圖像傳感器、模塊以及電子設備的制作方法

文檔序號：6612041閱讀：125來源：國知局

專利名稱：圖像傳感器、模塊以及電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器、模塊(module)、以及具備該模塊的電子設備。特別涉及被應用于原稿讀取或圖像輸入等的線性圖像傳感器、具備多個線性圖像傳感器的模塊、以及具備該模塊的電子設備。
背景技術：
一般的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器具備用于將光信號轉換為電信號的多個光電轉換元件(例如，光電二極管等)、和分別與多個光電轉換元件對應設置的多個放大電路。放大電路例如由包括MOS晶體管的源極跟隨(source follower)電路構成。在具有這種構成的圖像傳感器中，有時與光是否入射到圖像傳感器無關，都會從源極跟隨電路輸出某一衡定電壓電平的偏移(offset)信號。而且，偏移信號的大小在多個源極跟隨電路之間存在偏差。偏移信號的大小存在偏差是由于制造工藝等原因導致MOS晶體管的特性產生偏差。若發(fā)生這種現象，則從各像素輸出的圖像信號的基準電平在像素之間不同。該情況下，即使基于從圖像傳感器輸出的圖像信號來重現圖像，也無法高精度地重現圖像傳感器所讀入的原始圖像。例如，特開平5-48844號公報公開了一種可降低源極跟隨電路的特性偏差的圖像傳感器。在該圖像傳感器中，首先，在剛剛對光電轉換元件復位之后，將從源極跟隨電路輸出的電壓保持到電容器中。接著，若光電轉換元件接收到光，則光電轉換元件的輸出電壓(即，源極跟隨電路的輸入電壓)會變化。由此，當源極跟隨電路的輸出電壓變化時，從電容器的一端僅輸入與源極跟隨電路的輸出電壓的變化量相當的電壓。因此，可以從電容器的一端取出除去了偏移成分的圖像信號。在特開平5_48844號公報所公開的圖像傳感器中，采用了將來自光電二極管的信號電壓充電到電容器中，并利用電容器的電荷向外部傳輸信號的方式。因此，連接電容器的一端和輸出電路的布線變長。在該情況下，由所述布線的長度引起的寄生電容也變大。若設電容器的電容為Cl、布線的寄生電容為C2，則從電容器的另一端輸出的圖像信號的電壓會降低到C1/ (Cl+C2)倍。艮口，會產生信號衰減的問題。在特開平5-48844號公報中公開了用于解決該問題的輸出電路。但是，各電容器的另一端通過公共布線與輸出電路連接。因此，無法解決因布線變長而導致信號衰減的問題。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于，提供一種能擴展信號輸出的動態(tài)范圍且能正確輸出信息的圖像傳感器、具備該圖像傳感器的模塊、以及具備該模塊的電子設備。本發(fā)明提供一種圖像傳感器，具備選擇性地被激活的多個像素。多個像素的每一個包括光電轉換元件，其輸出與受光強度對應的第一信號；復位電路，其輸出基準電壓；和放大電路，其放大第一信號，輸出第二信號，并在取代第一信號而接收了基準電壓的情況下輸出第三信號。圖像傳感器還包括修正電路。修正電路保持第二以及第三信號中一方的電壓值，利用第二以及第三信號中另一方的電壓值和所保持的電壓值，將從放大電路輸出的偏移電壓從所述第二信號中除去。優(yōu)選圖像傳感器還包括信號線，其從放大電路接收第二以及第三信號，向修正電路傳遞第二以及第三信號。優(yōu)選多個像素的每一個還包括第一開關，其設置在放大電路的輸出端子與第一節(jié)點之伺。修正電路包括電容器，其一端的電壓被固定，另一端被輸入所述第二信號，對第二信號的電壓值進行保持；第二開關，其設置在第一節(jié)點與電容器的另一端之間，在被輸入第二信號的期間接通，在被輸入第三信號的期間斷開；和差分電路，其對第一節(jié)點的電壓值與電容器另一端的電壓值的差分進行運算。更優(yōu)選修正電路還包括第一輸出緩沖器，其用于向差分電路輸出電容器所保持的電壓；和第二輸出緩沖器，其用于向差分電路輸出第一節(jié)點
的電壓。更優(yōu)選復位電路包括第三開關。第三開關設置在被施加基準電壓的基準電壓端子、與光電轉換元件輸出第一信號的信號輸出端子之間。圖像傳感器還包括開關控制電路，其根據被輸入的時鐘信號來順次選擇多個像素，對所選擇的像素中包含的第一以及第三開關、和修正電路中包含的第二開關進行控制。開關控制電路在時鐘信號的一個周期期間使第一開關接通，在時鐘信號的一個周期內使第二開關接通和斷開，并且在第二開關斷開期間使第三開關接通。進而優(yōu)選開關控制電路在第二開關斷開之后使第三開關接通。進而優(yōu)選開關控制電路向第二開關施加與時鐘信號同步變化的第一控制信號來使第二開關動作，并且，向第三開關施加將時鐘信號延遲后的第二控制信號來使第三開關動作。優(yōu)選多個像素的每一個還包括第一開關，其設置在放大電路的輸出端子與第一節(jié)點之間。修正電路包括電容器，其一端與第一節(jié)點耦合；恒壓源，其從電壓輸出端子輸出規(guī)定電壓；和第二開關，其設置在電壓輸出端子與電容器的另一端之間。更優(yōu)選修正電路還包括用于輸出電容器的另一端電壓的輸出緩沖器。更優(yōu)選復位電路包括第三開關。第三開關設置在被施加基準電壓的基準電壓端子、與光電轉換元件輸出第一信號的信號輸出端子之間。圖像傳感器還包括開關控制電路，其根據被輸入的時鐘信號來順次選擇多個像素，對所選擇的像素中包含的第一以及第三開關、和修正電路中包含的第二幵關進行控制。開關控制電路在時鐘信號的一個周期期間使第一開關接通，在時鐘信號的一個周期內使第二開關接通和斷開，并在第二開關斷開期間使第三開關接通。進而優(yōu)選開關控制電路在第二開關斷開之后使第三開關接通。進而優(yōu)選開關控制電路向第二開關施加與時鐘信號同步變化的第一控制信號來使第二開關動作，并且，向第三開關施加將時鐘信號延遲后的第二控制信號來使第三開關動作。根據本發(fā)明的另一方面，提供一種至少具備一個圖像傳感器的模塊。圖像傳感器包括選擇性地被激活的多個像素。多個像素的每一個包括光
電轉換元件，其輸出與受光強度對應的第一信號；復位電路，其輸出基準電壓；和放大電路，其放大第一信號，輸出第二信號，并且，在取代第一信號而接收了基準電壓的情況下輸出第三信號。圖像傳感器還包括修正電路。修正電路保持第二以及第三信號中一方的電壓值，利用第二以及第三信號中另一方的電壓值和所保持的電壓值，從第二信號中除去能夠由放大電路輸出的偏移電壓。根據本發(fā)明的另一方面，提供一種電子設備，其具備至少包括一個圖像傳感器的模塊。至少一個圖像傳感器具有選擇性地被激活的多個像素。多個像素的每一個包括光電轉換元件，其輸出與受光強度對應的第一信號；復位電路，其輸出基準電壓；和放大電路，其放大第一信號，輸出第二信號，并在取代第一信號而接收了基準電壓的情況下輸出第三信號。至少一個圖像傳感器還具有修正電路。修正電路保持第二以及第三信號中一方的電壓值，利用第二以及第三信號中另一方的電壓值和所保持的電壓值，從第二信號中除去能夠由放大電路輸出的偏移電壓。優(yōu)選至少一個圖像傳感器是多個圖像傳感器。電子設備還包括電源控制電路。電源控制電路順次選擇多個圖像傳感器，對所選擇的圖像傳感器中包含的放大電路供給電源，并且，停止向其他圖像傳感器中包含的放大電路供給電源。更優(yōu)選多個像素的每一個還具有切換部，其根據電源控制電路的指示，來切換是否向放大電路供給電源。因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于，能擴展圖像傳感器的信號輸出的動態(tài) 范圍，并且可從圖像傳感器正確地輸出信息。

圖1是表示搭載了本實施方式的圖像傳感器的電子設備的一個例子的圖；圖2是表示圖1的圖像傳感器頭1的構成例的圖；圖3是表示圖像傳感器101的構成的圖；圖4是說明圖3所示的像素201 20n以及信號線L的配置的圖；圖5是說明本實施方式的比較例中的像素的構成的圖；圖6是說明圖3所示的圖像傳感器101的動作的信號波形圖；圖7是表示實施方式2的圖像傳感器的構成的圖；圖8是說明圖7的圖像傳感器101A的動作的信號波形圖；圖9是說明圖2所示的控制部3對圖像傳感器進行的電源供給的控制的示意圖；圖10是表示用于實現由控制部3進行的電源供給的控制的圖像傳感器的一個構成例的圖。
具體實施方式
下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。其中，對圖中相同或相應部分標注相同標記，并省略其重復說明。 (實施方式l)圖1是表示搭載了本實施方式的圖像傳感器的電子設備的一個例子的圖。參照圖1，掃描儀100是搭載了本實施方式的圖像傳感器的電子設備的一個例子。掃描儀100具備圖像傳感器頭l、撓性線纜2、通過撓性線纜2與圖像傳感器頭1連接的控制部3、和用于放置記錄有文字或圖像等的原稿的原稿讀取臺。圖像傳感器頭l對應于本發(fā)明的模塊。圖像傳感器頭l是可動的，從放置在原稿讀取臺4上的原稿讀取文字或圖像之后向控制部3發(fā)送圖像信號?？刂撇?基于圖像信號來重現圖像傳感器頭1所讀取的圖像。而且，控制部3控制圖像傳感器頭1的動作。另外，搭載了本實施方式的圖像傳感器的電子設備并不限定于掃描儀。例如在傳真機、復印機、打印復合機(在打印機中綜合了傳真機或掃描儀等功能的產品)等中也可應用本實施方式的圖像傳感器。圖2是表示圖1的圖像傳感器頭1的構成例的圖。參照圖2，圖像傳感器頭l包括一維配置的m個(m為2以上的整數)圖像傳感器101 10m。圖像傳感器101 10m安裝于電路基板11。電路基板11和控制部3通過撓性線纜2連接。由此，從圖像傳感器101 10m輸出的圖像信號被發(fā)送到控制部3，并且從控制部3輸出的控制信號被發(fā)送到圖像傳感器101 10m。接著，對圖像傳感器101 10m的構成進行說明。其中，由于圖像傳感器101 10m相互具有同樣的構成，因此，下面以圖像傳感器101的構成為代表進行說明。圖3是表示圖像傳感器101的構成的圖。參照圖3，圖像傳感器101包括一維配置的n個(n為2以上的整數)像素201 20n、信號線L、修正電路22、開關控制電路23。由于像素201 20n相互具有同樣的構成，因此，下面以像素201的構成為代表進行說明。像素201包括:作為光電轉換元件的光電二極管PD、放大電路25、開關SW1、 SW2。子以及接地節(jié)點連接。光電二極管PD接:光之后:從陰極端子輸出信號 Sl。放大電路25是源極跟隨電路。若具體說明，則放大電路25包括N溝道MOS晶體管26和恒流電路27。 N溝道MOS晶體管26的柵極對應于放大電路25的輸入端子。N溝道MOS晶體管26的漏極與電源節(jié)點連接。恒流電路27從N溝道MOS晶體管26的源極向接地節(jié)點流動恒定電流。恒流電路27例如由電流反射鏡(currentmirror)電路構成。N溝道MOS晶體管26的源極相當于放大電路25的輸出端子。開關 SW1連接在N溝道MOS晶體管26的源極與節(jié)點NO之間，根據信號SOI 而接通或斷開。另外，源極跟隨電路也可構成為取代N溝道MOS晶體管而包括P溝道MOS晶體管。該情況下，源極跟隨電路構成如下。P溝道MOS晶體管的源極與開關SW1的一端連接，P溝道MOS晶體管的漏極與接地節(jié)點連接，P溝道MOS晶體管的柵極與光電二極管PD的陰極端子連接。恒流電路27連接在電源節(jié)點與P溝道MOS晶體管的源極之間。開關SW2連接在被施加電壓BIAS (基準電壓)的端子RST (基準電壓端子)與光電二極管PD的陰極端子(信號輸出端子)之間。開關SW2 根據信號SR1而接通或斷開。若開關SW2接通，則對光電二極管PD施加反向的偏置電壓即電壓 BIAS,因此，光電二極管PD的耦合電容被充電。另一方面，在開關SW2 斷開時，若光電二極管PD接收光，則光電二極管PD的耦合電容根據光電流而緩緩放電。由此，光電二極管PD的陰極電壓比電壓BIAS要低與入射光量對應的電壓。信號Sl表示此時的光電二極管PD的陰極電壓的變化量。信號Sl被施加到放大電路25的輸入端子，由放大電路25進行放大。若開關SW1接通，則從放大電路25向節(jié)點N0輸出信號S2。另一方面，當開關SW2接通時，信號S1成為被復位的狀態(tài)。換言之，取代信號S1，而向放大電路25輸入電壓BIAS (基準電壓)。此時，若開關SW1接通，則向節(jié)點NO輸出信號S3。像素202 20n各自的動作均與像素201中的動作相同。像素202 20n 分別接收用于對開關SW1進行控制的信號S02 SOn，并且分別接收用于對開關SW2進行控制的信號SR2 SRn。對像素201 20n公共地設置了信號線L。信號線L連接在節(jié)點N0與節(jié)點N2之間，傳送信號S2、 S3。修正電路22包括電容器30、緩沖器(緩沖放大器)31、 32、開關 SWA、差分電路33。對像素201 20n公共地設置電容器30。電容器30的一端接地，其電壓固定。電容器30的另一端與節(jié)點N1連接。緩沖器31的輸入端子與節(jié)點N2連接。緩沖器32的輸入端子與節(jié)點 Nl連接。緩沖器31、 32是所謂的電壓跟隨器。因此，在這些緩沖器中，輸入電壓與輸出電壓相等。開關SWA連接在節(jié)點Nl與節(jié)點N2之間，根據信號SA而接通或斷開。在從放大電路25輸出信號S2的期間若開關SWA接通，則電容器30 的另一端(與節(jié)點N1連接的端子)被輸入信號.S2。由此，節(jié)點Nl的電壓與信號S2的電壓相等。然后，在從放大電路 25輸出信號S3的期間，開關SWA斷開。在該期間，節(jié)點N1的電壓保持為信號S2的電壓值。差分電路33從端子OUT輸出與緩沖器31的輸出電壓和緩沖器32的輸出電壓的差分(即，節(jié)點N1的電壓V1和節(jié)點N2的電壓V2的差分) 對應的電壓V3。有時與光是否入射到光電二極管PD無關，都會從放大電路25所包含的N溝道MOS晶體管26輸出偏移電壓。設該偏移電壓為a。信號S2以及信號S3包含偏移成分(偏移電壓oc)。而且，在各像素所包含的MOS 晶體管的特性存在偏差的情況下，偏移電壓a的值在各像素中不同。另一方面，從差分電路33輸出的電壓V3 (=V2-V1)中不含偏移電壓 a。因此，在本實施方式中，可不考慮N溝道MOS晶體管的偏移電壓。因此，根據本實施方式，可以從各像素中取出與受光量對應的圖像信號。換言之，根據本實施方式，可提高圖像傳感器的讀取精度。開關控制電路23對各像素所包含的開關SW1、 SW2、修正電路22所包含的開關SWA進行控制。開關控制電路23接收時鐘信號CLK，輸出信號S01 SOn、 SRl SRn、 SA。另外，時鐘信號CLK可從圖像傳感器 101的外部直接輸入到開關控制電路23，也可基于從外部輸入的時鐘信號而在圖像傳感器101的內部生成。圖4是說明圖3所示的像素201 20n以及信號線L的配置的圖。參照圖4，在規(guī)定方向上配置了像素201 20n。信號線L的延伸方向與像素的配置方向相同。因此，像素的數量越多，信號線L越長。在像素 201 20n的每一個中，隔著信號線L配置了光電二極管PD和放大電路 25。放大電路25和信號線L通過開關SW1連接。另夕卜，修正電路22不與信號線L直接連接，而通過其他信號線與信號線L連接。接著，對本實施方式的圖像傳感器的構成上的特征進行說明。圖5是說明本實施方式的比較例中的像素的構成圖。參照圖5以及圖3，像素201A與像素201的不同之處在于，還具備連接在開關SW1的一端與N溝道MOS晶體管26之間的電容器28。另外，像素201A的其他部分的構成與像素201的對應部分的構成相同。而且，電容器28靠近放大電路25而設置。若連接電容器28與輸出電路的信號線的長度變長，則因信號線的寄生電容的影響在信號線中傳遞的信號會發(fā)生衰減。在像素201A中，通過從放大電路25輸出的信號電壓而在電容器28 中蓄積電荷。然后，利用電容器28中蓄積的電荷進行信號線L中的信號的傳遞。若如圖4所示，沿著像素來配置信號線L，則像素的數量越多信號線L越長。信號線L越長，信號線L的寄生電容越大。若設電容器28 的電容為Cl、信號線L的寄生電容為C2，則從電容器28的另一端輸出的信號的電壓會降低到Cl/ (Cl+C2)倍。g卩，寄生電容越大(信號線L 越長)，來自電容器28的另一端的電壓越小。為了防止該問題，可考慮增大電容器28的電容。但是，該情況下電容器28的面積會增大。因此，像素的數量越多，越需要增大形成有圖像傳感器的半導體芯片的面積。另一方面，如圖3所示，在本實施方式中，放大電路25 (源極跟隨電路)本身向信號線L輸出信號。該情況下，在電源節(jié)點對信號線L的寄生電容進行充電。因此，可防止信號電壓大幅衰減。而且，通過設置開關SWA，若在斷開開關SWA的狀態(tài)下從電容器30 向緩沖器32輸出電壓VI，則能使由信號線L的寄生電容引起的電壓VI 的下降極少。因此，可實現信號輸出的動態(tài)范圍寬、且能正確輸出信息的圖像傳感器。并且，在本實施方式中，多個像素201 20n均不包含電容器，因此，能縮小圖像傳感器101即半導體芯片的面積。另外，修正電路22可包含用于對從像素201 20n分別輸出的信號S2的電壓進行保持的n個電容器。圖6是說明圖3所示的圖像傳感器101的動作的信號波形圖。其中，在以下的說明中，像素201 20n各自的受光量相同。參照圖6以及圖3，首先，在時刻tl以前各像素201 20n接收光。由此，各像素所包含的光電二極管PD的耦合電容中蓄積的電荷被放電。在時刻tl處，時鐘信號CLK上升。相應地信號S01以及信號SA上升。像素201的開關SW1從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)，并且，開關SWA 從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)。若向像素201的放大電路25輸入信號Sl，則從放大電路25輸出信號 S2。電容器30接收信號S2而保持其電壓。另外，若開關SW1、 SWA均接通，則電壓V1與電壓V2相等。其中，在圖6中，為了區(qū)分電壓V1、 V2，表示為電壓V2與電壓V1不同。
接著，若在時刻t2處時鐘信號CLK下降，則信號SA下降。由此，開關SWA從接通狀態(tài)切換至斷開狀態(tài)。從而，電壓VI保持為開關SWA 斷開之前的大小。開關SWA斷開之后，在時刻t3處，信號SR1上升。由此，開關SW2 接通，信號Sl被復位。此時，從放大電路25輸出信號S3。因此，電壓 V2變?yōu)榕c信號S3的電壓相等。這里，若在開關SWA接通的情況下開關SW2接通，則電壓V1與電壓V2相等，因此，電容器30無法保持信號S2的電壓。所以，開關控制電路23在使開關SWA斷開之后使開關SW2接通。由此，電容器30中可保持信號S2的電壓。開關控制電路23與時鐘信號CLK同步地使信號SA變化，并且使時鐘信號CLK延遲地輸出信號SR1。由此，可在開關SWA斷開之后使開關 SW2接通。為了使時鐘信號CLK延遲，例如可在開關控制電路23的內部設置延遲電路(例如，由多級反相器構成的延遲電路)。另外，連接開關控制電路23和開關SW2的布線的長度越長，在該布線中傳遞的信號SR1 SRn越延遲。因此，也可通過將連接開關控制電路23和開關SW2的布線設定為規(guī)定長度，來延遲從開關控制電路23向開關SW2傳送信號SR1。在從時刻t3到時刻t4的期間內，由于輸入到差分電路33的電壓VI 和電壓V2不同，因此電壓V3會變化。若在時刻t4處時鐘信號CLK上升，則信號S01下降，并且信號S02 以及信號SA上升。進而，若在時刻t5處時鐘信號CLK下降，則信號SR1 下降，并且信號SA下降。時刻t4以后的信號S02、 SR2、 SA的變化分別與時刻tl 時刻t4中的信號SOl、 SR1、 SA的變化相同。而且，時刻t4 以后的電壓VI、 V2、 V3的變化分別與時刻tl 時刻t4中的電壓VI、 V2、 V3的變化相同。時刻tl 時刻t2期間中的電壓VI與時刻t4 時刻t5期間中的電壓 Vl不同。對于電壓V2而言i^同樣。這是由于像素201、 202所包含的N 溝道MOS晶體管的特性不同，因而在像素201和像素202中偏移電壓a 的大小不同。但是，如上所述，在電壓V3中不包含偏移電壓a。并且，在像素201
和像素202中受光量相同。因此，電壓V3的變化量AV在像素201和像素 202中相同。這里，設時鐘信號CLK的周期為Tc。信號SA與時鐘信號CLK同步變化。因此，開關SWA按1/2XTc的期間來切換接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)。艮口，開關控制電路23順次選擇多個像素，使所選擇的像素中包含的開關SW1在時鐘信號CLK的一個周期內接通。并且，開關控制電路23 在時鐘信號CLK的一個周期內使開關SW2接通和斷開。進而，開關控制電路23在開關SW2斷開的期間使開關SWA接通。這樣，由于在時鐘信號CLK的一個周期期間從各像素輸出信號，因此，可從圖像傳感器高速地讀出信息(圖像信號)。如上所述，根據實施方式1，由于各像素的放大電路向對各像素公共設置的信號線直接輸出信號電壓，因此，即使信號線長，也可防止在信號線中傳遞的信號衰減。由此，根據實施方式1，可擴展信號輸出的動態(tài)范圍，且能正確地輸出信息。而且，根據實施方式1，通過對多個像素公共設置電容器，可縮小芯片面積。(實施方式2)實施方式2的圖像傳感器與實施方式1的圖像傳感器相比，可以簡化修正電路的構成。圖7是表示實施方式2的圖像傳感器的構成的圖。參照圖7以及圖3，圖像傳感器101A與圖像傳感器101的不同之處在于，取代修正電路22而包括修正電路22A。修正電路22A包括電容器30、開關SWA、恒壓源34、緩沖器35。電容器30的一端與節(jié)點N0連接，電容器的另一端與節(jié)點N3連接。開關 SWA的一端與節(jié)點N3連接，開關SWA的另一端與恒壓源34的電壓輸出端子連接。緩沖器35的輸入端子與節(jié)點N3連接，緩沖器35的輸出端子與端子OUT連接。若比較修正電路22A和修正電路22則可知，修正電路22A中不包含差分電路。而且，修正電路22A所包含的緩沖器的數量比修正電路22所
包含的緩沖器的數量少。因此，根據實施方式2，能比實施方式l減小電路規(guī)模。下面，對實施方式2的圖像傳感器的動作進行說明。其中，設電容器 30的一端(與節(jié)點N0連接的端子)的電壓為VI、電容器30的另一端(與節(jié)點N3連接的端子)的電壓為V2、端子OUT的電壓為V3。這里，由于緩沖器35是電壓跟隨電路，因此，電壓V2與電壓V3相等。圖8是說明圖7的圖像傳感器101A的動作的信號波形圖。參照圖8以及圖6，對于信號SOl、 SR1、 S02、 SR2、 SA相對于時鐘信號CLK的變化而言，實施方式2與實施方式1相同。因此，以下對實施方式2中的電壓VI V3的變化進行說明。參照圖8以及圖7，若在時刻tl處信號SA上升，則開關SWA接通。由此，電壓V2 (V3)與恒壓源34的輸出電壓、即電壓Vref相等。另一方面，電壓VI在時刻tl以前與信號S3的電壓、即電壓VA相等。在時刻tl處，若從放大電路25輸出信號S2，則電壓V1下降。結果，電容器30的兩端子之間的電壓等于(Vl-Vref)。接著，若在時刻t2處信號SA下降，則開關SWA斷開。然后，在時刻t3處，若信號SR1上升，則信號S1被復位。由此，從像素201的放大電路25輸出信號S3。因此，電壓V1達到電壓VA。另一方面，由于電容器30的兩端子間的電壓保持為(Vl-Vref)，因此電壓V2成為(VA-(Vl陽Vref) }。電壓VA、 VI中包含N溝道MOS晶體管26的偏移電壓a。但是，電壓V2包含電壓VA與電壓V1的差分。因此，電壓V2中不包含偏移電壓如上所述，根據實施方式2，能比實施方式1更簡化電路構成。另外，在實施方式1、 2的圖像傳感器中，對各像素公共設置了電容器。若分別對應于多個像素而設置多個電容器，則可在各電容器中保持來自像素的輸出電壓。但是，在實施方式1、 2中，對各像素公共設置電容器。因此，由于必須將來自各像素的輸出電壓依次保持到電容器中，所以，需要考慮用于蓄積電荷的時間。這樣，可縮短用于測量電容器的電壓的時間。
如上所述，本實施方式的圖像傳感器在時鐘信號的一個周期期間輸出信號S2與信號S3的差分。因此，必須加快信號S2以及信號S3的上升。為此，需要增大圖3 (以及圖7)所示的放大電路25所包含的恒流電路27 中流動的電流。但是，若只增大恒流電路中流動的電流，則圖2所示的圖像傳感器頭 1 (模塊)的耗電增加。為了防止該問題，圖2所示的控制部3僅向圖像傳感器101 10m中的、作為動作對象的圖像傳感器所包含的放大電路供給電源，而停止向其他圖像傳感器所包含的放大電路供給電源。由此，可防止圖像傳感器頭的耗電增加。圖9是說明圖2所示的控制部3對圖像傳感器進行的電源供給的控制的示意圖。另外，在以下的說明中，設圖像傳感器頭l中包含5個圖像傳感器。在圖9中，5個信號表示圖2所示的控制部3分別對第一個到第五個圖像傳感器供給電源的狀態(tài)。若以第一個圖像傳感器所對應的信號為代表進行說明，則在該信號的H電平期間，向第一個圖像傳感器的放大電路供給電源。另一方面，在該信號的L電平期間，停止向第一個圖像傳感器的放大電路供給電源。另外，這樣控制向放大電路供給電源的方法有多種。例如，如圖10 所示，像素201 20n的每一個被構成為包括設置在N溝道MOS晶體管 26的漏極與電源節(jié)點之間的開關SW3。通過控制部3向各圖像傳感器(可以是圖3所示的圖像傳感器101、圖7所示的圖像傳感器101A中的任意一個)發(fā)送圖9所示的信號，使得開關SW3接通或斷開。為了讀取圖像上的第(n-l)行的信息，圖2的控制部3順次選擇第一個到第五個圖像傳感器。控制部3向所選擇的圖像傳感器的放大電路供給電源，并停止針對其他圖像傳感器的放大電路的電源供給。接著，為了讀取圖像上的第n行的信息，控制部再次順次選擇第一個到第五個圖像傳感器，并重復上述動作?？刂撇?在結束向當前所選擇的圖像傳感器供給電源之前，開始向接下來被選擇的圖像傳感器供給電源。例如，若以第四個圖像傳感器和第五個圖像傳感器來比較供給電源的定時，則控制部3在結束向第四個圖像傳感器供給電源之前開始向第五個圖像傳感器供給電源。為了使放大電路25為可動作狀態(tài)需要一定程度的時間，但通過控制部3這樣來控制供給電源的定時，可使第四個圖像傳感器和第五個圖像傳感器連續(xù)動作。即，根據本實施方式，可防止耗電的增加，并且可使多個圖像傳感器高速地動作。另外，圖3以及圖7所示的開關SW1、 SWA、 SW2分別對應于本發(fā) 明的第一、第二以及第三開關。而且，在以上的說明中，使修正電路預先保持信號S2的電壓值，利用其所保持的電壓值和信號S3的電壓值來從信號S2中除去了偏移電壓ot。其中，在信號Sl被輸入到放大電路25之前，放大電路25的輸入電壓就被設定為電壓BIAS。此時，若幵關SW1接通，則從放大電路25輸出相當于信號S3的信號。因此，也可以由修正電路首先保持相當于信號S3的信號的電壓值，利用該電壓值和信號S2的電壓值來從信號S2中除去偏移電壓a。
權利要求
1.一種圖像傳感器，具備選擇性地被激活的多個像素，所述多個像素的每一個包括光電轉換元件，其輸出與受光強度對應的第一信號；復位電路，其輸出基準電壓；和放大電路，其放大所述第一信號，輸出第二信號，并在取代所述第一信號而接收了所述基準電壓的情況下輸出第三信號；所述圖像傳感器還包括修正電路，其保持所述第二以及第三信號中一方的電壓值，利用所述第二以及第三信號中另一方的電壓值和所保持的電壓值，從所述第二信號中除去能夠由所述放大電路輸出的偏移電壓。
2. 根據權利要求l所述的圖像傳感器，其特征在于，還具備信號線，其從所述放大電路接收所述第二以及第三信號，向所述修正電路傳遞所述第二以及第三信號。
3. 根據權利要求l所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個像素的每一個還包括第一開關，其設置在所述放大電路的輸出端子與第一節(jié)點之間，所述修正電路包括.*電容器，其一端的電壓被固定，另一端被輸入所述第二信號，對所述第二信號的電壓值進行保持；第二開關，其設置在所述第一節(jié)點與所述電容器的所述另一端之間，在被輸入所述第二信號的期間接通，在被輸入所述第三信號的期間斷開；和差分電路，其對所述第一節(jié)點的電壓值與所述電容器的所述另一端的電壓值的差分進行運算。
4. 根據權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述修正電路還包括第一輸出緩沖器，其用于向所述差分電路輸出所述電容器所保持的電壓；禾口第二輸出緩沖器，其用于向所述差分電路輸出所述第一節(jié)點的電壓。
5. 根據權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述復位電路包括第三開關，其設置在被施加所述基準電壓的基準電壓端子、與所述光電轉換元件輸出所述第一信號的信號輸出端子之間，所述圖像傳感器還包括開關控制電路，其根據被輸入的時鐘信號來順次選擇所述多個像素，對所選擇的像素中包含的所述第一以及第三開關、和所述修正電路中包含的所述第二開關進行控制，所述開關控制電路在所述時鐘信號的一個周期期間使所述第一開關接通，在所述時鐘信號的一個周期內使所述第二開關接通和斷開，并在所述第二開關斷開的期間使所述第三開關接通。
6. 根據權利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，所述開關控制電路在所述第二開關斷開之后使所述第三開關接通。
7. 根據權利要求6所述的圖像傳感器，其特征在于，所述開關控制電路向所述第二開關施加與所述時鐘信號同步變化的第一控制信號來使所述第二開關動作，并且，向所述第三開關施加將所述時鐘信號延遲后的第二控制信號來使所述第三開關動作。
8. 根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個像素的每一個還包括第一開關，其設置在所述放大電路的輸出端子與第一節(jié)點之間，所述修正電路包括電容器，其一端與所述第一節(jié)點耦合；恒壓源，其從電壓輸出端子輸出規(guī)定電壓；和第二開關，其設置在所述電壓輸出端子與所述電容器的另一端之間。
9. 根據權利要求8所述的圖像傳感器，其特征在于，所述修正電路還包括用于輸出所述電容器的所述另一端電壓的輸出緩沖器。
10. 根據權利要求8所述的圖像傳感器，其特征在于，所述復位電路包括第三開關，其設置在被施加所述基準電壓的基準電壓端子、與所述光電轉換元件輸出所述第一信號的信號輸出端子之間，所述圖像傳感器還包括開關控制電路，其根據被輸入的時鐘信號來順次選擇所述多個像素，對所選擇的像素中包含的所述第一以及第三開關、和所述修正電路中包含的所述第二開關進行控制，所述開關控制電路在所述時鐘信號的一個周期期間使所述第一開關接通，在所述時鐘信號的一個周期內使所述第二開關接通和斷開，并在所述第二開關斷開期間使所述第三開關接通。
11. 根據權利要求io所述的圖像傳感器，其特征在于，所述開關控制電路在所述第二開關斷開之后使所述第三開關接通。
12. 根據權利要求ll所述的圖像傳感器，其特征在于，所述開關控制電路向所述第二開關施加與所述時鐘信號同步變化的第一控制信號來使所述第二開關動作，并且，向所述第三開關施加將所述時鐘信號延遲后的第二控制信號來使所述第三開關動作。
13. —種模塊，至少具備一個圖像傳感器，所述圖像傳感器包括選擇性地被激活的多個像素，所述多個像素的每一個包括-光電轉換元件，其輸出與受光強度對應的第一信號；復位電路，其輸出基準電壓；和放大電路，其放大所述第一信號，輸出第二信號，并在取代所述第一信號而接收了所述基準電壓的情況下輸出第三信號；所述圖像傳感器還包括修正電路，其保持所述第二以及第三信號中一方的電壓值，利用所述第二以及第三信號中另一方的電壓值和所保持的電壓值，從所述第二信號中除去能夠由所述放大電路輸出的偏移電壓。
14. 一種電子設備，具備至少包括一個圖像傳感器的模塊，所述至少一個圖像傳感器具有選擇性地被激活的多個像素，所述多個像素的每一個包括-光電轉換元件，其輸出與受光強度對應的第一信號；復位電路，其輸出基準電壓；和放大電路，其放大所述第一信號，輸出第二信號，并在取代所述第一信號而接收了所述基準電壓的情況下輸出第三信號；所述至少一個圖像傳感器還具有修正電路，其保持所述第二以及第三信號中一方的電壓值，利用所述第二以及第三信號中另一方的電壓值和所保持的電壓值，從所述第二信號中除去能夠由所述放大電路輸出的偏移電壓。
15. 根據權利要求14所述的電子設備，其特征在于，所述至少一個圖像傳感器是多個圖像傳感器，所述電子設備還包括電源控制電路，其順次選擇所述多個圖像傳感器，對所選擇的圖像傳感器中包含的所述放大電路供給電源，并且，停止向其他圖像傳感器中包含的所述放大電路供給電源。
16. 根據權利要求15所述的電子設備，其特征在于，所述多個像素的每一個還具有切換部，其根據所述電源控制電路的指示，來切換是否向所述放大電路供給電源。
全文摘要
一種圖像傳感器、模塊以及電子設備，從多個像素(201～20n)各自的放大電路(25)向信號線(L)直接輸出信號(S2、S3)。即使信號線(L)變長使得信號線(L)的寄生電容增加，也可防止在信號線(L)中傳遞的信號衰減，因此，可擴展信號輸出的動態(tài)范圍，并且能夠正確輸出信息。
文檔編號G06T1/00GK101155268SQ20071014876
公開日2008年4月2日申請日期2007年9月11日優(yōu)先權日2006年9月13日
發(fā)明者山田宣幸, 村上貴俊申請人:羅姆股份有限公司

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