專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置、焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和圖像拾取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置，更特別地，涉及包含被配置為檢測(cè)最大值和最小值的 電路的光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
AF(自動(dòng)聚焦)傳感器被已知為使用這樣的光電轉(zhuǎn)換裝置，該光電轉(zhuǎn)換裝置 被配置為輸出從光電轉(zhuǎn)換單元的陣列輸出的信號(hào)的最大值和最小值。日本專利公開 No. 2000-180706公開了具有允許降噪的信號(hào)處理裝置的AF傳感器?？赡艽嬖谶M(jìn)一步提高AF傳感器的精度的需要。為了滿足該需要，AF傳感器趨于 具有數(shù)量更多的像素。但是，在日本專利公開No. 2000-180706公開的技術(shù)中，如果像素的 數(shù)量增大，那么結(jié)果是與共用輸出線連接的MOS晶體管的數(shù)量增大并且用于驅(qū)動(dòng)共用輸出 線的電流增大。當(dāng)檢測(cè)最大值或最小值時(shí)，由于由與共用輸出線連接的每個(gè)MOS晶體管的電阻和 驅(qū)動(dòng)共用輸出線的電流導(dǎo)致的電壓降，使得會(huì)出現(xiàn)像素之間的誤差。更具體而言，在日本專 利公開No. 2000-180706的圖1中公開的配置中，來自各光電轉(zhuǎn)換單元的圖像信號(hào)經(jīng)由最小 值檢測(cè)差分放大器11被輸出。最小值檢測(cè)差分放大器11以電壓跟隨器的形式被配置，并 且，其輸出端子經(jīng)由設(shè)置在差分放大器和共用輸出線之間的晶體管13與共用輸出線連接。 當(dāng)從最小值檢測(cè)差分放大器11向共用輸出線輸出信號(hào)時(shí)，經(jīng)由設(shè)置在差分放大器和共用 輸出線之間的晶體管13出現(xiàn)電壓降。如果由于制造工藝的變動(dòng)導(dǎo)致在晶體管13之間存在 特性的差異，那么出現(xiàn)電壓降的變動(dòng)，這會(huì)產(chǎn)生誤差。誤差隨著驅(qū)動(dòng)共用輸出線的電流的增 大而增大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種裝置，該裝置包括多個(gè)單位像素，所述多個(gè)單 位像素中的每個(gè)單位像素被配置為輸出通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)；輸出線，所述輸出線針 對(duì)多個(gè)單位像素共同地被設(shè)置并且被配置為傳送從單位像素輸出的信號(hào)；以及多個(gè)電路 塊，所述多個(gè)電路塊中的每一個(gè)針對(duì)單位像素之一被設(shè)置并且被連接在所述單位像素之一 和共用輸出線之間，其中，電路塊中的每一個(gè)包含差分放大器電路和第一開關(guān)，差分放大器 電路具有被施加從相應(yīng)的單位像素輸出的信號(hào)的非反相輸入端子，差分放大器電路具有與 第一開關(guān)的第一端子連接的輸出端子，并且，第一開關(guān)的第二端子與共用輸出線和差分放 大器電路的反相輸入端子連接。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于相位差自動(dòng)聚焦操作中的光電 轉(zhuǎn)換裝置的成像面的示圖。
圖2包括圖2A 2C，圖2A 2C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的配 置的例子的電路圖。圖3是與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的操作相關(guān)的時(shí)序圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)的狀態(tài)的表。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的配置的電路圖。圖6是與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的操作相關(guān)的時(shí)序圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)的狀態(tài)的表。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取系統(tǒng)的配置的例子的框圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例以下參照附圖描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換裝置被配置 為用作相位差自動(dòng)聚焦(AF)檢測(cè)器。圖1是示意性地示出用于相位差自動(dòng)聚焦操作中的光電轉(zhuǎn)換裝置的成像面的示
圖。在該成像面中，形成一對(duì)線傳感器單元LlA和LIB、一對(duì)線傳感器單元L2A和L2B.....
以及一對(duì)線傳感器單元LNA和LNB。使用這些對(duì)線傳感器單元來檢測(cè)成像面的特定區(qū)域中 的被攝體的圖像的散焦量(從對(duì)焦點(diǎn)的偏差)。多對(duì)線傳感器單元的設(shè)置使得能夠檢測(cè)多 個(gè)點(diǎn)處的散焦量，由此變得能夠?qū)崿F(xiàn)AF精度的提高。每個(gè)線傳感器單元包含單位像素100、 101 等。圖2A是示出一個(gè)線傳感器單元的配置的細(xì)節(jié)的電路圖。為了簡(jiǎn)化說明，假定線傳 感器單元包含三個(gè)單位像素。單位像素101和102的配置與單位像素100類似，電路塊104 和105的配置與電路塊103類似，電路塊107和108的配置與電路塊106類似，由此該圖以 簡(jiǎn)化的方式被示出。共用輸出線8和共用輸出線9中的每一個(gè)被多個(gè)單位像素共同使用， 使得經(jīng)由共用輸出線8和共用輸出線9傳送從單位像素輸出的信號(hào)。單位像素100包含用作光電轉(zhuǎn)換單元的光電二極管(PD) 1、用作像素放大單元的 運(yùn)算放大器2以及用作像素復(fù)位單元的復(fù)位MOS晶體管3，所述像素復(fù)位單元用于將PD 1 的陽極和運(yùn)算放大器2的非反相輸入端子復(fù)位。PD 1的陰極與電源電壓VDD連接，PD 1的 陽極與復(fù)位MOS晶體管3的主電極中的一個(gè)和運(yùn)算放大器2的非反相輸入端子連接。運(yùn)算 放大器2被配置為用作其輸出端子與其反相輸入端子連接的電壓跟隨器，并且，來自單位 像素的信號(hào)從運(yùn)算放大器2的輸出端子被輸出。復(fù)位MOS晶體管3的主電極中的另一個(gè)與 電源電壓VRES連接。單位像素100的輸出端子與最大值檢測(cè)單元PK和最小值檢測(cè)單元BTM連接。最 大值檢測(cè)單元PK包含電路塊103 105和恒流源10。最小值檢測(cè)單元BTM包含電路塊 106 108和恒流源11。電路塊103包含差分放大器電路4和MOS晶體管5。差分放大器電路4的非反相 輸入端子與單位像素的輸出端子連接，并且，差分放大器電路4的輸出端子與用作第一開 關(guān)的MOS晶體管5的主電極中的一個(gè)連接。MOS晶體管5的主電極中的另一個(gè)與共用輸出 線8和差分放大器電路4的反相輸入端子連接。MOS晶體管5響應(yīng)于向MOS晶體管5的控 制電極供給的信號(hào)PAGC而導(dǎo)通或關(guān)斷。注意，作為MOS晶體管5的替代，可以使用CMOS開關(guān)等。通過MOS晶體管5或CMOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)的這種開關(guān)統(tǒng)稱為最大值輸出開關(guān)。電路塊106包含差分放大器電路6和MOS晶體管7。差分放大器電路6的非反相 輸入端子與單位像素的輸出端子連接。差分放大器電路6的輸出端子經(jīng)由用作第一開關(guān)的 MOS晶體管7與差分放大器電路6的反相輸入端子連接。MOS晶體管7響應(yīng)于從OR門12 輸出的信號(hào)而導(dǎo)通或關(guān)斷。更具體而言，當(dāng)信號(hào)PAGC或從掃描電路13供給的信號(hào)PHl處 于高電平時(shí)，MOS晶體管7導(dǎo)通。類似地，當(dāng)信號(hào)PH2或信號(hào)PH3處于高電平時(shí)，設(shè)置在電路 塊107或108中的相應(yīng)的MOS晶體管導(dǎo)通。注意，作為MOS晶體管7的替代，可以使用CMOS 開關(guān)等。通過MOS晶體管7或CMOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)的這種開關(guān)統(tǒng)稱為最小值輸出開關(guān)。圖2B是示出差分放大器電路4的進(jìn)一步的詳細(xì)配置的例子的電路圖。差分放大 器電路4包含PMOS晶體管41 43和NMOS晶體管44 47。差分放大器電路4被分成兩 級(jí)，即，差分輸入級(jí)和緩沖級(jí)。在包含MOS晶體管41 45的差分輸入級(jí)中，MOS晶體管42 用作非反相輸入端子，而MOS晶體管43用作反相輸入端子。流經(jīng)差分輸入級(jí)的電流根據(jù)被 信號(hào)BPl控制的MOS晶體管41的導(dǎo)通狀態(tài)而改變。緩沖級(jí)包含形成源極跟隨器的MOS晶 體管46和47。如果用作第一恒流源的MOS晶體管47響應(yīng)于信號(hào)Bm而導(dǎo)通，那么在端子 OUT處獲得差分放大器電路4的輸出。圖2C是示出差分放大器電路6的進(jìn)一步的詳細(xì)配置的例子的電路圖。差分放大 器電路6包含PMOS晶體管61 63、PMOS晶體管66和67、以及NMOS晶體管64和65。差 分放大器電路6被分成兩級(jí)，即，差分輸入級(jí)和緩沖級(jí)。在包含MOS晶體管61 65的差分 輸入級(jí)中，MOS晶體管62用作非反相輸入端子，而MOS晶體管63用作反相輸入端子。流經(jīng) 差分輸入級(jí)的電流根據(jù)被信號(hào)BP2控制的MOS晶體管61的導(dǎo)通狀態(tài)而改變。緩沖級(jí)包含 形成源極跟隨器的MOS晶體管66和67。如果用作第一恒流源的MOS晶體管67響應(yīng)于信號(hào) BP3而導(dǎo)通，那么在端子OUT處獲得差分放大器電路6的輸出。下面，參照?qǐng)D3所示的時(shí)序圖和圖4所示的信號(hào)狀態(tài)表來描述根據(jù)本實(shí)施例的光 電轉(zhuǎn)換裝置的操作。圖3示出圖2A所示的信號(hào)的電平。當(dāng)這些信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)處于高 電平時(shí)，相應(yīng)的MOS晶體管導(dǎo)通，而當(dāng)一個(gè)信號(hào)處于低電平時(shí)，相應(yīng)的MOS晶體管關(guān)斷。圖 4示出圖2A、圖2B和圖2C所示的信號(hào)的狀態(tài)。更具體而言，“BIAS ON” ( “偏置接通”)表 明相應(yīng)的MOS晶體管處于ON(接通)狀態(tài)中，“⑶T 0FF”(截止)表明相應(yīng)的MOS晶體管處 于OFF(斷開)狀態(tài)或者流經(jīng)該MOS晶體管的電流與在“BIAS ON”狀態(tài)中流經(jīng)該MOS晶體 管的電流相比受限的狀態(tài)中。如圖3所示，該操作被分成三個(gè)時(shí)段，即，復(fù)位時(shí)段、AGC時(shí)段和信號(hào)讀取時(shí)段。首先，在時(shí)間TO處開始的復(fù)位時(shí)段中，信號(hào)PRES被切換到高電平，以使PD 1和運(yùn) 算放大器2的非反相輸入端子初始化。在復(fù)位時(shí)段中，信號(hào)BPl BP3、BN1、BN_AGC和BP_ AGC可處于任意狀態(tài)中。但是，如果這些信號(hào)均處于“⑶T OFF”狀態(tài)，那么功耗的降低被實(shí) 現(xiàn)。在AF傳感器中，執(zhí)行被稱為自動(dòng)增益控制(AGC)操作的操作。在AGC操作中，監(jiān) 視從線傳感器單元輸出的信號(hào)，并且根據(jù)該信號(hào)的大小來控制對(duì)于該信號(hào)的增益。在時(shí)間 TlO處開始的AGC時(shí)段中，為了執(zhí)行AGC操作，通過信號(hào)處理單元(未示出)監(jiān)視從單位像 素輸出的信號(hào)。更具體而言，監(jiān)視從輸出端子POUT輸出的最大值信號(hào)和從輸出端子BOUT 輸出的最小值信號(hào)之間的差值，并且，根據(jù)該差值的大小來控制信號(hào)的增益。
當(dāng)信號(hào)PRES在時(shí)間TlO處被切換為低電平時(shí)，從單位像素輸出與入射到PD 1上 的光的量對(duì)應(yīng)的信號(hào)。在AGC時(shí)段中，信號(hào)Bm和BP3處于“CUT OFF，，狀態(tài)中，而信號(hào)BP1、BP2、BN_AGC 和BP_AGC處于“BIAS ON”狀態(tài)中。在該時(shí)段中，不是通過MOS晶體管47而是通過用作第 二恒流源的MOS晶體管10提供設(shè)置在電路塊103 105中的每一個(gè)中的緩沖級(jí)中的恒流 源。因此，當(dāng)信號(hào)PAGC在時(shí)間Tll處被切換到高電平時(shí)，在最大值檢測(cè)單元PK的輸出端子 POUT處獲得來自所有電路塊之中具有輸入到MOS晶體管46的控制電極的最大信號(hào)的電路 塊的輸出。不是通過MOS晶體管67而是通過用作第二恒流源的MOS晶體管11提供設(shè)置在 電路塊106 108中的每一個(gè)中的緩沖級(jí)中的恒流源。因此，在最小值檢測(cè)單元BTM的輸 出端子BOUT處獲得來自所有電路塊之中具有輸入到MOS晶體管66的控制電極的最小信號(hào) 的電路塊的輸出。也就是說，在AGC時(shí)段中從單位像素輸出的多個(gè)信號(hào)的最大值和最小值 被檢測(cè)，并且，從最大值和最小值之間的差值獲得被攝體的對(duì)比度。在AGC時(shí)段中，根據(jù)從輸出端子POUT輸出的最大值信號(hào)和從輸出端子BOUT輸出 的最小值信號(hào)之間的差值來檢測(cè)被攝體的對(duì)比度，并且，在預(yù)定的時(shí)間段中設(shè)定對(duì)于這些 信號(hào)的增益，以便獲得足夠高的對(duì)比度?？筛鶕?jù)應(yīng)用或目的等來設(shè)定預(yù)定的時(shí)間段。通過 將該時(shí)間段設(shè)定為更短，能夠減少在信號(hào)的增益被改變之前所花費(fèi)的時(shí)間。當(dāng)信號(hào)PAGC在時(shí)間T12處被切換到低電平時(shí)，AGC時(shí)段結(jié)束，信號(hào)讀取時(shí)段開始。在信號(hào)讀取時(shí)段中，響應(yīng)于從掃描電路13供給的信號(hào)PHI、PH2、...等，從輸出端 子BOUT讀出來自單位像素的信號(hào)。出于這種目的，只有設(shè)置在電路塊106 108中的恒流 源61和67處于“BIAS0N”狀態(tài)中，而信號(hào)BPl、BNl、BN_AGC和BP_AGC被設(shè)定為處于“⑶T OFF”狀態(tài)中，由此，位于電路塊103 108中的MOS晶體管47和66用作各電路塊中的緩沖 級(jí)的恒流源。在以上參照?qǐng)D2A 2C和圖3描述的配置中，共用輸出線8與差分放大器電路4 的反相輸入端子連接，共用輸出線9與差分放大器電路6的反相輸入端子連接，由此產(chǎn)生虛 地(virtual ground)，因此，共用輸出線8或9的電勢(shì)變得等于差分放大器電路4或6的非 反相輸入端子的電勢(shì)。這導(dǎo)致由MOS晶體管5或7引起的電壓降對(duì)于從輸出端子POUT或 BOUT輸出的信號(hào)的影響減小。因此，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置具有由MOS晶 體管5或7導(dǎo)致的更小誤差。換句話說，實(shí)現(xiàn)高的精度。第二實(shí)施例以下，參照?qǐng)D5 7描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。在前一個(gè)實(shí)施例中，就圖像信號(hào)方面討論了電路配置及其操作，忽略了由于PD 1 的初始化而出現(xiàn)的噪聲和差分放大器電路4、6的偏移。但是，實(shí)際的光電轉(zhuǎn)換裝置具有當(dāng) PD 1被復(fù)位時(shí)出現(xiàn)的噪聲(因此，這種類型的噪聲被稱為復(fù)位噪聲)，并且還在差分放大器 電路4和6中具有偏移。通過減少這些影響，能夠提高光電轉(zhuǎn)換裝置的精度。圖5是示出一個(gè)線傳感器單元的配置的例子的電路圖。為了簡(jiǎn)化說明，假定線傳 感器單元包含三個(gè)單位像素。該配置與根據(jù)第一實(shí)施例的配置的不同之處在于，線傳感器 單元另外包含偏移消除單元200，最大值檢測(cè)單元PK另外包含MOS晶體管27和28，最小值 檢測(cè)單元BTM另外包含MOS晶體管29和30。在圖5中，用類似的附圖標(biāo)記表示與第一實(shí)施 例中的單元、元件、信號(hào)等類似的單元、元件、信號(hào)等。
偏移消除單元200包含MOS晶體管21、22、23、25和26以及箝位電容器24。MOS晶 體管21的主電極之一和MOS晶體管22的主電極之一均與單位像素100的輸出端子連接。 MOS晶體管21的主電極中的另一個(gè)與MOS晶體管26的主電極之一和差分放大器電路4的 非反相輸入端子連接。MOS晶體管22的主電極中的另一個(gè)與MOS晶體管23的主電極之一 和箝位電容器24的端子之一連接。MOS晶體管23的主電極中的另一個(gè)與差分放大器電路 4的反相輸入端子連接。箝位電容器24的電極中的另一個(gè)與MOS晶體管25的主電極之一 和MOS晶體管26的主電極中的另一個(gè)連接。MOS晶體管25的主電極中的另一個(gè)與電源電 壓VGR連接。MOS晶體管21、22、23、25和26響應(yīng)于向它們的控制電極施加的信號(hào)PTNU PTS1、PTN2、PGR和PS2而導(dǎo)通或關(guān)斷。偏移消除單元201和202以及偏移消除單元206 208的結(jié)構(gòu)與偏移消除單元200的類似。在最大值檢測(cè)單元PK的電路塊203中，用作第二開關(guān)的MOS晶體管28的主電極 之一與差分放大器電路4的反相輸入端子和MOS晶體管27的主電極之一連接，而MOS晶體 管28的主電極中的另一個(gè)與MOS晶體管5的主電極中的另一個(gè)和共用輸出線8連接。另 一方面，用作第三開關(guān)的MOS晶體管27的主電極之一與差分放大器電路4的反相輸入端子 連接，并且，MOS晶體管27的主電極中的另一個(gè)與用作第一開關(guān)的MOS晶體管5的主電極之 一連接。MOS晶體管27響應(yīng)于信號(hào)POFC而導(dǎo)通或關(guān)斷。MOS晶體管28和MOS晶體管5均 響應(yīng)于被共同地施加給這兩個(gè)MOS晶體管28和5的信號(hào)PAGC而導(dǎo)通或關(guān)斷。電路塊204 和205的配置與電路塊203的類似。在最小值檢測(cè)單元BTM的電路塊209中，用作第二開關(guān)的MOS晶體管30的主電極 之一與差分放大器電路6的反相輸入端子和MOS晶體管29的主電極之一連接，而MOS晶體 管30的主電極中的另一個(gè)與MOS晶體管7的主電極中的另一個(gè)和共用輸出線8連接。用 作第三開關(guān)的MOS晶體管29的主電極之一與差分放大器電路6的反相輸入端子連接，并 且，MOS晶體管29的主電極中的另一個(gè)與用作第一開關(guān)的MOS晶體管7的主電極之一連接。 MOS晶體管29響應(yīng)于信號(hào)POFC而導(dǎo)通或關(guān)斷。MOS晶體管30和MOS晶體管7響應(yīng)于從OR 門12供給的信號(hào)而導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)信號(hào)PAGC或從掃描電路13供給的信號(hào)PHI、PH2等中 的一個(gè)處于高電平時(shí)，OR門12的輸出電平變高。電路塊210和211的配置與電路塊209的 類似。下面，參照?qǐng)D6所示的時(shí)序圖和圖7所示的信號(hào)狀態(tài)表描述根據(jù)本實(shí)施例的光電 轉(zhuǎn)換裝置的操作。圖6示出圖5所示的信號(hào)的電平。當(dāng)這些信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)處于高電平 時(shí)，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的MOS晶體管導(dǎo)通，而當(dāng)一個(gè)信號(hào)處于低電平時(shí)，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的MOS晶 體管關(guān)斷。圖7示出圖5所示的信號(hào)的狀態(tài)。更具體而言，“BIAS ON”表明相應(yīng)的MOS晶 體管處于ON狀態(tài)中，"CUT OFF”表明相應(yīng)的MOS晶體管處于OFF狀態(tài)或者流經(jīng)該MOS晶體 管的電流與在“BIAS ON”狀態(tài)中流經(jīng)該MOS晶體管的電流相比受限的狀態(tài)中。如圖6所示，該操作被分成四個(gè)時(shí)段。與上面描述的AGC時(shí)段跟隨在復(fù)位時(shí)段之 后的第一實(shí)施例不同，在本實(shí)施例中，在AGC時(shí)段之前執(zhí)行偏移消除時(shí)段的操作。首先，在時(shí)間TO處開始的復(fù)位時(shí)段中，信號(hào)PRES被切換到高電平，以使PD 1和運(yùn) 算放大器2的非反相輸入端子初始化。在復(fù)位時(shí)段中，信號(hào)BPl BP3、BN1、BN_AGC和BP_ AGC可處于任意狀態(tài)中。但是，如果這些信號(hào)均處于“⑶T OFF”狀態(tài)，那么功耗的降低被實(shí) 現(xiàn)。
在時(shí)間Tl處開始的偏移消除時(shí)段中，信號(hào)BPl BP3和Bm被設(shè)為處于“BIAS ON” 狀態(tài)，而信號(hào)BN_AGC和BP_AGC被設(shè)為處于“CUT OFF”狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)PRES在時(shí)間Tl處被切換為低電平時(shí)，從單位像素輸出與入射到PD 1上的 光的量對(duì)應(yīng)的信號(hào)。另一方面，在時(shí)間Tl處，信號(hào)POFC被切換到高電平，以使差分放大器 電路4的輸出端子與差分放大器電路4的反相輸入端子電連接，從而使得差分放大器電路 4操作為電壓跟隨器。當(dāng)信號(hào)PTm、PTN2和PGR在時(shí)間T2處被切換到高電平時(shí)，單位像素100的輸出端 子與差分放大器電路4的非反相輸入端子電連接，并且，差分放大器電路4的輸出端子與箝 位電容器的電極之一連接。作為結(jié)果，在緊接在初始化之后的時(shí)間處的單位像素100的電 壓電平加上差分放大器電路4的偏移電壓被施加到箝位電容器24的端子之一。在該狀態(tài) 下，由于MOS晶體管25處于ON狀態(tài)，因此，箝位電容器的端子中的另一個(gè)與電源電壓VGR 連接。當(dāng)信號(hào)PTN2在時(shí)間T3處被切換到低電平時(shí)，差分放大器電路4的輸出端子與箝 位電容器24的電極之一斷開電連接。當(dāng)信號(hào)PTm在時(shí)間T4處被切換到低電平時(shí)，單位像素100的輸出端子與差分放 大器電路4的非反相輸入端子斷開電連接。當(dāng)信號(hào)PTS2在時(shí)間T5處被切換到高電平時(shí)，差分放大器電路4的非反相輸入端 子與箝位電容器24的電極中的另一個(gè)和電源電壓VGR連接，由此，差分放大器電路4的非 反相輸入端子的電壓和箝位電容器24的電極中的另一個(gè)的電壓變得等于電源電壓VGR。隨后，當(dāng)信號(hào)PGR在時(shí)間T6處被切換到低電平時(shí)，差分放大器電路4的非反相輸 入端子和箝位電容器24的電極中的另一個(gè)進(jìn)入浮置狀態(tài)。作為結(jié)果，在箝位電容器24的 兩個(gè)端子之間保持相對(duì)于VGR的、緊接在初始化之后的時(shí)間處的單位像素100的電壓電平 加上差分放大器電路4的偏移電壓。隨后，在時(shí)間T7處，偏移消除時(shí)段結(jié)束，AGC時(shí)段開始。在AGC時(shí)段中，信號(hào)BPl、 BP2、BN_AGC和BP_AGC處于“BIAS ON”狀態(tài)，信號(hào)Bm和BP3處于“CUT OFF”狀態(tài)。因此，不 是通過MOS晶體管47而是通過用作第二恒流源的MOS晶體管10提供設(shè)置在電路塊203 205中的每一個(gè)中的緩沖級(jí)中的恒流源。因此，當(dāng)信號(hào)PAGC在時(shí)間T8處被切換到高電平 時(shí)，在最大值檢測(cè)單元PK的輸出端子POUT處獲得來自所有電路塊之中具有輸入到MOS晶 體管46的控制電極的最大信號(hào)的電路塊的輸出。另一方面，不是通過MOS晶體管67而是 通過用作第二恒流源的MOS晶體管11提供設(shè)置在電路塊209 211中的每一個(gè)中的緩沖 級(jí)中的恒流源。因此，在最小值檢測(cè)單元BTM的輸出端子BOUT處獲得來自所有電路塊之中 具有輸入到MOS晶體管66的控制電極的最小信號(hào)的電路塊的輸出。在AGC時(shí)段中，信號(hào)POFC處于低電平，由此，差分放大器電路4的輸出端子與差分 放大器電路4的反相輸入端子斷開電連接。此外，信號(hào)PTSl被切換到高電平，由此，單位像 素100的輸出端子與箝位電容器24的端子之一電連接。因此，如果單位像素100的輸出響 應(yīng)于入射光的量而改變，那么向差分放大器電路4的非反相輸入端子施加與差值對(duì)應(yīng)的電 壓。在這種情況下，由于MOS晶體管5和28均處于“BIAS ON”狀態(tài)，因此，差分放大器電路 4的非反相輸入端子虛擬接地，并且，共用輸出線8的電勢(shì)變得等于差分放大器電路4的非 反相輸入端子的電勢(shì)。這導(dǎo)致經(jīng)由MOS晶體管5引起的電壓降的影響減小。在后續(xù)的偏移消除時(shí)段中，單位像素100的復(fù)位噪聲和差分放大器電路4的偏移通過箝位電容器24被箝 位，由此，在從電路塊203 205和電路塊209 211輸出的信號(hào)中，噪聲和偏移被減小。在AGC時(shí)段中，根據(jù)從輸出端子POUT輸出的最大值信號(hào)和從輸出端子BOUT輸出 的最小值信號(hào)之間的差值來檢測(cè)被攝體的對(duì)比度，并且，在預(yù)定的時(shí)間段中設(shè)定這些信號(hào) 的增益，以便獲得足夠高的對(duì)比度?？筛鶕?jù)應(yīng)用或目的等來設(shè)定預(yù)定的時(shí)間段。通過將該 時(shí)間段設(shè)定為更短，能夠減少在改變信號(hào)的增益之前所花費(fèi)的時(shí)間。當(dāng)信號(hào)PAGC在時(shí)間T9 處被切換到低電平時(shí)，AGC時(shí)段結(jié)束。在信號(hào)讀取時(shí)段中，響應(yīng)于從掃描電路13供給的信號(hào)PH1、PH2、...等，通過輸出 端子BOUT讀取來自單位像素的信號(hào)。出于這種目的，只有設(shè)置在電路塊209 211中的每 一個(gè)中的恒流源61和67處于“BIAS ON”狀態(tài)，而信號(hào)BP1、BN1、BN_AGC和BP_AGC被設(shè)為 處于“⑶T OFF”狀態(tài)，由此，位于電路塊209 211中的每一個(gè)中的MOS晶體管47和66用 作各電路塊中的緩沖級(jí)的恒流源。當(dāng)信號(hào)PHl上升到高電平時(shí)，OR門12的輸出也上升到高電平，由此MOS晶體管7 和30導(dǎo)通。作為結(jié)果，如上述的第一實(shí)施例中那樣，共用輸出線9的電勢(shì)變得等于差分放 大器電路6的虛擬接地點(diǎn)。這導(dǎo)致通過MOS晶體管7引起的電壓降對(duì)于從輸出端子BOUT 輸出的信號(hào)的影響減小。此外，在本實(shí)施例中，偏移消除單元的設(shè)置使得能夠減少單位像素 的復(fù)位噪聲和差分放大器電路的偏移。如上所述，除了在第一實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的益處以外，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的光電 轉(zhuǎn)換裝置還提供下述益處減少在單位像素中產(chǎn)生的復(fù)位噪聲和在差分放大器電路中產(chǎn)生 的偏移的影響。雖然在前面的實(shí)施例中是經(jīng)由最小值檢測(cè)單元輸出來自單位像素的信號(hào)的，但 是，可經(jīng)由最大值檢測(cè)單元輸出信號(hào)。第三實(shí)施例以下參照?qǐng)D8描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的 圖像拾取系統(tǒng)的配置的例子的框圖。擋板(barrier) 801保護(hù)透鏡802。透鏡802在固態(tài)圖像拾取裝置804上形成被攝 體的光學(xué)圖像。使用孔徑803來調(diào)整光通過透鏡802之后的光量。固態(tài)圖像拾取裝置804 獲取與由透鏡形成的被攝體的光學(xué)圖像對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)。使用根據(jù)上述的任意實(shí)施例的光 電轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)AF傳感器805。模擬信號(hào)處理裝置806處理從固態(tài)圖像拾取裝置804和AF傳感器805輸出的信 號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器807對(duì)于從該信號(hào)處理裝置806輸出的信號(hào)執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號(hào)處理 單元808對(duì)于從模數(shù)轉(zhuǎn)換器807輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種校正和/或數(shù)據(jù)壓縮。存儲(chǔ)器809暫時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。外部I/F單元810用作用于與諸如外部計(jì)算機(jī)之 類的外部裝置通信的接口。定時(shí)發(fā)生器811向數(shù)字信號(hào)處理單元808和其它單元輸出各種 定時(shí)信號(hào)。通用控制/運(yùn)算單元812執(zhí)行各種計(jì)算并控制整個(gè)照相機(jī)。附圖標(biāo)記813表示 存儲(chǔ)介質(zhì)控制I/F單元。存儲(chǔ)介質(zhì)814是用于存儲(chǔ)和讀取圖像數(shù)據(jù)的諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器之 類的可去除存儲(chǔ)介質(zhì)。附圖標(biāo)記815表示外部計(jì)算機(jī)。可使用AF傳感器805、透鏡802、定 時(shí)發(fā)生器811和通用控制/運(yùn)算單元812實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。當(dāng)拍攝圖像時(shí)，圖像拾取系統(tǒng)操作如下。當(dāng)打開擋板801并且從AF傳感器805輸出信號(hào)時(shí)，通用控制/運(yùn)算單元812基于相位差檢測(cè)來計(jì)算到被攝體的距離。隨后，基于計(jì) 算的結(jié)果，通用控制/運(yùn)算單元812驅(qū)動(dòng)透鏡802來試圖實(shí)現(xiàn)聚焦。然后，就是否實(shí)現(xiàn)了對(duì) 焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行確定。如果確定還沒有實(shí)現(xiàn)聚焦，那么透鏡802被再次驅(qū)動(dòng)直到實(shí)現(xiàn)聚焦。在 實(shí)現(xiàn)聚焦之后，固態(tài)圖像拾取裝置804開始蓄積操作。如果完成了固態(tài)圖像拾取裝置804 的蓄積操作，那么圖像信號(hào)從固態(tài)圖像拾取裝置804被輸出并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器807從模 擬形式被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。在通用控制/運(yùn)算單元812的控制下，得到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被數(shù)字 信號(hào)處理單元808處理并被寫到存儲(chǔ)器809中。在通用控制/運(yùn)算單元812的控制下，存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器809中的數(shù)據(jù)然后經(jīng)由存儲(chǔ)介質(zhì)控制I/F單元813被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)814中。 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器809中的數(shù)據(jù)可經(jīng)由外部I/F單元810被直接輸入到計(jì)算機(jī)等中。
雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例 性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同 的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括多個(gè)單位像素，所述多個(gè)單位像素中的每一個(gè)單位像素被配置為輸出通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn) 生的信號(hào)；輸出線，所述輸出線針對(duì)所述多個(gè)單位像素而被設(shè)置并且被配置為傳送從單位像素輸 出的信號(hào)；以及多個(gè)電路塊，所述多個(gè)電路塊中的每一個(gè)電路塊針對(duì)單位像素中的一個(gè)單位像素被設(shè) 置并且被連接在單位像素中的所述一個(gè)單位像素和所述輸出線之間，其中，所述電路塊中的每一個(gè)電路塊包含差分放大器電路和第一開關(guān)，所述差分放大器電路具有被施加從相應(yīng)的單位像素輸出的信號(hào)的非反相輸入端子，所述差分放大器電路具有與所述第一開關(guān)的第一端子連接的輸出端子，以及所述第一開關(guān)的第二端子與所述輸出線和所述差分放大器電路的反相輸入端子連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述差分放大器電路包含差分輸入級(jí)和緩 沖級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述緩沖級(jí)包含源極跟隨器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述源極跟隨器包含第一恒流源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括針對(duì)所述多個(gè)電路塊設(shè)置的第二恒流源，其中，所述源極跟隨器以第一恒流源或第二恒流源進(jìn)行操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述第一開關(guān)的第二端子經(jīng) 由第二開關(guān)與所述差分放大器電路的反相輸入端子連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括偏移消除單元，所述偏移消 除單元被配置為減少在電路塊中產(chǎn)生的偏移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述偏移消除單元包含箝位電容器，所述箝 位電容器用于對(duì)所述差分放大器電路的偏移進(jìn)行箝位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，包含在電路塊中的第一開關(guān)中的每一個(gè)的第一端子經(jīng)由第三開關(guān)與所述差分放大器 電路的反相輸入端子連接，以及其中，所述第三開關(guān)在所述差分放大器電路的偏移被所述箝位電容器保持的時(shí)段 中處于導(dǎo)通狀態(tài)。
10.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1 9中的任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換裝置的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。
11.一種包括根據(jù)權(quán)利要求10的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的圖像拾取系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置、焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和圖像拾取系統(tǒng)。在光電轉(zhuǎn)換裝置中，由于經(jīng)MOS晶體管引起的電壓降而會(huì)出現(xiàn)誤差。在光電轉(zhuǎn)換裝置中，為了減少誤差，設(shè)置在單位像素和輸出線之間的電路塊包含差分放大器電路和開關(guān)，所述開關(guān)被設(shè)置在差分放大器電路的反饋路徑中。
文檔編號(hào)G03B13/34GK102143317SQ201010587460
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者衣笠友壽, 齊藤和宏 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社