專利名稱：圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸入圖像信息的裝置，并涉及將光學(xué)的圖像信息變換成電信號的圖像傳感器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的圖像傳感器中，已知專利文獻(xiàn)1中圖8所示結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。在該圖像傳感器中，用于將圖像信息變換成電信號的多個(gè)光電變換元件111、112、…、11n的輸出端子和讀出開關(guān)元件121、122、…、12n的輸入端子連接。上述讀出開關(guān)元件各自的控制端子和掃描電路列103連接，而且讀出開關(guān)元件各自的輸出端子與第1公共線132連接。
上述公共線132和開關(guān)元件B107的第1輸入端子連接，控制電路106的輸入端子和開關(guān)元件B107的控制端子連接，開關(guān)元件B107的輸出端子和圖像信號輸出端子102連接。
在掃描電路列103中，觸發(fā)器按照n級串聯(lián)，作為移位寄存器而構(gòu)成，根據(jù)從操作用脈沖輸入端子109按時(shí)序輸入的脈沖，依次使讀出開關(guān)元件121、122、…、12n為導(dǎo)通狀態(tài)。
這樣，從光電變換元件111、112、…、11n輸入的光電變換后的圖像信號通過開關(guān)元件B107與上述脈沖同步地，依次從圖像信號輸出端子102輸出。
專利文獻(xiàn)1特開平01-298863號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，象上述現(xiàn)有例子中所述的結(jié)構(gòu)那樣，在直接讀出光電變換元件的輸出的場合，根據(jù)安裝襯底的配線電容或外裝電路的負(fù)載電容，如圖Y所示，根據(jù)照射的光量(和亮度等級對應(yīng))，由開關(guān)元件對存儲(chǔ)在光電變換元件中的電荷放電，來自該光電變換元件的放電波形(圖像信號)變?nèi)醵蔀槿遣ㄐ螤睢?br> 從而，上述圖像傳感器具有下述缺點(diǎn)，即，作為平坦的波形，不執(zhí)行波形的捕獲，即使是例如同一亮度等級的信號，三角波頂點(diǎn)的電位也會(huì)出現(xiàn)偏差，無法以高精度捕獲信號波形。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這一情況而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器，使光電變換元件的輸出，即圖像信號為平坦的波形，并可以捕獲高精度圖像信息。
本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，該圖像傳感器具有光電變換元件，將輸入的光信號變換成與亮度等級對應(yīng)的電壓的電信號；選擇開關(guān)，與該光電變換元件對應(yīng)設(shè)置，使各光電變換元件的電信號的輸出部和公共輸出線之間打開/關(guān)閉；掃描電路，根據(jù)所輸入的脈沖，依次對上述選擇開關(guān)進(jìn)行開/關(guān)控制；差動(dòng)放大器，放大從一個(gè)輸入端子輸入的上述電信號和從另一輸入端子輸入的基準(zhǔn)電壓的差電壓；電阻，一端和輸入上述電信號的、該差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入端連接，上述基準(zhǔn)電壓輸入至另一端。
本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，在上述差動(dòng)放大器中，上述一個(gè)輸入端子的電位的上升取決于從選擇開關(guān)供給的電流量和流入到上述電阻的電流量的差值。
本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，上述電阻的電阻值對應(yīng)于所輸入的光量而設(shè)定。
本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，上述電阻由串聯(lián)連接的多個(gè)電阻構(gòu)成，根據(jù)是否使各電阻間短路來調(diào)整電阻值。
本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，在同一襯底上形成上述光電變換元件、開關(guān)電路、差動(dòng)放大器以及掃描電路從而集成化。
本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，在縱向連接多個(gè)圖像傳感器并使用時(shí)，使用任意一個(gè)圖像傳感器的差動(dòng)放大器，故上述掃描電路由能夠縱向連接的移位寄存器構(gòu)成，并設(shè)置用于共用公共輸出線的端子，上述差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入端子作為外部端子設(shè)置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)電阻，使現(xiàn)有的所有積累的電荷的一部分流入到基準(zhǔn)電位，從而為了不積累部分三角波的部分而抑制變化角度以接近平坦?fàn)顟B(tài)，并抑制元件和周圍的狀態(tài)所引起的偏移，因而，能夠獲取較大的S/N比，并能夠捕獲高精度的圖像信號。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橛蛇x擇開關(guān)的阻抗和電阻的電阻值來對電信號進(jìn)行分壓，所以通過調(diào)整電阻的電阻值，能夠與執(zhí)行圖像捕獲的對象相對應(yīng)，即形成對象的亮度等級與捕獲速度，以期望的靈敏度來提高S/N比。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過在輸入差動(dòng)放大器的測定對象的電信號的端子與基準(zhǔn)電位之間設(shè)置電阻，從而電信號的信號線始終(在不輸出電信號的狀態(tài)下也是)處于被復(fù)位到基準(zhǔn)電壓的狀態(tài)，一直到輸出電信號之前，沒有來自外部的噪音所引起的電位變動(dòng)，所以可以執(zhí)行高精度的測定。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)例的方框圖；圖2是測定使本發(fā)明第1實(shí)施方式(以及第2、第3實(shí)施方式)的電阻GSIG的電阻值發(fā)生變化時(shí)的+側(cè)輸入端子的電位變化的曲線圖；圖3是說明圖1的圖像傳感器的動(dòng)作的時(shí)序圖；圖4是說明電阻RSIG的結(jié)構(gòu)例的概念圖；圖5是說明串聯(lián)連接了本發(fā)明第1實(shí)施方式的圖像傳感器而構(gòu)成的第2實(shí)施方式的圖像傳感器的概念圖；圖6是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)例的方框圖；圖7是說明串聯(lián)連接地使用本發(fā)明第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的概念圖；圖8是表示現(xiàn)有例的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
<第1實(shí)施方式>
以下，參照附圖對本發(fā)明第1實(shí)施方式的圖像傳感器進(jìn)行說明。圖1是表示該實(shí)施方式的圖像傳感器的半導(dǎo)體電路的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
即，圖1所示的圖像傳感器具有串聯(lián)的多個(gè)(例如A1，A2，A3，…，An-1，An)將所輸入的光信號變換成與亮度等級相對應(yīng)的電壓的電信號之光電變換元件，設(shè)置選擇開關(guān)SW1，SW2，SW3，…，SWn-1，SWn，它們和各個(gè)光電變換元件A1，A2，A3，…，An-1，An分別對應(yīng)，打開/關(guān)閉各光電變換元件的電信號的輸出部和公共輸出線2之間。這里，上述光電變換元件采用生成與所照射的光的光量相對應(yīng)的電荷的光電晶體管(npn型)以及光電二極管等。而且，上述各選擇開關(guān)由MOS晶體管(例如n溝道型MOS晶體管)形成，漏極(一端)與對應(yīng)的光電變換元件的輸出信號的輸出部連接，源極與公共輸出線2連接。通過打開選擇開關(guān)，與選擇開關(guān)連接的光電變換元件的輸出部和公共輸出線2電連接。即各光電變換元件串聯(lián)地介于電源和選擇開關(guān)的一端之間。
掃描電路1是串聯(lián)連接觸發(fā)器而形成的移位寄存器，例如，構(gòu)成所傳送的數(shù)據(jù)的脈沖φSI從外部端子TSI輸入，和規(guī)定周期的脈沖φck的上升邊緣同步地傳送該數(shù)據(jù)，依次輸出脈沖φS1，φS2，φS3，…，φSn-1，φSn。這里，掃描電路1的輸出脈沖φS1，φS2，φS3，…，φSn-1，φSn的端子分別和上述選擇開關(guān)SW1，SW2，SW3，…，SWn-1、SWn的柵極連接。各個(gè)選擇開關(guān)SW1，SW2，SW3，…，SWn-1、SWn如果分別輸入對應(yīng)的脈沖φS1，φS2，φS3，…，φSn-1，φSn，則從關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，在輸入脈沖的期間，為打開狀態(tài)；在不輸入脈沖的期間，為關(guān)閉狀態(tài)。即，掃描電路1根據(jù)依次輸入的脈沖φck的周期，按順序?qū)Ω鱾€(gè)選擇開關(guān)SW1，SW2，SW3，…，SWn-1，SWn進(jìn)行開/關(guān)控制。而且，掃描電路1在將所移位的數(shù)據(jù)作為脈沖φSn輸出時(shí)，同時(shí)將數(shù)據(jù)作為φS0，從外部端子TS0輸出。
復(fù)位及控制電路3以輸出線4和基準(zhǔn)電壓線10相對于公共輸出線2不同時(shí)連接的方式，執(zhí)行讓輸出線4或者基準(zhǔn)電壓線10的任何一個(gè)和公共輸出線2連接的控制。例如，復(fù)位及控制電路3在脈沖φck的L電平期間，連接公共輸出線2和輸出線4，在脈沖φck的H電平期間，連接公共輸出線2和基準(zhǔn)電壓線10。
開關(guān)5執(zhí)行是否連接輸出線4和信號輸出端子6的控制。這里，開關(guān)5在例如輸入了H電平的脈沖φCS期間，為打開狀態(tài)，在不輸入脈沖而輸入L電平期間，為關(guān)閉狀態(tài)。
開關(guān)7執(zhí)行是否連接輸出線4和基準(zhǔn)電壓線10的控制。這里，開關(guān)7在例如脈沖φck的H電平期間，成為連接信號線4和基準(zhǔn)電壓線10的打開狀態(tài)，在脈沖φck的L電平期間，成為斷開信號線4和基準(zhǔn)電壓線10的關(guān)閉狀態(tài)。上述開關(guān)5、7由例如MOS晶體管形成。
基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路9生成并輸出與從光電變換元件輸出的電信號AIN的電壓電平相比較的基準(zhǔn)電壓VREF。而且，基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路9通過電阻8，將基準(zhǔn)電壓VREF的基準(zhǔn)電壓信號從基準(zhǔn)電壓端子TREF輸出。
差動(dòng)放大器18由運(yùn)算放大器19、確定放大率的電阻20以及21構(gòu)成。電阻21的一端和運(yùn)算放大器19的一側(cè)輸入端子(差動(dòng)放大器的另一輸入端)連接，另一端和運(yùn)算放大器19的輸出端子連接，即介于一側(cè)輸入端子和輸出端子之間。電阻20的一端和運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子(差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入端)連接，另一端和信號輸入端子TAIN連接。
電阻RSIG的一端和運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子連接，另一端和基準(zhǔn)電壓線10連接。
而且，差動(dòng)放大器18以由電阻20和21設(shè)定的放大率來放大基準(zhǔn)電壓VREF和從信號輸入端子TAIN輸入的電信號AIN的電位差，并將放大后的電信號VOUT從輸出端子Tout輸出。
這里，通過電阻RSIG，對相對于基準(zhǔn)電壓VREF下拉上述+側(cè)輸入端子的效果進(jìn)行說明。
作為一個(gè)例子，說明從光電變換元件A1讀入圖像信號即電信號AIN，由差動(dòng)放大器18放大和基準(zhǔn)電壓VREF的差電壓的情形。
如果開關(guān)SW1成為打開狀態(tài)，則積累在光電變換元件A1的寄生電容中的電荷，即充電電壓作為電信號AIN，通過公共輸出線2、信號線4輸出至運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子。
此時(shí)，因?yàn)榉e累在光電變換元件A1中的電荷作為電流流動(dòng)，所以如圖2所示，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位開始逐漸上升。圖2表示使電阻RSIG的電流值發(fā)生變化，測定+側(cè)輸入端子的電位變化，和時(shí)刻(橫軸)-電壓(縱軸)的關(guān)系。
如上所述，上述積累的電荷引起的電流的一部分，即通過電阻RSIG與電阻RSIG的電阻值相對應(yīng)的電流流入到基準(zhǔn)電壓線10中。
因此，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位，根據(jù)從開關(guān)SW1供給的電流、和通過電阻RSIG相對于基準(zhǔn)電壓線10流出的電流之差而上升。
從而，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位上升，但隨著電位的上升，流入電阻RSIG的電流量增加，抑制了電位的上升，而且隨著充電電荷的減少，電位的上升降低。
因此，對應(yīng)于由亮度等級或傳感器的光的攝取時(shí)間(傳感器的掃描速度)決定的、輸入到光電變換元件中的光的光量，即對應(yīng)于來自開關(guān)SW1的電流，適時(shí)地設(shè)定電阻RSIG的電阻值。例如，利用在使用環(huán)境中測定的光量的最大值和中間值，如圖2所示使電阻值發(fā)生變化以進(jìn)行電位變化的實(shí)驗(yàn)，基于該實(shí)驗(yàn)值，將最大值和中間值雙方基本上呈現(xiàn)平坦變化的電阻值設(shè)定為最佳值。
從而，相對于運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子，在脈沖φclk為L電平的期間，即差動(dòng)放大器21放大與基準(zhǔn)電壓VREF的差分，在對下一級電路輸出輸出信號VOUT期間，能夠從圖2讀取到電信號AIN的波形與已有的三角波形狀相比較處于平坦?fàn)顟B(tài)。
即，在圖2中，在沒有作為負(fù)載電阻的電阻RSIG的場合，輸出值為2000mV，在100ns時(shí)具有150mv的變化，但在添加了18kΩ的電阻RSIG時(shí)，輸出值為1400mV，在100ns時(shí)具有10mV的變化。在添加了電阻值為18kΩ的電阻RSIG時(shí)，靈敏度(動(dòng)態(tài)范圍)下降30％左右，但因?yàn)閷⒆兓扛纳频?.7％(10mV/150mV)，所以可以斷定整體的S/N比得到提高。
接著，參照圖1和圖3，對一種實(shí)施方式的動(dòng)作例進(jìn)行說明。圖3是說明圖1的圖像傳感器的動(dòng)作例的時(shí)序圖。
對于圖1中示出的圖像傳感器的半導(dǎo)體元件，在使圖像數(shù)據(jù)的獲取動(dòng)作開始時(shí)，因?yàn)槭拱雽?dǎo)體元件處于使能狀態(tài)，所以從未圖示的端子供給H電平的φCS的脈沖。從而開關(guān)5成為打開狀態(tài)，信號線4和信號輸出端子6電連接。而且，信號輸出端子6和端子TAIN電連接。
然后，在時(shí)刻t1，從外部電路以規(guī)定周期開始輸入脈沖φclk(時(shí)鐘脈沖)，而且輸入作為所傳送的數(shù)據(jù)的H電平的脈沖φSI。
因此，對掃描電路1輸入脈沖φSI和脈沖φclk。因?yàn)槊}沖φclk為H電平，所以開關(guān)7成為打開狀態(tài)，信號線4和基準(zhǔn)電壓線10連接，信號線4的電位復(fù)位到電壓VREF。
而且，因?yàn)樵趶?fù)位及控制電路3中，脈沖φclk為H電平，所以將公共輸出線2和基準(zhǔn)電壓線10連接，將公共輸出線2的電位復(fù)位到電壓VREF。
接著，在時(shí)刻t2，脈沖φclk遷移到L電平。這里，掃描電路1由于脈沖φclk的下降而獲取脈沖φSI的H電平的數(shù)據(jù)，作為H電平的脈沖φS1而輸出。即掃描電路1和脈沖φclk的下降同步地輸出H電平的脈沖φS1。
此時(shí)，在復(fù)位及控制電路3中，因?yàn)槊}沖φclk為L電平，所以將公共輸出線2從基準(zhǔn)電壓線10斷開，并與信號線4連接。
而且，因?yàn)槊}沖φclk為L電平，所以開關(guān)7成為關(guān)閉狀態(tài)，信號線4與基準(zhǔn)電壓線10斷開。
此時(shí)，由于將H電平的脈沖φS1輸入開關(guān)SW1，所以開關(guān)SW1成為打開狀態(tài)。從而開關(guān)SW1的輸出部和公共輸出線2連接，積累在光電變換元件A1的寄生電容中的電荷，即充電電壓作為電信號AIN，通過公共輸出線2、信號線4，向運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子輸出。此時(shí)，是否將光線入射到各光電變換元件上，通過快門的關(guān)閉，根據(jù)是否覆蓋光電變換元件的整個(gè)面而進(jìn)行控制。
這里，因?yàn)榉e累的電荷作為電流流動(dòng)，所以如圖3(或者圖2)所示，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位開始逐漸上升。
但是，和電阻RSIG的電阻值對應(yīng)的電流通過電阻RSIG，流入到基準(zhǔn)電壓線10。
因此，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位根據(jù)從開關(guān)SW1供給的電流和通過電阻RSIG流出的電流的差值而上升。
從而，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位上升，但隨著電位的上升，流入到電阻RSIG的電流量增加，電位的上升得到抑制，而且隨著充電電荷的減少，電位的上升降低。
因此，對應(yīng)于來自開關(guān)SW1的電流來設(shè)定電阻RSIG的電阻值，由此相對于運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子，在脈沖φclk為L電平的期間，即差動(dòng)放大器21對下一級電路輸出輸出信號VOUT期間，能夠?qū)﹄娦盘朅IN的波形與已有的三角波形狀進(jìn)行比較，使之處于平坦?fàn)顟B(tài)。
即，通過設(shè)置作為負(fù)載電阻的電阻RSIG，整體的動(dòng)態(tài)范圍的寬度窄，即靈敏度下降，但利用負(fù)載電阻能夠?qū)⑷遣ǖ纳喜坎糠窒吕交鶞?zhǔn)電位VREF，使其平坦化，所以提高了捕獲圖像信號(電信號AIN)時(shí)的整體的S/N比。
接著，在時(shí)刻t3，如果脈沖φclk上升，成為H電平，則復(fù)位及控制電路3將公共輸出線2與信號線4斷開，連接到基準(zhǔn)電壓線10上，將公共輸出線2的電位復(fù)位到電壓VREF。
而且，開關(guān)7在脈沖φclk為H電平時(shí)也成為打開狀態(tài)，將信號線4連接到基準(zhǔn)電壓線10上，將信號線4的電位復(fù)位到電壓VREF。
此時(shí)，因?yàn)槊}沖φS1為H電平，所以使積累在光電變換元件A1的寄生電容中的電荷放電，將光電變換元件A1的輸出部的電位復(fù)位到電壓VREF。
接著，在時(shí)刻t4，脈沖φclk遷移到L電平。這里，掃描電路1由于脈沖φclk的下降而捕獲脈沖φS1的H電平的數(shù)據(jù)。作為H電平的脈沖φS2而輸出。即，掃描電路1與脈沖φclk的下降同步地將脈沖φS1從H電平向L電平遷移的同時(shí)，使該H電平的脈沖φS1(即作為φSI輸入的數(shù)據(jù))移位，作為H電平的脈沖φS2輸出。
此時(shí)，因?yàn)槊}沖φclk為L電平，所以復(fù)位及控制電路3將公共輸出線2與基準(zhǔn)電壓線10斷開，連接到信號線4上。
而且，因?yàn)槊}沖φclk為L電平，所以開關(guān)7成為關(guān)閉狀態(tài)，將信號線4與基準(zhǔn)電壓線10斷開。
此時(shí)，因?yàn)檩斎際電平的脈沖φS2，所以開關(guān)SW2關(guān)閉。從而，連接開關(guān)SW2的輸出部和公共輸出線2，通過公共輸出線2、信號線4將存儲(chǔ)在光電變換元件A2的寄生電容中的電荷，即充電電壓作為電信號AIN向運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子輸出。
這里，因?yàn)榇鎯?chǔ)的電荷作為電流流動(dòng)，所以如在時(shí)刻t2所說明的那樣，運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子的電位逐漸開始上升。
在下面，因?yàn)楹蜁r(shí)刻t2的動(dòng)作相同，所以省略詳細(xì)的動(dòng)作說明。
如上所述，每當(dāng)脈沖φclk從H電平向L電平變化，另外從L電平向H電平變化時(shí)，掃描電路1就使脈沖φSI的數(shù)據(jù)依次移位，使脈沖φS3，φS4，…，φSn-1，φSn和脈沖φS1及φS2同樣地依次以H電平輸出。從而，因?yàn)槊}沖φS3，φS4，…，φSn-1，φSn分別依次以H電平輸入，所以各開關(guān)SW3，…，SWn-1，SWn分別依次成為打開狀態(tài)，在對應(yīng)的時(shí)刻將光電變換元件A3，…，An-1，An的輸出部連接至公共輸出線2。
然后，差動(dòng)放大器18放大從開關(guān)SW3、…、SWn-1、SWn依次輸入的電信號AIN的電壓值和電壓VREF的電位差，并作為輸出信號VOUT而輸出。
而且，在制造半導(dǎo)體元件的操作工序中，以固定的電阻值形成上述電阻RSIG亦可，如圖4所示，也可以按照可調(diào)整的方式形成電阻值。
在圖4(a)的結(jié)構(gòu)中，電阻RSIG由串聯(lián)的、各個(gè)電阻值不同或者相等的多個(gè)電阻形成，在多個(gè)操作工序的配線工序中，通過形成配線的金屬掩模使規(guī)定電阻的兩端短路(旁路)，并調(diào)整到與使用用途相對應(yīng)的所需電阻值。這樣，因?yàn)榭梢院蛯ο蟮牧炼鹊燃壔蛘邉?dòng)作速度對應(yīng)，所以能夠在各種用途中使用1種半導(dǎo)體元件，并能夠降低制造成本。
和圖4(a)的相同，在圖4(b)的結(jié)構(gòu)中，電阻RSIG由串聯(lián)的、各個(gè)電阻值不同或者相等的多個(gè)電阻形成，各電阻之間利用保險(xiǎn)絲短路。因此，按照圖4(b)的結(jié)構(gòu)，在各個(gè)操作工序結(jié)束之后，能夠任意切斷保險(xiǎn)絲，將電阻RSIG調(diào)整到所需的電阻值。
因此，在半導(dǎo)體元件出廠之后，使用者自身也可以根據(jù)使用的用途調(diào)整電阻RSIG的電阻值，相對于圖4(a)，能夠提高通用性，無需改變金屬掩模，并能夠進(jìn)一步降低制造成本。
下面，和圖4(a)相同，在圖4(c)的結(jié)構(gòu)中，電阻RSIG由串聯(lián)的、各個(gè)電阻值不同或者相等的多個(gè)電阻形成。這里，在圖4(c)的結(jié)構(gòu)中，在各電阻之間設(shè)置控制開/關(guān)的開關(guān)。通過對各開關(guān)進(jìn)行開/關(guān)控制，使任意電阻之間短路，能夠?qū)㈦娮鑂SIG調(diào)整到所需的電阻值。如圖所示，電阻值控制電路通過輸入表示是否打開或者關(guān)閉任一開關(guān)的控制信號，執(zhí)行各開關(guān)的開/關(guān)控制。因此，在半導(dǎo)體元件出廠之后，使用者自身也可以根據(jù)使用的用途調(diào)整電阻RSIG的電阻值，相對于圖4(a)，能夠提高通用性，無需改變金屬掩模，即可進(jìn)一步降低制造成本。而且，在改變使用用途的場合，通過改變控制信號，能夠再次調(diào)整電阻RSIG的電阻值，所以和圖4(b)的結(jié)構(gòu)相比，能夠提高自由度。
<第2實(shí)施方式>
圖5是表示串聯(lián)連接第1實(shí)施方式的圖像傳感器，并增加讀取圖像信息的點(diǎn)數(shù)的結(jié)構(gòu)的概念圖。
第1芯片的外部端子TS0與第2芯片的外部端子TSI連接，第2芯片的外部端子TS0與第3芯片的外部端子TSI連接，…，第n-1芯片的外部端子TS0與第n芯片的外部端子TSI連接。從而輸入到第1芯片的外部端子TS0的H電平的脈沖φSI作為數(shù)據(jù)，由脈沖φclk從第1芯片的掃描電路1，向第2芯片的掃描電路1、…、第n芯片的掃描電路1依次移位，將各芯片(半導(dǎo)體元件)的光電變換元件A1～An的數(shù)據(jù)從各芯片的信號輸出端子6輸出。
在圖5的結(jié)構(gòu)中，采用第1芯片的差動(dòng)放大器18放大從各芯片輸出的電信號AIN。因此，將第1芯片至第n芯片的信號輸出端子6連接至第1芯片的端子TAIN。芯片的選擇操作按如下進(jìn)行向所使用的芯片，提供H電平的脈沖φCS并進(jìn)行活性化處理，通過信號線4，將公共信號線2連接至信號輸出端子6，通過各開關(guān)SW輸出電信號AIN。根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，將從各芯片輸出的電信號AIN輸入至第1芯片，由第1芯片的差動(dòng)放大器18，放大電信號AIN的電壓和基準(zhǔn)電壓VREF的差值，并作為輸出信號VOUT依次輸出。
而且，基準(zhǔn)電壓VREF連接所有芯片的基準(zhǔn)電壓端子TREF，連接并使用使電壓穩(wěn)定化的電容器12。從而利用電阻8使各芯片的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路9生成的電壓VREF平均化。而且，如圖5所示，也可以在外部設(shè)置基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路13。
各芯片內(nèi)部的動(dòng)作在第1實(shí)施方式中已進(jìn)行了說明，故省略詳細(xì)說明。
<第3實(shí)施方式>
如圖6所示，在半導(dǎo)體元件的內(nèi)部未設(shè)置差動(dòng)放大器18的場合，如圖7所示，需要在外部設(shè)置差動(dòng)放大器18A。該差動(dòng)放大器18A和圖1的差動(dòng)放大器18相同，由運(yùn)算放大器19A、電阻20A和電阻21A構(gòu)成，由電阻20A和電阻21A的電阻值，設(shè)定放大率。
而且，如圖7所示，在連接使用多個(gè)芯片的場合，連接各芯片的基準(zhǔn)電源端子TREF，象第2實(shí)施方式那樣，使各芯片的基準(zhǔn)電壓VREF平均化。此時(shí)，和運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子連接的電阻RSIG采用任一芯片，在圖7中是第1芯片。因此，根據(jù)第3實(shí)施方式，采用第1芯片的電阻RSIG，將運(yùn)算放大器19的+側(cè)輸入端子降低到基準(zhǔn)電壓VREF。因此，因?yàn)樵诠策B線后設(shè)置公共負(fù)載，所以芯片間的特性難以出現(xiàn)偏差，從而捕獲高精度的圖像信號。
在第1至第3實(shí)施方式中，對通過將光照射至光電變換元件來積累電荷，并使電信號AIN的電壓電平相對于基準(zhǔn)電壓VREF上升的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但通過照射光，即使電信號AIN的電壓電平相對于基準(zhǔn)電壓VREF下降的結(jié)構(gòu)，也能夠采用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，其特征在于，該圖像傳感器具有光電變換元件，將輸入的光信號變換成與亮度等級相對應(yīng)的電壓的電信號；選擇開關(guān)，和該光電變換元件對應(yīng)地設(shè)置，并使各光電變換元件的電信號的輸出部和公共輸出線之間打開/關(guān)閉；掃描電路，根據(jù)所輸入的脈沖，依次對所述選擇開關(guān)進(jìn)行開/關(guān)控制；差動(dòng)放大器，放大從一個(gè)輸入端子輸入的所述電信號和從另一輸入端子輸入的基準(zhǔn)電壓的差電壓；電阻，一端和輸入所述電信號的該差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入端連接，所述基準(zhǔn)電壓輸入至另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，在所述差動(dòng)放大器中，所述一個(gè)輸入端子的電位的上升取決于從選擇開關(guān)供給的電流量、和流入到所述電阻的電流量的差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，所述電阻的電阻值對應(yīng)于所輸入的光量進(jìn)行設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述電阻由串聯(lián)連接的多個(gè)電阻構(gòu)成，并根據(jù)是否使各電阻間短路來調(diào)整電阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，在同一襯底上形成所述光電變換元件、開關(guān)電路、差動(dòng)放大器以及掃描電路從而集成化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，在縱向連接多個(gè)圖像傳感器并使用時(shí)，使用任意一個(gè)圖像傳感器的差動(dòng)放大器，故所述掃描電路由能夠縱向連接的移位寄存器構(gòu)成，并設(shè)置用于共用公共輸出線的端子，所述差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入端子設(shè)置為外部端子。
全文摘要
提供一種圖像傳感器，使光電變換元件的輸出，即圖像信號為平坦的波形，并能夠捕獲高精度的圖像信息。本發(fā)明的特征在于具有光電變換元件；與光電變換元件對應(yīng)設(shè)置的選擇開關(guān)；對選擇開關(guān)進(jìn)行開/關(guān)控制的掃描電路；放大從光電變換元件輸入的電信號和基準(zhǔn)電壓的差電壓的差動(dòng)放大器；電連接至差動(dòng)放大器的2個(gè)輸入端子的電阻。
文檔編號H04N5/341GK1988605SQ20061006474
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者橫道昌弘 申請人:精工電子有限公司