光电转换设备和图像传感器制造技术

为了以低成本提供一种具有低噪声的光电转换设备，使光电转换设备包括：多个光电转换电路，这些光电转换电路的输出电位根据入射光的量而变化；多个复位电路，其每一个连接到每个光电转换电路的输出；多个非反相放大电路，用于放大光电转换电路的输出电位，每一个非反相放大电路都连接到每个光电转换电路的输出；多个信号读取电路，用于读取来自放大电路的输出；和多个保持电路，用于暂时保持来自非反相放大电路的读输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光电转换设备，用于将光信号转换成电信号，并且更具体地涉及一种图像传感器IC，其是被应用到诸如传真机或图像扫描仪的图像阅读器的光电转换设备；并且接触图像传感器具有一个或多个图像传感器IC。
技术介绍
目前，已经通过增强灵敏度和降低随机噪声来对光电转换设备做了改进。为了借助如图15所示的电路来消除复位噪声，试图通过布置一个噪声信号保持电路来抵消复位噪声。但是，根据这种传统光电转换设备，必须为噪声信号保持电路提供尽可能多的光接收元件，如此增加了芯片面积。并且，为了增强光接收元件的灵敏度，需要增加下游信号处理器电路的放大因子。但是，复位电路之外的电路的热噪声也被同时放大。因此，难以获得高的灵敏度/噪声比。特别地，信号处理器电路必须在高频读出频率上工作，通常为5MHz或更高的频率。在该情况下，高频带噪声也被放大，使得难以得到高的灵敏度/噪声比。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供光电转换设备，包括多个光电转换电路，这些光电转换电路的输出电位根据入射光的量而变化；多个复位电路，其每一个连接到每个光电转换电路的输出；多个放大电路，用于放大光电转换电路的输出电位，每一个放大电路都连接到每个光电转换电路的输出；多个信号读取电路，用于读取来自放大电路的输出；和多个保持电路，用于暂时保持来自放大电路的读输出，其中所述多个放大电路是非反相放大电路。此外，每个非反相放大电路包括运算放大器；放置在运算放大器的输入端和固定电位之间的电容器；放置在运算放大器的输入端和运算放大器的输出端之间的电容器；和放置在运算放大器的输入端和运算放大器的输出端之间的开关电路，其中所述信号读取电路在开关元件切断时接通。并且，在用于顺序地读取从多个光电转换电路到公共信号线的输出信号的光电转换设备中，公共信号线被复位到一个给定电位，预定电位对于参考电压端的电位来说是公共的，光电转换设备合并了一个信号处理器电路，该信号处理器电路具有输入到其中的公共信号线，并且信号处理器电路的参考电压电连接到参考电压端。并且，图像传感器包括多个光电转换设备，其中参考电压端彼此电连接。并且，用于顺序地读取从多个光电转换电路到公共信号线的输出信号的光电转换设备，其中在从相应的光接收元件读取信号的后半周期期间，公共信号线被复位到一个给定电位，光电转换设备合并了一个信号处理电路，该信号处理电路具有输入到其中的公共信号线，该信号处理电路包括一个箝位电路，并且该箝位电路在从相应的光接收元件读取信号的后半周期期间被固定到所述给定电位。根据本专利技术的光电转换设备，信号由多个放大器电路放大，这些放大器电路连接到光电转换电路的输出并放大所述光电转换电路的输出电位，而放大器电路的工作速度仍然较低。由此，可切断高频带的噪声，并且放大具有低噪声的信号。此外，要求高速工作的信号处理器电路的放大因子被设置得较低，因为信号在上流被放大，这使得有减少输出信号的噪声的可能。根据以上事实，有可能以低成本获得具有高的灵敏度/噪声比的光电转换设备，而不需要使用噪声信号保持电路。附图说明在附图中图1是示出根据本专利技术的一个实施例的图像传感器IC的示意图；图2是示出根据本专利技术的一个实施例的接触图像传感器的示意图；图3是示出根据本专利技术的第一实施例的光电转换块的示意电路图；图4是示出根据本专利技术的第二实施例的光电转换块的示意电路图；图5是示出根据本专利技术的一个实施例的光电转换块和信号处理器电路的结构图；图6是示出根据本专利技术的一个实施例的信号处理器电路的方框图；图7是示出根据本专利技术的一个实施例的采样与保持电路的电路图；图8是示出根据本专利技术的一个实施例的缓冲电路的电路图；图9是示出根据本专利技术的一个实施例的放大器电路的电路图；图10是示出根据本专利技术的一个实施例的减法器的电路图；图11是示出根据本专利技术的一个实施例的箝位电路的电路图；图12是示出根据本专利技术的第一实施例的光电转换块和信号处理器电路的操作方法的时序图；图13是示出根据本专利技术的第二实施例的光电转换块和信号处理器电路的操作方法的时序图；图14是示出根据本专利技术的第三实施例的光电转换块和信号处理器电路的操作方法的时序图；和图15是根据传统光电转换设备的电路图和时序图。具体实施例方式现在，将参考附图更详细地描述本专利技术的优选实施例。第一实施例图1是示出构成本专利技术的光电转换设备的图像传感器IC的示意图。图像传感器IC 41由信号处理器电路42、光电转换块43、参考电压端46、和信号输出端47构成。光电转换块43的两条公共信号线被输入到信号处理器电路42，光电转换电路42的输出连接到信号输出端47。这两条公共信号线被两个复位开关9和10复位到参考电压端46的电压。参考电压端46连接到两个复位开关9和10的源、信号处理器电路42的参考电压VREF和光电转换块43的复位电压Vreset。光电转换块43的复位电压Vreset可以是IC内的电压源。图2是示出构成如图1所示的图像传感器IC 41的接触图像传感器的示意图。接触图像传感器由三个图像传感器IC 41构成。所有图像传感器IC 41的信号输出端47在外部彼此连接。并且，所有图像传感器IC 41的参考电压端46在外部彼此连接，并且电容器48连接在参考电压端46和地(GND)之间。电容器48如此放置是为了稳定参考电压端46的电位，并具有大约1μF到100μF的电容。并且可从连接到图2的VREF端的外部电压源向参考电压端46提供电压，或者可从图像传感器IC内的电压源提供电压。相应的参考电压端46的电位由电容器48稳定，电容器48还使得所有芯片的电位相等。结果，可稳定公共信号线的的复位和信号处理器电路42的工作。图6是示出根据本专利技术的一个实施例的信号处理器电路42的方框图。输入到输入端VIN1和VIN2的信号分别通过缓冲放大器22和23被输入到减法器24。减法器24的输出被输入到箝位电路25。减法器24和箝位电路25可具有彼此公共的参考电压，并且连接到VREF端。箝位电路25的输出被输入到缓冲放大器26。缓冲放大器26可用放大器电路来替换。此外，放大器电路的参考电压可变得是VREF端的公共参考电压。缓冲放大器26的输出被输入到采样与保持电路27。采样与保持电路27的输出被输入到缓冲放大器28。缓冲放大器28的输出被输入到选通门29。选通门29的输出连接到输出端VOUT2。根据使用的目的，选通门29可以是不必要的。图7是示出根据本专利技术的一个实施例的采样与保持电路的电路图，该实施例可用于采样与保持电路27。采样与保持电路是由选通门30、虚拟开关31、和电容器C1构成。在采样与保持电路中，选通门30的NMOS和PMOS晶体管尺寸可彼此相等，并且虚拟开关31的NMOS和PMOS晶体管的栅极面积可以是选通门的晶体管的栅极面积的一半，由此抵消φSH和φSHX的脉冲噪声，φSHX和φSH彼此反相。图8是示出根据本专利技术的一个实施例的缓冲放大器的电路图，缓冲放大器由运算放大器32构成。该电路可应用于缓冲放大器22、23、26和28。缓冲放大器可由源跟随器放大器形成。图9是示出根据本专利技术的一个实施例的放大器电路的电路图，该放大器电路由运算放大器32和电阻器构成。代替缓冲放大器26而使用该电路，使得有可能增加信号处理器电路的放大因子。图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换设备，包括：多个光电转换电路，这些光电转换电路的输出电位根据入射光的量而变化；多个复位电路，其每一个连接到每个光电转换电路的输出；多个非反相放大电路，用于放大光电转换电路的输出电位，每一个非反相放大电路都 连接到每个光电转换电路的输出；多个信号读取电路，用于读取来自非反相放大电路的输出；和多个保持电路，用于暂时保持非反相放大电路的读输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：町田聪，
申请(专利权)人：精工电子有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]