BR102016007030A2

BR102016007030A2 - aparelho de conversão fotoelétrica e sistema de conversão fotoelétrica

Info

Publication number: BR102016007030A2
Application number: BR102016007030A
Authority: BR
Inventors: Daisuke Yoshida
Original assignee: Canon Kk
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-10-11
Also published as: KR101950067B1; TW201705755A; EP3076663A2; EP3076663B1; US20160295142A1; EP3076663A3; CN106027923A; RU2016111612A; JP6407083B2; US20180041726A1; RU2638914C2; TWI592018B; KR20160117270A; US10142573B2; US9813649B2; JP2016192594A; US20190052824A1; CN106027923B

Abstract

a presente invenção refere-se a, em um aparelho de conversão fotoelétrica, um transistor de pixel e um transistor diferencial que formam um par diferencial. um circuito grampeador trava uma tensão de porta do transistor diferencial. um circuito de saída efetua uma primeira operação na qual uma tensão baseada na tensão na porta de um transistor de pixel é emitida para a porta do transistor diferencial. o circuito de saída também executa uma segunda operação na qual, em resposta ao recebimento de uma corrente a partir do transistor diferencial, um sinal baseado no resultado de uma comparação entre a tensão de porta do transistor de pixel e a tensão de porta do transistor diferencial, é emitido para o nó de saída. na segunda operação, uma unidade de controle no circuito de saída controla uma alteração na tensão de dreno do transistor diferencial para ser menor do que uma alteração na tensão no nó de saída.

Description

“APARELHO DE CONVERSÃO FOTOELÉTRICA E SISTEMA DE CONVERSÃO FOTOELÉTRICA” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente descrição refere-se a um aparelho de conversão fotoelétrica e a um sistema de conversão fotoelétrica.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Em um aparelho de conversão fotoelétrica descrito na Figura 2 na Patente Japonesa aberta a inspeção pública No. 2005-311487 (chamada aqui em seguida como PTL 1), um amplificador diferencial é formado usando um transistor de amplificação de pixel (114 na Figura 2) de um pixel e um transistor diferencial (201 na Figura 2) disposto em cada coluna. Ao transistor de amplificação de pixel, um sinal baseado em uma carga elétrica gerada em um elemento de conversão fotoelétrica é inserido. Ao transistor diferencial, uma tensão de referência em forma de onda de rampa é inserida. Via uma operação na qual uma tensão em uma porta do transistor de amplificação de pixel é comparada com uma tensão em uma porta do transistor diferencial, o sinal baseado na carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica é convertido em um sinal digital.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0003] Em um aspecto, a presente descrição fornece um aparelho de conversão fotoelétrica incluindo um elemento de conversão fotoelétrica, um par diferencial que inclui um primeiro transistor configurado para receber um sinal baseado em uma carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica e um segundo transistor configurado para receber um sinal de referência, um circuito grampeador configurado para segurar uma tensão em uma porta do segundo transistor, e um circuito de saída configurado para executar uma primeira operação para emitir uma tensão com base em uma tensão em uma porta do primeiro transistor para a porta do segundo transistor e uma segunda operação para receber uma corrente a partir do segundo transistor, e para emitir um sinal baseado no resultado de uma comparação entre a tensão na porta do primeiro transistor e uma tensão na porta do segundo transistor para um nó de saída. O circuito de saída inclui uma unidade de controle configurada para controlar, na segunda operação, uma quantidade de alteração em uma tensão em um dreno do segundo transistor de modo a ser menor do que uma quantidade de alteração na tensão no nó de saída.

[0004] Em outro aspecto, a presente descrição fornece um aparelho de conversão fotoelétrica incluindo um elemento de conversão fotoelétrica, um par diferencial incluindo um primeiro transistor configurado para receber um sinal baseado em uma carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica e um segundo transistor configurado para receber um sinal de referência, um circuito grampeador configurado para segurar uma tensão em uma porta do segundo transistor, um circuito espelho de corrente incluindo um terceiro transistor conectado eletricamente ao segundo transistor e um quarto transistor tendo uma porta conectada a uma porta do terceiro transistor, e um primeiro elemento de comutação que conecta a porta e um dreno do quarto transistor.

[0005] Características adicionais da presente invenção tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição das modalidades exemplificadas com relação aos desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0006] A Figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração geral de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0007] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração geral de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0008] A Figura 3 é um diagrama que ilustra uma configuração de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0009] A Figura 4 é um diagrama que ilustra esquematicamente um gráfico de tempo em termos de sinais de acionamento em um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0010] A Figura 5 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0011] A Figura 6 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0012] A Figura 7 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0013] A Figura 8 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0014] A Figura 9 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0015] A Figura 10 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0016] A Figura 11 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0017] A Figura 12 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0018] A Figura 13 é um diagrama que ilustra uma configuração de circuito de um aparelho de conversão fotoelétrica.

[0019] A Figura 14 é um diagrama que ilustra uma configuração de um sistema de conversão fotoelétrica.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0020] Algumas modalidades podem aprimorar a precisão da saída de sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0021] No aparelho de conversão fotoelétrica, existe uma possibilidade de que possa ocorrer deterioração da precisão de uma saída de sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica. No aparelho de conversão fotoelétrica descrito na Figura 2 em PTL 1, um dreno do transistor diferencial funciona como um nó de saída do amplificador diferencial. Portanto, na operação de comparação, quando ocorre uma inversão em uma relação de tensão entre a tensão na porta do transistor de amplificação de pixel e a tensão na porta do transistor diferencial, ou seja, a relação de tensão é invertida, a tensão no dreno do transistor diferencial pode alterar significativamente. Mais especificamente, a quantidade da alteração na tensão no dreno do transistor diferencial é próxima ou quase igual à diferença entre uma tensão de ater-ramento e uma tensão de alimentação (AVD na Figura 2). A alteração na tensão no dreno do transistor diferencial pode ser transmitida para a porta do transistor diferencial que está conectado a um nó que fornece o sinal de referência, via a capaci-tância parasita entre a porta e o dreno do transistor diferencial.

[0022] A alteração de tensão no nó que fornece o sinal de referência pode provocar a deterioração da precisão da saída de sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica. Por exemplo, se o sinal de referência muda em uma direção oposta, após a inversão da saída do amplificador diferencial, isso pode fazer com que a saída desse amplificador diferencial seja novamente invertida. Ademais, em um caso em que um sinal de referência comum é fornecido a uma pluralidade de amplificadores diferenciais, uma alteração no sinal de referência causada por uma inversão da saída de um certo amplificador diferencial pode fazer com que a saída de outro amplificador diferencial seja invertida. Isso pode deteriorar a precisão da conversão analó-gico-digital. Isto é, há a possibilidade de que uma redução, ou deterioração, ocorra na precisão de uma saída de sinal digital a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0023] Com relação aos desenhos, os aspectos da presente descrição são descritos abaixo. Os aspectos explicados em seguida estão relacionados da primeira à décima modalidade em comum. A Figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra es-quematicamente uma configuração geral de um aparelho de conversão fotoelétrica de acordo com um aspecto. Uma pluralidade de pixels 100 forma um arranjo de pixels 102. O arranjo de pixels 102 inclui uma pluralidade de linhas de pixels e uma pluralidade de colunas de pixels. Um circuito de varredura vertical 101 controla a pluralidade de pixels 100 para ler os sinais a partir da pluralidade de pixels 100. Os sinais a partir da pluralidade de pixels 100 são lidos, por exemplo, em uma base linha a linha.

[0024] Um circuito comparador 104 compara o sinal de um pixel 100 com um sinal de referência. O sinal de referência gerado por um circuito de geração de sinal de referência 103 é inserido no circuito comparador 104. Um sinal de controle baseado no resultado da comparação feita pelo circuito comparador 104 é emitido para um contador 106 via um circuito de saída 105. Esse sinal de controle baseado no resultado da comparação controla o período de contagem de um contador 106. O contador 106 emite, para uma memória 107, um valor de contagem correspondente, ou indica, o tempo de recepção do sinal de controle. A saída do valor de contagem para a memória 107 é armazenada como um sinal digital indicando um resultado de uma conversão analógico-digital (em seguida chamada de uma conversão AD) executada no sinal a partir do pixel 100. O sinal digital armazenado na memória 107 é emitido sequencialmente a partir do aparelho de conversão fotoelétrica via um circuito de varredura horizontal 108.

[0025] Ademais, o circuito de saída 105 emite um sinal como um sinal de retorno com base no sinal do pixel 100 para o circuito comparador 104. O circuito compara-dor 104 é capaz de manter o sinal de retorno.

[0026] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração geral de um aparelho de conversão fotoelétrica de acordo com outro aspecto. No caso do aparelho de conversão fotoelétrica ilustrado na Figura 1, um contador 106 é disposto em cada coluna de pixels. O aparelho de conversão fotoelétrica ilustrado na Figura 2 é diferente do aparelho de conversão fotoelétrica ilustrado na Figura 1, onde um contador comum 109 é compartilhado por uma pluralidade de colunas de pixels. Mais especificamente, uma saída do valor de contagem pelo contador comum 109 é inserida em um latch 110 em cada coluna de pixels. Dependendo do tempo de emissão de um sinal de controle a partir do circuito de saída 105, o latch 110 de cada coluna de pixels trava o valor de contagem emitido a partir do contador comum. As outras operações são similares às do aparelho de conversão fotoelétrica ilustrado na Figura 1.

[0027] A Figura 3 ilustra as configurações do pixel 100, o circuito comparador 104 e o circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 3.

[0028] O pixel 100 inclui um elemento de conversão fotoelétrica PD, um transistor de reinicialização M1, um transistor de transferência M2, um transistor de pixel M3, e um transistor de seleção M4. Um sinal de acionamento <pR é inserido em uma porta do transistor de reinicialização M1, um sinal de acionamento φΤ é inserido em uma porta do transistor de transferência M2, e um sinal de acionamento (pS é inserido em uma porta do transistor de seleção M4.

[0029] A porta do transistor de pixel M3 é conectada a um nó de difusão flutuante (em seguida chamado de um FD). A carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica PD é transferida pelo transistor de transferência M2 para o nó FD. Isto é, um sinal baseado na carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica PD é inserido na porta do transistor de pixel M3. Em outras palavras, o transistor de pixel M3 recebe o sinal baseado na carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica PD em sua porta. O transistor de reinicialização M1 reiniciali-za a tensão na porta do transistor de pixel M3. Nota-se que devido à porta do transistor de pixel M3 ser conectada ao nó FD, a porta do transistor de pixel M3 é também chamada de um nó FD na presente descrição.

[0030] O circuito comparador 104 inclui um transistor diferencial M5. Um sinal de referência VRMP é inserido em uma porta do transistor diferencial M5. Em outras palavras, o transistor diferencial M5 recebe o sinal de referência em sua porta. O sinal de referência VRMP é, por exemplo, um sinal de tensão de rampa cuja tensão varia com o tempo. O transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5 podem ser conectados a uma fonte de corrente de saída IS1, de modo a formar um par diferencial. Na Figura 3, a fonte de corrente de saída IS1 pode ser realizada, por exemplo, com um transistor NMOS cuja porta é aplicada com uma tensão de polarização particular. A fonte de corrente de saída IS1 pode ser omitida em algumas modalidades. O transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5 são os mesmos em termos de tipo de condutividade. No presente aspecto, o transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5 são ambos transistores MOS tipo N-canal.

[0031] O circuito comparador 104 inclui um circuito grampeador 300 que trava a tensão na porta do transistor diferencial M5 em uma tensão particular. O circuito grampeador 300 inclui, por exemplo, um elemento de comutação grampeador SW1 e um elemento capacitor grampeador C1. O elemento de comutação grampeador SW1 é conectado à porta do transistor diferencial M5. O elemento de comutação grampeador SW1 é controlado por um sinal de acionamento cpCLMP. Quando o ele- mento de comutação grampeador SW1 é desligado, a porta do transistor diferencial M5 vai para um estado eletricamente flutuante. Isso torna possível travar a tensão na porta do transistor diferencial M5 em uma tensão particular. Um eletrodo do elemento capacitor grampeador C1 é conectado à porta do transistor diferencial M5. Ao outro eletrodo do elemento capacitor grampeador C1, o sinal de referência VRMP é inserido. Nesta configuração, um componente AC do sinal de referência VRMP é inserido na porta do transistor diferencial M5 via o elemento capacitor grampeador C1.

[0032] Um circuito comparador 104 mostrado na Figura 3 é disposto para uma pluralidade de pixels 100 incluídos em uma coluna de pixels, embora eles não sejam mostrados na Figura 3. Mais especificamente, as fontes dos transistores de seleção M4 da pluralidade de pixels 100 são conectadas em conjunto com a fonte de corrente de saída IS1. Ademais, os drenos dos transistores de pixel da pluralidade de pixels 100 são conectados em conjunto. Um transistor diferencial M5 forma um par diferencial junto com cada transistor de pixel M3 de uma pluralidade de pixels 100 incluídos em uma coluna de pixels. Em outras palavras, cada transistor de pixel M3 incluído em cada um da pluralidade de pixels 100 e o transistor diferencial M5 formam um par diferencial. O aparelho de conversão fotoelétrica para uso na captura de uma imagem, isto é, o aparelho de captação de imagem inclui uma pluralidade de conjuntos de uma coluna de pixels e um circuito comparador 104.

[0033] O circuito de saída 105 tendo um nó de saída 310 é conectado eletricamente ao transistor diferencial M5. O nó de saída 310 é um nó diferente de qualquer um da fonte e do dreno do transistor de pixel M3 e da fonte e do dreno do transistor diferencial M5.

[0034] O circuito de saída 105 executa uma primeira operação na qual uma tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3 é emitida para a porta do transistor diferencial M5. O circuito de saída 105 também executa uma segunda operação na qual o circuito de saída 105 recebe uma corrente a partir do transistor diferencial M5, e emite um sinal baseado em um resultado de uma comparação entre a tensão na porta do transistor de pixel M3 e a tensão na porta do transistor diferencial Μ5 para o nó de saída 310. Em outro aspecto, o circuito de saída 105 na segunda operação emite um sinal baseado no resultado de uma comparação entre a tensão na porta do transistor de pixel M3 e a tensão na porta do transistor diferencial M5 para o nó de saída 310, enquanto recebendo uma corrente a partir do transistor diferencial M5. Em outro aspecto diferente adicional, o circuito de saída 105 na segunda operação emite um sinal baseado em um resultado de uma comparação entre a tensão na porta do transistor de pixel M3 e a tensão na porta do transistor diferencial M5 para o nó de saída 310 em resposta ao recebimento de uma corrente a partir do transistor diferencial M5. Na Figura 3, “sinal de retorno” denota a tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3, e o “sinal de controle” denota o sinal baseado no resultado da comparação.

[0035] Na primeira operação, o circuito de saída 105 pode operar como uma fonte de corrente que fornece uma corrente para o transistor diferencial M5. Neste caso, o circuito de saída 105 funciona como uma carga de um amplificador operacional formado com o transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5. Assim, quando a porta e o dreno do transistor diferencial M5 estão em curto-circuito em conjunto, o circuito de saída 105 emite a tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3 para a porta do transistor diferencial M5.

[0036] Ao desligar o elemento de comutação grampeador SW1, o circuito grampeador 300 mantém a tensão emitida para a porta do transistor diferencial M5. Isto é, o circuito grampeador 300 trava a tensão na porta do transistor diferencial M5 na tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3. A tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3 inclui, por exemplo, uma tensão substancialmente igual à tensão na porta do transistor de pixel M3. Como há uma diferença na característica do transistor, uma diferença na temperatura, ruído térmico, e similares, as duas tensões descritas acima podem não ser exatamente iguais.

[0037] Na segunda operação, o circuito de saída 105 pode operar como um circuito de detecção de corrente que detecta uma corrente do transistor diferencial M5. O circuito de detecção de corrente emite uma alteração na corrente do transistor diferencial M5 como outro sinal para o nó de saída 310 diferente do dreno do transis- tor diferencial M5. Usando essa função, o circuito de saída 105 emite um sinal baseado em um resultado de uma comparação entre a tensão na porta de transistor de pixel M3 e a tensão na porta do transistor diferencial M5 para o nó de saída 310.

[0038] Por exemplo, em um caso em que a tensão na porta do transistor diferencial M5 é maior do que a tensão na porta do transistor de pixel M3, o circuito de saída 105 emite uma primeira tensão para o nó de saída 310. Por outro lado, em um caso em que a tensão na porta do transistor diferencial M5 é menor do que a tensão na porta do transistor de pixel M3, o circuito de saída 105 emite uma segunda tensão diferente da primeira tensão para o nó de saída 310.

[0039] Na descrição dada acima, a resistência parasita de um fio conectado à fonte de corrente de saída IS1 é desprezada. A resistência parasita do fio pode causar um deslocamento em um amplificador operacional formado com o transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5.

[0040] O circuito de saída 105 inclui uma unidade de controle que controla, na segunda operação descrita acima, a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5 para ser menor do que a alteração na tensão do nó de saída 310. Em particular, a unidade de controle controla a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5 para que seja menor do que a alteração na tensão no nó de saída 310, quando uma inversão ocorre relativa à relação de magnitude entre a magnitude da tensão na porta do transistor de pixel M3 e a magnitude da tensão na porta do transistor diferencial M5. Neste caso, a alteração na tensão no nó de saída 310 pode ser definida como a diferença entre a primeira tensão e a segunda tensão descritas acima.

[0041] A unidade de controle pode incluir um circuito espelho de corrente. O circuito espelho de corrente compreende ao menos dois transistores, cada um tendo uma porta conectada a uma porta do outro dos dois transistores. Um dreno de um dos dois transistores é conectado eletricamente ao transistor diferencial M5.

[0042] A unidade de controle pode incluir um elemento de comutação que conecta a porta e o dreno do outro dos dois transistores, o outro sendo diferente de um tendo o dreno eletricamente conectado ao transistor diferencial M5. Usando esse elemento de comutação, é possível comutar entre a primeira operação e a segunda operação descritas acima. Em outras palavras, a primeira operação e a segunda operação podem ser comutadas em resposta ao ligamento/desligamento do estado dos elementos de comutação.

[0043] Como descrito acima, o circuito de saída 105 inclui a unidade de controle que reduz a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5. Essa configuração permite uma redução da alteração no sinal de referência devido à alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5. Como resultado, é possível aprimorar a precisão da saída de sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0044] Em seguida, o acionamento do aparelho de conversão fotoelétrica de acordo com a presente modalidade é descrito abaixo. A Figura 4 é um diagrama que ilustra esquematicamente um gráfico de tempo dos sinais de acionamento no aparelho de conversão fotoelétrica. A Figura 4 mostra os sinais de acionamento para um período de varredura horizontal (período de 1 Fl) durante o qual o sinal é lido a partir de uma linha de pixels. Quando um sinal de acionamento está em um nível alto, os transistores aos quais esse sinal de acionamento é fornecido são ligados. Quando um sinal de acionamento está em um nível baixo, os transistores aos quais este sinal de acionamento é fornecido são desligados. A tensão específica do nível alto e a do nível baixo são determinadas dependendo do tipo de condutividade dos transistores.

[0045] Na presente modalidade, quando o sinal de acionamento (pCLMP está no nível alto, o circuito de saída 105 opera como uma fonte de corrente. Quando o sinal de acionamento (pCLMP está no nível baixo, o circuito de saída 105 opera como um circuito de detecção de corrente.

[0046] Primeiro, o sinal de acionamento q>R e o sinal de acionamento (pCLMP são configurados no nível alto. Como um resultado, o transistor de reinicialização M1 e o elemento de comutação grampeador SW1 entram em um estado “on”, ou seja, eles são ligados. A tensão no nó FD é reinicializada para uma tensão particular, tal como uma tensão de alimentação VDD (em seguida chamada de um nível de reinicialização). Ao mesmo tempo, o circuito de saída 105 emite uma tensão baseada na tensão no nó FD (em seguida chamada de um nível grampeador) para a porta do transistor diferencial M5 e para o elemento capacitor grampeador C1. Ou seja, o circuito de saída 105 executa a primeira operação na qual a tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3 é emitida para a porta do transistor diferencial M5.

[0047] Então, o sinal de acionamento (pReo sinal de acionamento (pCLMP são alterados sequencialmente para o nível baixo. Como um resultado, o nível de reinici-alização é mantido pelo nó FD, e o nível grampeador é executado pelo elemento capacitor grampeador C1. Ao desligar o transistor de reinicialização M1 antes de desligar o elemento de comutação grampeador SW1, o ruído térmico gerado no transistor de reinicialização M1 é refletido no nível grampeador. Em um estado imediatamente após o elemento de comutação grampeador SW1 desligar, a tensão no nó FD, que é a tensão na porta do transistor de pixel M3, é quase igual à tensão na porta do transistor diferencial M5.

[0048] Subsequentemente, o sinal de referência VRMP é alterado para uma tensão mais alta. Como um resultado, a tensão na porta do transistor diferencial M5 torna-se maior do que a tensão na porta do transistor de pixel M3. Uma vez que o transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5 formam um par diferencial, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor diferencial M5.

[0049] Em seguida, uma redução gradual é iniciada no sinal de referência VRMP. A redução gradual é uma operação de reduzir gradualmente a tensão do sinal de referência VRMP. Em um certo momento, uma inversão ocorre na relação entre a magnitude da tensão na porta de transistor de pixel M3 e a magnitude da tensão na porta do transistor diferencial M5. Depois que a inversão ocorre nessa relação, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor de pixel M3, e a corrente do transistor diferencial M5 diminui.

[0050] O circuito de saída 105 detecta uma alteração na corrente do transistor diferencial M5. Mais especificamente, no momento em que a redução ocorre na corrente do transistor diferencial M5, o circuito de saída 105 emite um sinal indicando a ocorrência da alteração na corrente, como um sinal de controle, para o nó de saída 310. Em outras palavras, o circuito de saída 105 executa a segunda operação na qual o sinal baseado no resultado da comparação entre a tensão na porta do transistor de pixel M3 e a tensão na porta do transistor diferencial M5 é emitido para o nó de saída 310.

[0051] No aparelho de conversão fotoelétrica mostrado na Figura 1, o sinal de controle controla o contador 106 para medir um tempo desde o início da redução gradual até a ocorrência da inversão na relação de magnitude da tensão. No aparelho de conversão fotoelétrica mostrado na Figura 2, o sinal de controle controla o latch 110 para medir um tempo desde o início da redução gradual até a ocorrência da inversão na relação da magnitude da tensão. Depois de um período predeterminado decorrido desde o início da redução gradual, a conversão AD do nível de reini-cialização é finalizada. O período no qual a conversão AD do nível de reinicialização é executada é denotado por N_AD na Figura 4.

[0052] Então, o sinal de referência VRMP é reiniciado. Ao alterar o sinal de acionamento φΤ para o nível alto, o transistor de transferência M2 é ligado, e uma carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica PD é transferida para o nó FD. Na presente descrição, a tensão no nó FD em um estado após a carga ter sido transferida do elemento de conversão fotoelétrica PD para o nó de FD, é chamada de um nível de sinal óptico.

[0053] Depois que o sinal de acionamento φΤ é alterado para o nível baixo, a redução gradual do sinal de referência VRMP é iniciada. Subsequentemente, a conversão AD do nível do sinal óptico é executada de um modo similar ao da conversão AD do nível de reinicialização. O período no qual a conversão AD do nível do sinal óptico é executada é denotado por S_AD na Figura 4.

[0054] Embora uma descrição detalhada não seja dada aqui, no aparelho de conversão fotoelétrica, a amostragem digital duplamente correlacionada (CDS) pode ser executada subtraindo-se um valor de código obtido pela conversão AD do nível de reinicialização de um valor de código obtido pela conversão AD do nível de sinal óptico.

[0055] Na presente modalidade, o circuito de saída 105 inclui a unidade de con- trole que reduz a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5. Portanto, na operação descrita acima, quando ocorre uma inversão na relação de tensão, uma alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5 é suprimida. Assim, é possível reduzir a alteração do sinal de referência VRMP. Como um resultado, é possível aumentar a precisão do sinal digital emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0056] No aspecto descrito acima, o transistor diferencial M5 forma um par diferencial em conjunto com o transistor de pixel M3 em cada um dos pixels 100. No entanto, em um aspecto alternativo, o transistor diferencial M5 pode formar um par diferencial em conjunto com um transistor que não está incluído em qualquer pixel 100. Por exemplo, um sinal emitido a partir de cada pixel 100 é emitido por uma unidade amplificadora incluída em cada pixel 100 para uma linha de sinal comum. Em seguida, o sinal na linha de saída comum é inserido na porta do transistor descrito acima que forma o par diferencial em conjunto com o transistor diferencial M5. Também no aspecto alternativo descrito acima, é possível aumentar a precisão da saída de sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0057] Algumas modalidades de acordo com a presente descrição são descritas abaixo. A menos que de outra forma descrito, os aspectos acima são aplicados a todas as modalidades. Nota-se que uma parte de uma modalidade pode ser substituída por uma parte de outra modalidade, ou uma parte de uma modalidade pode ser adicionada à outra modalidade.

[0058] Primeira Modalidade [0059] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma primeira modalidade, é descrito abaixo. A primeira modalidade é caracterizada pelo fato de que a unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente.

[0060] A Figura 5 ilustra as configurações do pixel 100, o circuito comparador 104 e o circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 5. Partes similares em função daquelas da Figura 3 são indicadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0061] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente incluindo um transistor MOS do tipo canal P M6 e um transistor MOS do tipo canal P M7, Um dreno do transistor M6 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5. Uma porta do transistor M6 e uma porta do transistor M7 são conectadas em conjunto.

[0062] Quando o circuito de saída 105 executa a primeira operação, o circuito espelho de corrente formado com os transistores M6 e M7 espelha uma corrente do transistor M7 para o transistor M6. Quando o circuito de saída 105 executa a segunda operação, o circuito espelho de corrente espelha uma corrente do transistor M6 para o transistor M7.

[0063] Na presente modalidade, na primeira operação, o circuito espelho de corrente opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente a partir do transistor M6 para o transistor diferencial M5. Na segunda operação, o circuito espelho de corrente opera como um circuito de detecção de corrente que espelha a corrente inserida no transistor M6 a partir do transistor diferencial M5 para o transistor M7.

[0064] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um elemento capacitor C2. O elemento capacitor C2 tem um primeiro terminal conectado eletricamente ao dreno do transistor M6 e um segundo terminal conectado eletricamente à porta do transistor M6. Via o elemento capacitor C2, o dreno e a porta do transistor M6 são acoplados AC entre si, e assim é possível espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7.

[0065] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro elemento de comutação SW2. O primeiro elemento de comutação SW2 conecta a porta e o dreno do transistor M7. Ao ligar o primeiro elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M7 para o transistor M6. Ao desligar o primeiro elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7. Isto é, o primeiro elemento de comutação SW2 comuta entre a primeira operação e a segunda operação executadas com o circuito de saída 105.

[0066] Nota-se que a capacitância do elemento capacitor C2 é maior do que a capacitância de acoplamento entre as duas extremidades do primeiro elemento de comutação SW2 em um estado no qual o primeiro elemento de comutação SW2 está no estado “off”. Em um caso em que um transistor MOS é usado como o primeiro elemento de comutação SW2, as duas extremidades do primeiro elemento de comutação SW2 são a fonte e o dreno deste transistor MOS. A configuração descrita acima torna possível aprimorar a estabilidade da operação do circuito espelho de corrente.

[0067] O circuito grampeador 300 inclui um elemento de comutação grampeador SW1 e um elemento capacitor grampeador C1. Na presente modalidade, o elemento de comutação grampeador SW1 se conecta à porta e ao dreno do transistor diferencial M5. O elemento de comutação grampeador SW1 pode conectar eletricamente a porta e o dreno do transistor diferencial M5 via um circuito de porta comum.

[0068] Pode ser desejável que o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comutação SW2 operem na mesma fase. Na presente modalidade, através do controle do elemento de comutação grampeador SW1 e do primeiro elemento de comutação SW2 usando um sinal de acionamento comum cpCLMP, o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comutação SW2 operam na mesma fase.

[0069] Na presente modalidade, o circuito de saída 105 inclui uma fonte de corrente de referência IS2 conectada ao nó de saída 310. A fonte de corrente de referência IS2 emite uma corrente de referência para o transistor M7. O nó de saída 310 é conectado a um circuito inversor.

[0070] Na presente modalidade, o aparelho de conversão fotoelétrica é acionado por sinais de acionamento mostrados na Figura 4. Durante o período no qual o sinal de acionamento cpCLMP está no nível alto, o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comutação SW2 são ligados. A corrente de referência a partir da fonte de corrente de referência IS2 é emitida para o transistor diferencial M5 via o espelho de corrente formado com os transistores M6 e M7. Isto é, o transistor M6 opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente para o transistor diferencial M5.

[0071] O elemento de comutação grampeador SW1 se conecta à porta e ao dreno do transistor diferencial M5. Como um resultado, o transistor de pixel M3, o transistor diferencial M5, e a fonte de corrente de saída IS1 operam como um seguidor de tensão no qual uma fonte de corrente fornecida pelo transistor M6 opera como uma carga. Assim, a tensão no nó FD é emitida para a porta do transistor diferencial M5 e do elemento capacitor grampeador C1. Em outras palavras, o circuito de saída 105 executa a primeira operação na qual a tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3 é emitida para a porta do transistor diferencial M5.

[0072] Quando o sinal de acionamento (pCLMP vai para o nível baixo, o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comutação SW2 desligam. Depois disso, o circuito de saída 105 executa a segunda operação na qual a tensão na porta do transistor de pixel M3 é comparada com a tensão na porta do transistor diferencial M5.

[0073] Como descrito acima, a porta e o dreno do transistor M6 são acoplados no modo AC entre si via o elemento capacitor C2. Portanto, uma corrente que flui através do transistor diferencial M5 é espelhada a partir do transistor M6 para o transistor M7. A tensão no nó de saída 310 altera dependendo da relação entre a magnitude da corrente espelhada e a corrente de referência a partir da fonte de corrente de referência IS2. Isto é, um sinal é emitido para o nó de saída 310 com base no resultado da comparação.

[0074] Aqui, são descritos exemplos de valores de vários elementos. Por exemplo, os transistores M6 e M7, que formam o circuito espelho de corrente, são substancialmente iguais em tamanho. Uma quantidade de uma corrente IJS1 da fonte de corrente de saída e uma quantidade da corrente IJS2 da fonte de corrente de referência IS2 satisfazem substancialmente uma relação IJS1 = 2 x IJS2.

[0075] Nas condições descritas acima, na primeira operação, uma corrente com magnitude quase igual à metade da quantidade de corrente IJS1 da fonte de corrente de saída IS1 flui através de cada um do transistor de pixel M3 e do transistor diferencial M5, ou seja, uma corrente substancialmente igual à quantidade de corrente IJS2 flui através de cada um deles. Na segunda operação, quando a tensão na porta do transistor diferencial M5 é maior do que a tensão na porta do transistor de pixel M3, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor diferencial M5, e substancialmente nenhuma corrente passa através do transistor de pixel M3. Portanto, uma corrente com substancialmente a mesma magnitude da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor M7. Como um resultado, a tensão no dreno do transistor M7, que é a tensão no nó de saída 310 torna-se quase igual à tensão de alimentação VDD.

[0076] Quando o sinal de referência reduz gradualmente, a tensão na porta do transistor diferencial M5 torna-se menor do que a tensão na porta do transistor de pixel M3. Neste estado, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor de pixel M3, e a corrente do transistor diferencial M5 torna-se substancialmente igual a zero. Portanto, a corrente do transistor M7 também torna-se substancialmente igual a zero. Como um resultado, a tensão no dreno do transistor M7, isto é, a tensão no nó de saída 310 torna-se quase igual à tensão de aterramento.

[0077] Como descrito acima, o circuito de saída 105 detecta uma alteração na corrente do transistor diferencial M5. Nesta operação, o transistor M6 opera como uma entrada do circuito espelho de corrente. Mesmo quando uma alteração ocorre na corrente de dreno do transistor diferencial M5, nenhuma alteração significativa ocorre na tensão no dreno do transistor M6. Em outras palavras, o circuito espelho de corrente controla a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5, de modo a ser menor do que a alteração na tensão no nó de saída. Assim, é possível reduzir a alteração na tensão do sinal de referência VRMP. Como um resultado, a presente modalidade permite aprimorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0078] Em um exemplo comparativo do aparelho de conversão fotoelétrica descrito no Documento de Patente 1, após a operação grampeador terminar, o transistor PMOS 203 continua a operar como uma fonte de corrente constante. Nesta situação, a tensão no dreno do transistor diferencial 201 é lida como uma saída. Portanto, quando uma inversão na relação de tensão ocorre, ocorre uma grande alteração na tensão de dreno do transistor diferencial 201. Essa alteração de tensão provoca uma alteração na tensão do sinal de referência, que, como um resultado, pode causar uma redução na qualidade da imagem.

[0079] Como descrito acima, a presente modalidade permite aprimorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0080] Segunda Modalidade [0081] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma segunda modalidade, é descrito abaixo. Esta modalidade é diferente da primeira modalidade pelo fato de que o circuito de saída 105 inclui uma fonte de corrente IS3. As diferenças a partir da primeira modalidade são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares às da primeira modalidade é omitida.

[0082] A Figura 6 ilustra as configurações do pixel 100, o circuito comparador 104 e o circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 6. As partes similares em função daquelas da Figura 3 ou da Figura 5 são indicadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada da mesma é omitida.

[0083] O circuito de saída 105 inclui a fonte de corrente IS3. A fonte de corrente IS3 é conectada ao dreno do transistor M6 do circuito espelho de corrente. O fornecimento da fonte de corrente IS3 torna possível impedir que a corrente do transistor M6 se torne igual a 0, quando a corrente do transistor diferencial M5 torna-se substancialmente igual a 0. Isso permite um aprimoramento nas características de resposta do circuito de saída 105.

[0084] Aqui, são descritos os exemplos de valores de vários elementos. Pode ser desejável que a quantidade da corrente IJS3 da fonte de corrente IS3 seja menor do que a quantidade da corrente IJS1 da fonte de corrente de saída IS1 e do que a quantidade da corrente IJS2 da fonte de corrente de referência IS2. Em um caso em que os transistores M6 e M7, que formam o circuito espelho de corrente, são quase iguais em tamanho, pode ser desejável que a quantidade de corrente IJS1, a quantidade de corrente IJS2, e a quantidade de corrente IJS3 satisfaçam substancialmente uma relação IJS1 = 2 x (IJS2 - IJS3).

[0085] Como descrito acima, a presente modalidade permite aumentar a velocidade de operação do aparelho de conversão fotoelétrica. Ademais, como com a primeira modalidade, a presente modalidade permite aprimorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0086] Terceira Modalidade [0087] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma terceira modalidade, é descrito a seguir. A terceira modalidade é diferente da primeira e da segunda modalidade nas quais o elemento capacitor C2 da unidade de controle do circuito de saída 105 é substituído por um segundo elemento de comutação SW3. As diferenças em relação à primeira e à segunda modalidade são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares àquelas da primeira ou da segunda modalidade é omitida.

[0088] A Figura 7 ilustra as configurações do pixel 100, do circuito comparador 104 e do circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 7. As partes similares em função daquelas da Figura 3, da Figura 5 ou da Figura 6 são denotadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0089] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente incluindo um transistor MOS do tipo de Canal P M6 e um transistor MOS do tipo de Canal P M7. Um dreno do transistor M6 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5. Uma porta do transistor M6 e uma porta do transistor M7 são conectadas em conjunto.

[0090] Quando o circuito de saída 105 executa a primeira operação, o circuito espelho de corrente formado com os transistores M6 e M7 espelha uma corrente do transistor M7 para o transistor M6. Quando o circuito de saída 105 executa a segunda operação, o circuito espelho de corrente espelha uma corrente do transistor M6 para o transistor M7.

[0091] Na presente modalidade, na primeira operação, o circuito espelho de corrente opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente do transistor M6 para o transistor diferencial M5. Na segunda operação, o circuito espelho de corrente opera como um circuito de detecção de corrente que espelha a entrada de corrente para o transistor M6 a partir do transistor diferencial M5 para o transistor M7.

[0092] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro elemento de comutação SW2 e um segundo elemento de comutação SW3. O primeiro elemento de comutação SW2 conecta a porta e o dreno do transistor M7. O segundo elemento de comutação SW3 conecta eletricamente o dreno e a porta do transistor M6.

[0093] Na presente modalidade, o primeiro elemento de comutação SW2 e o segundo elemento de comutação SW3 operam de forma exclusiva. Em outras palavras, quando o primeiro elemento de comutação SW2 está em um estado “on”, o segundo elemento de comutação SW3 desliga. Por outro lado, quando o primeiro elemento de comutação SW2 está um estado “off”, o segundo elemento de comutação SW3 liga. Mais especificamente, o primeiro elemento de comutação SW2 é controlado por um sinal de acionamento cpCLMP. O segundo elemento de comutação SW3 é controlado por um sinal de acionamento cpCLMPB que é oposto em fase ao sinal de acionamento (pCLMP.

[0094] Ao ligar o primeiro elemento de comutação SW2 e desligar o segundo elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M7 para o transistor M6. Ao desligar o primeiro elemento de comutação SW2 e ao ligar o segundo elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7. Isto é, o primeiro elemento de comutação SW2 e o segundo elemento de comutação SW3 comutam entre a primeira operação e a segunda operação de operação executadas com o circuito de saída 105.

[0095] Assim, como com a primeira modalidade, a presente modalidade permite aprimorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0096] Quarta Modalidade [0097] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma quarta modalidade, é descrito em seguida. A quarta modalidade é diferente da primeira à terceira modalidades nas quais o circuito de saída 105 inclui um circuito amplificador de fonte comum. As diferenças entre a primeira e a terceira modalidades são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares àquelas de qualquer uma da primeira à terceira modalidades é omitida.

[0098] A Figura 8 ilustra configurações do pixel 100, do circuito comparador 104 e do circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 8. As partes similares em função daquelas da Figura 3 e das Figuras 5 à Figura 7 são denotadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0099] O circuito de saída 105 inclui um circuito amplificador de fonte comum, incluindo uma fonte de corrente IS4 e um transistor MOS do tipo de canal N MS. Um nó de entrada do circuito amplificador de fonte comum é conectado ao dreno do transistor M7 via um elemento capacitor C3. O nó de saída do circuito amplificador de fonte comum opera como o nó de saída 310 do circuito de saída 105.

[0100] O circuito de saída 105 inclui ainda um terceiro elemento de comutação SW4. O fornecimento do terceiro elemento de comutação SW4 torna possível, na primeira operação, travar a tensão do nó de entrada do circuito amplificador de fonte comum. O terceiro elemento de comutação SW4, como com o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comutação SW2, é controlado pelo sinal de acionamento cpCLMP. Durante um período em que o sinal de acionamento cpCLMP está no nível alto, o elemento de comutação grampeador SW1, o primeiro elemento de comutação SW2, e o terceiro elemento de comutação SW4 são ligados, e assim o elemento capacitor grampeador C1, o elemento capacitor C2, e o elemento capacitor C3 são travados nos seus respectivos pontos de operação.

[0101] Na presente modalidade, como descrito acima, o circuito de saída 105 inclui o circuito amplificador de fonte comum. Isso torna possível aumentar o ganho na segunda operação. Ademais, como com a primeira modalidade, a presente modalidade permite aprimorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0102] Quinta Modalidade [0103] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma quinta modalidade, é descrito a seguir. A quinta modalidade é diferente da primeira à quarta modalidades nas quais o circuito de saída 105 inclui uma pluralidade de circuitos espelho de corrente. As diferenças da primeira à quarta modalidades são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares àquelas da primeira à quarta modalidades é omitida.

[0104] A Figura 9 ilustra configurações do pixel 100, o circuito comparador 104 e o circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 9. As partes similares em função daquelas da Figura 3 e das Figuras 5 a 8 são denotadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0105] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro circuito espelho de corrente incluindo um transistor MOS do tipo canal P M8 e um transistor MOS do tipo canal P M9. Um dreno do transistor M8 é conectado eletricamente a um dreno do transistor de pixel M3. Uma porta do transistor M8 e uma porta do transistor M9 são conectadas em conjunto. O primeiro circuito espelho de corrente emite uma corrente do transistor de pixel M3 para um dreno, funcionando como um primeiro nó de saída de espelho do transistor M9.

[0106] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um segundo circuito espelho de corrente, incluindo um transistor MOS do tipo canal P M6 e um transistor MOS do tipo canal P M7. Um dreno do transistor M6 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5. Uma porta do transistor M6 e uma porta do transistor M7 são conectadas em conjunto. O segundo circuito espelho de corrente emite uma corrente do transistor diferencial M5 para um dreno, funcionando como um segundo nó de saída de espelho do transistor M7.

[0107] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui adicionalmente um terceiro circuito espelho de corrente, incluindo um transistor MOS do tipo canal N M10 e transistor MOS do tipo canal N M11. Um dreno do transistor M10 é conectado eletricamente a um dreno do transistor M7. Uma porta do transistor M10 e uma porta do transistor M11 são conectadas em conjunto. O terceiro circuito espelho de corren- te emite um segundo nó de saída de espelho (o dreno do transistor M7) para um primeiro nó de saída de espelho (o dreno do transistor M9).

[0108] Um nó, através do qual o dreno do transistor M9 e o dreno do transistor M11 são conectados, funciona como o nó de saída 310 do circuito de saída 105. O elemento de comutação grampeador SW1 conecta à porta do transistor diferencial M5 e o nó de saída 310.

[0109] Quando o elemento de comutação grampeador SW1 liga, a tensão no nó de saída 310 retorna à porta do transistor diferencial M5. Isto é, o transistor de pixel M3 e o transistor diferencial M5 operam como um seguidor de tensão. Como descrito acima, o circuito de saída 105 executa a primeira operação na qual a tensão baseada na tensão na porta do transistor de pixel M3 é emitida para a porta do transistor diferencial M5.

[0110] Quando o elemento de comutação grampeador SW1 desliga, a corrente do transistor de pixel M3 e uma corrente do transistor diferencial M5 são emitidas para o nó de saída 310 via o transistor de M9 e o transistor M11, respectivamente. A corrente do transistor de pixel M3 e a corrente do transistor diferencial M5 são comparadas no nó de saída 310, e um sinal que representa um resultado da comparação é emitido para o nó de saída 310. A relação entre a corrente do transistor de pixel M3 e a corrente do transistor diferencial M5 é determinada pela relação entre as tensões nas portas desses dois transistores. Como descrito acima, o circuito de saída 105 executa a segunda operação na qual a tensão na porta do transistor de pixel M3 e a tensão na porta do transistor diferencial M5 são comparadas, e um sinal baseado no resultado da comparação é enviado.

[0111] Assim, como com a primeira modalidade, a presente modalidade permite aprimorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0112] Sexta Modalidade [0113] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma modalidade 6, é descrito abaixo. A sexta modalidade é diferente da primeira à quinta modalidades pelo fato de que o circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente e um circuito de porta comum. As diferenças da primeira à quinta modalidades são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares às da primeira à quinta modalidades é omitida.

[0114] A Figura 10 ilustra as configurações do pixel 100, o circuito comparador 104 e o circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 10. As partes similares em função daquelas da Figura 3 e das Figuras 5 a 9 são denotadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0115] A unidade de controle de circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente, incluindo um transistor MOS do tipo canal P M6 e um transistor MOS do tipo canal P M7. Um dreno do transistor M6 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5. Uma porta do transistor M6 e uma porta do transistor M7 são conectadas em conjunto.

[0116] O circuito espelho de corrente inclui adicionalmente um transistor MOS do tipo canal P MG1 e um transistor MOS do tipo de canal P MG2. O transistor MG1 e o transistor MG2 são conectados no modo cascata respectivamente ao transistor M6 e ao transistor M7. Uma tensão de polarização VbS é fornecida a uma porta do transistor MG1 e a uma porta do transistor MG2. Como um resultado, tanto o transistor MG1 quanto o transistor MG2 formam um circuito de porta comum.

[0117] Quando o circuito de saída 105 executa a primeira operação, o circuito espelho de corrente formado com os transistores M6 e M7 espelha uma corrente do transistor M7 para o transistor M6. Quando o circuito de saída 105 executa a segunda operação, o circuito espelho de corrente espelha uma corrente do transistor M6 M7 para o transistor.

[0118] Na presente modalidade, na primeira operação, o circuito espelho de corrente opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente a partir do transistor M6 para o transistor diferencial M5. Na segunda operação, o circuito espelho de corrente opera como um circuito de detecção de corrente que espelha a corrente inserida no transistor M6 a partir do transistor diferencial M5 para o transistor M7.

[0119] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um elemento capacitor C2. O elemento capacitor C2 tem um primeiro terminal e um segundo terminal. O primeiro terminal do elemento capacitor C2 é conectado eletricamente ao dreno do transistor M6 via um circuito de porta comum (transistor MG1). O segundo terminal do elemento capacitor C2 é conectado eletricamente à porta do transistor M6. Através do elemento capacitor C2, o dreno e a porta do transistor M6 são acoplados no modo AC entre si, e assim é possível espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7.

[0120] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro elemento de comutação SW2. O primeiro elemento de comutação SW2 conecta eletricamente a porta e o dreno do transistor M7 via um circuito de porta comum (transistor MG2). Ao ligar o primeiro elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M7 para o transistor M6. Ao desligar o primeiro elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7. Isto é, o primeiro elemento de comutação SW2 comuta entre a primeira operação e a segunda operação executadas com o circuito de saída 105.

[0121] Nota-se que a capacitância do elemento capacitor C2 é maior que a capacidade de acoplamento entre as duas extremidades do primeiro elemento de comutação SW2 em um estado no qual o primeiro elemento de comutação SW2 está no estado “off”. Em um caso em que um transistor MOS é usado como o primeiro elemento de comutação SW2, as duas extremidades do primeiro elemento de comutação SW2 são a fonte e o dreno desse transistor MOS. A configuração descrita acima torna possível melhorar a estabilidade da operação do circuito espelho de corrente.

[0122] O circuito grampeador 300 inclui um elemento de comutação grampeador SW1 e um elemento capacitor grampeador C1. Na presente modalidade, o elemento de comutação grampeador SW1 conecta eletricamente a porta e o dreno do transistor diferencial M5 via o circuito de porta comum (transistor MG1).

[0123] Pode ser desejável que o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comutação SW2 operem na mesma fase. Na presente modalidade, o elemento de comutação grampeador SW1 e o primeiro elemento de comu- tação SW2 são controlados por um sinal de acionamento comum (pCLMP.

[0124] Na presente modalidade, o circuito de saída 105 inclui uma fonte de corrente de referência IS2 conectada ao nó de saída 310. A fonte de corrente de referência IS2 emite uma corrente de referência para o transistor M7. O nó de saída 310 é conectado a um circuito inversor.

[0125] Na presente modalidade, o aparelho de conversão fotoelétrica é acionado por sinais de acionamento mostrados na Figura 4. Isto é, na presente modalidade, o acionamento é executado de um modo similar à primeira modalidade.

[0126] Os exemplos de valores de vários elementos são descritos. Por exemplo, os transistores M6 e M7, que formam o circuito espelho de corrente são substancialmente iguais em tamanho. A quantidade de corrente IJS1 da fonte de corrente de saída IS1, a quantidade de corrente IJS2 da fonte de corrente de referência IS2, e a quantidade da corrente IJS3 da fonte de corrente IS3 satisfazem substancialmente uma relação IJS1 =2x (IJS2 - IJS3 ).

[0127] Nas condições descritas acima, na primeira operação, uma corrente com magnitude quase igual à metade da quantidade de corrente IJS1 da fonte de corrente de saída IS1 passa através de cada um do transistor de pixel M3 e do transistor diferencial M5, ou seja, a corrente que flui através de cada um desses dois transistores é quase igual à quantidade de uma corrente (IJS2 - IJS3). Na segunda operação, quando a tensão na porta do transistor diferencial M5 é maior do que a tensão na porta do transistor de pixel M3, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor diferencial M5, e substancialmente nenhuma corrente flui através do transistor de pixel M3. Portanto, uma corrente com substancialmente a mesma magnitude fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor M7. Como IS1 = 2 x IS2, a tensão no dreno do transistor M7, isto é, a tensão no nó de saída 310 torna-se quase igual à tensão de alimentação VDD.

[0128] Quando o sinal de referência reduz gradualmente, a tensão na porta do transistor diferencial M5 torna-se menor do que a tensão na porta do transistor de pixel M3. Nesse estado, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor de pixel M3, e a corrente do transistor diferencial M5 torna- se substancialmente igual a zero. Portanto, a corrente do transistor M7 também torna-se substancialmente igual a zero. Como um resultado, a tensão no dreno do transistor M7, isto é, a tensão no nó de saída 310 torna-se quase igual à tensão de aterramento.

[0129] Conforme descrito acima, o circuito de saída 105 detecta uma alteração na corrente do transistor diferencial M5. Nesta operação, o transistor M6 funciona como uma entrada do circuito espelho de corrente. Mesmo quando uma alteração ocorre na corrente de dreno do transistor diferencial M5, não ocorre nenhuma alteração significativa na tensão no dreno do transistor M6. Em outras palavras, o circuito espelho de corrente controla a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5, de modo que seja menor do que a alteração na tensão no nó de saída. Assim, é possível reduzir a alteração na tensão do sinal de referência VRMP. Como um resultado, a presente modalidade permite melhorar a precisão do sinal de saída do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0130] Na presente modalidade, o transistor M6 e o transistor M7 formando o circuito espelho de corrente são conectados cada um em modo cascata a um circuito de porta comum. Isso torna possível reduzir a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5 de forma mais eficaz do que com a primeira modalidade.

[0131] Sétima Modalidade [0132] Será descrito a seguir um aparelho de conversão fotoelétrica de acordo com uma modalidade 7. A sétima modalidade é diferente da sexta modalidade pelo fato de que o elemento capacitor C2 da unidade de controle de circuito de saída 105 é substituído por um segundo elemento de comutação SW3. Diferenças a partir da sexta modalidade são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares às da sexta modalidade é omitida. Nota-se que na presente modalidade, o segundo elemento de comutação SW3 funciona de uma forma similar à do segundo elemento de comutação SW3, acordo com a terceira modalidade.

[0133] A Figura 11 ilustra configurações do pixel 100, do circuito comparador 104 e do circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 11. Partes similares em função das da Figura 7 ou da Figura 10 são indicadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0134] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente incluindo um transistor MOS do tipo canal P M6 e um transistor MOS do tipo canal P M7. Um dreno do transistor M6 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5. Uma porta do transistor M6 e uma porta do transistor M7 são conectadas em conjunto.

[0135] O circuito espelho de corrente inclui adicionalmente um transistor MOS do tipo de canal P MG1 e um transistor MOS do tipo de canal P MG2. O transistor MG1 e o transistor MG2 são conectados no modo cascata respectivamente ao transistor M6 e ao transistor M7. Uma tensão de polarização Vbs é fornecida a uma porta do transistor MG1 e a uma porta do transistor MG2. Como um resultado, cada um do transistor MG1 e do transistor MG2 forma um circuito de porta comum.

[0136] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro elemento de comutação SW2 e um segundo elemento de comutação SW3. O primeiro elemento de comutação SW2 conecta eletricamente a porta e o dreno do transistor M7 via um circuito de porta comum (transistor MG2). O segundo elemento de comutação SW3 conecta eletricamente a porta e o dreno do transistor M6 via um circuito de porta comum (transistor MG1).

[0137] Na presente modalidade, o primeiro elemento de comutação SW2 e o segundo elemento de comutação SW3 operam de forma exclusiva. Em outras palavras, quando o primeiro elemento de comutação SW2 está em um estado “on”, o segundo elemento de comutação SW3 desliga. Por outro lado, quando o primeiro elemento de comutação SW2 é em um estado “off”, o segundo elemento de comutação SW3 liga. Mais especificamente, o primeiro elemento de comutação SW2 é controlado por um sinal de acionamento cpCLMP. O segundo elemento de comutação SW3 é controlado por um sinal de acionamento (pCLMPB que é oposto em fase ao sinal de acionamento (pCLMP.

[0138] Ao ligar o primeiro elemento de comutação SW2 e desligar o segundo elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M7 para o transistor M6. Ao desligar o primeiro elemento de comutação SW2 e ligar o segundo elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7. Isto é, o primeiro elemento de comutação SW2 e o segundo elemento de comutação SW3 comutam entre a primeira operação e a segunda operação executadas com o circuito de saída 105.

[0139] Desse modo, como com a sexta modalidade, a presente modalidade permite melhorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelé-trica.

[0140] Oitava Modalidade [0141] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma modalidade 8, é descrito abaixo. A oitava modalidade é diferente da primeira à sétima modalidades pelo fato de que o circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente e um transistor de carga. Diferenças da primeira à sétima modalidades são descritas a seguir, mas a descrição de partes similares daquelas de qualquer uma da primeira à sétima modalidade é omitida.

[0142] A Figura 12 ilustra configurações do pixel 100, do circuito comparador 104 e do circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 12. Partes similares em função daquelas da Figura 3 e das Figuras 5 a 11 são denotadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0143] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um circuito espelho de corrente incluindo um transistor MOS do tipo de canal N M6 e um transistor MOS do tipo de canal N M7. Um dreno do transistor M6 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5 via um circuito de porta comum (transistor MG1). Uma porta do transistor M6 e uma porta do transistor M7 são conectadas em conjunto.

[0144] Quando o circuito de saída 105 executa a primeira operação, o circuito espelho de corrente formado com os transistores M6 e M7 espelha uma corrente do transistor M7 para o transistor M6. Quando o circuito de saída 105 executa a segun- da operação, o circuito espelho de corrente espelha uma corrente do transistor M6 para o transistor M7.

[0145] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui os transistores de carga do tipo de canal P ML1 e ML2. Um dreno do transistor de carga ML1 é conectado eletricamente a um dreno do transistor diferencial M5. Uma porta do transistor de carga ML1 e uma porta do transistor de carga ML2 são conectadas em conjunto, e uma tensão de polarização Vbs1 é fornecida às portas conectadas comumente. Os transistores de carga ML1 e ML2 operam, cada um, como uma fonte de corrente.

[0146] Na presente modalidade, as conexões do transistor diferencial M5 e do transistor M6 são feitas de modo a receber complementarmente uma corrente a partir do transistor de carga ML1. Em outras palavras, o transistor diferencial M5 e o transistor M6 são dispostos em paralelo em um caminho elétrico entre o dreno do transistor de carga e o nó de aterramento. Nesta configuração, a soma da corrente do transistor diferencial M5 e da corrente do transistor M6 é quase igual à corrente do transistor de carga ML1.

[0147] Na presente modalidade, na primeira operação, o transistor de carga ML1 opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente ao transistor diferencial M5. Na segunda operação, o circuito espelho de corrente opera como um circuito de detecção de corrente que espelha a entrada inserida no transistor M6 a partir do transistor de carga ML1 para o transistor M7.

[0148] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um elemento capacitor C2. O elemento capacitor C2 tem um primeiro terminal e um segundo terminal. O primeiro terminal do elemento capacitor C2 é conectado eletricamente ao dreno do transistor M6. O segundo terminal do elemento capacitor C2 é conectado eletricamente à porta do transistor M6. Através do elemento capacitor C2, o dreno e a porta do transistor M6 são acoplados no modo AC entre si, e assim, é possível espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7.

[0149] A unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro elemento de comutação SW2. O primeiro elemento de comutação SW2 conecta eletricamente a porta e o dreno do transistor M7. Ao ligar o primeiro elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M7 para o transistor M6. Ao desligar o primeiro elemento de comutação SW2, o circuito espelho de corrente é capaz de espelhar a corrente do transistor M6 para o transistor M7, Isto é, o primeiro elemento de comutação SW2 comuta entre a primeira operação a segunda operação executadas com o circuito de saída 105.

[0150] O circuito grampeador 300 inclui um elemento de comutação grampeador SW1 e um elemento capacitor grampeador C1. Na presente modalidade, o elemento de comutação grampeador SW1 conecta eletricamente a porta e o dreno do transistor diferencial M5 via o circuito de porta comum (transistor MG1).

[0151] Na presente modalidade, o aparelho de conversão fotoelétrica é acionado por sinais de acionamento mostrados na Figura 4. Isto é, na presente modalidade, o acionamento é executado de um modo similar ao da primeira modalidade.

[0152] Os exemplos de valores de vários elementos são descritos. Por exemplo, os transistores M6 e M7 que formam o circuito espelho de corrente são substancialmente iguais em tamanho. A quantidade da corrente IJS1 da fonte de corrente de saída IS1, a quantidade de corrente l_ML1 do transistor de carga ML1, e a quantidade de corrente l_ML2 do transistor de carga ML2 satisfazem substancialmente uma relação l_IS1 = l_ML1 = 2 x l_ML2.

[0153] Nas condições descritas acima, na primeira operação, uma corrente com magnitude quase igual à metade da quantidade de corrente IJS1 da fonte de corrente de saída IS1 flui através de cada um do transistor de pixel M3 e do transistor diferencial M5, ou seja, uma corrente substancialmente igual à quantidade de corrente l_ML2 flui através de cada um deles. Na segunda operação, quando a tensão na porta do transistor diferencial M5 é maior do que a tensão na porta do transistor de pixel M3, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor diferencial M5, e substancialmente nenhuma corrente flui através do transistor de pixel M3. Uma corrente igual à diferença entre a corrente do transistor de carga ML1 e a corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor M6. No entanto, como IJS1 = l_ ML1, a corrente do transistor M6 é quase igual a 0.

[0154] Desse modo, substancialmente nenhuma corrente flui através do transis- tor M7. Como um resultado, a tensão no dreno do transistor M7, que é a tensão no nó de saída 310, torna-se quase igual à tensão de alimentação VDD.

[0155] Quando o sinal de referência reduz gradualmente, a tensão na porta do transistor diferencial M5 torna-se menor do que a tensão na porta do transistor de pixel M3. Neste estado, a maior parte da corrente da fonte de corrente de saída IS1 flui através do transistor de pixel M3, e a corrente do transistor diferencial M5 torna-se substancialmente igual a zero. Como para o transistor M7, uma corrente quase igual à corrente do transistor de carga ML1 flui através do mesmo. Como l_ML1 = 2 x l_ML2, a tensão no nó de saída 310 torna-se quase igual à tensão de aterramento.

[0156] Conforme descrito acima, o circuito de saída 105 detecta uma alteração na corrente do transistor diferencial M5. Mesmo quando uma alteração ocorre na corrente de dreno do transistor diferencial M5, não ocorre nenhuma alteração significativa na tensão no dreno do transistor M6. Em outras palavras, a unidade de controle do circuito de saída 105 controla a alteração na tensão no dreno do transistor diferencial M5, de modo a ser menor que a alteração na tensão no nó de saída. Assim, é possível reduzir a alteração na tensão do sinal de referência VRMP. Como um resultado, a presente modalidade permite melhorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0157] Nona Modalidade [0158] Um aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com uma modalidade 9, é descrito abaixo. A nona modalidade é diferente da oitava modalidade pelo fato de que o elemento capacitor C2 da unidade de controle do circuito de saída 105 é substituído por um segundo elemento de comutação SW3. Diferenças a partir da sexta modalidade são descritas abaixo, mas a descrição de partes similares àquelas da oitava modalidade é omitida. Nota-se que na presente modalidade, o segundo elemento de comutação SW3 funciona de um modo similar ao do segundo elemento de comutação SW3, de acordo com a terceira modalidade, e o segundo elemento de comutação SW3 de acordo com a sétima modalidade.

[0159] A Figura 13 ilustra configurações do pixel 100, do circuito comparador 104 e do circuito de saída 105 do aparelho de conversão fotoelétrica. Para simplicidade de ilustração, somente um pixel 100 é mostrado na Figura 13. Partes similares em função daquelas da Figura 3 ou das Figuras 5 a 12 são indicadas por números de referência similares, e uma descrição mais detalhada das mesmas é omitida.

[0160] Conforme ilustrado na Figura 13, a unidade de controle do circuito de saída 105 inclui um primeiro elemento de comutação SW2 e um segundo elemento de comutação SW3. O primeiro elemento de comutação SW2 conecta a porta e o dreno do transistor M7. O segundo elemento capacitor SW3 conecta eletricamente o dreno e a porta do transistor M6.

[0161] Assim, como com a oitava modalidade, a presente modalidade permite melhorar a precisão do sinal emitido a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

[0162] Décima Modalidade [0163] A Figura 14 é um diagrama que ilustra uma configuração de um sistema de conversão fotoelétrica. O sistema de conversão fotoelétrica 800 inclui, por exemplo, uma unidade óptica 810, um sensor de imagem 1, uma unidade de processamento de sinal de imagem 830, uma unidade de armazenamento/comunicação 840, uma unidade de controle de tempo 850, uma unidade de controle do sistema 860, e uma unidade reprodução/exibição 870. O aparelho de captação de imagem 820 inclui o sensor de imagem 1 e a unidade de processamento de sinal de imagem 830. Como para o sensor de imagem 1, o aparelho de conversão fotoelétrica descrito acima nas modalidades é usado.

[0164] A unidade óptica 810, que é um sistema óptico tal como uma lente ou similar, foca a luz a partir de um objeto em um conjunto de pixels 102 incluindo um arranjo bidimensional de uma pluralidade de pixels no sensor de imagem 1 de modo a formar uma imagem do objeto. O sensor de imagem 1 emite um sinal correspondente à luz focada no arranjo de pixels 102 em resposta a um sinal a partir da unidade de controle de tempo 850. O sinal emitido a partir do sensor de imagem 1 é inserida na unidade de processamento de sinal de imagem 830 que serve como uma unidade de processamento do sinal de imagem, que executa o processamento de sinal de acordo com um método predeterminado usando um programa ou similares. Um sinal obtido via o processo executado com a unidade de processamento de sinal de imagem 830 é transmitido como dados de imagem para a unidade de armazena-mento/comunicação 840. A unidade de armazenamento/comunicação 840 transmite um sinal para formar uma imagem para a unidade de reprodução/exibição 870 fazendo assim a unidade de reprodução/exibição 870 reproduzir e exibir uma imagem em movimento ou uma imagem estática. A unidade de armazenamento/comunicação 840 também recebe um sinal a partir da unidade de processamento de sinal de imagem 830 e se comunica com a unidade de controle do sistema 860. Em adição, a unidade de armazenamento/comunicação 840 também executa uma operação de armazenamento do sinal para formar a imagem em um meio de armazenamento não ilustrado.

[0165] A unidade de controle do sistema 860 controla geralmente a operação do sistema de captação de imagem e controla o acionamento da unidade óptica 810, da unidade de controle de tempo 850, da unidade de armazenamento/comunicação 840, e da unidade de reprodução/exibição 870. A unidade de controle do sistema 860 inclui, por exemplo, um aparelho de armazenamento não ilustrado servindo como um meio de armazenamento no qual um programa ou similar necessário para controlar a operação do sistema de captação de imagem é armazenado. A unidade de controle do sistema 860 também fornece, ao interior do sistema de captação de imagem, um sinal para comutar para o modo de acionamento, por exemplo, em resposta a uma operação executada com um usuário. Os exemplos específicos incluem alterar uma linha a ser lida ou uma linha a ser reinicializada, alterar um ângulo de campo no zoom eletrônico, deslocar um ângulo de campo na estabilização de imagem eletrônica, e similares. A unidade de controle de tempo 850 controla o tempo de acionamento do sensor de imagem 1 e da unidade de processamento de sinal de imagem 830 sob o controle da unidade de controle do sistema 860.

[0166] Embora a presente descrição tenha sido descrita com relação às modalidades exemplificadas, entende-se que a invenção não está limitada às modalidades exemplificadas descritas. O escopo das seguintes reivindicações está de acordo com a interpretação mais ampla, de modo a abranger todas as tais modificações e estruturas e funções equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho de conversão fotoelétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de conversão fotoelétrica; um par diferencial que inclui um primeiro transistor configurado para receber um sinal baseado em uma carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica e um segundo transistor configurado para receber um sinal de referência; um circuito grampeador configurado para travar uma tensão em uma porta do segundo transistor; e um circuito de saída configurado para executar uma primeira operação para emitir uma tensão baseada em uma tensão em uma porta do primeiro transistor para a porta do segundo transistor, e uma segunda operação para receber uma corrente a partir do segundo transistor, e emitir um sinal baseado em um resultado de uma comparação entre a tensão na porta do primeiro transistor e uma tensão na porta do segundo transistor para um nó de saída, onde o circuito de saída inclui uma unidade de controle configurada para controlar, na segunda operação, uma quantidade de alteração em uma tensão em um dreno do segundo transistor de modo a ser menor do que uma quantidade de alteração na tensão no nó de saída.

2. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a unidade de controle inclui um circuito espelho de corrente incluindo um terceiro transistor conectado eletricamente ao dreno do segundo transistor e um quarto transistor tendo uma porta conectada a uma porta do terceiro transistor, na primeira operação, o circuito espelho de corrente espelha uma corrente do quarto transistor para o terceiro transistor, e na segunda operação, o circuito espelho de corrente espelha uma corrente do terceiro transistor para o quarto transistor.

3. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle inclui um primeiro elemento de comutação que conecta a porta e um dreno do quarto transistor, em resposta a ligar o primeiro elemento de comutação, o circuito espelho de corrente espelha a corrente do quarto transistor para o terceiro transistor, e em resposta a desligar o primeiro elemento de comutação, o circuito espelho de corrente espelha a corrente do terceiro transistor para o quarto transistor.

4. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle inclui um elemento capacitor tendo um primeiro terminal conectado eletricamente a um dreno do terceiro transistor e um segundo terminal conectado eletricamente à porta do terceiro transistor.

5. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal do elemento capacitor é conectado eletricamente ao dreno do terceiro transistor via um circuito de porta comum.

6. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a capacitância do elemento capacitor é maior do que a capacitância de um capacitor de acoplamento entre dois terminais do primeiro elemento de comutação em um estado desligado.

7. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle inclui um segundo elemento de comutação que conecta eletricamente um dreno e a porta do terceiro transistor.

8. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de comutação é conectado eletricamente ao dreno do terceiro transistor via um circuito de porta comum.

9. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento de comutação e o segundo elemento de comutação operam de uma forma complementar.

10. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que: o circuito grampeador inclui um elemento de comutação grampeador co- nectado à porta do segundo transistor, e o elemento de comutação grampeador e o primeiro elemento de comutação operam em uma fase síncrona.

11. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: na primeira operação, o circuito espelho de corrente opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente fornecida pelo terceiro transistor para o segundo transistor, e na segunda operação, o circuito espelho de corrente opera como um circuito de detecção de corrente que espelha, no quarto transistor, uma corrente inserida no terceiro transistor a partir do segundo transistor.

12. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: a unidade de controle inclui um transistor de carga conectado eletricamente ao dreno do segundo transistor, o segundo transistor e o terceiro transistor estão conectados de modo a receber uma corrente a partir do transistor de carga de forma complementar, na primeira operação, o transistor de carga opera como uma fonte de corrente que fornece uma corrente ao segundo transistor, e na segunda operação, o circuito espelho de corrente opera como um circuito de detecção de corrente que espelha, no quarto transistor, uma corrente inserida no terceiro transistor a partir do transistor de carga.

13. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle inclui um circuito de porta comum disposto em um caminho elétrico entre o transistor de carga e o terceiro transistor.

14. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a unidade de controle inclui: um primeiro circuito espelho de corrente conectado eletricamente a um dreno do primeiro transistor e configurado para emitir uma corrente para um primeiro nó de saída de espelho através do espelhamento de uma corrente a partir do primeiro transistor, e um segundo circuito espelho de corrente conectado eletricamente ao dreno do segundo transistor e configurado para emitir uma corrente para um segundo nó de saída de espelho através do espelhamento de uma corrente a partir do segundo transistor, e o circuito grampeador inclui um elemento de comutação grampeador conectando a porta do segundo transistor e o nó de saída do circuito de saída.

15. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle inclui um terceiro circuito espelho de corrente configurado para espelhar uma corrente a partir de um primeiro nó de saída de espelho e de um segundo nó de saída de espelho, e emitir uma corrente espelhada para o outro do primeiro nó de saída de espelho e o segundo nó de saída de espelho.

16. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito grampeador inclui: um elemento de comutação grampeador conectado à porta do segundo transistor, e um elemento capacitor grampeador tendo um primeiro terminal conectado à porta do segundo transistor e um segundo terminal configurado para receber o sinal de referência.

17. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o elemento comutador grampeador conecta a porta e o dreno do segundo transistor.

18. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o elemento de comutação grampeador conecta eletricamente a porta e o dreno do segundo transistor via um circuito de porta comum.

19. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle controla uma quantidade de alteração na tensão no dreno do segundo transistor que ocorre em resposta a uma inversão de uma relação entre a tensão na porta do primeiro transistor e a tensão na porta do segundo transistor, de modo a ser menor do que uma quantidade de alteração na tensão no nó de saída que ocorre em resposta à inversão.

20. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte de corrente de referência conectada ao nó de saída e configurada para emitir uma corrente de referência.

21. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um circuito inversor conectado ao nó de saída.

22. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o par diferencial inclui uma fonte de corrente de saída conectada eletricamente ao primeiro transistor e ao segundo transistor.

23. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende uma pluralidade de pixels, cada um incluindo o elemento de conversão fotoelétrica e o primeiro transistor, onde o segundo transistor e o primeiro transistor incluídos em cada um da pluralidade de pixels formam o par diferencial.

24. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende uma pluralidade de colunas de pixels, cada uma incluindo uma pluralidade de pixels e um do segundo transistor disposto para uso comum pela pluralidade de pixels.

25. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nó de saída é um nó diferente de qualquer um de uma fonte e um dreno do primeiro transistor e uma fonte e o dreno do segundo transistor.

26. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende uma fonte de corrente conectada eletricamente ao dreno do segundo transistor.

27. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de saída inclui um circuito amplificador de fonte comum configurado para emitir um sinal para o nó de saída.

28. Aparelho de conversão fotoelétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de conversão fotoelétrica; um par diferencial incluindo um primeiro transistor configurado para receber um sinal baseado em uma carga elétrica gerada no elemento de conversão fotoelétrica e um segundo transistor configurado para receber um sinal de referência; um circuito grampeador configurado para travar uma tensão em uma porta do segundo transistor; um circuito espelho de corrente incluindo um terceiro transistor conectado eletricamente ao segundo transistor e um quarto transistor tendo uma porta conectada a uma porta do terceiro transistor; e um primeiro elemento de comutação que conecta a porta e um dreno do quarto transistor.

29. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende um elemento capacitor tendo um primeiro terminal conectado eletricamente a um dreno do terceiro transistor e um segundo terminal conectado eletricamente à porta do terceiro transistor.

30. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende um segundo elemento de comutação que conecta eletricamente um dreno e a porta do terceiro transistor.

31. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o circuito grampeador inclui um elemento de comutação grampeador que conecta eletricamente a porta e o dreno do segundo transistor.

32. Aparelho de conversão fotoelétrica, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o circuito grampeador inclui um elemento de comutação grampeador e um circuito de porta comum, ambos dispostos em um caminho elétrico entre o dreno e a porta do segundo transistor.

33. Sistema de conversão fotoelétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: o aparelho de conversão fotoelétrica, do tipo definido na reivindicação 1; e um aparelho de processamento de sinal que processa um sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.

34. Sistema de conversão fotoelétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: o aparelho de conversão fotoelétrica, do tipo definido na reivindicação 28; e um aparelho de processamento de sinal que processa um sinal a partir do aparelho de conversão fotoelétrica.