固态成像装置和成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态成像装置和成像系统。
【背景技术】
[0002]近年来，因为复印机产业中的成本竞争，读出原稿的读取器单元也需要降低其成本。作为一种用于降低设在读取器单元中的图像传感器的成本的措施，存在一种在日本专利申请特开第2010-199710号公报中公开的技术。在日本专利申请特开第2010-199710号公报中，多个颜色信号被顺序地对于每种颜色输出到一条共同的输出线，从而减少诸如选择开关之类的元件的数目，并且减小芯片尺寸。此外，还公开一种技术，其将该装置与用于每种颜色的增益切换功能相组合，从而消除后级中的增益调节电路，并且实现系统级的成本降低。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一方面，一种固态成像装置包括:具有多个像素的像素阵列，所述多个像素布置成矩阵并且通过光电转换来生成信号，其中同一行中的像素具有相同颜色的滤光器，而不同行中的像素具有不同颜色的滤光器；多个保持单元，每个保持来自所述多个像素中的每个像素的信号；以及颜色选择单元，被配置为按颜色的顺序依次选择由多个保持单元保持的信号，以满足关系:y = ax+(b/C-d)x，其中所述多个像素在同一行方向上按节距(pitch)X布置，所述多个像素在同一列方向上按节距I布置，a是第一系数，b是一行中的像素的电荷累积时段相对于与该一行相邻的行中的像素的电荷累积时段的偏移，c是从颜色选择单元输出由所述多个像素生成的信号的周期，并且d是第二系数，并且其中第一系数a是大于或等于I的整数，第二系数d是大于或等于O并且小于或等于0.15的值。
[0004]通过以下参考附图对示范性实施例的描述，本发明的更多特征将变得清楚。
【附图说明】
[0005]图1由图1A和IB组成，示出图示出根据本实施例的固态成像装置的配置示例的视图。
[0006]图2是图示出图1A和IB中的像素的配置示例的视图。
[0007]图3是图示出图1A和IB中的固态成像装置的每种颜色的像素阵列的布置示例的视图。
[0008]图4是图示出图1A和IB中的保持单元的配置示例的视图。
[0009]图5是图示出图1A和IB中的颜色选择单元的配置示例的视图。
[0010]图6是图示出图1A和IB中的固态成像装置的操作的定时图。
[0011]图7是图示出根据本实施例的固态成像装置的系统的配置示例的视图。
[0012]图8由图8A、8B、8C和8D组成，示出图示出根据本实施例的固态成像装置的另一配置示例的视图。
[0013]图9由图9A和9B组成，示出图示出根据本实施例的固态成像装置的另一配置示例的视图。
[0014]图10是图示出图9A和9B中的像素的配置示例的视图。
[0015]图11是图示出图9A和9B中的固态成像装置的每种颜色的像素阵列的布置示例的视图。
[0016]图12是图示出图9A和9B中的固态成像装置的操作的定时图。
【具体实施方式】
[0017]现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
[0018]作为一种进一步降低成本的措施，减少作为光源的LED阵列的数目的必要性已经显现出来。然而，如果减少LED的数目，则会出现这样的问题:入射在传感器上的光自身的量因此减少，这成为降低图像质量的因素。
[0019]本发明的一目的是提供一种抑制成本的增大并且同时具有高灵敏度的固态成像装置和成像系统。
[0020]图1由图1A和IB组成，示出图示出根据本发明的实施例的固态成像装置的配置示例的视图。像素阵列100中具有布置成二维矩阵的多个像素101。图2是图示出像素101的配置示例的电路图。光电二极管ro是将光光电转换成电荷并累积电荷的光电转换部。像素101由脉冲pres和脉冲ptx控制。脉冲pres被施加到复位晶体管Ml的栅极。当脉冲pres变成高电平时，复位晶体管Ml被接通，并且光电二极管H)和/或浮置扩散FD被复位到电源电压。从而，光电二极管H)和/或浮置扩散FD中的电荷被复位。此外，脉冲ptx被施加到传送晶体管M2的栅极。当脉冲ptx变成高电平时，传送晶体管M2被接通，并且光电二极管H)中的电荷被传送到浮置扩散FD。浮置扩散FD将电荷转换成电压。放大晶体管M3是用于从输出端子out向后级中的电路输出相应于浮置扩散FD的电压的电压的源极跟随器电路的输入部。
[0021]在图1A和IB中，像素阵列100具有第一行的R像素行110、第二行的G像素行120和第三行的B像素行130。R像素行110由第一行的多个像素101形成，并且是如下的像素行:在该像素行的上面布置有使红色的波长区域中的光透过它的滤光器(optical filter)。G像素行120由第二行的多个像素101形成，并且是如下的像素行:在该像素行的上面布置有使绿色的波长区域中的光透过它的滤光器。B像素行130由第三行的多个像素101形成，并且是如下的像素行:在该像素行的上面布置有使蓝色的波长区域中的光透过它的滤光器。像素阵列100具有布置成矩阵并通过光电转换来生成信号的多个像素101。同一行中的像素101具有同种颜色的滤光器。不同行中的像素101具有互不相同颜色的滤光器。
[0022]如图3中所示，R像素行110、G像素行120和B像素行130是并行布置的。顺便说一下，图3中R像素行110、G像素行120和B像素行130中的像素101所排列的方向在下文中将被称为主扫描方向，并且与主扫描方向垂直的方向将被称为副扫描方向。副扫描方向与原稿读取扫描方向一致。固态成像装置通过在副扫描方向上相对于原稿移动来扫描原稿。此外，如图3中所示，像素101在主扫描方向上的节距被定义为X，并且像素101在副扫描方向上的节距被定义为I。多个像素101被布置成矩阵。像素101的节距X是同一行中的像素101的节距。像素101的节距y是同一列中的像素101的节距。
[0023]图4是图示出图1A和IB中的保持单元200的配置示例的电路图。多个保持单元200通过输入端子in接收来自多个像素101的各个输出信号，并且将输入信号保持在其中。每个保持单元200具有电流源电路401、开关402、电容器CM和缓冲器电路403。与图2中的放大晶体管M3 —起，电流源电路401构成源极跟随器电路。开关402和电容器CM构成采样和保持电路。缓冲器电路403将电容器CM中保持的电压输出到后级中的电路。开关402通过控制脉冲pcm来控制通/断操作。电容器CM在其中保持像素101的复位信号和光学信号。缓冲器电路403向输出端子out输出信号。
[0024]在图1A和IB中，脉冲控制单元300生成用于控制像素101和保持单元200的脉冲 pres_r> pres_g、pres_b、ptx_r> ptx_g、ptx_b、pcm_r> pcm_g 和 pcm_b。脉冲 pres_r 是用于R像素行110中的像素101的脉冲pres。脉冲pres_g是用于G像素行120中的像素101的脉冲pres。脉冲pres_b是用于B像素行130中的像素101的脉冲pres。脉冲ptx_r是用于R像素行110中的像素101的脉冲prx。脉冲ptx_g是用于G像素行120中的像素101的脉冲prx。脉冲ptx_b是用于B像素行130中的像素101的脉冲prx。脉冲pcm_r是用于保持来自R像素行110中的像素101的输出信号的保持单元200的脉冲pcm。脉冲pcm_g是用于保持来自G像素行120中的像素101的输出信号的保持单元200的脉冲pcm。脉冲pcm_b是用于保持来自B像素行130中的像素101的输出信号的保持单元200的脉冲pcm。脉冲控制单元300根据外部控制脉冲分别设定R像素行110和与该行相对应的保持单元200、G像素行120和与该行相对应的保持单元200以及B像素行130和与该行相对应的保持单元200的控制脉冲的脉冲生成时刻。顺便说一下，用于R像素行110和与该行相对应的保持单元200的控制脉冲pres_r、ptx_r和pcm_r被称为R控制脉冲。此外,用于G像素行120和与该行相对应的保持单元200的控制脉冲pres_g、ptx_g和pcm_g被称为G控制脉冲。类似地，用于B像素行130和与该行相对应的保持单元200的控制脉冲pres_b、ptx_b和pcm_b被称为B控制脉冲。
[0025]图5是图示出图1A和IB中的颜色选择单元400的配置示例的电路图。颜色选择单元400设在布置成矩阵的像素101的每一列中。颜色选择单元400选择性地放大被保持在与同一列中的像素101相对应的保持单元200中的每种颜色的信号，并且在其中保持放大的信号。输入端子in_r通过保持单元200接收来自R像素行110中的像素101的输出信号。输入端子in_g通过保持单元200接收来自G像素行120中的像素101的输出信号。输入端子in_b通过保持单元200接收来自B像素行130中的像素101的输出信号。开关501r根据控制脉冲psw_r将输入端子in_r连接到输入电容器Cinr。开关501g根据控制脉冲psw_g将输入端子in_g连接到输入电容器Cing。开关501b根据控制脉冲psw_b将输入端子in_b连接到输入电容器Cinb。在差分放大器503中，负输入端子连接到输入电容器Cinr> Cing和Cinb,并且正输入端子连接到地电位节点。颜色选择单元400具有按如下的放大比率来放大信号的开关电容放大器，该放大比率由输入电容器Cinr、Cing和Cinb与反馈电容器Cf的比率示出。如果Cin = Cinr = Cing = Cinb的关系成立,则放大比率成为Cin/Cf。输入电容器Cinr接收从R像素行110发送的像素信号作为输入，输入电容器Cing接收从G像素行120发送的像素信号作为输入，并且Cinb接收从B像素行130发送的像素信号作为输入。此外，要输入到输入电容器Cinr、Cing和Cinb的每一个的像素信号被分别由控制脉冲psw_r、psw_g和psw_b控制的颜色选择开关501r、501g和501b选择性地米样。来自开关电容放大器的这个输出被保持在保持电容器Ctn或