光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像傳感器。本發(fā)明提供不損害分辨率切換功能而面積較小的光電轉(zhuǎn)換裝置。構(gòu)成為利用輸出順序控制電路和移位寄存器來(lái)選擇對(duì)與光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)應(yīng)地設(shè)置的輸出順序控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的信號(hào)，削減了構(gòu)成移位寄存器的觸發(fā)器的數(shù)量。
【專利說(shuō)明】光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像傳感器，特別涉及適用于傳真機(jī)或圖像掃描儀等圖像讀取裝置的圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]圖4示出圖像讀取裝置中使用的現(xiàn)有的圖像傳感器和光電轉(zhuǎn)換裝置的框圖。
[0003]現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換裝置210具有多個(gè)讀出電路塊200、信號(hào)處理電路213、邏輯電路222。讀出電路塊200和信號(hào)處理電路213通過(guò)公共信號(hào)線211連接。讀出電路塊200和邏輯電路222通過(guò)控制信號(hào)線223連接。
[0004]現(xiàn)有的圖像傳感器具有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置210，它們分別通過(guò)信號(hào)線OS1、Φακ、ΦΜΟ?Ε, OFS、SIG和讀出起動(dòng)信號(hào)線224連接。
[0005]圖5示出現(xiàn)有的讀出電路塊200的電路圖。圖5所示的現(xiàn)有的讀出電路塊200構(gòu)成為以4比特為單位進(jìn)行讀出。
[0006]讀出電路塊200具有4個(gè)受光元件101、102、103、104、源輸出放大器120、信號(hào)電壓保持電容131、基準(zhǔn)電壓保持電容132、信號(hào)電壓讀入開(kāi)關(guān)141、基準(zhǔn)電壓讀入開(kāi)關(guān)142、讀出用的源輸出放大器150、信號(hào)電壓讀出開(kāi)關(guān)161、基準(zhǔn)電壓讀出開(kāi)關(guān)162、讀出選擇開(kāi)關(guān)170、構(gòu)成移位寄存器的4個(gè)觸發(fā)器180、3個(gè)受光元件間開(kāi)關(guān)112、113、114、作為復(fù)位單元的2個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)111、115、公共信號(hào)線211、信號(hào)處理電路213。
[0007]讀出電路塊200構(gòu)成 為，受光兀件和觸發(fā)器的數(shù)量相同，將一次掃描中由全部光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的光信號(hào)輸出到公共信號(hào)線。并且，輸入到讀出電路塊200的信號(hào)(Φα、OC2, Φ03等)由邏輯電路222生成。
[0008]讀出電路塊200通過(guò)控制供給到移位寄存器的時(shí)鐘信號(hào)Φα、OC2、OC3，進(jìn)行分辨率切換(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0009]【專利文獻(xiàn)I】日本特開(kāi)2006-25352號(hào)公報(bào)
[0010]但是，這種現(xiàn)有的讀出電路塊存在如下問(wèn)題:需要相同數(shù)量的受光元件和觸發(fā)器，移位寄存器占據(jù)較大面積，因此，光電轉(zhuǎn)換裝置的面積增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明用于解決這種現(xiàn)有的問(wèn)題，能夠提供在不損害分辨率切換功能的情況下削減構(gòu)成移位寄存器的觸發(fā)器的數(shù)量而面積較小的光電轉(zhuǎn)換裝置。
[0012]本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置具有:光電轉(zhuǎn)換塊，其具有輸出與入射光對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和蓄積光電轉(zhuǎn)換元件的電信號(hào)的多個(gè)電容；受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊，其具有將電容中蓄積的電信號(hào)讀出到公共讀出線的多個(gè)受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)；輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊，其具有η個(gè)單元，每個(gè)單元包含對(duì)受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)的接通斷開(kāi)進(jìn)行控制的j個(gè)輸出順序控制開(kāi)關(guān)，其中，n、j為2以上的自然數(shù)；輸出順序控制電路，其輸出依次接通j個(gè)輸出順序控制開(kāi)關(guān)的輸出順序控制信號(hào)；以及移位寄存器，其向η個(gè)單元依次輸出接通輸出順序控制開(kāi)關(guān)的移位寄存器控制信號(hào)。
[0013]并且，本發(fā)明的圖像傳感器是連接多個(gè)上述光電轉(zhuǎn)換裝置而構(gòu)成的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置，具有如下效果:能夠提供在不損害分辨率切換功能的情況下削減構(gòu)成移位寄存器的觸發(fā)器的數(shù)量而面積較小的光電轉(zhuǎn)換裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是示出本實(shí)施方式的圖像傳感器的框圖。
[0016]圖2是示出本實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0017]圖3是示出保持電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0018]圖4是示出現(xiàn)有的圖像傳感器和光電轉(zhuǎn)換裝置的框圖。
[0019]圖5是現(xiàn)有的圖像讀取裝置的讀出電路塊的電路圖。
[0020]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0021]1:光電轉(zhuǎn)換裝置；2:光電轉(zhuǎn)換塊；3:受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊；4:輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊；5:輸出順序控制電路；6:輸出順序控制信號(hào)線；7:觸發(fā)器；8:移位寄存器；9:移位寄存器控制信號(hào)線；10:公共信號(hào)線；11:信號(hào)處理電路；12:邏輯電路；20:基準(zhǔn)電壓電路；21:輸出順序控制線；50:保持電路；51:觸發(fā)器；52:單脈沖產(chǎn)生電路；53:復(fù)位控制電路。
【具體實(shí)施方式】
`[0022]圖1是示出本實(shí)施方式的圖像傳感器的框圖。
[0023]本實(shí)施方式的圖像傳感器構(gòu)成為將多個(gè)(例如m個(gè))光電轉(zhuǎn)換裝置I配置安裝成I列。光電轉(zhuǎn)換裝置I具有接收讀出起動(dòng)信號(hào)OSI的SI端子、接收芯片選擇信號(hào)OSI2的CS端子、輸入時(shí)鐘Φακ的CLK端子、接收分辨率切換信號(hào)ΦΜΟ?Ε的MODE端子、接收起動(dòng)脈沖OFS的FS端子、輸出受光信號(hào)SIG的SIG端子、輸出讀出信號(hào)的SO端子。
[0024]第I光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-a的SI端子被輸入讀出起動(dòng)信號(hào)OSI。第2光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-b~第m光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-m的SI端子與前級(jí)的SO端子連接。第I光電轉(zhuǎn)換裝置l_a的CS端子與第m光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-m的SO端子連接。CLK端子被公共輸入時(shí)鐘OCLK。MODE端子被公共輸入分辨率切換信號(hào)OMODE。FS端子被公共輸入起動(dòng)脈沖OFS。SIG端子輸出受光信號(hào)SIG。
[0025]圖2是示出本實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置I的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0026]光電轉(zhuǎn)換裝置I具有:具有多個(gè)(例如t個(gè))光電轉(zhuǎn)換元件和電容的光電轉(zhuǎn)換塊2、受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3、輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4、輸出順序控制電路5、由觸發(fā)器7-1~7-n構(gòu)成的移位寄存器8、信號(hào)處理電路11、邏輯電路12、基準(zhǔn)電壓電路20、輸出順序控制信號(hào)線6、移位寄存器控制信號(hào)線9、公共信號(hào)線10、輸出順序控制線21-1~21-j、SI端子13、CS端子14、CLK端子15、M0DE端子16、FS端子17、SIG端子18、S0端子19。對(duì)于光電轉(zhuǎn)換裝置I的各電路元件，將j個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和與其對(duì)應(yīng)的各電路元件作為一組而構(gòu)成η個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元U-1~υ-η。
[0027]光電轉(zhuǎn)換塊2經(jīng)由受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3而與公共信號(hào)線10連接。公共信號(hào)線10經(jīng)由信號(hào)處理電路11而與SIG端子18連接。SI端子13、CS端子14、CLK端子15、M0DE端子16、FS端子17與邏輯電路12連接。邏輯電路12通過(guò)輸出順序控制信號(hào)線6而與輸出順序控制電路5連接，通過(guò)移位寄存器控制信號(hào)線9而與移位寄存器8連接。輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4與輸出順序控制電路5、移位寄存器8、基準(zhǔn)電壓電路20的控制線連接，通過(guò)各個(gè)控制線對(duì)受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3進(jìn)行控制。雖然沒(méi)有圖示，但是，也可以在公共信號(hào)線10上連接恒流源。
[0028]光電轉(zhuǎn)換塊2通過(guò)光電轉(zhuǎn)換元件將入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(受光信號(hào)SIG)并蓄積在電容中。電容中蓄積的受光信號(hào)SIG經(jīng)由受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3依次被公共信號(hào)線10讀出。然后，受光信號(hào)SIG經(jīng)由信號(hào)處理電路11輸出到SIG端子18。輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4選擇在光電轉(zhuǎn)換單兀U中讀出信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換兀件。輸出順序控制電路5經(jīng)由輸出順序控制線21-1~21-j輸出對(duì)輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4進(jìn)行控制的輸出順序控制信號(hào)。基準(zhǔn)電壓電路20對(duì)輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4供給基準(zhǔn)電壓。邏輯電路12根據(jù)輸入到SI端子13、CS端子14、CLK端子15、MODE端子16、FS端子17的各信號(hào)，生成對(duì)移位寄存器8進(jìn)行控制的移位寄存器控制信號(hào)和對(duì)輸出順序控制電路5進(jìn)行控制的輸出順序控制信號(hào)。移位寄存器8將移位寄存器控制信號(hào)從初級(jí)的觸發(fā)器7-1依次轉(zhuǎn)送到最終級(jí)的觸發(fā)器7-n，并且輸出到輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4。第k個(gè)觸發(fā)器7-k的輸出端與SO端子19連接。
[0029]邏輯電路12的內(nèi)部具有保持在讀出起動(dòng)時(shí)輸入到CS端子14的信號(hào)的保持電路50。圖3是示出保持電路50的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0030]圖3的保持電路50具有觸發(fā)器51、單脈沖產(chǎn)生電路52、復(fù)位控制電路53。觸發(fā)器51在端子D上連接有CS端子14，在端子CLK上連接有單脈沖產(chǎn)生電路52，在端子RX上連接有復(fù)位控制電路53，端子Q經(jīng)由輸出順序控制信號(hào)線6而與輸出順序控制電路5連接。單脈沖產(chǎn)生電路52在被輸入起動(dòng)脈沖OFS時(shí)產(chǎn)生脈沖。因此，觸發(fā)器51保持此時(shí)輸入到端子D即CS端子14的信號(hào)，并輸出到端子Q。邏輯電路12根據(jù)觸發(fā)器51的端子Q的數(shù)據(jù)，判別該光電轉(zhuǎn)換裝置是第I光電轉(zhuǎn)換裝置I還是第2個(gè)以后的光電轉(zhuǎn)換裝置I。這里，光電轉(zhuǎn)換裝置l _a的CS端子14連接有光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-m的SO端子19 (例如低電平)，光電轉(zhuǎn)換裝置l_b~Ι-m的CS端子14被輸入芯片選擇信號(hào)OSI2 (例如高電平)。因此，第I光電轉(zhuǎn)換裝置l_a的觸發(fā)器51的端子Q的數(shù)據(jù)為低電平，光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-b~Ι-m的觸發(fā)器51的端子Q的數(shù)據(jù)為高電平。由此，判別光電轉(zhuǎn)換裝置l_a~Ι-m是第I光電轉(zhuǎn)換裝置還是除此之外的光電轉(zhuǎn)換裝置。
[0031]光電轉(zhuǎn)換裝置I構(gòu)成為根據(jù)分辨率切換信號(hào)ΦΜΟ?Ε的數(shù)據(jù)而得到多個(gè)分辨率。輸出順序控制電路5經(jīng)由輸出順序控制線21-1~21-j對(duì)輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4的輸出順序控制開(kāi)關(guān)的接通斷開(kāi)進(jìn)行控制，切換分辨率。例如，當(dāng)同時(shí)接通斷開(kāi)相鄰的2個(gè)輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4的輸出順序控制開(kāi)關(guān)時(shí)，分辨率為1/2。
[0032]這里，輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊4的輸出順序控制開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置，輸出對(duì)其進(jìn)行控制的信號(hào)的移位寄存器8的觸發(fā)器7也需要為相同數(shù)量。但是，根據(jù)構(gòu)成為通過(guò)輸出順序控制電路5和移位寄存器8進(jìn)行選擇的本實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置1，當(dāng)設(shè)輸出順序控制線21的條數(shù)為j條時(shí)，觸發(fā)器7的數(shù)量也可以是1/j。
[0033]接著，對(duì)本實(shí)施方式的圖像傳感器的信號(hào)讀出動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]在對(duì)光電轉(zhuǎn)換塊2的光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間的光信號(hào)的蓄積后，當(dāng)讀出起動(dòng)信號(hào)OSI被輸入到第I光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-a的SI端子13時(shí)，圖像傳感器開(kāi)始進(jìn)行讀出動(dòng)作。[0035]邏輯電路12在被輸入讀出起動(dòng)信號(hào)OSI時(shí)，生成輸出順序控制信號(hào)和移位寄存器控制信號(hào)。輸出順序控制電路5在被輸入輸出順序控制信號(hào)時(shí)，對(duì)與輸出順序控制線21-1連接的輸出順序控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，使得移位寄存器8的輸出信號(hào)和受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制部成為導(dǎo)通狀態(tài)。并且，對(duì)與輸出順序控制線21-2?21-j連接的輸出順序控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，使得受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制部成為基準(zhǔn)電壓。
[0036]移位寄存器8在被輸入移位寄存器控制信號(hào)時(shí),與光電轉(zhuǎn)換單兀U-1對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器7-1輸出使受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3的開(kāi)關(guān)接通的信號(hào)，其它觸發(fā)器7-2?7-n輸出斷開(kāi)的信號(hào)。因此，光電轉(zhuǎn)換單元U-1的第I個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和公共信號(hào)線10連接，經(jīng)由信號(hào)處理電路11對(duì)SIG端子18輸出受光信號(hào)SIG。
[0037]在該狀態(tài)下，輸出順序控制電路5依次對(duì)輸出順序控制線21-2?21-j輸出控制信號(hào)，以接通輸出順序控制開(kāi)關(guān)。由此，依次輸出光電轉(zhuǎn)換單元U-1的第2個(gè)?第j個(gè)光電轉(zhuǎn)換兀件的受光信號(hào)SIG。
[0038]在移位寄存器8中,觸發(fā)器7-2?觸發(fā)器7-n輸出使受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊3的開(kāi)關(guān)接通的信號(hào)。然后，當(dāng)輸出最后的光電轉(zhuǎn)換單元U-n的最后的光電轉(zhuǎn)換元件的受光信號(hào)SIG時(shí)，第I光電轉(zhuǎn)換裝置I的信號(hào)讀出結(jié)束。
[0039]這里，觸發(fā)器7-k的信號(hào)被輸出到SO端子19，被輸入到第2個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置I的SI端子13。即，根據(jù)觸發(fā)器7-k的信號(hào)，下一個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置I開(kāi)始進(jìn)行讀出動(dòng)作的準(zhǔn)備。此時(shí)，關(guān)于k為多少，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置I從SI端子13被輸入信號(hào)到開(kāi)始進(jìn)行讀出動(dòng)作的延遲時(shí)間而適當(dāng)決定即可。當(dāng)這樣構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換裝置I時(shí)，能夠沒(méi)有間隙地執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換裝置I的切換中的讀出動(dòng)作。
[0040]如以上說(shuō)明的那樣，從第I光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-a到最后的光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-m依次進(jìn)行讀出動(dòng)作。
[0041]這里，光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-a的CS端子14與光電轉(zhuǎn)換裝置l_m的SO端子19連接，被輸入光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-m的觸發(fā)器7-k的信號(hào)。由于光電轉(zhuǎn)換裝置l_a被指定為第I光電轉(zhuǎn)換裝置，因此，邏輯電路12被設(shè)定為，輸入到CS端子14的信號(hào)進(jìn)行與讀出起動(dòng)信號(hào)OSI相同的動(dòng)作。即，光電轉(zhuǎn)換裝置l_a接受光電轉(zhuǎn)換裝置Ι-m的SO端子19的信號(hào)，開(kāi)始進(jìn)行讀出動(dòng)作的準(zhǔn)備。
[0042]如以上說(shuō)明的那樣，本發(fā)明的圖像傳感器由于將構(gòu)成移位寄存器8的觸發(fā)器7的數(shù)量減少為Ι/j，因此，能夠縮小芯片面積。進(jìn)而，與現(xiàn)有的圖像傳感器相比，在受光信號(hào)SIG的讀出路徑中不需要開(kāi)關(guān)，因此，具有不會(huì)增加由于開(kāi)關(guān)的接通電阻而導(dǎo)致的噪音的效
果O
[0043]另外，光電轉(zhuǎn)換塊2即使構(gòu)成為相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換元件具有2個(gè)電容，蓄積光信號(hào)和基準(zhǔn)電荷并輸出它們的差分，也能夠得到相同效果。
【權(quán)利要求】
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換裝置具有: 光電轉(zhuǎn)換塊，其具有輸出與入射光對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和蓄積所述光電轉(zhuǎn)換元件的電信號(hào)的多個(gè)電容； 受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)塊，其具有將所述電容中蓄積的電信號(hào)讀出到公共讀出線的多個(gè)受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)； 輸出順序控制開(kāi)關(guān)塊，其具有η個(gè)單元，每個(gè)單元包含對(duì)所述受光信號(hào)控制開(kāi)關(guān)的接通斷開(kāi)進(jìn)行控制的j個(gè)輸出順序控制開(kāi)關(guān)，其中，n、j為2以上的自然數(shù)； 輸出順序控制電路，其輸出依次接通所述j個(gè)輸出順序控制開(kāi)關(guān)的輸出順序控制信號(hào)；以及 移位寄存器，其向所述η個(gè)單元依次輸出接通輸出順序控制開(kāi)關(guān)的移位寄存器控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述移位寄存器由η個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成， 所述觸發(fā)器依次輸出移位寄存器控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述光電轉(zhuǎn)換裝置具有: 輸出端子，其輸出第k個(gè) 觸發(fā)器的移位寄存器控制信號(hào)，其中，I ^k^n； 輸入端子，其與所述輸出端子連接；以及 邏輯電路，其根據(jù)被輸入到所述輸入端子的移位寄存器控制信號(hào)，生成所述輸出順序控制信號(hào)和所述移位寄存器控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述光電轉(zhuǎn)換裝置具有輸入芯片選擇信號(hào)的第二輸入端子， 所述邏輯電路具有根據(jù)所述芯片選擇信號(hào)檢測(cè)是第I個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置還是第2個(gè)以后的光電轉(zhuǎn)換裝置的功能。
5.一種圖像傳感器，其中，該圖像傳感器是連接多個(gè)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置而構(gòu)成的。
【文檔編號(hào)】H04N5/335GK103826073SQ201310481248
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】富岡勉, 村岡大介 申請(qǐng)人:精工電子有限公司