[发明专利]驱动图像传感器的方法

说明书

本发明涉及一种驱动图像传感器(例如直线接触式图像传感器)的方法，用于读出在传真机，图像扫描器，数字复制机，X射线成像装置，或其他类似装置中的图像，更具体地说，涉及消去在接触式图像传感器中由芯片间差别或偏差而引起的固定图形噪声(FPN)，其中在接触式图像传感器中在一个安装基片上安装多个半导体光传感器芯片。

近年来，在直线光电转换装置的领域中，除使用减小的镜片的CCD外，还广泛提出了其中安装多个半导体光传感器的等放大率(放大率=1)接触式图像传感器。

图1A是表示在Journal of Television Society Vol.47,No.9(1993),pp.1180中公开的具有一个放大器元件的常规接触式图像传感器的部分方块图。在这种接触式图像传感器中，安装多个放大器式半导体光传感器芯片，它们具有以像素为单位的放大器元件。特别是，图1A表示单传感器芯片的布置。

一个传感器微型组件的输出通过一个模拟开关37向外输出。图1B表示其中多个传感器芯片连接的状态。为了起动一个特定芯片的输出，使该芯片的模拟开关37激发。

如图1A所示，一个传感器芯片包括多个传感器元件(光电晶体管9)，共同接收这些晶体管9的输出的输出线3(4)，差动放大器33，箝位电路204，以及缓冲放大器36，上述模拟开关37等等。

在该图像传感器中，由于产生因用于多个像素的放大器元件的变化而引起的固定图形噪声(FPN)，所以在图1A所示现有技术中通过计算暗状态下光信号(S信号)与噪声信号(N信号)之间的差(为简单起见，在下文称为“S-N法”)，来消去芯片中产生的FPN。

以下将参考图1A和图2(定时图)，叙述图1A所示图像传感器中使用S-N法的FPN消去。

在图1A中，双极晶体管9构成光电转换元件的传感器部分。各晶体管9连接到MOS晶体管27(28),MOS晶体管31(32)，电容C_TS1和C_TN2，以及MOS晶体管25(26)，并且各个位的MOS晶体管25和26连接到共输出线3和4。参考符号C_HS和C_HN表示输出线3和4的电容。输出线3和4通过电压跟随放大器13和14连接到差动放大器33。

在光照射到该光电转换元件的传感器9上时，在发射极跟随晶体管9的PN结上累积与其光量hv(h是普朗克常数，v是光的频率)相对应的光信号(即电荷)。在累积完成时，使晶体管9设置在浮接状态(通过断开φ_ERS)，并且接通φ_TS以把PN结上累积的电荷转移到光信号保持电容C_TS1。随后，接通复位脉冲φ_ERS以使传感器(晶体管9)复位。此时，转移到电容C_TS1的电荷包含噪声分量。其后，接通φ_TN以把传感器的噪声(N)信号转移到噪声信号保持电容C_TN2。再一次，接通复位脉冲φ_BRS以起动MOS晶体管29，并且接通复位脉冲φ_ERS以起动MOS晶体管30。由于MOS晶体管29和30接通，所以使传感器晶体管9复位，然后开始下一次累积。

在C_TS1和C_TN2上累积的电荷的有些分量在下一次累积期间分别移到输出线电容C_HS和C_HN。为简单起见，这个操作称为“电容性划分”，因为在C_TS1和C_TN2上累积的原始电荷由于电荷在两个电容之间移动的结果而被划分。“电容性划分”由MOS晶体管25和26在控制定时信号φ_N接通时起动。以下将说明“电容性划分”。