CN1574879B - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器，能够从光接收器件的输出端子任意地输出初始化电势。任意地固定多个线性图像传感器IC中的一个芯片的外部控制信号的电势，从而使第一或最后传感器IC芯片独自地始终输出暗电平，或驱动外部控制信号以从所有的传感器IC芯片中选择一些并且使被选择出来的芯片输出，输出在始终输出暗电平的传感器IC芯片的信号和输出图像信号的传感器IC芯片的信号之间的差别，用于校正暗电平。

Description

图像传感器
技术领域
本发明涉及一种接触式图像传感器。更具体地，本发明涉及一种接触式图像传感器，图象扫描器，传真机，复印机，或能够容易地高精度地校正每个像素的暗输出，并且能够在不同的分辨率级别之间转换的器件。
背景技术
通常接触图像传感器是这样的，其中提供由同模块中的像素一样多的且与光接收器件中使用的是相同类型的光电二极管产生伪像素，用于从光接收器件阵列中分离的暗校正，同时被光屏蔽以避免来自像素上面的光射入。
图20是传统的接触式图像传感器集成电路的电路图。在此现有技术中，由n(n表示一个模块中像素的数量)个光电二极管产生暗校正的伪像素121″，每个光电二极管用P0，j(j＝1至n)表示，这些光电二极管与光接收器件中用到的是同一类型，并且构成从光接收器件阵列111中分离的伪像素阵列121′。提供用于暗校正的伪像素121″，这些伪像素被光屏蔽以避免光从像素上面射入。将组成每个伪像素121″的光电二极管P0，j连接到其开关器件的漏极侧，也就是，组成伪像素的薄膜晶体管T0，j(j＝1至n)对传送单元122充电。通过公共栅极线G0，将薄膜晶体管T0，j的栅电极连接到栅极脉冲产生电路116，从而输出栅极脉冲ΦG0以控制所述薄膜晶体管T0，j的开/关。如图20所示，通过多层线113，将连接到相应伪像素121″的每个薄膜晶体管T0，j的源极连接到公共信号线114，薄膜晶体管Ti，j源极的连接情况与之类似。在每个公共信号线114上形成布线电容CLj(j＝1至n)，因此从光接收器件111″或从伪像素121″输出的电荷被传送到并且累积到相应的布线电容上。在由于电荷被传送到并且累积到相应布线电容上而导致电势升高之后，驱动器IC115读取公共信号线114的电势，并且及时地从输出端子117输出连续的图像信息。因为伪像素121″被光屏蔽，所以当所述薄膜晶体管T0，j导通时，每个暗状态的伪像素121″中产生的电荷被传送到并且累积到公共信号线114相应的布线电容CLj上，从而作为运行驱动器IC115的电压值被读取。包括布线电容CLj的每个公共信号线114中，输出作为暗状态图像信息的所读取的电压值(例如，见JP06-113136A)。
因为伪像素被光屏蔽，所以在如上所述构成的传统图像传感器IC中，光接收器件之间的负载电容中有些不同。而且，因为传统图像传感器IC中的伪像素与光接收器件分离地设置，这就意味着采用不同的公共信号线和不同的像素，所以由于公共信号线之间的布线电容电平的不同、由只有长IC才具有的电源线点阻所产生的电压降而引起的各个IC所固有的固定图形噪声、开关噪声以及温度特性，很难在不平衡下分解因子的同时使暗电平匹配，。
发明内容
本发是已经解决了上述问题，因此本发明的目的是，提供一种图像传感器，其配置有线性布置的多个线性图像传感器IC，其中用控制信号将所述IC中的光接收器件强制复位和初始化，以便在累积周期内任意地输出暗电平，其中采用了同样的光接收器件、同样的抽样&保持电路和同样的公共信号线，从而可以高精度地校正暗电平，同时对因电压降而引起的各个IC所固有的固定图形噪声进行分解因子，该电压降是由只有长IC才具有的电源线电阻、开关噪声和温度特性而产生的。本发明的图像传感器还具有开关器件，该开关器件用于互连所有多个光接收器件的输出端子，每个所述光接收器件输出对应于接收的光量的输出信号。根据分辨率的目标级任意地导通开关器件，该分辨率的范围从最高分辨率到最高分辨率的l/n，并且在各自的抽样&保持电路中将光接收器件的输出的平均值保持在同一电势。这样，可以通过仅仅读取由分辨率限定的相关数据并跳过不必要的数据来提高读取速度，同时确保光接收器件的输出信号的数据不会丢失。
根据本发明，一种图像传感器，其配置有线性布置的多个线性图像传感器IC，包括：
光接收器件电路阵列，其中，布置有用于根据接收的光量输出输出信号的多个光接收器件；
复位电路器件阵列，其用于初始化光接收器件电路阵列；
具有输入端子用于控制复位电路器件阵列的复位控制电路，
其中在有效信号输入该复位控制电路的输入端子的累积周期期间，该复位控制电路输出信号到复位电路器件阵列，以便复位电路器件阵列初始化该光接收器件电路阵列。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明实施例的图像传感器的总电路图；
图2是图1中第n个模块的电路图；
图3是当分辨率是最高分辨率a时的时序图；
图4是当分辨率是最高分辨率a×1/2时的时序图；
图5是当分辨率是最高分辨率a×1/4时的时序图；
图6是当分辨率是最高分辨率a×1/6时的时序图；
图7是当分辨率是最高分辨率a×1/8时的时序图；
图8是TEST1模式的时序图；
图9是TEST2模式的时序图；
图10是TEST3模式的时序图；
图11是初始化电势输出模式的时序图；
图12是接触式图像传感器单元的方框图，其中最后IC芯片的输出是暗电平输出；
图13是图12中的图像传感器单元的时序图；
图14是接触式图像传器单元的方框图，其中第一IC芯片的输出是暗电平输出；
图15是图14中的图像传感单元的时序图；
图16是接触式图像传器单元的方框图，其中任意一个IC芯片的输出可能是暗电平输出；
图17是图16中的图像传感单元的时序图；
图18是接触式图像传感单元的方框图，其中任何一个IC芯片的输出可能是暗电平输出；
图19是图18中的图像传感单元的时序图；
图20是现有技术的电路图；
图21示出了图2中光接收器件之间的开关在相应分辨率级别下的设置；
图22示出了用于图2中的光接收器件之间的开关器件功能测试的的设置；以及
图23示出了图2中的光接收器件的输出初始化电势的设置。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的实施例。图1是根据本发明实施例的图像传感器的总电路图。图2是图1中第n个模块的电路图。图21示出了在图2中光接收器件之间的开关3-n-1，-2，-3，...-24的设置。图22示出了在图2中光接收器件之间的开关3-n-1，-2，-3，...-24的测试的设置。
图3是当分辨率是最高分辨率a时的时序图。图4是当分辨率是最高分辨率a×1/2时的时序图。图5是当分辨率是最高分辨率a×1/4时的时序图。
图6是当分辨率是最高分辨率a×1/6时的时序图。图7是当分辨率是最高分辨率a×1/8时的时序图。图8是TEST1模式的时序图。图9是TEST2模式的时序图。图10是TEST3模式的时序图。图11是图23中初始化电势输出模式的时序图。图12是接触式图像传器单元的方框图，其中最后IC芯片的输出是暗电平输出。图13是图12中图像传感单元的时序图。
图14是接触式图像传器单元的方框图，其中第一IC芯片的输出是暗电平输出。图15是图14中图像传感单元的时序图。
图16是接触式图像传器单元的方框图，其中任意一个IC芯片的输出都可能是暗电平输出。图17是图16中图像传感单元的时序图。
图18是接触式图像传感单元的方框图，该传感单元利用图像信号输出IC芯片和暗电平输出IC芯片之间的差别。图19是图18中的图像传感单元的时序图。
在图1中，光接收器件复位电路器件块1-1，1-2，...，1-m组成光接收器件复位电路阵列1。光接收器件块2-1，2-2，...，2-m组成光接收器件阵列2。光接收器件之间的开关器件块3-1，3-2，...，3-m组成光接收器件之间的开关器件阵列3。放大器电路块4-1，4-2，...，4-m组成放大器1电路阵列4。抽样&保持电路块5-1，5-2，...，5-m组成抽样&保持电路阵列5。放大器2电路块6-1，6-2，...，6-m组成放大器2电路阵列6。读取开关器件块7-1，7-2，...，7-m组成读取开关器件阵列7。由标记8表示公共信号线。扫描电路块9-1，9-2，...，9-m组成扫描电路阵列9。伪开关10具有栅极和通常设置在地(GND)电势以保持通常断开的输出端之一。将伪开关10的另一输出端连接到光接收器件之间的开关器件块3-1的输入端SWIN，使得光接收器件块2-1中第一光接收器件的输出端的负载电容电平匹配余下的光接收器件的输出端的负载电容电平。这样，消除了块之间的固定图形噪声，并且得到统一特性。
标记11表示的是分辨率和TEST模式开关控制电路。采用输入信号X1，X2和X3，所述开关控制电路11任意地产生用来控制光接收器件之间的开关的控制信号SWCTL，以及产生指示扫描电路读取中的跳行顺序的控制信号SRCTL。
标记12表示的是初始化电势输出/复位控制电路。结合初始化电势控制信号X4和分辨率开关控制信号X1、X2及X3，控制电路12任意地控制光接收器件复位控制电路阵列1以在光接收器件的正常操作和光接收器件的恒定初始化之间转换，这将在整个累积周期持续。
用于初始化光接收器件的复位电压VRESET，和用于控制复位器件的复位1(ΦRST1)、复位2(ΦRST2)，被连接到光接收器件复位电路阵列1。光接收器件复位电路阵列1与初始化电势输出/复位控制电路12共享所述的复位电压和复位1和复位2。
将光接收器件之间的开关器件控制信号(SWCTL)的总线连接到光接收器件之间的开关器件阵列3。
将读取光接收器件的信号的公共信号线(SIG)以共享的方式连接到读取开关器件阵列7。
将驱动扫描电路的时钟(ΦCK)连接到扫描电路阵列9，并且在扫描电路块之间共享该时钟。同样，启动脉冲(ΦST)和用来控制扫描电路的读取顺序的控制信号(SRCTL)的总线连接到扫描电路阵列9。
图2示出了第一、第二、...和第m器件块和电路块中的第n块中的24位的电路。在光接收器件复位电路器件块1-n中，每个奇数编号的光接收器件复位开关器件(1-n-1，1-n-3，1-n-5，...，1-n-23)的一端子被提供复位电压VRESET并且被ΦRST1控制，而每个偶数编号的光接收器件复位开关器件(1-n-2，1-n-4，1-n-6，...，1-n-24)的一端子被提供复位电压VRESET并且被ΦRST2控制。将光接收器件块2-n(光电二极管2-n-1，...，2-n-24)中的光电二极管的输出端子分别连接到复位开关器件(1-n-1，...，1-n-24)。
在光接收器件之间的开关器件的块3-n中，光接收器件之间的开关(3-n-1，3-n-2，...，3-n-23)的每一个被连接到邻近的光接收器件的输出端子，并且通过控制信号(SWCTL)的总线被分别控制。SWIN端子是与光接收器件之间的开关器件在前的块或与图1中的伪开关10连接的端子。SWOUT端子是与光接收器件之间的开关器件随后的块或与图1中的GND电势连接的端子。
放大器1电路块4-n具有放大器1(4-n-1，...，4-n-24)，用于在抽样&保持电路块5-n的抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)中临时累积从光接收器件(2-n-1，...，2-n-24)输出的电荷。
将放大器2电路块6-n的放大器2(6-n-1，...，6-n-24)连接到读取开关器件块7-n的开关器件(7-n-1，...，7-n-24)。当输入启动脉冲ΦSTIN并且将分辨率设置到最高级别时，通过SRCTL总线控制的扫描电路块9-n的输出Q1、...、Q24与时钟信号(ΦCK)同步地、一个接一个地导通开关器件块7-n的开关器件(7-n-1，...，7-n-24)，使得已经暂时累积在抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)上的电荷被读取并被送到公共信号线8。当分辨率低于最高级别时，任意地跳过扫描电路块的输出，从而相应地读取累积在抽样&保持电路上的电荷。
图21示出了图2中光接收器件之间的开关在相应分辨率级别下的设置。
在图21中，将信号X4设置为Lo电平。将用于初始化光接收器件的复位电压VRESET和用于控制复位器件的复位1(ΦRST1)、复位2(ΦRST2)设置成正常操作。
当信号X1、X2和X3是Lo电平时，将分辨率设置成关断光接收器件之间的每个开关的最高级别(最高分辨率)。这样，将从光接收器件(2-n-1，...，2-n-24)输出的电荷分别累积在抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)中。图3是当分辨率是最高分辨率时的时序图。当输入启动脉冲ΦSTIN时，扫描电路的输出(Q1，...，Q24)与时钟信号(ΦCK)同步地一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，...，7-n-24)，从而读取累积在抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)中的电荷。将读取的电荷发送到公共信号线8(SIG)。
当信号X1是Hi电平而信号X2和X3是Lo电平时，分辨率是最高分辨率a的一半(最高分辨率a×1/2)，并且将光接收器件之间的奇数编号的开关(3-n-1，3-n-3，...，3-n-23)导通，同时将光接收器件之间的偶数编号的开关(3-n-2，3-n-4，...，3-n-24)关断，从而互连两个邻近的光接收器件的输出。使由接收的光量所决定的光接收器件的光电电荷量加倍，但是其增加被同样加倍的结电容所抵消。将光接收器件输出的平均值以电荷的形式累积在两个邻近的抽样&保持电路中。图4是当分辨率是最高分辨率a×1/2时的时序图。当输入启动脉冲ΦSTIN时，扫描电路的输出Q1、Q4、Q5、Q8、Q9、Q12、Q13、Q16、Q17、Q21、Q22、Q24以与时钟信号(ΦCK)同步规定的顺序一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，7-n-4，7-n-5，7-n-8，7-n-9，7-n-12，7-n-13，7-n-14，7-n-16，7-n-19，7-n-21，7-n-22，7-n-24)，从而读取累积在抽样&保持电路(5-n-1，5-n-4，5-n-5，5-n-8，5-n-9，5-n-12，5-n-13，5-n-14，5-n-16，5-n-19，5-n-21，5-n-22，5-n-24)中的电荷。将读取的电荷发送到公共信号线8(SIG)。
当信号X1是Hi电平，信号X2是Hi电平，而信号X3是Lo电平时，分辨率是最高分辨率a的四分之一(最高分辨率a×1/4)，并且将其级数对应4的倍数的光接收器件之间的任何开关(开关3-n-4，3-n-8，3-n-12，3-n-16，3-n-20，3-n-23)关断，同时将光接收器件之间的其它开关导通，从而互连四个邻近的光接收器件的输出。由接收的光量所决定的光接收器件的光电电荷量成四倍，但是其增加被同样成四倍的结电容所抵消。将光接收器件输出的平均值以电荷的形式累积在四个邻近的抽样&保持电路中。图5是当分辨率是最高分辨率a×1/4时的时序图。当输入启动脉冲ΦSTIN时，扫描电路的输出Q1、Q8、Q9、Q16、Q17、Q24以与时钟信号(ΦCK)同步规定的顺序一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，7-n-8，7-n-9，7-n-16，7-n-19，7-n-24)，从而读取累积在抽样&保持电路(5-n-1，5-n-8，5-n-9，5-n-16，5-n-19，5-n-24)中的电荷。将读取的电荷发送到公共信号线8(SIG)。
当信号X1和X2是Hi电平而信号X3是Lo电平时，分辨率是最高分辨率a的六分之一(最高分辨率a×1/6)，并且将其级数符合6的倍数的光接收器件之间的任何开关(开关3-n-6，3-n-12，3-n-18，3-n-24)关断，同时将光接收器件之间的其它开关导通，从而互连六个邻近的光接收器件的输出。使由接收的光量所决定的光接收器件的光电电荷量被放大六倍，但是其增加被同样被放大六倍的结电容所抵消。将光接收器件输出的平均值以电荷的形式累积在六个邻近的抽样&保持电路中。图6是当分辨率是最高分辨率a×1/6时的时序图。
当输入启动脉冲ΦSTIN时，扫描电路的输出Q1、Q8、Q17、Q24以与时钟信号(ΦCK)同步规定的顺序一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，7-n-8，7-n-17，7-n-24)，从而读取累积在抽样&保持电路(5-n-1，5-n-8，5-n-17，5-n-24)中的电荷。将读取的电荷发送到公共信号线8(SIG)。
当信号X1是Lo电平，信号X2是Lo电平，而信号X3是Hi电平时，分辨率是最高分辨率a的八分之一(最高分辨率a×1/8)，并且将其级数符合8的倍数的光接收器件之间的任何开关(开关3-n-8，3-n-16，3-n-24)关断，而将光接收器件之间剩下的开关导通，从而互连八个邻近的光接收器件的输出。使由接收的光量所决定的光接收器件的光电电荷量被放大八倍，但是其增加被同样被增加八倍的结电容所抵消。将光接收器件输出的平均值以电荷的形式累积在八个邻近的抽样&保持电路中。
图7是当分辨率是最高分辨率a×1/8时的时序图。当输入启动脉冲ΦSTIN时，扫描电路的输出Q1、Q12、Q24以与时钟信号(ΦCK)同步规定的顺序一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，7-n-12，7-n-24)，从而读取累积在抽样&保持电路(5-n-1，5-n-12，5-n-24)中的电荷。将读取的电荷发送到公共信号线8(SIG)。
在任何分辨率级别下，将光接收器件之间的开关3-n-24关断，并且将图1中光接收器件之间的开关器件块3-m的一个输出端子SWOUT接地，使得光接收器件块2-m中最后的光接收器件的输出端子的负载电容电平匹配其余的光接收器件的输出端子的负载电容电平。这样，消除了块之间的固定图形噪声，并且得到统一特性。
图22示出了测试图2中的光接收器件之间开关器件的功能的设置。在图22中，将信号X4设置为Lo电平。将用于初始化光接收器件的复位电压VRESET和用于控制复位器件的复位1(ΦRST1)和复位2(ΦRST2)设置成正常操作。
当信号X1是Hi电平，信号X2是Lo电平，信号X3是Hi电平时，将模式设置为TEST1模式，并且将光接收器件之间偶数编号的开关(3-n-2，3-n-4，...，3-n-24)导通，而将光接收器件之间的奇数编号的开关(3-n-1，3-n-3，...，3-n-23)关断，从而互连两个邻近的光接收器件的输出。这样使ΦRST2处于恒定Hi电平状态，并且始终将初始化电压VRESET提供给偶数编号的光接收器件(2-n-2，-n-4，...，2-n-24)。
在测试中，用光照射每个光接收器件，如果光接收器件之间偶数编号的开关工作正常，那么将每个光接收器件初始化并且输出暗电平。另一方面，如果所述开关不能正常工作，奇数编号的光接收器件输出电荷，该电荷量对应于接收的光量，这样就会检测到不正常工作。图8是TEST1模式的时序图。与当分辨率被设置成最高分辨率a时类似，启动脉冲ΦSTIN的输入导致扫描电路的输出Q1、...、Q24以时钟信号(ΦCK)同步的一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，...，7-n-24)。这样，累积在抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)中的电荷被读出并且被发送到公共信号线8(SIG)。这里示出的是一个实施例，其中光接收器件之间的开关3-n-2不能正常工作，导致第三光接收器件的输出为高。
接下来，当信号X1和信号X2是Hi电平并且信号X3是Lo电平时，将模式设置成TEST2模式，并且将光接收器件之间偶数编号的开关(3-n-2，3-n-4，...，3-n-24)导通，而将光接收器件之间的奇数编号的开关(3-n-1，3-n-3，...，3-n-23)关断，从而互连两个邻近的光接收器件的输出。这样使ΦRST2处于恒定Hi电平状态，并且始终将初始化电压VRESET提供给奇数编号的光接收器件(2-n-1，2-n-3，...，2-n-23)。
在测试中，用光照射每个光接收器件，如果光接收器件之间奇数编号的开关工作正常，那么将每个光接收器件初始化并且输出暗电平。另一方面，如果所述开关不能正常工作，偶数编号的光接收器件输出电荷，该电荷量对应于接收的光量，这样就会检测到不正常工作。图9是TEST2模式的时序图。与将分辨率设置成最高分辨率a时的情况类似，启动脉冲ΦSTIN的输入导致扫描电路的输出Q1、...、Q24与时钟信号(ΦCK)同步的一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，...，7-n-24)。这样，累积在抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)中的电荷被读出并且被发送到公共信号线8(SIG)。这里示出的是一个实施例，其中光接收器件之间的开关3-n-3不能正常工作，导致第四光接收器件的输出为高。
当信号X1是Hi电平，信号X2是Hi电平，信号X3是Hi电平时，将模式设置成TEST3模式，并且将光接收器件之间的所有开关(3-n-1，...，3-n-24)关断。这样使ΦRST2处于恒定Hi电平状态，并且始终将初始化电压VRESET提供给偶数编号的光接收器件(2-n-2，2-n-4，...，2-n-24)。在测试中，用光照射每个光接收器件，如果光接收器件之间的开关工作正常，那么将偶数编号的光接收器件初始化并且输出暗电平，而奇数编号的光接收器件输出电荷，该电荷量对应于接收的光量。另一方面，如果开关不能正常工作，偶数编号的光接收器件输出电荷，该电荷量对应于接收的光量，这样就会检测到不正常工作。
图10是TEST3模式的时序图。与将分辨率设置成最高分辨率a时的情况类似，启动脉冲ΦSTIN的输入导致扫描电路的输出Q1、...、Q24与时钟信号(ΦCK)同步的一个接一个地导通读取开关器件(7-n-1，...，7-n-24)。这样，累积在抽样&保持电路(5-n-1，...，5-n-24)中的电荷被读出并且被发送到公共信号线8(SIG)。这里示出的是一个实施例，其中光接收器件之间的开关3-n-6不能正常工作，导致第六光接收器件的输出为高。
图23示出了用于输出图2中的光接收器件的初始化电势的设置。当信号X4是Hi电平，在累积周期期间用于初始化光接收器件的复位电压VRESET和用于控制复位器件的复位1(ΦRST1)和复位2(ΦRST2)被设置为Hi电平。当信号X1、X2和X3是Lo电平时，将分辨率设置成最高分辨率a。当信号X1是Hi电平而信号X2和X3是Lo电平时，将分辨率设置成最高分辨率a×1/2。当信号X1是Lo电平、信号X2是Hi电平及信号X3是Lo电平时，将分辨率设置成最高分辨率a×1/4。当信号X1是Hi电平、信号X2是Hi电平及信号X3是Lo电平时，将分辨率设置成最高分辨率a×1/6。当信号X1是Lo电平、信号X2是Lo电平及信号X3是Hi电平时，将分辨率设置成最高分辨率a×1/8。
图11是图23中初始化电势输出模式的时序图。在图11中，输入时钟信号ΦCK和启动脉冲ΦST以触发驱动光接收器件，这些器件被用于控制复位器件的复位信号ΦRST1和ΦRST2复位至初始电势，并且被初始化电势控制信号X4所控制。
在累积周期1中，初始化电势控制信号X4是Lo电平。输入第一启动脉冲ΦST之后，产生图1中的复位信号ΦRST1和ΦRST2以便将用于初始化光接收器件的复位电压应用到光接收器件复位电路阵列1。将光接收器件阵列2初始化而得到想要的电压。此后，累积电荷一直到输入第二启动脉冲ΦST，并且根据相应的分辨率级别读取正常图像信号输出。
在累积周期2中，初始化电势控制信号X4是Hi电平。输入第二启动脉冲ΦST之后，产生图1中的复位信号ΦRST1和ΦRST2以便将用于初始化光接收器件的复位电压应用到光接收器件复位电路阵列1。将光接收器件阵列2初始化而得到想要的电压。此后，再次输入复位信号以启动强制的复位状态，在该状态下即便受光照时光接收器件也还保持初始化。因此光接收器件将根据相应的分辨率级别输出暗电平。所述的强制复位状态将持续到输入第三启动脉冲ΦST。
图12是接触式图像传感器单元的方框图，其中最后IC芯片的输出是暗电平输出，图13是图12中的图像传感器单元的时序图.
在图12中，由标记13所表示的传感器IC芯片组成多芯片型图像传感器单元。将用于驱动传感器IC芯片的时钟(ΦCK)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该时钟。将启动脉冲(ΦST)连接到第一IC芯片。将用于分辨率和测试模式开关控制电路的输入信号X1、X2和X3的总线连接到所有的传感器IC芯片，并且在所有的传感器IC芯片之间共享该总线。将复位控制电路的输入端子X4-1连接到最后IC芯片的端子X4，并且将其连接到电源电压Vdd。将复位控制电路的输入端子X4-2以共享的方式连接到其它的IC芯片，并且将其接地。将用于从光接收器件读取信号的信号端子(SIG)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该信号端子。将参考图13，说明如图12所示构成的图像传感器单元的操作。注意，每个传感器IC芯片都用均匀亮度的光照射，并且每个传感器IC芯片重复累积操作、复位及读取操作。
当输入用于驱动所有传感器IC芯片的时钟信号(ΦCK)并且将启动脉冲(ΦST)输入到第一IC芯片时，与时冲信号(ΦCK)同步地、依次从第一IC芯片开始并且以倒数第二个IC芯片终止的顺序输出来自除了最后IC芯片以外的所有IC芯片的图像信号。即使用光单独地照射最后IC芯片，它的光接收器件将仍然保持初始化并且因此一直输出暗电平。
图14是接触式图像传感器单元的方框图，其中第一IC芯片的输出是暗电平输出，图15是图14中的图像传感器单元的时序图。
在图14中，由标记13所表示的每个传感器IC芯片组成多芯片类型的图像传感器单元。将用于驱动传感器IC芯片的时钟(ΦCK)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该时钟。将启动脉冲(ΦST)连接到第一IC芯片。将用于分辨率和测试模式开关控制电路的输入信号X1、X2和X3的总线连接到所有的传感器IC芯片，并且在所有的传感器IC芯片之间共享该总线。将复位控制电路的输入端子X4-3连接到第一IC芯片的端子X4，并且将其连接到电源电压Vdd。将复位控制电路的输入端子X4-4以共享的方式连接到其它的IC芯片，并且将其接地。将用于读取来自光接收器件的信号的信号端子(SIG)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该信号端子。将参考图15，说明如图14所示构成的图像传感器单元的操作。注意，每个传感器IC芯片都用均匀亮度的光照射和每个传感器IC芯片重复累积操作、复位及读取操作。
当输入用于驱动所有传感器IC芯片的时钟信号(ΦCK)并且将启动脉冲(ΦST)输入到第一IC芯片时，与时钟信号(ΦCK)同步地按从第二IC芯片开始并且以最后IC芯片终止的顺序输出来自除了第一IC芯片以外的所有IC芯片的图像信号。即使用光单独地照射第一IC芯片，它的光接收器件将仍然保持初始化并且因此一直输出暗电平。
图16是接触式图像传器单元的方框图，其中任意一个传感器IC芯片的输出能够是暗电平输出，图17是图16中的图像传感单元的时序图。
在图16中，多个由标记13所表示的传感器IC芯片组成多芯片类型的图像传感器单元。将用于驱动传感器IC芯片的时钟(ΦCK)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该时钟。将启动脉冲(ΦST)连接到第一IC芯片。将分辨率和测试模式开关控制电路的输入端子X1、X2和X3的总线连接到所有的传感器IC芯片，并且在所有的传感器IC芯片之间共享该总线。将复位控制电路的输入端子X4作为外部输入端子连接到所有的IC芯片的端子，并且在所有的IC芯片之间共享该输入端子。将用于读取来自光接收器件的信号的信号端子(SIG)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该信号端子。将参考图17说明如图16所示构成的图像传感器单元的操作。注意，每个传感器IC芯片都用均匀亮度的光照射和每个传感器IC芯片重复累积操作、复位及读取操作。
输入用于驱动所有传感器IC芯片的时钟信号(ΦCK)并且将启动脉冲(ΦST)输入到第一IC芯片以启动第一扫描。在第一扫描和第二扫描中，当将Hi电平信号输入到复位控制电路的输入端子X4时，即使用光照射光接收器件时，其仍保持初始化。从第三扫描到第五扫描，输入到复位控制电路的输入端子X4的Lo电平信号启动累积状态，其中光接收器件输出电荷，该电荷量对应于从照射接收的光量。通过上述操作，在第一读取和第二读取中与时钟信号(ΦCK)同步地输出暗电平，并且从第三读取到第五读取中输出图像信号。
图18是接触式图像传感单元的方框图，该接触式图像传感单元利用了图像信号输出IC芯片和暗电平输出IC芯片之间的差别，图19是图18中的图像传感单元的时序图。在图18中，多个由标记13所表示的传感器IC芯片组成多芯片类型的图像传感器单元。将用于驱动传感器IC芯片13、13、...的时钟(ΦCK)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该时钟。将启动脉冲(ΦST)连接到第一IC芯片。将分辨率和测试模式开关控制电路的输入端子X1、X2和X3的总线连接到每个传感器IC芯片13，并且在传感器IC芯片之间共享该总线。将复位控制电路的输入端子X4-5以共享的方式连接到每个IC芯片13，并连接到电源电压GND。将用于读取来自光接收器件的信号的信号端子(SIG)连接到传感器IC芯片，并且在传感器IC芯片之间共享该信号端子。标记14表示的是图像传感器的传感器IC芯片，其用来输出暗电平。将传感器IC芯片14以共享的方式连接到时钟(ΦCK)以驱动传感器IC芯片14。将启动脉冲(ΦST2)连接到传感器IC芯片14。将分辨率和测试模式开关控制电路的输入信号X1、X2和X3的总线连接到传感器IC芯片14。将传感器IC芯片14的复位控制电路的端子X4连接到电源电压VDD。将用于读取光接收器件的暗电平信号的暗电平信号端子(SIG-D)连接到传感器IC芯片14。将信号端子(SIG)和暗电平信号端子(SIG-D)连接到差动放大器15的输入端子，并且通过输出端子OUT将光接收器件的信号分量和光接收器件的暗电平信号之间的差别输出到外部。
将参考图19说明如图18所示构成的图像传感器单元的操作。注意，每个传感器IC芯片都用均匀亮度的光照射和每个传感器IC芯片重复累积操作、复位及读取操作。
当输入用于驱动所有传感器IC芯片13、13、...的时钟信号(ΦCK)并将启动脉冲(ΦST)输入到第一IC芯片，与时钟信号(ΦCK)同步地、依次从第一IC芯片开始到最后IC芯片终止地输出来自IC芯片13、13、...的图像信号。另一方面，每次从一个传感器IC芯片13读取信号时，将启动脉冲(ΦSTZ)输入到暗电平输出IC芯片14。换句话说，将启动脉冲连续地输入到IC芯片14，其中启动脉冲的数量对应于IC芯片13、13、...的数量。暗电平输出IC芯片14与时钟信号(ΦCK)同步地并且与从第一IC芯片13到最后IC芯片13输出的图像信号同步地输出暗电平。从差动放大器输出这两个信号分量之间的差别。
这样，可以通过控制端子X1、X2和X3选择多种分辨率级别，并且由图1中所示的m块同样的电路组成图像传感器。可以从最高分辨率和最低分辨率之间选择多样的分辨率级别，其中，在最高分辨率中通过扫描电路扫描每一个24×m位的光接收器件而顺序地读取数据，在最低分辨率中通过选择性地导通24×m×1/8位的光接收器件之间的开关和用任意的扫描电路扫描光接收器件输出的平均值而跳过某些数据的读取。同样，通过将信息限定到必需的最小量可以提高扫描速度。另外，伪开关用作计数器测量来防范固定图形噪声。图像传感器还可以通过TEST模式提高质量。此外，因为在初始化电势输出模式中图像传感器采用了IC中同样的光接收器件、同样的抽样&保持电路和同样的公共信号线，所以可以高精度地校正暗电平，同时对因电压降所引起的各个IC所固有的固定图形噪声进行分解因子，该电压降是由只有长IC才具有的电源线电阻、开关噪声和温度特性而产生的。
在本实施例中，为了方便将光接收器件的偏压设置为GND(0V)，但是可替代地将其设置到VBIAS(中间电势)或VDD(电源电压)。光接收器件之间的开关器件是NMOS晶体管，但可替代地是PMOS或COMS(传输门)晶体管。用于初始化光接收器件的复位器件是NMOS晶体管，但可替代地采用PMOS晶体管。
通过控制端子X1、X2和X3，构成本实施例的八种扫描类型的图像传感器。控制端子的数量不受限制，可以采用三个以上的控制端子而得到m种扫描类型。
当分辨率低时，只要考虑到保持光接收器件输出的平均值的抽样&保持电路，就可以自由地改变扫描电路的输出布置，并且根据分辨率可以跳过任何数量的扫描电路。
图像传感器IC采用光电二极管作为传感器器件。可替代地，可以采用为光电变换器件的光电晶体管作为传感器器件。这样本发明可应用于线性图像传感器IC和光学指纹传感器，它们能够提取任意信号并且转换分辨率。如果在传感器器件中采用静电电容，那么本发明适用于静电电容型指纹传感器，该指纹传感器能够提取任意信号并且转换分辨率。可以改变和控制端子X1、X2和X3的逻辑，因此通过暗电平输出模式减少和替换一些分辨率转换模式或TEST模式。
如上所述，本发明使当采用同样的IC时多个分辨率级别之间转换成为可能。当分辨率低时，根据分辨率或下游图像处理电路的输入电压通过跳过一些扫描电路来设置读取速度以适合分辨率，同时通过互连光接收器件的输出端子避免遗漏数据，并且同时为了各自的分辨率级别、通过读取光接收器件输出的平均值将光接收器件的输出电平保持不变。同样，因为将光接收器件之间的伪开关连接在块之间并且连接到第一和最后光接收器件，本发明不受固定图形噪声的影响，这样，使每个光接收器件在负载电容电平方面相等。另外，本发明能够通过TEST模式探测由于光接收器件之间开关中的处理异常所产生的故障，从而提高质量。
此外，本发明采用IC中的同样的光接收器件、同样的抽样&保持电路和同样的公共信号线，使得当在对因电压降而引起的各个IC所固有的固定图形噪声进行分解因子的同时输出暗电平时，可以高精度地校正暗电平，该电压降是由只有长IC才具有的电源线电阻、开关噪声和温度特性而产生的。

Claims (3)

1.一种图像传感器，其配置有线性布置的多个线性图像传感器IC，包括：
光接收器件电路阵列，其中，布置有用于根据接收的光量输出输出信号的多个光接收器件；
复位电路器件阵列，其用于初始化所述光接收器件电路阵列；
第一放大器电路阵列，其用于进行所述光接收器件电路阵列输出的阻抗变换；
抽样和保持电路阵列，其用于暂时地保持所述第一放大器电路阵列的输出；
第二放大器电路阵列，其用于进行所述抽样和保持电路阵列输出的阻抗变换；
读取开关器件阵列，其用于读取所述第二放大器电路阵列的输出；以及
扫描电路阵列，其用于控制所述读取开关器件阵列，
其中在累积周期期间用于驱动复位电路器件阵列的开关保持导电，所述的复位电路器件阵列在初始化模式中初始化光接收器件的输出端子，
其中从所述多个线性图像传感器IC中的一个线性图像传感器IC的信号输出端子始终输出所述光接收器件的初始化电势。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述一个线性图像传感器IC为第一线性图像传感器IC。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述一个线性图像传感器IC为最后的线性图像传感器IC。
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