CN109845243B

CN109845243B - 成像器件

Info

Publication number: CN109845243B
Application number: CN201780065000.1A
Authority: CN
Inventors: 朱弘博; 佐藤守; 加藤昭彦
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2037-10-17
Also published as: US10887538B2; EP3533220A1; CN114390223A; CN109845243A; US20210092317A1; US20190289240A1; EP3533220B1; JP6991704B2; WO2018079330A1; JP2018074268A; US11228726B2

Abstract

成像器件包括：多个像素，所述多个像素包括第一像素和第二像素；和差分放大器，所述差分放大器包括第一放大晶体管、第二放大晶体管和第一负载晶体管。所述第一负载晶体管接收电源电压。所述成像器件包括：与所述第一放大晶体管和所述第一负载晶体管连接的第一信号线；与所述第二放大晶体管连接的第二信号线；和被构造为接收电源电压的第一复位晶体管。所述第一复位晶体管的栅极连接至所述第一负载晶体管。所述第一像素包括第一光电转换元件和所述第一放大晶体管，且第二像素包括第二光电转换元件和所述第二放大晶体管。

Description

成像器件

技术领域

本发明涉及固态成像器件及其控制方法和电子装置，更具体地，涉及一种能够在最优的工作范围内调整差分放大器工作范围的固态成像器件及其控制方法和电子装置。

相关申请的交叉参考

本申请主张享有于2016年10月26日提交的日本专利申请JP2016-209290的优先权权益，并将该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

固态成像器件例如具有这样的构造：各像素布置有与光电转换元件对应的光电二极管(PD)，传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管这四个像素晶体管，和浮动扩散(FD)。在各像素中，由PD光电转换而获得的信号电荷被传输至FD，被转换成电压信息，被放大晶体管放大，且被输出至AD转换单元。AD转换单元通过将输入的模拟像素信号的电压与在时间的方向上具有恒定倾角的参考信号的电压进行比较且对直至比较结果的输出翻转的时间进行计数来实现AD转换。

迄今，源级跟随器电路已经被广泛用于使用放大晶体管来放大像素信号，但是也提出了具有大的放大比率的差分放大器(例如，参见专利文献1和2)。如果放大率大，那么存在这样的影响：位于后续级的AD转换单元中产生的输入参考噪声变小。

例如，在使用源级跟随器电路的情况下，假设像素的转换效率是100μV/e-(在通过PD输入电子1e-的情况下，放大晶体管的输出振幅是100μV)，则放大晶体管的输出单元的噪声是100μVrms(1e-rms)，且AD转换单元的噪声是100μVrms(1e-rms)。因为此时的总噪声由平方和表示，即√(100μVrms²+100μVrms²)＝141μVrms，所以输入参考噪声是1.41e-rms。

与此同时，在使用差分放大器的情况下，假设像素的转换效率是500μV/e-，则放大晶体管的输出单元的噪声是500μVrms(1e-rms)，且AD转换单元的噪声是100μVrms(0.2e-rms)。因为此时的总噪声由平方和表示，即√(500μVrms²+100μVrms²)＝510μVrms，所以输入参考噪声是1.02e-rms。

因此，由于随着像素的转换效率变高，AD转换单元的输入参考噪声变小，所以表现出降噪效果。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2008-271280A

专利文献2：JP 2003-259218A

发明内容

技术问题

因为差分放大器的输出信号根据入射到PD的光量而变化，所以诸如信号侧的放大晶体管的栅极和漏极(G-D)之间的寄生电容Cgd或PMOS的小信号输出电阻ro等参数变化。因为差分放大器的增益取决于放大晶体管的G-D的寄生电容Cgd或小信号输出电阻ro，所以该增益最终根据入射到PD的光量而变化。变化的幅度也在差分放大器的工作范围内变化。差分放大器的工作范围内存在增益大且增益变化(gain variation)小的最优工作范围，并且差分放大器的工作范围由紧随复位之后的工作点确定。

然而，存在这样的情况：在紧随差分放大器的复位之后工作点的控制可能是困难的，且差分放大器可能偏离最优工作范围。因此，像素的转换效率降低且线性劣化。

鉴于上述情况做出本发明，其目的是将差分放大器的工作范围调整至最优工作范围。

技术问题的解决方案

根据本发明的第一方面，提出一种成像器件，其包括：多个像素，该多个像素包括第一像素和第二像素；差分放大器，该差分放大器包括第一放大晶体管、第二放大晶体管和第一负载晶体管，所述第一负载晶体管被构造为接收电源电压；第一信号线，所述第一信号线连接至所述第一放大晶体管和所述第一负载晶体管；第二信号线，所述第二信号线连接至所述第二放大晶体管；和第一复位晶体管，所述第一复位晶体管被构造为接收电源电压，所述第一复位晶体管的栅极连接至第一负载晶体管。所述第一像素包括第一光电转换元件和所述第一放大晶体管，且所述第二像素包括第二光电转换元件和所述第二放大晶体管。

根据本发明的第二方面，提出一种成像器件，其包括：第一像素，该第一像素包括第一光电转换元件、第一传输晶体管和第一放大晶体管；第二像素，该第二像素包括第二光电转换元件、第二传输晶体管和第二放大晶体管；第一信号线，该第一信号线连接至所述第一放大晶体管；第二信号线，该第二信号线连接至所述第二放大晶体管；第一负载晶体管，所述第一负载晶体管连接至所述第一信号线，所述第一负载晶体管被构造为接收电源电压；和第一复位晶体管，所述第一复位晶体管被构造为接收所述电源电压，所述第一复位晶体管的栅极连接至所述第一负载晶体管。所述第一放大晶体管的源极和漏极中的一者连接至所述第二放大晶体管的源极和漏极中的一者，且所述第一放大晶体管的源极和漏极中的另一者连接至所述第二放大晶体管的源极和漏极中的另一者。

根据本发明的第三方面，提出一种成像器件，其包括：差分放大器，该差分放大器包括连接至电源的第一负载晶体管，连接至所述电源的第二负载晶体管，第一像素的第一放大晶体管，第二像素的第二放大晶体管，连接至所述第一负载晶体管和所述第一放大晶体管的第一信号线，和连接至所述第二负载晶体管和所述第二放大晶体管的第二信号线，其中，所述第一放大晶体管和所述第二放大晶体管的输出彼此连接；和复位元件，该复位元件连接至所述差分放大器，且在复位操作期间内，该复位元件使用所述第一信号线上的第一电流来复位所述第一像素且使用所述第二信号线上的第二电流来复位所述第二像素。

在本发明的第一至第三方面中，像素阵列单元(或多个像素)可以设置有第一单位和第二单位像素(或第一像素和第二像素)，均包括：光电转换元件，被构造为对入射到像素的光进行光电转换；传输晶体管，被构造为将光电转换元件进行光电转换而获得的信号电荷传输至FD；复位晶体管，被构造为复位FD的信号电荷；放大晶体管，被构造为将存储在FD中的信号电荷转换成电压信号，并且输出该电压信号；和选择晶体管，被构造为选择像素。并且，在与第一单位像素和第二单位像素的放大晶体管和选择晶体管一起构成差分放大器的差分放大器组件中，产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差。

所述固态成像器件和所述电子装置可以是独立的设备，或是被组装至其它设备的模块。

本发明的有益效果

根据本发明的第一至第三方面，能够将差分放大器的工作范围调整至最优工作范围。

此外，这里说明的效果未必是限制性的，并且可以是本发明的描述的效果中的任一效果。

附图说明

图1示意了根据本发明的第一实施例的固态成像器件的示意性构造。

图2示意了列信号处理单元的构造例。

图3示意了差分放大器组件的第一构造例以及单位像素和伪像素的具体构造。

图4是示意了第一构造例在期间1H内的操作的时序图。

图5示意了差分放大器组件的第二构造例。

图6是示意了第二构造例在期间1H内的操作的时序图。

图7示意了差分放大器组件的第三构造例。

图8是示意了第三构造例在期间1H内的操作的时序图。

图9示意了差分放大器组件的第四构造例。

图10是示意了第四构造例在期间1H内的操作的时序图。

图11示意了差分放大器组件的第五构造例。

图12是示意了第五构造例在期间1H内的操作的时序图。

图13示意了差分放大器组件的第六构造例。

图14是示意了第六构造例在期间1H内的操作的时序图。

图15示意了差分放大器组件的第七构造例。

图16示意了差分放大器组件的第八构造例。

图17示意了差分放大器组件的第九构造例。

图18示意了差分放大器组件的第十构造例。

图19示意了差分放大器组件的第十一构造例。

图20示意了差分放大器组件的第十二构造例。

图21示意了差分放大器组件的第十三构造例。

图22示意了差分放大器组件的第十四构造例。

图23示意了差分放大器组件的第十五构造例。

图24示意了根据本发明的第二实施例的固态成像器件的示意性构造。

图25示意了信号切换单元的详细构造。

图26是示意了作为根据本发明的实施例的电子装置的成像装置的构造例的框图。

图27示意了图像传感器的应用例。

具体实施方式

以下，将说明用于实施本发明的方式(以下，被称为实施例)。此外，将根据下面的步骤做出说明。

1.根据第一实施例的固态成像器件的示意性构造

2.列信号处理单元的构造例

3.差分放大器组件的第一构造例

4.差分放大器组件的第二构造例

5.差分放大器组件的第三构造例

6.差分放大器组件的第四构造例

7.差分放大器组件的第五构造例

8.差分放大器组件的第六构造例

9.差分放大器组件的第七构造例

10.差分放大器组件的第八构造例

11.差分放大器组件的第九构造例

12.差分放大器组件的第十构造例

13.差分放大器组件的第十一构造例

14.差分放大器组件的第十二构造例

15.差分放大器组件的第十三构造例

16.差分放大器组件的第十四构造例

17.差分放大器组件的第十五构造例

18.第二实施例的固态成像器件的示意性构造

19.信号切换单元的构造例

20.总结

21.电子装置的应用例

<1.第一实施例的固态成像器件的示意性构造>

图1示意了根据本发明的第一实施例的固态成像器件(CMOS图像传感器)的示意性构造。

图1的固态成像器件1包括例如形成在使用Si(silicon，硅)作为半导体的半导体基板上的像素阵列单元11、差分放大器组件12、垂直扫描电路13、列信号处理单元14、水平扫描电路15等。

像素阵列单元11设置有单位像素10S和伪像素10D。具体地，单位像素10S以阵列方式布置在像素阵列单元11的有效像素区内，且在有效像素区外的至少一个像素列中布置一个伪像素10D。单位像素10S是这样的像素：输出与光接收量对应且与固态成像器件1的输出对应的像素信号；伪像素10D类似单位像素10S，但是是这样的像素：检测黑电平的参考值，并且形成在被金属膜等遮光的光学黑(OPB)区域上使得入射光不进入光电转换元件。

经由选择信号线21传输的选择控制信号SEL_S、经由复位信号线22传输的复位控制信号RST_S和经由传输信号线23传输的传输控制信号TRG_S从垂直扫描电路13分别供给至单位像素10S。

经由选择信号线31传输的选择控制信号SEL_D、经由复位信号线32传输的复位控制信号RST_D和经由传输信号线33传输的传输控制信号TRG_D从垂直扫描电路13分别供给至伪像素10D。

单位像素10S经由列信号线41、列复位线42和列Vcom线43连接至差分放大器组件12。伪像素10D经由列信号线51、列复位线52和列Vcom线43连接至差分放大器组件12。

差分放大器组件12与单位像素10S的放大晶体管104、选择晶体管105(图3)和伪像素10D的放大晶体管114、选择晶体管115(图3)一起构成差分放大器，对与单位像素10S的输出对应的像素信号进行放大，并且将像素信号输出至列信号处理单元14。单位像素10S是构成差分放大器组件12的差分对的信号侧像素，伪像素10D是构成差分对的参考侧像素。经过差分放大器放大的像素信号经由列信号线41输出至列信号处理单元14。

垂直扫描电路13包括移位寄存器或地址解码器，并且通过将选择控制信号SEL_S、复位控制信号RST_S和传输控制信号TRG_S供给至像素阵列单元11的各单位像素10S且将选择控制信号SEL_D、复位控制信号RST_D和传输控制信号TRG_D供给至伪像素10D，以行为单位等驱动各单位像素10S。

例如，垂直扫描电路13在垂直方向(上下方向)上，在电子快门行和读取行中以行为单位扫描像素阵列单元11的单位像素10S的同时，在电子快门行中进行用于将所述行的单位像素10S的信号扫出的电子快门操作，且在读取行中进行用于读取所述行的单位像素10S的信号的读取操作。

这里，尽管在图中未被示出，但是垂直扫描电路13包括：读取扫描系统，用于在以行为单位顺序地选择单位像素10S的同时，进行对读取行中的单位像素10S的信号进行读取的读取操作；和电子快门扫描系统，用于在相比于由读取扫描系统进行的读取扫描正好早了与快门速度对应的时间量地对同一行(电子快门行)进行电子快门操作。

然后，从通过电子快门扫描系统的快门扫描将光电转换单元的不必要的信号电荷复位的时刻直至通过读取扫描系统的读取扫描读取单位像素10S的信号的时刻的期间成为单位像素10S中的以信号电荷为单位的累积期间(曝光期间)。即，电子快门操作是将存储在光电转换单元中的信号电荷复位(扫出)且从复位开始累积新信号电荷的操作。

从垂直扫描电路13选择性地扫描的像素行的各单位像素10S输出的像素信号以像素列为单位经由各列信号线41被输入至列信号处理单元14。

列信号处理单元14例如以像素阵列单元11的每像素列为单位对从通过垂直扫描电路13的垂直扫描而选择的读取行的各单位像素10S输出的像素信号进行预定的信号处理，并且临时存储已经经过所述信号处理的像素信号。

例如，列信号处理单元14对从通过垂直扫描而选择的读取行的各单位像素10S输出的像素信号进行AD转换处理和相关双采样(CDS)处理，所述CDS处理用于去除复位噪声或者诸如放大晶体管的阈值变化等源于像素的固定模式噪声。

水平扫描电路15包括移位寄存器或地址解码器，并且在存储有经过信号处理的像素信号的列信号处理单元14中顺序地和水平地扫描像素阵列单元11的各像素列。通过水平扫描电路15的水平扫描，读取行的各单位像素10S的经过AD转换的且存储在列信号处理单元14中的像素信号从输出单元16输出至装置的外部。

具有上述构造的固态成像器件1是被称为列AD型的CMOS图像传感器，其中，针对各像素列进行CDS处理和AD转换处理。

<2.列信号处理单元的构造例>

图2示意了列信号处理单元14的构造例。

列信号处理单元14包括电容元件61和62、比较器63、计数器64、数据存储单元65和参考信号产生电路66。其中，电容元件61和62、比较器63和计数器64是以像素列为单位设置的。

从单位像素10S输出的像素信号被包括差分放大器组件12的差分放大器放大，并且经由列信号线41被输入至电容元件61。与此同时，电平(电压)随着时间以倾斜方式变化的斜坡状参考信号从参考信号产生电路66输入至电容元件62。电容元件61和62是用于模拟CDS(AUTO ZERO，自动归零)的电容元件，模拟CDS用于消除模拟元件的差异。

比较器63将差分信号输出至计数器64，该差分信号是通过将经由电容元件61输入的像素信号(的电压)和经由电容元件62输入的参考信号(的电压)进行比较而获得的。例如，在参考信号小于像素信号的情况下，将Hi(High，高电平)差分信号供给至计数器64，且在参考信号大于像素信号的情况下，将Lo(Low，低电平)差分信号供给至计数器64。

在预设相位(P相位)比较期间内，计数器64通过在Hi差分信号的供给期间内进行计数来计算计数值P。此外，在数据相位(D相位)比较期间内，计数器64通过在Hi差分信号的供给期间内进行计数来计算计数值D。然后，计数器64将通过从D相位比较期间内的计数值D减去P相位比较期间内的计数值P而获得的差分值(D-P)作为经过CDS处理和AD转换处理的像素数据供给至数据存储单元65。

数据存储单元65存储经过AD转换处理且从各像素列的计数器64供给的像素数据，并且根据水平扫描电路15的控制在预定的时间将像素数据顺序地输出至输出单元16。

<3.差分放大器组件的第一构造例>

图3示意了差分放大器组件12的第一构造例。

此外，图3也示意了布置在同一像素列的单位像素10S和伪像素10D的详细构造例。

单位像素10S包括光电二极管(PD)101、传输晶体管102、复位晶体管103、放大晶体管104、选择晶体管105和浮动扩散(FD)106。

PD 101是光电转换元件，其获得响应于入射光的信号电荷。传输晶体管102根据传输控制信号TRG_S将存储在PD 101中的信号电荷传输至FD 106。复位晶体管103根据复位控制信号RST_S使FD 106的信号电荷复位。放大晶体管104将FD 106的信号电荷转换成电压信号，并且放大和输出该电压信号。选择晶体管105根据选择控制信号SEL_S进行这样的控制：判断自身所在的像素是否是以阵列方式布置在像素阵列单元11内的单位像素10S之中的被选像素。FD 106是电荷存储部，其存储由传输晶体管102从PD 101传输的信号电荷。

伪像素10D包括PD 111、传输晶体管112、复位晶体管113、放大晶体管114、选择晶体管115和FD 116。

伪像素10D具有与单位像素10S相同的构造，除了与单位像素10S的不同之处在于：PD 111被金属膜等遮光，使得入射光不进入。传输晶体管112被传输控制信号TRG_D控制，复位晶体管113被复位控制信号RST_D控制，且选择晶体管115被选择控制信号SEL_D控制。

此外，连接至单位像素10S的FD 106的电容和连接至伪像素10D的FD 116的电容表示浮动扩散的寄生电容，并不作为电容元件部件而存在。

差分放大器组件12包括NMOS尾电流源150，PMOS负载151和152(构成电流镜电路)和复位恒流电路(或复位元件)153。

NMOS尾电流源150经由列Vcom线43连接至放大晶体管104和114的源极。偏置电压Vbn施加于NMOS尾电流源150的栅极，且恒定电流流动至放大晶体管104和114。

构成电流镜电路的一个PMOS负载151的漏极经由列信号线51连接至伪像素10D的选择晶体管115的漏极。构成电流镜电路的另一个PMOS负载152的漏极经由列信号线41连接至单位像素10S的选择晶体管105的漏极。PMOS负载151和152的源极连接至恒压源Vdd。

构成电流镜电路的PMOS负载151和152(例如，在读取操作期间)使相同的电流流动至伪像素10D附近的列信号线51和单位像素10S附近的列信号线41。

复位恒流电路153也连接至伪像素10D的列信号线51。复位恒流电路153是连接在恒压源Vbrl与PMOS负载151的漏极之间的电路，预定电流值IrstL(IrstL1，IrstL2)的电流流经该电路。具体地，如将在后面说明，复位恒流电路153在复位期间内输出第一电流值IrstL1，且在读取期间内输出小于第一电流值IrstL1的第二电流值InstR2，使得在复位期间和读取期间不同的电流流动至差分对的参考侧。此外，使用该构造，在复位期间内，不同的电流流动至差分对的参考侧和信号侧。

伪像素10D的复位晶体管113的漏极连接至列复位线52，且复位电压Vrst供给至列复位线52。

与此同时，单位像素10S的复位晶体管103的漏极连接至列复位线42，且列复位线42连接至列信号线41。

差分放大器组件12与伪像素10D的放大晶体管114、选择晶体管115和单位像素10S的放大晶体管104、选择晶体管105一起构成差分放大器。

参照图4，将说明第一构造例的差分放大器组件12、单位像素10S和伪像素10D的操作。

图4示意了在期间1H内的像素阵列单元11的单位像素10S和伪像素10D，第一构造例的差分放大器组件12，和列信号处理单元14的时序图。单位像素10S和伪像素10D是同一像素列的像素。

首先，在时间t1，将供给至位于与被选择为读取像素信号的单位像素10S同一列的伪像素10D的选择控制信号SEL_S和选择控制信号SEL_D设定为高电平(Hi)，且使单位像素10S的选择晶体管105和伪像素10D的选择晶体管115导通。选择控制信号SEL_S和选择控制信号SEL_D是Hi，直至与期间1H的结束对应的时间t11，且因此单位像素10S和伪像素10D被选择。

复位期间从下一时间t2开始，使得复位控制信号RST_S和RST_D被设定为高电平(Hi)。使用该构造，使单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113导通。此外，复位恒流电路153将输出电流值IrstL变化为比至此保持的第二电流值InstL2大的第一电流值(复位电流值)IrstL1(>IrstL2)。

在这种状态下，差分放大器作为电压跟随器进行操作，伪像素10D的FD 116的电势变成复位电压Vrst，且FD 106的电势和单位像素10S的列信号线41的电势VSL_S也跟随复位电压Vrst。

在下一时间t3，将复位控制信号RST_S和RST_D变化为低电平(Lo)，且使复位晶体管103和113截止。当复位晶体管103和113截止时，FD 106和116的电势因开关馈通(switchfeedthrough)而稍微下降。然而，能够通过差分放大器的相位内抵消效应来减小列信号线41的电势VSL_S的电压变化。

在单端源极接地放大器的情况下，例如，由于复位时的馈通而导致的FD电压降通过像素的放大器的增益来放大，且输出端可能超出工作范围。

在从时间t3经过预定时间后的时间t4，从复位恒流电路153输出的电流值IrstL从第一电流值IrstL1返回至小于第一电流值的第二电流值InstL2(<IrstL1)。

如图4所示，响应于从复位晶体管103和113截止的时间t3开始直至时间t4的复位恒流电路153输出第一电流值IrstL1的这一期间，列信号线41的电势VSL_S在时间t4后上升。列信号线41的上升后的电势VSL_S变成工作点(工作开始电势)，其用来确定差分放大器的工作范围。

在图4中，在不设置复位恒流电路153且不调整工作点的情况下的电势VSL_S由虚线表示。差分放大器的最优工作范围存在于比差分放大器的原始工作点高的范围。如果在从时间t3至时间t4的期间内，复位恒流电路153使比信号侧的列信号线41的电流更大的电流流动至差分放大器的参考侧的列信号线51，那么列信号线41的电势VSL_S上升至差分放大器的最优工作范围。

例如，在从时间t3至时间t4的期间内差分放大器处于平衡态的情况下，当从NMOS尾电流源150输出的电流值是20uA且从复位恒流电路153输出的第一电流值IrstL1是6uA时，约7uA的电流流至PMOS负载151和152中的各者。为此，约13uA的电流流动至伪像素10D的放大晶体管114，且约7uA的电流流动至单位像素10S的放大晶体管104。因此，复位恒流电路153产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差。

与此同时，因为在稍后将说明的读取期间内，在从复位恒流电路153输出的第二电流值InstL2是0的情况下，约10uA的电流流动至PMOS负载151和152中的各者，而在差分放大器处于平衡态的情况下，从NMOS尾电流源150输出的电流值是20uA，所以约10uA的电流流动至放大晶体管114和104中的各者。

在设计中，根据差分放大器的最优工作范围预先确定从时间t3至时间t4的期间，其中，复位恒流电路153使比信号侧的列信号线41的电流更大的电流流至差分放大器的参考侧的列信号线51。

具体地，能够设计在使用复位恒流电路153时的复位期间内在参考侧和信号侧的电流的大小。此外，也可以设计参考侧的伪像素10D的放大晶体管114的栅极电压和信号侧的单位像素10S的放大晶体管104的栅极电压之间的差。在复位晶体管103和113截止后，放大晶体管114和104的栅极都是浮动的，且因此，读取期间被设定。这里，如果设计了读取期间的参考侧和信号侧的电流的变化量，那么能够在最优工作范围内调整差分放大器的输出电压，即，列信号线41的电势VSL_S。

在将列信号线41的电势VSL_S调整至差分放大器的最优工作范围的工作点(工作开始电势)后的从时间t5至时间t6的P相位比较期间内，将单位像素10S的像素信号的电压和从参考信号产生电路66供给的参考信号的电压进行彼此比较，并且计算计数值P。

在从时间t7至时间t8的期间内，将Hi的传输控制信号TRG_S供给至单位像素10S的传输晶体管102，使传输晶体管102导通，且将存储在PD 101中的信号电荷传输至FD 106。此时，供给至伪像素10D的传输晶体管112的传输控制信号TRG_D处于Lo的状态。

在单位像素10S的传输晶体管102截止的时间t8后，设定像素信号的读取期间，计数器64将通过使在P相位比较期间内计算出的计数值P位反相而获得的计数值-P设定为初始计数值。

在从时间t9至t10的D相位比较期间内，将单位像素10S的像素信号的电压和从参考信号产生电路66供给的参考信号的电压进行彼此比较，并且计算通过将D相位比较期间的计数值D减去P相位比较期间的计数值P而获得的差值(D-P)。

最后，如果选择控制信号SEL_S和选择控制信号SEL_D在时间t11变化为Lo，那么单位像素10S的选择晶体管105和伪像素10D的选择晶体管115截止，使得期间1H结束。

如上所述，根据图3的第一构造例的差分放大器组件12，在复位期间内，从复位恒流电路153输出第一电流值IrstL1，使得比信号侧的列信号线41的电流更大的电流被输出至参考侧的列信号线51。此外，在读取期间内，复位恒流电路153输出比第一电流值IrstL1小的第二电流值InstL2。这样，如果复位恒流电路153在复位期间内产生流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差，以此改变在复位期间和读取期间之间流动至放大晶体管114和104的电流，那么能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

图3的第一构造例的差分放大器组件12是这样的构造例：在差分放大器的最优工作点位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的情况下，调整差分放大器的工作点。

接着，将说明这样的构造例：在差分放大器的最优工作点位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)的情况下，调整差分放大器的工作点。

<4.差分放大器组件的第二构造例>

图5示意了差分放大器组件12的第二构造例。

图5也示意了布置在同一像素列的单位像素10S和伪像素10D的详细构造。此外，在图5中，将相同的附图标记给予与图3所示的第一构造例的部件共同的部件，并且将适当地省略该部件的说明。同样适用于稍后将说明的第三构造例的说明。

图5的第二构造例的差分放大器组件12的复位恒流电路153的布置不同于图3所示的第一构造例。即，在图3的第一构造例的差分放大器组件12中，复位恒流电路153连接在恒压源Vbrl与PMOS负载151的漏极之间，且预定电流值IrstL的电流流至参考侧的列信号线51。然而，在第二构造例的差分放大器组件12中，复位恒流电路153连接在恒压源Vbrr与PMOS负载152的漏极之间，且预定电流值IrstR(IrstR1，IrstR2)的电流流至信号侧的列信号线41。图5的包括单位像素10S和伪像素10D的构造在内的其他构造类似于图3的第一构造例。

图6示意了在期间1H内的像素阵列单元11的单位像素10S和伪像素10D、第二构造例的差分放大器组件12以及列信号处理单元14的时序图。

图6的时序图对应于第一构造例的图4的时序图，且图6的时间t31至时间t41分别对应于图4的时间t1至时间t11。在图6中，也将通过重点关注与图4所述的第一构造例的时序图不同的部分来进行说明。

在复位期间开始的时间t32，将复位控制信号RST_S和RST_D设定为Hi，且使单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113导通。同时，复位恒流电路153将输出电流值IrstR变化为比至此保持的第二电流值InstR2更大的第一电流值(复位电流值)IrstR1(>IrstR2)。

在下一时间t33，将复位控制信号RST_S和RST_D变化为Lo，且使复位晶体管103和113截止。

在从时间t33经过预定时间后的时间t34，从复位恒流电路153输出的电流值IrstR从第一电流值IrstR1返回至小于第一电流值的第二电流值InstR2(<IrstR1)。

这样，如果在复位期间内复位恒流电路153输出第一电流值IrstR1，使得比参考侧的列信号线51的电流大的电流输出至信号侧的列信号线41，那么如图6所示，能够将差分放大器的原始工作点(工作开始电势)调整至比差分放大器的原始工作点更小的电势。

其他时间(时间t31和时间t35至时间t41)的操作类似于参照图4所述的第一构造例。

根据图5的第二构造例的差分放大器组件12，在复位期间内复位恒流电路153输出第一电流值IrstR1，使得比参考侧的列信号线51的电流更大的电流被输出至信号侧的列信号线41。此外，在读取期间内复位恒流电路153输出比第一电流值IrstR1小的第二电流值InstR2。这样，如果复位恒流电路153在复位期间内产生分别流至差分对的信号侧和参考侧的电流的差来改变在复位期间和读取期间之间流至放大晶体管114和104的电流，那么如图6所示，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，可以通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

<5.差分放大器组件的第三构造例>

图7示意了差分放大器组件12的第三构造例。

图7的第三构造例的差分放大器组件12具有图3所示的第一构造例和图5所示的第二构造例两者的构造。即，第三构造例的差分放大器组件12包括复位恒流电路153L和复位恒流电路153R，复位恒流电路153L连接在恒压源Vbrl与PMOS负载151的漏极之间且使预定电流值IrstL的电流流动至参考侧的列信号线51，复位恒流电路153R连接在恒压源Vbrr与PMOS负载152的漏极之间且使预定电流值IrstR的电流流动至信号侧的列信号线41。图7的包括单位像素10S和伪像素10D的构造在内的其他构造类似于第一构造例和第二构造例。

图8示意了在期间1H内的像素阵列单元11的单位像素10S和伪像素10D、第三构造例的差分放大器组件12以及列信号处理单元14的时序图。

图8的时序图对应于第一构造例的图4的时序图，且图8的时间t51至时间t61分别对应于图4的时间t1至时间t11。在图8中，也将通过重点关注与图4所述的第一构造例的时序图不同的部分来进行说明。

在复位期间开始的时间t52，将复位控制信号RST_S和RST_D设定为Hi，且使单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113导通。

此外，在时间t52，参考侧的复位恒流电路153L将输出电流值IrstL变化为比至此保持的第二电流值IrstL4更大的第一电流值(复位电流值)IrstL3(>IrstL4)。同时，信号侧的复位恒流电路153R将输出电流值IrstR变化为比至此保持的第二电流值IrstR5更小的第一电流值(复位电流值)IrstR6(<IrstR5)。使用该构造，经由列信号线51流动至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量变为大于经由列信号线41流至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量。

在下一时间t53，将复位控制信号RST_S和RST_D变化为Lo，且使复位晶体管103和113截止。

在从时间t53经过预定时间后的时间t54，参考侧的复位恒流电路153L将输出电流值IrstL变化为比至此保持的第一电流值(复位电流值)IrstL3小的第二电流值IrstL4(<IrstL3)。同时，信号侧的复位恒流电路153R将输出电流值IrstR变化为比至此保持的第一电流值(复位电流值)IrstR6大的第二电流值IrstR5(>IrstR6)。

其他时间(时间t51和时间t55至时间t61)的操作类似于相对于图4所述的第一构造例。

参考侧的复位恒流电路153L使比先前更大的第一电流值IrstL3的电流流动，且信号侧的复位恒流电路153R使比先前更小的第一电流值IrstR6的电流流动，使得在从时间t52至时间t54的期间内，经由列信号线51流至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量变为大于经由列信号线41流动至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量。使用该构造，如图8所示，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

此外，根据第三构造例，因为在参考侧和信号侧均设置复位恒流电路153，所以能够将电势调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。

具体地，参考侧的复位恒流电路153L在从时间t52至时间t54的期间内将输出电流值IrstL设定为具有小值的第二电流值IrstL4(<IrstL3)，并且在其他期间内将输出电流值设定为具有大值的第一电流值IrstL3。信号侧的复位恒流电路153R在从时间t52至时间t54的期间内将输出电流值IrstR设定为具有大值的第一电流值IrstR6(>IrstR5)，并且在其他期间内将输出电流值设定为具有小值的第二电流值IrstR6。

使用该构造，经由列信号线41流动至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量变为大于经由列信号线51流动至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量，并且将列信号线41的电势VSL_S调整至相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)。

<6.差分放大器组件的第四构造例>

图9示意了差分放大器组件12的第四构造例。

在图9的第四构造例的差分放大器组件12中，图3所示的复位恒流电路153被恒流源171和开关172替换。恒流源171输出预定的电流。开关172根据控制信号SWL接通和断开恒流源171和列信号线51之间的连接。开关172的接通/断开状态在复位期间和读取期间之间变化。图9的包括单位像素10S和伪像素10D的构造在内的其他构造类似于第一构造例。

图10示意了在期间1H内的像素阵列单元11的单位像素10S和伪像素10D、第四构造例的差分放大器组件12以及列信号处理单元14的时序图。

图10的时序图对应于第一构造例的图4的时序图，且图10的时间t71至时间t81分别对应于图4的时间t1至时间t11。在图10中，也将通过重点关注与图4所述的第一构造例的时序图不同的部分来做出说明。

在复位期间开始的时间t72，将复位控制信号RST_S和RST_D设定为Hi，且使单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113导通。

此外，在时间t72，将Hi的控制信号SWL供给至开关172，使得开关172将恒流源171和列信号线51彼此连接。使用该构造，预定的电流从恒流源171流动至参考侧的列信号线51。

在下一时间t73，将复位控制信号RST_S和RST_D变化为Lo，且使复位晶体管103和113截止。

在从时间t73经过预定时间后的时间t74，将控制信号SWL从Hi变化为Lo，且使开关172断开，使得恒流源171与列信号线51分开。

其他时间(时间t71和时间t75至时间t81)的操作类似于参照图4所述的第一构造例。

如果在从时间t72至时间t74的期间内，恒流源171连接至列信号线51，那么经由列信号线51流动至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量变为大于经由列信号线41流动至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量。使用该构造，如图10所示，能够将列信号线41的电势VSL_S调整为位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

<7.差分放大器组件的第五构造例>

图11示意了差分放大器组件12的第五构造例。

在图11的第五构造例的差分放大器组件12中，图5所示的复位恒流电路153被恒流源171和开关172替换。换言之，在第五构造例的差分放大器组件12中，图9所示的第四构造例的恒流源171和开关172设置在信号侧，而不是参考侧。开关172根据控制信号SWR接通和断开恒流源171和列信号线41之间的连接。开关172的接通/断开状态在复位期间和读取期间之间变化。图11的包括单位像素10S和伪像素10D的构造在内的其他构造类似于图9的第四构造例。

图12示意了在期间1H内的像素阵列单元11的单位像素10S和伪像素10D、第五构造例的差分放大器组件12以及列信号处理单元14的时序图。

图12的时序图对应于第二构造例的图6的时序图，且时间t91至时间t101分别对应于图6的时间t31至时间t41。在图12中，也将通过重点关注与参照图6所述的第二构造例的时序图不同的部分来做出说明。

在复位期间开始的时间t92，将复位控制信号RST_S和RST_D设定为Hi，且使单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113导通。

此外，在时间t92，将Hi的控制信号SWR供给至开关172，使得开关172将恒流源171和列信号线41彼此连接。使用该构造，预定的电流从恒流源171流动至信号侧的列信号线41。

在下一时间t93，将复位控制信号RST_S和RST_D变化为Lo，且使复位晶体管103和113截止。

在从时间t93经过预定时间后的时间t94，将控制信号SWR从Hi变化为Lo，且使开关172断开，使得恒流源171与列信号线41分开。

其他时间(时间t91和时间t95至时间t101)的操作类似于参照图6所述的第二构造例。

如果在从时间t92至时间t94的期间内，恒流源171连接至列信号线41，那么经由列信号线41流至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量变得大于经由列信号线51流动至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量。使用该构造，如图12所示，能够将列信号线41的电势VSL_S调整为位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

<8.差分放大器组件的第六构造例>

图13示意了差分放大器组件12的第六构造例。

图13的第六构造例的差分放大器组件12具有图9所示的第四构造例和图11所示的第五构造例两者的构造。即，第六构造例的差分放大器组件12既包括连接在恒压源Vbrl和PMOS负载151的漏极之间的恒流源171L和开关172L，又包括连接在恒压源Vbrr和PMOS负载152的漏极之间的恒流源171R和开关172R。开关172L根据控制信号SWL接通和断开恒流源171L和列信号线51之间的连接。开关172R根据控制信号SWR接通和断开恒流源171R和列信号线41之间的连接。开关172L和172R的接通/断开状态在复位期间和读取期间之间变化。图13的包括单位像素10S和伪像素10D的构造在内的其他构造类似于第四构造例和第五构造例。

图14示意了在期间1H内的像素阵列单元11的单位像素10S和伪像素10D、第六构造例的差分放大器组件12以及列信号处理单元14的时序图。

图14的时序图对应于第三构造例的图8的时序图，且时间t111至时间t121分别对应于图8的时间t51至时间t61。在图14中，也将通过重点关注与参照图8所述的第三构造例的时序图不同的部分来做出说明。

在复位期间开始的时间t112，将复位控制信号RST_S和RST_D设定为Hi，且使单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113导通。

此外，在时间t112，将Hi的控制信号SWL供给至开关172L，使得开关172L将恒流源171L和列信号线51彼此连接。使用该构造，预定的电流从恒流源171L流动至参考侧的列信号线51。

在同一时间t112，将Lo的控制信号SWR供给至开关172R，使得开关172R将恒流源171R与列信号线41分开。使用该构造，持续至此时的从恒流源171R流出的电流不流动至信号侧的列信号线41。

在下一时间t113，将复位控制信号RST_S和RST_D变化为Lo，且使复位晶体管103和113截止。

在从时间t113经过预定时间后的时间t114，将控制信号SWL从Hi变化为Lo，且使开关172L断开，使得恒流源171L与列信号线51分开。使用该构造，电流不从恒流源171L流动至参考侧的列信号线51。此外，在时间t114，将控制信号SWR从Lo变化为Hi，且使开关172R接通，使得恒流源171R连接至列信号线41。使用该构造，预定的电流从恒流源171R流动至信号侧的列信号线41。

其他时间(时间t111和时间t115至时间t121)的操作类似于参照图4所述的第一构造例。

如果在从时间t112至时间t114的期间内，恒流源171L连接至列信号线51且恒流源171R与列信号线41分开，那么经由列信号线51流动至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量变为大于经由列信号线41流动至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量。使用该构造，如图14所示，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

此外，根据第六构造例，因为恒流源171和开关172设置在参考侧和信号侧，所以能够将电势调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。

具体地，在从时间t112至时间t114的期间内，差分放大器组件12将控制信号SWL变化为Lo且将控制信号SWR变化为Hi，使得恒流源171L与列信号线51分开且恒流源171R连接至列信号线41。使用该构造，经由列信号线41流动至单位像素10S的放大晶体管104的电流的量变为大于经由列信号线51流动至伪像素10D的放大晶体管114的电流的量。使用该构造，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

<9.差分放大器组件的第七构造例>

图15示意了差分放大器组件12的第七构造例。

在图15所示的第七构造例的差分放大器组件12中，设置复位PMOS晶体管191来替代图3所示的第一构造例的复位恒流电路153。复位PMOS晶体管191的源极连接至恒压源Vdd，且复位PMOS晶体管191的漏极连接至列信号线51和PMOS负载151的漏极。Hi的控制信号Vbph或Lo的控制信号Vbpl供给至复位PMOS晶体管191的栅极。

将参照图4的流程图说明图15的第七构造例的操作。即，当在从时间t2至时间t4的期间内，在与单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113被导通时的相同时间，将Lo的控制信号Vbpl供给至复位PMOS晶体管191的栅极来导通复位PMOS晶体管191时，预定的电流从复位PMOS晶体管191流动至参考侧的列信号线51。在其他期间内，因为将Hi的控制信号Vbph供给至复位PMOS晶体管191的栅极以使复位PMOS晶体管191截断，所以电流不从复位PMOS晶体管191流动至参考侧的列信号线51。

使用该构造，如图4所示，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

<10.差分放大器组件的第八构造例>

图16示意了差分放大器组件12的第八构造例。

在图16的第八构造例的差分放大56器组件12中，设置彼此串联连接的开关201和电阻器202来替代图3所示的第一构造例的复位恒流电路153。开关201的与电阻器202侧不同的另一端连接至恒压源Vbrl。电阻器202的与开关201侧不同的另一端连接至列信号线51和PMOS负载151的漏极。开关201根据控制信号SWL接通和断开恒压源Vbrl和电阻器202之间的连接。

将参照图4的流程图说明图16的第八构造例的操作。即，当在从时间t2至时间t4的期间内，在与单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113被导通的相同时间，将Hi的控制信号SWL供给至开关201来接通开关201时，预定的电流从电阻器202流至参考侧的列信号线51。在其他期间内，因为将Lo的控制信号SWL供给至开关201来断开开关201，所以电流不从电阻器202流动至参考侧的列信号线51。

<11.差分放大器组件的第九构造例>

图17示意了差分放大器组件12的第九构造例。

在图17的第九构造例的差分放大器组件12中，设置包括复位PMOS晶体管221和开关222的复位元件来替代图3所示的第一构造例的复位恒流电路153。

复位PMOS晶体管221的源极连接至恒压源Vbrl，且复位PMOS晶体管221的漏极经由开关222连接至列信号线51和PMOS负载151的漏极。将用于导通复位PMOS晶体管221的偏置电压Vbp通常供给至复位PMOS晶体管221的栅极。开关222根据控制信号SWL接通和断开复位PMOS晶体管221的漏极与列信号线51和PMOS负载151的漏极之间的连接。

将参照图4的流程图说明图17的第九构造例的操作。即，当在从时间t2至时间t4的期间内，在与单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113被导通的相同时间，将Hi的控制信号SWL供给至开关222来接通开关222时，预定的电流从复位PMOS晶体管221流动至参考侧的列信号线51。在其他期间内，因为将Lo的控制信号SWL供给至开关222来断开开关222，所以电流不从复位PMOS晶体管221流动至参考侧的列信号线51。

<12.差分放大器组件的第十构造例>

图18示意了差分放大器组件12的第十构造例。

在图18的第十构造例的差分放大器组件12中，图17所示的第九构造例的复位PMOS晶体管221的栅极连接至列信号线51、PMOS负载151的漏极和栅极以及PMOS负载152的栅极。在这种情况下，与第九构造例相比存在这样的优势：不需要施加于复位PMOS晶体管221的栅极的偏置电压Vbp。

因为第十构造例的操作类似于第九构造例，所以将省略说明。

在第十构造例中，也类似于第九构造例，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

<13.差分放大器组件的第十一构造例>

图19示意了差分放大器组件12的第十一构造例。

在图19的第十一构造例的差分放大器组件12中，略去了图3所示的第一构造例的复位恒流电路153，且替代地，信号侧设置有复位NMOS晶体管241和开关242。

复位NMOS晶体管241的漏极连接至PMOS负载152的漏极和列信号线41，且复位NMOS晶体管241的源极经由开关242连接至低电势Vbrg(例如，GND)。将用于导通复位NMOS晶体管241的偏置电压Vbn通常供给至复位NMOS晶体管241的栅极。开关242根据控制信号SWR接通和断开复位NMOS晶体管241的源极和低电势Vbrg之间的连接。

将参照图4的流程图说明图19的第十一构造例的操作。即，当在从时间t2至时间t4的期间内，在与单位像素10S的复位晶体管103和伪像素10D的复位晶体管113被导通的相同时间，将Hi的控制信号SWR供给至开关242来接通开关242时，预定的电流从PMOS负载152的漏极经由复位NMOS晶体管241流动至低电势Vbrg。在其他期间内，因为将Lo的控制信号SWR供给至开关242来断开开关242，所以电流不在复位NMOS晶体管241的漏极和源极之间流动。

图15至图18所示的第七至第十构造例的差分放大器组件12通过在复位期间内使供给至参考侧的放大晶体管114的电流的量相比于信号侧的放大晶体管104增大，以此将差分放大器的工作点调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)。

与之相比，图19的第十一构造例的差分放大器组件12在复位期间内通过将流经PMOS负载152的电流的一部分引向复位NMOS晶体管241，使得供给至信号侧的放大晶体管104的电流的量变为小于供给至参考侧的放大晶体管114的电流的量，以将差分放大器的工作点调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)。

<14.差分放大器组件的第十二构造例>

图20示意了差分放大器组件12的第十二构造例。

图20的第十二构造例的差分放大器组件12具有这样的构造：PMOS晶体管261和262通过共源共栅连接(cascode connection)而添加至图18所示的第十构造例。

具体地，PMOS晶体管261的源极连接至PMOS负载151的漏极和栅极、复位PMOS晶体管221的栅极以及开关222的与复位PMOS晶体管221侧不同的另一端。PMOS晶体管261的漏极经由列信号线51连接至选择晶体管115的漏极。

PMOS晶体管262的源极连接至PMOS负载152的漏极。PMOS晶体管262的漏极经由列信号线41和列复位线42连接至选择晶体管105和复位晶体管103的漏极。

偏置电压Vbp2施加于PMOS晶体管261和262的栅极。

<15.差分放大器组件的第十三构造例>

图21示意了差分放大器组件12的第十三构造例。

图21的第十三构造例的差分放大器组件12与图20的第十二构造例的不同之处在于：开关222的与复位PMOS晶体管221侧不同的另一端的连接目的地不同。

在图20的第十二构造例中，开关222的与复位PMOS晶体管221侧不同的另一端连接至PMOS晶体管261的源极侧。然而，在图21的第十三构造例中，该另一端连接至PMOS晶体管261的漏极侧。其他构造类似于第十二构造例。

<16.差分放大器组件的第十四构造例>

图22示意了差分放大器组件12的第十四构造例。

图22的第十四构造例的差分放大器组件12具有这样的构造：NMOS晶体管271和272通过共源共栅连接而添加至图18所示的第十构造例。

具体地，NMOS晶体管271的漏极连接至PMOS负载151的漏极和栅极、复位PMOS晶体管221的栅极以及开关222的与复位PMOS晶体管221侧不同的另一端。NMOS晶体管271的源极经由列信号线51连接至选择晶体管115的漏极。

NMOS晶体管272的漏极连接至PMOS负载152的漏极。NMOS晶体管272的漏极经由列信号线41和列复位线42连接至选择晶体管105和复位晶体管103的漏极。

偏置电压Vbn2施加于NMOS晶体管271和272的栅极。

<17.差分放大器组件的第十五构造例>

图23示意了差分放大器组件12的第十五构造例。

图23的第十五构造例的差分放大器组件12与图22的第十四构造例的不同之处在于：开关222的与复位PMOS晶体管221侧不同的另一端的连接目的地不同。

在图22的第十四构造例中，开关222的与复位PMOS晶体管221侧不同的另一端连接至NMOS晶体管271的漏极侧。然而，在图23的第十五构造例中，该另一端连接至NMOS晶体管271的源极侧。其他构造类似于第十三构造例。

在图20至图23所示的具有共源共栅结构的第十二至第十五构造例的差分放大器组件12中，也类似于图18所示的第十构造例，能够将列信号线41的电势VSL_S调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的差分放大器最优工作点(工作范围)。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

图15的第七构造例至图23的第十五构造例的差分放大器组件12被构造为通过在复位期间内将供给至参考侧的放大晶体管114的电流的量增大为大于供给至信号侧的放大晶体管104的电流的量，以此将差分放大器的工作点(工作范围)调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)。

然而，在图15的第七构造例至图23的第十五构造例(排除图19的第十一构造例)中，与例如图5的第二构造例一样，产生电流差的复位电路设置在信号侧，而在图19的第十一构造例中，产生电流差的复位电路设置在参考侧。使用该构造，如果在复位期间内，供给至信号侧的放大晶体管104的电流的量变为大于供给至参考侧的放大晶体管114的电流的量，那么能够将差分放大器的工作点(工作范围)调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的下侧(低电势侧)。

此外，例如，类似于图7的第三构造例，图15的第七构造例至图23的第十五构造例的复位电路设置在参考侧和信号侧。使用该构造，当然能够将差分放大器的工作点(工作范围)调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)和下侧(低电势侧)。

<18.第二实施例的固态成像器件的示意性构造>

在图24中，将相同的附图标记给予与图1所示的第一实施例的部件共同的部件，并且将适当地省略该部件的说明。

在上述的第一实施例中，差分放大器的差分对包括像素阵列单元11的位于有效像素区内的单位像素10S和位于有效像素区外的伪像素10D。

在第二实施例中，差分放大器的差分对包括像素阵列单元11的有效像素区内的单位像素10S中的布置在奇数行中的单位像素10S(以下，被称为奇数行像素10S_O)和布置在偶数行中的单位像素10S(以下，被称为偶数行像素10S_E)。

在像素阵列单元11中，奇数行像素10S_O和偶数行像素10S_E在垂直方向上交替布置。在图24中，连接至奇数行像素10S_O的列信号线41和列复位线42由列信号线41_O和列复位线42_O表示，且连接至偶数行像素10S_E的列信号线41和列复位线42由列信号线41_E和列复位线42_E表示。

此外，图24未示出布置在有效像素区外的伪像素10D。

第二实施例的固态成像器件1新添加了信号切换单元301。在差分放大器组件12的差分对的信号侧像素是奇数行像素10S_O或偶数行像素10S_E的情况下，信号切换单元301切换像素信号的输出终点。在奇数行像素10S_O是差分对的信号侧像素的情况下，偶数行像素10S_E变成差分对的参考侧像素。同时，在偶数行像素10S_E是差分对的信号侧像素的情况下，奇数行像素10S_O变成差分对的参考侧像素。构成差分对的奇数行像素10S_O和偶数行像素10S_E不需要是相邻的像素行的单位像素10S。然而，因为随着构成差分对的像素之间的距离变短，器件差异的相关性变高，所以如果差分对包括相邻的像素行的奇数行像素10S_O和偶数行像素10S_E，那么可以减小特性变化。

<19.信号切换单元的构造例>

图25示意了信号切换单元301的详细构造以及差分放大器组件12、奇数行像素10S_O和偶数行像素10S_E的细节。

在图25中，图3所示的第一构造例的差分放大器组件12用作差分放大器组件12。奇数行像素10S_O和偶数行像素10S_E均具有与图3所示的单位像素10S相同的构造。

信号切换单元301包括对端子A和B进行切换的开关311至314。开关311将偶数行像素10S_E的列信号线41_E切换至差分放大器组件12的信号侧或参考侧。开关312将奇数行像素10S_O的列信号线41_O切换至差分放大器组件12的信号侧或参考侧。开关313将偶数行像素10S_E的复位晶体管103的连接目的地切换至复位电压Vrst或PMOS负载152的漏极。开关314将奇数行像素10S_O的复位晶体管103的连接目的地切换至复位电压Vrst或PMOS负载152的漏极。

图25的示例示意了这样的状态：开关311至314都选择端子A。在这种情况下，奇数行像素10S_O变成差分对的信号侧，以进行与图3的单位像素10S相同的操作，且偶数行像素10S_E变成差分对的参考侧，以进行与图3的伪像素10D相同的操作。

以与图4的复位控制信号RST_D、传输控制信号TRG_D和选择控制信号SEL_D相同的方式控制参考侧的偶数行像素10S_E的复位控制信号RST_S、传输控制信号TRG_S和选择控制信号SEL_S，且以图4的复位控制信号RST_S、传输控制信号TRG_S和选择控制信号SEL_S相同的方式控制信号侧的奇数行像素10S_O的复位控制信号RST_S、传输控制信号TRG_S和选择控制信号SEL_S。

与之相比，在开关311至314都选择端子B的情况下，偶数行像素10S_E变成差分对的信号侧，以进行与图3的单位像素10S相同的操作，且奇数行像素10S_O变成差分对的参考侧，以进行与图3的伪像素10D相同的操作。

信号切换单元301例如以行为单位切换开关311至314的端子A和B。

在上述的第二实施例的固态成像器件1中，也能够将差分放大器的原始工作点调整至位于相对于差分放大器的原始工作点的上侧(高电势侧)的最优工作范围。因此，能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。

此外，在上述的第二实施例中，已经例示了采用图3所示的第一构造例的差分放大器组件12作为差分放大器组件12的构造，但是不必说，能够使用第二至第十五构造例或其他构造(未示出)。

<20.总结>

根据本发明的实施例的固态成像器件1包括：像素阵列单元11，其中布置有第一和第二单位像素；和差分放大器组件12，其与第一和第二单位像素的放大晶体管和选择晶体管一起构成差分放大器。在第一实施例的固态成像器件1中，第一单位像素是单位像素10S，且第二单位像素是伪像素10D。在第二实施例的固态成像器件1中，第一单位像素是奇数行像素10S_O，且第二单位像素是偶数行像素10S_E。

差分放大器组件12包括复位电路，该复位电路在使FD的信号电荷复位的复位期间内产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差。复位电路是第一至第三构造例中的复位恒流电路153(153L，153R)，第四至第六构造例中的恒流源171和开关172，第七构造例中的复位PMOS晶体管191，第八构造例中的开关201和电阻器202，第九和第十构造例中的复位PMOS晶体管221和开关222，以及第十一构造例中的复位NMOS晶体管241和开关242。这些复位电路布置在任意电压(Vbrl，Vbrr，Vdd，Vbrg，Vdd)的节点与位于差分放大器组件12的差分对的信号侧或参考侧的NMOS晶体管(271，272)的源极节点或PMOS晶体管(151，152)的漏极节点之间。

因为复位电路在复位期间内进行产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差的控制，并且复位电路在读取期间内使分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流相同，所以能够将差分放大器的工作点调整至最优工作点。

此外，可以相反地进行复位电路的控制。即，即使在复位电路进行在复位期间内使流动至差分对的信号侧和参考侧的电流相同且在读取期间内产生差分对的信号侧和参考侧的电流的差的控制的情况下，也能够将差分放大器的工作点调整至最优工作点。例如，当在差分对的信号侧和参考侧的晶体管尺寸(例如，W尺寸)彼此不同的情况下，在复位电路导通(在复位期间内)时相同的电流流动至差分对的信号侧和参考侧，且当复位电路截止时，产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的电流差。

因此，因为固态成像器件1包括电流产生电路，该电流产生电路像上述的复位电路一样地在复位期间或读取期间内产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差，所以能够将差分放大器的工作点调整至最优工作点。

<21.电子装置的应用例>

本发明不限于应用于固态成像器件。即，本发明能够应用于与成像装置类似的将固态成像器件用于图像拍摄单元(光电转换单元)的所有电子装置，诸如数码照相机或视频摄像机、具有成像功能的移动终端设备或在图像读取单元使用固态成像器件的复印机等。固态成像器件可以是形成为单个芯片的形式，或可以是成像单元和信号处理单元或光学系统被封装在一起的具有成像功能的模块化形式。

图26是示意了根据本发明的实施例的作为电子装置的成像装置的构造例的框图。

图26的成像装置400包括：光学单元401，其是透镜组等；固态成像器件(成像器件)402，其采用图1或24的固态成像器件1的构造；和数字信号处理器(DSP)电路403，其是相机信号处理电路。此外，成像装置400也包括帧存储器404、显示单元405、记录单元406、操作单元407和电力供给单元408。DSP电路403、帧存储器404、显示单元405、记录单元406、操作单元407和电力供给单元408经由总线409彼此连接。

光学单元401获取来自对象的入射光(图像光)，并且将图像形成在固态成像器件402的成像面上。固态成像器件402以像素为单位将通过光学单元401而形成为成像面上的图像的入射光的光量转换成电信号，并且将该电信号输出为像素信号。作为固态成像器件402，能够使用图1或24的固态成像器件1，即能够将差分放大器的工作点(工作范围)从差分放大器的原始工作点调整至最优工作点的固态成像器件。

显示单元405例如包括诸如液晶显示器(LCD)或有机电致发光(EL)显示器等薄型显示器，并且显示固态成像器件402拍摄的动态图像或静态图像。记录单元406将固态成像器件402拍摄的动态图像或静态图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质中。

操作单元407在用户的操作下产生用于成像装置400的各种功能的操作指令。电力供给单元408将电力供给至供给目标，比如DSP电路403、帧存储器404、显示单元405、记录单元406和操作单元407。

如上所述，如果根据上述的实施例的固态成像器件1用作固态成像器件402，那么能够通过提高放大晶体管104的转换效率来提高线性。因此，即使在诸如视频摄像机、数码照相机和手机用移动设备相机等成像装置400中，也能够提高拍摄的图像的质量。

<图像传感器的应用例>

图27示意了与上述的固态成像器件1对应的图像传感器的应用例。

包括上述固态成像器件1构造的图像传感器例如能够如下地用于对可见光、红外光、紫外光和X射线进行感测的各种情况。

·用于拍摄观赏用图像的设备，诸如数码照相机或具有相机功能的便携式设备等

·用于交通的设备，诸如：车辆传感器；用于为了例如自动停车和识别驾驶员状态等安全驾驶而拍摄汽车前方、后方、周边和内部的图像；监视相机；用于监视行进的车辆或道路的监控相机；和测距传感器，用于测量车间距离等

·用于诸如电视机(TV)、冰箱和空调等家用设备以便拍摄用户的手势且根据该手势进行操作的设备

·用于医疗护理或健康护理的设备，诸如内窥镜和通过接收红外光进行血管造影的设备等

·用于安全的设备，诸如用于预防犯罪的监控相机和用于验证人的相机等

·用于化妆的设备，诸如用于拍摄皮肤的皮肤测量设备和用于拍摄头皮的显微镜等

·用于运动的设备，诸如用于运动用途的可穿戴相机或动作相机等

·用于农业的设备，诸如用于监视农田和农作物状况的相机等

此外，本发明不限于应用于通过检测可见光的入射光量的分布来拍摄图像的固态成像器件，也能够应用于根据红外光、X射线或粒子的入射光量的分布来拍摄图像的固态成像器件或通过检测诸如压力或静电容等其他物理量来拍摄图像的诸如指纹检测器件等广义上的所有固态成像器件(物理量分布检测器件)。

此外，本发明不限于固态成像器件，也能够应用于包括其他半导体集成电路的所有半导体器件。

本发明的实施例不限于上述的实施例，并能够在不偏离本发明的实质的情况下，做出各种变型例。

例如，作为像素阵列单元11的像素构造，可以使用如下像素构造：其中，电荷存储单元设置在传输晶体管和FD之间，以临时存储通过PD产生的电荷，且能够进行所有像素同时曝光的全局快门操作。此外，也能够使用由相邻的像素共用FD的FD共用像素构造。

例如，在上述的电路构造中，也可以实现切换了晶体管(NMOS晶体管和PMOS晶体管)的极性的电路构造。在该情况下，Hi和Lo是用于输入到晶体管的控制信号的相反信号。

在上述的实施例中，已经说明了参考信号是电平(电压)随着时间的流逝而单调增加的斜坡信号，但是参考信号可以是电平(电压)随着时间的流逝而单调减小的斜坡信号。

例如，能够使用将上述的实施例中的所有或部分进行组合的构造。

此外，本说明书所述的效果仅是示例，而不是限制性的，且可以存在本说明书所述的效果以外的效果。

此外，本发明能够具有下面的构造。

(1)

一种成像器件，其包括：

多个像素，所述多个像素包括第一像素和第二像素；

差分放大器，所述差分放大器包括第一放大晶体管、第二放大晶体管和第一负载晶体管，所述第一负载晶体管被构造为接收电源电压；

第一信号线，所述第一信号线连接至所述第一放大晶体管和所述第一负载晶体管；

第二信号线，所述第二信号线连接至所述第二放大晶体管；和

第一复位晶体管，所述第一复位晶体管被构造为接收所述电源电压，所述第一复位晶体管的栅极连接至所述第一负载晶体管，

其中，所述第一像素包括第一光电转换元件和所述第一放大晶体管，且所述第二像素包括第二光电转换元件和所述第二放大晶体管。

(2)

根据(1)所述的成像器件，还包括：

连接在所述第一复位晶体管与所述第一信号线之间的开关电路。

(3)

根据(2)所述的成像器件，其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的复位操作期间内将所述第一复位晶体管的源极和漏极中的一者连接至所述第一信号线，使得所述第一信号线比所述第二信号线携带更大的电流。

(4)

根据(3)所述的成像器件，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的读取操作期间内将所述第一复位晶体管的源极和漏极中的一者与所述第一信号线断开，使得所述第一信号线和所述第二信号线携带相同的电流。

(5)

根据(1)所述的成像器件，还包括：

第二负载晶体管，所述第二负载晶体管被构造为接收所述电源电压且被连接至所述第二信号线。

(6)

根据(5)所述的成像器件，其中，所述第一像素包括第二复位晶体管，且所述第二像素包括第三复位晶体管。

(7)

根据(6)所述的成像器件，还包括：

连接至复位电压源的第三信号线和第四信号线；和

信号切换单元，所述信号切换单元通过所述第一信号线、所述第二信号线、所述第三信号线和所述第四信号线将所述第一像素和所述第二像素中的一者选为参考像素，并且将所述第一像素和所述第二像素中的另一者选为有效像素。

(8)

根据(7)所述的成像器件，其中，所述信号切换单元包括：

位于所述第一负载晶体管和所述第一放大晶体管之间的第一开关；

位于所述第二负载晶体管和所述第二放大晶体管之间的第二开关；

位于所述第二复位晶体管和所述复位电压源之间的第三开关；和

位于所述第三复位晶体管和所述复位电压源之间的第四开关。

(9)

根据(8)所述的成像器件，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关均能够在第一位置和第二位置之间切换。

(10)

根据(9)所述的成像器件，其中，所述信号切换单元使所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关处于所述第一位置，以此将所述第一像素选为所述参考像素且将所述第二像素选为所述有效像素，或者

其中，所述信号切换单元使所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关处于所述第二位置，以此将所述第一像素选为所述有效像素且将所述第二像素选为所述参考像素。

(11)

根据(6)所述的成像器件，所述第一像素位于所述多个像素中的偶数行，且所述第二像素位于所述多个像素中的奇数行。

(12)

一种成像器件，其包括：

第一像素，所述第一像素包括第一光电转换元件、第一传输晶体管和第一放大晶体管；

第二像素，所述第二像素包括第二光电转换元件、第二传输晶体管和第二放大晶体管；

第一信号线，所述第一信号线连接至所述第一放大晶体管；

第二信号线，所述第二信号线连接至所述第二放大晶体管；

第一负载晶体管，所述第一负载晶体管连接至所述第一信号线，所述第一负载晶体管被构造为接收电源电压；和

第一复位晶体管，所述第一复位晶体管被构造为接收所述电源电压，所述第一复位晶体管的栅极连接至所述第一负载晶体管；

其中，所述第一放大晶体管的源极和漏极中的一者连接至所述第二放大晶体管的源极和漏极中的一者，且所述第一放大晶体管的源极和漏极中的另一者连接至所述第二放大晶体管的源极和漏极中的另一者。

(13)

根据(12)所述的成像器件，还包括：

(14)

根据(13)所述的成像器件，其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的复位操作期间内将所述第一复位晶体管的源极和漏极中的一者连接至所述第一信号线，使得所述第一信号线比所述第二信号线携带更大的电流。

(15)

根据(14)所述的成像器件，其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的读取操作期间内将所述第一复位晶体管的源极和漏极中的一者与所述第一信号线断开，使得所述第一信号线和所述第二信号线携带相同的电流。

(16)

根据(12)所述的成像器件，还包括：

第二负载晶体管，所述第二负载晶体管被构造为接收所述电源电压且被连接至所述第二信号线，其中，所述第一像素包括第二复位晶体管，且所述第二像素包括第三复位晶体管；

连接至复位电压源的第三信号线和第四信号线；和

(17)

一种成像器件，其包括：

差分放大器，所述差分放大器包括：

连接至电源的第一负载晶体管；

连接至所述电源的第二负载晶体管；

第一像素的第一放大晶体管；

第二像素的第二放大晶体管；

连接至所述第一负载晶体管和所述第一放大晶体管的第一信号线；和

连接至所述第二负载晶体管和所述第二放大晶体管的第二信号线，其中，所述第一放大晶体管和所述第二放大晶体管的输出彼此连接；和

复位元件，所述复位元件连接至所述差分放大器，且在复位操作期间内，所述复位元件使用所述第一信号线上的第一电流来复位所述第一像素且使用所述第二信号线上的第二电流来复位所述第二像素。

(18)

根据(17)所述的成像器件，其中，所述复位元件包括第一复位晶体管和连接在所述第一复位晶体管和所述第一信号线之间的开关电路，

其中，所述开关电路在所述复位操作期间内将所述第一复位晶体管的源极和漏极中的一者连接至所述第一信号线，使得所述第一电流大于所述第二电流，且

其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的读取操作期间内将所述第一复位晶体管的源极和漏极中的一者与所述第一信号线断开，使得所述第一电流和所述第二电流相同。

(19)

根据(18)所述的成像器件，还包括：

连接至复位电压源的第三信号线和第四信号线；和

(20)

根据(19)所述的成像器件，

其中，所述第一像素包括第二复位晶体管，且所述第二像素包括第三复位晶体管，

其中，所述信号切换单元包括：

位于所述第三复位晶体管和所述复位电压源之间的第四开关，

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关均能够在第一位置和第二位置之间切换，且

其中，所述信号切换单元使所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关处于所述第一位置，以此将所述第一像素选为所述参考像素且将所述第二像素选为所述有效像素，或者

(21)

一种固态成像器件，其包括：

设置有第一和第二单位像素的像素阵列单元，单位像素分别包括：光电转换元件，被构造为光电转换入射到像素的光；传输晶体管，被构造为将通过光电转换元件的光电转换而获得的信号电荷传输至FD；复位晶体管，被构造为使FD的信号电荷复位；放大晶体管，被构造为将存储在FD中的信号电荷转换成电压信号，并输出该电压信号；和选择晶体管，被构造为选择像素；和

差分放大器组件，与第一单位像素和第二单位像素的放大晶体管和选择晶体管一起构成差分放大器，

其中，差分放大器组件包括电流产生电路，该电流产生电路产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差。

(22)

根据(21)的固态成像器件，其中，电流产生电路在使FD的信号电荷复位的复位期间内产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差。

(23)

根据(21)或(22)的固态成像器件，其中，电流产生电路将预定的电流输出至差分对的信号侧或参考侧。

(24)

根据(21)至(23)中任一项的固态成像器件，其中，电流产生电路从差分对的信号侧或参考侧引出预定的电流。

(25)

根据(21)至(24)中任一项的固态成像器件，其中，在复位期间和对通过FD而转换成电压的信号进行读取的读取期间之间，不同的电流流动至电流产生电路。

(26)

根据(21)至(25)中任一项的固态成像器件，其中，电流产生电路包括开关，且所述开关的接通/断开状态在复位期间和对通过FD而转换成电压的信号进行读取的读取期间之间变化。

(27)

根据(26)的固态成像器件，其中，电流产生电路包括电阻器。

(28)

根据(26)的固态成像器件，其中，电流产生电路包括具有栅极的晶体管，该栅极被施加有恒定偏置电压。

(29)

根据(26)的固态成像器件，其中，电流产生电路包括晶体管，且晶体管的栅极连接至位于差分对的信号侧或参考侧的PMOS晶体管的漏极。

(30)

根据(21)至(25)中任一项的固态成像器件，其中，电流产生电路包括晶体管，且施加于该晶体管的栅极的电压在复位期间和对通过FD而转换成电压的信号进行读取的读取期间之间变化。

(31)

根据(21)至(30)中任一项的固态成像器件，其中，差分放大器具有共源共栅结构。

(32)

根据(21)至(31)中任一项的固态成像器件，其中，第一单位像素是布置在有效像素区内的像素，且第二单位像素是布置在有效像素区外的像素。

(33)

根据(21)至(31)中任一项的固态成像器件，其中，第一单位像素是布置在有效像素区内的奇数行中的像素，且第二单位像素是布置在有效像素区内的偶数行中的像素。

(34)

根据(33)的固态成像器件，还包括：

信号切换单元，被构造为将第一单位像素和第二单位像素的像素信号输出目的地切换至差分对的信号侧或参考侧。

(35)

根据(21)至(34)中任一项的固态成像器件，其中，差分放大器组件包括位于差分对的信号侧和参考侧的电流产生电路。

(36)

根据(21)至(35)中任一项的固态成像器件，其中，电流产生电路布置在任意电压的节点与位于差分放大器组件的差分对的信号侧或参考侧的NMOS晶体管的源极节点或PMOS晶体管的漏极节点之间。

(37)

一种固态成像器件的控制方法，该固态成像器件包括：设置有第一和第二单位像素的像素阵列单元，像素均包括光电转换元件，被构造为光电转换入射到像素的光；传输晶体管，被构造为将通过光电转换元件的光电转换而获得的信号电荷传输至FD；复位晶体管，被构造为使FD的信号电荷复位；放大晶体管，被构造为将存储在FD中的信号电荷转换成电压信号，并输出该电压信号；和选择晶体管，被构造为选择像素；和差分放大器组件，其与第一和第二单位像素的放大晶体管和选择晶体管一起构成差分放大器，

其中，差分放大器组件的电流产生电路产生分别流动至差分对的信号侧和参考侧的电流的差。

(38)

一种电子装置，其包括固态成像器件，该固态成像器件包括：

设置有第一和第二单位像素的像素阵列单元，像素均包括：光电转换元件，被构造为光电转换入射到像素的光；传输晶体管，被构造为将通过光电转换元件的光电转换而获得的信号电荷传输至FD；复位晶体管，被构造为使FD的信号电荷复位；放大晶体管，被构造为将存储在FD中的信号电荷转换成电压信号，并输出该电压信号；和选择晶体管，被构造为选择像素；和

差分放大器组件，其与第一和第二单位像素的放大晶体管和选择晶体管一起构成差分放大器，

附图标记的列表

1 固态成像器件

10D 伪像素

10S 单位像素

10S_E 偶数行像素

10S_O 奇数行像素

11 像素阵列单元

12 差分放大器组件

101 PD

102 传输晶体管

103 复位晶体管

104 放大晶体管

105 选择晶体管

106 FD

111 PD

112 传输晶体管

113 复位晶体管

114 放大晶体管

115 选择晶体管

116 FD

151，152 PMOS负载

153(153L，153R) 复位恒流电路

171(171L，171R) 恒流源

172(172L，172R) 开关

191 复位PMOS晶体管

201 开关

202 电阻器

221 复位PMOS晶体管

222 开关

241 复位NMOS晶体管

242 开关

261，262 PMOS晶体管

271，272 NMOS晶体管

301 信号切换单元

311 至314开关

400 成像装置

402 固态成像器件

Claims

1.一种成像器件，其包括：

多个像素，所述多个像素包括第一像素和第二像素；

差分放大器，所述差分放大器包括第一放大晶体管、第二放大晶体管、第一负载晶体管和第二负载晶体管，所述第一负载晶体管被构造为接收电源电压；

第二信号线，所述第二信号线连接至所述第二放大晶体管和第二负载晶体管；和

第一复位电路，所述第一复位电路被构造为接收所述电源电压，所述第一复位电路连接至所述第一负载晶体管，

其中，所述第一像素包括第一光电转换元件和所述第一放大晶体管，且所述第二像素包括第二光电转换元件和所述第二放大晶体管，且

所述第一复位电路在复位期间和读取期间中的一个期间内产生分别流动至所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管的电流的差，并在所述复位期间和所述读取期间中的另一个期间内允许流动至所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管的电流相同。

2.根据权利要求1所述的成像器件，还包括：

连接在所述第一复位电路与所述第一信号线之间的开关电路。

3.根据权利要求2所述的成像器件，其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的复位操作期间内将所述第一复位电路连接至所述第一信号线，使得所述第一信号线比所述第二信号线携带更大的电流。

4.根据权利要求3所述的成像器件，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的读取操作期间内将所述第一复位电路与所述第一信号线断开，使得所述第一信号线和所述第二信号线携带相同的电流。

5.根据权利要求1所述的成像器件，其中，所述第一像素包括第二复位电路，且所述第二像素包括第三复位电路。

6.根据权利要求5所述的成像器件，还包括：

能够连接至复位电压源的第三信号线和第四信号线；和

7.根据权利要求6所述的成像器件，其中，所述信号切换单元包括：

位于所述第二复位电路和所述复位电压源之间的第三开关；和

位于所述第三复位电路和所述复位电压源之间的第四开关。

8.根据权利要求7所述的成像器件，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关均能够在第一位置和第二位置之间切换。

9.根据权利要求8所述的成像器件，其中，所述信号切换单元使所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关处于所述第一位置，以此将所述第一像素选为所述参考像素且将所述第二像素选为所述有效像素，或者

10.根据权利要求5所述的成像器件，所述第一像素位于所述多个像素中的偶数行，且所述第二像素位于所述多个像素中的奇数行。

11.一种成像器件，其包括：

第一信号线，所述第一信号线连接至所述第一放大晶体管；

第二信号线，所述第二信号线连接至所述第二放大晶体管；

第一负载晶体管，所述第一负载晶体管连接至所述第一信号线，所述第一负载晶体管被构造为接收电源电压；

第二负载晶体管，所述第二负载晶体管连接至所述第二信号线，所述第二负载晶体管被构造为接收所述电源电压；和

第一复位电路，所述第一复位电路被构造为接收所述电源电压，所述第一复位电路连接至所述第一负载晶体管；

其中，所述第一放大晶体管的源极和漏极中的一者连接至所述第二放大晶体管的源极和漏极中的一者，且所述第一放大晶体管的源极和漏极中的另一者连接至所述第二放大晶体管的源极和漏极中的另一者，且

12.根据权利要求11所述的成像器件，还包括：

13.根据权利要求12所述的成像器件，其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的复位操作期间内将所述第一复位电路连接至所述第一信号线，使得所述第一信号线比所述第二信号线携带更大的电流。

14.根据权利要求13所述的成像器件，其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的读取操作期间内将所述第一复位电路与所述第一信号线断开，使得所述第一信号线和所述第二信号线携带相同的电流。

15.根据权利要求11所述的成像器件，其中，所述第一像素包括第二复位电路，且所述第二像素包括第三复位电路；

能够连接至复位电压源的第三信号线和第四信号线；和

16.一种成像器件，其包括：

差分放大器，所述差分放大器包括：

连接至电源的第一负载晶体管；

连接至所述电源的第二负载晶体管；

第一像素的第一放大晶体管；

第二像素的第二放大晶体管；

复位元件，所述复位元件连接至所述差分放大器，且在所述第一像素和所述第二像素的复位操作期间内，所述复位元件使用所述第一信号线上的第一电流来复位所述第一像素且使用所述第二信号线上的第二电流来复位所述第二像素，且

所述复位元件在所述复位操作期间中读取期间中的一个期间内产生分别流动至所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管的电流的差，并在所述复位期间和所述读取期间中的另一个期间内允许流动至所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管的电流相同。

17.根据权利要求16所述的成像器件，其中，所述复位元件包括第一复位电路和连接在所述第一复位电路和所述第一信号线之间的开关电路，

其中，所述开关电路在所述复位操作期间内将所述第一复位电路连接至所述第一信号线，使得所述第一电流大于所述第二电流，且

其中，所述开关电路在所述第一像素和所述第二像素的读取操作期间内将所述第一复位电路与所述第一信号线断开，使得所述第一电流和所述第二电流相同。

18.根据权利要求17所述的成像器件，还包括：

能够连接至复位电压源的第三信号线和第四信号线；和

19.根据权利要求18所述的成像器件，

其中，所述第一像素包括第二复位电路，且所述第二像素包括第三复位电路，

其中，所述信号切换单元包括：

位于所述第三复位电路和所述复位电压源之间的第四开关，