专利名称：具有扩大面积的光电管的固态图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固态图像传感器和应用该种固态图像传感器的图像获取装置。更具体地说，本发明涉及一种具有产生信号电荷的光电管阵列的固态图像传感器。信号电荷响应入射光量，以输出源于信号电荷的电信号。本发明还特别涉及一种包含上述固态图像传感器的图像获取装置，该图像获取装置被配置以获取图像，产生相应的图像信息来记录这种图像信息，这种装置被用在照相机、图像输入装置、电影摄像机或便携式电话上，但不局限于此。
背景技术：
例如，山田先生的美国专利NO.6,236,434披露了一种包括以下述独特的形式配置的光电管阵列的固态图像传感器。在一行或一条线路(line)上的光电管基本上与其邻接的另一行或一条线路上的光电管偏移一个像素、或布局、一个间距的一半。此外，垂直转移路径以一种曲折的形式形成在半导体衬底上，以致于可以在附近的光电管之间蜿蜒曲折。在行或线路方向上任何彼此邻接的光电管的之间设置两条垂直转移路径，同时，在对角线方向上任何彼此邻接的光电管的之间设置一条垂直转移路径。用这种配置，可以优化图像捕获的空间采样点并实现瞬间读出全部像素。
在上述文献中提到的图像传感器中，在非光敏区或无效区的成像区域的垂直方向上下设置的光电管所产生的信号电荷用来产生以虚拟像素形式的无效区的信号电荷。这同样实现了图像分辨率的数量为实际配置在图像传感器上的光电管的数量的二倍，由此产生了高质量的包含最小的波纹(moiré)和其他错误信号的图像信号。
利用上述独特的光电管配置，可以扩大应用于固态图像传感器的彩色滤光片和那些微小透镜的配置范围，而且由此增加了图像传感器的光感效率。这样，反过来，就尽可能的减少非光敏或无效区域以此提高图像传感器的高集成度。而且，在特征上，上述固态图像传感器与归因于由光电管和垂直转移路径之间的相对位移的光电管并没有区别，制造工艺导致垂直转移路径。这种固态图像传感器的制造工艺本身相对容易，因为可以利用生产双层淀积电极结构的常规技术。
目前，对于在一个固态图像传感器中进一步增加像素的数量的需求越来越大。然而，不减少单元的尺寸就不能增加像素的数量，即单个像素的尺寸和由此的沟道与面积比使光电管与垂直转移路径和机器精度无法分开。
本发明的固态图像传感器包括为通过光电转换产生信号电荷在半导体衬底上设置的光电管阵列。在任一行上的光电管以等间距配置，且在该行的方向上与上述行的邻接行上的光电管偏移一个间隔。多列转移路径转移从列方向中的光电管读出的信号电荷。转移栅导致存储在光电管中的信号电荷被读出到列转移路径。行转移路径转移在行方向上的列转移路径输入的信号电荷。列转移路径形成在每一列光电管的一侧。每个转移栅位于特定列光电管和特定列转移路径之间，另外位于与该特定列转移路径相接触的一侧。
此外，本发明的图像获取装置包括具有上述产生图像信号的配置的固态图像传感器。该装置还包括为了产生驱动图像传感器的驱动信号和将驱动信号输送给图像传感器的驱动器、为了向驱动器提供时序而产生时序信号的时钟信号产生器、为了控制时钟信号产生器的操作的控制器、为给控制器输送操作信号的控制面板和为处理从图像传感器输出的图像信号的信号处理器。此外，每条列转移路径形成在每一列光电管的一侧。每个转移栅位于特定列光电管和特定列转移路径之间，此外还位于与该特定列转移路径相接触的一侧。
考虑到下面结合附图的具体描述，本发明的目的和特征将会更加显而易见。其中图1概略地示出了体现本发明且以CCD图像传感器而实现的部分固态图像传感器；图2是一个与图1类似的图，概略地示出在图1中所示的图像传感器的优选形式；图3是一时序图，示出了图1或图2的图像传感器的驱动信号；图4是一时序图，示出了用于理解在图3中所示的线(B)到(E)以通常的读出模式的驱动信号的应用；图5是一势阱图，概略地示出了对图3的驱动信号反应时如何形成和转移数据包(packets)。
图6概略地示出部分根据本发明而且以CCD图像传感器而实现的固态图像传感器的可选实施例；图7概略地示出部分包括在图6的图像传感器中的色彩滤光片部件的可选配置；图8概略地示出部分为了处理色彩阴影的包括在图7配置中的应用；和图9是一概略框图，示出了包括本发明的固态图像传感器的数码相机。
具体实施例方式
参看附图中的图1，体现本发明特点的固态图像传感器以电荷耦合器件(CCD)图像传感器作为例子来实现。与理解本发明不直接相关的设置不在附图中示出，且不会对其进行具体描述。
正如所示，CCD图像传感器，通常部件(generally)10，包括成形像素或实际(actual)像素的光电管12阵列。为了使光电管的配置更加密集，对于CCD图像传感器通常的做法是从一行或线路(line)上的光电管基本上偏移一个像素、或布局、一个间距的一半到另一附近的行或线路上的光电管上，如前述。尽管实际上图像传感器的路线包括大量的光电管和相应的电荷转移路径，但仅仅为了简化，在附图中，只示出部分或一些光电管和转移路径。
而且，对于CCD图像传感器，通常在每一列光电管的两侧形成垂直转移路径。相比之下，在说明性的实施例中，为转移信号电荷，仅在每一列光电管的一侧曲折地形成垂直的或列转移路径14，结果正如从图1中可以看出，在数量上，成功的将垂直转移路径14减少到常规垂直转移路径的一半。CCD图像传感器的闲置区16，之前被垂直转移路径占据，即一些垂直转移路径已经从区域16除去，被用来作为属于光电管12的光敏区域16部分。因此，说明性实施例中的光敏区域16在水平方向上比常规的光敏区域扩大了，增加了CCD图像传感器10的整体光敏面积。
通过扩大单个光敏区域16，如前述，可以增加存储的信号电荷的饱和量，即在光电管12和光敏区域16中的信号电荷的存储容量。更具体地说，为了改善图像的质量，而增加像素，即光电管的数量，将导致光敏面积相应的减小。另外，光敏面积可适用于常规CCD图像传感器的单个光电管。相比之下，属于说明性实施例的每一个光电管12的光敏区域16弥补了为了增加能够捕获到的和存储到光电管12中的信号电荷的量而由此导致的光敏面积的这种降低。以另一种方式描述，说明性的实施例使增加信号电荷的饱和量达到与ISO(国际标准组织)的敏感度为约80到约100相应的信号电荷量甚至超过(covers)常规的ISO的敏感度达到200的这种程度成为可能。
每个光电管12具有与常规孔隙相同方式配置的光孔，尽管没有特别示出。色彩滤光片，没有示出，具有覆盖在光电管12的孔隙上的色彩滤光部件，以常规的G(绿)方格，RB(红和蓝)全方格形式设置。在说明性实施例中，每个孔隙的面积相对常规的孔隙在右和左的方向上扩大了，以致于渐晕(vignetting)和由光束会聚特性引起的阴影被减少了。
在前述的CCD图像传感器的现有技术中，当彼此邻接的像素的中心连在一起，它们实际上形成了一个旋转45度的方框，如图1中虚点线18所示。在说明性实施例中，由光电管12形成的邻接的像素的中心在右和左的方向上延长，当连接在一起时形成矩形，如图1中虚线20所示。这表明光电管或像素12看来通常位于同一列，即通常在垂直方向排成一列，将优选配置在，即被偏移约像素间距PP的三分之一到四分之一，而不是常规的用PP/2表示像素间距的二分之一。例如，在图1中，就垂直或列方向而言，分配色彩R和B的光电管12在水平或行方向上从分配色彩G的光电管基本上偏移像素间距PP的三分之一。
虽然在说明性实施例中，所有的闲置区域可以替换成光敏区域16，它们可以选择的被光敏区域16和配置用来垂直地转移从光电管12中读出信号电荷的垂直转移路径14共享。这成功地增加每一个垂直转移路径14的宽度和被转移的信号电荷的数量。在这种选择方案中，闲置区域甚至将优选分配给光敏区域16和垂直转移路径14。
在说明性的实施例中，垂直转移路径14的数量是包括在常规CCD图像传感器中的垂直转移路径数量的一半，如前述。为了有效的使用这种有限数量的垂直转移路径14，为光电管12各自在接触它们共享的垂直转移路径14的一侧提供了转移栅22。在图1中，转移栅22用点表示。
从光电管12中读出的信号电荷被垂直转移路径14转移到与垂直转移路径14相垂直的水平的或行转移路径24，进而由转移路径24以高转移速率转移到输出放大器26。该输出放大器26以浮动传播放大器(floatingdiffusion amplifier)而实现，将通过水平转移路径24连续输入到此处的信号电荷转换成相应的模拟电压。
图2示出了图1所示的CCD图像传感器的优选形式。如所示，优化每个光电管12和每个垂直转移路径14的形状以便具有如前述的均匀的面积比例，以致于当邻接像素的中心由虚线连接在一起时形成如常规配置的方形28。当优先考虑光敏区域16时，就转移数量而言，转移前述像素间距的三分之一到四分之一的像素是适当的。
参考图3描述CCD图像传感器10的具体操作。对于CCD图像传感器，通常习惯从瞬间读出全部像素的光电管读出信号电荷。然而，瞬间读出全部像素对于本说明性实施方式的CCD图像传感器10来说是不适用的，因为垂直转移路径14的数量是常规垂直转移路径的一半。在说明性的实施方式中，信号电荷存储在位于相对侧的光电管12中，即右侧和左侧，如在图1中所看到，从一个垂直转移路径14中读出的信号电荷与从同一个垂直转移路径读出的电荷彼此相分离。这种电荷读出机制防止垂直转移路径上的不同色彩混合在一起。
更具体地说，在图1中所示的配置或图2中所示的优选配置中，存储在位于，例如任何垂直转移路径14的左侧且分配了G色的光电管中的信号电荷在第一视频区(video field)中读出。然后，存储在位于相同的垂直转移路径14的右侧且分配了R和B色的光电管中的信号电荷在第二视频区中读出。从左光电管12中读出和从右光电管12中读出受驱动信号V1和V3的影响。在间隔30的区间，看图3，线(A)到(D)，在驱动信号V1和V3之间，由垂直转移路径14读出的信号电荷被转移到水平转移路径24上，且然后通过水平转移路径24转移，如前述。
使用驱动信号V1和V3的读出通过场转移栅脉冲来实现。更具体地说，如图3所示，线(B)，该驱动信号V1的波形在时间T1时是低电平(L)，在时间T2时升到中间电平(medium level)(M)，然后在时间T3时升到高电平(H)，再由中间电平降到低电平。这样，时间T3时出现的脉冲相当于场转移栅脉冲。除了时间T4到T8分别由时间T1到T4所代替，这种情况同样适用于V3。
图4，线(A)到(D)示出了通常为信号电荷的垂直转移输送的驱动信号V1和V3以及其它的驱动信号V2和V4。更具体地说，图4，线(A)到(D)，分别以大比例示出了有关时序在间隔30部分中出现的驱动信号V1到V4。如所示，驱动信号V1到V4可以被分为8个连续的脉冲P1到P8。响应驱动信号V1到V4，从光电管12中读出的信号电荷在垂直方向上转移。
图5是势阱(potential)图，显示就势阱而言的信号电荷的垂直转移。驱动信号V1到V4分别加到转移电极E1到E4上，该电极与各个CCD器件或位于每个垂直转移路径14上的阶段相关。如图5所示，当分别向转移电极E1到E4输送驱动信号V1到V4，在垂直转移路径14上形成势阱或数据包。更具体地说，当在时间T3，对转移电极E1加场转移脉冲，色彩G的信号电荷被读出来。此外，当在时间T7，对转移电极E3上加场转移脉冲，色彩R和B的信号电荷被读出来。驱动信号V1到V4使由此读出来的信号电荷通过垂直转移路径14连续的转移到水平转移路径24。
在说明性实施例中，所有的信号电荷或像素可以在两个场中读出。通过切换常规的配置和光电管的结构，可以减少分离邻近的光电管的区域，即器件或单元的分离区域。更具体地说，只具有常规垂直转移路径14数量的一半，并且可以在多个场中读出信号电荷以减少器件的分离区域的说明性实施例是可行的。这成功的保持了单个光电管的光孔面积的大小，且由此确保了尽管可以减少每个光电管的尺寸，但仍有足够的信号电荷可以实现像素配置的高集成度，改善图形质量。
参考图6将描述一个依照本发明的固态图像传感器的可选实施例。在图6中，与图1或2所示的相同的结构部件或单元用相同的参数标识。如所示，在垂直转移路径14位于每一列和色彩滤光片部件以一种G方格，RB全方格的形式配置方面，说明性实施例与前面的实施例是相同的。此外，之前被垂直转移路径占据的闲置区如前面实施例一样，分配给光敏区域16，以使每个光敏区域16比水平方向上的常规光敏区域的面积大，如图6所示。
在图6中，每个光电管12，成形像素，具有与常规孔的结构基本相同的光孔。利用可选的实施例，不仅可以扩大单个光电管12的孔而且可以减小归因于光学聚焦特性的渐晕(vignetting)现象，由此可以改善由阴影所导致的限制，其将在后面做更具体的描述。
垂直转移路径14的数量是配置在常规CCD图像传感器中的垂直转移路径的数量的一半，如前述。转移电极E1到E4包括每个垂直转移路径14上的一组或一个单元(unit)。为了有效的使用垂直转移路径14，在图6中，由点代表的转移栅22被设置在接触垂直转移路径14的那些光电管12的一侧。
可选实施例的转移栅22与常规CCD图像传感器的转移栅的区别在于相对于光电管12，它们不是位于相同的位置。这是因为，在图6中所示的G方格，RB全方格形式中，对于每个垂直转移路径14，四个相邻的光电管12被看作一个单元或一组，如图6中的粗线圆32所示。
在可选实施例中，每个上述的单元或组32分别在垂直方向上包括两个彼此相邻的具有G色滤光片部件的光电管12；在上述两个光电管12附近的水平方向上具有彼此相邻的具有R和B色滤光片部件的光电管12，如图6中的粗线圆所示。如果愿意，包括在单元32中的两个具有R和B色滤光片部件的光电管12可以分别由在垂直方向上彼此相邻的具有G色滤光片部件的两个光电管12附近的水平方向上彼此相邻的具有R和B色滤光片部件的两个光电管12所替代。
当前可选实施例，将每四个光电管12作为一个单元进行处理，其特征在于在位置上，分配了这四个光电管12的转移栅22与前面参考附图1和2描述及所示的前面实施例的转移栅22不同。更具体地说，如图6所示，设置包括在每个单元中分配给上面的G光电管12的转移栅22的位置，以向响应驱动信号V4的ON/OFF状态的转移电极或CCD段(stage)E4输出存储在G光电管12中的信号电荷。
就R光电管而言，信号电荷应当通过单独的垂直转移路径来转移，分配给R光电管的转移栅另外也以这种方式设置，以便给位于左边的垂直转移路径输出信号电荷。相比之下，在可选实施例中，每个R光电管12的转移栅22设置在上述常规光电管的相对的一侧，向响应驱动信号V2的ON/OFF状态的转移电极或CCD段E2输出存储在R光电管12的信号电荷。
另一方面，每个R光电管12的转移栅22向响应驱动信号V1的ON/OFF状态的转移电极或CCD段E1输出存储在R光电管12的信号电荷。同样，每个包括在单元中的低G光电管12的转移栅22向响应驱动信号V3的ON/OFF状态的转移电极或CCD段E3输出存储在G光电管12的信号电荷。
此外，从光电管12中读出的信号电荷被垂直转移路径14转移到与垂直转移路径14相垂直的水平转移路径24，进而由该路径24以高速率转移到输出放大器26。该输出放大器或浮动传播放大器26，通过水平转移路径24将连续输入到此处的信号电荷转换成相应的模拟电压，如前述。
图7示出了可选实施例的修改形式。如所示，在配置上优化CCD图像传感器10的光电管12和垂直转移路径14，以使其具有均匀的面积比例，以便邻近的像素的中心形成如图2中的如常规配置中同样模式的方形。
此外，图7的CCD图像传感器10的特征在于同样颜色的色彩滤光片部件组合在一起，形成一个单元或组，且这种单元以G方格，RB全方格形式配置。在就实际像素的数量而言的只有四分之一或二分之一的图像分辨能力的应用中，存储在光电管12中的信号电荷分别从每四个或两个光电管12中读出。在这种情况下，不会出现混合色，因为在垂直转移路径上，读出并接着被结合的信号电荷是相同的颜色。
该可选实施例的CCD图像传感器10的具体操作将在后面描述。对于CCD图像传感器，通常通过瞬间读出全部像素从它的光电管中读出信号电荷。然而，瞬间读出全部像素并不应用到可选实施例中，因为垂直转移的数量是常规转移路径的一半，如前述实施例。
为了信号电荷的转移，驱动信号V1到V4分别加到电极E1到E4上。在可选实施例中，用场对场输送的方法以驱动信号V3、V1、V2和V4的顺序连续的输入场转移脉冲。从光电管12中读出的信号电荷如往常一样转移到水平转移路径24。由此得出结论，在图6中所示的色彩滤光片形式的情况下，从CCD图像传感器10中读出所有像素的信号电荷以及形成单独的图像画面总共需要四个视频场。
相比之下，在图7中的优选配置中，具有同种颜色的色彩滤光片部件的四个光电管12，由粗体圆32表示，控制读出驱动，以同时对所有的驱动信号加场转移脉冲，即电极，V1到V4。此外，当读出信号电荷时，控制读出驱动以同时对驱动信号V1和V3加场转移脉冲。这种信号读出应当优选与记录模式相匹配。
上述图7中的适合优选CCD图像传感器10的读出机制混合了在每个垂直转移路径14上左右对齐的信号电荷，且能以与常规CCD图像传感器相同的色彩顺序读出信号电荷。因此，常规的信号处理，即预处理、自动曝光(AE)控制、自动聚焦(AF)控制和电影模式(MOVE；全画面显示模式)可应用到信号读出。特别的是，可以在不需要高分辨率的预处理阶段混合信号电荷，以此来改善图像灵敏度和减少读出信号电荷所必须的时间周期。更具体地说，利用图7的配置，可以以图6配置读出信号电荷所必须的四分之一的周期读出信号电荷。
进而，如图8所示，当色彩滤光片部分以图7的模式配置，微透镜34应当优选以匹配的方式设置在与每个光电管12的孔的形状和位置相关的位置。更具体地说，从光电管12读出信号电荷及其混合的执行，依赖于变焦位置(zoom position)。通常，具有象传感器10这种CCD图像传感器的数码相机，在许多时候，在其光学部件中具有聚焦机构。一般而言，在变焦机构的标准位置中，当入射光的角度已经超过了与聚集光束渐渐变小的聚焦面相关的出射光瞳(exit pupil)，它被认为位于锐角或宽范围边上。当角度渐渐增加，认为它位于钝角或望远镜范围。
在可选实施例中，提供给单个关敏元的孔一个比常规规则的八变形的光敏面积大的水平延长的六边形。在图8所示的配置中，例如，在中心行上的分配给光电管12的微透镜34，从邻接该中心行的其它行的微透镜34轻微的转移到图中的左边，即朝着聚焦面的中心移动。这种配置可以使水平入射的光束以倾斜的方向准确地聚焦在光电管12的光敏区域上。另一方面，设置同一列上每个分配给光电管12的微透镜32的位置，以覆盖相应的光电管12的整个光敏区域。这是因为，假定图8中所示的光电管12位于图中的CCD图像传感器10的中心的右侧。
在前述的锐角或望远镜范围的条件下，通过同时分别将转移电极E1和E2作为驱动信号V1和V2，向图7所示的转移栅22输入场转移栅脉冲。结果，从光电管12中读出信号电荷，然后在垂直转移路径14上彼此结合或混合。在钝角或宽角条件下，同时在驱动信号V3和V4上加场转移栅脉冲，使信号电荷从光电管12中读出，然后彼此结合或混合。
通过转移与单个光电管12的位置相应的微透镜34的位置，如前述，可选实施例减少了外围像素区中的入射角的影响。特别在需要实时读出和信号处理的电影模式中，可选实施例成功的减少了混合读出所需要的时间。
现在将参考图9描述一种包括上述以数码相机作为例子而实现的任何一种说明性实施例中CCD图像传感器10的图像获取装置。如所示，数码相机、常见部件(generally)10，通常由光学部件42、图像获取部件44、预处理器46、信号处理器48、系统控制器50、控制面板52、时序信号产生器54、驱动器56、显示器58、存储器接口(IF)60和存储器62构成，其如附图所示相互连接。信号由加在传送信号的连接线上面的参数指明。
光学部件42的功能在于捕获来自被获取的物体场的入射光束，以形成被控制面板52的操作所控制的视角的光学图像。构造光学部件42以调整与变焦操作和/或快门按纽操作相一致的视角和焦距，使其到达在控制面板52上起作用的半按位置(half-stroke)，没有示出。快门按纽的半按位置(half-stroke)与分配给实际图像获取的按纽的全按位置(full-stroke)不同，后面将更加具体的描述。
图像获取部件44包括CCD图像传感器10，其中，色彩滤光片部件以参考图1、2、6和7描述的任何一种模式配置。当由于信号电荷从例如两个或四个场周期中的所有的像素中读出，而使图像分辨率很重要时，图1、2和6中所示的色彩滤光片模式是适合的。另一方面，图7中所示的色彩滤光片模式使信号电荷可以同时读出到垂直转移路径14而无需任何色彩混合，且被垂直的转移然后水平转移，结果信号电荷可以相对于图6中的色彩滤光片模式在单个场周期中迅速的读出。然而，图7的色彩滤光片模式的问题在于代表四个像素的空间位置信息相对单个空间位置的信息减少了，导致图像分辨率的降低。
具有图7的色彩滤光片模式的图像获取部件44应当优选工作在选择性的重视分辨率的模式或重视其他的模式。当分辨率很重要时，例如，可以在两个场周期中，以一种照片或静态图片作为例子的模式读出信号电荷。如果分辨率并不重要，信号电荷优选同时以AE和AF控制和电影模式的方式通过单元读出。通过操作器在操作面板52上选择这两种重要模式的任何一种，将在后面具体的描述。
图像获取部件44适合操作在响应包括驱动信号V1到V4在内的各种信号84的状态下。使驱动器56适合产生响应从时序信号产生器54中输出的时序信号82的信号84，并将其输送到图像获取部件44。使该图像获取部件44适合向预处理器46输出由CCD图像传感器10产生的模拟电子信号64。
预处理器46具有AFE(模拟前端)的功能。该AFE功能包括通过纠正双采样(CDS)消除包含在该模拟电子信号64中的噪声和数字化该结果的无噪声信号64。该预处理器46被配置以产生向总线68和信号线70上的信号处理器48输送的数字图像数据66。
该信号处理器48用于同步由处理器46输送的图像数据66和使用该结果的同步图像数据66产生亮度/色度(Y/C)信号，进而将该Y/C信号转换成适合，例如液晶显示器的信号。而且，该信号处理器48选择的以一种记录的模式(record mode)压缩该Y/C信号或者扩大该压缩的Y/C信号以一种再现的模式再现原始的Y/C信号。对于该记录模式来说，适用范围是JPEG(Joint Photographic Experts Group)模式、MPEG(Moving PictureExperts Group)模式、原始的(raw)或RGB信号模式和其他常规格式中任何一种。信号处理器传送以记录模式处理的图像数据给信号线70、总线68和信号线72上的存储器或媒体接口60。此外，信号处理器48传送为LC显示器格式化的信号74给图画显示器58。
系统控制器50用来产生各种响应从控制整个相机40操作的控制面板接收到操作信号76的控制信号。特别的，系统控制器50输出与照片或静态图画模式、AE模式、AF模式或在控制面板52上选择的类似的模式相匹配的控制信号。从信号处理器48输出的估算数据被输送到信号线70、总线68和信号线78上系统控制器50。系统控制器50向时序信号产生器输送与在操作面板52上选择的模式相匹配的控制信号80和估算数据。
操作面板52包括电源开关、变焦控制按纽、菜单开关、选择键、电影模式设置部件和连拍启动(seed)设置部件和前述的快门按纽，尽管没有具体示出。控制面板52由数码相机40的操作器操纵，向系统控制器50输送操作信号52，代表与操纵相一致的指令。电源开关用来打开或关上数码相机40。变焦按纽用来改变观察包括适当的物体的图像场的角度，以此来调整对该物体的焦距。操纵菜单开关，来开关正在显示在显示器58上的菜单和移动在显示器屏幕上的光标，也可以由方向键盘或十字交叉开关来实现。按下选择键，以选择或决定列在菜单上的适当的一个或各种项目。
操作电影模式设置部件以决定是否在显示器58上显示电影图画，且可以使用标记值来设置。根据电影模式设置部件的设置，由数码相机40正在捕获的场的图像以电影或全屏图画(through-picture)的模式显示在显示器58的屏幕上。
通过第一击推动快门按纽到它的半按位置(half-stroke)，然后通过第二或进一步的击中到它的全按位置(full-stroke)，以此选择数码相机40的操作时间和模式。更具体地说，当推动快门按纽到它的半按位置，导致数码相机40工作在AE模式和AF模式，其中在图像捕获和由此在显示器58上显示的基础上确定足够的透镜开口(opening)、快门速度和焦距。随后，当推动快门按纽到它的全按位置时，确定记录开始/结束的时间，并向系统控制器发出指示。系统控制器50反过来确定与数码相机40选择的模式向匹配的操作时序。可选的模式可以是照片模式或电影模式作为例子。
设计时序信号产生器54，以产生响应从系统控制器50输入控制信号80的各种时序信号82，包括垂直(帧)和水平同步信号、场转移栅信号、垂直和水平时序信号和为了驱动图像获取部件44的OFD(在溢出漏极上(OverFlow Drain))信号。
驱动器56适合产生垂直和水平的驱动信号和与由时序信号82所代表的驱动模式相应的其他信号，并输送向图像获取部件44驱动信号84的CCD图像传感器10。而且，驱动器56适合响应产生变焦距驱动信号的控制信号，以选择放大或缩小由光学部件42所捕获的图像场。该变焦距驱动信号输送给光学部件42的变焦距机构，尽管没有具体示出。
存储器或媒介接口60具有控制存储器62内或外的图像数据的记录或再现的功能，如，其与安装在存储器62上的各种记录介质相匹配。更具体地说，存储器接口60可以如期望的适合控制从PC(个人电脑)卡或类似的半导体记录媒介中写入和读出的图像数据86，或控制包括在其中的USB(通用串行总线)控制器控制下的写入和读出。各种各样的半导体存储卡标准适用于该存储器62。
图画或视频显示器58通过例如液晶显示器来实现，用来显现从信号处理器48输入的图像信号74的图像。
在图1、2、6和7中所示的任何一种和包括在数码相机40中的CCD图像传感器10的操作将在后面描述。重要的项目和与其相关的操作模式，依赖于安装在该数码相机40上各种CCD图像传感器10。
更具体地说，当设计包括图1或2中的CCD图像传感器的图像获取部件44时，由于重视图画分辨率，以照片模式中的双场读出模式驱动。另一方面，当设计包括图6中的CCD图像传感器的图像获取部件44时，以四场读出模式驱动。而且，当设计包括图7中的CCD图像传感器的图像获取部件44时，能够瞬间的读出，由此以单场读出模式驱动。编程控制面板52使其适合于任何的这些不同的读出模式。
系统控制器52产生响应从控制面板52输入的操作信号76的控制信号80，且向时序信号产生器54输送控制信号80。时序信号产生器54反过来向与执行的控制相应的驱动器56传送时序信号82。响应时序信号82，驱动器56向图像获取部件44提供驱动信号以驱动后者。
总之，将看到本发明提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器使器件的分离区域减少到很大的程度，因此，即使在减少光电管的尺寸来增加像素的数量的情况下，单个光电管的光孔仍然维持很大。这确保了为产生免损坏的高质量的图像的大量的信号电荷。如果上述应用固态图像传感器的图像获取装置与安装在其上的图像传感器相符是可操作的，那么信号电荷可以在如预期的多个场周期或单个场周期上选择性的读出。这提供了具有高分辨度的图像获取装置，或着尽管分辨率可能降低，但是为其提供一种高速的读出能力。
应当注意到，尽管已经示出和描述的本发明被应用于数码相机，类似的可以应用到任何其他的安装在例如便携式电话、图像输入装置、PDA(个人数字助理)或个人电脑上的图像获取装置上。
在2005年3月7日和2006年2月2日提出的日本专利申请Nos.2005-61905和2006-25915，包括说明书、权利要求、附图和公开的摘要的全部公开的内容在此作为参考以引入。
尽管参考特别的说明性实施例对本发明进行了描述，但是不局限于该实施例。本领域技术人员应当理解在不脱离本发明的范围和精神情况下可以进行变化和修改实施例。
权利要求
1.一种固态图像传感器，其特征在于包括光电管阵列，用于捕获物体的图像以产生代表图像的信号电荷，每行上的光电管被相等间距地配置，并且与邻接所述行的行上的光电管在行方向上隔开一个间隔；多条列转移路径，用于转移从列方向上的所述光电管阵列中读出的信号电荷；多个转移栅，用于使存储在所述光电管阵列上的信号电荷被读出到所述多条列转移路径；行转移路径，用于转移在行方向上从所述多条列转移路径输入的信号电荷；所述多条列转移路径中的每一条形成在每一列所述光电管的一侧；所述多个转移栅中的每一个位于特定的一个光电管和邻接所述特定光电管的特定一条列转移路径之间，并位于与所述列转移路径相接触的一侧。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于所述间隔在所述间距的三分之一到四分之一的范围内。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于在多个场周期内读出图像的信号电荷。
4.如权利要求2所述的图像传感器，，其特征在于在多个场周期内读出图像的信号电荷。
5.一种图像获取装置，其特征在于包括固态图像传感器，用于产生图像信号，所述图像传感器包括用于捕获物体的图像以产生代表图像的信号电荷的光电管阵列，每行上的光电管被相等间距地配置，并且与邻接所述行的行上的光电管在行的方向上隔开一个间隔，用于转移从列方向上的所述光电管阵列中读出的信号电荷的多条列转移路径，用于使存储在所述光电管阵列上的信号电荷被读出到所述多条列转移路径的多个转移栅，用于转移在行方向上从所述多条列转移路径输入的信号电荷的行转移路径；驱动器，用于驱动所述图像传感器，并向所述图像传感器输送驱动信号；时序信号发生器，用于向产生驱动信号的所述驱动器提供时序信号；控制器，用于控制响应操作信号的所述时序信号发生器；控制面板，用于向所述控制器输送操作信号；信号处理器，用于处理从所述图像传感器输出的图像信号；所述多条列转移路径中的每一条形成在每一列所述光电管的一侧；所述多个转移栅中的每一个位于特定的一个光电管和邻接所述特定光电管的特定一条列转移路径之间，并位于与所述列转移路径相接触的一侧。
6.如权利要求5所述的图像获取装置，其特征在于所述间隔在所述间距的三分之一到四分之一的范围内。
7.如权利要求5所述的图像获取装置，其特征在于在多个场周期内读出图像的信号电荷。
8.如权利要求6所述的图像获取装置，其特征在于在多个场周期内读出图像的信号电荷。
全文摘要
本发明公开了一种图像获取装置，包括具有垂直转移路径的固态图像传感器，所述垂直转移路径在每一列上，由此在数量上减少到常规垂直转移路径的一半。为了扩大光敏面积，向光电管的光敏区增加闲置区，确保即使在像素增加的情况下，仍具有足够的信号电荷。每个转移栅位于特定的光电管与特定的列转移路径之间，并位于接触列转移路径的一侧，以使信号电荷被垂直转移，避免出现色彩的混合。
文档编号H04N5/335GK1832542SQ20061005684
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月7日 优先权日2005年3月7日
发明者小田和也 申请人:富士胶片株式会社