專利名稱：圖象檢測設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種其中多個象素共享一個電路的圖象檢測設備以及采用該設備的一種圖象檢測系統(tǒng)。
傳統(tǒng)上，作為采用一個增益單元或者一個現(xiàn)有象素檢測器(APS)的圖象檢測設備，有利用MOS FET、JFET、雙極晶體管的圖象檢測設備。
這些圖象檢測設備以各種方法放大作為光電轉換元件的光電二極管產(chǎn)生的光電荷，隨后輸出放大的光電荷信號，作為圖象信息。由于用于放大光電荷的放大器存在于各個象素中，象素被稱為增益單元或APS。
一個APS包括在各個象素中的一個放大器及其控制器，因此，一個象素中用于光電轉換元件的面積的百分比(面積比)或光入射到一個象素(孔徑)上的面積一般比較小。這使得圖象檢測設備的動態(tài)范圍、靈敏度、以及信/噪比惡化。
如上所述，當在各個象素中都設置了放大器時，如圖40所示，孔徑減小。為了防止放大器造成的面積或孔徑的減小，已經(jīng)提出了多個象素共享一個放大器的方法，如在日本專利申請公開第63-100879號和9-46596號中公布的。
圖41和42顯示了上述文件中顯示的配置。參見圖41和42，標號PD1和PD4表示作為光電轉換元件的光電二極管；MTX1至MTX4是用于傳送光電二極管PD1至PD4產(chǎn)生的光電荷MOS晶體管；MRES是周于復置MOS晶體管MTX1至MTX4的MOS晶體管；且MSF和MSEL是構成一個放大器(源跟隨器)的MOS晶體管。MSEL還被用作選擇象素的選擇開關。
然而，在日本專利申請公開第63-100879和9-46596號中，未討論當多個象素共享一個單個的放大器時在芯片上的前述元件的實際布局。
進一步地，沒有關于在其中多個象素共享的放大器被另一個單元所代替的情況下的布局。
本發(fā)明就是考慮到上述情況而作出的，且其第一個目的是提供一種圖象檢測設備，其中一個公共電路，諸如一個放大器，被多個象素所共享，從而在不使分辨率惡化的情況下實現(xiàn)了良好的性能。
進一步地，本發(fā)明的第二個目的，是提供一種具有噪音減小系統(tǒng)的圖象檢測設備-該噪音減小系統(tǒng)較好地是用在該圖象檢測設備中，其中多個象素共用一個公共電路。
本發(fā)明的第三個目的，是提供一種用前述圖象檢測設備作為檢測器單元的圖象檢測系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，上述第一個目的是通過提供具有多個單元的圖象檢測設備而實現(xiàn)的，每一個單元都包括多個光電轉換元件和這多個光電轉換元件所共用的一個公共電路-它們以一或兩維的方式排列，其中多個光電轉換元件以預定的間隔排列。
第一個目的也是通過提供一種圖象檢測設備而實現(xiàn)的，該圖象檢測設備具有多個單元，每一個單元都包括以兩維方式設置的多個光電轉換元件和這多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其中多個光電轉換元件中被對形成亮度信號具有主要貢獻的彩色濾光器所掩蓋的光電轉換元件，通過使相鄰的光電轉換元件行和列彼此相距地排列，而沿著水平和縱向方向以相同的間隔排列。
進一步地，第一個目的是通過提供一種圖象檢測設備而實現(xiàn)的，該圖象檢測設備具有多個單元，每一個單元都具有以一或兩維方式排列的多個光電轉換元件和被這多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其特征在于包括調節(jié)裝置，用于調節(jié)設置在圖象檢測設備的一個中心部分上的多個光電轉換元件的光接收區(qū)的質心，從而使其以相同的空間間隔彼此相距。
進一步地，第一個目的是通過提供一種圖象檢測設備而實現(xiàn)的，該圖象檢測設備具有多個單元，每一個單元都具有以一或兩維方式排列的多個光電轉換元件和被這多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其特征在于包括調節(jié)裝置，用于根據(jù)一個預定的條件，調節(jié)從設置在圖象檢測設備的一個中心部分上的多個光電轉換元件中選出的光電轉換元件的光接收區(qū)的質心，從而使其以相同的空間間隔彼此相距。
進一步地，為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的，進一步提供了噪音讀取裝置，用于讀取公共電路的噪音；第一信號讀取裝置，用于通過公共電路讀取一個第一信號；第二信號讀取裝置，用于通過公共電路讀取一個第二信號；以及，噪音減小裝置，用于減小第一和第二信號的噪音。
或者，進一步提供了用于讀取公共電路的噪音的噪音讀取裝置；信號讀取裝置，用于通過公共電路讀取多個信號；以及，噪音減小裝置，用于減小多個信號中的噪音。
進一步地，通過提供一種圖象檢測系統(tǒng)而實現(xiàn)了本發(fā)明的第三個目的，該圖象檢測系統(tǒng)具有如上所述的圖象檢測設備、用于在圖象檢測設備上形成圖象的透鏡系統(tǒng)、以及用于處理來自圖象檢測設備的輸出信號的信號處理電路。
從以下結合附圖的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中相同的標號表示相同或類似的部分。
作為本說明書的一部分的附圖顯示了本發(fā)明的實施例，并與描述一起被用來說明本發(fā)明的原理。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖象檢測系統(tǒng)的配置的框圖；圖2A顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的象素中的放大器的布局；圖2B顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的象素中的放大器的另一種布局；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的放大器和兩個光電二極管的實際布局圖案；
圖4是圖3的簡化視圖，其中省略了一部分線路；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的兩個光電二極管和一個放大器的另一種實際布局圖案；圖6是圖5的簡化圖，其中省略了一部分線路；圖7是放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的浮置擴散部分附近的部分；圖8是放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的浮置擴散部分附近的部分；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的CMOS檢測器的一個單元的圖，其中兩個光電二極管共用一個放大器；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的包括信號處理電路的圖象檢測設備的電路圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實施例的圖象檢測設備的操作時序圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實施例的設備的操作時序圖；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的象素的公共電路的布局；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的象素的公共電路的另一布局；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的公共電路的一種實際布局圖案，每一個公共電路被兩個光電二極管所共用；圖16是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的包括一個信號處理電路的圖象檢測設備的電路圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的帶有公共電路和光電二極管的單元的電路圖；圖18是用于說明一種信號處理電路的說明圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的象素中的放大器的布局；圖20是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的象素中的放大器的另一種布局；圖21是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的象素中的放大器的另一種布局；圖22是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的象素中的放大器的另一種布局；圖23是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的象素中的放大器和四個光電二極管的一種實際布局圖案；圖24是是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的象素中的放大器和四個光電二極管的另一種實際布局圖案；圖25是用于說明布局的變化的說明圖；圖26顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的一種實際布局圖案；圖27顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光接收區(qū)的另一種布局；圖28顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的放大器和四個光電二極管的另一種實際布局圖案；圖29是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的芯片上的透鏡的一個例子；圖30是具有根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的上述配置的CMOS檢測器的單元的電路圖；圖31是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的包括信號處理單元的圖象檢測設備的電路圖；圖32是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖象檢測設備的操作時序圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的第一種修正的包括信號處理單元的圖象檢測設備的電路圖；圖34是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的第二種修正的包括一種信號處理單元的圖象檢測設備的電路圖；圖35是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的第二修正的、用于操作圖34顯示的圖象檢測設備的操作時序圖；圖36是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的第二種配置的縱向消隱期間的時序圖；圖37顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的公共電路的配置；圖38是本發(fā)明所應用于的另一種圖象檢測器的單元的電路圖；圖39是根據(jù)本發(fā)明的一種實施例的由四個光電二極管所共用的放大器的配置的電路圖；圖40顯示了象素中的放大器的一種傳統(tǒng)布局；圖41是傳統(tǒng)的配置的電路圖；圖42是另一種傳統(tǒng)配置的電路圖；圖43顯示了當每一個公共電路為兩個象素所共用時象素中的公共電路的布局；圖44顯示了圖43顯示的放大器和兩個光電二極管的一種實際布局圖案；圖45A和45B顯示了彩色濾光器的設置；圖46是當每一個公共電路被四象素所共用時象素中的公共電路的布局；且圖47顯示了四個光電二極管和一個放大器的一種實際布局圖案。
現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細描述本發(fā)明的最佳實施例。
(象素與公共電路的可能的排列)首先，按照日本專利申請公開第63-100879和9-46596的公布，描述多個象素與這些象素所共用的公共電路的可能排列。在以下的說明中，一個放大器被作為圖象檢測設備中的公共電路的例子。
圖43顯示了當各個公共電路被兩個象素所共用時象素中的公共電路的一種布局的例子。在圖43中，顯示了其中作為公共電路的每一個放大器被兩行中的兩個象素所共用的情況，且更具體地說，每一個放大器204都被設置在位于放大器204的行之上和之下的兩個光電二極管203(例如光電二極管對a11和a21、a12和a22、a31和a41、a32和a42等等)之間。注意，作為光電轉換元件的光電二極管203和放大器204的一半構成了一個象素。標號201表示沿著列方向重復的單元，且標號202表示沿著行方向重復的單元。
圖44顯示了兩個光電二極管和一個放大器(一個信號單元)的一種實際布局圖案。在此情況下該圖象檢測設備是一個CMOS檢測器。
參見圖44，標號221表示該單元(被虛線所圍繞的面積)，它在圖43中由標號201和202表示，并具有兩個象素的尺寸，并沿著行和列方向重復地排列。入射到光電二極管222a和222b(被實線圍繞的區(qū)域，與圖43中顯示的光電二極管對a11和a21、a12和a22、a31和a41、a32和a42等等相應)上的光被轉換成電荷(光電荷)，并累積在光電二極管222a和222b中。累積的光電荷分別經(jīng)過用于奇數(shù)行的一個傳送柵極223和用于偶數(shù)行的一個傳送柵極224而被傳遞到一個浮置擴散部分225(也由實線圍繞)，并進一步被傳遞到一個MOS放大器(即放大器204)的柵極(浮柵)226。流過MOS放大器的電流受到調制，且輸出電流經(jīng)過縱向信號線227而從象素陣列被取出。
圖象檢測設備中兩維象素陣列的的X-Y尋址，如圖43所示，是借助縱向信號線227、奇數(shù)行掃描線228、偶數(shù)行掃描線229、以及一個行選擇線230而得到實現(xiàn)的。另外，沿著水平方向還設置了用于提供電源電壓VDD的電源線231和用于把浮置擴散部分225和柵極226復置到一個預定電壓的復置線232。
線228至232被設置在單元的連線之上，且這些線基本上是寬的。在這五條不透明的線228至232之下的區(qū)域不接收光。因此，放大器204被設置在線228至232之下。因此，共用放大器的兩個光電二極管被認為是被設置在放大器的上和下側。
然而，借助這種布局，由于光電二極管的質心(CM)不相等，如圖43所示，產(chǎn)生了以下問題。
首先，如果象素陣列輸出單色信號，由于空間頻率和分辨率在不同的部分中是不同的，分辨率惡化了，而且，出現(xiàn)了波紋。
可以用其顏色排列如圖45A至45B所示的一種彩色濾光器來掩蓋象素陣列。在設計該彩色濾光器時，顏色可以被適當設置，從而使與各種顏色相應的象素之間的間隔的不同得到盡可能的減小。然而，在此情況下顏色排列是受到嚴格限制的。
進一步地，如果采用了如圖45A所示的拜耳(Bayer)濾光器，與對人眼睛最敏感的亮度(Y)信號最有貢獻的綠(G)濾光器相應的象素之間的間隔是不相等的。更具體地說，考慮光電二極管的位置，例如與綠濾光器對應的a12、a23、和a32，沿著列方向的光電二極管a12與a23之間的距離與沿著列方向的光電二極管a23與a32之間的距離是不同的。因此，濾光器排列造成了與綠濾光器相應的象素之間的間隔的不同，從而產(chǎn)生了波紋問題；因此，所獲得的圖象的質量是不好的。
以下結合圖46說明當每一個公共電路被四個象素所共用時公共電路的布局的一個例子。
在此情況下，一個放大器即公共電路被兩行和兩列(2×2)的相鄰的四個象素所共用，且每一個放大器174被四個光電二極管173(諸如2×2光電二極管b11、b12、b21、和b22、以及b31、b32、b41和b42)所圍繞。在圖46中，標號171表示沿著列方向重復的單元，且標號172表示沿著行方向重復的單元。
圖47顯示了四個光電二極管和一個放大器的一種實際布局圖案。在此情況下圖象檢測設備也是CMOS檢測器。
參見圖47，標號181表示一個單元(被虛線圍繞的區(qū)域)，它在圖46中用標號171和172表示并具有四個象素的尺寸，并被沿著行和列方向重復地排列。光入射到光電二極管182a至182d(與圖46中顯示的光電二極管組b11、b12、b21、和b22、以及b31、b32、b41和b42中的一個相應)被轉換成電荷(光電荷)，并累積在光電二極管182a至182d上。累積的電荷分別經(jīng)過柵極183a至183d而被轉移到一個浮置擴散部分185上，并進一步被轉移到MOS型放大器即放大器174的柵極186上。流過MOS型放大器的電流受到調制，且輸出電流經(jīng)過一個縱向信號線187而被從象素陣列上取出。
如圖46所示，圖象檢測設備中的兩維象素陣列的X-Y尋址是借助縱向信號線187、掃描線188a至188d、以及行選擇線190而實現(xiàn)的。另外，用于提供電力VDD的電源線191沿著列方向排列，且用于把浮置擴散部分185和柵極186復置到一個預定電壓的復置線192沿著水平方向排列。
線188至192被設置在單元的連線之上，且這些線基本上是寬的。在這六條不透明線188至192之下的區(qū)域不接收光，因此放大器174被設置在線188至192之下。因此，共用放大器的四個光電二極管被認為是被設置在放大器周圍。
然而，對于這種布局，由于光電二極管的質心(CM)之間的間隔不相等，如圖46所示，產(chǎn)生了以下的問題。
如果象素陣列輸出單色的信號，由于空間頻率和分辨率在不同的部分中是不同的，分辨率下降，且出現(xiàn)波紋。波紋是一個嚴重的問題，且具有波紋問題的圖象檢測設備是不能在市場上銷售的。對于具有其中任何數(shù)目的象素共用單個的公共電路的配置的圖象檢測設備，都是這樣。
因此，本申請的發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出了一種圖象檢測設備，它具有象素和由多個象素共用的電路的改進的設置。
下面將詳細描述這種圖象檢測設備。
(圖象檢測設備的基本配置)圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖象檢測設備的配置的框圖。
如圖1所示，從一個光學系統(tǒng)21進入的光在CMOS檢測器22上形成了一個光學圖象，并由設置在該CMOS檢測器上的一個象素陣列轉換成電荷。光電荷被一個信號處理電路23以預定的方法進一步轉換、處理和輸出。處理的信號被記錄在一個信息存儲介質上或由一個記錄/發(fā)送系統(tǒng)24輸出。記錄或發(fā)送的信息由一個獲取系統(tǒng)27獲取。CMOS檢測器22和信號處理電路23由一個時序控制器25控制，且光學系統(tǒng)21、時序控制器25、以及記錄/發(fā)送系統(tǒng)24、以及獲取系統(tǒng)27由一個系統(tǒng)控制器26控制。
以下詳細描述根據(jù)本發(fā)明的CMOS檢測器22。
(第一實施例)圖2A顯示了當每一個放大器12被沿著列方向相鄰的兩個象素共用時象素中的放大器12的布局，且圖2B顯示了當每一個放大器12被沿著行方向相鄰的兩個象素共用時象素中的放大器12的布局。
在圖2A中，共用一個放大器12的兩個光電轉換元件11(諸如元件對p11和p21、p31和P41、p12和p22、p32和p42、等等)沿著列方向彼此相鄰地排列，且放大器12沿著相鄰的象素設置。以此方式，光電轉換元件11(例如p11、p21、p31、p41、p12、p22、p32、p42)的質心之間沿著行和列方向的間隔都變得相等了。標號13表示沿著列方向重復的單元，且標號14表示沿著行方向重復的單元。
進一步地，在圖2B中，共用一個放大器12的兩個光電轉換元件11(諸如元件對p11和p12、p13和p14、p21和p22、p23和p24、p31和p32、P33和p34、等等)沿著行方向彼此相鄰地排列，且放大器12沿著相鄰的象素設置。以此方式，光電轉換元件11(p11、p12、p13、p14、p21、p22、p23、p24、p31、p32、p33、p34、等等)的質心之間沿著行和列方向的間隔也變得相等了。標號15表示沿著列方向重復的單元，且標號16表示沿著行方向重復的單元。
在第一實施例中，共用每一個放大器12的光電轉換元件11的數(shù)目N等于2(N=2)，然而，該數(shù)目N可以是大于2的任意數(shù)目。
(布局1)圖3顯示了CMOS檢測器22中的兩個光電二極管和一個放大器的一種實際布局圖案，且圖4是圖3的一個簡化圖-其中省略了一部分線。
如圖3所示，CMOS檢測器按照布局標準0.4μm被形成在一個單晶硅基底上。每一個象素都是正方形的，每邊為8μm，且作為放大器12的一個源跟隨放大器被沿著列方向排列的兩個相鄰的象素所共用。因此，如虛線所示并在圖2A中由標號13和14表示的單元31的尺寸為8μm×16μm。多個單元31以兩維的方式排列。
光電二極管32a和32b即光電轉換元件被形成在相應的象素的右邊部分上，且光電二極管32a和32b的形狀幾乎是鏡象。進一步地，光電二極管32a和32b被這樣地設計，即使得光電二極管32a和32b的光接收區(qū)的質心(CM)位于各個象素的大體相同的位置上。在圖3中，光電二極管32a和32b的區(qū)域和浮置擴散(FD)部分35的區(qū)域用粗線表示。進一步地，在圖3中，標號38表示一個奇數(shù)行掃描線，用于控制奇數(shù)行中的各個轉移柵極33；標號39表示偶數(shù)行掃描線，用于控制偶數(shù)行中的各個轉移柵極34；40表示一條行選擇線；且42表示用于控制MOS晶體管的柵極43的復置線。在圖4中，線38至42未顯示。
累積在光電二極管32a和32b上的光電荷經(jīng)過奇數(shù)行的轉移柵極33和偶數(shù)行的轉移柵極34而被轉移到FD部分35上。轉移柵極33和34的尺寸都是L=0.4μm,W=1.0μm(L是溝道長度且W是溝道寬度)。FD部分35經(jīng)過寬度為0.4μm的一條鋁(Al)導線而與一個源跟隨器的柵極36相連，且轉移到FD部分35的光電荷調制柵極36的柵極電壓。柵極36的MOS晶體管的尺寸是L=0.8μm,W=1.0μm，且FD部分35與柵極36的總電容約為5fF。由于Q=CV，柵極36的柵極電壓響應于105個電子的轉移而改變3.2伏特。
從一個VDD端41流入的電流受到柵極36的MOS晶體管的調制，并被傳送到一個縱向信號線37。流過縱向信號線37的電流被一個信號處理電路(未顯示)所處理并形成圖象信息。
隨后，為了把光電二極管32a和32b、FD部分35、以及柵極36的電位設定至預定電位VDD，與復置線42相連的MOS晶體管的柵極43開放(此時，奇數(shù)行的轉移柵極33和偶數(shù)行的轉移柵極34也開放)，從而使光電二極管32a和32b、FD部分35和柵極36與VDD端41相電連接。
隨后，轉移柵極35和36被關閉，從而使光電二極管32a和32b的光電荷累積重新開始。
沿著水平方向排列在各個單元中的線的總數(shù)是四條，具體地是奇數(shù)行掃描線38、偶數(shù)行掃描線39、行選擇線40、復置線42。這四條線以這樣的方式排列，即使得每兩條線被設置在各個象素的上和下端，如圖3所示。
由于這些線是粗線并被設置在象素上方，線的數(shù)目的增大導致了不能接收光的區(qū)域的增大，這減小了孔徑。進一步地，如果設置在一行上方的線的數(shù)目不同于設置在另一行上方的線的數(shù)目，使得一行中有兩條線，另一行中有三條線，則沿著列方向相鄰的光電二極管的質心和孔徑在一行和另一行中是不同的。
在布局1中，電源電壓VDD，通過使一個電源(未顯示)經(jīng)過設置在CMOS檢測器的頂層上的一個金屬光遮蔽層(未顯示)和以通孔形式形成的VDD端41，而與各個象素相連，而被提供到每一個象素，以避免在前面的段落中描述的問題。
借助如上所述的布局1，可以提供具有以彼此相同的間隔排列的多個象素的CMOS檢測器，它具有較高的面積比或高孔徑。
應該注意的是，面積比或孔徑，通過采用例如已知的芯片上的凸透鏡，可以得到進一步的增大。
進一步地，用于提供電源電壓VDD的金屬層不限于光遮蔽膜，并可以是例如用于形成在整個象素上方的電容器的電極材料。
(布局2)圖5顯示了CMOS檢測器22中的兩個光電二極管與一個放大器的另一種實際布局圖案，且圖6是圖5的簡化圖-其中省略了幾條線。進一步地，圖7和8是顯示FD部分的附近部分的放大圖。具體地，圖7是當省略了柵極54上的連線時的圖，且圖8是當在柵極54上設置有導線時的圖。
參見圖6至8，光電二極管52a和52b以及FD部分55的區(qū)域用粗線顯示。布局2還顯示了其中兩個相鄰的象素共用一個單個的放大器的情況-與布局1類似，但這兩個相鄰的象素沿著行方向排列。兩個相鄰的光電二極管的質心位于各個光電二極管的大體相同的位置。
參見圖5和6，標號52a和52b是光電二極管；53是用于奇數(shù)列的轉移柵極；54是用于偶數(shù)列的轉移柵極；55是FD部分；56是源跟隨器的柵極；57是縱向信號線；58是用于控制奇數(shù)列中的轉移柵極53的奇數(shù)列掃描線；59是用于控制偶數(shù)列中的轉移柵極54的偶數(shù)列掃描線；60是行選擇線；且62是用于控制MOS晶體管的柵極63的復置線。注意，連接源跟隨器的柵極56和FD部分55的導線如圖8所示地跨過柵極54。
在布局2中，面積比或孔徑與其中沿著列方向相鄰的兩個象素共用一個放大器的布局1相比得到了改善。因此，實現(xiàn)了具有寬動態(tài)范圍、高靈敏度、以及高信/噪比的CMOS檢測器。
在布局2中，設置了四條必需的線，且用于提供電壓VDD的電源線61沿著列方向被設置在光電二極管的與縱向信號線57的一側相對的一側上。
(噪音減小)本申請的發(fā)明人還開發(fā)了一種信號讀取電路，它用于減小噪音并適合于用在具有如上所述的、其中多個象素共用一個放大器的配置的圖象檢測設備中。
現(xiàn)在結合圖9和10說明噪音減小操作。
圖9顯示了一種CMOS檢測器的單元的電路配置，其中兩個光電轉換元件共用一個放大器。參見圖9,PD1和PD2表示作為光電轉換元件的光電二極管；MTX1和MTX2表示用于把累積在光電二極管PD1和PD2上的光電荷轉移到一個FD部分上的MOS晶體管；MRES表示用于復置FD部分的MOS晶體管；且MSF和MSEL表示構成一個源跟隨器的MOS晶體管。MOS晶體管MSEL還作為選擇光電二極管的開關。
首先，通過導通MOS晶體管MRES而進行復置操作，隨后，從構成源跟隨器的MOS晶體管MSF和MSEL讀出噪音信號。隨后，累積在光電二極管PD1上的光電荷經(jīng)過MOS晶體管MTX1被轉移到MOS晶體管MSF，并隨后經(jīng)過MOS晶體管MSF和MSEL而作為第一信號被讀出。隨后，重新進行復置操作，且累積在光電二極管PD2上的光電荷經(jīng)過MOS晶體管MTX2而轉移到MOS晶體管MSF的柵極上，并經(jīng)過MOS晶體管MSF和MSEL而作為第二信號被讀出。因此，獲得噪音信號、第一信號、以及第二信號，且通過從第一和第二信號減去噪音信號，獲得了沒有噪音成分的與光電二極管PD1相應的信號和與光電二極管PD2相應的沒有噪音成分的信號。
進一步地，可以通過借助改變操作時序而把累積在光電二極管PD2上的光電荷轉移到MOS晶體管MSF的柵極，并同時使累積在光電二極管PD1上的光電荷保持在MOS晶體管MSF的柵極上，而添加與光電二極管PD1相應的光電荷信號和與光電二極管PD2相應的光電荷信號。
以下描述包括根據(jù)第一實施例的信號處理電路的圖象檢測設備。圖10顯示了根據(jù)第一實施例的信號處理電路的圖象檢測設備的等效電路，且圖11和12是用于操作設備的時序圖。
參見圖10和11，縱向掃描操作響應于表示信號φV1或φV2的一個縱向消隱期的一個脈沖而得到啟動。首先，加到第一行的復置線62上的一個信號φTXRO-1在一個水平消隱期(即當信號φHBL為高時)內激活，隨后的線的信號φTXRO-i(i是行號，以下下標的最后部分-i將被省略)以相同的方式被激活。因此，每一行的所有象素都被復置到復置電位VDD。
在各個水平消隱期中，在時期T1中，一個信號φL變?yōu)楦咔遗c縱向信號線57相連的一個晶體管81被導通，且縱向信號線57被復置。同時，信號φTN、φTS1和φTS2也變?yōu)楦撸揖w管82-1、82-2和82-3被導通。因此，用于讀取信號的晶體管84-1、84-2、和84-3和電容83-1、83-2、和83-3(CTNTN、CTS1、CTS2)的上游部分與縱向信號線57相電連接，并得到復置。因此，電容83-1、83-2和83-3上的殘留電荷被除去。
隨后，在時期T2中，將要加到復置線62上的信號φTXRO變成高，且浮柵即各個單元中由MOS晶體管MSF和MSEL構成的源跟隨放大器的柵極被復置到電壓VDD。
隨后，在時期T3中，信號φRV變高且與縱向信號線57相連的用于接地的晶體管80被導通，且縱向信號線57被接地。同時，信號φTN被改變成高以與電容83-1(CTX)相連以把一個噪音成分存儲到縱向信號線57，且晶體管82-1被導通。此時，將要加到行選擇線60上的一個信號φS0為高，且與在MOS晶體管MSF的浮柵處的電位(約為VDD)相應的電流從VDD端41流到電容83-1(CTN)，從而使電容83-1(CTN)存儲與噪音成分相應的電荷。
隨后，在一個時期T4中，加到奇數(shù)列掃描線58上的信號φTXOO被改變至高，奇數(shù)列中的轉移柵極(在此情況下MOS晶體管MTX1)被導通，且累積在光電二極管PD1上的光電荷被轉移到MOS晶體管MSF的浮柵。用于存儲噪音成分的電容83-1(CTN)，當信號φTN變低時，從縱向信號線57斷開，且用于存儲一個光電荷信號的電容83-2(CTS1)在信號φTS1改變至高時得到連接。因此，累積在例如奇數(shù)列中的光電二極管PD1上的電荷經(jīng)過縱向信號線57而被存儲在電容83-2(CTS1)中。
隨后，在時期T5中，信號φL變高，且只有縱向信號線57被復置。由于信號φSO、φTN、φTS1、φTS2為低，其他部分未得到復置，且它們的狀態(tài)得到了保存。
隨后，加到復置線62的信號φTXRO在時期T5與T6之間被改變至高，且源跟隨放大器的柵極(即MOS晶體管MSF的柵極)被復置至電位VDD。
在時期T6中，加到偶數(shù)列掃描線59上的信號φTXOe被改變至高，且累積在偶數(shù)列中的光電二極管PD2上的光電荷被轉移到MOS晶體管MSF的浮柵上。此時，信號φTS2被改變至高，因此用于存儲另一光電荷信號的電容83-3(CTS2)與縱向信號線57相電連接，且累積在例如偶數(shù)列中的光電二極管PD2上的光電荷經(jīng)過縱向信號線57而被存儲在電容83-3(CTS2)上。
以上述方式，與噪音成分、第一信號、以及第二信號相應的電荷按照各個列分別被存儲在一行的電容83-1、83-2和83-3(CTN、CTS1、CTS2)中。
隨后，在時期T7中，為了把存儲在電容83-1、83-2和83-3(CTN、CTS1、CTS2)中的電荷分別依次轉移到放大器86-1至86-3，對于由一個水平移位寄存器71控制的各個列一個水平掃描信號φHn被改變至高，且為各列設置的晶體管84-1至84-3被導通；從而使電容83-1至83-3(CTN、CTS1、CTS2)與相應的放大器86-1至86-3相連。從電容83-1至83-3(CTN、CTS1、CTS2)，噪音成分、第一信號和第二信號得到輸出，且從一個差分放大器87-1，輸出一個通過從第一信號減去噪音成分而獲得的一個信號S1，且通過從第二信號減去噪音成分而從一個差分放大器87-2獲得一個信號S2。注意光電二極管中的光電荷累積也是在時期T7期間進行的。
在其中將要在T5與時期T6之間加到復置線62上的信號φTXRO不改變至高，且不進行復置操作的情況下，偶數(shù)列中的光電二極管PD2所產(chǎn)生的光電荷被轉移到MOS晶體管MSF的浮柵-在那里仍然有光電二極管PD1產(chǎn)生的光電荷；因此，奇數(shù)列中的光電二極管PD1的信號和偶數(shù)行中的光電二極管PD2的信號經(jīng)過縱向信號線57而被存儲在電容83-3(CTS2)中。因此，一個噪音成分、一個與一個光電二極管相應的信號(單個信號成分)、以及與兩個光電二極管相應的一個信號(雙信號成分)被存儲在電容83-1至83-3(CTN、CTS1、CTS2)中。隨后，噪音成分、單信號成分、以及雙信號成分在時期T7期間被輸出至放大器86-1至86-3。隨后，噪音成分由差分放大器87-1從單信號成分中減掉，且信號S1得到輸出。類似地，噪音成分由差分放大器87-2從雙信號成分中減掉且一個信號S2得到輸出。
進一步地，本發(fā)明的第一實施例不限于兩維陣列，并能夠被應用于一維的線檢測器。
根據(jù)上述的第一實施例，可以在不使性能降低(諸如分辨率的惡化和波紋的產(chǎn)生)的情況下實現(xiàn)高精度的圖象檢測器。另外，圖象檢測設備的產(chǎn)量得到提高。
(第二實施例)以下描述本發(fā)明的第二實施例。
圖13和14顯示了當每一個放大器12被兩個光電二極管11所共用時作為公共電路的放大器12與光電二極管11的另一種布局。
如圖13所示，光電二極管11被適當排列，從而使相鄰的行彼此相距一半間距。在奇數(shù)行中，被綠(G)濾光器掩蓋的、主要對亮度(Y)信號有貢獻的象素(以下稱為“G象素”)分別被設定為穿過放大器與被紅(R)濾光器所掩蓋的象素(以下稱為“R象素”，它對色差信號有貢獻)相對，且在偶數(shù)行中，G象素分別被設置為穿過放大器與被藍(B)濾光器所掩蓋的、也對色差信號有貢獻的象素(以下稱為B象素)相對。通過把G象素排列在相鄰的行中并沿著行方向相距一個半間距，沿著行方向的G象素的間隔變得相同，進一步地，沿著列方向的G象素之間的間隔也變得相同。因此，波紋的問題得到解決。且檢測的圖象不發(fā)生惡化。
進一步地，圖14顯示了當光電二極管11得到排列從而使相鄰的列彼此相距半個間距時的一個例子。
圖15顯示了兩個光電二極管和作為公共電路的、由如圖13所示地設置在放大器12的右和左邊的兩個光電二極管11所共用的放大器的一種實際布局圖案。
如圖15所示，CMOS檢測器被形成在一個單晶硅基底上。各個象素是正方形的，每邊為8μm，并由虛線341表示。如上所述，多對光電二極管排列成一個兩維陣列。在各對兩個光電二極管之間，設置有公共電路。由G濾光器(G光電二極管)所掩蓋的光電二極管被設定在公共電路的左邊，且被R或B濾光器(R/B光電二極管)被設定在公共電路的右邊。在圖15中，作為一個例子，采用MOS晶體管的一個放大器被用作公共電路。布局的標準是0.4μm，且作為光電轉換元件的光電二極管342的面積、面積比、孔徑面積、以及孔徑比分別是57.96μm2、60.4％、28.88μm2、和30.1％。這些數(shù)字與傳統(tǒng)的數(shù)字相比是非常高的。
標號343表示一個轉移柵極，用于把光電荷從一個G光電二極管342轉移到浮置擴散(FD)部分345；且標號344表示一個轉移柵極，用于把光電荷從R/B光電二極管342’也轉移到FD部分345。轉移柵極343和344是MOS晶體管，且各個MOS晶體管的溝道長度和溝道寬度分別是0.4μm和1.0μm。標號347表示一個復置柵極，用于通過一個終端350把FD部分345復置到電源電壓VDD的電位；且標號346表示MOS源跟隨放大器的一個柵極。柵極346的電位根據(jù)轉移的電荷而改變，且放大器調制從VDD端350流入的電流。
FD部分345與柵極346的總電容約10fF，且隨著光電二極管的面積的增大，電容也增大。調制的電流經(jīng)過用于有選擇地輸出電流的一個選擇柵極348而最終被輸出到一個縱向信號線349。
進一步地，標號351至354表示用于分別向選擇柵極348、轉移柵極343和344和復置柵極347提供預定電位的掃描線。
(噪音減小)以下描述較好地用于上述圖象檢測器中的用于減小噪音的信號處理。
圖16是根據(jù)第二實施例的等效電路圖。在圖16中，與圖10和15中顯示的相同的單元和元件用相同的標號表示。進一步地，圖17是單元374的等效電路圖，它在圖16中被一條虛線所圍繞且其布局圖案在圖15中顯示，并由公共電路372和在公共電路372兩個側的光電二極管構成。
在圖17中，標號350是VDD端；345是FD部分；363是復置單元，諸如一個MOS晶體管(復置MOS)，用于復置FD部分345；364和364’是諸如MOS晶體管的轉移單元(轉移MOS)，用于把來自光電二極管342和342’的光電荷轉移到FD部分345；365是放大器，諸如一個MOS晶體管，用于放大FD部分345處的電位改變；且366是用于進行選擇的MOS晶體管(選擇MOS)用于有選擇地把來自放大器365的信號輸出到縱向信號線349。進一步地，掃描線354、351、352和353分別用于施加用于導通或關斷復置MOS363、選擇MOS366、轉移MOS364、以及轉移MOS364’的電位。在單元374中，MOS晶體管363、364、364’、365和366構成了公共電路。進一步地，在圖15顯示的布局圖案中，轉移柵極34對應于圖17的轉移MOS364，轉移柵極344對應于轉移MOS364、復置柵極347對應于復置MOS363的柵極，且選擇柵極348對應于選擇MOS366的柵極。
以下參見圖16和17顯示的電路圖和圖11和12顯示的時序圖，描述噪音減小操作。
參見圖11，縱向掃描操作響應于表示信號φV1或φV2的一個縱向消隱期的一個脈沖而得到啟動。首先，加到第一行的復置線354上的一個信號φTXRO-1在一個水平消隱期(即當信號φHBL為高時)內激活，隨后的線的信號φTXRO-i(i是行號，以下下標的最后部分-i將被省略)以相同的方式被激活。因此，每一行的所有象素都被復置到復置電位VDD。
在各個水平消隱期中，在時期T1中，一個信號φL變?yōu)楦?，如圖12所示，且與縱向信號線349相連的一個晶體管81被導通，且縱向信號線349被復置。同時，信號φTN、φTS1和φTS2也變?yōu)楦?，且晶體管82-1、82-2和82-3被導通。因此，用于讀取信號的晶體管84-1、84-2、和84-3和電容83-1、83-2、和83-3(CTN、CTS1、CTS2)的上游的導線與縱向信號線349相電連接，并得到復置。因此，電容83-1、83-2和83-3上的殘留電荷被除去。
隨后，在時期T2中，將要加到復置線354上的信號φTXRO變成高，且浮柵即各個單元中由MOS晶體管365和366構成的源跟隨放大器的柵極被復置到電壓VDD。
隨后，在時期T3中，信號φRV變高且與縱向信號線349相連的用于接地的晶體管80被導通，且縱向信號線349被接地。同時，信號φTN被改變成高以與電容83-1(CTN)相連以把一個噪音成分存儲到縱向信號線349，且晶體管82-1被導通。此時，將要加到行選擇線351上的一個信號φS0為高，且與在MOS晶體管MSF的浮柵處的電位(約為VDD)相應的電流從VDD端350流到電容83-1(CTN)，從而使電容83-1(CTN)存儲與噪音成分相應的電荷。
隨后，在一個時期T4中，加到G象素掃描線353上的信號φTXOO被改變至高，G象素中的轉移柵極(MOS晶體管364)被導通，且累積在光電二極管342上的光電荷被轉移到MOS晶體管365的浮柵。用于存儲噪音成分的電容83-1(CTN)，當信號φTN變低時，從縱向信號線349斷開，且用于存儲一個光電荷信號的電容83-2(CTS1)在信號φTS1改變至高時得到連接。因此，累積在例如G光電二極管342上的電荷經(jīng)過縱向信號線349而被存儲在電容83-2(CTS1)中。
隨后，在時期T5中，信號φL變高，且只有縱向信號線349被復置。由于信號φSO、φTN、φTS1、φTS2為低，其他部分未得到復置，且它們的狀態(tài)得到了保存。
隨后，加到復置線354的信號φTXRO在時期T5與T6之間被改變至高，且FD部分345被復置至電位VDD。
在時期T6中，加到R/B象素掃描線352上的信號φTXOe被改變至高，且累積在R/B光電二極管342′上的光電荷被轉移到MOS晶體管365的浮柵上。此時，信號φTS2被改變至高，因此用于存儲另一光電荷信號的電容83-3(CTS2)與縱向信號線349相電連接，且累積在例如R/B光電二極管342′上的光電荷經(jīng)過縱向信號線349而被存儲在電容83-3(CTS2)上。
以上述方式，與噪音成分、第一信號、以及第二信號相應的電荷按照各個列分別被存儲在一行的電容83-1、83-2和83-3(CTN、CTS1、CTS2)中。
隨后，在時期T7中，為了把存儲在電容83-1、83-2和83-3(CTN、CTS1、CTS2)中的電荷分別依次轉移到放大器86-1至86-3，對于由一個水平移位寄存器71控制的各個列一個水平掃描信號φHn被改變至高，且為各列設置的晶體管84-1至84-3被導通；從而使電容83-1至83-3(CTN、CTS1、CTS2)與相應的放大器86-1至86-3相連。從電容83-1至83-3(CTN、CTS1、CTS2)，噪音成分、第一信號和第二信號得到輸出，且從一個差分放大器87-1，輸出一個通過從第一信號減去噪音成分而獲得的一個G信號，且通過從第二信號減去噪音成分而從一個差分放大器87-2獲得一個R/B信號。注意光電二極管中的光電荷累積也是在時期T7期間進行的。
在其中將要在T5與時期T6之間加到復置線354上的信號φTXRO不改變至高，且不進行復置操作的情況下，R/B光電二極管342′所產(chǎn)生的光電荷被轉移到MOS晶體管365的浮柵-在那里仍然有G光電二極管342產(chǎn)生的光電荷；因此，G光電二極管342的信號和R/B光電二極管342’的信號經(jīng)過縱向信號線349而被存儲在電容83-3(CTS2)中。因此，一個噪音成分、一個與一個光電二極管相應的信號(單個信號成分)、以及與兩個光電二極管相應的一個信號(雙信號成分)被存儲在電容83-1至83-3(CTN、CTS1、CTS2)中。隨后，噪音成分、單信號成分、以及雙信號成分在時期T7期間被輸出至放大器86-1至86-3。隨后，噪音成分由差分放大器87-1從單信號成分中減掉，且G成分信號得到輸出。類似地，噪音成分由差分放大器87-2從雙信號成分中減掉且一個G+R/B信號得到輸出。
現(xiàn)在結合圖18描述根據(jù)第二實施例的、如圖1所示的信號處理電路23。
從CMOS檢測器22輸出的G和R/B分量信號被轉換成亮度(Y)信號和色差(CR,CB)信號。注意亮度信號的低頻分量是利用至少兩個相鄰行的R、G和B信號而產(chǎn)生的。
進一步地，亮度信號的高頻分量是利用至少兩個相鄰行的G信號的高頻分量而產(chǎn)生的。因此，獲得了高分辨率和良好彩色再現(xiàn)的圖象。
根據(jù)上述第二實施例，可以獲得具有良好的靈敏度、高分辨率、和寬動態(tài)范圍的圖象檢測設備。
(第三實施例)以下結合附圖描述本發(fā)明的第三實施例。
圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的、當每一個放大器12被四(2行×2列)象素所共用時象素中的放大器12的布局。
在圖19中，每一個放大器12被設置在四個象素的中心，且四個光電轉換元件11(例如q11,q12,q21,q22)以圍繞放大器12的方式設置。
進一步地，在一個區(qū)域中為各個象素設置了一個光遮蔽單元17，該區(qū)域相對于象素的中心與占據(jù)象素的放大器12的部分對稱。因此，各個光電轉換元件11的質心處于各個象素的中心。因此，光電轉換元件11(q11,q12,q21,q22,q31,q32,q41,q42)沿著行和列方向以相同的間隔D排列。
圖20顯示了字各個放大器12被設置在排列成2×2陣列的四個象素的邊界處且四個光電轉換元件11(例如q11,q12,q21,q22)被適當設置從而夾住每一個放大器12時象素中的放大器12的另一種布局。
另外，光遮蔽單元17被設置在象素的除了放大器12所占據(jù)的周邊區(qū)域以外的三個周邊區(qū)域中，如圖20所示。因此，光電轉換元件11(q11,q12,q21,q22,q31,q32,q41,q42)的質心沿著行和列方向以相同的間隔D分布。
圖20所示的排列被轉動90度，即其中行方向和列方向被交換的排列也是可能的。
進一步地，在圖21所示的排列中，對分辨率最有貢獻的G濾光器被設置在構成單元30的四個象素中的左上象素與右下象素中。在被綠濾光器(G象素)所掩蓋的象素中，在相對于象素的中心與占據(jù)象素的、設置在單元30的中心部分的放大器12的一個部分相對稱的區(qū)域內，設置有一個光遮蔽單元17。因此，G象素的光電轉換元件11的質心處于G象素的中心。借助這種配置，G象素的光電轉換元件q11和q12沿著行和列方向的間隔D都變得相同了。
進一步地，被紅濾光器(R象素)所掩蓋的象素被設置在單元30中的右上象素中，且被藍濾光器(B象素)所掩蓋的象素被設置在單元30中的左下象素中。這些象素沒有光遮蔽單元，因而不同于G象素；然而，由于單個的R象素和單個的B象素被設置在各個單元30中，相鄰的R和B象素之間的間隔變得相等，即都是2D。
圖22是象素中的放大器12的另一種布局。在此布局中，被放大器12和光遮蔽單元17所占據(jù)的區(qū)域減小到G象素中。
(布局1)圖23顯示了圖1中的CMOS檢測器22中的一個放大器和四個光電二極管的一種實際布局圖案。
如圖23中所示的CMOS檢測器被形成在基于0.4μm布局標準的一個單晶硅基底上。各個象素都是正方形的，每邊為8μm，且作為放大器12的一個源跟隨放大器被排列成2×2陣列的四個象素所共用。因此，如虛線所示的單元481的尺寸為16μm×16μm。多個單元481以兩維的方式排列。
光電二極管482a、482b、482c和482d在各個象素中被形成在對角位置，且光電二極管482a至482d的形狀相對于單元481的中心是接近對稱的，且相對于通過單元481的中心的縱向和水平線也是對稱的。進一步地，各個光電二極管的質心(CM)被設計成位于各個象素的相同位置處。進一步地，標號495表示了一個光遮蔽單元。
標號488a是用于控制轉移柵極483a的掃描線；490是行選擇線；且492是用于控制MOS晶體管的柵極493的復置線。
累積在光電二極管482a至482d上的光電荷分別經(jīng)過轉移柵極483a至483d被轉移到一個浮置擴散(FD)部分485。轉移柵極483a至483d的尺寸是L=0.4μm,W=1.0μm(L是溝道的長度且W是溝道寬度)。
FD部分485經(jīng)過寬度0.4μm的鋁(Al)導線與一個源跟隨器的柵極486相連，且轉移到FD部分485的光電荷調制柵極486的柵極電壓。柵極486的MOS晶體管的尺寸是L=0.8μm,W=1.0μm，且FD部分485與柵極486的總電容是約5fF。由于Q=CV，柵極486的柵極電壓響應于105個電子的轉移而改變3.2伏特。
來自VDD端491的電流被柵極486的MOS晶體管所調制，并被轉移到縱向信號線487。流過縱向信號線487的電流受到一個信號處理電路(未顯示)的處理并形成圖象信息。
隨后，為了設定光電二極管482a至482d、FD部分485、以及柵極486的電位設定至預定的電位VDD，與復置線482相連的MOS晶體管的柵極486被打開(此時，轉移柵極483a至483d也被打開)，從而使光電二極管482a至482d、FD部分485、以及柵極486與VDD端491相電連接。
隨后，轉移柵極483a至483d被關閉，從而使光電二極管482a至482d上的光電荷累積重新開始。
在布局1中，沿著水平方向通過單元481的線488a至488d、490和492都帶有1500埃厚的銦錫氧化物透明導體。因此，在上述線之下的光電二極管482a至482d的區(qū)域也接收光，且各個光電二極管的質心與光電二極管的光接收區(qū)的質心相一致。
根據(jù)第三實施例的布局1，可以提供具有較高的面積比和較高孔徑比的CMOS檢測器，其中光電二極管以相等的間距排列。
(布局2)圖24顯示了CMOS檢測器22中的四個光電二極管與一個放大器的另一種實際布局圖案。
參見圖24，標號502a至502b表示光電二極管；503a至503d表示轉移柵極；505表示FD部分；506表示源跟隨器的柵極；507表示一條縱向信號線；508a至508d表示掃描線；510表示行選擇線；且512表示用于控制MOS晶體管的柵極513的復置線。
在第三實施例的布局2中，由于線508a至508d、510和512中的三條線通過各個象素的中心部分。因此，如果這些線是遮蔽進入光電二極管502a至502d的光的金屬導線，各個光電二極管的光接收區(qū)的質心不發(fā)生移動，并保持在各個象素的中心。
在第三實施例的布局2中，通常采用具有較小電阻的不透明的金屬導線，沿著水平方向的線的時間常數(shù)得到了改善，且獲得了高速的圖象檢測設備。
在第三實施例的上述布局1和布局2中，在遮蔽單元之下的部分未得到有效利用?？梢詳U展在光遮蔽單元之下的作為光電轉換元件的光電二極管的區(qū)域，并使擴展的區(qū)域起電荷累積單元的作用。
(布局3)在第三實施例的布局2中，由于線通過各個象素的具有高光接收效率的中心，圖象檢測設備的靈敏度不好。因此，在圖26中顯示了作為第三實施例的布局3的一種改善的布局。圖26是圖20顯示的布局的一種實際布局圖案。
在第三實施例的布局3中，在掃描線528a至528d、行選擇線530、以及復置線532之下，形成了轉移柵極523a至523d、源跟隨器的柵極526、以及用于復置的MOS晶體管的柵極533；因此，可以使各個光電二極管522a至522d的孔徑達到最大。另外，各個光電二極管的孔徑位于各個象素的中心。進一步地，在其中形成有水平和縱向導線的區(qū)域中形成了光遮蔽單元。
進一步地，在第三實施例的布局3中，源跟隨器，如圖20顯示的放大器12，以及用于復置的MOS晶體管沿著行方向被單獨設置在各個光電二極管的周邊部分上，因而被緊湊地排列在沿著行方向延伸的導線之下。
進一步地，由于在右上象素中的導線之下有還未利用的一個大的區(qū)域，可以添加新的配置，諸如智能檢測器。
根據(jù)第三實施例的布局3，光電二極管的面積和孔徑與布局2相比得到了增大，可以提供具有寬動態(tài)范圍的高靈敏度的圖象檢測設備。另外，如果各個象素的尺寸進一步減小且光電二極管的孔徑變小，不會發(fā)生光不進入光電二極管的問題。因此，布局3將是將來的有效的一種布局。
在第三實施例的布局3中，放大器12被設置在各個單元的中心部分，且光接收區(qū)的質心被設計成為與象素的質心相一致。然而，本發(fā)明不限于此，且象素的孔徑的形狀可以是任意設計的，只要該形狀相同并被設置在每一個象素的一個固定位置，例如如圖27所示。
換言之，通過把孔徑設計成相同的形狀并設置在各個象素中的一個預定位置，光接收區(qū)的質心之間的間隔變得相等。
(布局4)圖28顯示了圖1的CMOS檢測器22中的四個光電二極管和一個放大器的與圖21對應的一種實際布局圖案。
在第三實施例的布局4中，彩色濾光器的顏色和顏色的位置是預定的。具體地，在排列成2×2陣列的四個象素中，左上和右下象素被對亮度信號最有貢獻的綠濾光器(G象素)所掩蓋，右上象素被紅濾光器(R象素)所掩蓋，且左下象素被藍濾光器(B象素)所掩蓋。
在布局4中，放大器12和其他的周邊電路被適當?shù)卦O置，從而使G象素的光電二極管542a和542d具有最大的面積和孔徑比。
進一步地，G象素的光接收區(qū)的質心與G象素的質心匹配，因而G象素的質心之間的間隔是相等的。
根據(jù)第三實施例的布局4，可以提供具有高靈敏度的圖象檢測設備。
(芯片上的透鏡和其他變形)圖29顯示了在圖1的CMOS檢測器22中采用芯片上的透鏡時的一個例子。
參見圖29，在單元601的各個象素上形成有一個芯片上的透鏡602。從CMOS檢測器22之外進入的光被芯片上的透鏡602匯集并入射到孔徑603上。標號604表示了其中光被芯片上的透鏡602所匯集的成象區(qū)。
通過控制芯片上的透鏡的位置和設計，成象區(qū)的位置能夠得到比較自由的設定。
因此，當多個象素共用一個單個的放大器時，如果作為光電轉換元件的光電二極管的光電二極管不能以相同的間隔排列，通過控制芯片上的透鏡的設計和位置，也能夠獲得如同由以相同的間隔排列的光電二極管所獲得的圖象信號。
進一步地，如果用在圖象檢測設備中的圖象檢測透鏡不是焦闌的，入射到位于中心部分的檢測器芯片上的光的入射角不同于較外的部分。因此，通過以不同的間隔設置位于CMOS檢測器的較外部分上的光電二極管的孔徑，能夠獲得如同以相同間隔排列的光電二極管所獲得的圖象信號。
根據(jù)第三實施例的布局1至布局4，作為光學部件的光遮蔽單元得到調節(jié)以使光接收區(qū)之間的間隔相同。借助芯片上的透鏡，通過調節(jié)芯片上的透鏡即其他光學部件的設計和位置，而使得光接收區(qū)的間隔視在相同。
應該注意的是，采用諸如芯片上的透鏡的光學部件的配置也適用于第一和第二實施例。
(噪音減小)本申請的發(fā)明人還開發(fā)了適用于具有如上所述的配置的圖象檢測設備-其中多個象素共用一個放大器-的用于減小噪音的一種信號讀取電路。
圖30是具有上述配置的CMOS檢測器的單元的電路圖。
參見圖30，標號q11、q12、q21和q22是作為光電轉換元件的光電二極管；MTX1至MTX4是用于把累積在光電二極管q11、q12、q21和q22上的光電荷轉移到一個浮置擴散(FD)部分的MOS晶體管；MRES是用于復置FD部分的晶體管；且MSF和MSEL是構成一個源跟隨器的MOS晶體管。MOS晶體管MSEL還被作為選擇光電二極管的選擇開關。
以下描述包括根據(jù)第三實施例的信號處理電路的圖象檢測設備的操作。圖31是包括信號處理單元的圖象檢測設備的等效電路圖。
圖32是圖31顯示的圖象檢測設備的操作的時序圖。
參見圖31和32，縱向掃描操作響應于表示信號φV1或φV2的一個縱向消隱期的一個脈沖而得到啟動。首先，加到第一行的復置線573上的一個信號φTXRO-1在一個水平消隱期(即當信號φHBL為高時)內激活，用于隨后的線的信號以相同的方式被加上。因此，每一行的所有象素都被復置到復置電位VDD。
如圖32所示，在各個水平消隱期中，在時期T11中，一個信號φL變?yōu)楦咔遗c縱向信號線557相連的一個晶體管561被導通，且縱向信號線557被復置。同時，信號φTN、φTS1和φTS2也變?yōu)楦撸揖w管562-1、562-2和562-3被導通。因此，用于讀取信號的晶體管564-1至564-3和電容563-1至563-3(CTN、CTS1、CTS2)的上游部分與縱向信號線557相電連接，并得到復置。因此，電容563-1、563-2和563-3上的殘留電荷被除去。
隨后，在時期T12中，將要加到復置線573上的信號φTXRO變成高，且浮柵即各個單元中由MOS晶體管MSF和MSEL構成的源跟隨放大器的柵極被復置到電壓VDD。
隨后，在時期T13中，信號φRV變高且與縱向信號線557相連的用于接地的晶體管560被導通，且縱向信號線557被接地。同時，信號φTN被改變成高以與電容563-1(CTN)相連以把一個噪音成分存儲到縱向信號線557，且晶體管562-1被導通。此時，將要加到行選擇線574上的一個信號φS0為高，且與在MOS晶體管MSF的浮柵處的電位(約為VDD)相應的電流從VDD端流到電容563-1(CTN)，從而使電容563-1(CTN)存儲與噪音成分相應的電荷。
隨后，在一個時期T14中，加到奇數(shù)列掃描線571上的信號φTXOOO被改變至高，奇數(shù)行中的奇數(shù)列的轉移柵極(在此情況下MOS晶體管MTX1)被導通，且累積在光電二極管q11上的光電荷被轉移到MOS晶體管MSF的浮柵。用于存儲噪音成分的電容563-1(CTN)，當信號φTN變低時，從縱向信號線557斷開，且用于存儲一個光電荷信號的電容563-2(CTS1)在信號φTS1改變至高時得到連接。因此，累積在例如奇數(shù)行中的奇數(shù)列中的光電二極管q11上的電荷經(jīng)過縱向信號線557而被存儲在電容563-2(CTS1)中。
隨后，在時期T15中，信號φL變高，且只有縱向信號線557被復置。由于信號φSO、φTN、φTS1、φTS2為低，其他部分未得到復置，且它們的狀態(tài)得到了保存。
隨后，加到復置線573的信號φTXRO在時期T15與T16之間被改變至高，且源跟隨放大器的柵極(即MOS晶體管MSF的柵極)被復置至電位VDD。
在時期T16中，加到偶數(shù)列掃描線572上的信號φTXOeO被改變至高，且累積在奇數(shù)行中的偶數(shù)列中的光電二極管q12上的光電荷被轉移到MOS晶體管MSF的浮柵上。此時，信號φTS2被改變至高，且累積在光電二極管q12上的光電荷以同樣方式經(jīng)過縱向信號線557而被存儲在電容563-3(CTS2)上。
以上述方式，與噪音成分、第一信號、以及第二信號相應的電荷按照各個列分別被存儲在一行的電容563-1、563-2和563-3(CTN、CTS1、CTS2)中。
隨后，在時期T17中，為了把存儲在電容563-1、563-2和563-3(CTN、CTS1、CTS2)中的電荷分別依次轉移到放大器566-1至566-3，對于由一個水平移位寄存器559控制的各個列，一個水平掃描信號φHn被改變至高，且為各列設置的晶體管564-1至564-3被導通；從而使電容563-1至563-3(CTN、CTS1、CTS2)與相應的放大器566-1至566-3相連。從電容563-1至563-3(CTN、CTS1、CTS2)，噪音成分、第一信號和第二信號得到輸出，且從一個差分放大器567-1，輸出一個通過從第一信號減去噪音成分而獲得的一個信號S1，且通過從第二信號減去噪音成分而從一個差分放大器567-2獲得一個信號S2。注意光電二極管中的光電荷累積也是在時期T17期間進行的。
進一步地，通過在上述操作中把信號φTXOOe和φTXOee而不是信號φTXOOO和φTXOeO改變至高，讀出了與偶數(shù)行中的光電二極管q21和q22中累積的光電荷相應的信號，且從這些光電荷信號中減掉噪音成分從而獲得信號S1和S2。
(第三實施例的第一種修正)以下描述包括一個信號處理電路的圖象檢測設備的另一種配置。
圖33是包括該信號處理單元的圖象檢測設備的等價電路。
在修正1中，設置了四個電容563-2至563-5(CTS1至CTS4)以存儲光電荷信號，且不同的信息可被存儲在相應的電容563-2至563-5中。更具體地說，例如，與累積在光電二極管q11中的光電荷相應的一個信號被存儲在電容563-2(CTS1)中，且與累積在光電二極管q22中的光電荷相應的一個信號被存儲在電容563-5(CTS4)中。因此，在放大器566的下游部分中進行的處理可以以半時鐘速度進行，以實現(xiàn)與具有圖31所示的配置的圖象檢測設備的通過量相同的通過量。因此，與圖31顯示的配置相比，放大器566、差分放大器567、以及其他的處理電路也可以以半時鐘速度工作。因此元件工作所需的速度得到了降低，且可以采用成本低廉的較低性能的元件來構成電路。結果，系統(tǒng)的成本得到了降低。
注意，將要存儲在電容中的電荷不限于分別與累積在相應的光電二極管中的光電荷相應的電荷，且通過控制轉移柵極與復置MOS的工作，額外的電荷可得到存儲。當CMOS檢測器22具有例如如圖21顯示的配置時，可以在電容563-2(CTS1)中存儲G光電二極管q11的光電荷信號，在電容563-3(CTS2)中存儲G光電二極管q22的光電荷信號，并在電容563-4(CTS3)中存儲R光電二極管q12和B光電二極管q21的光電荷信號。把這種配置用于更智能化地利用各個象素的智能檢測器中是有效的。
根據(jù)如在第三實施例中和第三實施例的第一種修正中描述的配置，可以減小分別為各個單元設置的放大器的特性的變化所造成的噪音。
(第三實施例的第二種修正)以下結合圖34和35描述第三實施例的第二修正的圖象檢測設備的操作的情況。圖34是包括一個信號處理電路的圖象檢測設備的等價電路，且圖35是用于操作圖34顯示的圖象檢測設備的時序圖。
首先，在一個水平消隱期中，累積在象素上的光電荷被轉移且光電二極管被復置到初始狀態(tài)。
在一個時期T21中，縱向信號線557通過把一個信號φRv改變至高而得到復置，以除去縱向信號線557上的殘留電荷。同時，在電容CTN1、CTN2、CTS1、CTS2上的殘留電荷通過把信號φTN1、φTN2、φTS1和φTS2改變到高而得到除去。
在φT22期間，在轉移第一行中的奇數(shù)列中的光電二極管(q11,q13,……q1(n-1))的光電荷之前，放大器的柵極(MOS放大器MSF的柵極)通過把信號φTXRO改變至高而得到復置，且柵極上的殘留電荷被除去。在復置了柵極之后，復置噪音保留了下來。
在時期T23期間，來自時期T22的復置噪音和放大器的偏離電壓被轉移到電容CTN1。放大器的輸出端，通過把一個信號φSO改變至高，而與縱向信號線557相電連接，且一個信號φL至被改變至高以導通用于激活放大器的MOS晶體管561。進一步地，信號TN1被改變至高以使電容CTN1與相應的縱向信號線557相電連接。因此，噪音被存儲在電容CTN1中。
在時期T24期間，第一行中的奇數(shù)列中的光電二極管(q11,q13,……q1(n-1))上的光電荷被轉移到電容CTS1。通過把信號φL、φTS1和φSO改變至高，放大器和電容CTS1得到電連接。
當信號φTXOO變?yōu)楦邥r，光電荷從第一行中的奇數(shù)列中的各個光電二極管被轉移到放大器。借助這種操作，光電荷在放大器的柵極上被加到來自時期T22的復置噪音上。這種柵極電壓被進一步疊加到偏離電壓上，且信號(S1+N1)被存儲在各個電容CTS1上。
在時期T25至T28期間，第一行中的偶數(shù)列中的光電二極管(q12,q14,……q1n-1)的光電荷被轉移到電容CTS2?；镜牟僮髋c在時期T21至T24期間進行的操作相同，只是信號φTXOe而不是信號φTXOO被改變至高，一個信號φTN2而不是信號φTN1被改變至高，且一個信號φTS2而不是信號φTS1被改變至高。
在時期T29期間，縱向信號線557、放大器、以及轉移MOS上的殘留電荷被除去，從而完成了復置噪音和光電荷信號的傳送。
在上述處理之后，噪音信號N1和N2，以及信號(S1+N1)和(S2+N2)被分別存儲在電容CTN1、CTN2、CTS1和CTS2中。在時期T210期間，這些信號，響應于受到一個水平移位寄存器559的控制的信號φH1和φH2，經(jīng)過水平信號線，而得到輸出。隨后，在差分放大器A1中，噪音信號N1被從信號(S1+N1)中減掉，從而輸出信號S1，且在差分放大器A2中，噪音信號N2被從光電荷信號(S2+N2)中減掉，從而輸出一個信號S2。
因此，獲得了有把握地與累積在第一行中的光電二極管q11至q1n上的光電荷相應的光電荷信號。在時期T24和T28中，當光電荷被轉移到柵極時，充電操作開始。
在下一個水平消隱期中，對第二行重復對第一行進行的如上所述的操作。在讀取了第二行中的光電二極管的光電荷之后，四個象素共用的放大器被置于斷開狀態(tài)，直到進行下一個操作時的下一個縱向消隱期。
為了讀出兩行的光電荷，需要把另一組電容CTN1、CTS1和CTS2、以及差分放大器A1和A2加到圖34顯示的配置上。更具體地說，在上述操作中，借助單個的行在一個非隔行操作中讀出光電荷，而兩行的光電荷在一個水平周期中讀出。
圖36是縱向消隱期期間的時序圖。
在一個單個的縱向消隱期中，上述在水平消隱期里進行的操作被重復與行數(shù)相同的次數(shù)?？v向移位寄存器在各個水平消隱期里為各行輸出操作脈沖φTXOO、φTXOe、φTXRO、和φSO。
如上所述，在第三實施例的第二種修正中，除了除去由于如第三實施例和第三實施例的第一種修正中描述的放大器的特性的變化而產(chǎn)生的噪音，還除去了復置噪音。
(第四實施例)現(xiàn)在描述本發(fā)明的第四實施例。
在第四實施例中，描述其中附加的功能把加到上述實施例中的、在單元中被共用的放大器和公共電路上的情況。
圖37顯示了具有這種附加功能的公共電路的配置。
在放大器701的下游，添加了存儲器702、差分放大器703、以及比較器704。如前述實施例中所述，噪音被臨時存儲在存儲器702中，一個信號(S-N)被轉移到差分放大器703的正端，且差分放大器703取得噪音與信號(S-N)之差，從而獲得不包括噪音成分的信號S。該信號被轉移到一條縱向信號線?；蛘?，根據(jù)信號的使用目的，獲得的信號可由比較器704數(shù)字化。
進一步地，通過用一個模擬-數(shù)字(A/D)轉換器取代比較器704，可獲得數(shù)字信號。從A/D轉換器輸出的該數(shù)字信號可以是串行信號或并行信號。該電路是根據(jù)使用目的而任意改變。
(其他實施例)本發(fā)明不限于如圖41或42中顯示的一般CMOS檢測器，且可以被應用于如圖38顯示的、在ISSCC98/SESS:ON11/IMAGESENSORS/PAGER FA11.8pp182中公布的圖象檢測器。
在此情況下，由四個光電二極管共用的一個放大器的配置可以是如圖39所示的。
進一步地，本發(fā)明不限于CMOS檢測器，并可被應用于任何APS檢測器。
進一步地，在第一至第四實施例中，設置了多個光電轉換元件以共用一個單個的放大器，從而一起形成了一個單元，然而，該放大器也可以被處理從多個光電轉換元件輸出的信號的其他單元所取代。例如，可以用A/D轉換電路(美國專利第5,431,425號)和例如圖象壓縮器(Journal of Television Society vol.150,no.3 pp.335to 338,1995)的信號處理電路來代替放大器。
本發(fā)明不限于上述實施例且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以進行各種改變和修正。因此本發(fā)明的公開范圍由所附的權利要求書確定。
權利要求
1．一種具有多個單元的圖象檢測設備，每個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其中所述多個光電轉換元件以預定的間隔排列。
2．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中在各個單元中的所述多個光電轉換元件沿著一個方向并排地設置，且所述公共電路被設置在每個多個光電轉換元件的邊緣處。
3．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中各個單元中的所述多個光電轉換元件沿著一個方向并排地排列，且所述公共電路被設置在沿著與所述多個光電轉換元件的排列方向相垂直的一個方向排列的相鄰的單元之間。
4．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中所述公共電路被設置在各個沿著一個水平方向排列的多個光電轉換元件的邊緣上。
5．根據(jù)權利要求4的圖象檢測設備，其中所述單元由多個象素構成一每一個象素都包括一個光電轉換元件，且通過各個象素的水平導體的數(shù)目是相同的。
6．根據(jù)權利要求4的圖象檢測設備，其中所述單元由多個光電轉換元件構成，且各個象素的層之間的接觸部分被適當設置從而使通過各個單元上方的若干個導體以及不與通過單元上方的一個導體相連的一個接觸部分與象素的一個光遮蔽膜相連。
7．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中所述公共電路被設置在沿著一個縱向方向排列的各個多個光電轉換元件的邊緣處。
8．根據(jù)權利要求7的圖象檢測設備，其中所述單元由多個象素構成-每一個象素都包括一個光電轉換元件，且通過各個象素上方的縱向導體的數(shù)目是相同的
9．根據(jù)權利要求7的圖象檢測設備，其中所述單元由多個象素構成，其中每一個象素都包括一個光電轉換元件，且各個象素的層之間的接觸部分被適當設置從而使若干通過各個單元上方的導體以及不與通過單元上方的一個導體相連的一個接觸部分與象素的一個光遮蔽膜相連。
10．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取噪音；第一信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取第一信號；第二信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取一個第二信號；以及噪音減小裝置，用于減小所述第一和第二信號中的噪音。
11．根據(jù)權利要求10的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
12．根據(jù)權利要求10的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
13．根據(jù)權利要求10的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從該光電轉換元件和同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
14．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取多個信號；以及噪音減小裝置，用于減小所述多個信號的噪音。
15．根據(jù)權利要求14的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
16．根據(jù)權利要求14的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的多個所述光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的其他多個光電轉換元件讀取的。
17．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于放大并輸出來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號的放大器。
18．根據(jù)權利要求17的圖象檢測設備，其中所述公共電路進一步包括用于轉移來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號的轉移裝置和用于復置所述公共電路的復置裝置。
19．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于把來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號轉換成數(shù)字信號的數(shù)字信號轉換裝置。
20．根據(jù)權利要求1的圖象檢測設備，其中所述公共電路是一個信號處理單元。
21．一種圖象檢測設備，它具有多個單元，每一個單元都包括以兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其中所述多個光電轉換元件中被對形成亮度信號最有貢獻的彩色濾光器所掩蓋的光電轉換元件，通過排列彼此相距的光電轉換元件行或列而以相同的間隔沿著水平和縱向方向排列。
22．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，其中被對亮度信號的形成最有貢獻的彩色濾光器所掩蓋的所述光電轉換元件的相鄰行或列彼此相距3/2個間距。
23．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，其中各個單元中的所述多個光電轉換元件被設置在所述公共電路的兩側上。
24．根據(jù)權利要求23的圖象檢測設備，其中掩蓋設置在所述公共電路的一側上的所述多個光電轉換元件的一個彩色濾光器對亮度信號的形成有貢獻，且掩蓋設置在所述公共電路的另一側上的另一光電轉換元件的彩色濾光器對一個彩色信號的形成有貢獻。
25．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，進一步包括用于根據(jù)從所述多個光電轉換元件獲得的信號形成一個亮度信號和一個色差信號的信號處理裝置。
26．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；第一信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取一個第一信號；第二信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取一個第二信號；以及噪音減小裝置，用于減小所述第一和第二信號的噪音。
27．根據(jù)權利要求26的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
28．根據(jù)權利要求26的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
29．根據(jù)權利要求26的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從該光電轉換元件和同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
30．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取多個信號；以及噪音減小裝置，用于減小所述多個信號的噪音。
31．根據(jù)權利要求30的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
32．根據(jù)權利要求30的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的其他多個光電轉換元件讀取的。
33．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于放大并輸出來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號的放大器。
34．根據(jù)權利要求33的圖象檢測設備，其中所述公共電路進一步包括用于轉移來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號的轉移裝置和用于復置所述公共電路的復置裝置。
35．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，其中所述公共電路是數(shù)字信號轉換裝置，用于把來自所述多個光電轉換元件的每一個的信號轉換成數(shù)字信號。
36．根據(jù)權利要求21的圖象檢測設備，其中所述公共電路是一個信號處理單元。
37．一種圖象檢測設備，它具有多個單元，每一個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件共用的一個公共電路，包括調節(jié)裝置，用于調節(jié)設置在圖象檢測設備的中心部分上的所述多個光電轉換元件的光接收區(qū)的質心，從而使其以相同的空間間隔分布。
38．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述調節(jié)裝置是一個光學部件。
39．根據(jù)權利要求38的圖象檢測設備，其中所述光學部件是一個光遮蔽單元。
40．根據(jù)權利要求39的圖象檢測設備，其中所述光遮蔽單元被設置在相鄰的單元之間。
41．根據(jù)權利要求39的圖象檢測設備，其中多個光遮蔽單元被適當設置從而相對于通過各個單元的中心上方的水平或縱向線對稱。
42．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述多個光電轉換元件的孔徑被置于各個象素中的一個固定位置。
43．根據(jù)權利要求38的圖象檢測設備，其中所述光學部件是一個芯片上的透鏡。
44．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中孔徑得到調節(jié)從而使在圖象檢測設備的一個周邊區(qū)域中的所述光電轉換元件(11)的光接收區(qū)的質心處于相同的間隔。
45．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述多個光電轉換元件的光接收區(qū)的質心與象素的相應質心一致。
46．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中各個所述單元具有沿著一個預定方向通過單元上方的導體且所述導體是透明導體。
47．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中各個所述單元具有沿著一個預定方向通過所述單元上方的導體，且所述導體通過多個象素的中心-這些象素每一個都包括一個光電轉換元件。
48．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中各個所述單元具有沿著一個預定方向通過單元上方的導體，且所述導體被設置在多個象素之每一個的一個側部的上方-這些象素每上個都包括一個光電轉換元件，且所述光電轉換元件被設置在象素的其他部分上。
49．根據(jù)權利要求48的圖象檢測設備，其中所述公共電路被設置在導體之下。
50．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中各個所述單元包括導體，且每一個都包括光電轉換元件的多個象素的每一個在各側上都具有相同數(shù)目的導體。
51．根據(jù)權利要求50的圖象檢測設備，其中所述公共電路被設置在導體之下。
52．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述公共電路被設置在各個單元的一個中心部分上。
53．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；第一信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取第一信號；第二信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取第二信號；噪音減小裝置，用于減小所述第一和第二信號的噪音。
54．根據(jù)權利要求53的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
55．根據(jù)權利要求53的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從在各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
56．根據(jù)權利要求53的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從該光電轉換元件和同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
57．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取多個信號；以及噪音減小裝置，用于減小所述多個信號的噪音。
58．根據(jù)權利要求57的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
59．根據(jù)權利要求57的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的其他多個光電轉換元件讀取的。
60．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于放大和輸出來自所述多個光電轉換元件中的每一個的信號的放大器。
61．根據(jù)權利要求60的圖象檢測設備，其中所述公共電路進一步包括用于轉移來自所述多個光電轉換元件中的每一個的信號的轉移裝置和用于復置所述公共電路的復置裝置。
62．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于把來自所述多個光電轉換元件的每一個的信號轉換成數(shù)字信號的數(shù)字信號轉換裝置。
63．根據(jù)權利要求37的圖象檢測設備，其中所述公共電路是一個信號處理單元。
64．一種具有多個單元的圖象檢測設備，每一個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，包括調節(jié)裝置，用于根據(jù)一個預定條件，調節(jié)設置在圖象檢測設備的中心部分上的、從所述多個光電轉換元件選出的光電轉換元件的光接收區(qū)的質心，從而使其以預定的空間間隔分布。
65．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，其中在該預定條件下各個單元中的至少一個所述光電轉換元件得到選擇。
66．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，其中其中該預定條件是光電轉換元件被一個彩色濾光器所掩蓋一該彩色濾光器對亮度信號的形成最有貢獻。
67．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，其中所述調節(jié)裝置是一個光遮蔽單元。
68．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；第一信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取一個第一信號；第二信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取第二信號；以及噪音減小裝置，用于減小所述第一和第二信號的噪音。
69．根據(jù)權利要求68的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
70．根據(jù)權利要求68的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
71．根據(jù)權利要求68的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件之一讀取的，且所述第二信號是從該光電轉換元件和同一單元中的另一光電轉換元件讀取的。
72．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，進一步包括噪音讀取裝置，用于讀取所述公共電路的噪音；信號讀取裝置，用于通過所述公共電路讀取多個信號；噪音減小裝置，用于減小所述多個信號的噪音。
73．根據(jù)權利要求72的圖象檢測設備，其中所述噪音減小裝置是差分裝置。
74．根據(jù)權利要求72的圖象檢測設備，其中所述第一信號是從各個單元中的所述多個光電轉換元件讀取的，且所述第二信號是從同一單元中的其他多個光電轉換元件讀取的。
75．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于放大和輸出來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號的放大器。
76．根據(jù)權利要求75的圖象檢測設備，其中所述公共電路進一步包括用于轉移來自所述多個光電轉換元件之每一個的信號的轉移裝置和用于復置所述公共電路的復置裝置。
77．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，其中所述公共電路是用于把來自所述多個光電轉換元件的每一個的信號轉換成數(shù)字信號的數(shù)字信號轉換裝置。
78．根據(jù)權利要求64的圖象檢測設備，其中所述公共電路是一個信號處理單元。
79．一種圖象檢測系統(tǒng)，具有一個圖象檢測設備，它具有多個單元，每一個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其中所述多個光電轉換元件以一個預定的間隔排列一個透鏡系統(tǒng)，用于在圖象檢測設備上形成一個圖象；一個信號處理電路，用于處理來自圖象檢測設備的輸出信號。
80．一種圖象檢測系統(tǒng)，具有一個圖象檢測設備，它具有多個單元，每一個單元都包括以兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，其中通過設置彼此相距的光電轉換元件的相鄰行或列，使所述多個光電轉換元件中被一個對亮度信號的形成最有貢獻的彩色濾光器所掩蓋的光電轉換元件沿著水平方向和縱向方向都以相同的間隔設置一個透鏡系統(tǒng)，用于在圖象檢測設備上形成一個圖象；一個信號處理電路，用于處理來自圖象檢測設備的輸出信號。
81．一種圖象檢測系統(tǒng)，具有一個圖象檢測設備，它具有多個單元，每一個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，包括用于調節(jié)設置在圖象檢測設備的一個中心部分上的所述多個光電轉換元件的光接收區(qū)的質心的調節(jié)裝置，從而使其以相同的空間間隔分布；一個透鏡系統(tǒng)，用于在圖象檢測設備上形成一個圖象；一個信號處理電路，用于處理來自圖象檢測設備的輸出信號。
82．一種圖象檢測系統(tǒng)，具有一個圖象檢測設備，它具有多個單元，每一個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路，包括用于根據(jù)一個預定條件調節(jié)從設置在圖象檢測設備的一個中心部分上的所述多個光電轉換元件中選出的光電轉換元件的光接收區(qū)的質心的調節(jié)裝置，從而使其以相同的空間間隔分布；一個透鏡系統(tǒng)，用于在圖象檢測設備上形成一個圖象；一個信號處理電路，用于處理來自圖象檢測設備的輸出信號。
全文摘要
在具有多個單元的圖象檢測設備中,每一個單元都包括以一或兩維方式設置的多個光電轉換元件和被所述多個光電轉換元件所共用的一個公共電路,該多個光電轉換元件以預定的間隔設置。
文檔編號H04N3/15GK1233806SQ9910529
公開日1999年11月3日 申請日期1999年4月30日 優(yōu)先權日1998年4月30日
發(fā)明者橋本誠二, 星淳一 申請人:佳能株式會社