專(zhuān)利名稱(chēng)：光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且 更具體地涉及一種圖像傳感器IC，其是^:應(yīng)用到諸如傳真機(jī)或圖像掃描 儀的圖像閱讀器的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備；并且接觸圖像傳感器具有一個(gè)或多個(gè) 圖像傳感器IC。
背景技術(shù)：
目前，已經(jīng)通過(guò)增強(qiáng)靈敏度和降低隨機(jī)噪聲來(lái)對(duì)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備做了 改進(jìn)。
為了借助如圖15所示的電路來(lái)消除復(fù)位噪聲，試圖通過(guò)布置一個(gè)噪 聲信號(hào)保持電路來(lái)抵消復(fù)位噪聲。
但是，根據(jù)這種傳統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，必須為噪聲信號(hào)保持電路提供 盡可能多的光接收元件，如此增加了芯片面積。并且，為了增強(qiáng)光接收 元件的靈敏度，需要增加下游信號(hào)處理器電路的放大因子。但是，復(fù)位 電路之外的電路的熱噪聲也被同時(shí)放大。因此，難以獲得高的靈敏度/ 噪聲比。特別地，信號(hào)處理器電路必須在高頻讀出頻率上工作，通常為 5MHz或更高的頻率。在該情況下，高頻帶噪聲也被放大，使得難以得 到高的靈敏度/噪聲比。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括多個(gè)光電轉(zhuǎn) 換電路，這些光電轉(zhuǎn)換電路的輸出電位根據(jù)入射光的量而變化；多個(gè)復(fù) 位電路，其每一個(gè)連接到每個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路的輸出；多個(gè)放大電路，用 于放大光電轉(zhuǎn)換電路的輸出電位，每一個(gè)放大電路都連接到每個(gè)光電轉(zhuǎn) 換電路的輸出；多個(gè)信號(hào)讀取電路，用于讀取來(lái)自放大電路的輸出；和
多個(gè)保持電路，用于暫時(shí)保持來(lái)自放大電路的讀輸出，其中所述多個(gè)放 大電路是非反相放大電路。
此外，每個(gè)非反相放大電路包括:運(yùn)算放大器；放置在運(yùn)算放大器 的輸入端和固定電位之間的電容器；放置在運(yùn)算放大器的輸入端和運(yùn)算 放大器的輸出端之間的電容器；和放置在運(yùn)算放大器的輸入端和運(yùn)算放 大器的輸出端之間的開(kāi)關(guān)電路，其中所述信號(hào)讀取電路在開(kāi)關(guān)元件切斷 時(shí)接通。
并且，在用于順序地讀取從多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路到公共信號(hào)線的輸出 信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，公共信號(hào)線被復(fù)位到一個(gè)給定電位，預(yù)定電位 對(duì)于參考電壓端的電位來(lái)說(shuō)是公共的，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備合并了 一個(gè)信號(hào)處 理器電路，該信號(hào)處理器電路具有輸入到其中的公共信號(hào)線，并且信號(hào) 處理器電路的參考電壓電連接到參考電壓端。
并且，圖像傳感器包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中參考電壓端彼此電 連接。
并且，用于順序地讀取從多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路到公共信號(hào)線的輸出信 號(hào)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中在從相應(yīng)的光接收元件讀取信號(hào)的后半周期期 間，公共信號(hào)線被復(fù)位到一個(gè)給定電位，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備合并了一個(gè)信號(hào) 處理電路，該信號(hào)處理電路具有輸入到其中的公共信號(hào)線，該信號(hào)處理 電路包括一個(gè)箝位電路，并且該箝位電路在從相應(yīng)的光接收元件讀取信 號(hào)的后半周期期間被固定到所述給定電位。
根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，信號(hào)由多個(gè)放大器電路放大，這些放 大器電路連接到光電轉(zhuǎn)換電路的輸出并放大所迷光電轉(zhuǎn)換電路的輸出 電位，而放大器電路的工作速度仍然較低。由此，可切斷高頻帶的噪聲， 并且放大具有低噪聲的信號(hào)。此外，要求高速工作的信號(hào)處理器電路的 放大因子被設(shè)置得較低，因?yàn)樾盘?hào)在上流被放大，這使得有減少輸出信 號(hào)的噪聲的可能。根據(jù)以上事實(shí)，有可能以低成本獲得具有高的靈敏度 /噪聲比的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，而不需要使用噪聲信號(hào)保持電路。


在附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器IC的示意圖； 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接觸圖像傳感器的示意圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊的示意電路圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊的示意電路圖； 圖5是示^根據(jù)本發(fā)*丹的 一 個(gè)實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊和信號(hào)處理器電 路的結(jié)構(gòu)圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理器電路的方框圖； 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采樣與保持電路的電路圖； 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的緩沖電路的電路圖； 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的放大器電路的電路圖； 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的減法器的電路圖； 圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的箝位電路的電路圖； 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊和信號(hào)處理器
電路的操作方法的時(shí)序圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊和信號(hào)處理器
電路的操作方法的時(shí)序圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊和信號(hào)處理器
電路的操作方法的時(shí)序圖；和
圖15是根據(jù)傳統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的電路圖和時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。第一實(shí)施例
圖1是示出構(gòu)成本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的圖像傳感器IC的示意圖。 圖像傳感器IC41由信號(hào)處理器電路42、光電轉(zhuǎn)換塊43、參考電壓端46、 和信號(hào)輸出端47構(gòu)成。光電轉(zhuǎn)換塊43的兩條公共信號(hào)線被輸入到信號(hào)處 理器電路42,信號(hào)處理器電路42的輸出連接到信號(hào)輸出端47。這兩條公 共信號(hào)線被兩個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)9和10復(fù)位到參考電壓端46的電壓。參考電壓端 46連接到兩個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)9和10的源、信號(hào)處理器電路42的參考電壓VREF 和光電轉(zhuǎn)換塊43的復(fù)^f立電壓Vreset。光電轉(zhuǎn)換塊43的復(fù)〗立電壓Vreset可以 是IC內(nèi)的電壓源。
圖2是示出構(gòu)成如圖1所示的圖像傳感器IC 41的接觸圖像傳感器的 示意圖。接觸圖像傳感器由三個(gè)圖像傳感器IC41構(gòu)成。所有圖像傳感器 IC41的信號(hào)輸出端47在外部彼此連接。并且，所有圖像傳感器IC41的參
考電壓端46在外部彼此連接，并且電容器48連接在參考電壓端46和地 (GND)之間。電容器48如此放置是為了穩(wěn)定參考電壓端46的電位，并 具有大約lft F到F的電容。并且可從連接到圖2的VREF端的外部電 壓源向參考電壓端46提供電壓，或者可從圖像傳感器IC內(nèi)的電壓源提供 電壓。
相應(yīng)的參考電壓端46的電位由電容器48穩(wěn)定，電容器48還使得所有 芯片的電位相等。結(jié)果，可穩(wěn)定公共信號(hào)線的的復(fù)位和信號(hào)處理器電路 42的工作。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理器電路42的方框 圖。輸入到輸入端VIN1和VIN2的信號(hào)分別通過(guò)緩沖放大器22和23被輸 入到減法器24。減法器24的輸出被輸入到箝位電路25。減法器24和箝位 電路25可具有彼此公共的參考電壓，并且連接到VREF端。箝位電路25 的輸出被輸入到緩沖放大器26。緩沖放大器26可用放大器電路來(lái)替換。
放大器26的輸出被輸入到采樣與保持電路27。采樣與保持電路27的輸出 被輸入到緩沖放大器28。緩沖放大器28的輸出被輸入到選通門(mén)29。選通 門(mén)29的輸出連接到輸出端VOUT2。根據(jù)使用的目的，選通門(mén)29可以是不 必要的。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采樣與保持電路的電路圖， 該實(shí)施例可用于采樣與保持電路27。采樣與保持電路是由選通門(mén)30、虛 擬開(kāi)關(guān)31、和電容器C1構(gòu)成。在采樣與4呆持電路中，選通門(mén)30的NMOS 和PMOS晶體管尺寸可彼此相等，并且虛擬開(kāi)關(guān)31的NMOS和PMOS晶體 管的柵極面積可以是選通門(mén)的晶體管的柵極面積的一半，由此抵消cp SH 和cp SHX的脈沖噪聲，？ SHX和cp SH彼此反相。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的緩沖放大器的電路圖，緩沖 放大器由運(yùn)算放大器32構(gòu)成。該電路可應(yīng)用于緩沖放大器22、 23、 26和 28。緩沖放大器可由源跟隨器放大器形成。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的放大器電路的電路圖，該放 大器電路由運(yùn)算放大器32和電阻器構(gòu)成。代替緩沖放大器26而使用該電 路，使得有可能增加信號(hào)處理器電路的放大因子。
圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的減法器的電路圖，該減法器 由運(yùn)算放大器32和電阻器構(gòu)成。在這個(gè)電路中，通過(guò)從INP的電壓中減
去INM的電壓而獲得的電壓被乘以一個(gè)由電阻率確定的增益，并接著參 考VREF的電壓被輸出。當(dāng)要輸入到INP和INM的端被反轉(zhuǎn)時(shí)，可參考 VREF妁電壓將輸出反相。
圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的箝位電路的電路圖，該實(shí)施 例可用于箝位電路25。箝位電路由選通門(mén)30、虛擬開(kāi)關(guān)31、和電容器33 構(gòu)成。對(duì)于箝位電路，選通門(mén)30的NMOS和PMOS晶體管尺寸可彼此相 等，并且虛擬開(kāi)關(guān)31的NMOS和PMOS晶體管的柵極面積可以是選通門(mén) 的晶體管的柵極面積的一半，由此抵消？ CLAMP和？ CLAMPX的脈沖的 噪聲，cp CLAMP和cp CLAMPX彼此反相。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊43中所包括的其 中一個(gè)光電轉(zhuǎn)換塊An的示意電路圖。根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換 塊43具有如圖5所示的光電轉(zhuǎn)換塊An (在方框內(nèi)的塊)，塊的數(shù)量對(duì)應(yīng) 于像素的數(shù)量，并且由N表示。每一個(gè)光電轉(zhuǎn)換塊An包括連接到公共信 號(hào)線BITS和BITR的讀數(shù)開(kāi)關(guān)16和17。光電轉(zhuǎn)換塊An表示第n比特的光電 轉(zhuǎn)換塊。圖5是示出光電轉(zhuǎn)換塊43和信號(hào)處理器電路42的結(jié)構(gòu)圖。
這個(gè)電路包括作為光電轉(zhuǎn)換電路的光電二極管l;形成信號(hào)讀取電 路的轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)14、 15、 16和17;作為復(fù)位電路的復(fù)位開(kāi)關(guān)2;由電阻器4、 5和運(yùn)算放大器3構(gòu)成的非反相放大器；保持光信號(hào)的電容器12、保持作 為光電轉(zhuǎn)換電路基準(zhǔn)的參考信號(hào)的電容器13;公共信號(hào)線BITS和BITR; 公共信號(hào)線復(fù)位開(kāi)關(guān)9和10;和信號(hào)處理器電路42。電容器12和13的電容
通常被設(shè)置成相同的大小。
如圖5中所示，復(fù)位開(kāi)關(guān)2的一端連接到Vreset端，該Vreset端對(duì)于所 有光電轉(zhuǎn)換塊An是公共的。
在半導(dǎo)體襯底上形成光電轉(zhuǎn)換塊和信號(hào)處理器電路。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊43和信號(hào)處理 器電路42的操作方法的時(shí)序圖。在根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器IC41的工作 中，所有光電轉(zhuǎn)換塊An和光電電荷存儲(chǔ)操作的初始化在某些定時(shí)上同時(shí) 進(jìn)行。通過(guò)在第一定時(shí)TSl的光電電荷存儲(chǔ)操作而存儲(chǔ)的第n比特的光生 成載體Qp被設(shè)定為Qpln。在第二定時(shí)TS2，所有光電轉(zhuǎn)換塊An存儲(chǔ)新的 光生成載體Qp2n，并且與此同時(shí)，在第一定時(shí)TS1存儲(chǔ)的從第一比特到 最后比特的光生成載體Qpln被一個(gè)接一個(gè)地從圖像傳感器IC41通過(guò)信 號(hào)處理器電路42而順序輸出。換句話說(shuō)，圖12中的cp R、 cp RIN、和cp SIN
相對(duì)于所有光電轉(zhuǎn)換塊An被同時(shí)操作(此后光電轉(zhuǎn)換塊被稱(chēng)為"比特")。 另一方面，cf SCH不同于由比特操作的定時(shí)，并且用(n)表示。 1先，將措迷第n比,的先電轉(zhuǎn)^fe,作。
當(dāng)初始化開(kāi)關(guān)2由cp R的脈沖R1接通時(shí)，光電二極管l的輸出端Vdi 固定到參考電壓Vreset,當(dāng)初始化開(kāi)關(guān)2被切斷時(shí)，輸出端Vdi變?yōu)橥ㄟ^(guò) 將切斷噪聲(off noise) Voff加到Vdi的電壓Vreset而獲得的值。在初始化 開(kāi)關(guān)2被切斷之后，轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)15立刻通過(guò)？ RIN的R1的位置的脈沖接通， 并且初始化光電二極管l之后的參考信號(hào)被讀到電容器13。當(dāng)忽略運(yùn)算 放大器3的偏移，并且復(fù)位電壓被設(shè)置為Vreset時(shí)，電壓V(REF)被表示為 如下:
V(REF) 二 VRESET - Voff(Rl+R2)/R2 其中電阻器4和5的電阻分別是R1和R2。
接下來(lái)，在第一定時(shí)TS1處的光電電荷存儲(chǔ)操作中，存儲(chǔ)已經(jīng)由光 電二極管l捕獲的光電電荷。光電電荷被存儲(chǔ)在光電二極管l中，并且Vdi 的電位根據(jù)光電電荷的量而變化。存儲(chǔ)周期從cp R的脈沖R1的結(jié)束到后 繼循環(huán)中cp SIN的脈沖S1的結(jié)束，該周期對(duì)應(yīng)于如圖12中所示的第一定 時(shí)TS1的周期，并且為所有比特設(shè)置相同的周期。
轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)14由(p SIN的脈沖S1接通，以讀取對(duì)應(yīng)于光生成載體Qp的 輸出電壓，該光生成載體Qp是在存儲(chǔ)了由光電二極管l捕獲的光電電荷 之后而獲得的。將輸出電壓讀到電容器12。
當(dāng)假定了在TSl期間的Vdi的電位的變量是AVdi時(shí)，讀到電容器12 的電壓V(SIG)被表示為如下
V(SIG) = VRESET - Voff(Rl+R2)/Rl - AVdi(Rl+R2)/Rl =V(REF)- AVdi(Rl+R2)/Rl 即是，可在定時(shí)(R1+R2)/R1之前獲得光電二極管1的電位中的變化。非 反相放大器的放大因子通常被設(shè)置成大約2倍到20倍。
并且，可以;波設(shè)置為相對(duì)較長(zhǎng)周期的？ R、 cp RIN、和？ SIN的較高 電平周期允許非反相放大器的通過(guò)速率被設(shè)置得較小。對(duì)于這個(gè)原因， 非反相放大器的噪聲的高頻段的分量不影響輸出。由此，可減小噪聲。
之后，在第二定時(shí)TS2處的光電電荷存儲(chǔ)操作之前，在重復(fù)初始化
之后重復(fù)后繼的存儲(chǔ)操作。
接著，將描述讀取參考信號(hào)和光信號(hào)的操作。在圖12中的TS2的存
儲(chǔ)周期期間，轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)16和17同時(shí)由？ SCH(n)的脈沖接通，以將已經(jīng)由 電容器12和13保持的光信號(hào)和參考信號(hào)分別讀到公共信號(hào)線BITS和公
光信號(hào)和參考信號(hào)之差被接收到如下所述的信號(hào)處理器電路42，因 此得到由光引起的電壓差。
接著，在cp SCH(n)的脈沖的后一半期間，公共信號(hào)線復(fù)位開(kāi)關(guān)9和 10由cp SR的脈沖接通，以將公共信號(hào)線BITS和公共信號(hào)線BITR初始化為 Vreset2的電壓。如圖2所示，當(dāng)Vreset2連接到VREF時(shí)，將公共信號(hào)線BITS 和公共信號(hào)線BITR初始化為VREF的電壓。此時(shí)，VREF由外部較大的電 容器48來(lái)穩(wěn)定，這允許保證將公共信號(hào)線BITS和公共信號(hào)線BITR初始化 為VREF的恒定電壓。
之后，當(dāng)在？ SCH(n)切斷第n比特的接通開(kāi)關(guān)16和17之后，后續(xù)比 特的轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)16和17由cp SCH(n+l)接通時(shí)，將開(kāi)始讀取后續(xù)比特的光信 號(hào)和參考信號(hào)。
在以下的描述中，為了方便，tf SCH(n)的高電平周期前一半被稱(chēng)為 前半周期，期間，光信號(hào)和參考信號(hào)被讀到公共信號(hào)線BITS和公共信號(hào) 線BITR。以及？ SCH(n)的高電平周期后一半被稱(chēng)為后半周期，期間，將 公共信號(hào)線BITS和公共信號(hào)線BITR初始化為VREF的電壓。
接著，將描述信號(hào)處理器電路42的操作。VIN1端和VIN2端分別與 公共信號(hào)線BITS和公共信號(hào)線BITR連接。在前半周期期間，光信號(hào)和參 考信號(hào)通過(guò)緩沖放大器22和23被輸入到減法器。在后半周期期間，VREF 的電壓通過(guò)緩沖放大器22和"被輸入到減法器。由此，在前半周期中， 減法器的輸出變?yōu)橥ㄟ^(guò)將VREF電平加上一個(gè)電平而獲得的電平，被加 的電平是通過(guò)將光信號(hào)和參考信號(hào)之差乘以增益倍數(shù)而得到的。在后半 周期中，減法器的輸出變?yōu)閂REF的電平。并且，在前半周期和后半周 期中的電平都受緩沖放大器22、 23和減法器24的偏移的影響。
箝位脈沖cp CLAMP如此被加上以便在后半周期接通而在前半周期 切斷。結(jié)果，箝位電路25的輸出在每個(gè)后半周期中被箝位到VREF電平。 由此，在前半周期中的箝位電路25的輸出變?yōu)橥ㄟ^(guò)將VREF電平加上一 個(gè)電平而獲得的電平，被加的電平是通過(guò)減去某個(gè)比特的后半個(gè)輸出而 獲得的，這個(gè)比特是在減法器的前半個(gè)輸出之前的一個(gè)比特。結(jié)果，前 半周期中的箝位電路的輸出變?yōu)橥ㄟ^(guò)將VREF加上一個(gè)電平而獲得的電
平，被加的電平是通過(guò)將光信號(hào)和參考信號(hào)之差乘以增益而得到的。這
些電平不受緩沖放大器22、 23和減法器24的偏移的影響。
采^f與保持^trir SH如此被加七玖^T在^"半廚^^通i^^^半界
的輸出。因此，可^維;輸出電平較長(zhǎng)一段時(shí)間:口'''、'
第二實(shí)施例
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊An的示意電路 圖。與圖3中所示的光電轉(zhuǎn)換塊An不同，電阻器4和5用電容器6和7來(lái)替 換，并且開(kāi)關(guān)8插入在運(yùn)算放大器3的輸入和輸出之前。電容器6的一端 被設(shè)置成地(GND),但如果電位固定，則可設(shè)置成另一個(gè)電位。其它 結(jié)構(gòu)與圖3中的結(jié)構(gòu)相同。
在第一實(shí)施例中，為了降低電流消耗，需要將電阻R1和R2設(shè)置得較 高。為此，需要高阻多晶硅，這增加了處理的成本。但是，在第二實(shí)施 例中，高的電阻器用電容器來(lái)替換以降低處理的成本。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換塊43和信號(hào)處理 器電路42的操作方法的時(shí)序圖。
首先，將描述第n比特的光電轉(zhuǎn)換塊的操作。
初始化開(kāi)關(guān)2和開(kāi)關(guān)8由？ R和cp SW的脈沖R1和？ S接通，以構(gòu)造如 電壓跟隨器放大器那樣的運(yùn)算放大器3。由此，光電二極管l的輸出端Vdi 固定到參考電壓Vreset，并且運(yùn)算放大器3的輸出也變?yōu)閰⒖茧妷篤reset。
隨后，當(dāng)初始化開(kāi)關(guān)2^L切斷時(shí)，電壓變?yōu)橥ㄟ^(guò)將切斷噪聲Voff加到 Vdi的電壓Vreset而得到的值。接著，開(kāi)關(guān)8凈皮切斷。
在開(kāi)關(guān)8被切斷之后，轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)15立刻通過(guò)？ RIN的R1的位置的脈沖 接通，以讀取在已經(jīng)初始化光電二極管l之后的參考信號(hào)到電容器13。 當(dāng)忽略運(yùn)算放大器3的偏移的影響和開(kāi)關(guān)8的切斷噪聲的影響，并且復(fù)位 電壓^/i殳置為Vreset時(shí)，電壓V(REF)凈皮表示為如下
V(REF) = VRESET - Voff(Cl+C2)/C2 其中電容器6和7的電容分別是C1和C2。
接下來(lái)，在第一定時(shí)TS1處的光電電荷存儲(chǔ)操作中，存儲(chǔ)已經(jīng)由光 電二極管l捕獲的光電電荷。光電電荷存儲(chǔ)在光電二極管l中，并且Vdi 的電位根據(jù)光電電荷的量而變化。存儲(chǔ)周期從？ R的脈沖R1的結(jié)束到后 繼循環(huán)中的？ SIN的脈沖S1的結(jié)束，該周期對(duì)應(yīng)于如圖12中所示的第一
定時(shí)TS1的周期，并且為所有比特設(shè)置相同的周期。
轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)14由cp SIN的脈沖S1接通，以根據(jù)光生成載體Qp讀取輸出 電壓，該光生成載體Qp是在存儲(chǔ)了由光電二極管l捕獲勁光電電荷之后 而獲得的。將輸出電壓讀到電容器12。
當(dāng)假定了在TSl期間的Vdi的電位的變量是AVdi時(shí)，讀到電容器12 的電壓V(SIG)被如下表示為
V(SIG) = VRESET - Voff(Cl+C2)/Cl - AVdi(Cl+C2)/Cl =V(REF)- AVdi(Cl+C2)/Cl
之后，在第二定時(shí)TS2處的光電電荷存儲(chǔ)操作之前，在重復(fù)初始化 之后重復(fù)后繼的存儲(chǔ)操作。
參考信號(hào)和光信號(hào)的讀取操作與第 一 實(shí)施例中的相同，并且省略了 對(duì)其的描迷。第三實(shí)施例
圖14是示出根據(jù)第二實(shí)施例的另一個(gè)操作方法的時(shí)序圖。與第二實(shí) 施例不同，當(dāng)開(kāi)關(guān)8由于？ SW而切斷時(shí)，開(kāi)關(guān)15通過(guò)cp RIN而處于接通 的狀態(tài)。
當(dāng)開(kāi)關(guān)8切斷時(shí)，開(kāi)關(guān)8的噪聲和運(yùn)算放大器3的噪聲被采樣，并被 保持到電容器6和8之間的端上，從而引起輸出中的噪聲。但是，當(dāng)開(kāi)關(guān) 8切斷時(shí)，增加了圖4中的VO端的負(fù)載電容器，從而使得可能降低那些 噪聲的影響。其它操作與第二實(shí)施例中的操作相同。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)光電二極管在TS2周期中進(jìn)行存儲(chǔ)操作的同時(shí)， 有可能讀取已經(jīng)在前一存儲(chǔ)周期TS1中存儲(chǔ)的光信號(hào)。由此，RGB三種 顏色的LED可順序被點(diǎn)亮，從而讀取彩色圖像數(shù)據(jù)。例如，紅色LED有 可能在TS1周期中被點(diǎn)亮以讀取紅色分量，綠色LED有可能在TSZ周期中 被點(diǎn)亮以讀取綠色分量，并且藍(lán)色LED有可能在下一個(gè)TS2周期中被點(diǎn) 亮以讀取藍(lán)色分量。在這一情況下，在TS2周期內(nèi)讀取紅色光信號(hào)。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的上面描述中，信號(hào)處理器電路42可不 被合并到IC中。
以上描述主要給出了線性圖像傳感器IC,但是圖3和圖4的結(jié)構(gòu)可應(yīng) 用于矩陣式圖像傳感器IC。
在上述描述中，本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例，而是可以在不偏離本 發(fā)明精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1. 一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于順序地把來(lái)自多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)讀取到公共信號(hào)線，其中所述公共信號(hào)線被復(fù)位到給定的電位；并且所述給定的電位對(duì)于參考電壓端的電位是公共的。
2. 如權(quán)利要求i所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 所述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路被輸入有所述公共信號(hào)線；和所述信號(hào)處理電路的參考電壓被電連接到參考電壓端。
3. —種圖像傳感器，包括如權(quán)利要求i所述的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其 中所述參考電壓端被相互電連接。
4. 一種圖像傳感器，包括如權(quán)利要求2所述的多個(gè)光電轉(zhuǎn)達(dá)設(shè)備，其 中所述參考電壓端被相互電連接。
全文摘要
為了以低成本提供一種具有低噪聲的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，使光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路，這些光電轉(zhuǎn)換電路的輸出電位根據(jù)入射光的量而變化；多個(gè)復(fù)位電路，其每一個(gè)連接到每個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路的輸出；多個(gè)非反相放大電路，用于放大光電轉(zhuǎn)換電路的輸出電位，每一個(gè)非反相放大電路都連接到每個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路的輸出；多個(gè)信號(hào)讀取電路，用于讀取來(lái)自放大電路的輸出；和多個(gè)保持電路，用于暫時(shí)保持來(lái)自非反相放大電路的讀輸出。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101388960SQ20081017312
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者町田聰 申請(qǐng)人:精工電子有限公司