[发明专利]固态摄像元件、电子设备和固态摄像元件的控制方法

说明书

为防止在差分放大型固态摄像元件中出现黑点现象而提出本发明。信号侧放大晶体管通过将与一对差分输入电压中的一者相对应的信号电流从输出节点提供至公共相位节点来产生与信号电流相对应的输出电压。参考侧放大晶体管将与一对差分输入电压中的另一者相对应的参考电流提供至公共相位节点。恒定电流源恒定地控制在公共相位节点处汇合的信号电流和参考电流的总和。旁路控制单元连接输出节点和公共相位节点，且在输出电压达到预定的限制电压的情况下将具有与限制电压相对应的值的信号电流提供至公共相位节点。

技术领域

本发明涉及固态摄像元件、电子设备和该固态摄像元件的控制方法。具体地，本发明涉及差分放大型固态摄像元件、电子设备和该固态摄像元件的控制方法。

背景技术

自从过去以来，已在摄像器件中使用通过对光进行光电转换来产生图像数据的固态摄像元件。例如，已提出了一种为增加灵敏度而利用一对晶体管来放大差分信号的差分放大型(differntial amplification-type)固态摄像元件(例如，参照专利文献1)。在这种差分放大型固态摄像元件中布置有单位像素和虚设像素，从单位像素读取像素信号，且不从虚设像素读取信号。另外，包含在固态摄像元件中的读出电路读取被差分对(differential pair)差分放大的像素信号，并且对其执行相关双重采样处理(CDS：correlated double sampling)，其中，差分对由包含在单位像素中的放大晶体管和包含在虚设像素中的放大晶体管形成。

此处，CDS处理是通过从像素中读取两次信号并获取这些信号的电平之间的差值作为像素数据来减少固定模式噪声的处理。将第一次读取的信号电平称为P相电平，且将第二次读取的信号电平称为D相电平。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2008-271280A

发明内容

技术问题

在上述的相关技术中，读出电路输出P相电平和D相电平之间的差值的数据，以作为具有与曝光量对应的值的像素数据。然而，对于相关技术，存在着在强光入射的情况下出现黑点现象(black dot phenomenon)的可能性，在这种情况下，尽管存在入射光，光的像素数据依然趋近于靠近“0”(黑色电平)的值。出现黑点现象的原因在于，由于强光而在光电二极管中产生了大量的电荷，并且电荷可能泄露到浮动扩散层中，由此导致P相电平增加并因此在P相位和D相电平之间大体上不存在差值。

考虑到上述情况，本发明旨在防止在差分放大型固态摄像元件中产生黑点现象。

技术方案

本发明用于解决上述问题，并且本发明的第一个方面涉及固态摄像元件及其控制方法，固态摄像元件包括：信号侧放大晶体管，其用于通过将与一对差分输入电压中的一者相对应的信号电流从输出节点提供至公共相位节点来产生与信号电流相对应的输出电压；参考侧放大晶体管，其用于将与一对差分输入电压中的另一者相对应的参考电流提供至公共相位节点；恒定电流源，其用于恒定地控制在公共相位节点处汇合的信号电流和参考电流的总和；和旁路控制单元，旁路控制单元用于连接输出节点和公共相位节点，且在输出电压达到预定的限制电压的情况下将具有与限制电压相对应的值的信号电流提供至公共相位节点。于是，在输出电压达到预定的限制电压的情况下表现出连接输出节点和公共相位节点的效果。

此外，根据第一方面，还可以包括信号处理单元，信号处理单元用于通过读取来自有效像素电路和虚设像素电路之中的有效像素电路的信号来执行预定的信号处理。信号侧放大晶体管布置在有效像素电路中，且参考侧放大晶体管布置在虚设像素电路中。于是，在有效像素电路的输出电压达到预定的限制电压时表现出连接输出节点和公共相位节点的效果。

另外，根据第一方面，虚设像素电路可以被遮光。于是，在没有被遮光的有效像素电路的输出电压达到预定的限制电压时表现出连接输出节点和公共相位节点的效果。