本技術涉及攝像器件、電子裝置、輻射檢測裝置及攝像器件方法。更具體地，本技術涉及攝像器件、電子裝置、輻射檢測裝置及攝像器件方法。

背景技術：

近年來，互補金屬氧化物半導體(CMOS；complementary metal-oxide semiconductor)成像器已經(jīng)日益廣泛地被用于數(shù)碼照相機(digital still camera)、攝錄機(camcorder)、監(jiān)空攝影機(surveillance camera)；CMOS成像器的市場也日益擴大。在這種CMOS成像器中，各個像素通過光電二極管將入射光轉換成電子，所述光電二極管在一定時間段內(nèi)累積這些電子，且然后各個像素將與所累積的電荷量對應的信號輸出到通常位于芯片內(nèi)的模數(shù)(AD；analog to digital)轉換器。該AD轉換器將該信號數(shù)字化，且然后將數(shù)字化的信號輸出到下一階段。在CMOS成像器中，將這些像素以矩陣狀的形式布置著以便進行成像。

通常的像素電路包括光電二極管、傳輸晶體管、復位晶體管、放大晶體管、浮動擴散區(qū)和選擇晶體管等。入射到該像素電路的硅基板中的光子產(chǎn)生電子/空穴對；然后，通過光電二極管將電子累積在光電二極管與傳輸晶體管之間的節(jié)點中。通過在預定的時機將傳輸晶體管接通以驅動放大晶體管的柵極，來將電子傳輸?shù)礁訑U散區(qū)。由此，信號電荷變?yōu)榈竭_垂直信號線的信號，以便經(jīng)由選擇晶體管而被讀取。

固定電流電路被連接到放大晶體管及垂直信號線。該固定電流電路構成源極跟隨器。電荷累積區(qū)的信號以略小于1的增益發(fā)生衰減，并且被輸出到垂直信號線。

這里，在通常的像素電路中，復位晶體管的一端經(jīng)由電荷累積區(qū)而被連接到放大晶體管的柵極，復位晶體管的另一端被連接到放大晶體管的源極及電源。行驅動電路通過在接通傳輸晶體管的同時接通復位晶體管，將光電二極管中累積的電子引出到電源，并且將像素電路的狀態(tài)復位到累積前的暗狀態(tài)(即，光入射之前的狀態(tài))。例如，提供3V作為電源的電壓。

近年來，在這種CMOS成像器中，由于小型化的原因，像素中的寄生電容被減小了。具體地，浮動擴散區(qū)的寄生電容被顯著地減小，因而提高了轉換效率并且提高了靈敏度。此外，提高了基板的結晶質量并且在降噪方面有所改進。更具體地，信號的信噪(SN；signal to noise)比被顯著地提升了。鑒于這種趨勢，采用CMOS成像器作為針對于超低照度的光檢測器的可能性增加了。例如，已經(jīng)提出了如下的光子計數(shù)攝像器件(例如，見專利文獻1)：在該光子計數(shù)攝像器件中，通過時間分割和多個像素的面分割的組合使用而提高了動態(tài)范圍。這種器件可被用作如下的光子計數(shù)器件：在該光子計數(shù)器件中，芯片內(nèi)的整個像素陣列是一個受光面；相應地，可以期待的是光電子倍增管等能夠被代替。

對于采用這種光子計數(shù)的圖像傳感器，因為從像素輸出的數(shù)據(jù)從始至終都是作為數(shù)字數(shù)據(jù)而被處理的，所以該圖像傳感器不存在由于模擬信號的傳輸及放大而產(chǎn)生的隨機噪聲及固定噪聲。在這種情況下，僅存在著在像素內(nèi)生成的光散粒噪聲及暗電流。特別地，在以低的照度進行成像的過程中，能夠獲得非常高的SN比。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請?zhí)亻_JP2011-97581A

技術實現(xiàn)要素：

要解決的技術問題

在上面描述的系統(tǒng)中，通過對來自像素的輸出信號進行AD轉換來實施CMOS成像器的信號檢測。然而，對于超微小的像素輸出信號的檢測(例如在光子計數(shù)等中)，需要一種能夠在維持像素的高轉換效率的同時，將隨機噪聲及固定噪聲降低到最大限度的技術。

作為噪聲的主要來源，特別是在超低照度的情況下，已經(jīng)提到的來源有：在像素的放大晶體管中生成的隨機噪聲、包括復位噪聲的像素的偏離、在AD轉換器中發(fā)生的偏離以及隨機噪聲等。這些偏離都需要被消掉，并且隨機噪聲需要被降低至最大限度。然而，在目前環(huán)境下，還未建立一種具體且簡單的能夠檢測一個光子的、用于實現(xiàn)徹底消去噪聲及降低噪聲的技術。

本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，本發(fā)明旨在可靠地檢測低強度光。

解決技術問題的技術方案

根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的攝像器件包括放大晶體管、光電二極管和選擇晶體管。所述光電二極管被配置成生成電荷且將所述電荷提供給所述放大晶體管的第一端子。所述選擇晶體管的第一端子與所述放大晶體管的第二端子電連接，且所述選擇晶體管的第二端子與信號線電連接。在所述攝像器件中，所述放大晶體管的第三端子與地電位電連接。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電子裝置包括透鏡以及攝像器件。所述攝像器件包括放大晶體管、光電二極管和選擇晶體管。所述光電二極管被配置成生成電荷且將所述電荷提供給所述放大晶體管的第一端子。所述選擇晶體管的第一端子與所述放大晶體管的第二端子電連接，且所述選擇晶體管的第二端子與信號線電連接。在所述攝像器件中，所述放大晶體管的第三端子與地電位電連接。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的輻射檢測裝置包括攝像器件以及與所述攝像器件光耦合的閃爍體。所述攝像器件包括放大晶體管、光電二極管和選擇晶體管。所述光電二極管被配置成生成電荷且將所述電荷提供給所述放大晶體管的第一端子。所述選擇晶體管的第一端子與所述放大晶體管的第二端子電連接，且所述選擇晶體管的第二端子與信號線電連接。在所述攝像器件中，所述放大晶體管的第三端子與地電位電連接。在所述輻射檢測裝置中，所述閃爍體將輻射轉換成可見光，并且所述光電二極管基于所述可見光而生成所述電荷。

根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的攝像器件驅動方法包括：通過在曝光周期開始之前將選擇晶體管配置為處于接通狀態(tài)、且隨后在所述曝光周期開始之后將所述選擇晶體管配置為處于關斷狀態(tài)，使光電二極管復位；在所述曝光周期的期間內(nèi)，在所述光電二極管處累積電荷；在所述曝光周期結束之前通過將所述選擇晶體管配置為處于接通狀態(tài)，來將放大晶體管的柵極電壓初始化為初始值；讀取復位信號，所述復位信號包括在所述光電二極管的復位期間內(nèi)經(jīng)由所述選擇晶體管而被輸出到信號線的電荷；以及讀取累積信號，所述累積信號與在所述曝光周期的期間內(nèi)在所述光電二極管中累積的所述電荷相對應。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明呈現(xiàn)出極好的效果，即，能夠可靠地檢測低強度光。這里所說明的效果不是限制性的，而是可以包括本文中所說明的任何效果。

附圖說明

圖1是示出了第一實施例中的攝像器件的構造示例的框圖。

圖2是第一實施例中的像素電路的電路圖的示例。

圖3是示出了第一實施例中的像素電路的曝光操作及讀取操作的示例的時序圖。

圖4是示出了第一實施例中的像素電路的平面圖的構造示例的框圖。

圖5是第一實施例中的像素電路被簡化后的電路圖的示例。

圖6是示出了包含第一實施例中的放大晶體管的放大器的特性的示例性曲線圖。

圖7a及圖7b是示出了第一實施例中的檢測電路的功能性構造示例以及檢測電路的操作示例的圖。

圖8是示出了第一實施例中的像素電路的校準操作的示例的時序圖。

圖9是示出了第一實施例的變形例中的輻射計數(shù)裝置(radiation counting device)的構造示例的完整視圖。

圖10是第二實施例中的像素電路的電路圖的示例。

圖11是示出了第二實施例中的像素電路的曝光操作及讀取操作的示例的時序圖。

圖12是第三實施例中的像素塊的電路圖的示例。

圖13是示出了第三實施例中的像素電路的曝光操作及讀取操作的示例的時序圖。

圖14是第四實施例中的像素電路的電路圖的示例。

圖15是示出了第四實施例中的像素電路的曝光操作及讀取操作的示例的時序圖。

圖16是示出了根據(jù)至少一個實施例的攝像裝置的構造示例的框圖。

具體實施方式

下文中，說明用于實施本發(fā)明的實施方式(以下稱“實施例”)。按以下順序提供說明。

1.第一實施例(使放大晶體管的柵極和漏極短路的示例)

2.第二實施例(設置PD復位晶體管且使放大晶體管的柵極和漏極短路的示例)

3.第三實施例(使兩像素共用像素塊(two-pixel sharing pixel block)中的放大晶體管的柵極和漏極短路的示例)

4.第四實施例(使全局快門方式(global Shutter system)中的放大晶體管的柵極和漏極短路的示例)

1.第一實施例

(攝像器件的構造示例)

圖1是示出了第一實施例的攝像器件100的構造示例的框圖。攝像器件100包括多個固定電流電路110、像素陣列單元120、行驅動電路150、多個檢測電路160、多個開關170、以及輸出電路180。攝像器件100是權利要求書中說明的半導體光檢測裝置的示例。

在像素陣列單元120中，多個像素電路130被布置成二維格子狀(也稱為矩陣)。下文中，沿預定方向被布置的多個像素電路130被稱作“行”，并且沿與行垂直的方向被布置的多個像素電路130被稱作“列”。固定電流電路110、檢測電路160及開關170被設置在每一列中。

像素電路130根據(jù)行驅動電路150的控制而將光轉換成模擬電信號。像素電路130將該電信號經(jīng)由垂直信號線129提供給相應的檢測電路160。

行驅動電路150通過多條控制線來控制所述多個像素電路130之中的各像素電路。行驅動電路150依次地選擇各行，讓所選擇的行執(zhí)行曝光，且然后使完成了曝光的行中的像素電路130輸出電信號。由檢測電路160讀取該電信號。如上所述的依次讓各行執(zhí)行曝光的控制被稱滾動快門方式(rolling shutter system)。稍后會說明曝光中的控制的細節(jié)以及電信號的讀取的細節(jié)。行驅動電路150是權利要求書中說明的驅動電路的示例。

固定電流電路110生成固定電流，并將所生成的固定電流提供給相應的垂直信號線129。

檢測電路160執(zhí)行基于電信號的光子檢測。檢測電路160對電信號執(zhí)行AD轉換及CDS(相關雙采樣；Correlated Double Sampling)處理以便檢測光。檢測電路160將表明檢測結果的數(shù)字信號提供到開關170。

開關170用于將相應的檢測電路160與輸出電路180之間的路徑接通和切斷。根據(jù)用于依次選擇各列的列驅動電路(未圖示)的控制，各列的開關170依次地把數(shù)字信號提供到輸出電路180。

輸出電路180將數(shù)字信號輸出到圖像處理裝置等。全部行的數(shù)字信號的輸出的完成就導致了一幀圖像數(shù)據(jù)的輸出的完成。

(像素電路的構造示例)

圖2是示出了第一實施例中的像素電路130的電路圖的示例。像素電路130包括選擇晶體管131、復位晶體管132、傳輸晶體管133、光電二極管134、浮動擴散區(qū)135及放大晶體管136。例如，n型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)被用作選擇晶體管131。類似地，n型MOSFET等被用于復位晶體管132、傳輸晶體管133及放大晶體管136。

傳輸晶體管133的柵極與行驅動電路150相連，源極與光電二極管134相連，并且漏極與浮動擴散區(qū)135相連。復位晶體管132的柵極與行驅動電路150相連，并且源極經(jīng)由浮動擴散區(qū)135與放大晶體管136的柵極相連。復位晶體管132的漏極與放大晶體管136的漏極及選擇晶體管131的源極相連。

放大晶體管136的柵極經(jīng)由浮動擴散區(qū)135與復位晶體管132及傳輸晶體管133相連，并且地電位被施加到放大晶體管136的源極。放大晶體管136的漏極與選擇晶體管131以及復位晶體管132相連。選擇晶體管131的柵極與行驅動電路150相連，源極與復位晶體管132及放大晶體管136相連，并且漏極與垂直信號線129相連。

光電二極管134將光轉換成電荷。由光電二極管134生成的電荷被累積在光電二極管134與傳輸晶體管133之間的節(jié)點(未圖示)中。光電二極管134是權利要求書中說明的光電轉換元件的示例。

傳輸晶體管133根據(jù)行驅動電路150的控制將來自光電二極管134的電荷傳輸?shù)礁訑U散區(qū)135。

浮動擴散區(qū)135累積來自光電二極管134的電荷，并且根據(jù)所累積的電荷的量而使放大晶體管136的柵極電壓降低。浮動擴散區(qū)135是權利要求書中說明的電荷累積單元的示例。

當柵極電壓高于閾值電壓時，放大晶體管136放大該柵極電壓，然后將放大后的柵極電壓從漏極輸出。

在這里，與垂直信號線相連的固定電流電路110包括例如P型MOS晶體管111。固定電壓V_fix被應用到該MOS晶體管的柵極，電源電壓(例如，3V)被應用到該MOS晶體管的漏極，并且該MOS晶體管的源極與垂直信號線129相連。由于柵極電壓是固定的，所以MOS晶體管111在飽和狀態(tài)中工作并且提供固定電流。

由于放大晶體管136的源極被接地，并且固定電流電路110經(jīng)由如上所述的垂直信號線而與放大晶體管136的漏極相連，所以放大晶體管136與固定電流電路110一起構成開環(huán)式(open loop type)放大器。這種放大器例如通過選擇適宜的工作點，可以將浮動擴散區(qū)135的輸入電壓以數(shù)十倍到數(shù)百倍的增益輸出。該放大后的電壓經(jīng)由垂直信號線129被提供給檢測電路160。

復位晶體管132根據(jù)行驅動電路150的控制來初始化像素電路130。當通過行驅動電路150而指示了曝光開始時，復位晶體管132被轉變到接通狀態(tài)，從而使放大晶體管136的柵極和漏極短路。在曝光開始時，選擇晶體管131也同時被轉變到接通狀態(tài)。通過該控制，光電二極管134的電荷經(jīng)由浮動擴散區(qū)135、復位晶體管132以及選擇晶體管131被取出到垂直信號線129。光電二極管134例如是其中N型節(jié)點擴散層被P型阱擴散層圍繞的埋入型結構，并且通過將浮動擴散區(qū)135相對于該阱擴散層以約1V的程度偏置而被完全耗盡，以使得全部的累積電荷被取出。曝光開始時的控制在下文中被稱為“光電二極管(PD)復位”。

當浮動擴散區(qū)(以下稱FD：Floating Diffusion)135的電壓的初始化(以下稱“FD復位”)被指示時，復位晶體管132也被轉變到接通狀態(tài)。通過該FD復位，浮動擴散區(qū)135的電壓，即，放大晶體管136的柵極電壓被初始化到初始值。由于在如上所述的初始化時放大晶體管136的柵極和漏極被短路，所以柵極電壓被初始化到當柵極的電壓和漏極的電壓得以均衡時的均衡電壓。均衡電壓是稍后說明的正常工作區(qū)中的電壓。復位晶體管132是權利要求書中說明的電壓初始化單元的示例。

選擇晶體管131根據(jù)行驅動電路150的控制將放大晶體管136的漏極連接到垂直信號線129。除了在讀取電信號的時刻之外，在PD復位(換言之，曝光開始)時，選擇晶體管131也被轉變到接通狀態(tài)。

圖3是示出了第一實施例中的像素電路的曝光操作及讀取操作的示例的時序圖。

在曝光開始時刻T0，行驅動電路150執(zhí)行PD復位。在該PD復位中，行驅動電路150控制傳輸晶體管133、復位晶體管132及選擇晶體管131使它們處于接通狀態(tài)，而且，在經(jīng)過了一個脈沖周期以后，行驅動電路150控制傳輸晶體管133、復位晶體管132及選擇晶體管131使它們處于關斷狀態(tài)。通過該控制，浮動擴散區(qū)135被轉變到浮動狀態(tài)，然后新的電荷累積開始了。在該電荷累積的期間內(nèi)(即，在曝光周期的期間內(nèi))，復位晶體管被控制成處于關斷狀態(tài)，但它也可以仍然處于接通狀態(tài)。另一方面，選擇晶體管131被控制成處于關斷狀態(tài)，以使得能夠訪問與垂直信號線129相連的其他像素電路130。

接下來，說明電信號的讀取操作。在曝光即將結束之前的時機T1，行驅動電路150將選擇晶體管131控制成處于接通狀態(tài)。而且，在時機T1，行驅動電路150將復位晶體管132控制成處于接通狀態(tài)。當復位晶體管132被接通時，浮動擴散區(qū)135(其是放大晶體管136的輸入)和垂直信號線129被短路。因此，生成了所選擇的像素電路130所固有的基準電位。

然后，當已從時機T1經(jīng)過了一個脈沖周期時，行驅動電路150將復位晶體管132控制成處于關斷狀態(tài)。此時，響應于與放大晶體管136的柵極的耦合的影響，浮動擴散區(qū)135的電位從基準電位降低到處于浮動狀態(tài)。在浮動擴散區(qū)135中，生成了顯著的kTC噪聲。這一過程相當于上述的FD復位。

隨后，在復位晶體管132被控制成處于關斷狀態(tài)之后，在時機T2之前的期間內(nèi)，通過檢測電路160讀取電信號以作為復位信號。

在時機T2，行驅動電路150將傳輸晶體管133控制成處于接通狀態(tài)。因此，光電二極管134與傳輸晶體管133之間的節(jié)點中所累積的電子流入到浮動擴散區(qū)135中。此時，當浮動擴散區(qū)135的電位足夠高時，那么光電二極管134與傳輸晶體管133之間的節(jié)點中所累積的全部電子都流入到浮動擴散區(qū)135中，使得該節(jié)點被完全耗盡。

然后，當已從時機T2經(jīng)過了一個脈沖周期時，行驅動電路150將傳輸晶體管133控制成處于關斷狀態(tài)。因此，與驅動傳輸晶體管133之前的電位相比，浮動擴散區(qū)135的電位以對應于所累積的電荷的方式降低。信號被放大晶體管136以對應于所降低的電位的方式放大，以供被輸出到垂直信號線129。

從傳輸晶體管133被控制成處于關斷狀態(tài)時的時機起，到時機T3之前的期間內(nèi)，利用檢測電路160來讀取電信號以作為累積信號。檢測電路160對復位信號與累積信號進行比較，以判定入射光子的量。通過將累積信號與復位信號之間的差分設定為凈累積信號，來抵消由于在FD復位時所生成的kTC噪聲等所引起的輸出噪聲成分。

像素電路130的曝光周期是如下的期間，即：從時機T0之后當傳輸晶體管133被關斷時的時機起，到讀取復位信號之后當傳輸晶體管133再次被關斷時的時機。在該周期期間內(nèi)，當光子進入光電二極管時，使得生成電荷，其在第二次對累積信號的讀取中被檢測電路160導出以作為信號之間的差分。

圖4是示出了第一實施例中的像素電路130的平面圖的構造示例的框圖。在圖4中，各條斜線表示各個晶體管的柵極電極，并且各虛線表示各金屬布線線路。放大器的輸入節(jié)點由夾在傳輸晶體管133與復位晶體管132之間的浮動擴散區(qū)135、放大晶體管136的柵極以及它們之間的布線部構成，并且各元件以面積為最小面積的方式而被布置。因此，可設計出浮動擴散區(qū)135的最小寄生電容，而且，隨著對半導體工藝技術所做的微細化改進，該寄生電容可進一步被減小。

例如，一個光子信號的像素輸出的信噪比事實上是由浮動擴散區(qū)135的一個電子的振幅(一個電子的電荷的寄生電容)以及在放大晶體管136的柵極方面而言的隨機噪聲決定的。當后者由放大晶體管136所固有的設計來決定的同時，前者由浮動擴散區(qū)135的寄生電容來決定。因此，將浮動擴散區(qū)135的寄生電容盡可能地最小化是令人期望的。從這個觀點來看，本發(fā)明不采用其中放大器的輸出被反饋到放大器的輸入的閉環(huán)式，而采用不具有反饋回路的開環(huán)式放大器。在放大器的輸入方面而言的信噪比在這里被決定，并且信號與噪聲在維持了同樣的信噪比的同時以同樣的增益而被倍增從而被輸出到諸如垂直信號線等信號線。

這里，為了抑制檢測電路160側的各種噪聲的目的，在像素電路130中使用了具有高增益的放大器。然而，另一方面，與通常的源級跟隨器相比，這種放大器局限于該放大器能夠以高靈敏度進行工作時的輸入的范圍。因此，當如同前面的情況中那樣在固定電位下實施FD復位時，響應于各個批次、各個芯片或各個像素中晶體管的特性差異的影響，出現(xiàn)了從適宜的工作點偏移的問題。另一方面，在第一實施例中，由于浮動擴散區(qū)135和像素輸出(垂直信號線129)被短路，因此，在各個像素中獲得了適宜的輸入電平。

圖5示出了具有簡化的像素電路130的電路圖的示例。在圖5中，從像素電路130中抽出構成有放大器的部分。如圖5所示，放大器由放大晶體管136及固定電流電路110配置而成。放大器的輸入端子(即，放大晶體管136的柵極)與浮動擴散區(qū)135相連，并且其電壓被設定成V_fd。放大器的輸出端子是垂直信號線129與放大晶體管136之間的連接點，并且其電壓被設定成V_out。

圖6示出了描繪第一實施例中的包含放大晶體管136的放大器的特性的圖表示例。圖6是示出了輸入電壓V_fd與輸出電壓V_out之間的關系的示例的圖。在圖6中，垂直軸代表輸出電壓V_out，并且水平軸代表輸入電壓V_fd。這些電壓的單位例如是伏特(V)。圖6中，粗實線曲線表示平均的放大器Am1的特性。虛線曲線表示與放大器Am1在正常工作區(qū)有所不同的放大器Am2的特性。

這里，放大器的正常工作區(qū)是如下的輸入電壓區(qū)域：在該區(qū)域中，輸出電壓V_out對于輸入電壓V_fd的增益高于預定值。

當在放大器Am1中以正常工作區(qū)中的電壓來實施FD復位時，如圖6中所示，由于高增益，所以獲得了線性輸出特性。然而，由于在各個制造工藝、各個芯片或各個像素中晶體管的閾值電壓等會有差異，所以某一像素電路130的放大器Am2的輸入-輸出特性被偏移到如虛線表示的高電壓側，并且其正常工作區(qū)位于相對于放大器Am1的正常工作區(qū)而言的高電位側。當假設在放大器Am2中以放大器Am1的正常工作區(qū)內(nèi)的電壓(即，放大器Am2的正常工作區(qū)外的電壓)來執(zhí)行FD復位時，未獲得足夠高的增益，因而不能預期會正常工作。因此，就變得難于以低的噪聲來檢測弱光。

另一方面，當通過柵極與漏極之間的短路來實施FD復位時，由當輸入電壓V_fd和輸出電壓V_out均衡時的直線與各晶體管的特性曲線之間的交點表示的復位電位V_rst1及V_rst2被偏移。因此，當特性曲線被偏移到高電壓側時，復位電位也被偏移到高電壓側，因而維持適宜的工作點。

具體地，當柵極電壓和漏極電壓被均衡時，電壓V_rst1及V_rst2被包括于放大器Am1及Am2各者的正常工作區(qū)中。因此，當由均衡狀態(tài)中的電壓V_rst1及V_rst2初始化時，獲得了具有足夠高的增益的線性輸出特性。

這里，在實際的像素操作中，當復位晶體管132從接通狀態(tài)被返回到關斷狀態(tài)時，處于浮動狀態(tài)中的V_fd由于耦合而變動一定的量。或者，建立V_fd＝V_out的點從晶體管的設計方面的最佳工作點被偏移，并且因此有時需要進一步的調(diào)整。這些調(diào)整值可以被事先預測，并且在任意像素電路中往往是一定的。因此，在這種情況下，針對調(diào)整，在處于FD復位中時與在處于讀取中時具有不同的量的電流可被傳送到固定電流電路110。當電流被增大時，特性曲線被偏移到高電壓側，并且當電流被減小時，特性曲線被偏移到低電壓側。例如，當V_fd由于切換為關斷時的耦合而被減小時，讀取過程中的電流從復位過程中的電流下降，從而將特性曲線偏移到與該下降相應的低電壓側。通過這種控制，當源極與漏極被均衡時，電壓能夠被調(diào)整成正常工作區(qū)中的值。這種電流量調(diào)整能夠通過改變固定電流電路110中的MOS晶體管111的柵極電位而被容易地實施。

(檢測電路的構造示例)

圖7a以及7b是示出了第一實施例中的檢測電路160的功能性構造示例以及檢測電路160的操作示例的圖。圖7a是示出了第一實施例中的檢測電路160的功能性構造示例的電路圖。檢測電路160包括CDS電路161、模數(shù)轉換器(ADC；analog to digital converter)電路165、開關166、寄存器167以及減法器168。

CDS電路161通過執(zhí)行相關雙采樣而從電信號中去除諸如kTC噪聲之類的偏離成分。CDS電路161具有開關162、電容器163以及比較器164。

開關162是這樣一種開關，其用于將垂直信號線129連接到如下兩個輸入端子之中的一者，即：用于將基準電壓輸入到比較器164中的輸入端子，或用于將作為比較對象的信號輸入到比較器164中的輸入端子。當像素電路130的復位信號被采樣且被保持時，該開關162將垂直信號線129連接到用于輸入基準電壓的輸入端子(即，電容器163側的端子)。當比較器164輸出模擬CDS的結果時，該開關162將垂直信號線129連接到用于輸入作為比較對象的信號的輸入端子(即，右側的不存在電容器163的端子)。

電容器163是用于采樣且保持像素電路130的復位信號的保持電容。

比較器164輸出被采樣且被保持的信號與作為比較對象的信號之間的差分。更具體地，比較器164輸出被采樣且被保持的復位信號與從垂直信號線129提供過來的信號(即，累積信號或復位信號)之間的差分。換言之，比較器164從累積信號或復位信號中去除在像素電路130中生成的諸如kTC噪聲之類的偏離成分等。

比較器164是由例如增益為1的運算放大器來實現(xiàn)的。比較器164將與差分相對應的信號提供到ADC電路165。這里，在諸如被采樣且被保持的復位信號之類的復位信號與復位信號之間的差分的信號被稱作無信號(non-signal)，并且復位信號與累積信號之間的差分的信號被稱作凈累積信號(net accumulation signal)。

ADC電路165對從比較器164提供的信號進行AD轉換。

開關166是這樣一種開關，其切換由ADC電路165產(chǎn)生的經(jīng)過AD轉換后的信號的供給目的地。當ADC電路165輸出對無信號進行的AD轉換的結果(即，數(shù)字的無信號)時，開關166將該信號供給到寄存器167，然后致使寄存器167鎖存(保持)該信號。這樣，比較器164與ADC電路165的偏離值被保持在寄存器167中。當ADC電路165輸出對凈累積信號進行的AD轉換的結果(即，數(shù)字的凈累積信號)時，開關166將該信號供給到減法器168。

寄存器167保持對無信號進行的AD轉換的結果。寄存器167將所保持的對無信號進行的AD轉換的結果(數(shù)字的無信號)提供給減法器168。

減法器168從數(shù)字的凈累積信號的值中減去數(shù)字的無信號的值。減法器168輸出該減法結果(凈的數(shù)字值)。

圖7b是示出了檢測電路160的操作示例的圖。首先，來自所選擇的像素電路130的復位信號被輸出到垂直信號線129(步驟S201)。

然后，當讀取復位信號時，CDS電路161保持該復位信號的抵消電荷(offset charge)(步驟S202)。CDS電路161的輸出反映CDS電路161的輸入信號與復位信號之間的差分。當輸入為復位信號時，那么輸出為無信號。CDS電路161可與ADC電路165中的比較器(未圖示)一體化，并且可以通過其自動歸零操作來執(zhí)行CDS。利用CDS電路161來抵消和去除所選擇的像素電路130的包括kTC噪聲的偏離。

接著，CDS電路161的輸入與像素輸出相連，然后無信號被輸出。ADC電路165對第一信號(即，無信號)進行AD轉換(步驟S203)。該信號包含CDS電路161及ADC電路165的偏離，并且還包括像素、CDS電路161及ADC電路165的隨機噪聲。通過對該信號進行數(shù)字轉換而獲得的值被鎖存在寄存器167中。

接下來，累積信號從像素電路130被輸出到垂直信號線129(步驟S204)。累積信號與復位信號之間的差分經(jīng)由CDS電路161被輸出到后續(xù)階段的ADC電路165。

ADC電路165對第二信號(即，差分信號)進行AD轉換(步驟S205)。該信號包含凈累積信號、CDS電路161及ADC電路165的偏離、以及像素電路130、CDS電路161及ADC電路165的隨機噪聲。利用減法器168從該輸出中減去寄存器167的值，然后，差分值被輸出(步驟S206)。當以像素信號檢測的精確性所必需的足夠的分辨率來執(zhí)行上述兩次AD轉換時，CDS電路161及ADC電路165的偏離被抵消，因而能夠獲得凈累積信號；例如，該信號包含像素電路130、CDS電路161及ADC電路165的隨機噪聲。

在本發(fā)明中，利用開環(huán)式放大器使像素信號以遠大于1的增益G而被倍增。因此，步驟S206中殘留的與CDS電路161以及ADC電路165相關聯(lián)的噪聲實際上是1/G。由于其他的各種偏離都被抵消，所以殘留的噪聲主要是由于放大器而造成的隨機噪聲。

S203及S205中的采樣可被實施多次以便執(zhí)行平均化，并且/或者可以在帶寬上受限。這樣，隨機噪聲被降低，并且像素噪聲被降低。因此，能夠執(zhí)行可與單個光子檢測匹敵的高靈敏度及低噪聲的光子檢測。

當一個光子的檢測的信噪比變得足夠高時，可以設置有基于來自步驟S206的輸出的閾值而進一步執(zhí)行二元判定的二元判定單元，并且可以針對各個像素來判定是否存在單個光子的入射。當這種判定被實施時，攝像器件100以光子計數(shù)模式進行操作，并且殘留的噪聲被全部過濾。

例如，以20像素×20像素的像素陣列單元120構成檢測單位，并且入射光的量被判定。在這種情況下，在光子計數(shù)模式中，攝像器件100可同時檢測多達400個光子。例如，步驟S206的輸出結果的閾值被判定。當判定一個以上的光子已經(jīng)進入像素全體數(shù)目的40％以下的像素中時，入射光的量在光子計數(shù)模式中被導出；當判定一個以上的光子已經(jīng)進入像素全體數(shù)目的超過40％的像素中時，入射光的量在通常的階調(diào)模式(gradation mode)中被導出。這種光檢測器可以判定從小光量到大光量的光量，例如，幾個光子到數(shù)萬個光子的入射光。

圖8是示出了第一實施例中的像素電路130的校準操作的示例的時序圖。

在采用攝像器件100的光檢測器中，用如上所述的開環(huán)式放大器使累積信號倍增，并且因此，各像素中的增益差異變得相對比較大。因此，較佳的是，執(zhí)行校準以導出各個像素中的增益。在這種情況下，例如，應用一定的及均一的低光強的光，且然后從輸出中導出增益。由于各個像素的增益大體上是暫時一定的，因此這種校準可在產(chǎn)品配送之前和/或定期設備檢查期間內(nèi)被執(zhí)行。

然而，這種校準可能是復雜的。例如，當執(zhí)行頻率較低時，那么檢測精度可能降低。因此，為了更容易地執(zhí)行校準，較佳的是，在行驅動電路150中提供如圖8所示的校準功能。在圖8中，通過驅動像素電路130中的復位晶體管132的柵極而生成假信號(dummy signal)，并且因此像素放大器的增益可被導出。

這里，由于光電二極管的累積信號未被使用，所以，在校準期間內(nèi)，傳輸晶體管133被控制成處于關斷狀態(tài)。首先，在時機T5，選擇晶體管131被控制成處于接通狀態(tài)，然后，所選擇的像素與垂直信號線129相連。而且，復位晶體管132被接通，因而浮動擴散區(qū)135(其是放大晶體管136的輸入)和被連接到輸出的垂直信號線129被短路。因此，所選擇的像素所固有的基準電位被生成。

當已從時機T5經(jīng)過了一個脈沖周期時，復位晶體管132被控制成處于關斷狀態(tài)。此時，響應于與復位晶體管132的柵極的耦合，浮動擴散區(qū)135的電位從基準電位稍微減小到處于浮動狀態(tài)中。而且，在這種情況下，在浮動擴散區(qū)135中，生成了明顯的kTC噪聲。

在復位晶體管132被控制成處于關斷狀態(tài)之后，在時機T6之前，第一讀取被實施，并且利用檢測電路160來獲取出現(xiàn)于垂直信號線129中的電位以作為浮動擴散區(qū)135的復位信號。

然后，在時機T6，行驅動電路150在不接通傳輸晶體管133的前提下對復位晶體管132的柵極進行一定量的驅動。該驅動是在維持復位晶體管132的關斷狀態(tài)的同時而被實施的，并且該柵極例如被驅動得從0V到-1V。此時，浮動擴散區(qū)135的電位借助于復位晶體管132的柵極與浮動擴散區(qū)135之間的寄生電容而變動一定的量。該電位被放大器倍增，以便被輸出到垂直信號線129以作為用于校準的假信號。

在從時機T6到時機T7之前的周期期間內(nèi)，第二讀取(即，假信號的讀取)被實施。已經(jīng)獲取了假信號的檢測電路160用先前獲取的復位信號與該假信號相比較，以判定凈假信號量。通過將累積信號與假信號之間的差分設定為凈假信號，來抵消由于FD復位中所生成的kTC噪聲等而導致的輸出中的噪聲成分。

通過在時機T6對復位晶體管132的柵極進行一定量的驅動，出現(xiàn)于浮動擴散區(qū)135中的假信號在像素之間基本上是一定的。因此，最終獲取的凈假信號基本上與各個像素電路130中的放大器的增益量成比例，并且反映該增益量的差異。

因此，通過采用假信號作為校準信號，攝像器件100可修正各個批次、各個芯片、或各個像素中發(fā)生的像素放大器的增益差異。這種校準可以在不必需要用于測試的均一光的前提下而被容易地執(zhí)行，并且因此可以被合并到光檢測器系統(tǒng)中，以使得在測量之前當接通該系統(tǒng)的電源時這種校準被自動地執(zhí)行。

例如，與凈假信號成比例的各個像素的修正系數(shù)從凈假信號被導出，并被存儲在檢測電路160的存儲器(未圖示)中。當檢測電路160在光量測量中將各個像素的累積信號量用相應的修正系數(shù)分割時，增益差異就被修正。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，由于像素電路130通過放大晶體管的柵極和漏極之間的短路將柵極電壓初始化到正常工作區(qū)中的電壓，所以能夠防止在正常工作區(qū)之外的電壓下的初始化。因此，攝像器件100能夠可靠地檢測低光強的光。

(變形例)

在第一實施例中攝像器件100被用來實施光子檢測；然而，攝像器件100也可被用來實施輻射計算。第一實施例的變形例與第一實施例的不同在于，攝像器件100被用于輻射計算。

圖9是示出了第一實施例的變形例中的輻射計數(shù)裝置的構造示例的整體圖。該輻射計數(shù)裝置包括多個閃爍體200且包括半導體器件101。半導體器件101配備有第一實施例的攝像器件100以及數(shù)字處理單元(未圖示)。

閃爍體200是被加工成柱狀或纖維狀的閃爍體，并且例如以1mm的節(jié)距布置著。各閃爍體200由分隔壁隔開，所述分隔壁以把通過閃爍體200的光約束于其內(nèi)側的方式來反射該光。

在半導體器件101中，像素陣列單元120在邏輯上被劃分為與閃爍體200相對應的1mm見方的區(qū)域。通過將閃爍體200與攝像器件100連接，閃爍體200中生成的閃爍光被選擇性地照射到像素陣列單元120中的相應的分區(qū)，并由此測量該光的量。

半導體器件101中的數(shù)字處理單元基于從閃爍體發(fā)出的光的量來辨別入射在閃爍體上的輻射的能量；即，該數(shù)字處理系統(tǒng)可基于發(fā)光的次數(shù)測量入射的頻率。

例如，當半導體器件101的各個像素的大小是約4微米見方時，在像素陣列單元120的分區(qū)中包括有250×250＝62500個像素電路130。針對各個分區(qū)，通過對該分區(qū)中的像素輸出進行求和來計算光的量。各個像素輸出可以是諸如10位等的階調(diào)判定值，或可以是二元判定值，該二元判定值的閾值是基于是否存在入射光子來判定的。

對于閃爍體200，例如使用鈰摻雜的硅酸釔镥(LYSO:Ce)材料。在這種情況下，當662keV的伽馬射線入射時發(fā)出的光的量約為10000個光子，并且因此，在各個像素處所接收的光的量在許多情況下是0個光子或1個光子。在二元判定中，光的量可按其原樣被求和；但是，在階調(diào)判定中，各個像素的隨機噪聲被加入進來。

在階調(diào)判定中，最小分辨率(LSB：最低有效位值)較佳地充分小于1個光子，因而，總的噪聲量被保持在穩(wěn)定范圍中。例如，當各個像素的隨機噪聲是大約1電子信號(rms)時，各個分區(qū)的像素噪聲合計是大約250電子信號(rms)。

這種輻射計數(shù)裝置在放射性污染或宇宙射線的檢測中可作為放射量測定器(dosimeter)而被單獨使用。而且，當通過采用層壓結構來將半導體器件101的空白部分最小化并且檢測器被放置成陣列形狀時，該輻射計數(shù)裝置可被用于諸如伽馬照相機等中的輻射的二維成像。

因此，根據(jù)該變形例，由于輻射計數(shù)裝置使用攝像器件100來檢測低光強的閃爍光，所以從檢測結果中可以計數(shù)且導出輻射的量。

2.第二實施例

在第一實施例中，雖然PD復位以及FD復位這兩者都由復位晶體管132執(zhí)行，但是可添加僅執(zhí)行PD復位的晶體管。通過添加僅執(zhí)行PD復位的晶體管，像素電路130能夠在選擇晶體管131保持為關斷狀態(tài)的狀態(tài)中執(zhí)行PD復位。因此，在指定行的讀取的期間內(nèi)，攝像器件100能夠執(zhí)行另一行的PD復位，且然后能夠開始曝光。第二實施例的像素電路130與第一實施例的像素電路的不同在于，添加了僅執(zhí)行PD復位的晶體管。

圖10是示出了第二實施例中的像素電路130的電路圖的示例。第二實施例的像素電路130與第一實施例的像素電路的不同在于，設置有PD復位晶體管138以及FD復位晶體管139來代替復位晶體管132。

FD復位晶體管139是與復位晶體管132相同的晶體管。與第一實施例不同的是，F(xiàn)D復位晶體管139僅用于FD復位，并且因此給出與第一實施例中的名稱不同的名稱。

PD復位晶體管138的柵極與行驅動電路150相連，源極與光電二極管134相連，并且漏極與固定電位電源相連。PD復位晶體管138根據(jù)行驅動電路150的控制來執(zhí)行PD復位。這種PD復位晶體管138較佳地被設計成使得：當累積電荷的量達到一定量以上時，即使處于關斷狀態(tài)，累積電荷也被傳送給所述固定電位。在這種情況下，PD復位晶體管138起到用于防止光暈(blooming)的漏極的作用。PD復位晶體管138是權利要求書中說明的電荷量初始化單元的示例。

圖11是示出了第二實施例中的像素電路130的曝光操作以及讀取操作的示例的時序圖。在從曝光開始的時機T0以后的整個脈沖周期期間內(nèi)，行驅動電路150將PD復位晶體管138控制成處于接通狀態(tài)。傳輸晶體管133、FD復位晶體管139以及選擇晶體管131保持為關斷狀態(tài)。

在曝光周期的期間內(nèi)及累積信號的讀取的期間內(nèi)，PD復位晶體管138維持在關斷狀態(tài)中。另一方面，在PD復位晶體管138被控制成處于關斷狀態(tài)之后，通過與第一實施例中的步驟相同的步驟控來控制傳輸晶體管133、FD復位晶體管139以及選擇晶體管131。

因此，根據(jù)第二實施例，設置了PD復位晶體管，并且因此，在某一行的讀取的期間內(nèi)，能夠開始另一行的曝光。由此，完成全部行的曝光及讀取所需的時間可以被縮短。

3.第三實施例

在第一實施例中，對應于每個光電二極管134設置有一個選擇晶體管131、一個復位晶體管132、一個浮動擴散區(qū)135以及一個放大晶體管136。然而，具有一個選擇晶體管131、一個復位晶體管132、一個浮動擴散區(qū)135以及一個放大晶體管136的電路可被多個光電二極管134共用。因此，可降低像素陣列單元120的晶體管的數(shù)目。第三實施例的攝像器件100與第一實施例的攝像器件的不同在于，多個光電二極管共用浮動擴散區(qū)135等。

圖12示出了第三實施例中的像素塊140的電路圖的示例。多個像素塊140被設置在攝像器件100的像素陣列單元120中。像素塊140具有選擇晶體管131、復位晶體管132、浮動擴散區(qū)135、放大晶體管136以及像素電路141及142。

像素電路141具有光電二極管134以及傳輸晶體管133。

包含選擇晶體管131、復位晶體管132、浮動擴散區(qū)135、放大晶體管136以及像素電路141的電路與第一實施例的像素電路130的電路具有相同構造。然而，浮動擴散區(qū)135也與像素電路142相連。

像素電路142具有傳輸晶體管143以及光電二極管144。傳輸晶體管143的柵極與行驅動電路150相連，源極與光電二極管144相連，并且漏極與浮動擴散區(qū)135相連。例如使用n型MOSFET作為傳輸晶體管143。

光電二極管134及144是權利要求書中說明的光電轉換元件的示例。包含傳輸晶體管133及143的電路是權利要求書中說明的傳輸單元的示例。

兩個像素電路141及142共用一個浮動擴散區(qū)135等，但是，三個以上像素電路共用一個浮動擴散區(qū)135等的構造也是可接受的。

圖13是示出了第三實施例中的像素塊140的曝光操作及讀取操作的示例的時序圖。

用于從時機T0到時機T3對傳輸晶體管133、復位晶體管132及選擇晶體管131進行控制的方法與第一實施例中的方法的相同。

在從時機T0開始的整個脈沖周期期間內(nèi)，傳輸晶體管143被控制成處于接通狀態(tài)。然后，從時機T2之后的時機T3開始的整個脈沖周期期間內(nèi)，復位晶體管132再次被控制成處于接通狀態(tài)。另一方面，在時機T1與T5之間，選擇晶體管131被保持在接通狀態(tài)中。

在從當傳輸晶體管143被控制成處于關斷狀態(tài)的時刻到時機T4的周期期間內(nèi)，像素電路142的復位信號被讀取。

然后，在從時機T4開始的整個脈沖周期期間內(nèi)，傳輸晶體管143被控制成處于接通狀態(tài)。在從當傳輸晶體管143被控制成處于關斷狀態(tài)的時刻到時機T5的周期期間內(nèi)，像素電路142的累積信號被讀取。然后，在時機T5處，選擇晶體管131被控制成處于關斷狀態(tài)。

因此，根據(jù)第三實施例，由于多個像素電路共用一個復位晶體管等，所以能夠降低晶體管的數(shù)目。

4.第四實施例

在第一實施例中攝像器件100通過滾動快門方式來執(zhí)行曝光；但是，也可通過全局快門方式來執(zhí)行曝光。第四實施例的攝像器件100與第一實施例的攝像器件的不同在于，通過全局快門方式來執(zhí)行曝光。

圖14是示出了第四實施例中的像素電路130的電路圖的示例。第四實施例的像素電路130與第一實施例的像素電路的不同在于，設有用于代替?zhèn)鬏斁w管133的串聯(lián)晶體管145、146及147且設有PD復位晶體管138及FD復位晶體管139。

PD復位晶體管138以及FD復位晶體管139的構造與第二實施例中的PD復位晶體管以及FD復位晶體管的構造相同。

串聯(lián)晶體管145、146及147是一體化三段式晶體管。

串聯(lián)晶體管145根據(jù)行驅動電路150的控制將電荷從光電二極管134傳輸?shù)酱?lián)晶體管146。串聯(lián)晶體管145是權利要求書中說明的第一傳輸晶體管的示例。

串聯(lián)晶體管146將該電荷保持在溝道中，并且被用作模擬存儲器。

串聯(lián)晶體管147根據(jù)行驅動電路150的控制把電荷從串聯(lián)晶體管146傳輸?shù)礁訑U散區(qū)135。串聯(lián)晶體管147是權利要求書中說明的第二傳輸晶體管的示例。

圖15是示出了第四實施例中的像素電路130的曝光操作以及讀取操作的示例的時序圖。

首先，在從T0開始的整個脈沖周期期間內(nèi)，僅PD復位晶體管138被控制成處于接通狀態(tài)。

接下來，在曝光即將結束之前的時機T11，串聯(lián)晶體管145以及146被控制成處于接通狀態(tài)。然后，當已經(jīng)從時機T11經(jīng)過了一個脈沖周期時，串聯(lián)晶體管145被控制成處于關斷狀態(tài)。通過該控制，光電二極管134中累積的電荷被傳輸?shù)角冶槐３衷谀M存儲器(即，串聯(lián)晶體管146)的溝道處。

例如，在全部像素中，同時執(zhí)行PD復位以及向模擬存儲器的電荷傳輸。因此，實現(xiàn)了全局快門方式的曝光。

另一方面，在各行中依次地執(zhí)行利用檢測電路160對電信號的讀取。在時機T11之后的時機T12，F(xiàn)D復位晶體管139以及選擇晶體管131被控制成處于接通狀態(tài)，然后，執(zhí)行FD復位。接著，在從復位信號的讀取之后的時機T13開始的整個脈沖周期期間內(nèi)，串聯(lián)晶體管147被控制成處于接通狀態(tài)。于是，電荷從模擬存儲器被傳輸?shù)礁訑U散區(qū)135。

通過與第一實施例中的步驟相同的步驟來執(zhí)行第四實施例中的校準。

因此，根據(jù)第四實施例，由于在各個像素電路中設置有模擬存儲器、用于將電荷傳輸?shù)侥M存儲器的晶體管以及用于從模擬存儲器傳輸電荷的晶體管，所以，全部像素電路130可同時被曝光。

攝像裝置

圖16是圖示了被安裝在電子裝置中的攝像裝置的構造示例的框圖。

如圖16中所示，攝像裝置301被配置為包括光學系統(tǒng)302、攝像元件303、信號處理電路304、監(jiān)視器305以及存儲器306。雖然圖示了光學系統(tǒng)302、攝像元件303、信號處理電路304、監(jiān)視器305以及存儲器306，但攝像裝置301可具有額外的部件；或者，攝像裝置301可具有更少的部件。

光學系統(tǒng)302被配置為包括一個或多個透鏡。光學系統(tǒng)302使來自被攝對象的圖像光(即，入射光)聚集和/或聚焦到攝像元件303，并且在攝像元件303的受光面(即，傳感器部)處實施成像。

以上說明的根據(jù)各個實施例的攝像器件100可以是攝像元件303。在與通過光學系統(tǒng)302而被形成在受光面處的圖像對應的預定時間段內(nèi)，電子被存儲在攝像元件303中。然后，與攝像元件303中所存儲的電子對應的諸如數(shù)字信號等信號被提供給信號處理電路304。

信號處理電路304對于從攝像元件303輸出的像素信號執(zhí)行各種各樣的信號處理。通過由信號處理電路304執(zhí)行信號處理而獲得的圖像(即，圖像數(shù)據(jù))被提供給監(jiān)視器305以供顯示，并且被提供給存儲器306且被存儲(被記錄)在該存儲器中。

以這種方式配置而成的攝像裝置301可采用以上說明的根據(jù)各個實施例的攝像器件100，由此可靠地檢測低光強的光。

上述各實施例是用于使本技術具體化的示例，并且各實施例中的各個事項與權利要求書中特別公開的事項具有對應關系。而且，各實施例中的各個事項與權利要求書中特別公開的由相同名稱表示的事項相互具有對應關系。然而，本發(fā)明不限于各實施例，并且在不偏離本發(fā)明精神的本發(fā)明范圍中，可以做出各實施例的各種變形例。

前述各實施例中所說明的處理過程可被實施為具有一系列過程的方法，或者可被實施為用于致使計算機執(zhí)行所述一系列過程的程序以及用于存儲該程序的記錄介質。作為記錄介質，可使用CD(壓縮光盤；Compact Disc)，MD(微型光盤；MiniDisc)、DVD(數(shù)字通用光盤；Digital Versatile Disk)、存儲卡以及藍光光盤(注冊商標)。

此外，本說明書中所說明的效果并非限制性的，而是僅作為示例，并且還可具有額外的效果。

此外，例如，本發(fā)明可實現(xiàn)如下的技術方案。

(1)一種攝像器件，其包括：放大晶體管；光電二極管，所述光電二極管被配置成生成電荷且將所述電荷提供給所述放大晶體管的第一端子；和選擇晶體管，所述選擇晶體管的第一端子與所述放大晶體管的第二端子電連接，且所述選擇晶體管的第二端子與信號線電連接，

其中所述放大晶體管的第三端子與地電位電連接。

(2)根據(jù)(1)的攝像器件，其還包括：被配置成向所述信號線提供固定電流的固定電流電路。

(3)根據(jù)(1)或(2)的攝像器件，其還包括：浮動擴散區(qū)；和復位晶體管，

其中，所述放大晶體管的所述第一端子及所述復位晶體管的第一端子與所述浮動擴散區(qū)電連接，且所述復位晶體管的第二端子與所述選擇晶體管的所述第一端子及所述放大晶體管的所述第二端子電連接。

(4)根據(jù)(3)的攝像器件，其還包括傳輸晶體管，

其中，所述傳輸晶體管的第一端子與所述浮動擴散區(qū)電連接，且所述傳輸晶體管的第二端子與所述光電二極管電連接。

(5)根據(jù)(4)的攝像器件，其還包括：被配置成將所述光電二極管的電荷初始化的電荷量初始化單元。

(6)根據(jù)(5)的攝像器件，其中，所述電荷量初始化單元包括光電二極管復位晶體管，并且

所述光電二極管復位晶體管的第一端子與所述光電二極管電連接，且所述光電二極管復位晶體管的第二端子與固定電位源電連接。

(7)根據(jù)(4)至(6)中任意一項的攝像器件，其還包括：第二像素電路，所述第二像素電路包括第二傳輸晶體管和第二光電二極管，

其中，所述第二傳輸晶體管的第一端子與所述浮動擴散區(qū)電連接。

(8)根據(jù)(3)至(7)中任意一項的攝像器件，其中，所述復位晶體管、所述浮動擴散區(qū)、所述選擇晶體管及所述放大晶體管被至少兩個像素電路共用。

(9)根據(jù)(2)至(8)中任意一項的攝像器件，其還包括：被布置在所述光電二極管與(所述)浮動擴散區(qū)之間的存儲元件。

(10)根據(jù)(9)的攝像器件，其還包括：第一傳輸晶體管，所述第一傳輸晶體管與所述光電二極管及所述存儲元件電連接；和第二傳輸晶體管，所述第二傳輸晶體管與所述存儲元件及所述浮動擴散區(qū)電連接，

其中，所述存儲元件是晶體管。

(11)根據(jù)(1)至(10)中任意一項的攝像器件，其中，所述放大晶體管的所述第一端子是柵極，所述放大晶體管的所述第二端子是漏極，且所述放大晶體管的所述第三端子是源極。

(12)一種電子裝置，其包括透鏡以及攝像器件，所述攝像器件包括：

放大晶體管；

光電二極管，所述光電二極管被配置成生成電荷且將所述電荷提供給所述放大晶體管的第一端子；和

選擇晶體管，所述選擇晶體管的第一端子與所述放大晶體管的第二端子電連接，且所述選擇晶體管的第二端子與信號線電連接，

其中，所述放大晶體管的第三端子與地電位電連接。

(13)一種輻射檢測裝置，其包括攝像器件以及與所述攝像器件光耦合的閃爍體，

其中所述攝像器件包括：

放大晶體管；

光電二極管，所述光電二極管被配置成生成電荷且將所述電荷提供給所述放大晶體管的第一端子；和

選擇晶體管，所述選擇晶體管的第一端子與所述放大晶體管的第二端子電連接，且所述選擇晶體管的第二端子與信號線電連接，

其中所述放大晶體管的第三端子與地電位電連接，

并且其中所述閃爍體將輻射轉換成可見光，且所述光電二極管基于所述可見光而生成所述電荷。

(14)根據(jù)(12)至(13)中任意一項的裝置，其還包括：被配置成向所述信號線提供固定電流的固定電流電路。

(15)根據(jù)(12)至(14)中任意一項的裝置，其還包括：浮動擴散區(qū)；以及復位晶體管，

其中，所述放大晶體管的所述第一端子及所述復位晶體管的第一端子與所述浮動擴散區(qū)電連接，且所述復位晶體管的第二端子與所述選擇晶體管的所述第一端子及所述放大晶體管的所述第二端子電連接。

(16)根據(jù)(15)的裝置，其還包括傳輸晶體管，

其中，所述傳輸晶體管的第一端子與所述浮動擴散區(qū)電連接，且所述傳輸晶體管的第二端子與所述光電二極管電連接。

(17)根據(jù)(16)的裝置，其還包括：被配置成將所述光電二極管的電荷初始化的電荷量初始化單元。

(18)根據(jù)(17)的裝置，其中，所述電荷量初始化單元包括光電二極管復位晶體管，并且

所述光電二極管復位晶體管的第一端子與所述光電二極管電連接，且所述光電二極管復位晶體管的第二端子與固定電位源電連接。

(19)根據(jù)(16)至(18)中任意一項的裝置，其還包括：第二像素電路，所述第二像素電路包括第二傳輸晶體管和第二光電二極管，

其中，所述第二傳輸晶體管的第一端子與所述浮動擴散區(qū)電連接。

(20)根據(jù)(15)至(19)中任意一項的裝置，其中，所述復位晶體管、所述浮動擴散區(qū)、所述選擇晶體管及所述放大晶體管被至少兩個像素電路共用。

(21)根據(jù)(15)至(20)中任意一項的裝置，其還包括：被布置在所述光電二極管與所述浮動擴散區(qū)之間的存儲元件。

(22)根據(jù)(21)的裝置，其還包括：第一傳輸晶體管，所述第一傳輸晶體管與所述光電二極管及所述存儲元件電連接；和第二傳輸晶體管，所述第二傳輸晶體管與所述存儲元件及所述浮動擴散區(qū)電連接，

其中，所述存儲元件是晶體管。

(23)根據(jù)(12)至(22)中任意一項的裝置，其中，所述放大晶體管的所述第一端子是柵極，所述放大晶體管的所述第二端子是漏極，且所述放大晶體管的所述第三端子是源極。

(24)一種用于驅動攝像器件的方法，其包括：在曝光周期的期間內(nèi)，在光電二極管處累積電荷；在所述曝光周期結束之前，通過將選擇晶體管配置為處于接通狀態(tài)，將放大晶體管的柵極電壓初始化為初始值；讀取復位信號，所述復位信號包括在所述光電二極管的復位期間內(nèi)經(jīng)由所述選擇晶體管而被輸出到信號線的電荷；以及讀取累積信號，所述累積信號與在所述曝光周期的期間內(nèi)在所述光電二極管處累積的所述電荷相對應，

其中，把所述電荷提供給所述放大晶體管的所述柵極。

(25)根據(jù)(24)的方法，其還包括：在所述曝光周期開始之前，通過將所述選擇晶體管配置為處于接通狀態(tài)，使所述光電二極管復位；以及隨后在所述曝光周期開始之后將所述選擇晶體管配置為處于關斷狀態(tài)。

(26)根據(jù)(25)的方法，其還包括：向所述放大晶體管的漏極和源極之中的至少一者提供固定電流。

(27)根據(jù)(26)的方法，其還包括：在所述曝光周期的期間內(nèi)，使浮動擴散區(qū)復位。

(28)根據(jù)(27)的方法，其還包括：在所述曝光周期結束之前，把在所述光電二極管處累積的所述電荷傳輸?shù)剿龈訑U散區(qū)。

(29)根據(jù)(27)的方法，其中，所述浮動擴散區(qū)、所述選擇晶體管及所述放大晶體管被至少兩個像素電路共用。

(30)根據(jù)(24)的方法，其還包括：在所述曝光周期開始之前，將光電二極管復位晶體管控制成關斷狀態(tài)。

(31)根據(jù)(24)的方法，其還包括：

把在所述曝光周期的期間內(nèi)在所述光電二極管處累積的所述電荷經(jīng)由第一晶體管傳輸?shù)酱鎯?jié)點；以及

把所述電荷從所述存儲節(jié)點傳輸?shù)礁訑U散區(qū)。

此外，例如，本發(fā)明還可實現(xiàn)如下的技術方案。

(1)一種像素電路，包括：

放大單元，其在包含使輸入端子的輸入電壓與輸出端子的輸出電壓取得均衡的均衡電壓的預定領域中以高于預定值的增益來放大所述輸入電壓；

光電轉換單元，其將光轉換成電荷；

電荷累積單元，其累積所述電荷，并將與所累積的電荷的量對應的電壓提供到所述輸入端子；和

電壓初始化單元，當被指示將所述輸入電壓初始化時，所述電壓初始化單元通過所述輸入端子與所述輸出端子之間的短路來將所述輸入電壓初始化至所述均衡電壓。

(2)根據(jù)(1)的像素電路，其還包括：

電荷量初始化單元，當被指示將所述光電轉換單元初始化時，所述電荷量初始化單元將所述光電轉換單元中的所述電荷的量初始化。

(3)根據(jù)(1)或(2)的像素電路，

其中，所述光電轉換單元包括：

多個光電轉換元件，各所述光電轉換元件將所述光轉換成所述電荷，以及

傳輸單元，其依次地選擇所述多個光電轉換元件，然后把由所選擇的所述光電轉換元件轉換的所述電荷傳輸?shù)剿鲭姾衫鄯e單元，并且

其中，所述電壓初始化單元與所述多個光電轉換元件之中的各者被選擇時的時機同步地將所述輸入電壓初始化。

(4)根據(jù)(1)至(3)中任意一項的像素電路，

其中，所述放大單元包括場效應晶體管，在所述場效應晶體管中，源極被施加固定電位，柵極充當所述輸入端子，并且漏極與所述輸出端子連接。

(5)根據(jù)(4)的像素電路，

其中，所述放大單元還包括選擇晶體管，當所述像素電路被選擇并且所述輸入電壓的初始化被指示時，所述選擇晶體管將所述漏極連接至所述輸出端子。

(6)一種半導體光檢測裝置，其包括：

多個像素電路，各個所述像素電路包括：放大單元，其在包含使輸入端子的輸入電壓與輸出端子的輸出電壓取得均衡的均衡電壓的預定領域中以高于預定值的增益來放大所述輸入電壓；光電轉換單元，其將光轉換成電荷；電荷累積單元，其累積所述電荷，并將與所累積的電荷的量相對應的電壓提供到所述輸入端子；和電壓初始化單元，當被指示將所述輸入電壓初始化時，所述電壓初始化單元通過所述輸入端子與所述輸出端子之間的短路來將所述輸入電壓初始化到所述均衡電壓；以及

檢測電路，其從所述多個像素電路各者中的被放大的所述輸出電壓中檢測所述光的光量。

(7)根據(jù)(6)的半導體光檢測裝置，其還包括：

驅動電路，其指示所述多個像素電路之中的全部像素電路的曝光的開始及結束，

其中，所述光電轉換單元包括：

光電轉換元件，其將所述光轉換成所述電荷；

模擬存儲器，其保存所述電荷；

第一傳輸晶體管，當所述曝光的結束被指示時，所述第一傳輸晶體管將所述電荷從所述光電轉換元件傳輸?shù)剿瞿M存儲器；以及

第二傳輸晶體管，在所述輸入電壓的初始化被指示之后，所述第二傳輸晶體管將所述電荷從所述模擬存儲器傳輸?shù)剿鲭姾衫鄯e單元。

(8)根據(jù)(6)或(7)的半導體光檢測裝置，

其中，當用于修正所述輸出電壓的修正系數(shù)的獲取被指示時，所述電壓初始化單元將所述輸入電壓初始化到所述均衡電壓，然后將所述輸入電壓控制成為與所述均衡電壓不同的預定的假電壓(dummy voltage)，而當所述修正系數(shù)的獲取未被指示時，所述電壓初始化單元將所述輸入電壓初始化到所述均衡電壓，并且

當所述修正系數(shù)的獲取被指示時，所述檢測電路讀取所述假電壓的電信號以作為假信號，然后，獲取與所述假信號對應的修正系數(shù)，而當所述修正系數(shù)的獲取未被指示時，所述檢測電路讀取所述輸入電壓的電信號以作為累積信號，并通過所述修正系數(shù)修正所述累積信號。

(9)根據(jù)(6)至(8)中任意一項的半導體光檢測裝置，

其中，光電轉換單元包括：

光電轉換元件，其將所述光轉換成所述電荷；以及

傳輸晶體管，在所述柵極電壓被初始化之后，所述傳輸晶體管將所述電荷從所述光電轉換元件傳輸?shù)剿鲭姾衫鄯e單元，并且

其中，所述檢測電路與所述輸入電壓被初始化時的時機同步地讀取所述輸出電壓的電信號以作為復位信號，與所述電荷被傳輸時的時機同步地讀取所述輸出電壓的電信號以作為累積信號，并且檢測所述復位信號與所述累積信號之間的差分以作為所述光量。

(10)根據(jù)(9)的半導體光檢測裝置，其還包括：

固定電流電路，其將固定電流提供到信號線以將所述均衡電壓調(diào)整到所述區(qū)域內(nèi)的值，所述固定電流在讀取所述復位信號時與在讀取所述累積信號時是不同的，

其中所述輸出端子與所述信號線連接。

(11)一種輻射計數(shù)裝置，其包括：

閃爍體，當輻射入射時，所述閃爍體發(fā)出閃爍光；

放大單元，其在包含使輸入端子的輸入電壓與輸出端子的輸出電壓取得均衡的均衡電壓的預定領域中以高于預定值的增益來放大所述輸入電壓；

光電轉換單元，其將所述閃爍光轉換成電荷；

電荷累積單元，其累積所述電荷，并且將與所累積的電荷的量相對應的電壓提供到所述輸入端子；以及

電壓初始化單元，當被指示將所述輸入電壓初始化時，所述電壓初始化單元通過所述輸入端子與所述輸出端子之間的短路來將所述輸入電壓初始化到所述均衡電壓。

附圖標記列表

100：攝像器件

101：半導體器件

110：固定電流電路

111：MOS晶體管

120：像素陣列單元

130、141、142：像素電路

131：選擇晶體管

132：復位晶體管

133、143：傳輸晶體管

134、144：光電二極管

135：浮動擴散區(qū)

136：放大晶體管

138：PD復位晶體管

139：FD復位晶體管

140：像素塊

145、146、147：串聯(lián)晶體管

150：行驅動電路

160：檢測電路

161：CDS電路

162、166、170：開關

163：電容器

164：比較器

165：ADC電路

167：寄存器

168：減法器

180：輸出電路

200：閃爍體

301：攝像裝置

302：透鏡組

303：攝像元件

304：信號處理電路

305：監(jiān)視器

306：存儲器