CN101090438A - 光电转换装置及其驱动方法、图像传感器、光学读取装置 - Google Patents

光电转换装置及其驱动方法、图像传感器、光学读取装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光电转换装置及其驱动方法、图像传感器、光学读取装置，可以降低附着在光电转换装置的受光面上的导电性异物的影响，从而实现正确的图像读取。所述光电转换装置具有多个光电转换模块，该光电转换模块包括光电转换元件、向光电转换元件提供初始化电位使其处于复位状态的光电转换元件复位单元、和传递光电转换元件的电压的传递单元，光电转换元件复位单元在读取期间每次传递所述光电转换元件的电压时以及待机期间，使光电转换元件处于复位状态。

Description

光电转换装置及其驱动方法、图像传感器、光学读取装置
技术领域
本发明涉及把入射光转换为电信号的光电转换装置，涉及例如传真机和图像扫描仪等中的图像的读取装置。
背景技术
在传真机和图像扫描仪等图像读取装置中使用密贴型线状图像传感器(例如参照专利文献1)，图4表示该图像传感器使用的光电转换装置的光电转换模块15的电路图。
光电转换模块15由以下部分构成：光电二极管1；将光电二极管1初始化为复位电位Vrst的复位开关2；放大光电二极管1的输出电压的放大器3；将放大器3的输出电压传递给电容器5的传递开关4；读出用MOS晶体管6；以及通道选择开关7。
图4所示的光电转换模块15表示设于光电转换装置内的多个光电转换模块中的一个。光电转换模块15按照像素数量设置，并通过各个光电转换模块15的通道选择开关7连接在公用信号线上。
上述的光电转换装置按照下面所述进行驱动并读取图像。
复位开关2借助复位信号ΦR而接通，由此光电二极管1的阴极被初始化为复位电位Vrst。此时的受光前的复位电位Vrst通过放大器3放大，并通过接通传递开关4而被存储在电容器5中。
传递开关4在将复位电位Vrst存储在电容器5中后断开。
如果被初始化为复位电位Vrst的光电二极管1受光，则根据受光的光量，其阴极的电位降低。
在光电二极管1受光一定期间后，使通道选择开关7接通，将存储在电容器5中的受光前的复位电位Vrst读出到公用信号线中，再使传递开关4接通，将受光后的光电二极管1的阴极电位读出到公用信号线中。
这样，通过检测受光前的复位电位Vrst和受光后的光电二极管1的阴极电位的差异，进行图像的读取。
【专利文献1】日本特开2004-282716号公报
但是，在上述以往的图像传感器中，由于以下说明的现象，存在图像读取开始时不能正确读取图像的问题。
图5表示以往的光电转换装置的驱动信号的时序图。图像传感器在接通电源的状态下进行起动操作时，借助于开始信号ΦSTR进行图像的读取动作。
此时，需要在图4的光电二极管1的阴极、节点C被初始化为复位电位Vrst后开始读取。
节点C在电源接通后的待机状态下浮置，例如在P基板的情况下，由于光电二极管的泄露，大致成为基板电位VSS。因此，如图5所示，需要执行约10次的空循环，以使节点C的电位被充分初始化为复位电位Vrst。
此处，光电转换装置的受光面由于不能进行树脂密封这样的图像传感器的结构上的关系，不能避免异物附着在受光面上。
附着在受光面上的导电性异物8体现在图4所示的等效电路中。在电源接通后的待机状态下，节点D的电位成为与节点C的电位相同的电位，大致为基板电位VSS。
因此，如图5所示，在节点C的电位被初始化为复位电位Vrst的同时，节点D的电位成为复位电位Vrst，之后经过数秒稳定为基板电位VSS。
因此，在读取期间，在节点D的电位稳定为基板电位VSS之前的数秒之间，给节点C的电位带来影响，存在产生残像现象这样的问题。
图6是表示以往的光电转换装置的残像现象的图。示出了虽然使用图像传感器20读取了图示那样的黑白原稿的数据是读取图像，但在图像传感器20的光电转换元件表面附着有导电性异物21时的图。
由于附着在图像传感器20的光电转换元件表面上的导电性异物21的影响，虽然是黑色数据，但出现了此前的白色数据的残像，产生残像现象。
发明内容
因此，本发明的目的在于，降低附着在光电转换装置的受光面上的导电性异物的影响，进行正确的图像读取。
为了解决以往的这些问题，本发明的图像传感器使用的光电转换装置采用以下所述的结构及驱动方法。
(1)在第1方面所述的发明中，提供一种光电转换装置，其具有多个光电转换模块，该光电转换模块包括：光电转换元件、向光电转换元件提供初始化电位使其处于复位状态的光电转换元件复位单元、和传递光电转换元件的电压的传递单元，其特征在于，光电转换元件复位单元在读取期间的每次传递光电转换元件的电压时以及待机期间，使光电转换元件处于复位状态。
(2)第2方面所述的发明的特征在于，在第1方面所述的光电转换装置中，光电转换元件复位单元由连接初始化电位的开关单元、和控制开关单元的接通/断开的复位信号输出单元构成，复位信号输出单元输出在读取期间的每次传递光电转换元件的电压时将光电转换元件复位的复位信号、和在待机期间将所述光电转换元件复位的第二复位信号。
(3)第3方面所述的发明的特征在于，在第2方面所述的光电转换装置中，提供第二复位信号的第二复位信号产生电路，借助电源的接通而输出第二复位信号，通过输入在读取期间产生的开始信号，使第二复位信号停止一定期间。
(4)第4方面所述的发明的特征在于，在第3方面所述的光电转换装置中，第二复位信号产生电路由以下部分构成：输出第二复位信号的波形形成单元；电压供给单元，其连接在波形形成单元的输入侧，向波形形成单元的输入侧提供第二复位信号的电位；开关单元，其连接在波形形成单元的输入侧，借助开始信号，将波形形成单元的输入侧的电位设为使第二复位信号停止的电位；以及电压保持单元，其连接在波形形成单元的输入侧，在开关单元断开时，将波形形成单元的输入侧的电位保持为使第二复位信号停止的电位。
(5)在第5方面所述的发明中，提供一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器具有多个第1方面～第4方面中任一项所述的光电转换装置。
(6)在第6方面所述的发明中，提供一种光学读取装置，其特征在于，所述光学读取装置具有第5方面所述的图像传感器。
(7)在第7方面所述的发明中，提供一种光电转换装置的驱动方法，其特征在于，在光电转换元件的待机期间使所述光电转换元件处于复位状态，借助在光电转换元件读取图像期间产生的开始信号，解除光电转换元件的复位，然后利用光电转换元件进行图像读取。
(8)第8方面所述的发明的特征在于，在第7方面所述的光电转换装置的驱动方法中，从电源被接通时起，使光电转换元件处于复位状态。
根据本发明的图像传感器使用的光电转换装置及驱动方法，在光电转换元件的待机期间使光电转换元件处于复位状态，由此降低附着在光电转换装置的受光面上的导电性异物的影响，可以进行正确的图像读取，可以提供高精度的密贴型图像传感器。
附图说明
图1是本实施方式的图像传感器使用的光电转换装置的光电转换模块的电路图。
图2是本实施方式的光电转换模块的驱动信号的时序图。
图3是表示本实施方式的第二复位信号输出电路的一例的电路图。
图4是以往的图像传感器使用的光电转换装置的光电转换模块的电路图。
图5是以往的光电转换装置的驱动信号的时序图。
图6是表示以往的光电转换装置的残像现象的图。
具体实施方式
图1是本实施方式的图像传感器使用的光电转换装置的光电转换模块15的电路图。
光电转换模块15形成为以下所述的结构。
光电二极管1的阳极连接接地电位，光电二极管1的阴极通过复位开关2连接初始化电位即复位电位Vrst，还连接放大器3的输入端子。
放大器3的输出端子通过传递开关4连接存储光电二极管1的复位电位Vrst的电容器5、和读出用MOS晶体管6的栅极。读出用MOS晶体管6的漏极连接通道选择开关7。
本实施方式的光电转换模块15还在复位开关2的控制端子上连接着用于控制复位开关2的接通/断开的复位信号输出电路即OR电路9。
OR电路9输入每当读出数据时使光电转换元件复位的复位信号、和在电源接通后的待机状态下使光电转换元件复位的第二复位信号，并输出给复位开关2的控制端子。
图1所示的光电转换模块15表示设于光电转换装置上的多个光电转换模块中的一个。光电转换模块15按照像素数量设置，并通过各个光电转换模块15的通道选择开关7连接在公用信号线上。
向OR电路9提供第二复位信号的第二复位信号输出电路10，设在光电转换装置的内部，对各个光电转换模块15公用。
第二复位信号输出电路10也可以设在光电转换装置的外部。
上述的光电转换装置按照下面所述进行驱动及图像读取。
图2是本实施方式的光电转换模块15的驱动信号的时序图。
在图像传感器接通电源后，第二复位信号输出电路10向各个光电转换模块15输出第二复位信号ΦR2。在各个光电转换模块15中，第二复位信号ΦR2通过OR电路9提供给复位开关2，复位开关2接通。
因此，光电二极管1的阴极、即节点C被初始化为复位电位Vrst，同时导电性异物8的节点D的电位也达到复位电位Vrst。
在导电性异物8的节点D的电位暂时达到复位电位Vrst后，由于从电容成分经由电阻成分缓慢放电，所以慢慢地接近基板电位VSS。此时，相比现有驱动方法的通过空循环提供脉冲状的复位电位Vrst，可以在短时间内将节点C初始化为复位电位Vrst。
此处，把在图像传感器接通电源的状态下进行起动操作之前的期间、和从起动操作的读取期间结束到进行起动操作的期间，称为待机期间。
在待机期间，复位开关2借助第二复位信号ΦR2而始终接通，光电二极管1的阴极、即节点C被持续提供复位电位Vrst。
在待机期间，在图像传感器被起动操作时，第二复位信号输出电路10被输入开始信号ΦSTR，第二复位信号ΦR2断开，各个光电转换模块15被输入开始信号ΦSTR，读取动作开始，处于读取期间。
复位开关2借助复位信号ΦR而接通，由此光电二极管1的阴极被初始化为复位电位Vrst。此时的受光前的复位电位Vrst通过放大器3放大，并通过接通传递开关4而被存储在电容器5中。
传递开关4在将复位电位Vrst存储在电容器5中后断开。如果被初始化为复位电位Vrst的光电二极管1受光，则根据受光的光量，其阴极的电位降低。在光电二极管1受光一定期间后，使通道选择开关7接通，将存储在电容器5中的受光前的复位电位Vrst读出到公用信号线中，再使传递开关4接通，将受光后的光电二极管1的阴极电位读出到公用信号线中。
这样，通过检测受光前的复位电位Vrst和受光后的光电二极管1的阴极电位的差异，进行图像的读取。
图3表示本实施方式的第二复位信号输出电路10的一例。
第二复位信号输出电路10由以下部分构成：输出第二复位信号ΦR2的缓冲器14；电阻12，其连接在缓冲器14的输入侧和电源电压VDD之间，向缓冲器14提供第二复位信号ΦR2的电位；开关电路11，其连接在缓冲器14的输入侧和基板电位VSS之间，借助开始信号ΦSTR，使缓冲器14的输入侧的电位与基板电位VSS短路；以及电容器13，其连接在缓冲器14的输入侧和电源电压VDD之间，在开关电路11断开时，在一定期间将缓冲器14的输入保持为基板电位VSS。
通过形成这种结构，第二复位信号输出电路10在接通电源到开关电路11被输入开始信号ΦSTR的期间、即待机期间，缓冲器14的输入借助电阻12成为电源电压VDD，从缓冲器14输出第二复位信号ΦR2。
然后，通过起动操作图像传感器，在产生开始信号ΦSTR后，开关电路11被输入开始信号ΦSTR，缓冲器14的输入达到基板电位VSS，第二复位信号ΦR2停止。
并且，在开始信号ΦSTR的输入停止时，开关电路11断开，但是，在根据电阻12和电容器13的时间常数所确定的期间Trc，由于缓冲器14的输入被保持为基板电位VSS，所以不会输出第二复位信号ΦR2。
因此，在把开始信号ΦSTR的间隔设为T1时，设定为T1＜Trc，形成只要在读取期间就不会输出第二复位信号ΦR2的结构。
在上述的本实施方式的图像传感器中，复位信号ΦR2维持ON直到输入了在起动图像传感器时所输入的开始信号ΦSTR为止，所以节点C在待机期间能够在短时间内初始化为复位电位Vrst，能够始终保持复位电位Vrst。
因此，在电源接通后，在节点C被初始化为复位电位Vrst的同时，导电性异物8的节点D的电位也达到复位电位Vrst，所以只要电源接通后存在数秒的待机期间，节点D的电位就会充分地稳定为基板电位VSS。
即，在读取期间，不会出现节点D的电位变动，可以防止像在以往的图像传感器中那样产生的起动时的图像数据的残像现象。
另外，在一系列的读取动作结束后不再输入开始信号ΦSTR时，第二复位信号输出电路10向各个光电转换模块15输出第二复位信号ΦR2。
光电转换模块15的光电二极管1的阴极、即节点C的电位，在读取动作结束并且不再提供基于复位信号ΦR的复位电位Vrst时，由于光电二极管1的泄露将达到基板电位VSS，但是在待机期间，借助第二复位信号ΦR2，始终被保持为复位电位Vrst，所以在以后的读取动作中也能够可靠地防止起动时的图像数据的残像现象。
第二复位信号输出电路10作为一例采用图3所示的电路，但不限于该电路，只要是能够在接通电源的同时输出第二复位信号ΦR2，并在待机期间维持输出的电路即可。
并且，信号的逻辑也可以与复位开关2的结构一起变更。
如以上说明的那样，根据本实施方式的图像传感器使用的光电转换装置及驱动方法，可以降低附着在光电转换装置的受光面上的导电性异物的影响，可以进行正确的图像读取，可以提供高精度的密贴型图像传感器。
另外，可以提供一种使用了该密贴型图像传感器的图像扫描仪和传真机那样的高精度的光学读取装置。
并且，由于在待机期间可以将节点C和节点D的电位初始化并使其稳定，所以可以将以往需要的空循环期间控制在电路初始化所需要的最小限度内，也具有缩短图像传感器起动时的上升期间的效果。

Claims (8)

1.一种光电转换装置，其具有多个光电转换模块，该光电转换模块包括：光电转换元件、向所述光电转换元件提供初始化电位使其处于复位状态的光电转换元件复位单元、和传递所述光电转换元件的电压的传递单元，其特征在于，
所述光电转换元件复位单元在读取期间的每次传递所述光电转换元件的电压时以及待机期间，使所述光电转换元件处于复位状态。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，所述光电转换元件复位单元由连接所述初始化电位的开关单元、和控制所述开关单元的接通/断开的复位信号输出单元构成，
所述复位信号输出单元输出在读取期间的每次传递所述光电转换元件的电压时将所述光电转换元件复位的复位信号、和在待机期间将所述光电转换元件复位的第二复位信号。
3.根据权利要求2所述的光电转换装置，其特征在于，用于提供所述第二复位信号的第二复位信号产生电路借助电源的接通而输出所述第二复位信号，通过输入在所述读取期间产生的开始信号，使所述第二复位信号停止一定期间。
4.根据权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于，所述第二复位信号产生电路由以下部分构成：
输出所述第二复位信号的波形形成单元；
电压供给单元，其连接在所述波形形成单元的输入侧，向所述波形形成单元的输入侧提供所述第二复位信号的电位；
开关单元，其连接在所述波形形成单元的输入侧，借助所述开始信号，将所述波形形成单元的输入侧的电位设为使所述第二复位信号停止的电位；以及
电压保持单元，其连接在所述波形形成单元的输入侧，在所述开关单元断开时，将所述波形形成单元的输入侧的电位保持为使所述第二复位信号停止的电位。
5.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器具有多个权利要求1～4中任一项所述的光电转换装置。
6.一种光学读取装置，其特征在于，所述光学读取装置具有权利要求5所述的图像传感器。
7.一种光电转换装置的驱动方法，其特征在于，
在光电转换元件的待机期间使所述光电转换元件处于复位状态，
借助在所述光电转换元件读取图像期间产生的开始信号，解除所述光电转换元件的复位，
然后利用所述光电转换元件进行图像读取。
8.根据权利要求7所述的光电转换装置的驱动方法，其特征在于，从电源被接通时起，使所述光电转换元件处于复位状态。
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