固態(tài)成像裝置和成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置和成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，因為復(fù)印機產(chǎn)業(yè)中的成本競爭，讀出原稿的讀取器單元也需要降低其成本。作為一種用于降低設(shè)在讀取器單元中的圖像傳感器的成本的措施，存在一種在日本專利申請?zhí)亻_第2010-199710號公報中公開的技術(shù)。在日本專利申請?zhí)亻_第2010-199710號公報中，多個顏色信號被順序地對于每種顏色輸出到一條共同的輸出線，從而減少諸如選擇開關(guān)之類的元件的數(shù)目，并且減小芯片尺寸。此外，還公開一種技術(shù)，其將該裝置與用于每種顏色的增益切換功能相組合，從而消除后級中的增益調(diào)節(jié)電路，并且實現(xiàn)系統(tǒng)級的成本降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種固態(tài)成像裝置包括:具有多個像素的像素陣列，所述多個像素布置成矩陣并且通過光電轉(zhuǎn)換來生成信號，其中同一行中的像素具有相同顏色的濾光器，而不同行中的像素具有不同顏色的濾光器；多個保持單元，每個保持來自所述多個像素中的每個像素的信號；以及顏色選擇單元，被配置為按顏色的順序依次選擇由多個保持單元保持的信號，以滿足關(guān)系:y = ax+(b/C-d)x，其中所述多個像素在同一行方向上按節(jié)距(pitch)X布置，所述多個像素在同一列方向上按節(jié)距I布置，a是第一系數(shù)，b是一行中的像素的電荷累積時段相對于與該一行相鄰的行中的像素的電荷累積時段的偏移，c是從顏色選擇單元輸出由所述多個像素生成的信號的周期，并且d是第二系數(shù)，并且其中第一系數(shù)a是大于或等于I的整數(shù)，第二系數(shù)d是大于或等于O并且小于或等于0.15的值。
[0004]通過以下參考附圖對示范性實施例的描述，本發(fā)明的更多特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0005]圖1由圖1A和IB組成，示出圖示出根據(jù)本實施例的固態(tài)成像裝置的配置示例的視圖。
[0006]圖2是圖示出圖1A和IB中的像素的配置示例的視圖。
[0007]圖3是圖示出圖1A和IB中的固態(tài)成像裝置的每種顏色的像素陣列的布置示例的視圖。
[0008]圖4是圖示出圖1A和IB中的保持單元的配置示例的視圖。
[0009]圖5是圖示出圖1A和IB中的顏色選擇單元的配置示例的視圖。
[0010]圖6是圖示出圖1A和IB中的固態(tài)成像裝置的操作的定時圖。
[0011]圖7是圖示出根據(jù)本實施例的固態(tài)成像裝置的系統(tǒng)的配置示例的視圖。
[0012]圖8由圖8A、8B、8C和8D組成，示出圖示出根據(jù)本實施例的固態(tài)成像裝置的另一配置示例的視圖。
[0013]圖9由圖9A和9B組成，示出圖示出根據(jù)本實施例的固態(tài)成像裝置的另一配置示例的視圖。
[0014]圖10是圖示出圖9A和9B中的像素的配置示例的視圖。
[0015]圖11是圖示出圖9A和9B中的固態(tài)成像裝置的每種顏色的像素陣列的布置示例的視圖。
[0016]圖12是圖示出圖9A和9B中的固態(tài)成像裝置的操作的定時圖。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0018]作為一種進一步降低成本的措施，減少作為光源的LED陣列的數(shù)目的必要性已經(jīng)顯現(xiàn)出來。然而，如果減少LED的數(shù)目，則會出現(xiàn)這樣的問題:入射在傳感器上的光自身的量因此減少，這成為降低圖像質(zhì)量的因素。
[0019]本發(fā)明的一目的是提供一種抑制成本的增大并且同時具有高靈敏度的固態(tài)成像裝置和成像系統(tǒng)。
[0020]圖1由圖1A和IB組成，示出圖示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置的配置示例的視圖。像素陣列100中具有布置成二維矩陣的多個像素101。圖2是圖示出像素101的配置示例的電路圖。光電二極管ro是將光光電轉(zhuǎn)換成電荷并累積電荷的光電轉(zhuǎn)換部。像素101由脈沖pres和脈沖ptx控制。脈沖pres被施加到復(fù)位晶體管Ml的柵極。當(dāng)脈沖pres變成高電平時，復(fù)位晶體管Ml被接通，并且光電二極管H)和/或浮置擴散FD被復(fù)位到電源電壓。從而，光電二極管H)和/或浮置擴散FD中的電荷被復(fù)位。此外，脈沖ptx被施加到傳送晶體管M2的柵極。當(dāng)脈沖ptx變成高電平時，傳送晶體管M2被接通，并且光電二極管H)中的電荷被傳送到浮置擴散FD。浮置擴散FD將電荷轉(zhuǎn)換成電壓。放大晶體管M3是用于從輸出端子out向后級中的電路輸出相應(yīng)于浮置擴散FD的電壓的電壓的源極跟隨器電路的輸入部。
[0021]在圖1A和IB中，像素陣列100具有第一行的R像素行110、第二行的G像素行120和第三行的B像素行130。R像素行110由第一行的多個像素101形成，并且是如下的像素行:在該像素行的上面布置有使紅色的波長區(qū)域中的光透過它的濾光器(optical filter)。G像素行120由第二行的多個像素101形成，并且是如下的像素行:在該像素行的上面布置有使綠色的波長區(qū)域中的光透過它的濾光器。B像素行130由第三行的多個像素101形成，并且是如下的像素行:在該像素行的上面布置有使藍色的波長區(qū)域中的光透過它的濾光器。像素陣列100具有布置成矩陣并通過光電轉(zhuǎn)換來生成信號的多個像素101。同一行中的像素101具有同種顏色的濾光器。不同行中的像素101具有互不相同顏色的濾光器。
[0022]如圖3中所示，R像素行110、G像素行120和B像素行130是并行布置的。順便說一下，圖3中R像素行110、G像素行120和B像素行130中的像素101所排列的方向在下文中將被稱為主掃描方向，并且與主掃描方向垂直的方向?qū)⒈环Q為副掃描方向。副掃描方向與原稿讀取掃描方向一致。固態(tài)成像裝置通過在副掃描方向上相對于原稿移動來掃描原稿。此外，如圖3中所示，像素101在主掃描方向上的節(jié)距被定義為X，并且像素101在副掃描方向上的節(jié)距被定義為I。多個像素101被布置成矩陣。像素101的節(jié)距X是同一行中的像素101的節(jié)距。像素101的節(jié)距y是同一列中的像素101的節(jié)距。
[0023]圖4是圖示出圖1A和IB中的保持單元200的配置示例的電路圖。多個保持單元200通過輸入端子in接收來自多個像素101的各個輸出信號，并且將輸入信號保持在其中。每個保持單元200具有電流源電路401、開關(guān)402、電容器CM和緩沖器電路403。與圖2中的放大晶體管M3 —起，電流源電路401構(gòu)成源極跟隨器電路。開關(guān)402和電容器CM構(gòu)成采樣和保持電路。緩沖器電路403將電容器CM中保持的電壓輸出到后級中的電路。開關(guān)402通過控制脈沖pcm來控制通/斷操作。電容器CM在其中保持像素101的復(fù)位信號和光學(xué)信號。緩沖器電路403向輸出端子out輸出信號。
[0024]在圖1A和IB中，脈沖控制單元300生成用于控制像素101和保持單元200的脈沖 pres_r> pres_g、pres_b、ptx_r> ptx_g、ptx_b、pcm_r> pcm_g 和 pcm_b。脈沖 pres_r 是用于R像素行110中的像素101的脈沖pres。脈沖pres_g是用于G像素行120中的像素101的脈沖pres。脈沖pres_b是用于B像素行130中的像素101的脈沖pres。脈沖ptx_r是用于R像素行110中的像素101的脈沖prx。脈沖ptx_g是用于G像素行120中的像素101的脈沖prx。脈沖ptx_b是用于B像素行130中的像素101的脈沖prx。脈沖pcm_r是用于保持來自R像素行110中的像素101的輸出信號的保持單元200的脈沖pcm。脈沖pcm_g是用于保持來自G像素行120中的像素101的輸出信號的保持單元200的脈沖pcm。脈沖pcm_b是用于保持來自B像素行130中的像素101的輸出信號的保持單元200的脈沖pcm。脈沖控制單元300根據(jù)外部控制脈沖分別設(shè)定R像素行110和與該行相對應(yīng)的保持單元200、G像素行120和與該行相對應(yīng)的保持單元200以及B像素行130和與該行相對應(yīng)的保持單元200的控制脈沖的脈沖生成時刻。順便說一下，用于R像素行110和與該行相對應(yīng)的保持單元200的控制脈沖pres_r、ptx_r和pcm_r被稱為R控制脈沖。此外,用于G像素行120和與該行相對應(yīng)的保持單元200的控制脈沖pres_g、ptx_g和pcm_g被稱為G控制脈沖。類似地，用于B像素行130和與該行相對應(yīng)的保持單元200的控制脈沖pres_b、ptx_b和pcm_b被稱為B控制脈沖。
[0025]圖5是圖示出圖1A和IB中的顏色選擇單元400的配置示例的電路圖。顏色選擇單元400設(shè)在布置成矩陣的像素101的每一列中。顏色選擇單元400選擇性地放大被保持在與同一列中的像素101相對應(yīng)的保持單元200中的每種顏色的信號，并且在其中保持放大的信號。輸入端子in_r通過保持單元200接收來自R像素行110中的像素101的輸出信號。輸入端子in_g通過保持單元200接收來自G像素行120中的像素101的輸出信號。輸入端子in_b通過保持單元200接收來自B像素行130中的像素101的輸出信號。開關(guān)501r根據(jù)控制脈沖psw_r將輸入端子in_r連接到輸入電容器Cinr。開關(guān)501g根據(jù)控制脈沖psw_g將輸入端子in_g連接到輸入電容器Cing。開關(guān)501b根據(jù)控制脈沖psw_b將輸入端子in_b連接到輸入電容器Cinb。在差分放大器503中，負輸入端子連接到輸入電容器Cinr> Cing和Cinb,并且正輸入端子連接到地電位節(jié)點。顏色選擇單元400具有按如下的放大比率來放大信號的開關(guān)電容放大器，該放大比率由輸入電容器Cinr、Cing和Cinb與反饋電容器Cf的比率示出。如果Cin = Cinr = Cing = Cinb的關(guān)系成立,則放大比率成為Cin/Cf。輸入電容器Cinr接收從R像素行110發(fā)送的像素信號作為輸入，輸入電容器Cing接收從G像素行120發(fā)送的像素信號作為輸入，并且Cinb接收從B像素行130發(fā)送的像素信號作為輸入。此外，要輸入到輸入電容器Cinr、Cing和Cinb的每一個的像素信號被分別由控制脈沖psw_r、psw_g和psw_b控制的顏色選擇開關(guān)501r、501g和501b選擇性地米樣。來自開關(guān)電容放大器的這個輸出被保持在保持電容器Ctn或