具体实施方式

接下来，将参照附图来说明优选的实施方案。

图1是示出根据实施方案的固态摄像元件的构造示例的概要的图。

作为根据实施方案的固态摄像元件，列举出了CCD(电荷耦合器件：ChargeCoupled Device)图像传感器、CMOS图像传感器等。

如图1所示，固态摄像元件10包括像素11、PSRR(电源抑制比)校正电路12、DA转换器13、ULV(超低电压)比较器14、增益控制单元15和负载MOS晶体管16。

在上述构造中，各个像素11连接到电源单元PW，并且多个像素11(例如，以N×M矩阵的形式，N和M是2以上的整数)设置在固态摄像元件10中以构成像素阵列单元。像素11对入射的光进行光电转换，以生成与入射光的接收光量对应的像素信号。

例如，如图1所示，各个像素11包括光电二极管21、传输晶体管22、浮动扩散区域23、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26。

接下来，将说明像素11的详细构成。

像素11的数量对应于用于构成稍后所述的设置于摄像元件中的像素阵列单元的像素数量(在上述示例中为N×M个)；然而，为了便于说明，图1中仅示出了它们中的一个像素。

在像素11中，光电二极管21的阴极端子连接到由N沟道MOS晶体管构成的传输晶体管22的源极端子，并且传输晶体管22的漏极端子连接到由N沟道MOS晶体管构成的放大晶体管24的栅极端子。此外，由N沟道MOS晶体管构成的复位晶体管26的漏极端子连接到像素电源GPW，并且复位晶体管26的源极端子连接到放大晶体管24的栅极端子。

换句话说，传输晶体管22的漏极端子和复位晶体管26的源极端子共同连接到放大晶体管24的栅极端子。

此外，放大晶体管24的漏极端子连接到像素电源GPW，并且放大晶体管24的源极端子连接到选择晶体管25的漏极端子。

选择晶体管25的源极端子经由相应的垂直信号线VSL(vertical signal line)而被连接到作为恒定电流源的负载MOS晶体管16。

这里，将说明像素11的操作。

在摄像时，已经入射到固态摄像元件10的光由光电二极管21接收以进行光电转换，并且将通过转换而获得的电荷累积在光电二极管21中。接下来，当向传输晶体管22的栅极施加电压以使传输晶体管22变成闭合状态(接通状态)时，就把光电二极管21和浮动扩散区域23彼此电气连接起来，并且光电二极管21的电荷经由传输晶体管22传输到浮动扩散区域23，由此在放大晶体管24的栅极处生成信号电压。

在这种状态下，当向与垂直信号线VSL连接的选择晶体管25的栅极施加电压并且因此使选择晶体管25变成闭合状态(接通状态)时，与放大晶体管24的栅极电压对应的垂直信号VSL就经由放大晶体管24、选择晶体管25和垂直信号线VSL而被提供给ULV比较器14。在下文中，表示垂直信号线的附图标记VSL也用作表示从垂直信号线提供给ULV比较器14的像素信号的附图标记。

这里，从像素11输出的像素信号VSL是具有与光电二极管21的接收光量的大小对应的电压的模拟信号。

当向像素11的复位晶体管26的栅极施加电压并且因此使复位晶体管26变成闭合状态(接通状态)时，浮动扩散区域23的电压返回到电源电压，并且像素信号VSL变成复位状态。

PSRR校正电路12包括增益切换/反转电路31，该增益切换/反转电路31在增益控制单元15的控制下执行增益切换并且还对噪声消除信号执行放大和极性反转。

这里，将会说明设置有PSRR校正电路12的原因。

在固态摄像元件10中，来自像素电源GPW的电源噪声经由像素中的各节点之间的寄生电容(未示出)、放大晶体管24和选择晶体管25而传播到垂直信号线VSL。

因此，上述电源噪声叠加于从像素11输出的像素信号VSL上，然后被输入到ULV比较器14中，因此ULV比较器14的输出反转时序发生偏移，并且就存在着无法获得正确的像素值的可能性。因此，设置有PSRR校正电路12以消除(校正)输入到ULV比较器14的电源噪声，从而获得正确的像素值。

稍后将说明增益切换/反转电路31的构造的细节。

DA转换器13包括：用数字值予以控制的可变电流源35；以及与可变电流源35串联连接的输出电阻器36。

其中用数字值来控制可变电流源35的DA转换器13的输出是信号电平随时间变化的斜坡信号，并且其用作对从像素11输出的像素信号进行模数(A/D：Analog-to-Digital)转换的参照信号。

在上述构造中，DA转换器13、ULV比较器14和计数器18用作将从像素11输出的像素信号VSL从模拟信号转换为数字信号的单斜率AD转换器17。

接下来，将说明ULV比较器14。

图2是示出ULV比较器的电路构造示例的图。

ULV比较器14大致包括输入电容可变单元41、比较器本体部42和基准电压保持电容器43。输入电容可变单元41包括：被输入有从相应的像素11输出的像素信号VSL的像素信号输入端子TTV；和被输入有从DA转换器13输出的斜坡信号RAMP的参照信号输入端子TTR。

基于经由像素信号输入端子TTV输入的像素信号VSL和经由参照信号输入端子TTR输入的斜坡信号RAMP，ULV比较器14输出具有与像素信号电平及增益设定相对应的时序的反转信号。计数器18将反转时序转换为数字值以执行AD转换。在后段的图像数据处理单元PRC中，对由ULV比较器14进行了AD转换的像素数据执行各种数字处理。

输入电容可变单元41包括：电容器C0，其一端连接到像素信号输入端子TTV而另一端连接到比较器本体部42的像素侧输入端子TIN；电容器C1，其一端连接到参照信号输入端子TTR而另一端连接到比较器本体部42的像素侧输入端子TIN；开关SW1，其一端连接到参照信号输入端子TTR；串联连接到开关SW1的开关SW2；串联连接到开关SW2的开关SW3；串联连接到开关SW3的开关SW4；开关SW5，其一端连接到开关SW4而另一端连接到像素信号输入端子TTV与电容器C0之间的连接点；电容器C2，其连接在像素侧输入端子TIN和开关SW1与开关SW2之间的连接点之间；电容器C3，其连接在像素侧输入端子TIN和开关SW2与开关SW3之间的连接点之间；电容器C4，其连接在像素侧输入端子TIN和开关SW3与开关SW4之间的连接点之间；以及电容器C5，其连接在像素侧输入端子TIN和开关SW4与开关SW5之间的连接点之间。

在上述构造中，例如，电容器C1～C5具有相同的电容，并且假设电容器C0的电容是通过把多个分别相当于电容器C1～C5之一者的单位电容并联连接起来而获得的电容。经由开关而连接的电容器C2～C5的数量以及电容器C0中的单位电容的并联连接数量可以取决于规格而有所不同。

比较器本体部42包括：由一对晶体管T11和T12构成的电流镜电路，其执行控制以使流过像素侧电流线LG的电流量与流过参照侧电流线LR的电流量相等；构成差分对的一对晶体管T21和T22；第一复位开关SW11，其能够使晶体管T21的漏极端子和栅极端子之间短路以执行复位；第二复位开关SW12，其能够使晶体管T22的漏极端子和栅极端子之间短路以执行复位；以及电流源晶体管T23，它的一个端子既连接到晶体管T21的源极端子又连接到晶体管T22的源极端子，而且它的源极端子是接地的。比较器本体部42可以采用如下的多段构造：其在图2所示的差分放大器的构造的后段中含有一段或多段的后段放大器(未示出)。

在执行增益控制时，增益控制单元15输出增益控制信号GC2和增益控制信号GC3，以便切换从DA转换器13输出的斜坡信号RAMP的斜率及ULV比较器14的输入电容可变单元41中的输入电容。此外，增益控制单元15还输出增益控制信号GC1，并且与输入电容可变单元41中的输入电容的切换联动地控制(切换)用于吸收因输入电容的切换而带来的影响的PSRR校正电路的增益，以便可靠地抵消像素电源的噪声。

接下来，将说明PSRR校正电路12的构造的细节。

图3是示出PSRR校正电路的构造示例的图。

在本实施方案中，PSRR校正电路可以采用图3所示的构造，这样就能够实现低的耗电和精确的噪声校正。

如图3所示，PSRR校正电路12包括电导固定偏压单元51、偏压单元52、输入感测单元53、延迟相位调整单元54、超前相位调整单元55、晶体管56、增益切换/反转电路31、增益调整单元58和像素电源输入端子(噪声监视端子)59。具有相同特性的PSRR校正电路可以采用多种形式(构造)，因此在增益切换/反转电路31之前/之后的具体电路可以具有不同于图3所示的构造。

电导固定偏压单元51包括：含有N沟道MOS晶体管61和N沟道MOS晶体管62的第一电流镜电路63；含有P沟道MOS晶体管64和P沟道MOS晶体管65的第二电流镜电路66；以及上拉电阻器(pull-up resistor)67。电导固定偏压单元51用于向偏压单元52、输入感测单元53和增益切换/反转电路31施加固定偏压电压(fixed bias voltage)。

在上述构造中，N沟道MOS晶体管62的电流量是N沟道MOS晶体管61的电流量的m倍。N沟道MOS晶体管61的栅极端子和N沟道MOS晶体管62的栅极端子彼此连接。

N沟道MOS晶体管61的源极端子是接地的，并且N沟道MOS晶体管61的漏极端子连接到N沟道MOS晶体管61的栅极端子。另一方面，N沟道MOS晶体管62的源极端子经由上拉电阻器67而接地。

P沟道MOS晶体管64的大小和P沟道MOS晶体管65的大小彼此相同。此外，P沟道MOS晶体管65的栅极端子连接到P沟道MOS晶体管64的栅极端子。

P沟道MOS晶体管64的源极端子连接到电源V_DDH，并且P沟道MOS晶体管64的漏极端子连接到N沟道MOS晶体管61的漏极端子。在这种情况下，电源V_DDH可以是像素电源，或者可以是除像素电源以外的其他电源。

P沟道MOS晶体管65的源极端子连接到电源V_DDH，并且P沟道MOS晶体管65的漏极端子连接到N沟道MOS晶体管62的漏极端子。P沟道MOS晶体管65的漏极端子还连接到P沟道MOS晶体管65的栅极端子。

在具有上述构造的电导固定偏压单元51中，N沟道MOS晶体管61的电导是恒定的，并且该电导是由m值及上拉电阻器67的电阻值决定的恒定值，其中m是N沟道MOS晶体管61和N沟道MOS晶体管62之间的并联连接数量之比。

偏压单元52包括P沟道MOS晶体管71、开关SW21和电容器(电容元件)C11。

P沟道MOS晶体管71的漏极端子连接到电源V_DDH，并且P沟道MOS晶体管71的栅极端子经由电容器C11连接到电源V_DDH。

此外，P沟道MOS晶体管71的栅极端子经由开关SW21连接到电导固定偏压单元51中的P沟道MOS晶体管64和65的栅极端子。

在上述偏压单元52中，P沟道MOS晶体管71用作电流源，而且，从P沟道MOS晶体管71的漏极端子到N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点，始终流通着使得输入感测单元53中的N沟道MOS晶体管72的电导成为恒定值的电流。

输入感测单元53包括N沟道MOS晶体管72、开关SW23和电容器(电容元件)C12。

N沟道MOS晶体管72的源极端子接地，并且N沟道MOS晶体管72的栅极端子经由电容器C12连接到像素电源输入端子。

此外，N沟道MOS晶体管72的栅极端子经由在采用保持时使用的开关SW23连接到电导固定偏压单元51中的N沟道MOS晶体管61和62的栅极端子。

N沟道MOS晶体管72的漏极端子连接到偏压单元52和延迟相位调整单元54。而且，N沟道MOS晶体管72的漏极端子还连接到P沟道MOS晶体管56的栅极端子。

在具有上述构造的输入感测单元53中，例如，在不进行噪声消除且因而不进行电源噪声校正的时间段中，将开关SW23变为闭合状态(接通状态)，藉此确定N沟道MOS晶体管72的栅极端子的操作点。换句话说，在这种状态下，在N沟道MOS晶体管72中，流通有与流过电导固定偏压单元51中的N沟道MOS晶体管61的电流对应的电流。

此外，在进行噪声消除的时间段中，换句话说，在将噪声消除信号XNC1叠加于作为参照信号的斜坡信号RAMP上以进行电源噪声校正的时间段中，让开关SW23处于打开状态(断开状态)。

结果，在像素电源输入端子59处检测到的电源噪声的AC成分由作为高通滤波器的电容器C12提取，以便输入到N沟道MOS晶体管72的栅极端子。

而且，在N沟道MOS晶体管72中，包含与像素电源中所包括的像素电源噪声的AC(交流)成分对应的AC成分且包含由N沟道MOS晶体管61决定的DC成分的电流作为噪声消除信号NC0进行流通，并且作为电压信号的电源噪声被转换为作为电流信号的噪声消除信号NC0。

如上所述，N沟道MOS晶体管61的电导始终是恒定的(固定的)，因此N沟道MOS晶体管72的电导也是恒定值。

因此，能够抑制电压电流转换的增益ΔId/ΔVin中的波动，故而不必在N沟道MOS晶体管72与接地之间设置上拉电阻器，所以，能够增大电压电流转换时的增益(＝ΔId/ΔVin)，由此能够实现输入感测单元53的低耗电和低噪声。

如上所述，从P沟道MOS晶体管71的漏极端子到N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点，始终流通有使得输入感测单元53中的N沟道MOS晶体管72的电导成为恒定值的电流。

因此，在P沟道MOS晶体管56侧流通的电流是：从在输入感测单元53的N沟道MOS晶体管72中流通的噪声消除信号NC0减去从偏压单元52的P沟道MOS晶体管71流向N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点的电流，由此获得的电流。

换句话说，在P沟道MOS晶体管56侧流动的电流是通过利用偏压单元52从噪声消除信号NC0去除DC成分的一部分而获得的噪声消除信号NC1(相当于第一噪声消除信号)。

此外，在偏压单元52中，在不执行噪声消除的时间段中，开关SW21处于闭合状态(接通状态)，并且在执行噪声消除的时间段中，开关SW21处于打开状态(断开状态)。

藉此，当如上所述在执行噪声消除的时间段中让开关SW21变成打开状态(断开状态)时，电导固定偏压单元51的输出噪声经由P沟道MOS晶体管71输出到N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点，因而就可以防止该输出噪声叠加于噪声消除信号NC1上。此外，在某些情况下，无需设置开关SW21。

延迟相位调整单元54包括：可变电容电容器C13，其位于电源V_DDH和N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点之间。

延迟相位调整单元54调整从P沟道MOS晶体管56流向N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点的电流(即噪声消除信号)中的高频成分的延迟相位。

换句话说，延迟相位调整单元54的可变电容电容器C13用作低通滤波器，并且使噪声消除信号的AC成分(的增益)衰减，以便执行相位调整，即，执行延迟相位的调整。在这种情况下，低通滤波器的截止频率由可变电容电容器C13的电容和P沟道MOS晶体管56的电阻成分决定。

超前相位调整单元55包括：可变电容电容器C14，其连接在像素电源输入端子59和增益切换/反转电路31之间。

超前相位调整单元55调整从N沟道MOS晶体管72的漏极端子与P沟道MOS晶体管56的共同连接点流向增益切换/反转电路31的电流(即噪声消除信号NC1)中的高频区域中的超前相位。

在超前相位调整单元55中，经由可变电容电容器C14把增益切换/反转电路31和像素电源连接起来，由此致使高通成分传播到增益切换/反转电路31中。

换句话说，超前相位调整单元55的可变电容电容器C14用作高通滤波器，并且将像素电源噪声的高频成分叠加于增益切换/反转电路31上，以便执行相位调整，即，执行超前相位的调整。在这种情况下，作为高通滤波器的截止频率由可变电容电容器C14的电容和增益切换/反转电路31的表观上的电阻值决定。

增益切换/反转电路31包括：由相互并联连接的多个P沟道MOS晶体管73构成的P沟道MOS晶体管组73G，其中，它们的栅极端子共同连接到P沟道MOS晶体管56的栅极端子，而且它们的源极端子共同连接到电源V_DDH，并且它们的漏极端子共同连接到超前相位调整单元55的可变电容电容器C14。

此外，增益切换/反转电路31还包括：由相互并联连接的多个P沟道MOS晶体管74构成的P沟道MOS晶体管组74G，其中，它们的源极端子共同连接到电源V_DDH，而且它们的漏极端子共同连接到P沟道MOS晶体管组73G的共同连接着的漏极端子，并且它们的栅极端子经由连接数量的切换开关(未示出)共同连接到它们的漏极端子。

此外，增益切换/反转电路31还包括：N沟道MOS晶体管组75G；以及电容器C15。这里，N沟道MOS晶体管组75G用作电流源、且由相互并联连接的多个N沟道MOS晶体管75构成，它们的漏极端子连接到P沟道MOS晶体管组73G的共同连接着的漏极端子与P沟道MOS晶体管组74G的共同连接着的漏极端子之间的共同连接点，而它们的源极端子是共同接地的，并且它们的共同连接着的栅极端子经由开关SW22连接到电导固定偏压单元51的N沟道MOS晶体管61的栅极端子。关于电容器C15，其一端连接到N沟道MOS晶体管组75G的共同连接着的栅极端子，而其另一端是接地的。

在上述构造中，在用于构成P沟道MOS晶体管组73G且相互并联连接着的多个P沟道MOS晶体管73之中的将要实际操作的P沟道MOS晶体管73的数量(P沟道MOS晶体管73的并联连接数量)、在用于构成P沟道MOS晶体管组74G且相互并联连接着的多个P沟道MOS晶体管74之中的将要实际操作的P沟道MOS晶体管74的数量(P沟道MOS晶体管74的并联连接数量)、以及在用于构成N沟道MOS晶体管组75G且相互并联连接着的多个N沟道MOS晶体管75之中的将要实际操作的N沟道MOS晶体管75的数量(N沟道MOS晶体管75的并联连接数量)可以与稍后说明的ULV比较器的输入电容的切换联动地进行切换，以便能够有实效地执行PSRR校正电路12的增益切换。

稍后将详述增益切换/反转电路31的增益切换的细节。

注意，增益切换/反转电路31的构造仅是一个示例，并且具有波形的极性反转功能和增益切换功能的其他电路也可以同样地适用。

增益调整单元58包括：由相互并联连接的P沟道MOS晶体管76构成的P沟道MOS晶体管组76G，其中，相互并联连接的多个P沟道MOS晶体管76的栅极端子经由连接数量的切换开关(未示出)共同连接到用于构成P沟道MOS晶体管组74G且相互并联连接着的多个P沟道MOS晶体管74的共同连接着的栅极端子。在P沟道MOS晶体管组76G中，它们的源极端子共同连接到电源V_DDH，并且它们的漏极端子共同连接到DA转换器13中的可变电流源35与输出电阻器36之间的连接点。

这里，增益调整单元58在ULV比较器14中调整将要实际驱动的P沟道MOS晶体管的并联连接数量(改变与P沟道MOS晶体管组74G协动地形成的多输出电流镜(multi-outputcurrent mirror)的输出数量)，以使得噪声信号和噪声消除信号彼此适当地抵消，藉此依据电源噪声信号的振幅来执行增益的微调。

这里，将说明增益切换/反转电路31的操作。

增益切换/反转电路31中的P沟道MOS晶体管组73G与P沟道MOS晶体管56协动地用作多输出电流镜电路，因此在用于构成P沟道MOS晶体管组73G的各个P沟道MOS晶体管73的源极端子和漏极端子之间，分别流通着与通过噪声消除信号NC1而在P沟道MOS晶体管56中流动的电流成比例的电流(具有相同极性、且它们的大小比相当于晶体管的尺寸比的电流)。

在这种情况下，在用于构成P沟道MOS晶体管组73G且实际操作的多个P沟道MOS晶体管73的源极端子和漏极端子之间流动的电流与在用于构成P沟道MOS晶体管组74G且实际操作的多个P沟道MOS晶体管74的源极端子和漏极端子之间流动的电流之和，等于在用于构成用作电流源的N沟道MOS晶体管组75G且实际操作的多个N沟道MOS晶体管75的漏极端子和源极端子之间流动的电流。

因此，流经P沟道MOS晶体管组74G的电流等于通过从流经N沟道MOS晶体管组75G的电流中减去流经P沟道MOS晶体管组73G的电流而获得的电流。

换句话说，流经P沟道MOS晶体管组74G的电流相对于流经P沟道MOS晶体管组73G的对应于噪声消除信号NC1的电流而言具有相反极性。

将增益被切换和极性被反转的噪声消除信号(在下文中，可以称为相反极性的噪声消除信号XNC1，并且相当于第二噪声消除信号)作为最终的噪声消除信号提供给DA转换器13。

接下来，将说明固态摄像元件整体的操作。

在执行增益控制时，固态摄像元件10的增益控制单元15切换从DA转换器输出的作为参照信号的斜坡信号RAMP的斜坡斜率和ULV比较器14的输入电容可变单元41的输入电容这两者。

顺便提及，在ULV比较器14中，像素信号VSL的输入电容和斜坡信号RAMP的输入电容在差分对中被布置在同一侧，但因为斜坡信号RAMP侧的输入电容的存在，从像素信号VSL到达差分对的衰减量因电容分压而变得比常规比较器的衰减量更大。结果，在实效上，存在着就像素信号VSL而言晶体管的噪声变大了的问题。

因此，通过减小斜坡信号RAMP侧的输入电容，且增大斜坡信号RAMP的振幅，能够在维持单斜率AD转换器17(＝DA转换器13+ULV比较器14+计数器18)的输出结果的同时，减小像素信号VSL的到达差分对的衰减量，并且进一步抑制噪声的恶化。

然而，当单斜率AD转换器17的增益较低时，由于斜坡信号RAMP的振幅本来就很大，因此无法减小斜坡信号RAMP侧的输入电容。

当单斜率AD转换器17的增益较低时(参见图5的左边)，如图5所示，增益控制单元15增大斜坡信号RAMP侧的输入电容C_RAMP，且减小像素信号VSL侧的输入电容C_VSL。

另一方面，当单斜率AD转换器17的增益较高时(参见图5的右边)，增益控制单元15减小斜坡信号RAMP侧的输入电容，且增大像素信号VSL侧的输入电容。

结果，随着从高增益状态降低增益，斜坡信号RAMP侧的输入电容C_RAMP阶段性地增大，并且像素信号VSL侧的输入电容C_VSL阶段性地减小。

图4是示出单斜率AD转换器的增益和斜坡信号的振幅之间的关系的图。

图5是示出斜坡信号侧的输入电容及像素信号侧的输入电容与单斜率AD转换器的增益之间的关系的图。

注意，当单斜率AD转换器17的增益是极端低的情形时，尽管噪声消除效果可能会降低，但是能够通过执行频带调整等来抑制噪声。

如上所述，增益控制单元15根据单斜率AD转换器17的增益设定来设定各单元的控制信号，并且阶段性地切换输入电容，并且还藉此切换斜坡信号RAMP的振幅，以将噪声的恶化抑制在最小程度。

而且，增益控制单元15同时控制PSRR校正电路12的增益切换/反转电路31，以便根据ULV比较器14中的输入电容可变单元41的电容(输入电容)的切换来切换PSRR校正电路的增益。

更具体地，增益控制单元15控制增益切换/反转电路31，以便控制在用于构成增益切换/反转电路31的P沟道MOS晶体管组73G的多个P沟道MOS晶体管73之中的相互并联连接且实际驱动的P沟道MOS晶体管73的数量。

类似地，控制在用于构成P沟道MOS晶体管组74G的多个P沟道MOS晶体管74之中的相互并联连接且实际驱动的P沟道MOS晶体管74的数量，并且控制在用于构成N沟道MOS晶体管组75G的多个N沟道MOS晶体管75之中的相互并联连接且实际驱动的N沟道MOS晶体管75的数量。

在这种情况下，在用于构成P沟道MOS晶体管组73G且实际操作的多个P沟道MOS晶体管73的源极端子和漏极端子之间流动的电流与在用于构成P沟道MOS晶体管组74G且实际操作的多个P沟道MOS晶体管74的源极端子和漏极端子之间流动的电流之和等于在用于构成用作电流源的N沟道MOS晶体管组75G且实际操作的多个N沟道MOS晶体管75的漏极端子和源极端子之间流动的电流。

而且，在像素信号VSL的AD转换时，PSRR校正电路12监视像素电源GPW中的电源噪声的发生，并且基于由像素电源GPW产生的电源噪声来生成用于消除(校正)电源噪声的噪声消除信号XNC1，以将所生成的噪声消除信号XNC1输出到DA转换器13。

另一方面，DA转换器13生成具有随时间以斜坡状变化的波形(电压值)的斜坡信号RAMP，以此作为参照信号，并且所生成的参照信号被输出到ULV比较器14。

因此，从DA转换器13输出的斜坡信号RAMP包括相对于像素电源的噪声信号具有相反极性的噪声消除信号XNC1。

换句话说，PSRR校正电路12将所生成的噪声消除信号XNC1经由DA转换器13输入到ULV比较器14，以致使ULV比较器14消除电源噪声。因此，由于把被叠加有噪声消除信号XNC1的参照信号(即斜坡信号RAMP)输入到ULV比较器14，由此在对斜坡信号RAMP和从像素11传送而来的像素信号VSL进行比较时，叠加于像素信号VSL上的像素电源GPW的电源噪声利用噪声消除信号XNC1而被消除。

结果，单斜率AD转换器17有实效地输出像素信号VSL(在抵消了像素电源的噪声之后)的A/D转换结果作为数字像素信号。

因此，在固态摄像元件10中，即使在来自像素电源的电源噪声经由像素内的各节点之间的寄生电容、放大晶体管24和选择晶体管25传播到垂直信号线VSL，并且该电源噪声叠加于从像素11输出的像素信号上，然后被输入到ULV比较器14的情形下，来自ULV比较器14的输出的反转时序也没有发生偏移，因而可获得具有正确的像素值的像素信号。

根据如上所述的固态摄像元件10，能够通过更简单的构造高精度地消除电源噪声，藉此，能够获得更高品质的图像。此外，根据固态摄像元件10，可以实现低耗电。

<摄像元件的构造示例>

图6是示出摄像元件的平面图的一个示例的图。

摄像元件的平面图虽然可有多种考量，但是该图中把设置有多个像素11的像素阵列单元81布置在上芯片UC(upper chip)上。

下芯片LC(lower chip)除了包括上述的PSRR校正电路12、DA转换器13、ULV比较器14、增益控制单元15和负载MOS晶体管16以外，还包括：像素控制电路82，其用于执行对像素阵列单元81的读出控制等；逻辑块83，其包含增益控制单元15和MPU(微处理器)，且用于执行对固态摄像元件10整体的各种控制和图像处理；以及接口单元84，其执行各种接口操作。

在上述构造中，必须使与噪声消除信号XNC1对应的电流流入到用于构成DA转换器13的输出电阻器36中，所以，为了减小因配线长度的增加而引起的噪声混入或频率特性变化的影响，优选将PSRR校正电路12布置成与DA转换器13相邻。

用于构成单斜率AD转换器17的多个ULV比较器14分别布置在下芯片LC的如图6所示的上部和下部处，像素信号VSL从上芯片UC中的用于构成像素阵列单元81的各像素11分别输入到ULV比较器14，因此优选地，把必须向多个ULV比较器14提供斜坡信号RAMP的DA转换器13布置在下芯片的中央部分中。

<摄像装置的构造示例>

此外，本技术通常可以应用于诸如下列之类的把摄像元件用于光电转换单元的所有电子设备：诸如数码相机或摄影机等摄像装置；具有摄像功能的便携式终端设备；把摄像元件用于图像读取单元的复印机等。

图7是示出作为一种其他电子设备的摄像装置的构造示例的图。

摄像装置90包括：光学系统91，其具有透镜组等；固态摄像元件10；数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)92，其作为用于处理所拍摄数据的信号处理电路；显示器93，其由液晶显示器、或有机电致发光(EL：electroluminescence)显示器等构成，用于显示所拍摄的图像和各种信息；操作单元94，用户通过该操作单元执行诸如摄像指令和数据设定等各种操作；控制器95，其执行摄像装置90整体的控制；帧存储器96，其用于存储图像数据；记录单元97，其在诸如硬盘、存储卡等记录介质(未示出)上执行所拍摄数据的记录；以及电源单元98，其将电力提供给整个摄像装置90。

在上述构造中，DSP 92、显示器93、操作单元94、控制器95、帧存储器96、记录单元97和电源单元98经由总线彼此连接。

根据上述构造，由于使用上述固态摄像元件10作为摄像元件，因此能够以低耗电且长时间地拍摄出几乎没有噪声的清晰且图像品质高的图像。

作为摄像装置90的实际样子，可以列举出摄影机、数码相机、用于诸如智能手机等移动终端设备的相机模块等。

图8是示出作为又一种其他电子设备的摄像装置的构造示例的图。

摄像装置100包括：光学系统101，其具有透镜组等；固态摄像元件10；DSP(数字信号处理器)102，其作为用于处理所拍摄数据的信号处理电路；接口单元103，其进行与外部设备110之间的接口操作；以及帧存储器104，其用于存储图像数据。

这种样子的摄像装置100被构造成利用由外部设备110提供的电源在外部设备110的控制下执行拍摄，并且例如可以应用于如下的相机模块等：该相机模块等在作为外部设备110的车载ECU(电子控制单元：electronic control unit)等的控制下，接收来自车辆侧的电源供给且拍摄车辆周围的监视图像。

在这种情况下，外部设备110包括：接口单元111，其执行与摄像装置100之间的接口操作；图像处理单元112，其对经由接口单元111获取的所拍摄数据实施图像处理，以执行用于获得所期望的图像数据(例如，周边障碍物图像、标志识别用图像等)的图像处理；电源单元113，其将操作电源提供给摄像装置100和该外部设备110；外部控制器114，其经由接口单元111对摄像装置100进行控制；以及记录单元115，其在诸如硬盘、存储卡等记录介质(未示出)上执行所拍摄数据的记录。

作为上述摄像装置100的应用例，可以列举出：为了确保诸如自动停车等安全驾驶以及为了识别驾驶员的状态等，被布置在汽车的外周面(前面、侧面、后面)处或者被布置在车厢内以便拍摄车辆周围或车辆内部的车载传感器；用于远程监视行驶中的车辆或道路的监视相机；以及测距装置等。

注意，可以应用于如下的摄像装置：其以家用电器(空调、冰箱、微波炉等)本体为外部设备110，检测使用者的位置、动作(手势)等并且据此执行控制。

此外，可以应用于人物认证用途、皮肤摄像用途等。

上述说明所针对的是拍摄与可见光对应的图像的情况；然而，可以应用于针对红外线、紫外线、X射线等的摄像装置。

本说明书中所记载的效果仅仅是说明性的或示例性的，而非限制性的。换句话说，根据本公开的技术可以发挥其他效果。

以下技术方案也属于本公开的技术范围。

(1)一种固态摄像元件，包括：

像素，其输出像素信号；

噪声消除信号生成电路，其连接到向所述像素提供电力的像素电源，所述噪声消除信号生成电路被构造成：

生成用于消除所述像素电源的电源噪声的第一噪声消除信号；并且

基于增益控制信号对所述第一噪声消除信号执行增益切换和极性反转，由此输出第二噪声消除信号；

DA(数模)转换器，其被构造成：

生成参照信号且输出所生成的参照信号，所述参照信号是斜坡信号；并且

将所述第二噪声消除信号的电流转换为电压，以将转换后的电压叠加于所述参照信号上；

比较器，所述参照信号和所述像素信号经由与差分对的一个端子连接的输入电容而被输入到所述比较器的本体部，并且所述比较器输出具有与所述像素信号及增益设定相对应的时序的反转信号；

计数器，其将所述比较器的反转时序转换为数字值；以及

增益控制单元，其在改变所述参照信号的斜率及输入电容以执行对所述比较器的增益控制时，输出基于所述输入电容中的改变量的所述增益控制信号。

(2)根据(1)所述的固态摄像元件，其中，

所述比较器包括输入电容切换单元，所述输入电容切换单元包括：

第一电容器，其连接在输入端子与所述差分对的所述一个端子之间；

多个第二电容器，它们各自的一端连接到所述差分对的所述一个端子；和

多个开关，用于将所述第二电容器和所述第一电容器相互并联连接。

(3)根据(1)或(2)所述的固态摄像元件，其中，

所述噪声消除信号生成电路包括：

像素电源输入单元，其与所述像素电源连接；

第一噪声消除信号生成单元，其将经由所述像素电源输入单元输入的像素电源电压转换为电流，以生成所述第一噪声消除信号；和

增益切换/反转电路，其基于所述增益控制信号对所述第一噪声消除信号执行增益切换和极性反转。

(4)根据(3)所述的固态摄像元件，其中，

所述增益切换/反转电路包括：

第一晶体管组，其由相互并联连接的多个晶体管构成，并且能够流通与所述第一噪声消除信号的电流量成比例的电流量；

第二晶体管组，其由相互并联连接的多个晶体管构成，与所述第一晶体管组串联连接，并且能够流通预定的恒定电流；和

第三晶体管组，其与所述第一晶体管组并联连接，并且能够输出所述第二噪声消除信号。

(5)根据(4)所述的固态摄像元件，还包括：

第四晶体管组，其与所述第三晶体管组一起构成电流镜电路，并且能够调整所述第二噪声消除信号的增益以输出调整后的增益。

(6)根据(3)至(5)中任一项所述的固态摄像元件，其中，

所述增益切换/反转电路和所述DA转换器彼此相邻或接近地布置着。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的固态摄像元件，其中，

所述比较器布置在芯片的周边部中，并且

所述DA转换器布置在所述芯片的中央部中。

(8)一种电子设备，包括：

像素阵列单元，在所述像素阵列单元中以阵列状排列有多个像素，所述多个像素中的各者输出像素信号；

噪声消除信号生成电路，其连接到向所述像素提供电力的像素电源，所述噪声消除信号生成电路被构造成：

生成用于消除所述像素电源的电源噪声的第一噪声消除信号；并且

基于增益控制信号对所述第一噪声消除信号执行增益切换和极性反转，由此输出第二噪声消除信号；

DA(数模)转换器，其被构造成：

生成参照信号且输出所生成的参照信号，所述参照信号是斜坡信号；并且

将所述第二噪声消除信号的电流转换为电压，以将转换后的电压叠加于所述参照信号上；

比较器，所述参照信号和所述像素信号经由与差分对的一个端子连接的输入电容而被输入到所述比较器的本体部，并且所述比较器输出具有与所述像素信号及增益设定相对应的时序的反转信号；

计数器，其将所述比较器的反转时序转换为数字值；

增益控制单元，其在改变所述参照信号的斜率及输入电容以执行对所述比较器的增益控制时，输出基于所述输入电容中的改变量的所述增益控制信号；以及

图像数据处理单元，其基于所述计数器的输出来处理图像数据。

附图标记列表

10 固态摄像元件

11 像素

12 PSRR校正电路

13 DA转换器

14 ULV比较器

15 增益控制单元

16 负载MOS晶体管

17 单斜率AD转换器

18 计数器

21 光电二极管

22 传输晶体管

23 浮动扩散区域

24 放大晶体管

25 选择晶体管

31 增益切换/反转电路

35 可变电流源

36 输出电阻器

41 输入电容可变单元

42 比较器本体部

43 基准电压保持电容器

51 电导固定偏压单元

52 偏压单元

53 输入感测单元

54 延迟相位调整单元

55 超前相位调整单元

56 P沟道MOS晶体管

58 增益调整单元

59 像素电源输入端子

73 P沟道MOS晶体管

73G P沟道MOS晶体管组

74 P沟道MOS晶体管

74G P沟道MOS晶体管组

75 N沟道MOS晶体管

75G N沟道MOS晶体管组

76 P沟道MOS晶体管

76G P沟道MOS晶体管组

C11、C12、C15 电容器

C13、C14 可变电容电容器

GC1～GC3 增益控制信号

GPW 像素电源

LC 下芯片

LG 像素侧电流线

LR 参照侧电流线

NC0 噪声消除信号

NC1 噪声消除信号(第一噪声消除信号)

PRC 图像数据处理单元

PW 电源单元

RAMP 斜坡信号

SW1～SW5 开关

TIN 像素侧输入端子

TTR 参照信号输入端子

TTV 像素信号输入端子

UC 上芯片

VSL 垂直信号线、像素信号

XNC1 相反极性的噪声消除信号(第二噪声消除信号)