的電位被施加給晶體管222-2a的柵極電極。因此，這一對(duì)晶體管222-1a和222-2a被用來(lái)比較通過第一垂直信號(hào)線23a提供過來(lái)的像素信號(hào)和通過斜坡信號(hào)生成電路17提供過來(lái)的斜坡信號(hào)。

晶體管223-1a被設(shè)置成連接于電容器221-1a跟晶體管222-1a的柵極電極的連接點(diǎn)與晶體管222-1a跟晶體管224-1a的連接點(diǎn)之間。此外，晶體管223-2a被設(shè)置成連接于電容器221-2a跟晶體管222-2a的柵極電極的連接點(diǎn)與晶體管222-2a跟晶體管224-2a的連接點(diǎn)之間。因此，這一對(duì)晶體管223-1a和223-2a被自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-a驅(qū)動(dòng)，并且執(zhí)行第一差分對(duì)部214a的自動(dòng)調(diào)零操作。

晶體管224-1a被設(shè)置于晶體管222-1a(其被施加有與像素信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的電位)的源極側(cè)上。晶體管224-2a被設(shè)置于晶體管222-2a(其被施加有與斜坡信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的電位)的源極側(cè)上。然后，所述一對(duì)晶體管224-1a和224-2a被比較操作選擇信號(hào)SEL-a驅(qū)動(dòng)，并且被用來(lái)通過執(zhí)行向所述一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的電源供給的接通/關(guān)斷(ON/OFF)來(lái)切換第一差分對(duì)部214a的活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)。

即，所述一對(duì)晶體管224-1a和224-2a被接通，由此電源被供給至所述一對(duì)晶體管222-1a和222-2a。因此，第一差分對(duì)部214a進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)(ACTIVE)，并且像素信號(hào)和斜坡信號(hào)被比較。另一方面，所述一對(duì)晶體管224-1a和224-2a被關(guān)斷，由此不向所述一對(duì)晶體管222-1a和222-2a供給電源。因此，第一差分對(duì)部214a進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)(Standby)，并且像素信號(hào)和斜坡信號(hào)的比較被停止。

以與第一差分對(duì)部214a相同的方式，第二差分對(duì)部214b被配置成包括一對(duì)電容器221-1b和221-2b、一對(duì)晶體管222-1b和222-2b、一對(duì)晶體管223-1b和223-2b以及一對(duì)晶體管224-1b和224-2b。

因此，所述一對(duì)晶體管224-1b和224-2b被接通，由此電源被供給至所述一對(duì)晶體管222-1b和222-2b。因此，第二差分對(duì)部214b進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，并且像素信號(hào)和斜坡信號(hào)被比較。另一方面，所述一對(duì)晶體管224-1b和224-2b被關(guān)斷，由此不向一對(duì)晶體管222-1b和222-2b供給電源。因此，第二差分對(duì)部214b進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，并且像素信號(hào)和斜坡信號(hào)的比較被停止。

比較器52以如下這種方式而被構(gòu)成：提供給晶體管224-1a和224-2a的比較操作選擇信號(hào)SEL-a以及提供給晶體管224-1b和224-2b的比較操作選擇信號(hào)SEL-b在同一時(shí)刻在電平上相互反轉(zhuǎn)。因此，第一差分對(duì)部214a和第二差分對(duì)部214b的活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)能夠被交替地切換。

例如，在從被連接至第一垂直信號(hào)線23a的像素21a輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換周期(上述的圖3中的第二和第四操作周期)中，第一差分對(duì)部214a能夠被設(shè)定為活動(dòng)狀態(tài)，并且第二差分對(duì)部214b能夠被設(shè)定為待機(jī)狀態(tài)。此外，在從被連接至第二垂直信號(hào)線23b的像素21b輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換周期(上述的圖3中的第一和第三操作周期)中，第二差分對(duì)部214b能夠被設(shè)定為活動(dòng)狀態(tài)，并且第一差分對(duì)部214a能夠被設(shè)定為待機(jī)狀態(tài)。

以這種方式，在攝像元件11中，利用被合并入比較器52中的切換部(所述一對(duì)晶體管224-1a和224-2a以及所述一對(duì)晶體管224-1b和224-2b)，作為在列處理部41中被執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的對(duì)象的像素信號(hào)能夠被切換。

于是，因?yàn)榘ň哂羞@種構(gòu)造的比較器52的攝像元件11能夠切換比較器52內(nèi)的輸入，所以能夠在沒有輸入開關(guān)51a和51b的前提下將攝像元件11配置而成。因此，可以避免由于設(shè)置有輸入開關(guān)51a和51b的構(gòu)造而導(dǎo)致的負(fù)面影響，例如，當(dāng)輸入開關(guān)51a和51b被切換時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，或諸如由于輸入開關(guān)51a和51b的接通電阻而導(dǎo)致的建立延遲等負(fù)面影響。

因此，攝像元件11能夠拍攝出具有較小噪聲的圖像，并且能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)速度提高。

此外，與通過設(shè)置兩個(gè)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)速度提高的構(gòu)造相比，比較器52能夠?qū)崿F(xiàn)低電力消耗和小型化。即，因?yàn)楸容^器52共用第一差分對(duì)部214a和第二差分對(duì)部214b的電流路徑并且共用第二放大部202和第三放大部203，所以比較器52能夠以與設(shè)置有一個(gè)比較器的構(gòu)造中的消耗電流相同的消耗電流而被驅(qū)動(dòng)，并且比較器52能夠以被減小了上述共用部分的尺寸的面積而被安裝。例如，與具有僅包括第二差分對(duì)部214b的構(gòu)造的比較器相比，比較器52能夠通過僅僅由于將第一差分對(duì)部214a設(shè)置于第二差分對(duì)部214b外側(cè)而帶來(lái)的面積增大而被實(shí)現(xiàn)，由此，可以減少對(duì)芯片規(guī)格的妥協(xié)(trade-off)。

接下來(lái)，圖18圖示了用來(lái)解釋比較器52的驅(qū)動(dòng)的時(shí)序圖。

圖18從頂部往下按順序圖示了從斜坡信號(hào)生成電路17提供過來(lái)的斜坡信號(hào)RAMP、被提供給一對(duì)晶體管224-1a和224-2a的比較操作選擇信號(hào)SEL-a、被提供給一對(duì)晶體管224-1b和224-2b的比較操作選擇信號(hào)SEL-b、被提供給一對(duì)晶體管223-1a和223-2a的自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-a、被提供給一對(duì)晶體管223-1b和223-2b的自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-b以及從比較器52輸出的比較結(jié)果信號(hào)VCO。

首先，在第一周期的P階段(P phase)中，當(dāng)比較操作選擇信號(hào)SEL-a變?yōu)長(zhǎng)(低)電平并且第一差分對(duì)部214a進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，比較操作選擇信號(hào)SEL-b變?yōu)镠(高)電平并且第二差分對(duì)部214b進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。此外，自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-a變?yōu)長(zhǎng)電平并且第一差分對(duì)部214a的自動(dòng)調(diào)零操作在第一周期的P階段的前半部分中被執(zhí)行，隨后，具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被第一差分對(duì)部214a執(zhí)行。相應(yīng)地，比較結(jié)果信號(hào)VCO根據(jù)通過第一垂直信號(hào)線23a輸入的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)而被反相。

接著，在第二周期的P階段中，當(dāng)比較操作選擇信號(hào)SEL-a變?yōu)镠電平并且第一差分對(duì)部214a進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)，比較操作選擇信號(hào)SEL-b變?yōu)長(zhǎng)電平并且第二差分對(duì)部214b進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)。此外，自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-b變?yōu)長(zhǎng)電平并且第二差分對(duì)部214b的自動(dòng)調(diào)零操作在第二周期的P階段的前半部分中被執(zhí)行，隨后，具有復(fù)位電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被第二差分對(duì)部214b執(zhí)行。相應(yīng)地，比較結(jié)果信號(hào)VCO根據(jù)通過第二垂直信號(hào)線23b輸入的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)而被反相。

隨后，在第一周期的D階段(D phase)中，在比較操作選擇信號(hào)SEL-a變?yōu)長(zhǎng)電平并且第一差分對(duì)部214a進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)，比較操作選擇信號(hào)SEL-b變?yōu)镠電平并且第二差分對(duì)部214b進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。然后，具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被第一差分對(duì)部214a執(zhí)行，并且比較結(jié)果信號(hào)VCO根據(jù)通過第一垂直信號(hào)線23a輸入的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)而被反相。

然后，在第二周期的D階段中，在比較操作選擇信號(hào)SEL-a變?yōu)镠電平并且第一差分對(duì)部214a進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的同時(shí)，比較操作選擇信號(hào)SEL-b變?yōu)長(zhǎng)電平并且第二差分對(duì)部214b進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)。然后，具有信號(hào)電平的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換被第二差分對(duì)部214b執(zhí)行，并且比較結(jié)果信號(hào)VCO根據(jù)通過第二垂直信號(hào)線23b輸入的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)而被反相。

這樣，在包括具有圖17中所示的構(gòu)造的比較器52的攝像元件11中，同樣能夠以與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式來(lái)執(zhí)行通過P階段和D階段而被實(shí)施的CDS操作。

此外，如圖18所示，通過執(zhí)行比較操作選擇信號(hào)SEL-a和比較操作選擇信號(hào)SEL-b的反相操作，就執(zhí)行了用于交替地選擇第一差分對(duì)部214a和第二差分對(duì)部214b的活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的控制。因此，當(dāng)比較操作選擇信號(hào)SEL-a處于H電平時(shí)，比較操作選擇信號(hào)SEL-b變?yōu)長(zhǎng)電平，由此能夠防止處于活動(dòng)狀態(tài)的第二差分對(duì)部214b的信號(hào)被傳播到處于待機(jī)狀態(tài)的第一差分對(duì)部214a。相反，當(dāng)比較操作選擇信號(hào)SEL-b處于H電平時(shí)，比較操作選擇信號(hào)SEL-a變?yōu)長(zhǎng)電平，由此能夠防止處于活動(dòng)狀態(tài)的第一差分對(duì)部214a的信號(hào)被傳播到處于待機(jī)狀態(tài)的第二差分對(duì)部214b。

例如，在比較器52中，提供給晶體管224-1b和224-2b的比較操作選擇信號(hào)SEL-b以及提供給晶體管223-1b和223-2b的自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-b能夠一直被固定到H電平。在這種情況下，第一差分對(duì)部214a一直處于活動(dòng)狀態(tài)，第二差分對(duì)部214b一直處于待機(jī)狀態(tài)，并且比較器52能夠?qū)嵤┡c僅使用第一差分對(duì)部214a的現(xiàn)有技術(shù)的比較器的驅(qū)動(dòng)相同的驅(qū)動(dòng)。相反，當(dāng)比較操作選擇信號(hào)SEL-a和自動(dòng)調(diào)零控制信號(hào)AZP-a一直被固定到H電平時(shí)，比較器52能夠?qū)嵤┡c僅使用第二差分對(duì)部214b的現(xiàn)有技術(shù)的比較器的驅(qū)動(dòng)相同的驅(qū)動(dòng)。

圖19圖示了比較器52的電路構(gòu)造的第一變形例。

在圖19所示的比較器52A中，與圖17的比較器52的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。即，比較器52A與圖17的比較器52的相同之處在于，比較器52A包括第二放大部202和第三放大部203并且差分對(duì)電路201A包括晶體管211至213。此外，比較器52A的構(gòu)造與圖17的比較器52的構(gòu)造的相同之處還在于，第一差分對(duì)部214a-A和二差分對(duì)部214b-A彼此并行地設(shè)置著。

另一方面，在比較器52A中，用來(lái)切換第一差分對(duì)部214a-A和第二差分對(duì)部214b-A的活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的各晶體管的布置不同于圖17的比較器52中的布置。

即，在圖17的比較器52的第一差分對(duì)部214a中，用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1a和224-2a分別被設(shè)置于用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的源極側(cè)上。此外，在圖17的比較器52的第二差分對(duì)部214b中，用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1b和224-2b分別被設(shè)置于用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1b和222-2b的源極側(cè)上。

與此相反，比較器52A的第一差分對(duì)部214a-A具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管225-1a和225-2a分別被設(shè)置于用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的漏極側(cè)上。以相同的方式，比較器52A的第二差分對(duì)部214b-A具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管225-1b和225-2b分別被設(shè)置于用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1b和222-2b的漏極側(cè)上。

比較器52A以這種方式被配置而成，并且能夠以與圖17的比較器52相同的方式執(zhí)行上面參照?qǐng)D18所描述的驅(qū)動(dòng)。

然后，例如，比較器52A能夠防止施加給晶體管222-2a和222-2b的柵極電極的斜坡信號(hào)通過晶體管222-2a和222-2b的漏極側(cè)的連接點(diǎn)而作為噪聲被傳播到晶體管222-1a和222-1b側(cè)。因此，包括比較器52A的攝像元件11能夠拍攝出具有較小噪聲的良好圖像。

圖20圖示了比較器52的電路構(gòu)造的第二變形例。

在圖20所示的比較器52B中，與圖17的比較器52的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。即，比較器52B與圖17的比較器52的相同之處在于，比較器52B包括第二放大部202和第三放大部203并且差分對(duì)電路201B包括晶體管211至213。此外，比較器52B的構(gòu)造與圖17的比較器52的構(gòu)造的相同之處還在于，第一差分對(duì)部214a-B和二差分對(duì)部214b-B彼此并行地設(shè)置著。

另一方面，在比較器52B中，用來(lái)切換第一差分對(duì)部214a-B和第二差分對(duì)部214b-B的活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的各晶體管的布置不同于圖17的比較器52中的布置。

即，在比較器52B的第一差分對(duì)部214a-B中，以與圖17的比較器52相同的方式，用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1a和224-2a分別被設(shè)置于用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的源極側(cè)上。除此之外，比較器52B的第一差分對(duì)部214a-B還具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管225-1a和225-2a分別被設(shè)置于用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的漏極側(cè)上。

即，比較器52B的第一差分對(duì)部214a-B具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，一對(duì)晶體管224-1a和224-2a以及一對(duì)晶體管225-1a和225-2a分別被設(shè)置于一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的源極側(cè)和漏極側(cè)上。

以相同的方式，比較器52B的第二差分對(duì)部214b-B具有這樣的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，一對(duì)晶體管224-1b和224-2b以及一對(duì)晶體管225-1b和225-2b分別被設(shè)置于一對(duì)晶體管222-1b和222-2b的源極側(cè)和漏極側(cè)上。

比較器52B以這種方式被配置而成，并且能夠以與圖17的比較器52相同的方式執(zhí)行上面參照?qǐng)D18所描述的驅(qū)動(dòng)。

于是，例如，比較器52B能夠防止施加給晶體管222-2a和222-2b的柵極電極的斜坡信號(hào)通過晶體管222-2a和222-2b的漏極側(cè)的連接點(diǎn)而作為噪聲被傳播到晶體管222-1a和222-1b側(cè)。此外，因?yàn)樘幱诖龣C(jī)狀態(tài)的那個(gè)差分對(duì)部(第一差分對(duì)部214a-B和第二差分對(duì)部214b-B中的任一者)的負(fù)載不被看作差分對(duì)輸出，所以比較器52B能夠避免由于負(fù)載增大而導(dǎo)致的速度降低。相應(yīng)地，包括比較器52B的攝像元件11能夠高速拍攝出具有較小噪聲的良好圖像。

圖21圖示了比較器52的電路構(gòu)造的第三變形例。

在圖21所示的比較器52C中，與圖17的比較器52的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。即，比較器52C與圖17的比較器52的相同之處在于，比較器52C包括第二放大部202和第三放大部203并且差分對(duì)電路201C包括晶體管211至213。此外，比較器52C的構(gòu)造與圖17的比較器52的構(gòu)造的相同之處還在于，第一差分對(duì)部214a-C和第二差分對(duì)部214b-C彼此并行地設(shè)置著。

另一方面，在比較器52C中，用于執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零操作的一對(duì)晶體管223-1a和223-2a的連接構(gòu)造不同于圖17的比較器52中的連接構(gòu)造。

即，在圖17的比較器52的第一差分對(duì)部214a中，用于執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零操作的一對(duì)晶體管223-1a和223-2a分別被設(shè)置成連接于如下兩個(gè)連接點(diǎn)之間：一個(gè)是用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的柵極電極與一對(duì)電容器221-1a和221-2a中的相應(yīng)電容器的連接點(diǎn)，另一個(gè)是用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a與用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1a和224-2a的連接點(diǎn)。此外，在圖17的比較器52的第二差分對(duì)部214b中，用于執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零操作的一對(duì)晶體管223-1b和223-2b分別被設(shè)置成連接于如下兩個(gè)連接點(diǎn)之間：一個(gè)是用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1b和222-2b的柵極電極與一對(duì)電容器221-1b和221-2b中的相應(yīng)電容器的連接點(diǎn)，另一個(gè)是用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1b和222-2b與用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1b和224-2b的連接點(diǎn)。

與此相反，在比較器52C的第一差分對(duì)部214a-C中，用于執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零操作的一對(duì)晶體管223-1a和223-2a分別被設(shè)置成連接于如下兩者之間：一者是用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1a和222-2a的柵極電極與一對(duì)電容器221-1a和221-2a中的相應(yīng)電容器的連接點(diǎn)，另一者是用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1a和224-2a的源極側(cè)。

以相同的方式，在比較器52C的第二差分對(duì)部214b-C中，用于執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零操作的一對(duì)晶體管223-1b和223-2b分別被設(shè)置成連接于如下兩者之間：一者是用來(lái)比較信號(hào)的一對(duì)晶體管222-1b和222-2b的柵極電極與一對(duì)電容器221-1b和221-2b中的相應(yīng)電容器的連接點(diǎn)，另一者是用于切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)的一對(duì)晶體管224-1b和224-2b的源極側(cè)。

以這種方式配置而成的比較器52C包括一對(duì)晶體管224-1a和224-2a以及一對(duì)晶體管224-1b和224-2b，因此比較器52C能夠執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零操作，并且能夠調(diào)準(zhǔn)這些晶體管的電壓閾值之間的差分。

圖22圖示了比較器52的電路構(gòu)造的第四變形例。

在圖22所示的比較器52D中，與圖17的比較器52的構(gòu)造相同的構(gòu)造被賦予相同的符號(hào)或附圖標(biāo)記，并且將會(huì)省略這些構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。即，比較器52D與圖17的比較器52的相同之處在于，比較器52D包括第二放大部202和第三放大部203并且差分對(duì)電路201D包括晶體管211至213。此外，比較器52D的構(gòu)造與圖17的比較器52的構(gòu)造的相同之處還在于，第一差分對(duì)部214a-D和第二差分對(duì)部214b-D彼此并行地設(shè)置著。

另一方面，比較器52D的構(gòu)造與圖17的比較器52的構(gòu)造的不同之處在于，位于被連接至斜坡信號(hào)生成電路17并且被供給有斜坡信號(hào)的一側(cè)的電路構(gòu)造被第一差分對(duì)部214a-D和第二差分對(duì)部214b-D共同使用。即，比較器52D以如下方式被配置而成：其中，位于斜坡信號(hào)側(cè)的配置有電容器221、晶體管222和晶體管223的電路構(gòu)造被第一差分對(duì)部214a-D和第二差分對(duì)部214b-D共同使用。

即，第一差分對(duì)部214a-D使用位于像素信號(hào)側(cè)的配置有電容器221-1a、晶體管222-1a和晶體管223-1a的電路構(gòu)造并且使用位于斜坡信號(hào)側(cè)的配置有電容器221、晶體管222和晶體管223的電路構(gòu)造，來(lái)執(zhí)行像素信號(hào)和斜坡信號(hào)的比較操作。以相同的方式，第二差分對(duì)部214b-D使用位于像素信號(hào)側(cè)的配置有電容器221-1b、晶體管222-1b和晶體管223-1b的電路構(gòu)造并且使用位于斜坡信號(hào)側(cè)的配置有電容器221、晶體管222和晶體管223的電路構(gòu)造，來(lái)執(zhí)行像素信號(hào)和斜坡信號(hào)的比較操作。

于是，與第一差分對(duì)部214a-D中的位于像素信號(hào)側(cè)的電路構(gòu)造連接的晶體管224-1a以及與第二差分對(duì)部214b-D中的位于像素信號(hào)側(cè)的電路構(gòu)造連接的晶體管224-1b被用來(lái)切換活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)。

在以這種方式配置而成的比較器52D中，位于斜坡信號(hào)側(cè)的電路構(gòu)造被第一差分對(duì)部214a-D和第二差分對(duì)部214b-D共用，且因此，例如與圖17的比較器52相比，能夠配置出小面積的比較器52D。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)攝像元件11的小型化。

接下來(lái)，將參照?qǐng)D23來(lái)說(shuō)明攝像元件11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和像素信號(hào)。

圖23圖示了當(dāng)以如圖24所示那樣被布置著的像素21a-1、像素21b-1、像素21a-2和像素21b-2的順序來(lái)讀取像素信號(hào)時(shí)的一個(gè)水平周期(1H)的時(shí)序圖。

從圖23的頂側(cè)往下按順序圖示了：被提供給與第一垂直信號(hào)線23a連接的像素21a-1和像素21a-2的選擇信號(hào)SEL1、復(fù)位信號(hào)RST1、傳輸信號(hào)TG1和TG2；被提供給與第二垂直信號(hào)線23b連接的像素21b-1和像素21b-2的選擇信號(hào)SEL2、復(fù)位信號(hào)RST3、傳輸信號(hào)TG3和TG4；通過第一垂直信號(hào)線23a輸出的像素信號(hào)VSL1；通過第二垂直信號(hào)線23b輸出的像素信號(hào)VSL2；以及從斜坡信號(hào)生成電路17輸出的斜坡信號(hào)Ramp。

首先，驅(qū)動(dòng)像素21a-1和像素21b-1，讀取像素21a-1的P階段(具有復(fù)位電平的像素信號(hào))，且隨后讀取像素21b-1的P階段。此后，讀取像素21a-1的D階段(具有信號(hào)電平的像素信號(hào))，且隨后讀取像素21b-1的D階段。接著，驅(qū)動(dòng)像素21a-2和像素21b-2，讀取像素21a-2的P階段，且隨后讀取像素21b-2的P階段。此后，讀取像素21a-2的D階段，且隨后讀取像素21b-2的D階段。

在下文中，關(guān)于像素21a-1和像素21b-1，首先被讀取像素信號(hào)的像素21a-1稱為初級(jí)，并且隨后被讀取像素信號(hào)的像素21b-1稱為次級(jí)。類似地，像素21a-2稱為初級(jí)，并且像素21b-2稱為次級(jí)。

在根據(jù)該時(shí)序圖而被驅(qū)動(dòng)的攝像元件11中，如果在像素21a和像素21b中的一者的讀取操作的期間內(nèi)另一者的快門操作結(jié)束，那么電源負(fù)載發(fā)生變化。因此，在讀取操作和快門操作同時(shí)被執(zhí)行的行與僅讀取操作被執(zhí)行的行之間可能會(huì)出現(xiàn)被為快門級(jí)差(shutter step)的橫帶狀的噪聲。

因此，在攝像元件11中，為了避免電源負(fù)載的這種變化，可以設(shè)置有偽讀取行。在偽讀取行中不執(zhí)行像素信號(hào)的讀取，并且偽讀取行可以采用提供復(fù)位脈沖和傳輸脈沖的偽讀取控制。

將參照?qǐng)D25和圖26來(lái)說(shuō)明偽讀取控制。

圖25圖示了當(dāng)執(zhí)行由于偽讀取行中的傳輸信號(hào)而使得能夠抑制電源負(fù)載的變化的控制時(shí)的時(shí)序圖。

從圖25的頂側(cè)往下按順序圖示了：從斜坡信號(hào)生成電路17輸出的斜坡信號(hào)Ramp；被執(zhí)行像素信號(hào)的讀取的開口行中的初級(jí)的傳輸信號(hào)和次級(jí)的傳輸信號(hào)；偽讀取行中的初級(jí)的傳輸信號(hào)和次級(jí)的傳輸信號(hào)；在未執(zhí)行偽讀取控制的情況下的負(fù)電位變化；以及在執(zhí)行偽讀取控制的情況下的負(fù)電位變化。負(fù)電位變化涉及與第二垂直信號(hào)線23b連接的電源。

如圖25所示，當(dāng)執(zhí)行偽讀取控制時(shí)，執(zhí)行如下的控制：與開口行中的次級(jí)的傳輸信號(hào)的脈沖的產(chǎn)生時(shí)間一致地，產(chǎn)生偽讀取行中的次級(jí)的傳輸信號(hào)的脈沖。此外，在初級(jí)的D階段結(jié)束的時(shí)刻，執(zhí)行如下的控制：產(chǎn)生偽讀取行中的初級(jí)的傳輸信號(hào)的脈沖。

通過執(zhí)行這種偽讀取控制，就能夠使用初級(jí)行中的P階段和D階段以及次級(jí)行中的P階段和D階段來(lái)調(diào)節(jié)與第二垂直信號(hào)線23b連接的電源的負(fù)電位變化。相應(yīng)地，攝像元件11能夠避免上述的被稱為快門級(jí)差的橫帶狀的噪聲。

圖26圖示了當(dāng)執(zhí)行由于偽讀取行中的復(fù)位信號(hào)而使得能夠抑制電源負(fù)載的變化的控制時(shí)的時(shí)序圖。

從圖26的頂側(cè)往下按順序圖示了：從斜坡信號(hào)生成電路17輸出的斜坡信號(hào)Ramp；被執(zhí)行像素信號(hào)的讀取的開口行中的初級(jí)的選擇信號(hào)和次級(jí)的選擇信號(hào)；被執(zhí)行像素信號(hào)的讀取的開口行中的初級(jí)的復(fù)位信號(hào)和次級(jí)的復(fù)位信號(hào)；偽讀取行中的初級(jí)的選擇信號(hào)和次級(jí)的選擇信號(hào)；以及偽讀取行中的初級(jí)的復(fù)位信號(hào)和次級(jí)的復(fù)位信號(hào)。

如圖26所示，在偽讀取行中的初級(jí)的復(fù)位信號(hào)中，在初級(jí)的P階段與次級(jí)的P階段之間執(zhí)行如下的偽讀取控制：產(chǎn)生用于執(zhí)行偽讀取操作的脈沖。

通過執(zhí)行該偽讀取控制，就能夠使用初級(jí)行中的P階段和D階段以及次級(jí)行中的P階段和D階段來(lái)調(diào)節(jié)與第二垂直信號(hào)線23b連接的電源的負(fù)電位變化。相應(yīng)地，攝像元件11能夠避免上述的被稱為快門級(jí)差的橫帶狀的噪聲。

如上所述，設(shè)置有不執(zhí)行像素信號(hào)的讀取的偽讀取行，針對(duì)作為初級(jí)的像素21a和作為次級(jí)的像素21b而執(zhí)行了能夠抑制負(fù)電位變化的偽讀取控制，且因此，攝像元件11能夠抑制噪聲的出現(xiàn)并且能夠拍攝出具有更高圖像質(zhì)量的圖像。

然而，在攝像元件11中，當(dāng)負(fù)電位被用作傳輸晶體管32或選擇晶體管35的關(guān)斷電位時(shí)，由于快門操作而導(dǎo)致的負(fù)電位變化或者來(lái)自垂直信號(hào)線23的電位變化的產(chǎn)生等會(huì)影響所讀取的信號(hào)(即，從像素21讀取的信號(hào))。

因此，為了避免因?yàn)橛捎诳扉T操作而導(dǎo)致的負(fù)電位變化或來(lái)自垂直信號(hào)線23的電位變化的產(chǎn)生等所導(dǎo)致的負(fù)面影響，攝像元件11能夠采用如下的構(gòu)造：在該構(gòu)造中，負(fù)電位被分離成用于讀取和用于快門的兩個(gè)系統(tǒng)。

接下來(lái)，將參照?qǐng)D27至圖29來(lái)說(shuō)明被配置成使負(fù)電位分離成兩個(gè)系統(tǒng)的攝像元件11。

圖27圖示了攝像元件11中的像素區(qū)12和垂直驅(qū)動(dòng)電路13的一部分。

圖27所示的像素區(qū)12中包括以矩陣的方式設(shè)置著的多個(gè)像素21之中的16行×4列的像素21，并且像素21采用上面參照?qǐng)D6所描述的像素共用結(jié)構(gòu)。即，在圖27的共用像素303中，由4行×2列的八個(gè)像素21構(gòu)成了像素共用結(jié)構(gòu)，并且八個(gè)共用像素303被布置成4行×2列。這里，共用像素303a-1和共用像素303a-2是初級(jí)，并且共用像素303b-1和共用像素303b-2是次級(jí)。

此外，在垂直驅(qū)動(dòng)電路13中，在用于驅(qū)動(dòng)上述16行中的各像素21的16行驅(qū)動(dòng)部(VS_unit)301中，設(shè)置有四個(gè)4行驅(qū)動(dòng)部302，它們分別對(duì)應(yīng)于由每4行設(shè)置而成的共用像素303。

4行驅(qū)動(dòng)部302a-1將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給共用像素303a-1，4行驅(qū)動(dòng)部302a-2將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給共用像素303a-2，4行驅(qū)動(dòng)部302b-1將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給共用像素303b-1，并且4行驅(qū)動(dòng)部302b-2將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給共用像素303b-2。

此時(shí)，垂直驅(qū)動(dòng)電路13以如下的方式被配置而成：利用驅(qū)動(dòng)共用像素303a-1的4行驅(qū)動(dòng)部302a-1、驅(qū)動(dòng)共用像素303a-2的4行驅(qū)動(dòng)部302a-2、驅(qū)動(dòng)共用像素303b-1的4行驅(qū)動(dòng)部302b-1和驅(qū)動(dòng)共用像素303b-2的4行驅(qū)動(dòng)部302b-2，把要被使用的負(fù)電位分離。

以這種方式，通過使用初級(jí)和次級(jí)來(lái)使負(fù)電位分離，可以防止由于快門操作而導(dǎo)致的負(fù)電位變化或來(lái)自垂直信號(hào)線23的電位變化的產(chǎn)生等對(duì)所讀取的信號(hào)造成影響。

這里，將參照?qǐng)D28來(lái)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)電位的系統(tǒng)分離。

如圖28所示，與像素21連接的傳輸信號(hào)供給部311被配置成包括一對(duì)晶體管321-1和321-2以及放大器322。然后，成為傳輸信號(hào)的脈沖通過反相放大部312而被反相，反相后的信號(hào)被提供給晶體管321-1，并且成為傳輸信號(hào)的上述脈沖在不反相的情況下被提供給晶體管321-2。此外，晶體管321-1通過電容器314-1而被接地，并且電荷泵313-1被連接至晶體管321-1與電容器314-1的連接點(diǎn)VRL1。以相同的方式，晶體管321-2通過電容器314-2而被接地，并且電荷泵313-2被連接至晶體管321-2與電容器314-2的連接點(diǎn)VRL2。

傳輸信號(hào)供給部311根據(jù)上述脈沖而使電荷泵313-1和電荷泵313-2在讀取狀態(tài)和建立狀態(tài)間切換，并且因此，傳輸信號(hào)供給部311被配置成針對(duì)各個(gè)狀態(tài)而將負(fù)電位分離。

以這種方式，在現(xiàn)有技術(shù)中，負(fù)電位在一個(gè)像素21的讀取狀態(tài)和建立狀態(tài)下分離。在作為初級(jí)的像素21a與作為次級(jí)的像素21b之間未考慮負(fù)電位的分離。

與此相反，將參照?qǐng)D29來(lái)說(shuō)明攝像元件11的負(fù)電位的系統(tǒng)分離。

如圖29所示，在攝像元件11中，在作為初級(jí)的像素21a與作為次級(jí)的像素21b中執(zhí)行了負(fù)電位的系統(tǒng)分離。

即，傳輸信號(hào)供給部311被配置成包括向像素21a提供傳輸信號(hào)的放大器322a和向像素21b提供傳輸信號(hào)的放大器322b。接著，放大器322a通過電容器314a而被接地，并且電荷泵313a被連接至放大器322a與電容器314a的連接點(diǎn)VRL2。以相同的方式，放大器322b通過電容器314b而被接地，并且電荷泵313b被連接至放大器322b與電容器314b的連接點(diǎn)VRL1。

以這種方式，攝像元件11被配置成將負(fù)電位在作為初級(jí)的像素21a和作為次級(jí)的像素21b中分離。相應(yīng)地，能夠抑制在像素21a與像素21b之間產(chǎn)生噪聲。因此，攝像元件11能夠防止噪聲影響到像素，并且能夠拍攝出具有更高圖像質(zhì)量的圖像。

在本實(shí)施例中，使用了這樣的構(gòu)造示例：在該構(gòu)造示例中，與以矩陣的方式設(shè)置于像素區(qū)12中的像素21的一列對(duì)應(yīng)地設(shè)置有第一垂直信號(hào)線23a和第二垂直信號(hào)線23b這兩條信號(hào)線，但是也可以使用設(shè)置有兩條以上的多條垂直信號(hào)線23的構(gòu)造。例如，在圖3的示例中，像素信號(hào)的建立和保持需要大致相同的時(shí)間，但是例如，如果AD轉(zhuǎn)換處理本身能夠被加速且用于保持像素信號(hào)的輸出的時(shí)間能夠被縮短，那么在多個(gè)像素執(zhí)行像素信號(hào)的建立的同時(shí)，從其他的多個(gè)像素輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換能夠按順序被執(zhí)行。因此，能夠進(jìn)一步加速全體AD轉(zhuǎn)換。

此外，攝像元件11不僅能夠應(yīng)用到表面照射型CMOS圖像傳感器(在該表面照射型CMOS圖像傳感器中，光照射到形成有像素21的半導(dǎo)體基板的層疊有布線層的表面上)，還能夠應(yīng)用到背側(cè)照射型CMOS圖像傳感器(在該背側(cè)照射型CMOS圖像傳感器中，光照射到與上述表面相反的背側(cè)中)。此外，攝像元件11能夠應(yīng)用到通過把形成有像素21的傳感器基板堆疊到形成有控制電路18(圖1)等的電路基板上而構(gòu)成的堆疊型CMOS圖像傳感器，。此外，如上所述，用于讀取像素信號(hào)并且執(zhí)行所讀取的信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換的處理能夠通過利用控制電路18來(lái)執(zhí)行程序而被實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例的攝像元件11能夠應(yīng)用到各種各樣的電子設(shè)備，該電子設(shè)備例如是攝像系統(tǒng)(例如，數(shù)碼照相機(jī)或數(shù)碼攝影機(jī)、具有攝像功能的移動(dòng)電話、或具有攝像功能的其它設(shè)備)。

圖30是圖示了安裝在電子設(shè)備中的攝像裝置的構(gòu)造示例的框圖。

如圖30所示，攝像裝置401被配置成包括光學(xué)系統(tǒng)402、攝像元件403、信號(hào)處理電路404、監(jiān)視器405和存儲(chǔ)器406，并且攝像裝置401能夠拍攝靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。

光學(xué)系統(tǒng)402被配置成：其包括一個(gè)或多個(gè)鏡頭，把來(lái)自被攝對(duì)象的圖像光(即，入射光)引導(dǎo)到攝像元件403，并且在攝像元件403的受光面(即，傳感器部分)上進(jìn)行圖像的成像。

根據(jù)上述各實(shí)施例的攝像元件11被應(yīng)用為攝像元件403。在根據(jù)通過光學(xué)系統(tǒng)402在上述受光面中形成的圖像而定的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)，將電子存儲(chǔ)在攝像元件403中。然后，將與存儲(chǔ)在攝像元件403中的電子對(duì)應(yīng)的信號(hào)提供給信號(hào)處理電路404。

信號(hào)處理電路404對(duì)從攝像元件403輸出的像素信號(hào)執(zhí)行各種各樣的信號(hào)處理。通過利用信號(hào)處理電路404執(zhí)行信號(hào)處理而獲得的圖像(即，圖像數(shù)據(jù))被提供給監(jiān)視器405以供顯示，并且被提供給存儲(chǔ)器406以供存儲(chǔ)(記錄)在這里。

以這種方式配置而成的攝像裝置401能夠應(yīng)用根據(jù)上述各實(shí)施例的攝像元件11，由此加速了AD轉(zhuǎn)換處理，并且因此能夠例如以更高的幀頻來(lái)拍攝圖像。

圖31是圖示了使用上述圖像傳感器(即，攝像元件11)的應(yīng)用示例的圖。

上述的圖像傳感器能夠被用于下列的對(duì)諸如可見光、紅外光、紫外光或X射線等光進(jìn)行感測(cè)的各種情況。

·為欣賞(觀看)而配備的攝像設(shè)備，例如數(shù)碼照相機(jī)或具有照相機(jī)功能的便攜式設(shè)備。

·為交通而配備的設(shè)備，例如：為了諸如自動(dòng)停車等安全駕駛、或駕駛員的狀態(tài)識(shí)別等而對(duì)車輛的前后、周圍或內(nèi)部等進(jìn)行拍攝的車載傳感器；用于監(jiān)控行駛車輛或道路的監(jiān)控相機(jī)；或用于執(zhí)行例如車輛間的距離測(cè)量的測(cè)距傳感器。

·為了拍攝用戶的姿勢(shì)并根據(jù)該姿勢(shì)來(lái)執(zhí)行機(jī)器操作而配備給諸如TV、冰箱或空調(diào)等家用電器的設(shè)備。

·為了醫(yī)療或保健而配備的設(shè)備，例如內(nèi)窺鏡或通過接收紅外光而執(zhí)行血管造影的設(shè)備。

·為了安保而配備的設(shè)備，例如用于安保的監(jiān)控?cái)z像頭或用于人物身份驗(yàn)證的相機(jī)。

·為了美容而配備的設(shè)備，例如用于拍攝皮膚的皮膚測(cè)量設(shè)備或用于拍攝頭皮的顯微鏡。

·為了運(yùn)動(dòng)而配備的設(shè)備，例如用于運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)相機(jī)或可佩戴相機(jī)。

·為了農(nóng)業(yè)而配備的設(shè)備，例如用于監(jiān)視田地或農(nóng)作物的狀況的相機(jī)。

而且，例如，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)下列技術(shù)方案。

(1)一種攝像元件，其包括：

像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個(gè)像素；

多條列信號(hào)線，所述多條列信號(hào)線對(duì)應(yīng)于第一列的所述像素而被設(shè)置著，其中所述多條列信號(hào)線中的至少一條列信號(hào)線被連接至所述第一列中的兩個(gè)以上所述像素；以及

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器被所述多條列信號(hào)線共用。

(2)根據(jù)(1)所述的攝像元件，其中，對(duì)應(yīng)于所述第一列而被設(shè)置著的所述多條列信號(hào)線是彼此并行的。

(3)根據(jù)(2)或(3)所述的攝像元件，其還包括：所述多條列信號(hào)線中的第一條列信號(hào)線；和所述多條列信號(hào)線中的第二條列信號(hào)線，

其中，偶數(shù)行中的所述像素共用所述第一條列信號(hào)線，并且奇數(shù)行中的所述像素共用所述第二條列信號(hào)線。

(4)根據(jù)(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，所述多條列信號(hào)線中的一條以上列信號(hào)線被選擇性地接合至同一個(gè)比較器。

(5)根據(jù)(4)所述的攝像元件，其還包括：對(duì)應(yīng)于所述多條列信號(hào)線中的各條列信號(hào)線而設(shè)置的開關(guān)，

其中，各個(gè)所述開關(guān)被接合至所述比較器的第一端子。

(6)根據(jù)(5)所述的攝像元件，其還包括：斜坡信號(hào)生成電路，所述斜坡信號(hào)生成電路被連接至所述比較器的第二端子；以及計(jì)數(shù)部，所述計(jì)數(shù)部被連接至所述比較器的輸出端子，

其中，所述計(jì)數(shù)部被接合至數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線。

(7)根據(jù)(4)至(6)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中所述比較器包括：第一差分對(duì)部，所述第一差分對(duì)部被連接至所述多條列信號(hào)線中的第一條列信號(hào)線；以及第二差分對(duì)部，所述第二差分對(duì)部被連接至所述多條列信號(hào)線中的第二條列信號(hào)線。

(8)根據(jù)(7)所述的攝像元件，其中，所述第一差分對(duì)部和所述第二差分對(duì)部被連接至從斜坡信號(hào)生成電路提供的斜坡信號(hào)節(jié)點(diǎn)。

(9)根據(jù)(8)所述的攝像元件，其中，

當(dāng)所述第一差分對(duì)部活動(dòng)時(shí)，所述第二差分對(duì)部是不活動(dòng)的，并且

當(dāng)所述第一差分對(duì)部不活動(dòng)時(shí)，所述第二差分對(duì)部是活動(dòng)的。

(10)根據(jù)(9)所述的攝像元件，其中，偶數(shù)行中的所述像素共用所述第一條列信號(hào)線，并且奇數(shù)行中的所述像素共用所述第二條列信號(hào)線。

(11)根據(jù)(7)至(10)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，來(lái)自所述第一差分對(duì)部和所述第二差分對(duì)部中的至少一者的輸出被提供給第一放大部和第二放大部中的至少一者。

(12)根據(jù)(7)至(11)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，所述第一差分對(duì)部包括被連接至第一自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)晶體管，并且所述第二差分對(duì)部包括被連接至第二自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)晶體管。

(13)根據(jù)(7)至(12)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，所述第一差分對(duì)部包括被連接至第一自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的晶體管，所述第二差分對(duì)部包括被連接至第二自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的晶體管，并且所述第一差分對(duì)部和所述第二差分對(duì)部共用被連接至第三自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的晶體管。

(14)根據(jù)(4)至(6)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其還包括：對(duì)應(yīng)于所述多條列信號(hào)線中的各條列信號(hào)線而設(shè)置的開關(guān)；以及對(duì)應(yīng)于所述多條列信號(hào)線中的各條列信號(hào)線而設(shè)置的電容器，

其中，所述電容器的第一端子被連接至所述開關(guān)，并且所述電容器的第二端子被連接至所述比較器的第一端子。

(15)根據(jù)(1)至(14)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其還包括：第一像素共用結(jié)構(gòu)，它包括相鄰列中的至少兩個(gè)像素和相鄰行中的至少兩個(gè)像素；第二像素共用結(jié)構(gòu)，它包括相鄰列中的至少兩個(gè)像素和相鄰行中的至少兩個(gè)像素，

其中，所述第一像素共用結(jié)構(gòu)和所述第二像素共用結(jié)構(gòu)被布置在同一列中，

所述第一像素共用結(jié)構(gòu)被連接至所述多條列信號(hào)線中的第一條列信號(hào)線，并且

所述第二像素共用結(jié)構(gòu)被連接至所述多條列信號(hào)線中的第二條列信號(hào)線。

(16)根據(jù)(15)所述的攝像元件，其還包括彩色濾光片，所述彩色濾光片被設(shè)置于相鄰列中的所述至少兩個(gè)像素上和相鄰行中的所述至少兩個(gè)像素上，

其中，所述彩色濾光片按照拜耳模式而被布置著。

(17)根據(jù)(1)至(16)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，與所述多條列信號(hào)線中的第二條列信號(hào)線相關(guān)的復(fù)位信號(hào)的讀取發(fā)生在如下兩個(gè)讀取之間：一個(gè)是與所述多條列信號(hào)線中的第一條列信號(hào)線相關(guān)的復(fù)位信號(hào)的讀取，另一個(gè)是與被連接至所述第一條列信號(hào)線的光電二極管中的受光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)的讀取。

(18)一種電子設(shè)備，其包括：

光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)鏡頭；以及

攝像元件，所述攝像元件被配置成接收通過所述光學(xué)系統(tǒng)的光，其中所述攝像元件包括：

像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的像素；

多條列信號(hào)線，所述多條列信號(hào)線對(duì)應(yīng)于第一列的所述像素而被設(shè)置著，其中所述多條列信號(hào)線中的至少一條列信號(hào)線被連接至所述第一列中的兩個(gè)以上所述像素；以及

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器被所述多條列信號(hào)線共用。

(19)一種比較器，它包括差分對(duì)電路，所述差分對(duì)電路包括：第一差分對(duì)部，它被連接至攝像元件的第一條列信號(hào)線；以及第二差分對(duì)部，它被連接至所述攝像元件的第二條列信號(hào)線，

其中，所述第一條列信號(hào)線和所述第二條列信號(hào)線用于像素陣列中的像素陣列單元的同一列。

(20)根據(jù)(19)所述的比較器，其中，所述第一差分對(duì)部和所述第二差分對(duì)部被連接至從斜坡信號(hào)生成電路提供的斜坡信號(hào)節(jié)點(diǎn)。

(21)根據(jù)(19)或(20)所述的比較器，其中，

當(dāng)所述第一差分對(duì)部活動(dòng)時(shí)，所述第二差分對(duì)部是不活動(dòng)的，并且

當(dāng)所述第一差分對(duì)部不活動(dòng)時(shí)，所述第二差分對(duì)部是活動(dòng)的。

(22)根據(jù)(19)至(21)中任一項(xiàng)所述的比較器，其中，偶數(shù)行中的像素單元共用所述第一條列信號(hào)線，并且奇數(shù)行中的像素單元共用所述第二條列信號(hào)線。

(23)根據(jù)(19)至(22)中任一項(xiàng)所述的比較器，其還包括：第一放大部；和第二放大部，

其中，來(lái)自所述第一差分對(duì)部和所述第二差分對(duì)部中的至少一者的輸出被提供給所述第一放大部和所述第二放大部。

(24)根據(jù)(19)至(23)中任一項(xiàng)所述的比較器，其中，所述第一差分對(duì)部包括被連接至第一自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)晶體管，并且所述第二差分對(duì)部包括被連接至第二自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)晶體管。

(25)根據(jù)(19)至(23)中任一項(xiàng)所述的比較器，其中，所述第一差分對(duì)部包括被連接至第一自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的晶體管，所述第二差分對(duì)部包括被連接至第二自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的晶體管，并且所述第一差分對(duì)部和所述第二差分對(duì)部共用被連接至第三自動(dòng)調(diào)零連接節(jié)點(diǎn)的晶體管。

(26)一種攝像元件，其包括：像素區(qū)，在該像素區(qū)中以矩陣的方式設(shè)置著多個(gè)像素；以及列AD信號(hào)處理部，在該列AD信號(hào)處理部中，與所述像素的各列對(duì)應(yīng)地設(shè)置有用于對(duì)從所述像素輸出的像素信號(hào)執(zhí)行AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換部，并且被設(shè)置于該同一列中的多個(gè)像素通過預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線而被連接至所述AD轉(zhuǎn)換部，

其中，通過所述預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線中的一部分而被連接的所述像素執(zhí)行復(fù)位操作或信號(hào)傳輸操作，而且同時(shí)，所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行從通過其它所述垂直信號(hào)線而被連接的所述像素輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換操作，并且這兩種操作交替地重復(fù)。

(27)根據(jù)(26)所述的攝像元件，其中，針對(duì)共用所述多個(gè)像素中的所述像素的一部分的各個(gè)共用像素，所述復(fù)位操作或所述信號(hào)傳輸操作以及所述AD轉(zhuǎn)換操作在各個(gè)所述共用像素所包括的所述像素中交替并同時(shí)地執(zhí)行。

(28)根據(jù)(26)或(27)所述的攝像元件，其中，在所述預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線與所述AD轉(zhuǎn)換部的輸入端子之間分別設(shè)置著預(yù)定數(shù)量的電容器，并且開關(guān)將所述電容器連接至所述AD轉(zhuǎn)換部的輸出端子。

(29)根據(jù)(26)至(28)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，在所述像素區(qū)的列方向上在上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置著兩個(gè)所述列AD信號(hào)處理部。

(30)根據(jù)(26)至(29)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，所述AD轉(zhuǎn)換部被設(shè)置于所述像素的每一列中，并且被設(shè)置于所述一列中的多個(gè)像素通過第一垂直信號(hào)線或第二垂直信號(hào)線而被連接至所述AD轉(zhuǎn)換部，

其中，被連接至所述第一垂直信號(hào)線的所述像素的復(fù)位操作周期和對(duì)從被連接至所述第二垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有信號(hào)電平的像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換周期是同時(shí)發(fā)生的，

對(duì)從被連接至所述第一垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換周期和被連接至所述第二垂直信號(hào)線的所述像素的復(fù)位操作周期是同時(shí)發(fā)生的，

被連接至所述第一垂直信號(hào)線的所述像素的信號(hào)傳輸周期和對(duì)從被連接至所述第二垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有復(fù)位電平的像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換周期是同時(shí)發(fā)生的，并且

在被連接至所述第一垂直信號(hào)線的所述像素中對(duì)具有信號(hào)電平的像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換周期和被連接至所述第二垂直信號(hào)線的所述像素的信號(hào)傳輸周期是同時(shí)發(fā)生的。

(31)根據(jù)(30)所述的攝像元件，其中，所述AD轉(zhuǎn)換部包括保持部，所述保持部保持通過執(zhí)行所述像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換而獲得的值，

其中，所述AD轉(zhuǎn)換部保持通過對(duì)從被連接至所述第二垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有信號(hào)電平的所述像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換而獲得的值，且對(duì)從被連接至所述第二垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有復(fù)位電平的所述像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，隨后輸出這兩個(gè)值之間的差分，并且

所述AD轉(zhuǎn)換部保持通過對(duì)從被連接至所述第一垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有復(fù)位電平的所述像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換而獲得的值，且對(duì)從被連接至所述第一垂直信號(hào)線的所述像素輸出的具有信號(hào)電平的所述像素信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，隨后輸出這兩個(gè)值之間的差分。

(32)根據(jù)(26)至(31)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，在形成有所述預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線的金屬層中，在所述垂直信號(hào)線之間形成有被固定到預(yù)定電位的信號(hào)線間屏蔽件。

(33)根據(jù)(32)所述的攝像元件，其中，在預(yù)定像素和用來(lái)從所述預(yù)定像素讀取像素信號(hào)的預(yù)定垂直信號(hào)線的連接部分中，設(shè)置有屏蔽結(jié)構(gòu)，該屏蔽結(jié)構(gòu)將所述預(yù)定垂直信號(hào)線相對(duì)于不用來(lái)從所述預(yù)定像素讀取所述像素信號(hào)的其它垂直信號(hào)線屏蔽開。

(34)根據(jù)(33)所述的攝像元件，其中，所述屏蔽結(jié)構(gòu)是使用至少兩個(gè)金屬層配置而成的，所述至少兩個(gè)金屬層被設(shè)置于半導(dǎo)體基板與形成有所述垂直信號(hào)線和所述信號(hào)線間屏蔽件的金屬層之間，

其中，所述至少兩個(gè)金屬層之中的位于上側(cè)的所述金屬層被連接至所述信號(hào)線間屏蔽件，且所述位于上側(cè)的金屬層被設(shè)置于所述至少兩個(gè)金屬層之中的位于下側(cè)的被連接至所述預(yù)定垂直信號(hào)線的所述金屬層與其它所述垂直信號(hào)線之間。

(35)根據(jù)(26)至(34)任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，

所述AD轉(zhuǎn)換部中包括比較器，在所述比較器中，對(duì)應(yīng)于預(yù)定數(shù)量的各垂直信號(hào)線而以彼此并行的方式設(shè)置有差分對(duì)部，每個(gè)所述差分對(duì)部接收斜坡信號(hào)和從所述像素輸出的像素信號(hào)并且比較這兩個(gè)信號(hào)以便執(zhí)行所述像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換，并且

在每個(gè)所述差分對(duì)部中設(shè)置著切換部，每個(gè)所述切換部在活動(dòng)狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)之間切換，在所述活動(dòng)狀態(tài)下所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)被比較，在所述待機(jī)狀態(tài)下所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)不被比較。

(36)根據(jù)(35)所述的攝像元件，其中，所述切換部被設(shè)置于一對(duì)晶體管的源極側(cè)上，所述一對(duì)晶體管的柵極電極分別被施加有所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)。

(37)根據(jù)(35)所述的攝像元件，其中，所述切換部被設(shè)置于一對(duì)晶體管的漏極側(cè)上，所述一對(duì)晶體管的柵極電極分別被施加有所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)。

(38)根據(jù)(35)所述的攝像元件，其中，所述切換部被設(shè)置于一對(duì)晶體管的源極側(cè)和漏極側(cè)這兩側(cè)上，所述一對(duì)晶體管的柵極電極分別被施加有所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)。

(39)根據(jù)(35)所述的攝像元件，其中，

在每個(gè)所述差分對(duì)部中設(shè)置有一對(duì)電容器和一對(duì)用于自動(dòng)調(diào)零的晶體管，所述一對(duì)電容器分別保持與所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的電位，所述一對(duì)用于自動(dòng)調(diào)零的晶體管用于執(zhí)行所述差分對(duì)部的自動(dòng)調(diào)零操作，并且

所述一對(duì)用于自動(dòng)調(diào)零的晶體管被設(shè)置成被連接在一對(duì)用于比較的晶體管跟所述電容器的各連接點(diǎn)與所述一對(duì)用于比較的晶體管跟所述切換部的各連接點(diǎn)之間，所述一對(duì)用于比較的晶體管的柵極電極分別被施加有所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)。

(40)根據(jù)(35)所述的攝像元件，其中

在每個(gè)所述差分對(duì)部中設(shè)置有一對(duì)電容器和一對(duì)晶體管，所述一對(duì)電容器分別保持與所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)的電平對(duì)應(yīng)的電位，所述一對(duì)晶體管用于執(zhí)行所述差分對(duì)部的自動(dòng)調(diào)零操作，

所述切換部被設(shè)置于一對(duì)用于比較的晶體管的源極側(cè)上，所述一對(duì)用于比較的晶體管的柵極電極分別被施加有所述像素信號(hào)和所述斜坡信號(hào)，并且

所述一對(duì)用于自動(dòng)調(diào)零的晶體管被設(shè)置成被連接在所述一對(duì)用于比較的晶體管跟所述電容器的各連接點(diǎn)與所述切換部的各源極側(cè)之間。

(41)根據(jù)(35)至(40)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，在預(yù)定數(shù)量的所述差分對(duì)部中，位于被輸入有所述斜坡信號(hào)的一側(cè)上的電路構(gòu)造是共用的。

(42)根據(jù)(26)至(41)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，

設(shè)置有偽讀取行，在所述偽讀取行中，布置著不執(zhí)行像素信號(hào)的讀取的像素，并且

執(zhí)行這樣的控制：該控制能夠抑制同時(shí)并交替地執(zhí)行復(fù)位操作或信號(hào)傳輸操作以及AD轉(zhuǎn)換操作的那些像素的負(fù)電位的變化。

(43)根據(jù)(26)至(41)中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中，負(fù)電位被配置成針對(duì)同時(shí)并交替地執(zhí)行復(fù)位操作或信號(hào)傳輸操作以及AD轉(zhuǎn)換操作的各像素而言是分離的。

(44)一種攝像元件的攝像方法，該攝像元件包括：像素區(qū)，在該像素區(qū)中以矩陣的方式設(shè)置著多個(gè)像素；以及列AD信號(hào)處理部，在該列AD信號(hào)處理部中，對(duì)應(yīng)于所述像素的各列而設(shè)置有對(duì)從所述像素輸出的像素信號(hào)執(zhí)行AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換部，并且被設(shè)置于同一列中的多個(gè)像素通過預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線而被連接至所述AD轉(zhuǎn)換部，所述方法包括：使用通過所述預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線中的一部分而被連接的所述像素來(lái)執(zhí)行復(fù)位操作或信號(hào)傳輸操作，并且同時(shí)，使用所述AD轉(zhuǎn)換部來(lái)執(zhí)行從通過其它所述垂直信號(hào)線而被連接的所述像素輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換操作，并且這兩種操作交替地重復(fù)。

(45)一種電子設(shè)備，它包括攝像元件，所述攝像元件包括：像素區(qū)，在該像素區(qū)中以矩陣的方式設(shè)置著多個(gè)像素；以及列AD信號(hào)處理部，在該列AD信號(hào)處理部中，對(duì)應(yīng)于所述像素的各列而設(shè)置有對(duì)從所述像素輸出的像素信號(hào)執(zhí)行AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換部，并且被設(shè)置于同一列中的多個(gè)像素通過預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線而被連接至所述AD轉(zhuǎn)換部，其中，通過所述預(yù)定數(shù)量的垂直信號(hào)線中的一部分而被連接的所述像素執(zhí)行復(fù)位操作或信號(hào)傳輸操作，而且同時(shí)，所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行從通過其它所述垂直信號(hào)線而被連接的所述像素輸出的像素信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換操作，且這兩種操作交替地重復(fù)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變更，只要它們落入隨附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)即可。

附圖標(biāo)記列表

11：攝像元件

12：像素區(qū)

13：垂直驅(qū)動(dòng)電路

14：列信號(hào)處理電路

15：水平驅(qū)動(dòng)電路

16：輸出電路

17：斜坡信號(hào)生成電路

18：控制電路

21：像素

22：水平信號(hào)線

23：垂直信號(hào)線

24：數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線

31：PD(光電二極管)

32：傳輸晶體管

33：FD部(浮動(dòng)擴(kuò)散部)

34：放大晶體管

35：選擇晶體管

36：復(fù)位晶體管

41：列處理部

42：恒電流源

51：輸入開關(guān)

52：比較器

53：計(jì)數(shù)器

54：輸出開關(guān)

55：保持部(retention unit)

61：共用像素

71、72：電容器

73：反饋開關(guān)