CN103826073A

CN103826073A - 光电转换装置和图像传感器

Info

Publication number: CN103826073A
Application number: CN201310481248.XA
Authority: CN
Inventors: 富冈勉; 村冈大介
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-05-28
Also published as: US9386246B2; US20140131552A1; KR20140063412A; TW201427417A; TWI603621B; JP2014099806A

Abstract

光电转换装置和图像传感器。本发明提供不损害分辨率切换功能而面积较小的光电转换装置。构成为利用输出顺序控制电路和移位寄存器来选择对与光电转换元件对应地设置的输出顺序控制开关进行控制的信号，削减了构成移位寄存器的触发器的数量。

Description

光电转换装置和图像传感器

技术领域

本发明涉及光电转换装置和图像传感器，特别涉及适用于传真机或图像扫描仪等图像读取装置的图像传感器。

背景技术

图4示出图像读取装置中使用的现有的图像传感器和光电转换装置的框图。

现有的光电转换装置210具有多个读出电路块200、信号处理电路213、逻辑电路222。读出电路块200和信号处理电路213通过公共信号线211连接。读出电路块200和逻辑电路222通过控制信号线223连接。

现有的图像传感器具有多个光电转换装置210，它们分别通过信号线ΦSI、ΦCLK、ΦMODE、ΦFS、SIG和读出起动信号线224连接。

图5示出现有的读出电路块200的电路图。图5所示的现有的读出电路块200构成为以4比特为单位进行读出。

读出电路块200具有4个受光元件101、102、103、104、源输出放大器120、信号电压保持电容131、基准电压保持电容132、信号电压读入开关141、基准电压读入开关142、读出用的源输出放大器150、信号电压读出开关161、基准电压读出开关162、读出选择开关170、构成移位寄存器的4个触发器180、3个受光元件间开关112、113、114、作为复位单元的2个复位开关111、115、公共信号线211、信号处理电路213。

读出电路块200构成为，受光元件和触发器的数量相同，将一次扫描中由全部光电转换单元产生的光信号输出到公共信号线。并且，输入到读出电路块200的信号（ΦC1、ΦC2、ΦC3等）由逻辑电路222生成。

读出电路块200通过控制供给到移位寄存器的时钟信号ΦC1、ΦC2、ΦC3，进行分辨率切换（例如参照专利文献1）。

【专利文献1】日本特开2006-25352号公报

但是，这种现有的读出电路块存在如下问题：需要相同数量的受光元件和触发器，移位寄存器占据较大面积，因此，光电转换装置的面积增大。

发明内容

本发明用于解决这种现有的问题，能够提供在不损害分辨率切换功能的情况下削减构成移位寄存器的触发器的数量而面积较小的光电转换装置。

本发明的光电转换装置具有：光电转换块，其具有输出与入射光对应的电信号的多个光电转换元件和蓄积光电转换元件的电信号的多个电容；受光信号控制开关块，其具有将电容中蓄积的电信号读出到公共读出线的多个受光信号控制开关；输出顺序控制开关块，其具有n个单元，每个单元包含对受光信号控制开关的接通断开进行控制的j个输出顺序控制开关，其中，n、j为2以上的自然数；输出顺序控制电路，其输出依次接通j个输出顺序控制开关的输出顺序控制信号；以及移位寄存器，其向n个单元依次输出接通输出顺序控制开关的移位寄存器控制信号。

并且，本发明的图像传感器是连接多个上述光电转换装置而构成的。

根据本发明的光电转换装置，具有如下效果：能够提供在不损害分辨率切换功能的情况下削减构成移位寄存器的触发器的数量而面积较小的光电转换装置。

附图说明

图1是示出本实施方式的图像传感器的框图。

图2是示出本实施方式的光电转换装置的结构的电路图。

图3是示出保持电路的结构的框图。

图4是示出现有的图像传感器和光电转换装置的框图。

图5是现有的图像读取装置的读出电路块的电路图。

标号说明

1：光电转换装置；2：光电转换块；3：受光信号控制开关块；4：输出顺序控制开关块；5：输出顺序控制电路；6：输出顺序控制信号线；7：触发器；8：移位寄存器；9：移位寄存器控制信号线；10：公共信号线；11：信号处理电路；12：逻辑电路；20：基准电压电路；21：输出顺序控制线；50：保持电路；51：触发器；52：单脉冲产生电路；53：复位控制电路。

具体实施方式

图1是示出本实施方式的图像传感器的框图。

本实施方式的图像传感器构成为将多个（例如m个）光电转换装置1配置安装成1列。光电转换装置1具有接收读出起动信号ΦSI的SI端子、接收芯片选择信号ΦSI2的CS端子、输入时钟ΦCLK的CLK端子、接收分辨率切换信号ΦMODE的MODE端子、接收起动脉冲ΦFS的FS端子、输出受光信号SIG的SIG端子、输出读出信号的SO端子。

第1光电转换装置1-a的SI端子被输入读出起动信号ΦSI。第2光电转换装置1-b～第m光电转换装置1-m的SI端子与前级的SO端子连接。第1光电转换装置1-a的CS端子与第m光电转换装置1-m的SO端子连接。CLK端子被公共输入时钟ΦCLK。MODE端子被公共输入分辨率切换信号ΦMODE。FS端子被公共输入起动脉冲ΦFS。SIG端子输出受光信号SIG。

图2是示出本实施方式的光电转换装置1的结构的电路图。

光电转换装置1具有：具有多个（例如t个）光电转换元件和电容的光电转换块2、受光信号控制开关块3、输出顺序控制开关块4、输出顺序控制电路5、由触发器7-1～7-n构成的移位寄存器8、信号处理电路11、逻辑电路12、基准电压电路20、输出顺序控制信号线6、移位寄存器控制信号线9、公共信号线10、输出顺序控制线21-1～21-j、SI端子13、CS端子14、CLK端子15、MODE端子16、FS端子17、SIG端子18、SO端子19。对于光电转换装置1的各电路元件，将j个光电转换元件和与其对应的各电路元件作为一组而构成n个光电转换单元U-1～U-n。

光电转换块2经由受光信号控制开关块3而与公共信号线10连接。公共信号线10经由信号处理电路11而与SIG端子18连接。SI端子13、CS端子14、CLK端子15、MODE端子16、FS端子17与逻辑电路12连接。逻辑电路12通过输出顺序控制信号线6而与输出顺序控制电路5连接，通过移位寄存器控制信号线9而与移位寄存器8连接。输出顺序控制开关块4与输出顺序控制电路5、移位寄存器8、基准电压电路20的控制线连接，通过各个控制线对受光信号控制开关块3进行控制。虽然没有图示，但是，也可以在公共信号线10上连接恒流源。

光电转换块2通过光电转换元件将入射光转换为电信号（受光信号SIG）并蓄积在电容中。电容中蓄积的受光信号SIG经由受光信号控制开关块3依次被公共信号线10读出。然后，受光信号SIG经由信号处理电路11输出到SIG端子18。输出顺序控制开关块4选择在光电转换单元U中读出信号的光电转换元件。输出顺序控制电路5经由输出顺序控制线21-1～21-j输出对输出顺序控制开关块4进行控制的输出顺序控制信号。基准电压电路20对输出顺序控制开关块4供给基准电压。逻辑电路12根据输入到SI端子13、CS端子14、CLK端子15、MODE端子16、FS端子17的各信号，生成对移位寄存器8进行控制的移位寄存器控制信号和对输出顺序控制电路5进行控制的输出顺序控制信号。移位寄存器8将移位寄存器控制信号从初级的触发器7-1依次转送到最终级的触发器7-n，并且输出到输出顺序控制开关块4。第k个触发器7-k的输出端与SO端子19连接。

逻辑电路12的内部具有保持在读出起动时输入到CS端子14的信号的保持电路50。图3是示出保持电路50的结构的框图。

图3的保持电路50具有触发器51、单脉冲产生电路52、复位控制电路53。触发器51在端子D上连接有CS端子14，在端子CLK上连接有单脉冲产生电路52，在端子RX上连接有复位控制电路53，端子Q经由输出顺序控制信号线6而与输出顺序控制电路5连接。单脉冲产生电路52在被输入起动脉冲ΦFS时产生脉冲。因此，触发器51保持此时输入到端子D即CS端子14的信号，并输出到端子Q。逻辑电路12根据触发器51的端子Q的数据，判别该光电转换装置是第1光电转换装置1还是第2个以后的光电转换装置1。这里，光电转换装置1-a的CS端子14连接有光电转换装置1-m的SO端子19（例如低电平），光电转换装置1-b～1-m的CS端子14被输入芯片选择信号ΦSI2（例如高电平）。因此，第1光电转换装置1-a的触发器51的端子Q的数据为低电平，光电转换装置1-b～1-m的触发器51的端子Q的数据为高电平。由此，判别光电转换装置1-a～1-m是第1光电转换装置还是除此之外的光电转换装置。

光电转换装置1构成为根据分辨率切换信号ΦMODE的数据而得到多个分辨率。输出顺序控制电路5经由输出顺序控制线21-1～21-j对输出顺序控制开关块4的输出顺序控制开关的接通断开进行控制，切换分辨率。例如，当同时接通断开相邻的2个输出顺序控制开关块4的输出顺序控制开关时，分辨率为1/2。

这里，输出顺序控制开关块4的输出顺序控制开关对应于光电转换元件的数量进行设置，输出对其进行控制的信号的移位寄存器8的触发器7也需要为相同数量。但是，根据构成为通过输出顺序控制电路5和移位寄存器8进行选择的本实施方式的光电转换装置1，当设输出顺序控制线21的条数为j条时，触发器7的数量也可以是1/j。

接着，对本实施方式的图像传感器的信号读出动作进行说明。

在对光电转换块2的光电转换元件进行了规定时间的光信号的蓄积后，当读出起动信号ΦSI被输入到第1光电转换装置1-a的SI端子13时，图像传感器开始进行读出动作。

逻辑电路12在被输入读出起动信号ΦSI时，生成输出顺序控制信号和移位寄存器控制信号。输出顺序控制电路5在被输入输出顺序控制信号时，对与输出顺序控制线21-1连接的输出顺序控制开关进行控制，使得移位寄存器8的输出信号和受光信号控制开关块3的开关的开关控制部成为导通状态。并且，对与输出顺序控制线21-2～21-j连接的输出顺序控制开关进行控制，使得受光信号控制开关块3的开关的开关控制部成为基准电压。

移位寄存器8在被输入移位寄存器控制信号时，与光电转换单元U-1对应的触发器7-1输出使受光信号控制开关块3的开关接通的信号，其它触发器7-2～7-n输出断开的信号。因此，光电转换单元U-1的第1个光电转换元件和公共信号线10连接，经由信号处理电路11对SIG端子18输出受光信号SIG。

在该状态下，输出顺序控制电路5依次对输出顺序控制线21-2～21-j输出控制信号，以接通输出顺序控制开关。由此，依次输出光电转换单元U-1的第2个～第j个光电转换元件的受光信号SIG。

在移位寄存器8中，触发器7-2～触发器7-n输出使受光信号控制开关块3的开关接通的信号。然后，当输出最后的光电转换单元U-n的最后的光电转换元件的受光信号SIG时，第1光电转换装置1的信号读出结束。

这里，触发器7-k的信号被输出到SO端子19，被输入到第2个光电转换装置1的SI端子13。即，根据触发器7-k的信号，下一个光电转换装置1开始进行读出动作的准备。此时，关于k为多少，根据光电转换装置1从SI端子13被输入信号到开始进行读出动作的延迟时间而适当决定即可。当这样构成光电转换装置1时，能够没有间隙地执行光电转换装置1的切换中的读出动作。

如以上说明的那样，从第1光电转换装置1-a到最后的光电转换装置1-m依次进行读出动作。

这里，光电转换装置1-a的CS端子14与光电转换装置1-m的SO端子19连接，被输入光电转换装置1-m的触发器7-k的信号。由于光电转换装置1-a被指定为第1光电转换装置，因此，逻辑电路12被设定为，输入到CS端子14的信号进行与读出起动信号ΦSI相同的动作。即，光电转换装置1-a接受光电转换装置1-m的SO端子19的信号，开始进行读出动作的准备。

如以上说明的那样，本发明的图像传感器由于将构成移位寄存器8的触发器7的数量减少为1/j，因此，能够缩小芯片面积。进而，与现有的图像传感器相比，在受光信号SIG的读出路径中不需要开关，因此，具有不会增加由于开关的接通电阻而导致的噪音的效果。

另外，光电转换块2即使构成为相对于光电转换元件具有2个电容，蓄积光信号和基准电荷并输出它们的差分，也能够得到相同效果。

Claims

1.一种光电转换装置，其特征在于，该光电转换装置具有：

光电转换块，其具有输出与入射光对应的电信号的多个光电转换元件和蓄积所述光电转换元件的电信号的多个电容；

受光信号控制开关块，其具有将所述电容中蓄积的电信号读出到公共读出线的多个受光信号控制开关；

输出顺序控制开关块，其具有n个单元，每个单元包含对所述受光信号控制开关的接通断开进行控制的j个输出顺序控制开关，其中，n、j为2以上的自然数；

输出顺序控制电路，其输出依次接通所述j个输出顺序控制开关的输出顺序控制信号；以及

移位寄存器，其向所述n个单元依次输出接通输出顺序控制开关的移位寄存器控制信号。

2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，

所述移位寄存器由n个触发器构成，

所述触发器依次输出移位寄存器控制信号。

3.根据权利要求2所述的光电转换装置，其特征在于，

所述光电转换装置具有：

输出端子，其输出第k个触发器的移位寄存器控制信号，其中，1≤k≤n；

输入端子，其与所述输出端子连接；以及

逻辑电路，其根据被输入到所述输入端子的移位寄存器控制信号，生成所述输出顺序控制信号和所述移位寄存器控制信号。

4.根据权利要求3所述的光电转换装置，其特征在于，

所述光电转换装置具有输入芯片选择信号的第二输入端子，

所述逻辑电路具有根据所述芯片选择信号检测是第1个光电转换装置还是第2个以后的光电转换装置的功能。

5.一种图像传感器，其中，该图像传感器是连接多个权利要求1～4中的任意一项所述的光电转换装置而构成的。