專利名稱：圖象傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及圖象傳感器，特別是涉及校正固體攝象元件特性的離散，輸出均勻性優(yōu)越的圖象的圖象傳感器。
圖象傳感器用將形成象素的固體攝象元件二維地配列起來的固體攝象元件陣列取得圖象。各個固體攝象元件將接收的來自被攝象物體的光變換成電信號并輸出，用放大電路放大輸出的微弱的信號。
因為固體攝象元件的特性有離散，所以即便輸入均勻的光，輸出電信號也不是恒定的。因為當原封不動地進行放大時，在用圖象傳感器拍攝的圖象上會產(chǎn)生不均勻性，所以有必要在信號放大電路中對各個固體攝象元件的特性的差異進行校正。


圖14是表示已有的圖象傳感器的基本構(gòu)成圖。這種圖象傳感器基本上是由復位電壓導入端子1，固體攝象元件陣列2，電流電壓變換電路10，差分電路14，和可變增益放大電路64構(gòu)成的。
又，固體攝象元件陣列2是將用CMOS(互補型金屬氧化物半導體)的固體攝象元件3排列起來形成的，形成象素的各個固體攝象元件3是由光電二極管4，復位選擇端子5，輸出選擇端子6，復位端子7和輸出端子8構(gòu)成的。
復位端子7與復位電壓導入端子1連接，輸出端子8與電流電壓變換電路10連接。又，復位電壓導入端子1與復位電源(圖中未畫出)連接。
差分電路14稱為CDS(Correlated Double Sampling，相關(guān)的復式采樣)電路，是由用于存儲信號的模擬存儲器11，用于復位信號的模擬存儲器12和差分放大器構(gòu)成的。又可變增益放大電路64是由增益放大器61和電阻62，63構(gòu)成的。
下面，我們說明圖14所示的圖象傳感器的校正工作。將選擇信號輸入到復位選擇端子5，使光電二極管4復位到復位端子7的電位即復位電壓導入端子1的電位。其次，將非選擇信號輸入到復位選擇端子5，將光電荷存儲在光電二極管4中。這里，將選擇信號輸入到輸出選擇端子6，輸出端子8輸出與存儲在光電二極管4中的光電荷相符的電流。
在電流電壓變換電路10中將這個輸出電流變換成電壓信號，進一步將該電壓信號存儲在差分電路14的用于存儲信號的模擬存儲器11中作為存儲信號。
下面，將選擇信號輸入到復位選擇端子5，再次使光電二極管4復位到復位端子7的電位。進一步，將選擇信號輸入到輸出選擇端子6，輸出端子8輸出與復位狀態(tài)，即入射光實質(zhì)上為零的狀態(tài)相當?shù)碾娏?。在電流電壓變換電路10中將這個輸出電流變換成電壓信號，進一步將該電壓信號作為復位信號存儲在用于復位信號的模擬存儲器12中。
差分電路14用差分放大器13輸出存儲信號和復位信號的差分。將這個差分輸出信號輸入到可變增益放大電路64進行放大。
下面，我們用圖15說明對由于固體攝象元件3的特性的差異引起的信號輸出的離散進行校正的狀況。
圖15(a)是入射到光電二極管4的光量和電流電壓變換電路10的輸出的關(guān)系，實線和虛線分別表示特性不同的2個固體攝象元件的輸出。又，圖15(b)是入射到光電二極管4的光量和放大器64的輸出的關(guān)系，實線和虛線分別與在圖15(a)中由實線和虛線表示的特性不同的2個固體攝象元件的輸出相對應(yīng)。
是入射到光電二極管4的入射光量為零時的輸出的復位電平，作為電流電壓變換電路10的輸出如70所示對于每個固體攝象元件都是不同的，但是作為可變增益放大電路64的輸出如87所示對于每個固體攝象元件都是一樣的?？墒?，增益和飽和電平如88和89所示地對于每個固體攝象元件都是不同的。
作為對這種固體攝象元件的特性的離散進行校正的方法，可以舉出，例如，在日本昭和56年公布的專利公報56-161777號上公開的將與作為基準的2類光信號(黑電平和白電平)對應(yīng)的輸出值存儲在每個固體攝象元件中，在每個象素上對靈敏度離開這個值的離散進行校正的方法。
然而，即便按照這種方法進行校正，也存在著除了對于每個固體攝象元件飽和電平不同外，必修將成為基準的光信號給予固體攝象元件那樣的問題。
本發(fā)明的目的是，鑒于上述那樣的問題，提供即便不將作為基準的光信號給予固體攝象元件，也能夠?qū)︼柡碗娖降牟町?，或在復位電平附近的增益的差異，或它們兩者進行校正的圖象傳感器。
與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器備有由將光變換成電信號的多個固體攝象元件組成的圖象傳感裝置，向固體攝象元件提供可變的驅(qū)動電位的驅(qū)動電位供給裝置，輸入上述的電信號，可以調(diào)節(jié)增益的放大裝置，和調(diào)整增益的調(diào)整裝置，該圖象傳感器是使調(diào)整裝置根據(jù)作為在實質(zhì)上光不入射的狀態(tài)中上述的固體攝象元件的輸出的復位信號，變更放大裝置的增益那樣地構(gòu)成的。
又，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器是使驅(qū)動電位供給裝置能夠提供可以切換的2類驅(qū)動電位，并使放大器的增益與由上述的2類驅(qū)動電位驅(qū)動時的固體攝象元件輸出的2類復位信號對應(yīng)那樣地構(gòu)成的。
又，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器能夠在用輸入和輸出有線性關(guān)系的電路作為放大裝置。
又，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器能夠用輸入和輸出有非線性關(guān)系的電路作為放大裝置。
又，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器能夠用輸出數(shù)字信號的電路作為放大裝置。
又，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器，具備存儲每個固體攝象元件的復位信號的裝置，能夠使與這個存儲的復位信號對應(yīng)地設(shè)定放大裝置的增益那樣地構(gòu)成的。
又，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器能夠用對于入射光量以非線性關(guān)系進行輸出的固體攝象元件。
如上所述，與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器，因為通過將復位信號作為基準決定放大裝置的增益那樣地構(gòu)成的，所以能夠簡單地校正由固體攝象元件的特性的差異引起的靈敏度的差異，或信號的飽和電平又，因為用2類電平進行復位驅(qū)動，所以能夠更正確地校正由固體攝象元件的特性的差異引起的靈敏度的差異。
又，因為放大裝置能夠用輸入輸出的關(guān)系是線性的電路，所以能夠用有廣泛使用性的元件。
又，因為放大裝置能夠用輸入輸出的關(guān)系是非線性的電路，所以容易使信號的飽和電平一致。
又，因為能夠使放大裝置輸出數(shù)字信號那樣地構(gòu)成放大裝置，所以放大裝置能夠容易地與數(shù)字設(shè)備連接。
又，因為能夠與存儲的復位信號相應(yīng)地設(shè)定放大裝置的增益，所以能夠加快讀出信號的速度。
又，因為能夠用對于入射光量以非線性關(guān)系輸出輸出信號的單個攝象元件，所以本發(fā)明也能夠適用于對數(shù)變換型CMOS陣列固體攝象元件。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)1中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是表示對由與本發(fā)明有關(guān)的固體攝象元件的特性的差異引起的復位信號的離散進行校正的狀況的圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)2中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)3中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是表示與本發(fā)明有關(guān)的可變電壓產(chǎn)生電路的構(gòu)成例的圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)4中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)5中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)6中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是表示與實施形態(tài)6有關(guān)的非線性電路的輸入輸出特性的圖。是表示在實施形態(tài)6中所示的圖象傳感器中，校正復位信號的離散的狀況的圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)7中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)8中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是在與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)9中所示的圖象傳感器的構(gòu)成圖。是表示已有的圖象傳感器的構(gòu)成的圖。是表示在已有的圖象傳感器中，校正復位信號的離散的狀況的圖。
與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器，能夠用數(shù)字攝象機和監(jiān)視攝象機等的攝象傳感器。由一個一個的固體攝象元件形成象素，單獨地讀出各個象素的輸出并進行放大得到圖象信息。
在固體攝象元件中存在著特性上的離散。當詳細地調(diào)查對于固體攝象元件的入射光量和輸出的關(guān)系時，我們看到在特性的離散方面有一定的傾向性。例如，如圖15(a)所示，復位信號的電平越高的固體攝象元件，對于光量的靈敏度就越低。
本發(fā)明利用在這個復位信號和靈敏度之間可以看到的相關(guān)關(guān)系。即根據(jù)復位信號變更放大裝置的增益。因此，能夠?qū)τ晒腆w攝象元件的特性的差異引起的飽和電平的差異，或在復位電平附近的增益的差異，或它們兩者進行校正。這時沒有必要入射作為基準的光信號。
一般用線性關(guān)系表示固體攝象元件的輸出和入射光量的關(guān)系，但是用非線性關(guān)系表示的固體攝象元件也同樣能夠適用于本發(fā)明。對于線性元件有AMI(Amplified MOS Imager，放大的金屬氧化物成象器)方式的CMOS型固體攝象元件等。又本發(fā)明也同樣能夠適用于CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)。
對于非線性元件，例如有對數(shù)變換型CMOS陣列固體攝象元件等。當使用線性元件時，通常，能夠在約3個數(shù)量級的光量范圍內(nèi)進行攝象，但是當使用非線性元件時，變得能夠在約6個數(shù)量級的光量范圍內(nèi)進行攝象。在日本的圖像信息媒體學會志54卷No.2(2000)，pp224～228等中記載了對數(shù)變換型CMOS陣列固體攝象元件的具體特性。
又，本發(fā)明不受象素數(shù)量的限制。已經(jīng)制造出從固體攝象元件32列×32行排列的圖象傳感器，直到最近固體攝象元件640列×640行排列的圖象傳感器，不管大小和元件的數(shù)量，無論用那一種都是適合的。
與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器，一般是當每次讀出固體攝象元件的輸出時進行復位驅(qū)動的，但是也可以使一旦進行了復位驅(qū)動時就將生成的復位信號的值存儲在存儲器中，然后當讀出固體攝象元件的輸出時，通過從存儲器讀出復位信號的電平，設(shè)定增益那樣地構(gòu)成。
下面，我們根據(jù)諸圖詳細地說明與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器。當然不應(yīng)該因此將本發(fā)明限定在這里說明的例子中。
實施形態(tài)1在圖1中，1是復位電壓導入端子，2是固體攝象元件陣列，3是固體攝象元件，10是電流電壓變換電路，14是差分電路，19是可變增益放大電路。
各個固體攝象元件3是由光電二極管4，復位選擇端子5，輸出選擇端子6，復位端子7和輸出端子8構(gòu)成的。復位端子7與和復位電源(圖中未畫出)連接的復位電壓導入端子1連接，輸出端子8與電流電壓變換電路10連接。
差分電路14是求差分輸出的CDS(Correlated DoubleSampling，相關(guān)的復式采樣)電路，由用于存儲信號的模擬存儲器11，用于復位信號的模擬存儲器12和差分放大器13構(gòu)成。
可變增益放大電路19由模擬數(shù)字變換電路16，模擬放大器17，決定反饋電阻比的選擇器18構(gòu)成，選擇器18與模擬放大器17連接將用于復位信號的模擬存儲器12和模擬數(shù)字變換電路16連接起來，調(diào)整可變增益放大電路19的增益。
下面，我們說明如上述那樣構(gòu)成的圖象傳感器的工作。
將選擇信號輸入到復位選擇端子5，使光電二極管4復位到復位端子7的電位。然后將非選擇信號輸入到復位選擇端子5，將光電荷存儲在光電二極管4中。這里，將選擇信號輸入到輸出選擇端子6，輸出端子8輸出與存儲在光電二極管4中的光電荷相符的電流。
在電流電壓變換電路10中將這個輸出電流變換成電壓信號，進一步將該電壓信號存儲在差分電路14的用于存儲信號的模擬存儲器11中作為存儲信號。
下面，將選擇信號輸入到復位選擇端子5，再次使光電二極管4復位到復位端子7的電位。進一步，將選擇信號輸入到輸出選擇端子6，輸出端子8輸出與復位狀態(tài)，即入射光實質(zhì)上為零的狀態(tài)相當?shù)碾娏?。在電流電壓變換電路10中將這個輸出電流變換成電壓信號，將該電壓信號作為復位信號存儲在用于復位信號的模擬存儲器12中。這個工作就是具體的復位驅(qū)動。
在模擬數(shù)字變換電路16中將存儲的復位信號變換成數(shù)字信號，決定選擇器18的反饋電阻比。根據(jù)這個選擇器18的反饋電阻比設(shè)定可變增益放大電路19的增益。
差分電路14用差分放大器13輸出對存儲信號和復位信號進行差分得到的值。用模擬放大器17放大這個差分值。與復位信號對應(yīng)地設(shè)定模擬放大器17的增益。
能夠根據(jù)用戶的愛好調(diào)整模擬放大器17的復位電平(偏置)。
我們用圖2說明對由于固體攝象元件的特性的差異引起的信號輸出的離散進行校正的狀況。
圖2(a)是表示入射到光電二極管4的入射光量和電流電壓變換電路10的輸出的關(guān)系的圖，實線和虛線分別表示特性不同的2個固體攝象元件的輸出。
圖2(b)，(c)是表示入射到光電二極管4的入射光量和放大電路輸出的關(guān)系的圖，實線和虛線分別與圖2(a)所示的特性不同的2個固體攝象元件的輸出相對應(yīng)。
現(xiàn)在我們考慮兩個決定選擇器18的反饋電阻比的方法。第一個方法是優(yōu)先使增益恒定的方法。這樣做時如圖2(a)的70所示復位電平和增益是不同的，但是如圖2(b)的72所示，增益與固體攝象元件無關(guān)幾乎是一致的。這時復位電平如71所示是一致的，但是飽和電平如73所示是不同的。飽和電平不一致時，在彩色圖象的情形，會產(chǎn)生顏色的模糊。
第二個方法是優(yōu)先使飽和電平一致的方法。這樣做時如圖2(c)的76所示，飽和電平與固體攝象元件無關(guān)幾乎是一致的，但是增益如75所示隨固體攝象元件的不同而不同。復位電平如74所示是一致的。
可以任意選擇任何一種方法。如果想要消除當強光入射時發(fā)生的顏色模糊，則優(yōu)先用使飽和電平一致的方法。
這樣，因為與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器是將復位信號作為基準決定可變增益放大電路19的增益那樣地構(gòu)成的，所以能夠簡單地校正由固體攝象元件的特性的差異引起的靈敏度的差異。
實施形態(tài)2在圖3中，21，22是美國專利公報USP 4710726號揭示的SEMICONDUCTIVE MOS RESISTANCE NETWORK(半導體MOS電組網(wǎng)絡(luò))(以后簡化為MRN)，23是模擬放大器，24是用MRN構(gòu)成的可變增益放大電路。
例如，在高木茂孝著的“MOS模擬電子電路(昭晃堂)”pp157～158中說明了可變增益放大電路24的特性。
固體攝象元件3輸出與存儲在光電二極管4中的電荷相符的電流。在電流電壓變換電路10中將該輸出電流變換成電壓信號，進一步將該電壓信號存儲在差分電路14的用于存儲信號的模擬存儲器11中作為存儲信號。然后進行復位驅(qū)動，將復位信號存儲在用于復位信號的模擬存儲器12中。
將用于復位信號的模擬存儲器12和MRN 22連接起來，調(diào)整可變增益放大電路24的增益。
在用MRN 21，22的可變增益放大電路24中，增益與復位信號的大小相對應(yīng)地變化。
可變增益放大電路24是適用于飽和電平一致成為優(yōu)先情形的電路。即，如圖2(c)的76所示，飽和電平與固體攝象元件無關(guān)幾乎是一致的，這時復位電平如74所示是一致的，但是增益如75所示隨固體攝象元件的不同而不同。
實施形態(tài)3在實施形態(tài)1和實施形態(tài)2中，表示了用1類電平進行復位驅(qū)動的例子，但是這里表示用2類電平進行復位驅(qū)動的例子。
在圖4中，14B是差分電路B，25是可變增益放大電路，30是可變電壓產(chǎn)生電路。
差分電路B是由用于存儲信號的模擬存儲器11，用于第1個復位信號的模擬存儲器12A，用于第2個復位信號的模擬存儲器12B，和差分放大器13構(gòu)成的。
可變增益放大電路25是由MRN 21，22和模擬放大器23構(gòu)成的，在將用于第2個復位信號的模擬存儲器12B的電平輸入到MRN22這點上與可變增益放大電路24不同。
將用于第1和第2個復位信號的模擬存儲器12A，B和MRN 22連接起來，調(diào)整可變增益放大電路25的增益。
可變電壓產(chǎn)生電路30的構(gòu)成例如圖5所示。在圖5中31是階梯電阻，32是模擬放大器，33是用于變更電壓的復位端子，34是耦合電容A，35是耦合電容B，36是輸出端子。
首先，我們說明可變電壓產(chǎn)生電路30的工作。在模擬放大器32中緩沖由階梯電阻31的分割比決定的電壓(將信息暫時存儲起來)。這里，當接通用于變更電壓的復位端子33時，從輸出端子36輸出由階梯電阻31的分割比決定的電壓(第1個復位電壓)。又，當斷開用于變更電壓的復位端子33時，從輸出端子36只輸出超過由耦合電容A(34)和耦合電容B(35)決定的電位的電壓(第2個復位電壓)。即可變電壓產(chǎn)生電路30通過接通·斷開用于變更電壓的復位端子33，能夠輸出第1個復位電壓或第2個復位電壓。
固體攝象元件3輸出與存儲在光電二極管4中的電荷相符的電流。在電流電壓變換電路10中將該輸出電流變換成電壓信號，并將該電壓信號存儲在差分電路14B的用于存儲信號的模擬存儲器11中作為存儲信號。
然后，用可變電壓產(chǎn)生電路30設(shè)定的第1個復位電壓對光電二極管4進行復位驅(qū)動，將這時的復位信號(第1個復位信號)存儲在用于第1個復位信號的模擬存儲器12A中。
進一步，用可變電壓產(chǎn)生電路30設(shè)定的第2個復位電壓對光電二極管4進行復位驅(qū)動，將這時的復位信號(第2個復位信號)存儲在用于第2個復位信號的模擬存儲器12B中。
將第1個復位信號和第2個復位信號一起輸入MRN 22。與第1個復位信號和第2個復位信號之差相對應(yīng)地決定可變增益放大電路25的增益。
在可變增益放大電路25中使增益一致成為優(yōu)先那樣地對增益進行校正。即如圖2(b)的72所示，增益與固體攝象元件無關(guān)幾乎是一致的。而且，因為根據(jù)2類復位信號進行校正，所以增益的一致性也要比實施例1和實施例2所示的在1個階段中進行校正時的高。
因為與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器是，如上所述地用2階段的電平進行復位驅(qū)動，將這時產(chǎn)生的2類復位信號作為基準決定增益那樣地構(gòu)成的，所以，能夠更正確地校正由固體攝象元件的特性的差異引起的靈敏度的差異。
此外，這里表示了用2階段的電平，進行復位驅(qū)動的例子，但是并不限制進行復位驅(qū)動的電平的數(shù)目。進行復位驅(qū)動的電平的數(shù)目越多，則與能夠正確地進行校正相反，可變電壓產(chǎn)生電路30的構(gòu)成變得越復雜，成本也就越高?？紤]到這一點，必須選擇適當?shù)膹臀或?qū)動數(shù)。
通常如果用1階段或2階段的電平進行復位驅(qū)動，則能夠進行有足夠精度并且價格合適的校正。
實施形態(tài)4這里，表示以數(shù)字信號輸出輸出信號的圖象傳感器的例子。在圖6中，41是將模擬信號變換成數(shù)字信號的模擬數(shù)字變換電路，42是模擬數(shù)字變換電路41的基準電壓輸入端子，43是電壓變換電路。
將用于復位信號的模擬存儲器12和電壓變換電路43連接起來，調(diào)整模擬數(shù)字變換電路41的增益。
模擬數(shù)字變換電路41與輸入基準電壓輸入端子42的基準電壓對應(yīng)地改變基準范圍，即最高電平的輸出值和最低電平的輸出值之差。這意味著實效地改變模擬數(shù)字變換電路41的增益。
又，電壓變換電路43，當用于存儲信號的模擬存儲器11的信號電平與用于復位信號的模擬存儲器12的信號電平相同時，輸出零作為基準電壓。因此確保模擬數(shù)字變換電路41的零電平。
固體攝象元件3輸出與存儲在光電二極管4中的電荷相符的電流。在電流電壓變換電路10中將該輸出電流變換成電壓信號，并將該電壓信號存儲在差分電路14的用于存儲信號的模擬存儲器11中作為存儲信號。然后進行復位驅(qū)動，將復位信號存儲在用于復位信號的模擬存儲器12中。
復位信號，調(diào)節(jié)電壓變換電路43的輸出電壓，成為模擬數(shù)字變換電路41的基準電壓。
模擬數(shù)字變換電路41的輸出有圖2(c)所示的特性。即能夠與固體攝象元件無關(guān)地將飽和電平校正到幾乎一致的程度。
因為通過如上所示地改變模擬數(shù)字變換電路的基準范圍，改變實效的增益那樣地構(gòu)成，所以不僅能夠調(diào)整靈敏度，而且能夠以很少的電路數(shù)構(gòu)成輸出數(shù)字信號的電路。又因為輸出的是數(shù)字信號，所以能夠容易地與其它的數(shù)字設(shè)備連接。
實施形態(tài)5在實施形態(tài)1到4中，表示了每次讀出固體攝象元件的輸出時，進行復位驅(qū)動的例子，但是這里表示了用存儲在存儲器中的復位信號進行校正的電路例。
在圖7中，46是電流電壓變換電路，由感受電流的電阻44和模擬放大器45構(gòu)成。又，47是模擬數(shù)字變換電路，48是包含存儲器的數(shù)字變換電路，49是數(shù)字模擬變換電路。
電流電壓變換電路46，與基準電壓(模擬放大器45的+端的輸入電壓)對應(yīng)地改變信號的增益。在基準電壓下輸入數(shù)字模擬變換電路49的輸出。這里通過對每個象素調(diào)整這個基準電壓，吸收靈敏度的差異。
固體攝象元件3輸出與存儲在光電二極管4中的電荷相符的電流。在電流電壓變換電路46中將該輸出電流變換成電壓信號，并將該電壓信號輸入到差分電路14。
開始讀出固體攝象元件3的信號時，數(shù)字模擬變換電路49將輸出固定在所定的電壓上。這時用模擬數(shù)字變換電路47讀入存儲在用于復位信號的模擬存儲器12中的信號，并將該信號存儲在數(shù)字變換電路48的存儲器中。在第二次以后，使用存儲在數(shù)字變換電路48的存儲器中的數(shù)字值，決定基準電壓。
在這個實施例中，第二次以后的差分電路14的輸出有如圖2(c)所示那樣的特性。即能夠與固體攝象元件無關(guān)地將飽和電平校正到幾乎一致的程度。
因為通過這樣地改變模擬放大器的基準電壓的電位，改變增益那樣地進行構(gòu)成，所以能夠用簡單的電路構(gòu)成調(diào)整靈敏度。又，因為使用存儲的復位信號，所以讀出信號的速度是很快的。
實施形態(tài)6在實施形態(tài)1到5中，表示了在輸入和輸出之間線性關(guān)系成立，用有廣泛使用性的電路元件的例子。這里表示了用有非線性特性的電路元件的例子。
在圖8中，50是非線性變換電路，51是非線性變換電路50的第1個折點設(shè)定端子，52是非線性變換電路50的第2個折點設(shè)定端子，53是非線性變換電路50的輸出端子，54是折點產(chǎn)生電路，55是折點產(chǎn)生電路54的第1個折點輸出端子，56是折點產(chǎn)生電路54的第2個折點輸出端子，57是折點產(chǎn)生電路54的輸入端子。
使用于復位信號的模擬存儲器12與輸入端子57連接起來，對折點產(chǎn)生電路54進行調(diào)整。
折點產(chǎn)生電路54將1類信號輸入到輸入端子57，從第1個折點輸出端子55和第2個折點輸出端子56輸出2類信號。非線性變換電路50接收這2類信號，將輸入信號非線性變換成3條折線，輸出到輸出端子53。
圖9表示非線性變換電路50的輸入輸出特性。在圖9中實線和虛線表示由于折點的設(shè)定值的差異引起的輸入輸出特性的差異。輸入輸出特性由第1條折線81，第2條折線82，第3條折線83這樣3條折線表示。又，77，79是在實線所示的特性曲線上的第1個折點，第2個折點的設(shè)定值，78，80是在虛線所示的特性曲線上的第1個折點，第2個折點的設(shè)定值。預先決定第3條折線83的斜率。
固體攝象元件3輸出與存儲在光電二極管4中的電荷相符的電流。在電流電壓變換電路10中將該輸出電流變換成電壓信號，并將該電壓信號存儲在差分電路14的用于存儲信號的模擬存儲器11中作為存儲信號。然后進行復位驅(qū)動，將復位信號存儲在用于復位信號的模擬存儲器12中。
折點產(chǎn)生電路54對復位信號加以適當?shù)淖儞Q，從第1個折點輸出端子55和第2個折點輸出端子56輸出2個變量(折點信號)。
在非線性變換電路50中將差分電路14的輸出非線性變換成3條折線，從輸出端子53輸出。
我們用圖10說明對由于固體攝象元件3的特性的差異引起的信號輸出的離散進行校正的狀況。
圖10(a)是表示入射到光電二極管4的入射光量和電流電壓變換電路10的輸出的關(guān)系的圖，實線和虛線分別表示特性不同的2個固體攝象元件的輸出。又，圖10(b)是表示入射到光電二極管4的入射光量和非線性變換電路50的輸出的關(guān)系的圖，實線和虛線分別表示由圖10(a)所示的固體攝象元件的特性的差異引起的輸出的差異。
用非線性變換電路不僅能夠校正增益而且也能夠校正飽和電平。在電流電壓變換電路10中，如70所示，復位電平和增益是不同的，但是用非線性變換電路50進行校正后，復位電平和接近復位電平接近的增益如84和85所示那樣地是一致的。又，飽和電平也如86所示那樣地是一致的。
因為通過這樣地改變在輸入輸出有非線性特性的非線性變換電路的函數(shù)形式，使增益改變那樣地進行構(gòu)成，所以能夠簡單地校正由固體攝象元件的特性的差異引起的靈敏度的差異和信號的飽和點平。
實施形態(tài)7在實施形態(tài)1～6中，說明了用電流輸出型的固體攝象元件的例子，但是電壓輸出型的固體攝象元件也同樣能夠適用于本發(fā)明。以實施形態(tài)1所示的圖象傳感器為基礎(chǔ)，使用電壓輸出型的固體攝象元件的圖象傳感器的例子如圖11所示。
在圖11A，B中，3B和3C是電壓輸出型的固體攝象元件。工作方法等，除了輸出是電壓型這點外，與電流輸出型的固體攝象元件沒有不同。在圖11B中，附加了偏置電流90。用于復位信號的模擬存儲器12與模擬數(shù)字變換電路16連接，對可變增益放大電路19的增益進行調(diào)整。與實施形態(tài)1比較，除了固體攝象元件的類型不同外，因為不需要電流電壓變換電路10，所以能夠更簡單地構(gòu)成圖象傳感器。此外，即便在實施形態(tài)2，3，4，6中，也能夠?qū)㈦娏鬏敵鲂偷墓腆w攝象元件3換成電壓輸出型的固體攝象元件3B或3C，這是不言而喻的。
實施形態(tài)8在實施形態(tài)1到7中，說明了將CDS電路用于差分電路14的例子。不用差分電路構(gòu)成的電路例如圖12所示。
圖12在沒有差分放大器13這點上與實施形態(tài)6(圖8)不同。使用于復位信號的模擬存儲器12與折點產(chǎn)生電路54連接起來，對非線性變換電路50的增益進行調(diào)整。在效果等上與實施形態(tài)6相同。
實施形態(tài)9在實施形態(tài)1到8中，表示了通過順序讀出固體攝象元件的輸出，用一個可變增益的放大裝置進行校正的例子，但是也能夠?qū)σ粋€圖象傳感器設(shè)置多個可變增益的放大裝置。
圖13表示將只等于列數(shù)的放大裝置并列起來的電路的例子。在圖13中，58表示電流電壓變換電路，59表示差分電路，60表示放大器。具體的電流電壓變換電路58例如與電流電壓變換電路10相當，差分電路59例如與差分電路14相當，放大器例如分別與可變增益放大電路19，24，25等相當。
當考慮設(shè)置多個可變增益放大裝置時，與圖13所示的電路形態(tài)少許不同，但是也同樣能適用于實施形態(tài)4到8。
如果這樣做電路的構(gòu)成就變得復雜了，但是因為能夠很快地讀出信號，所以攝象元件的響應(yīng)變快。最近因為為了增加圖象分辨率增加固體攝象元件的數(shù)目，所以對這種電路形態(tài)有利。
權(quán)利要求
1.圖象傳感器，它備有由將光變換成電信號的多個固體攝象元件組成的圖象傳感裝置，向上述的固體攝象元件提供驅(qū)動電位的驅(qū)動電位供給裝置，輸入上述的電信號，可以調(diào)節(jié)增益的放大裝置，和調(diào)整上述增益的調(diào)整裝置，該圖象傳感器是使上述的調(diào)整裝置根據(jù)在光實質(zhì)上不入射的狀態(tài)中作為上述的固體攝象元件輸出的復位信號，變更上述的放大裝置的上述增益那樣地構(gòu)成的。
2.權(quán)利要求項1記載的圖象傳感器，它是使上述的驅(qū)動電位供給裝置能夠提供可以切換的2類驅(qū)動電位，并使上述增益與由上述的2類驅(qū)動電位驅(qū)動時的上述的固體攝象元件輸出的2類復位信號對應(yīng)那樣地構(gòu)成的。
3.權(quán)利要求項1記載的圖象傳感器，它是使上述的放大裝置的輸入和輸出有線性關(guān)系那樣地構(gòu)成的。
4.權(quán)利要求項2記載的圖象傳感器，它是使上述的放大裝置的輸入和輸出有非線性關(guān)系那樣地構(gòu)成的。
5.權(quán)利要求項1記載的圖象傳感器，它是使上述的放大裝置將用數(shù)字信號輸出上述的電信號那樣地構(gòu)成的。
6.權(quán)利要求項1記載的圖象傳感器，它備有存儲每個上述的固體攝象元件的復位信號的裝置，并使與該存儲的復位信號相對應(yīng)，設(shè)定上述的放大裝置的增益那樣地構(gòu)成的。
7.權(quán)利要求項1記載的圖象傳感器，它備有與上述的光入射量對應(yīng)以非線性關(guān)系輸出上述的電信號的上述的固體攝象元件。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供即便不將基準光信號給予固體攝象元件,也能夠校正飽和電平的信號強度或在復位電平附近的信號增益的圖象傳感器。與本發(fā)明有關(guān)的圖象傳感器是由將光變換成電信號的多個固體攝象元件組成的圖象傳感裝置,向固體攝象元件提供驅(qū)動電位的驅(qū)動電位供給裝置,增益可變地對固體攝象元件的輸出進行調(diào)節(jié)的放大裝置,和調(diào)整放大裝置的增益的調(diào)整裝置構(gòu)成的。
文檔編號H04N5/369GK1340958SQ0112437
公開日2002年3月20日 申請日期2001年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月28日
發(fā)明者奧井一規(guī), 有馬裕 申請人:三菱電機株式會社