專利名稱：固體圖象傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電荷耦合器件(CCD)型二維固體圖象傳感器，尤其是含有可能在短時(shí)期內(nèi)發(fā)展成電視和多媒體系統(tǒng)的象素結(jié)構(gòu)的固體圖象傳感器。
首先結(jié)合附圖5-15對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。
圖5給出了現(xiàn)有技術(shù)中一種行間轉(zhuǎn)移型固體圖象傳感器。
該固體圖象傳感器含有以下部分用于光電轉(zhuǎn)換的一組光電二極管101，用來(lái)對(duì)出自光電二極管101的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的垂直CCD寄存器102，用來(lái)對(duì)出自垂直CCD寄存器102的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的水平CCD寄存器103，用來(lái)對(duì)從水平CCD寄存器103轉(zhuǎn)移來(lái)的電荷進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)電荷探測(cè)部分104，及用來(lái)輸出與電荷探測(cè)部分104所探測(cè)到的電荷相對(duì)應(yīng)的一個(gè)電信號(hào)的一個(gè)輸出放大器105。圖中虛線所包圍的部分是單位象素106。
圖6是一個(gè)用來(lái)解釋隔行掃描系統(tǒng)的示意圖。
目前所開(kāi)發(fā)的許多固體圖象傳感器都是按照電視中所采用的隔行掃描系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。每條水平線對(duì)應(yīng)于一行光電二極管。每幀(屏)圖象包括兩個(gè)半幀，其中第一個(gè)半幀由奇數(shù)號(hào)水平線組成，第二個(gè)半幀由偶數(shù)號(hào)水平線組成。在電視技術(shù)中，廣泛采用的抑制屏閃的技術(shù)是通過(guò)隔行掃描的方式將圖象的屏數(shù)增加了一倍，其實(shí)，這是有問(wèn)題的。
圖7是高清晰度數(shù)字電視(HDTV)格式的一個(gè)固體圖象傳感器的屏幕設(shè)置示意圖。
有效圖象區(qū)域111的垂直與水平尺寸(縱橫比)是9∶16，對(duì)于HDTV系統(tǒng)中一個(gè)2/3英寸一百三十萬(wàn)象素CCD圖象感應(yīng)器來(lái)說(shuō)，有效象素?cái)?shù)量為1258(H)×1035(V)，單位象素尺寸為7.6μm(H)×5.2μm(V)，這里，(H)表示水平，(V)表示垂直。按這種方法，電視規(guī)格中固體圖象傳感器的單位象素尺寸一般不是正方的；其縱橫比因光器件的規(guī)格和象素?cái)?shù)目而異。
圖8是為解釋現(xiàn)有的隔行掃描型固體圖象傳感器中單位象素的組成而提供的一個(gè)平面示意圖。
圖中的單位象素含有一個(gè)光電二極管101，垂直CCD寄存器102，用于將單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域121，和用來(lái)讀取從光電二極管101到垂直CCD寄存器102的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域122。在垂直CCD寄存器102中設(shè)置了垂直轉(zhuǎn)移電極123和124。垂直轉(zhuǎn)移電極124也起讀出柵電極的作用。而且，垂直轉(zhuǎn)移電極123和124都被連接于水平相鄰的單位象素中的垂直轉(zhuǎn)移電極。為屏蔽垂直CCD寄存器102而設(shè)的一個(gè)阻光膜(圖中未給出)，借助于一個(gè)絕緣膜被設(shè)置于垂直轉(zhuǎn)移電極123和124的上部。
圖9是顯示在一個(gè)含有圖8所示的單位象素的一個(gè)固體圖象傳感器中垂直CCD寄存器電極與驅(qū)動(dòng)脈沖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的一個(gè)橫斷剖視圖。
圖中所示的是垂直CCD寄存器被一個(gè)四相脈沖(φV1-φV4)所驅(qū)動(dòng)的情況。垂直轉(zhuǎn)移電極123和124借助于一個(gè)絕緣膜132被設(shè)置于半導(dǎo)體基片131的表面上。在用一個(gè)四相脈沖驅(qū)動(dòng)的情況下，一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)含有四個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極。相應(yīng)地，一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)由兩個(gè)象素的垂直轉(zhuǎn)移電極組成，因?yàn)槿鐖D8所示一個(gè)象素含有兩個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極123、124。


圖10是為解釋四相驅(qū)動(dòng)垂直CCD寄存器中電荷轉(zhuǎn)移工作過(guò)程而提供的一個(gè)示意圖；圖10(a)是作用于每個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極的轉(zhuǎn)移脈沖的一個(gè)時(shí)序圖；圖10(b)是與圖10(a)中每個(gè)時(shí)刻t1-t9相對(duì)應(yīng)的每個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極的下部(或“阱”)的溝道電勢(shì)圖。圖中下部的溝道電勢(shì)是正的。為了簡(jiǎn)化描述，在此僅給出轉(zhuǎn)移一個(gè)脈沖組的一個(gè)信號(hào)的模式。
在時(shí)刻t1，轉(zhuǎn)移脈沖φV3和φV4變?yōu)楦呶?，信?hào)電荷積聚在受φV3和φV4作用的垂直轉(zhuǎn)移電極的下部溝道中。在時(shí)刻t2，φV1變?yōu)楦呶?，信?hào)電荷積聚在三個(gè)電極的下部溝道中。在時(shí)刻t3，φV3變?yōu)榈臀唬盘?hào)電荷積聚在受φV4和φV1作用的二個(gè)電極的下部溝道中。換言之，在t1-t3時(shí)段，信號(hào)電荷的位置被一個(gè)電極所移動(dòng)。下面，按同樣的方式，在t1-t9時(shí)段，信號(hào)電荷被4個(gè)電極所移動(dòng)(對(duì)應(yīng)于一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái))。用這種重復(fù)的工作，信號(hào)電荷在垂直CCD寄存器內(nèi)部轉(zhuǎn)移。
從圖10所示的轉(zhuǎn)移情況中可以看出，對(duì)于圖8所示的這種類型的象素來(lái)說(shuō)，不可能一個(gè)象素一個(gè)象素地同時(shí)對(duì)所有象素的信號(hào)進(jìn)行讀取和轉(zhuǎn)移。通常，用垂直CCD寄存器102將兩個(gè)垂直的相鄰象素的電荷信號(hào)疊加并輸出。于是，與分別讀取每個(gè)象素的情況相比，垂直清晰度降低了。然而，由于信號(hào)被倍增了，所以獲得了一個(gè)具有良好的(信噪比)的圖象。并且，(該系統(tǒng))符合隔行掃描系統(tǒng)的設(shè)置，它移動(dòng)了一個(gè)象素，并將每個(gè)半幀中兩個(gè)垂直(相鄰)的象素疊加到一起。
在近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的多媒體設(shè)備的圖象輸入裝置中，采用逐行掃描系統(tǒng)(即順序掃描系統(tǒng))的固體圖象傳感器更為有利。這是因?yàn)樵诙嗝襟w中，經(jīng)常要處理靜止畫(huà)面，要求有更高的清晰度。
圖11是用來(lái)解釋逐行掃描系統(tǒng)的一個(gè)示意圖。
每條水平線對(duì)應(yīng)于一行光電二極管。因?yàn)橐粠?屏)圖象含有按順序掃描的所有水平線，所以它可以獲得高清晰度的圖象質(zhì)量。而且，正方的象素便于進(jìn)行圖象旋轉(zhuǎn)等圖象處理，也省去了象素縱橫比糾正電路。
圖12給出了按SXGA(超擴(kuò)展圖形陣列)格式而設(shè)的一個(gè)固體圖象傳感器的象素設(shè)置。
有效圖象區(qū)域141的縱橫比是4∶5，對(duì)于SXGA型的一個(gè)2/3英寸一百三十萬(wàn)象素CCD圖象感應(yīng)器來(lái)說(shuō)，有效象素?cái)?shù)量為1280(H)×1024(V)，單位象素尺寸為6.7μm(H)×6.7μm(V)，這樣的話，正方象素就成了用于多媒體中的固體圖象傳感器的單位象素的主流形式。
圖13是為解釋逐行掃描型固體圖象傳感器中單位象素的組成而提供的一個(gè)平面示意圖。
圖中的單位象素含有一個(gè)光電二極管101，垂直CCD寄存器102，用于將單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域151，和用來(lái)讀取從光電二極管101到垂直CCD寄存器102的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域152。在垂直CCD寄存器102中設(shè)置了垂直轉(zhuǎn)移電極153-156。垂直轉(zhuǎn)移電極155也起讀出柵電極的作用。而且，垂直轉(zhuǎn)移電極153-156都被連接于水平相鄰的單位象素中的垂直轉(zhuǎn)移電極。為屏蔽垂直CCD寄存器102而設(shè)的一個(gè)阻光膜(圖中未給出)，借助于一個(gè)絕緣膜位于垂直轉(zhuǎn)移電極153-156的上部。
圖14是顯示在圖13所示的一個(gè)含有單位象素的一個(gè)固體圖象傳感器中垂直CCD寄存器電極與驅(qū)動(dòng)脈沖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的一個(gè)橫斷剖視圖。
圖中所示的是垂直CCD寄存器被一個(gè)四相脈沖(φV1-φV4)所驅(qū)動(dòng)的情況。垂直轉(zhuǎn)移電極153-156借助于一個(gè)絕緣膜162被設(shè)置于半導(dǎo)體基片161的表面上。如圖13所示，一個(gè)象素包括四個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極153-156，所以每個(gè)象素的一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)含有四個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極。一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)對(duì)應(yīng)于一個(gè)象素，因而，可以一個(gè)象素一個(gè)象素地同時(shí)對(duì)所有象素的信號(hào)進(jìn)行讀取和轉(zhuǎn)移。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問(wèn)題。如上面所討論的，電視系統(tǒng)中的象素結(jié)構(gòu)不同于多媒體中的象素，毋需贅述，優(yōu)化象素特性所需要的時(shí)間與費(fèi)用占開(kāi)發(fā)CCD圖象感應(yīng)器的過(guò)程的一半，所以，我們用簡(jiǎn)單的乘法就得出結(jié)論，開(kāi)發(fā)上述兩種類型的CCD圖象感應(yīng)器需要雙倍的時(shí)間。
在7-143410號(hào)日本專利公開(kāi)文件中提供了一種解決這個(gè)問(wèn)題的方法，它通過(guò)在電視系統(tǒng)規(guī)格中將象素設(shè)置成適合多媒體應(yīng)用的方式(如，為HDTV采用9∶16的縱橫比，為NTSC系統(tǒng)采用3∶4的縱橫比)，減少了上述兩種CCD圖象感應(yīng)器的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
這種方法采用正方象素，所有的象素都可以在同時(shí)被讀取。因此，在進(jìn)行純粹的隔行掃描操作時(shí)，每個(gè)信號(hào)電荷只用于一個(gè)光電二極管，無(wú)法獲得足夠的信噪比。對(duì)于一個(gè)四相驅(qū)動(dòng)的垂直CCD寄存器來(lái)說(shuō)，為了將兩個(gè)垂直相鄰的光電二極管的信號(hào)電荷疊加在這個(gè)垂直CCD寄存器中，驅(qū)動(dòng)脈沖的類型要被增加到至少5種或更多，這是不利的，因?yàn)椋鄳?yīng)地帶來(lái)緩沖器數(shù)量和驅(qū)動(dòng)電路的增多。
另一種方法用水平CCD寄存器來(lái)進(jìn)行疊加，能夠在不增加驅(qū)動(dòng)脈沖類型的情況下將兩個(gè)垂直相鄰的光電二極管的信號(hào)電荷疊加到一起。下面對(duì)這種方法加以說(shuō)明。
圖15是為解釋從垂直CCD寄存器到水平CCD寄存器的電荷轉(zhuǎn)移工作過(guò)程而提供的一個(gè)示意圖；圖15(a)是作用于每個(gè)轉(zhuǎn)移電極的轉(zhuǎn)移脈沖水平消隱周期的一個(gè)時(shí)序圖；圖15(b)是與圖15(a)中每個(gè)時(shí)刻t1-t9相對(duì)應(yīng)的每個(gè)電極的下部的溝道電勢(shì)圖。圖中下部的溝道電勢(shì)是正的。為了簡(jiǎn)化描述，在此僅給出兩個(gè)垂直相鄰的光電二極管的信號(hào)電荷A和B的轉(zhuǎn)移模式。
在時(shí)刻t1，轉(zhuǎn)移脈沖φV3和φV4變?yōu)楦呶?，信?hào)電荷A和B分別積聚在受φV3和φV4作用的垂直轉(zhuǎn)移電極的下部溝道中。在時(shí)刻t2，φV1變?yōu)楦呶?，信?hào)電荷A向受高電位φH作用的水平轉(zhuǎn)移電極的下部轉(zhuǎn)移。信號(hào)電荷B的轉(zhuǎn)移是按照?qǐng)D10中所描述的垂直轉(zhuǎn)移方式進(jìn)行的，所以其有關(guān)描述在這里不再重復(fù)。之后，在時(shí)刻t5，φV1變?yōu)榈臀唬盘?hào)電荷A完全轉(zhuǎn)移到水平轉(zhuǎn)移電極的下部。類似地，信號(hào)電荷B在水平消隱階段的第二階段t6-t9被垂直轉(zhuǎn)移脈沖組轉(zhuǎn)移到水平轉(zhuǎn)移電極的下部。這時(shí)，信號(hào)電荷A被存儲(chǔ)在水平轉(zhuǎn)移電極的下部。于是，如圖所示的那樣，在時(shí)刻t9，信號(hào)電荷A和B被最終疊加。
這種在水平CCD寄存器103中疊加信號(hào)電荷的方法仍然存在問(wèn)題。具體地講，兩個(gè)周期的垂直轉(zhuǎn)移脈沖群必須被插入到水平消隱周期，這受到電視標(biāo)準(zhǔn)的限制。當(dāng)在垂直CCD寄存器102和水平CCD寄存器103之間出現(xiàn)局部轉(zhuǎn)移損耗時(shí)，進(jìn)行圖象再生時(shí)會(huì)出現(xiàn)垂直暗線，圖象質(zhì)量顯著下降。為了抑制局部轉(zhuǎn)移問(wèn)題的出現(xiàn)，必須保證周期P，即從作用于最后一個(gè)垂直電極的轉(zhuǎn)移脈沖變?yōu)榈臀恢畷r(shí)直到水平轉(zhuǎn)移開(kāi)始之時(shí)的時(shí)間段，足夠長(zhǎng)。但是，當(dāng)垂直轉(zhuǎn)移脈沖組的兩個(gè)周期被插入時(shí)，很明顯，周期P被大大縮短。其相應(yīng)的后果是暗線問(wèn)題很容易出現(xiàn)。
本發(fā)明的目的之一是基于一個(gè)適合于電視系統(tǒng)CCD圖象感應(yīng)器中所采用的隔行掃描系統(tǒng)的象素結(jié)構(gòu)，提供使所有象素能夠被同時(shí)讀取的正方象素；以及提供一種固態(tài)圖象傳感器，使得有可能在短時(shí)期內(nèi)開(kāi)發(fā)出適于多媒體應(yīng)用的CCD圖象感應(yīng)器。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明所提供的固體圖象傳感器含有以下部分用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管；用來(lái)接收和轉(zhuǎn)移出自這些光電二極管的電荷的垂直CCD寄存器；包括垂直CCD寄存器和上述光電二極管的單位象素；在其中這些象素被以二維形式布置的圖象區(qū)域；用于接收和轉(zhuǎn)移出自上述垂直CCD寄存器的電荷的水平CCD寄存器；用來(lái)探測(cè)出自水平CCD寄存器的電荷的電荷探測(cè)部分；以及用于輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于用該電荷探測(cè)部分所探測(cè)到的電荷的電信號(hào)的一個(gè)輸出放大器。
本發(fā)明的特征在于，上述單位象素尺度的縱橫比是1∶2。上述垂直CCD寄存器的一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)可以由上述兩個(gè)單位象素的垂直轉(zhuǎn)移電極組成。
此外，本發(fā)明還提供一種固體圖象傳感器，它含有以下部分用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管；用來(lái)接收和轉(zhuǎn)移出自這些光電二極管的電荷的垂直CCD寄存器；包括垂直CCD寄存器和上述光電二極管的單位象素；這些象素在其中被以二維形式布置的圖象區(qū)域；用于接收和轉(zhuǎn)移出自上述垂直CCD寄存器的電荷的水平CCD寄存器；用來(lái)探測(cè)出自水平CCD寄存器的電荷的電荷探測(cè)部分；以及用于輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于用該電荷探測(cè)部分所探測(cè)到的電荷的電信號(hào)的一個(gè)輸出放大器。
這個(gè)固體圖象傳感器的特征在于，上述單位象素是正方象素，由兩個(gè)縱橫比是1∶2的半個(gè)的象素組成，且每個(gè)半個(gè)的象素包括有對(duì)應(yīng)于上述垂直CCD寄存器的一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)的一半的垂直轉(zhuǎn)移電極。
這些半象素的縱橫比符合隔行掃描系統(tǒng)所要求的1∶2的比例。在這些半象素上設(shè)置了對(duì)應(yīng)于垂直CCD寄存器的轉(zhuǎn)移平臺(tái)的一半的垂直轉(zhuǎn)移電極。同時(shí)，正方象素的形成是通過(guò)由垂直排列的這些象素中的兩個(gè)象素構(gòu)成的單位象素實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)于垂直CCD寄存器的一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)的垂直轉(zhuǎn)移電極被包含在那些正方象素中。因此，這個(gè)系統(tǒng)可以被應(yīng)用于一個(gè)逐行掃描的系統(tǒng)，因?yàn)樗邢笏氐耐瑫r(shí)讀取是可能的。換言之，其象素的基本構(gòu)成可由兩種CCD圖象感應(yīng)器共同承擔(dān)隔行掃描型圖象感應(yīng)器和逐行掃描型圖象感應(yīng)器。
圖1是為了解釋本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例所提供的隔行掃描型固體圖象傳感器的單位象素的構(gòu)成而給出的一個(gè)平面示意圖；圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例所提供的具有HDTV格式象素的固體圖象傳感器的象素設(shè)置示意圖；圖3是為了解釋本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所提供的逐行掃描型固體圖象傳感器的單位象素的構(gòu)成而給出的一個(gè)平面示意圖；圖4是具有本發(fā)明的第二實(shí)施例所提供的VGA格式正方象素的固體圖象傳感器的象素設(shè)置示意圖；圖5是顯示一般的行間轉(zhuǎn)移型固體圖象傳感器的方框示意圖；圖6是用來(lái)解釋隔行掃描系統(tǒng)的示意圖；圖7是用于HDTV格式固體圖象傳感器的象素設(shè)置示意圖；圖8是為解釋現(xiàn)有技術(shù)中隔行掃描型固體圖象傳感器的單位象素組成而提供的一個(gè)平面示意圖；圖9是顯示在一個(gè)含有圖8所示的單位象素的一個(gè)固體圖象傳感器中垂直CCD寄存器電極與驅(qū)動(dòng)脈沖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的一個(gè)橫斷剖視圖10是為解釋四相驅(qū)動(dòng)垂直CCD寄存器中電荷轉(zhuǎn)移工作過(guò)程而提供的一個(gè)示意圖；圖10(a)是作用于每個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極的轉(zhuǎn)移脈沖的一個(gè)時(shí)序圖；圖10(b)是與圖10(a)中每個(gè)時(shí)刻t1-t9相對(duì)應(yīng)的每個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極的下部的溝道電勢(shì)圖；圖11是用來(lái)解釋逐行掃描系統(tǒng)的一個(gè)示意圖；圖12是SXGA格式固體圖象傳感器的象素設(shè)置示意圖；圖13是為解釋逐行掃描型固體圖象傳感器的單位象素的組成而提供的一個(gè)平面示意圖；圖14是顯示具有圖13所示的單位象素的固體圖象傳感器中垂直CCD寄存器電極與驅(qū)動(dòng)脈沖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的一個(gè)橫斷剖視圖；圖15是為解釋從垂直CCD寄存器到水平CCD寄存器的電荷轉(zhuǎn)移工作過(guò)程而提供的一個(gè)示意圖；圖15(a)是作用于每個(gè)轉(zhuǎn)移電極的轉(zhuǎn)移脈沖水平消隱周期的一個(gè)時(shí)序圖；圖15(b)是與圖15(a)中每個(gè)時(shí)刻t1-t9相對(duì)應(yīng)的每個(gè)電極的下部的溝道電勢(shì)圖。
圖1是為了解釋本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例所提供的隔行掃描型固體圖象傳感器的單位象素的構(gòu)成而給出的一個(gè)平面示意圖。
圖中的單位象素含有一個(gè)光電二極管101，垂直CCD寄存器102，用于將單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域1，和用來(lái)讀取從光電二極管101到垂直CCD寄存器102的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域2。在垂直CCD寄存器102中設(shè)置了垂直轉(zhuǎn)移電極3和4。垂直轉(zhuǎn)移電極4也起讀出柵電極的作用。而且，垂直轉(zhuǎn)移電極3和4都被連接于水平相鄰的單位象素中的垂直轉(zhuǎn)移電極。為屏蔽垂直CCD寄存器102而設(shè)的一個(gè)阻光膜(圖中未給出)，借助于一個(gè)絕緣膜被設(shè)置于垂直轉(zhuǎn)移電極3和4的上部。象素的縱橫比是1∶2，其它構(gòu)成與圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成相同，并且驅(qū)動(dòng)方式也相同。縱橫比1∶2的含義是水平為2，垂直為1，垂直即是豎直方向、水平即是橫向方向。
圖2是具有本發(fā)明的第一實(shí)施例所提供的HDTV格式象素的固體圖象傳感器的象素設(shè)置示意圖。有效圖象區(qū)域11的縱橫比是9∶16，單位象素尺寸為10.4μm(H)×5.2μm(V)，有效象素?cái)?shù)量為923(H)×1035(V)，并由此構(gòu)成對(duì)應(yīng)于HDTV系統(tǒng)的一個(gè)2/3英寸一百三十萬(wàn)象素CCD圖象感應(yīng)器。
圖3是為了解釋本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所提供的逐行掃描型固體圖象傳感器的單位象素的構(gòu)成而給出的一個(gè)平面示意圖。單位象素的縱橫比為1∶1，它含有兩個(gè)垂直設(shè)置的如圖1所示的隔行掃描系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的象素。圖3與圖1中對(duì)相同的部件采用相同的編號(hào)，不再重復(fù)說(shuō)明。因?yàn)樗膫€(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極被包含在正方象素中，一個(gè)象素對(duì)應(yīng)于一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)，因而所有象素的信號(hào)可以在同時(shí)被分別讀取和轉(zhuǎn)移。并且，這種設(shè)置可以被用于逐行掃描系統(tǒng)。正方象素中每個(gè)象素的信號(hào)數(shù)目對(duì)應(yīng)于被垂直CCD寄存器102所疊加的兩個(gè)光電二極管101的信號(hào)。這里，對(duì)兩個(gè)光電二極管101的信號(hào)進(jìn)行疊加的過(guò)程相同于現(xiàn)有隔行掃描系統(tǒng)中兩個(gè)垂直象素的疊加過(guò)程。
圖4是具有本發(fā)明的第二實(shí)施例所提供的VGA(視頻圖象陣列)格式正方象素的固體圖象傳感器的象素設(shè)置示意圖。
有效圖象區(qū)域21的縱橫比是3∶4，單位象素尺寸可以為10.4μm(H)×10.4μm(V)，有效象素?cái)?shù)量為640(H)×480(V)，并由此構(gòu)成一個(gè)VGA規(guī)格的1/2英寸三十萬(wàn)象素CCD圖象感應(yīng)器。換言之，由于圖3中的正方象素是由圖1中的隔行掃描型單位象素所構(gòu)成，所以有可能在短時(shí)期內(nèi)開(kāi)發(fā)出兩種CCD圖象感應(yīng)器，即圖2中用于電視的圖象感應(yīng)器和圖4中用于多媒體的圖象感應(yīng)器。
本發(fā)明能產(chǎn)生如下的效果。兩個(gè)垂直相鄰的象素的信號(hào)電荷可以很容易地用垂直CCD寄存器來(lái)疊加，因?yàn)槠湎笏貥?gòu)成與現(xiàn)有隔行掃描系統(tǒng)是相同的。并且，不正常的暗線問(wèn)題也不再出現(xiàn)。正方象素可以是由包含兩個(gè)縱橫比為1∶2的垂直排列的象素的單位象素組成，且那些正方象素包含對(duì)應(yīng)于垂直CCD寄存器一個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)的垂直轉(zhuǎn)移電極。所以，所有象素的同時(shí)讀取成為可能，且這些象素適用于逐行掃描系統(tǒng)。
尤其要說(shuō)明的是，這種象素的基本結(jié)構(gòu)可以被兩種CCD圖象感應(yīng)器所共享，即隔行掃描型和逐行掃描型。因此，可以開(kāi)發(fā)一種器件的時(shí)間內(nèi)，開(kāi)發(fā)出用于電視和多媒體的兩種器件。
本發(fā)明可以在不背離其宗旨與基本特點(diǎn)的情況下以其它具體方式來(lái)實(shí)施。本說(shuō)明書(shū)中所給出的實(shí)施例僅是為了描述本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于這些實(shí)施例，所以本發(fā)明的保護(hù)范圍是由后面的權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定，而不是由上述實(shí)施例來(lái)確定，權(quán)利要求書(shū)中涵蓋了在等同含義與范圍前提下可能出現(xiàn)的對(duì)方案的所有改變。
權(quán)利要求
1.一種固體圖象傳感器，其特征在于，它含有以下部分用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管；用來(lái)對(duì)出自光電二極管的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的垂直CCD寄存器縱橫比為1∶2、含有垂直CCD寄存器和所述光電二極管的單位象素；使單位象素在其中被以二維形式設(shè)置的圖象區(qū)域；用來(lái)對(duì)出自垂直CCD寄存器的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的水平CCD寄存器；用來(lái)對(duì)出自水平CCD寄存器的電荷進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)電荷探測(cè)部分；及用來(lái)輸出與電荷探測(cè)部分所探測(cè)到的電荷相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的一個(gè)輸出放大器。
2.一種固體圖象傳感器，其特征在于，它含有以下部分用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管；用來(lái)對(duì)出自光電二極管的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的垂直CCD寄存器縱橫比為1∶2、含有垂直CCD寄存器和所述光電二極管的單位象素；由用于兩個(gè)單位象素的垂直轉(zhuǎn)移電極所構(gòu)成的一個(gè)垂直CCD寄存器的轉(zhuǎn)移平臺(tái)；使單位象素在其中被以二維形式設(shè)置的圖象區(qū)域；用來(lái)對(duì)出自垂直CCD寄存器的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的水平CCD寄存器；用來(lái)對(duì)出自水平CCD寄存器的電荷進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)電荷探測(cè)部分；及用來(lái)輸出與電荷探測(cè)部分所探測(cè)到的電荷相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的一個(gè)輸出放大器。
3.一種固體圖象傳感器，其特征在于，它含有以下部分用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管；用來(lái)對(duì)出自光電二極管的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的垂直CCD寄存器具有兩個(gè)垂直設(shè)置的半象素的正方形象素的單位象素；半象素的縱橫比為1∶2的，且所述半象素含有垂直CCD寄存器、所述光電二極管、和對(duì)應(yīng)于垂直CCD寄存器的半個(gè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)的一個(gè)垂直轉(zhuǎn)移電極；使單位象素在其中被以二維形式設(shè)置的圖象區(qū)域；用來(lái)對(duì)出自垂直CCD寄存器的電荷進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)移的水平CCD寄存器；用來(lái)對(duì)出自水平CCD寄存器的電荷進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)電荷探測(cè)部分；及用來(lái)輸出與電荷探測(cè)部分所探測(cè)到的電荷相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的一個(gè)輸出放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的垂直CCD寄存器被一個(gè)2n(n是一個(gè)自然數(shù))相脈沖所驅(qū)動(dòng)，且每單位象素設(shè)置在垂直CCD寄存器中的垂直轉(zhuǎn)移電極的數(shù)目為n。
5.如權(quán)利要求2所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的垂直CCD寄存器被一個(gè)2n(n是一個(gè)自然數(shù))相脈沖所驅(qū)動(dòng)，且每單位象素設(shè)置在垂直CCD寄存器中的垂直轉(zhuǎn)移電極的數(shù)目為n。
6.如權(quán)利要求3所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的垂直CCD寄存器被一個(gè)2n(n是一個(gè)自然數(shù))相脈沖所驅(qū)動(dòng)，且每半個(gè)象素設(shè)置在垂直CCD寄存器中的垂直轉(zhuǎn)移電極的數(shù)目為n。
7.如權(quán)利要求1所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的垂直CCD寄存器被一個(gè)四相脈沖所驅(qū)動(dòng)，且每單位象素設(shè)置在垂直CCD寄存器中的垂直轉(zhuǎn)移電極的數(shù)目為2。
8.如權(quán)利要求2所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的垂直CCD寄存器被一個(gè)四相脈沖所驅(qū)動(dòng)，且每單位象素設(shè)置在垂直CCD寄存器中的垂直轉(zhuǎn)移電極的數(shù)目為2。
9.如權(quán)利要求3所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的垂直CCD寄存器被一個(gè)四相脈沖所驅(qū)動(dòng)，且每半個(gè)象素設(shè)置在垂直CCD寄存器中的垂直轉(zhuǎn)移電極的數(shù)目為2。
10.如權(quán)利要求1所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的單位象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
11.如權(quán)利要求2所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的單位象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
12.如權(quán)利要求3所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的半象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)半象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
13.如權(quán)利要求4所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的單位象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
14.如權(quán)利要求5所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的單位象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
15.如權(quán)利要求6所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的半象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)半象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
16.如權(quán)利要求7所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的單位象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
17.如權(quán)利要求8所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的單位象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)單位象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
18.如權(quán)利要求9所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的半象素包含有光電二極管；垂直CCD寄存器；用于將各個(gè)半象素分隔開(kāi)來(lái)的單元分離區(qū)域；和用來(lái)讀取從光電二極管到垂直CCD寄存器的信號(hào)電荷的讀出柵區(qū)域。
19.如權(quán)利要求1所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的固體圖象傳感器既可用于隔行掃描系統(tǒng)又可用于逐行掃描系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求2所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的固體圖象傳感器既可用于隔行掃描系統(tǒng)又可用于逐行掃描系統(tǒng)。
21.如權(quán)利要求3所述的固體圖象傳感器，其特征在于，其中的固體圖象傳感器既可用于隔行掃描系統(tǒng)又可用于逐行掃描系統(tǒng)。
全文摘要
一種固體圖象傳感器,它含有光電二極管;接收和轉(zhuǎn)移出自光電二極管的電荷的垂直CCD寄存器;含有垂直CCD寄存器和光電二極管的單位象素;以二維形式設(shè)置單位象素的圖象區(qū)域;接收和轉(zhuǎn)移垂直CCD寄存器的電荷的水平CCD寄存器;探測(cè)水平CCD寄存器的電荷的電荷探測(cè)部分;及輸出與電荷探測(cè)部分所探測(cè)到的電荷相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的輸出放大器。上述單位象素尺度的縱橫比為1∶2。該系統(tǒng)適用于逐行掃描系統(tǒng)及隔行掃描系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1203458SQ9810252
公開(kāi)日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1998年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月24日
發(fā)明者森本倫弘 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社