TWI726070B - 固體攝像元件 - Google Patents

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TWI726070B
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日商新力股份有限公司
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Abstract

本發明防止在差動放大型之固體攝像元件中產生黑點現象。
信號側放大電晶體將與一對差動輸入電壓之一者相應之信號電流從輸出節點供給至同相節點而產生與前述信號電流相應之輸出電壓。參照側放大電晶體將與一對差動輸入電壓之另一者相應之參照電流供給至同相節點。定電流源將在同相節點合流之前述信號電流及前述參照電流之和控制為一定。旁路控制部在輸出電壓達到特定之限制電壓之情形下，將輸出節點與前述同相節點連接而將與限制電壓相應之值的信號電流供給至同相節點。

Description

固體攝像元件
本技術係關於一種固體攝像元件、電子機器、及固體攝像元件之控制方法。詳細而言，係關於一種差動放大型之固體攝像元件、電子機器、及固體攝像元件之控制方法。
自先前以來，在攝像裝置等內，使用將光予以光電轉換來攝像圖像資料之固體攝像元件。例如，提議有一種以提高感度為目的，利用一對電晶體來放大差動信號之差動放大型之攝像元件(例如，參照專利文獻1。)。在該差動放大型之固體攝像元件中，配列有進行像素信號之讀出之單位像素與不進行信號之讀出之虛設像素。而且，固體攝像元件內之讀出電路讀出被包含單位像素內之放大電晶體與虛設像素內之放大電晶體之差動對差動放大之像素信號，而進行CDS(Correlated Double Sampling，相關雙取樣)處理。
此處，所謂CDS處理係指藉由自像素2次讀出信號，且將該等之信號位準之差分作為像素資料求取，而降低固定圖案雜訊之處理。第1次讀出之信號位準例如被稱為P相位準，第2次讀出之信號位準被稱為D相位準。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-271280號公報
在上述之先前技術中，由讀出電路將P相位準與D相位準之差分之資料作為相應於曝光量之值的像素資料輸出。然而，在該先前技術中，在非常強之光入射之情形下，無關於光被入射，而存在有產生其像素資料成為接近於「0」(黑色位準)之值的黑點現象之虞。此黑點現象之產生乃緣於因強的光而在光電二極體產生非常多之電荷而漏出至浮動擴散層，P相位準上升而與D相位準之差幾乎沒有之故。
本技術係鑒於如此之狀況而推出者，其目的在於防止在差動放大型之固體攝像元件中黑點現象之產生。
本技術係為了消除上述之問題點而完成者，其第1態樣係一種固體攝像元件及其控制方法，該固體攝像元件具備：信號側放大電晶體，其將與一對差動輸入電壓之一者相應之信號電流從輸出節點供給至同相節點而產生相應於上述信號電流之輸出電壓；參照側放大電晶體，其將與上述一對差動輸入電壓之另一者相應之參照電流供給至上述同相節點；定電流源，其將在上述同相節點合流之上述信號電流及上述參照電流之和控制為一定；及旁路控制部，其在上述輸出電壓達到特定之限制電壓之情形下，將上述輸出節點與上述同相節點連接而將與上述限制電壓相應之值的上述信號電流供給至上述同相節點。藉此，帶來在輸出電壓達到特定之限制電壓時將輸出節點與同相節點連接之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，進一步具備信號處理部，其讀出有效像素電路及虛設像素電路之中來自上述有效像素電路之信號而進行特定之信號處理，上述信號側放大電晶體配置於上述有效像素電路，上述參照 側放大電晶體配置於上述虛設像素電路。藉此，帶來在有效像素電路之輸出電壓達到特定之限制電壓時將輸出節點與同相節點連接之作用。
又，在該第1態樣中，上述虛設像素電路可被遮光。藉此，帶來在未被遮光之有效像素電路之輸出電壓達到特定之限制電壓時將輸出節點與同相節點連接之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，上述虛設像素電路未被遮光，且與上述有效像素電路相鄰地配置。藉此，帶來在與虛設像素電路相鄰之有效像素電路之輸出電壓達到特定之限制電壓時將輸出節點與同相節點連接之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，上述旁路控制部具備源極連接於上述輸出節點之旁路電晶體。藉此，帶來由旁路電晶體將輸出節點與同相節點連接之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，上述信號側放大電晶體在將P相位準作為上述輸出電壓輸出後，將與上述P相位準不同之D相位準作為上述輸出電壓而輸出，上述限制電壓包含限制上述P相位準之P相限制電壓與限制上述D相位準之D相限制電壓。藉此，帶來限制P相位準及D相位準之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，上述旁路控制部進一步具備並聯地連接於上述旁路電晶體之第1及第2電阻元件，上述旁路電晶體之閘極及汲極被短路，上述第1電阻元件之電阻值係與上述P相限制電壓相應之值，上述第2電阻元件之電阻值係與上述D相限制電壓相應之值。藉此，帶來利用相應於第1及第2電阻元件之電阻值之限制電壓來限制P相位準及D相位準之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，上述旁路電晶體包含臨限值電壓不同之第1及第2旁路電晶體，上述第1及第2旁路電晶體之閘極及汲極被短路，上述第1旁路電晶體之臨限值電壓係與上述P相限制電壓相應之值，上述第2旁路電晶體之臨限值電壓係與上述D相限制電壓相應之值。藉此，帶來利用相應於第1及第2旁路電晶體之臨限值電壓之限制電壓來限制P相位準及D相位準之作用。
又，在該第1態樣中，可行的是，上述旁路控制部進一步具備選擇器，其選擇電源電壓互不相同之第1及第2偏壓電壓之任一者而供給至上述旁路電晶體之閘極；且上述第1偏壓電壓係與上述P相限制電壓相應之值，上述第2偏壓電壓係與上述D相限制電壓相應之值。藉此，帶來利用相應於第1及第2偏壓電壓之限制電壓來限制P相位準及D相位準之作用。
又，本技術之第2態樣係一種電子機器，其具備：信號側放大電晶體，其將與一對差動輸入電壓之一者相應之信號電流從輸出節點供給至同相節點而產生相應於上述信號電流之輸出電壓；參照側放大電晶體，其將與上述一對差動輸入電壓之另一者相應之參照電流供給至上述同相節點；定電流源，其將在上述同相節點合流之上述信號電流及上述參照電流之和控制為一定；旁路控制部，其在上述輸出電壓達到特定之限制電壓時，將上述輸出節點與上述同相節點連接而將與上述限制電壓相應之值的上述信號電流供給至上述同相節點；及圖像處理部，其對自上述輸出電壓之信號產生之圖像資料進行特定之圖像處理。藉此，帶來在輸出電壓達到特定之限制電壓時將輸出節點與同相節點連接而進行圖像處理之作用。
根據本技術，可發揮能夠防止在差動放大型之固體攝像元件中黑點 現象之產生此一優良效果。又，不一定限於此處所記載之效果，只要係在本揭示中所記載之任一效果皆可。
100:電子機器
110:攝像透鏡
120:數位訊號處理器
130:圖框記憶體
140:記錄裝置
150:顯示裝置
160:電源電路
170:操作電路
180:匯流排
200:固體攝像元件
209:信號線
210:電源供給部
211:P型電晶體
212:P型電晶體
213:定電流源
219-1~219-N:垂直信號線群
220:旁路控制部
221:旁路電晶體
222:電阻元件
223:開關
224:電阻元件
225:開關
226:旁路電晶體
227:選擇器
230:垂直掃描電路
239-1~239-M:水平信號線群
240:像素陣列部
250:有效像素電路
251:奇數列像素電路
252:傳送電晶體
253:光電二極體
254:重設電晶體
255:浮動擴散層
256:選擇電晶體
257:放大電晶體
260:虛設像素電路
261:偶數列像素電路
262:傳送電晶體
263:光電二極體
264:重設電晶體
265:浮動擴散層
266:選擇電晶體
267:放大電晶體
270:行信號處理部
271:斜波信號產生電路
272:電容器
273:電容器
274:比較器
275:計數器
276:資料保持部
280:水平掃描電路
285:時序控制部
290:信號切換部
291:開關
292:開關
293:開關
294:開關
300:差動輸入限制部
301:P型電晶體
302:電阻元件
303:開關
501:輸出節點
502:同相節點
CLK:時脈信號
CNT:計數值
CNTp:計數值
-CNTp:計數值
CNTd-p:計數值
Ir:參照電流
Ir’:電流
Is:信號電流
Is’:電流
RSTd:重設信號
RST_D:重設信號
RST_E:重設信號
RST_O:重設信號
RST_S:重設信號
RSTp:重設信號
S901~S906:步驟
SEL_D:選擇信號
SEL_E:選擇信號
SEL_O:選擇信號
SEL_S:選擇信號
SWD:切換信號
SWP:切換信號
SWR:切換信號
Tde:時序
Tds:時序
Tpe:時序
Tps:時序
Tr:時序
TRG_D:傳送信號
TRG_E:傳送信號
TRG_O:傳送信號
TRG_S:傳送信號
Tswd:時序
Tswp:時序
Vbd:偏壓電壓
Vbn:偏壓電壓
Vbp:偏壓電壓
Vclip_d:限制電壓
Vclip_p:限制電壓
Vcom:信號線
Vdd:電源電壓
VRD_D:信號線
VRD_S:信號線
Vrst:重設電壓
VSEL:選擇信號
VSL_D:信號線
VSL_E:信號線
VSL_S:信號線
圖1係顯示本技術之第1實施形態之電子機器之一構成例的方塊圖。
圖2係本技術之第1實施形態之固體攝像元件之一構成例的方塊圖。
圖3係顯示本技術之第1實施形態之像素陣列部之一構成例的方塊圖。
圖4係顯示本技術之第1實施形態之差動放大電路之一構成例的電路圖。
圖5係顯示本技術之第1實施形態之行信號處理部之一構成例的方塊圖。
圖6係顯示在本技術之第1實施形態之限制前之差動放大電路中流動之電流之一例的圖。
圖7係顯示在本技術之第1實施形態之限制後之差動放大電路中流動之電流之一例的圖。
圖8係顯示本技術之第1實施形態之像素電路之驅動動作之一例的時序圖。
圖9係顯示本技術之第1實施形態之固體攝像元件之動作之一例的流程圖。
圖10係顯示本技術之第1實施形態之第1變化例之差動放大電路之一構成例的電路圖。
圖11係顯示本技術之第1實施形態之第2變化例之差動放大電路之一構成例的電路圖。
圖12係顯示本技術之第1實施形態之第2變化例之像素電路之驅動動作之一例的時序圖。
圖13係顯示本技術之第2實施形態之固體攝像元件之一構成例的方塊圖。
圖14係顯示本技術之第2實施形態之像素陣列部之一構成例的方塊圖。
圖15係顯示本技術之第2實施形態之差動放大電路之一構成例的電路圖。
圖16係顯示本技術之第2實施形態之奇數列像素電路之驅動動作之一例的時序圖。
圖17係顯示本技術之第2實施形態之偶數數列像素電路之驅動動作之一例的時序圖。
以下，說明用於實施本技術之方式(以下稱為實施形態)。說明按照以下之順序進行。
1.第1實施形態(將輸出節點與同相節點連接之例)
2.第2實施形態(使有效像素與虛設像素相鄰並將輸出節點與同相節點連接之例)
<1.第1實施形態>
〔電子機器之構成例〕
圖1係顯示第1實施形態之電子機器100之一構成例的方塊圖。該電子機器100係攝像圖像資料之機器，具備：攝像透鏡110、固體攝像元件200、數位訊號處理器120、圖框記憶體130、記錄裝置140、顯示裝置 150、電源電路160、操作電路170及匯流排180。作為電子機器100可設想數位相機或具備相機模組之行動機器等。
攝像透鏡110係將光予以集光並引導至固體攝像元件200者。固體攝像元件200係根據數位訊號處理器120之控制，將來自攝像透鏡110之光予以光電轉換而產生圖像資料者。該固體攝像元件200將圖像資料經由信號線209供給至數位訊號處理器120。
數位訊號處理器120係對圖像資料進行特定之圖像處理者。該數位訊號處理器120相應於快門按鈕之按下等之操作，控制固體攝像元件200而產生圖像資料。而後，數位訊號處理器120根據需要使用圖框記憶體130對圖像資料進行各種圖像處理。作為圖像處理，係進行去馬賽克處理、白平衡處理及合成處理等。數位訊號處理器120將圖像處理後之圖像資料經由匯流排180供給至記錄裝置140並使其記錄。此外，數位訊號處理器120根據使用者之操作，使圖像資料顯示於顯示裝置150。另外，數位訊號處理器120係申請專利範圍所記載之圖像處理部之一例。
圖框記憶體130係保持圖像資料(圖框)者。記錄裝置140係記錄圖像資料者。顯示裝置150係顯示圖像資料者。電源電路160係將電源供給至電子機器100內之電路者。
操作電路170係根據使用者之操作產生操作信號並將其供給至數位訊號處理器120者。匯流排180係用於在數位訊號處理器120、圖框記憶體130、記錄裝置140、顯示裝置150、電源電路160及操作電路170之間相互存取信號之共通之路徑。
〔固體攝像元件之構成例〕
圖2係顯示第1實施形態之固體攝像元件200之一構成例的方塊圖。該 固體攝像元件200具備：電源供給部210、垂直掃描電路230、像素陣列部240、行信號處理部270、水平掃描電路280及時序控制部285。
於像素陣列部240呈二維格子狀地配列有複數個像素電路。將在特定之方向上配列之像素電路之集合以下稱為「列」，將在垂直於列之方向上配列之像素電路之集合以下稱為「行」。又，將列數設為M(M為整數)，將行數設為N(N為整數)。
電源供給部210係將電源供給至像素陣列部240者。垂直掃描電路230係根據時序控制部285之控制依次選擇列並驅動者。
行信號處理部270係對來自像素陣列部240之像素信號進行特定之信號處理者。作為信號處理，可進行AD(Analog to Digital，類比轉數位)轉換處理或CDS處理。該行信號處理部270將處理後之信號作為像素資料保持並輸出至數位訊號處理器120。另外，行信號處理部270係申請專利範圍所記載之信號處理部之一例。
水平掃描電路280係根據時序控制部285之控制來控制行信號處理部270，並將列內之像素資料依次輸出者。
時序控制部285係根據數位訊號處理器120之控制來驅動垂直掃描電路230、行信號處理部270及水平掃描電路280者。
此外，圖框記憶體130係配置於固體攝像元件200之外部，但亦可配置於固體攝像元件200之內部。另外，固體攝像元件200內之電路之各者既可配置在同一晶片，亦可分散於積層之複數個晶片而配置。該情形下，例如，於積層之2個晶片之一者配置有電源供給部210、垂直掃描電路230及像素陣列部240，於另一者配置有行信號處理部270、水平掃描電路280及時序控制部285。
〔像素陣列部之構成例〕
圖3係顯示第1實施形態之像素陣列部240之一構成例的方塊圖。複數個像素電路呈二維格子狀地配列於該像素陣列部240。該等之像素電路被分類為有效像素電路250與虛設像素電路260。有效像素電路250係未被遮光，利用行信號處理部270讀出像素信號之電路。另一方面，虛設像素電路260係被遮光，不利用行信號處理部270讀出信號之電路。
例如，於第1至M-1列配置有效像素電路250，於第M列配置虛設像素電路260。又，虛設像素電路260之配置部位並不限定於第M列。例如，可將虛設像素電路260配置於第1列或第N行。
另外，第m(m係1至M之整數)列之像素電路連接於包含3條信號線之水平信號線群239-m。第n(n係1至N之整數)行之像素電路連接於包含5條信號線之垂直信號線群219-n。
〔差動放大電路之構成例〕
圖4係顯示第1實施形態之差動放大電路之一構成例的電路圖。電源供給部210就每一行具備：P型電晶體211及212、定電流源213、及旁路控制部220。旁路控制部220具備：旁路電晶體221、電阻元件222及224、以及開關223及225。
又，有效像素電路250具備：傳送電晶體252、光電二極體253、重設電晶體254、浮動擴散層255、選擇電晶體256及放大電晶體257。
另一方面，虛設像素電路260具備：傳送電晶體262、光電二極體263、重設電晶體264、浮動擴散層265、選擇電晶體266及放大電晶體267。又，圖4之電容器之圖記號表示浮動擴散層255及265之寄生電容，該等並非作為電容零件而設置。
光電二極體253係將光予以光電轉換而產生電荷(例如電子)者。傳送電晶體252係將由光電二極體253產生之電荷根據傳送信號TRG_S而傳送至浮動擴散層255者。
浮動擴散層255係蓄積電荷並產生與電荷量相應之電壓者。重設電晶體254係根據重設信號RST_S而將浮動擴散層255之電壓設為初始值者。
選擇電晶體256係根據選擇信號SEL_S而將信號線VSL_S與放大電晶體257之間之路徑予以開閉者。放大電晶體257係將浮動擴散層255之電壓放大者。該放大電晶體257將相應於浮動擴散層255之電壓之電流作為信號電流而供給。利用該信號電流而產生輸出電壓，並自信號線VSL_S輸出。另外，放大電晶體257係申請專利範圍所記載之信號側放大電晶體之一例。
又，重設電晶體254之汲極連接於信號線VRD_S，選擇電晶體256之汲極連接於信號線VSL_S。
虛設像素電路260內之元件之各者之構成與有效像素電路250相同。惟，放大電晶體267之源極與放大電晶體257之源極一起連接於信號線Vcom。又，重設電晶體264之汲極連接於被施加重設電壓Vrst之信號線VRD_S，選擇電晶體266之汲極連接於信號線VSL_D。又，虛設像素電路260內之傳送電晶體、重設電晶體及選擇電晶體由傳送信號TRG_D、重設信號RST_D及選擇信號SEL_D控制。另外，放大電晶體267係申請專利範圍所記載之參照側放大電晶體之一例。
又，在電源供給部210中，P型電晶體211之閘極連接於P型電晶體212之閘極。P型電晶體211之源極連接於自身之閘極與信號線VSL_D，汲極連接於電源電壓Vdd之電源。另一方面，P型電晶體212之源極連接於信 號線VSL_S，汲極連接於電源。根據該構成，P型電晶體211自源極輸出參照電流，P型電晶體212自源極輸出與該參照電流相近之值的信號電流。如此之電路被稱為電流鏡電路。
包含信號線VRD_S、VSL_S、Vcom、VRD_D及VSL_D之垂直信號線群219-n就每一行而設置。
定電流源213係將來自信號線Vcom之電流控制為一定者。定電流源213利用例如於閘極被施加特定之偏壓電壓Vbn之N型電晶體而實現。
由上述之電流鏡電路、放大電晶體267及257、以及定電流源213構成將一對差動輸入電壓放大之差動放大電路。將一對差動輸入電壓之一者輸入至放大電晶體257，將另一者輸入至放大電晶體267。且，將該差動輸入電壓放大之輸出電壓經由放大電晶體257之汲極側之信號線VSL_S朝行信號處理部270輸出。
如此之差動放大電路一般而言與不差動放大之源極隨耦器電路相比放大率為大。例如，將源極隨耦器電路之像素之轉換效率設為100μV/e-，將放大電晶體之輸出雜訊設為100μVrms(root mean square，均方根)，將AD轉換之雜訊設為100μVrms。在該構成中，總雜訊成為141μVrms，輸入換算雜訊為1.02e-rms。另一方面，將差動放大電路之像素之轉換效率設為500μV/e-，將放大電晶體之輸出雜訊設為500μVrms，將AD轉換之雜訊設為500μVrms。在該構成中，總雜訊成為510μVrms，輸入換算雜訊為1.02e-rms。
又，在旁路控制部220中，旁路電晶體221係例如P型之MOS電晶體，其閘極及汲極被短路(所謂之二極體連接)。此外，旁路電晶體221之源極連接於信號線VSL_S。另外，旁路電晶體221亦可為N型之電晶體。
電阻元件222及224之一端共通地連接於旁路電晶體221之汲極。又，電阻元件222之另一端連接於開關223，電阻元件224之另一端連接於開關225。又，電阻元件222及224之各自之電阻值不同。此外，電阻元件222及224係申請專利範圍所記載之第1及第2電阻元件之一例。
開關223係根據切換信號SWP而將電阻元件222與信號線Vcom之間之路徑予以開閉者。開關225係根據切換信號SWD而將電阻元件224與信號線Vcom之間之路徑予以開閉者。
垂直掃描電路230同時地選擇有效像素電路250之列之任一者與虛設像素電路260之列，根據重設信號、傳送信號及選擇信號而驅動。該被選擇之列內之有效像素電路250與和該電路為相同行之虛設像素電路260之電路對作為差動放大電路而動作，產生像素信號。針對旁路控制部220之機能之細節將如後述所述。
〔行信號處理部之構成例〕
圖5係顯示第1實施形態之行信號處理部270之一構成例的方塊圖。該行信號處理部270具備：斜波信號產生電路271、N個電容器272、N個電容器273、N個比較器274、N個計數器275及資料保持部276。電容器272及電容器273，與比較器274和計數器275係就每一行而設置1個。
斜波信號產生電路271係根據時序控制部285之控制而以一定之速度產生位準增加之斜波信號者。
電容器272係保持斜波信號者。電容器273係保持來自所對應之行之像素信號者。利用該等之電容器可實現自動調零機能。
比較器274係將斜波信號與所對應之行之像素信號予以比較者。該比較器274將比較結果供給至所對應之行之計數器275。
計數器275係基於比較器274之比較結果將計數值進行計數者。對計數器275之各者，由時序控制部285輸入時脈信號CLK與重設信號RSTp及RSTd。若被輸入重設信號RSTp，則計數器275將計數值設為初始值。且，計數器275與時脈信號CLK同步地遞增計數值，直至斜波信號之位準超過像素信號之位準為止。藉此測定P相位準。
且，若被輸入重設信號RSTd，則計數器275將計數值之符號反轉。其後，計數器275與時脈信號CLK同步地遞增計數值，直至斜波信號之位準超過像素信號之位準為止。藉此測定P相位準與D相位準之差分。計數器275將該差分之資料作為像素資料輸出至資料保持部276。如此般，將求取P相位準與D相位準之差分之處理稱為CDS處理。由電容器272及273執行類比之CDS處理，由計數器275執行數位之CDS處理。
資料保持部276係保持N個像素資料者。該資料保持部276將所保持之像素資料根據水平掃描電路280之控制而依次輸出。
圖6係顯示第1實施形態中之於限制前之差動放大電路中流動之電流之一例的圖。在測定P相位準時，垂直掃描電路230藉由切換信號SWP將開關223控制為閉合狀態，利用切換信號SWD將開關225控制為斷開狀態。
此處，將P型電晶體212之源極側之節點之電壓作為差動放大電路之輸出電壓Vo朝行信號處理部270輸出。以下將該節點設為輸出節點501。又，於定電流源213之放大電晶體側之節點中產生同相之電壓。以下將該節點稱為同相節點502。對放大電晶體267之閘極輸入差動輸入電壓之一者即Vin_r，對放大電晶體257之閘極輸入差動輸入電壓之另一者即Vin_s。輸入電壓Vin_r係虛設像素電路260之浮動擴散層之電壓，輸入電壓Vin_s係 有效像素電路250之浮動擴散層之電壓。
垂直掃描電路230將所選擇之列的選擇電晶體256與虛設像素260內之選擇電晶體266控制為導通狀態。且，垂直掃描電路230將重設電晶體264及254設為導通狀態而將輸入電壓Vin_r及Vin_s初始化。
電流鏡電路之P型電晶體211供給參照電流Ir，P型電晶體212供給與該參照電流Ir相近之信號電流Is。該等之電流例如由以下之式表示。
Ir=I+△I‧‧‧式1
Is=I-△I‧‧‧式2
在同相節點502，參照電流Ir及信號電流Is合流，由定電流源213將兩者之和控制為一定。該定電流源213之自同相節點502朝接地節點流動之電流Iconst由以下之式表示。
Iconst=Is+Ir‧‧‧式3
由式1及式2得到式3之Iconst為2I。在將輸入電壓Vin_r及Vin_s初始化後緊接著，參照電流Ir與信號電流Is相等。例如，若將Iconst設為20微安(μA)，則參照電流Ir及信號電流Is皆為10微安(μA)。
而後，由於虛設像素電路260被遮光，而另一方面，有效像素電路250未被遮光，故由有效像素電路250內之光電二極體253產生電荷。
在P相位準之讀出時，垂直掃描電路230將有效像素電路250內之傳送電晶體252設為關斷狀態。因此，通常而言，光電二極體253之電荷並被不傳送至浮動擴散層，輸入電壓Vin_s為初始值不變。
然而，若在太陽下進行攝像時等被入射光量非常多的光，則由光電二極體253產生大量的電荷，超過傳送電晶體252之電勢，而有漏出至浮動擴散層之情形。其結果為，有輸出電壓Vo(P相位準)上升之虞。
在輸出電壓Vo較以下之式所表示之限制電壓Vclip_p低之情形下，由於旁路電晶體221之閘極-源極間電壓未達臨限值電壓，故旁路電晶體221為關斷狀態。
Vclip_p=Vc+Rp×Is’+|Vth|
上式之Vc係同相節點502之共通電壓，單位為例如伏特(V)。Rp係電阻元件222之電阻值，單位為例如歐姆(Ω)。Is’係對應於Vclip_p之信號電流，單位為例如安培(A)。Vth係旁路電晶體221之臨限值電壓，單位為例如伏特(V)。
在該旁路電晶體221為關斷狀態(P相位準未達限制電壓Vclip_p)之情形下，電流不朝旁路控制部220流動，信號電流Is經由放大電晶體257自輸出節點501朝同相節點502流動。
圖7係顯示在第1實施形態之限制後之差動放大電路中流動之電流之一例的圖。若輸出電壓Vo達到限制電壓Vclip_p，則旁路電晶體221之閘極-源極間電壓超過臨限值電壓，旁路電晶體221朝導通狀態轉變。藉此，輸出節點501與同相節點502經由旁路電晶體221被連接(旁路)，而信號電流Is’朝旁路控制部220流動。此時，自P型電晶體211被供給Ir’(=2I-Is’)。
由於朝定電流源213流動之電流(=Is’+Ir’)為一定，故電流不流動至放大電晶體257。因此，輸出電壓Vo之上升停止，而被固定(換言之被限幅)為限制電壓Vclip_p。
而後，在讀出P相位準之後讀出D相位準時，垂直掃描電路230將開關223設為斷開狀態，將開關225設為閉合狀態。藉此，D相位準被固定為以下之式所示之限制電壓Vclip_d。又，限制電壓Vclip_p及Vclip_d較佳者係放 大電晶體在飽和區域動作之上限電壓以下。
Vclip_d=Vc+Rd×Is’+|Vth|
上式之Rd係電阻元件224之電阻值，單位為例如歐姆(Ω)。如前述所述般，由於Rp及Rd為不同之值，故D相位準被限幅為與P相位準不同之值。
此處，設想將不設置旁路控制部220之構成作為比較例。在該比較例中亦然，在非常強的光入射時，由光電二極體253產生大量之電荷，並超過傳送電晶體252之電勢，而有漏出至浮動擴散層之情形。其結果為，輸出電壓Vo(P相位準)上升。
然而，由於在無旁路控制部220之比較例中P相位準不受限制，故P相位準可上升至接近於電源電壓Vdd之值。在該P相位準之其次產生D相位準，在高照度之情況下，同樣地產生接近於電源電壓Vdd之值的D相位準。如此般若P相位準與D相位準相等，則在CDS處理中，該等之差分接近於「0」，無關於強光入射，而輸出黑色位準之像素資料。亦即，產生黑點現象。
相對於此，在固體攝像元件200中，由於旁路控制部220將輸出節點與同相節點旁路並將P相位準限制在限制電壓Vclip_p以下，故即便強光入射，P相位準與D相位準亦不會成為相同程度。藉此，可消除黑點現象。
又，若不將限制電壓Vclip_p及Vclip_d設為放大電晶體在飽和區域動作之上限電壓以下，則有在強光入射時輸出電壓Vo之振幅變得非常大之虞。若輸出電壓Vo之振幅大，則有放大電晶體257成為飽和區域以外之動作範圍(線形區域或截止區域)之情形。該情形下，直至下次之讀出為止，需要放大電晶體257為了返回飽和區域之靜定時間。在複數個圖像資料之 攝像時，該靜定時間之部分會導致圖框率降低。
然而，在固體攝像元件200中，由於限制在飽和區域之上限電壓以下，故抑制輸出電壓Vo之振幅，而可使放大電晶體257在飽和區域動作。藉此，無需靜定時間，該部分可提高圖框率。
又，固體攝像元件200係限制D相位準及P相位準之二者，在可將P相位準利用溢流閘等限制之情形下，亦可採用不限制P相位準之構成。在不限制P相位準之情形下，無需P相側之電阻元件224及開關225。
〔像素電路之動作例〕
圖8係顯示本技術之第1實施形態之像素電路之驅動動作之一例的時序圖。時序控制部285在曝光前將計數器275之計數值CNT重設為初始值。又，垂直掃描電路230將所選擇之列之選擇信號SEL_S與選擇信號SEL_D設為高位準，自該列之曝光開始之時序Tr起經過特定之脈衝期間，將該列之重設信號RST_S及RST_D設為高位準。
在此重設時，利用差動放大電路之電壓隨耦器機能，浮動擴散層被初始化，差動放大電路之信號線VSL_S之輸出電壓Vo成為接近於重設電壓Vrst之值(低位準)。在信號線RST_S及RST_D成為低位準時，利用開關饋通而浮動擴散層265及255之電壓下降，利用差動放大電路之同相消除效果可抑制信號線RST_S及RST_D之電壓變動。
又，在緊接時序Tr之後的時序Tswp，垂直掃描電路230將切換信號SWP設為高位準並將P相側之開關223控制為閉合狀態。藉此，P相位準被限制在限制電壓Vclip_p以下。
而後，斜波信號在自時序Tr之後之時序Tps起直至Tpe為止之期間上升，由計數器275計數P相位準之計數值CNTp。亦即，利用行信號處理部 270可讀出P相位準。在非常強的光入射時，電荷自光電二極體漏出至浮動擴散層，有信號線VSL_S之輸出電壓Vo(P相位準)即便重設後仍繼續上升之情形。在不設置旁路控制部220之比較例中，由於P相位準不被限制，故有達到接近於電源電壓Vdd之值的情形。圖8之粗虛線係該比較例之輸出電壓Vo之變動之一例。若設置旁路控制部220，則如該圖之實線所示般，P相位準被限制。
而後，在自浮動擴散層之重設起經過曝光期間之時序Tswd，垂直掃描電路230將傳送信號TRG_S遍及脈衝期間設為高位準。藉此，電荷被傳送至浮動擴散層，而D相位準之輸出開始。又，垂直掃描電路230將切換信號SWP設為低位準，將切換信號SWD設為高位準並將D相側之開關225控制為閉合狀態。藉此，D相位準被限制在限制電壓Vclip_d以下。又，時序控制部285使計數器275之計數值之符號反轉而設為-CNTp。
此處，限制電壓Vclip_p與限制電壓Vclip_d之電位差例如以對應於該等之電位差之計數值CNTd-p超過像素資料之全碼之方式被設定。例如，在AD轉換之量子化位元數為12位元，來計數「0」至「4095」之計數值之情形下，電位差以超過對應於「4095」之位準之方式被設定。藉由如此般設定，固體攝像元件200在強光入射時，可輸出全碼(白)之像素資料。
在自時序Tswd之後之時序Tds起直至時序Tde為止之期間，斜波信號上升，由計數器275計數P相位準與D相位準之差分的計數值CNTd-p。該差分之資料作為像素資料被讀出。
在不設置旁路控制部220之比較例中，由於D相位準亦不被限制，故D相位準亦上升至接近於電源電壓Vdd之值。而且，P相位準與D相位準之差分大致成為「0」，而輸出接近於黑色位準之像素資料。亦即，產生黑 點現象。
相對於此，由於固體攝像元件200利用旁路控制部220限制P相位準，故可抑制黑點現象。又，由於將P相位準及D相位準限制在飽和動作區域之上限電壓以下，故可抑制輸出電壓Vo之振幅，而可使放大電晶體257在飽和區域動作。藉此，無需靜定時間，該部分可提高圖框率。
圖9係顯示第1實施形態之固體攝像元件200之動作之一例的流程圖。該動作在例如進行用於攝像圖像資料之操作(快門按鈕之按下等)時開始。
垂直掃描電路230選擇未選擇之任一列(步驟S901)，並重設該列之浮動擴散層之電壓(步驟S902)。而後，差動放大電路將限制在限制電壓Vclip_p以下之P相位準輸出(步驟S903)，在經過曝光期間之後將限制在限制電壓Vclip_d以下之D相位準輸出(步驟S904)。行信號處理部270將P相位準及D相位準之差分作為像素資料輸出(步驟S905)。
垂直掃描電路230判斷所選擇之列是否為最終列(步驟S906)。在不是最終列之情形下(步驟S906：否)，垂直掃描電路230反覆執行步驟S901以後之步驟。另一方面，在是最終列之情形下(步驟S906：是)，垂直掃描電路230終了攝像處理。又，在攝像複數張圖像資料時，反覆執行步驟S901至S906之處理直至攝像之終了為止。
如此般，根據本技術之第1實施形態，由於若P相位準到達限制電壓則旁路控制部220將輸出節點與同相節點連接而使信號電流流動，故即便在強的光入射時，仍可將P相位準限制在限制電壓以下。藉此，P相位準與D相位準成為接近之值，而可防止該等之差分之像素資料成為「0」(黑色位準)之黑點現象之產生。
〔第1變化例〕
在上述之第1實施形態中，旁路控制部220利用2個電阻元件(222及224)將輸出電壓Vo以彼此不同之2個限制電壓來限制。然而，在不設置該等之電阻元件之下，仍可以2個限制電壓來限制輸出電壓。該第1實施形態之第1變化例之旁路控制部220於不在設置旁路控制部220設置電阻元件，而實現利用2個限制電壓之限制此點上與第1實施形態不同。
圖10係顯示第1實施形態之第1變化例之差動放大電路之一構成例的電路圖。該第1變化例之旁路控制部220在替代電阻元件222及224而具備旁路電晶體226此點上與第1實施形態不同。
旁路電晶體226係例如P型之MOS電晶體，其閘極及汲極被短路，而源極連接於信號線VSL_S。又，旁路電晶體226之臨限值電壓與旁路電晶體221之臨限值電壓不同。此外，旁路電晶體221及226係申請專利範圍所記載之第1及第2旁路電晶體之一例。另外，旁路電晶體226亦可係N型之電晶體。
又，開關223連接於旁路電晶體221之汲極，開關225連接於旁路電晶體226之汲極。
又，若將旁路電晶體221及226之各自之臨限值電壓設為Vthp及Vthd，則限制電壓Vclip_p及Vclip_d利用以下之式表示。
Vclip_p=Vc+|Vthp|
Vclip_d=Vc+|Vthd|
如此般，根據本技術之第1實施形態之第1變化例，由於臨限值電壓不同之旁路電晶體221及226限制臨限值電壓，故可無需設置電阻元件而實現利用2個限制電壓之限制。
〔第2變化例〕
在上述之第1實施形態中，旁路控制部220利用2個電阻元件(222及224)將輸出電壓Vo以彼此不同之2個限制電壓來限制。然而，在不設置該等之電阻元件之下，仍可以2個限制電壓來限制輸出電壓。該第1實施形態之第2變化例之旁路控制部220於不在設置旁路控制部220設置電阻元件，而實現利用2個限制電壓之限制此點上與第1實施形態不同。
圖11係顯示第1實施形態之第2變化例之差動放大電路之一構成例的電路圖。該第2變化例之旁路控制部220在替代開關223、開關225、電阻元件222及224而具備選擇器227此點上與第1實施形態不同。
選擇器227係根據選擇信號VSEL來選擇電源電壓Vdd、偏壓電壓Vbp及偏壓電壓Vbd之任一者並輸出至旁路電晶體221之閘極者。偏壓電壓Vbp及偏壓電壓Vbd之電壓彼此不同。又，偏壓電壓Vbp及偏壓電壓Vbd之電壓，任一者皆被設定為電源電壓Vdd與共通電壓Vc之間的值。該等之偏壓電壓較佳者係較共通電壓Vc高。藉由將偏壓電壓設定為較共通電壓Vc高，而可使放大電晶體257在飽和動作區域動作。
垂直掃描電路230在利用選擇信號VSEL進行P相位準之讀出之期間輸出偏壓電壓Vbp，在D相位準之讀出之期間輸出偏壓電壓Vbd。又，垂直掃描電路230在該等之期間以外輸出電源電壓Vdd。
另外，限制電壓Vclip_p及Vclip_d利用以下之式表示。
Vclip_p=Vc+Vbp-|Vth|
Vclip_d=Vc+Vbd-|Vth|
圖12係顯示第1實施形態之第2變化例之像素電路之驅動動作之一例的時序圖。該圖之1點鏈線表示選擇器227輸出之電壓之變動。
垂直掃描電路230在P相位準讀出前之時序Tswp利用選擇信號VSEL 使選擇器227之輸出之電壓自電源電壓Vdd變更為偏壓電壓Vbp。而後，垂直掃描電路230在D相位準讀出前之時序Tswd利用選擇信號VSEL使選擇器227之輸出電壓變更為偏壓電壓Vbd。
如此般，根據本技術之第1實施形態之第2變化例，由於旁路控制部220藉由不同之2個偏壓電壓之施加而以不同之2個限制電壓來限制輸出電壓，故可無需設置電阻元件而實現利用2個限制電壓之限制。
<2.第2實施形態>
在上述之第1實施形態中，係將虛設像素電路260僅配置於第M列，在該配置中，第M-1列以外之有效像素電路250與虛設像素電路260之距離遠離。有效像素電路250與虛設像素電路260不相鄰之情形的差動放大電路內之元件之特性之不一致，與有效像素電路250及虛設像素電路260為相鄰之情形相比變大，而在圖像資料內會形成雜訊源。因此，從降低雜訊之觀點出發，較佳者係將虛設像素電路260配置於與有效像素電路250相鄰之位置。該第2實施形態之固體攝像元件200在將虛設像素電路與有效像素電路相鄰地配置此點上與第1實施形態不同。
圖13係顯示第2實施形態之固體攝像元件200之一構成例的方塊圖。該第2實施形態之固體攝像元件200在進一步具備信號切換部290此點上與第1實施形態不同。
圖14係顯示第2實施形態之像素陣列部240之一構成例的方塊圖。於第2實施形態之像素陣列部240，在奇數列配置有奇數列像素電路251，在偶數列配置有偶數列像素電路261。該等之像素電路任一者皆未被遮光。
奇數列像素電路251係由行信號處理部270讀出信號之有效像素之電路。另一方面，偶數列像素電路261係不讀出信號之虛設像素之電路。
又，有效像素與虛設像素以就每1列交互地方式配置，但只要有效像素與虛設像素為相鄰，並不限定於該構成。例如，可行的是，在4k及4k+3(k為整數)列配置有效像素，在4k+1及4k+2列配置虛設像素。
圖15係顯示第2實施形態之差動放大電路之一構成例的電路圖。該第2實施形態之電源供給部210在進一步具備差動輸入限制部300之點上與第1實施形態不同。
差動輸入限制部300係將偶數列像素電路261(虛設像素)側之信號線VSL_E之輸出電壓限制在限制電壓以下者。虛設側之輸出電壓(換言之，一對差動輸出電壓之一者)，例如被限制在與相對於該一對差動輸出電壓之另一者(Vo)之P相位準之限制電壓Vclip_p為相同程度之電壓以下。該差動輸入限制部300具備：P型電晶體301、電阻元件302及開關303。
P型電晶體連接二極體，被插入於P型電晶體211之源極與電阻元件302之間。開關303係將電阻元件302與定電流源213之間之路徑根據切換信號SWR予以開閉者。
又，信號切換部290具備開關291、292、293及294。開關291係根據選擇信號SWR將選擇電晶體266之汲極之連接對象切換為P型電晶體211與P型電晶體212之任一者者。開關292係根據選擇信號SWR將選擇電晶體256之汲極之連接對象切換成P型電晶體211與P型電晶體212之任一者者。
開關293係根據選擇信號SWR將重設電晶體264之汲極之連接對象切換成重設電壓Vrst之電源與P型電晶體212之任一者者。開關294係根據選擇信號SWR將重設電晶體254之汲極之連接對象切換成重設電壓Vrst之電源與P型電晶體212之任一者者。
垂直掃描電路230在驅動奇數列時利用選擇信號SWR將開關303控制 為閉合狀態，並將選擇電晶體266之連接對象控制為P型電晶體211，將選擇電晶體256之連接對象控制為P型電晶體212。又，垂直掃描電路230在奇數列之驅動時將重設電晶體264之連接對象控制為重設電壓Vrst，將重設電晶體254之連接對象控制為P型電晶體212。利用該控制，差動放大電路之連接構成與第1實施形態為相同。
另一方面，在驅動偶數列時，垂直掃描電路230藉由選擇信號SWR將開關303控制為斷開狀態，且將選擇電晶體266之連接對象控制為P型電晶體212，將選擇電晶體256之連接對象控制為P型電晶體211。又，垂直掃描電路230在偶數列之驅動時，將重設電晶體264之連接對象控制為P型電晶體212，將重設電晶體254之連接對象控制為重設電壓Vrst。藉由該控制，調換奇數列之選擇電晶體及重設電晶體之連接對象、與偶數列之選擇電晶體及重設電晶體之連接對象。
又，奇數列像素電路251由傳送信號TRG_O、重設信號RST_O及選擇信號SEL_O控制，偶數列像素電路261由傳送信號TRG_E、重設信號RST_E及選擇信號SEL_E控制。
圖16係顯示第2實施形態之奇數列像素電路251之驅動動作之一例的時序圖。在奇數列之驅動時，垂直掃描電路230將切換信號SWR設為低位準，將差動放大電路之連接構成設為與第1實施形態相同，將開關303設為閉合狀態。藉由將開關303設為閉合狀態，虛設像素(偶數列)之信號線VSL_E之位準被限制在相對於有效像素(奇數列)之P相位準之限制電壓以下。如此般限制虛設側之信號線VSL_E之電壓乃緣於虛設像素未被遮光之故。不將虛設像素遮光之理由在於：如前述所述般，在將虛設像素與有效像素交互地配列之構成中，難以僅將虛設像素遮光。
奇數列之傳送信號TRG_O、重設信號RST_O及選擇信號SEL_O之發送時序與第1實施形態之有效像素相同。偶數數列之傳送信號TRG_O、重設信號RST_O及選擇信號SEL_O之發送時序與第1實施形態之虛設像素相同。
圖17係顯示第2實施形態之偶數列像素電路261之驅動動作之一例的時序圖。垂直掃描電路230將切換信號SWR設為高位準而切換選擇電晶體及重設電晶體之連接對象。又，在自讀出D相位準之前之傳送時序Tswd起遍及脈衝期間，垂直掃描電路230僅將奇數列之傳送信號TRG_E設為高位準。
如此般，根據本技術之第2實施形態，由於將有效像素與虛設像素相鄰且交互地配置，故與存在有和虛設像素不相鄰之有效像素的第1實施形態相比較，可減小元件特性之不一致而降低雜訊。
此外，上述實施形態係顯示用於將本技術具體化之一例者，實施形態之事項與申請專利範圍之發明特定事項分別具有對應關係。同樣地，申請專利範圍之發明特定事項與賦予與其相同名稱的本技術實施形態之事項分別具有對應關係。但是，本技術並不限定於實施形態，可在不脫離其要旨之範圍內藉由對實施形態施行各種變化而具體化。
又，不一定限於此處所記載之效果，只要係在本揭示中所記載之任一效果皆可為本發明之效果。
此外，本技術亦可採用如以下之構成。
(1)一種固體攝像元件，其具備：信號側放大電晶體，其將與一對差動輸入電壓之一者相應之信號電流從輸出節點供給至同相節點而產生相應於前述信號電流之輸出電壓； 參照側放大電晶體，其將與前述一對差動輸入電壓之另一者相應之參照電流供給至前述同相節點；定電流源，其將在前述同相節點合流之前述信號電流及前述參照電流之和控制為一定；及旁路控制部，其在前述輸出電壓達到特定之限制電壓時，將前述輸出節點與前述同相節點連接而將與前述限制電壓相應之值的前述信號電流供給至前述同相節點。
(2)如前述(1)之固體攝像元件，其進一步具備：信號處理部，其讀出有效像素電路及虛設像素電路之中來自前述有效像素電路之信號而進行特定之信號處理，且前述信號側放大電晶體配置於前述有效像素電路，前述參照側放大電晶體配置於前述虛設像素電路。
(3)如前述(2)之固體攝像元件，其中前述虛設像素電路被遮光。
(4)如前述(2)之固體攝像元件，其中前述虛設像素電路未被遮光，且與前述有效像素電路相鄰地配置。
(5)如前述(1)至(4)中任一項之固體攝像元件，其中前述旁路控制部具備源極連接於前述輸出節點之旁路電晶體。
(6)如前述(5)之固體攝像元件，其中前述信號側放大電晶體在將P相位準作為前述輸出電壓輸出後，將與前述P相位準不同之D相位準作為前述輸出電壓輸出，且前述限制電壓包含限制前述P相位準之P相限制電壓與限制前述D相位準之D相限制電壓。
(7)如前述(6)之固體攝像元件，其中前述旁路控制部進一步具備與前 述旁路電晶體並聯地連接之第1及第2電阻元件，且前述旁路電晶體之閘極及汲極被短路，前述第1電阻元件之電阻值係與前述P相限制電壓相應之值，前述第2電阻元件之電阻值係與前述D相限制電壓相應之值。
(8)如前述(6)之固體攝像元件，其中前述旁路電晶體包含臨限值電壓不同之第1及第2旁路電晶體，且前述第1及第2旁路電晶體之閘極及汲極被短路，並且前述第1旁路電晶體之臨限值電壓係與前述P相限制電壓相應之值，前述第2旁路電晶體之臨限值電壓係與前述D相限制電壓相應之值。
(9)如前述(6)之固體攝像元件，其中前述旁路控制部進一步具備選擇器，其選擇與電源電壓互不相同之第1及第2偏壓電壓之任一者而供給至前述旁路電晶體之閘極，且前述第1偏壓電壓係與前述P相限制電壓相應之值，前述第2偏壓電壓係與前述D相限制電壓相應之值。
(10)一種電子機器，其具備：信號側放大電晶體，其將與一對差動輸入電壓之一者相應之信號電流從輸出節點供給至同相節點而產生與前述信號電流相應之輸出電壓；參照側放大電晶體，其將與前述一對差動輸入電壓之另一者相應之參照電流供給至前述同相節點；定電流源，其將在前述同相節點合流之前述信號電流及前述參照電流之和控制為一定；旁路控制部，其在前述輸出電壓達到特定之限制電壓之情形下，將前述輸出節點與前述同相節點連接而將與前述限制電壓相應之值的前述信 號電流供給至前述同相節點；及圖像處理部，其對自前述輸出電壓之信號產生之圖像資料進行特定之圖像處理。
(11)一種固體攝像元件之控制方法，其具備；輸出電壓產生步驟，其由差動放大電路產生前述輸出電壓，前述差動放大電路具備：信號側放大電晶體，其將與一對差動輸入電壓之一者相應之信號電流自輸出節點供給至同相節點而產生與前述信號電流相應之輸出電壓；參照側放大電晶體，其將與前述一對差動輸入電壓之另一者相應之參照電流供給至前述同相節點；及定電流源，其將在前述同相節點合流之前述信號電流及前述參照電流之和控制為一定；及旁路控制步驟，其在前述輸出電壓達到特定之限制電壓之情形下，將前述輸出節點與前述同相節點連接而將與前述限制電壓相應之值的前述信號電流供給至前述同相節點。
210:電源供給部
211:P型電晶體
212:P型電晶體
213:定電流源
220:旁路控制部
221:旁路電晶體
222:電阻元件
223:開關
224:電阻元件
225:開關
230:垂直掃描電路
239-1:水平信號線群
239-M:水平信號線群
250:有效像素電路
252:傳送電晶體
253:光電二極體
254:重設電晶體
255:浮動擴散層
256:選擇電晶體
257:放大電晶體
260:虛設像素電路
262:傳送電晶體
263:光電二極體
264:重設電晶體
265:浮動擴散層
266:選擇電晶體
267:放大電晶體
270:行信號處理部
RST_D:重設信號
RST_S:重設信號
SEL_D:選擇信號
SEL_S:選擇信號
SWD:切換信號
SWP:切換信號
TRG_D:傳送信號
TRG_S:傳送信號
Vbn:偏壓電壓
Vcom:信號線
Vdd:電源電壓
VRD_D:信號線
VRD_S:信號線
Vrst:重設電壓
VSL_D:信號線
VSL_S:信號線

Claims (13)

  1. 一種固體攝像元件，其具備：電流鏡電路，其包含第1電晶體及第2電晶體；電流源電路；第1像素電路，其耦合於前述第1電晶體之源極或汲極，且更於第1節點耦合於前述電流源電路，前述第1像素電路包含第1放大電晶體及第1光電二極體；第2像素電路，其耦合於前述第2電晶體之源極或汲極，且更耦合於前述第1節點，前述第2像素電路包含第2放大電晶體及第2光電二極體；控制電路，其耦合於前述第1節點與第2節點之間，前述第2節點耦合於前述第1電晶體之前述源極或前述汲極與前述第1放大電晶體之源極或汲極之間，前述第2節點構成為輸出像素信號；斜波信號產生電路，其構成為輸出斜波信號；及比較器，其構成為比較前述斜波信號與前述像素信號；且前述第1放大電晶體之閘極構成為接收一對差動輸入電壓之第1者，前述第2放大電晶體之閘極構成為接收前述一對差動輸入電壓之第2者。
  2. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述控制電路包含第3電晶體，前述第3電晶體之閘極配置為接收第1電壓。
  3. 如請求項2之固體攝像元件，其中前述第1電壓不同於供給至前述第1電晶體之第2電壓。
  4. 如請求項2之固體攝像元件，其中前述第3電晶體構成為經由選擇器選擇性地接收第1電壓或第2電壓。
  5. 如請求項4之固體攝像元件，其中前述第3電晶體構成為經由前述選擇器選擇性地接收前述第1電壓、前述第2電壓或第3電壓。
  6. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述固體攝像元件係差動放大型之固體攝像元件。
  7. 如請求項1之固體攝像元件，其更包括第1圖像像素電路及第1虛設像素電路，前述第1圖像像素電路包含前述第1像素電路，且前述第1虛設像素電路包含前述第2像素電路。
  8. 如請求項7之固體攝像元件，其更包括遮光材料，其配置為對前述第1虛設像素電路遮蔽入射光。
  9. 如請求項7之固體攝像元件，其中前述第1虛設像素電路未被遮蔽入射光，前述第1虛設像素電路設置於鄰近前述第1圖像像素電路。
  10. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述第1電晶體之閘極耦合於前述第2電晶體之閘極。
  11. 如請求項1之固體攝像元件，其更包括計數器，其構成為基於前述比較器之比較結果計數一值。
  12. 如請求項1之固體攝像元件，其中前述第1像素電路包含第1重設電晶體，且前述第2像素電路包含第2重設電晶體。
  13. 如請求項12之固體攝像元件，其中前述第1重設電晶體之汲極或源極經由前述第1電晶體耦合於電源電壓，且前述第2重設電晶體之汲極或源極耦合於重設電壓，前述重設電壓具有不同於前述電源電壓之值。
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