固态摄像元件、电子设备和固态摄像元件的控制方法技术

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专利技术。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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态摄像元件、电子设备和固态摄像元件的控制方法
本专利技术涉及固态摄像元件、电子设备和该固态摄像元件的控制方法。具体地，本专利技术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。
技术介绍
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(differntialamplification-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(differentialpair)差分放大的像素信号，并且对其执行相关双重采样处理(CDS：correlateddoublesampling)，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：JP2008-271280A
技术实现思路
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(blackdotphenomenon)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，本专利技术旨在防止在差分放大型固态摄像元件中产生黑点现象。技术方案本专利技术用于解决上述问题，并且本专利技术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。另外，根据第一方面，虚设像素电路可以不被遮光且可以设置成邻近有效像素电路。于是，在邻近虚设像素电路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。另外，根据第一方面，旁路控制单元可以旁路晶体管，旁路晶体管的源极连接到输出节点。于是，表现出通过旁路晶体管连接输出节点和公共相位节点的效果。另外，根据第一方面，所述信号侧放大晶体管可以输出作为输出电压的P相电平，并然后输出作为输出电压的不同于P相电平的D相电平。限制电压可以包括用于限制P相电平的P相限制电压和用于限制D相电平的D相限制电压。于是，表现出限制P相电平和D相电平的效果。另外，根据第一方面，旁路控制单元还可以包括并联地与旁路晶体管连接的第一电阻元件和第二电阻元件。旁路晶体管的栅极和漏极可以短接。第一电阻元件的电阻值可以是对应于P相限制电压的值，且第二电阻元件的电阻值可以是对应于D相限制电压的值。于是，表现出使用对应于第一和第二电阻元件的电阻值的限制电压来限制P相电平和D相电平的效果。另外，根据第一方面，旁路晶体管可以包括具有不同的阈值电压的第一旁路晶体管和第二旁路晶体管。所述第一旁路晶体管的栅极和漏极可以短接，且所述第二旁路晶体管的栅极和漏极可以短接。第一旁路晶体管的阈值电压可以是对应于P相限制电压的值，并且第二旁路晶体管的阈值电压可以是对应于D相限制电压的值。于是，表现出利用对应于第一和第二旁路晶体管的阈值电压的限制电压来限制P相电平和D相电平的效果。另外，根据第一方面，旁路控制单元还可以包括选择器，选择器用于选择电源电压、第一偏置电压和第二偏置电压中的一者，且将所选择的电压提供至旁路晶体管的栅极，第一偏置电压和第二偏置电压彼此不同。第一偏置电压可以是对应于P相限制电压的值，且第二偏置电压可以是对应于D相限制电压的值。于是，表现出利用对应于第一和第二偏置电压的限制电压来限制P相电平和D相电平的效果。另外，本专利技术的第二方面涉及电子设备，该电子设备包括：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；旁路控制单元，其用于连接输出节点和公共相位节点，并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；和图像信号处理单元，其用于对根据输出电压的信号产生的图像数据执行预定的图像处理。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。技术效果根据本专利技术，差分放大型固态摄像元件表现出良好的防止黑点现象的效果。同时，此处描述的效果没有必要是限制性的，并且可以是本申请中描述的效果。附图说明图1是示出根据本专利技术的第一实施例的电子设备的构造示例的框图。图2是示出根据本专利技术的第一实施例的固态摄像元件的构造示例的框图。图3是示出根据本专利技术的第一实施例的像素阵列单元的构造示例的框图。图4是示出根据本专利技术的第一实施例的差分放大电路的构造示例的电路图。图5是示出根据本专利技术的第一实施例的列信号处理单元的构造示例的框图。图6是示出根据本专利技术的第一实施例的在限制之前在差分放大电路中流动的电流的示例的示图。图7是示出根据本专利技术的第一实施例的在限制之后在差分放大电路中流动的电流的示例的示图。图8是示出根据本专利技术的第一实施例的像素电路的驱动操作的示例的时序图。图9是示出根据本专利技术的第一实施例的固态摄像元件的操作示例的流程图。图10是示出根据本专利技术的第一实施例的第一变形例的差分放大电路的构造示例的电路图。图11是示出根据本专利技术的第一实施例的第二变形例的差分放大电路的构造示例的图。图12是示出根据本专利技术的第一实施例的第二变形例的像素电路的驱动操作的示例的时序图。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态摄像元件，其包括：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所述信号电流相对应的输出电压；参考侧放大晶体管，其用于将与所述一对差分输入电压中的另一者相对应的参考电流提供至所述公共相位节点；恒定电流源，其用于恒定地控制在所述公共相位节点处汇合的所述信号电流和所述参考电流的总和；和旁路控制单元，其用于连接所述输出节点和所述公共相位节点，且在所述输出电压达到预定的限制电压的情况下将具有与所述限制电压相对应的值的所述信号电流提供至所述公共相位节点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.15 JP 2016-0819561.一种固态摄像元件，其包括：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所述信号电流相对应的输出电压；参考侧放大晶体管，其用于将与所述一对差分输入电压中的另一者相对应的参考电流提供至所述公共相位节点；恒定电流源，其用于恒定地控制在所述公共相位节点处汇合的所述信号电流和所述参考电流的总和；和旁路控制单元，其用于连接所述输出节点和所述公共相位节点，且在所述输出电压达到预定的限制电压的情况下将具有与所述限制电压相对应的值的所述信号电流提供至所述公共相位节点。2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其还包括：信号处理单元，其用于通过读取来自有效像素电路和虚设像素电路之中的所述有效像素电路的信号来执行预定的信号处理，其中，所述信号侧放大晶体管布置在所述有效像素电路中，且所述参考侧放大晶体管布置在所述虚设像素电路中。3.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中，所述虚设像素电路被遮光。4.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中，所述虚设像素电路不被遮光，且布置为邻近所述有效像素电路。5.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述旁路控制单元包括旁路晶体管，所述旁路晶体管的源极连接到所述输出节点。6.根据权利要求5所述的固态摄像元件，其中，所述信号侧放大晶体管输出作为所述输出电压的P相电平，并然后输出作为所述输出电压的不同于所述P相电平的D相电平，并且所述限制电压包括用于限制所述P相电平的P相限制电压和用于限制所述D相电平的D相限制电压。7.根据权利要求6所述的固态摄像元件，其中，所述旁路控制单元还包括并联地与所述旁路晶体管连接的第一电阻元件和第二电阻元件，所述旁路晶体管的栅极和漏极短接，并且所述第一电阻元件的电阻值是对应于所述P相限制电压的值，且所述第二电阻元件的电阻值是对应于所述D相限制电压的值。8.根据权利要求6所述的固态摄像元件，其中，所述旁路晶体管包括具有不同的阈值电压的第一旁路晶体管和第二旁路...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤守，加藤昭彦，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP