固态成象器件及其驱动方法技术

在垂直传送寄存器与水平传送寄存器６的连接部分，使时钟ΦＶ１、ΦＶ２Ａ、ΦＶ３Ａ、ΦＶ２Ｂ、ΦＶ３Ｂ和ΦＶ１Ａ所加传送电极按所引次序排列。在寄存器６中，借助３相时钟ΦＨ１Ａ、ΦＨ１Ｂ和ΦＨ２传送。Ａ－Ａ′通道和相当各通道的信号电荷通过启动时钟而先传到寄存器６的ΦＨ１Ａ的电极下侧。电荷向右传到ΦＨ１Ｂ的电极下侧。接着Ｂ－Ｂ′通道和相当各通道的电荷送到寄存器６的ΦＨ１Ｂ的电极下侧并与先传来的电荷混合。于是，可减少象素和降低解象度而无须高速驱动。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能同时读取所有象素这种类型的固态成象器件，其中各单元象素的信号电荷可同时和独立地读取到一个垂直传送寄存器中，本专利技术还涉及驱动这种固态成象器件的方法。具体说，本专利技术涉及一种固态成象器件，其构制成可使排列在水平方向的信号电荷减少，并涉及驱动这种固态成象器件的方法。近年来，要求能在个人计算机的监视器上更好地显示活动图象。但是，就目前的处理能力，很难在个人计算机上使活动图象显示得接近电视机那样的解象度。为显示取自例如CCD(电荷耦合器件)摄象机的影象数据，必须减少帧和降低帧速率，或者保持速率而减少影象数据。但是，在降低了帧速率的情况下，不能呈现平稳的活动。因此，通常是减少象素，即降低解象度。对于常规的影象变化过渡方法，曾有一种同时读取所有光电二极管的信号电荷然后在固态成象器件中将其减少的方法和一种在个人计算机上用软件进行处理以对其复制的方法。在说明常规的影象变化过渡方法之前，先描述一下常规的固态成象器件。附图说明图1是所有象素读出型的常规固态成象器件整体结构的顶视图。如图1所示，常规的固态成象器件由以下部分形成光电二极管1，按阵列形式排列，用以将光转换成信号电荷；光的黑电平区2，用以形成影象信号的基准电平；垂直多余电荷扫除沟道3和水平多余电荷扫除沟道4，用以扫除多余的电荷；垂直传送寄存器5，用以读出和传送储存在光电二极管1中的信号电荷；以及水平传送寄存器6，用以接收通过垂直传送寄存器5传送来的信号电荷并将其传送到输出放大器7。在光电二极管1上，利用例如拜耳法(Bayer method)安设一些RGB(红、绿、蓝)滤色器。图2和3是图1所示垂直传送寄存器5和水平传送寄存器6之间连接部分的电极结构示意图。其中图2是顶视图，图3是沿图2A-A′线剖视的剖面图。垂直传送寄存器5受4相时钟φV1、φV2、φφ3和φV4的驱动。时钟φV1所加的传送电极由第一多晶硅层形成。时钟φV2和φV4所加的传送电极由第二多晶硅层形成。时钟φV3所加的传送电极由第三多晶硅层形成。时钟φV1所加的最后一级传送电极形成了供水平传送寄存器6用的门。水平传送寄存器6受2相时钟φH1和φH2的驱动。该水平传送寄存器6的所有传送电极的每个电极都由第二多晶硅层和第三多晶硅层形成。第二多晶硅层的一个电极部分形成了一储存部分，而第三多晶硅层的一个电极部分形成了一阻挡部分。在水平传送寄存器的时钟φH1保持其高电平的状态时，将垂直传送寄存器的信号电荷传送给水平传送寄存器。换句话说，如果在φH1保持其高电平的状态下φV1转为高电平，则信号电荷传送到φH1所加的传送电极下侧的传送过程开始进行。当φV1变为其低电平时，传送过程完成。以下参照图4至6说明在垂直传送寄存器5和水平传送寄存器6之间的连接部分中常规固态成象器件的工作。图4示出加到垂直传送寄存器5的传送电极上的4相时钟φV1、φV2、φV3和φV4以及加到水平传送寄存器6的传送电极上的2相时钟φH1和φH2的脉冲定时。图5示出垂直传送寄存器5中的信号电荷是如何传送到水平传送寄存器6中的。图6示出水平传送寄存器6中的信号电荷是如何传送的。在t0期间，φV3和φV4所加的传送电极下储存的信号电荷开始传送到φH1所加的传送电极下侧，这时φV1变为其t1期间的高电平。如果φV3、φV4和φV1按所引次序变为低电平，则信号电荷被传送到φH1所加的电极下侧。以重复交替φH1和φH2的高/低电平，φH1所加的电极下储存的信号电荷相继传送到水平传送寄存器中。这时，信号R1、G1、R2、G2、R3、G3、R4、G4按照RGB拜耳排列方式被传送，而不会破坏图6中所示的次序。输出放大器7的输出波形示于图7上。为了在个人计算机监视器上实现平稳移动的活动图象，如前所述，必须减少象素和降低影象的解象度。作为降低解象度的方法，有一种在外部存储器中暂时记录影象数据，然后重新安排数据使得相同颜色的滤色象素彼此靠近，并作为一个象素来处理相同颜色的相邻数据的方法，还有一种减少相同颜色的相邻数据之一的方法。以下描述降低器件本身内解象度的方法。例如，在水平解象度降低了1/2的情况下，用到这样一种方法，例如，留下影象的中央而扫除掉左右侧处影象的一半，如图8所示。在此方法中，每条水平线上的前1/4部分以正常速度的两倍速度传送，因为它属扫除区域9，而该数据通过输出放大器然后被废弃。接下去的中央1/2部分以正常速度传送，因为它属于有效区域8，于是可获得影象数据。后1/4部分以与前1/4部分相同的高速度传送，然后也被废弃。在上述以软件方式降低水平方向解象度的常规方法中，必须在外部存储器中暂时记录影象，然后以高速重新安排数据。因此，在设备的处理速度不能适应时，就不能相应地保持帧速率，因而产生缺陷。另外，在器件本身中降低解象度的情况下，必须以高速驱动方式传送要扫除掉的1/2影象数据。因此，器件要求有多余的性能，使生产效率下降。此外，驱动电路的能量消耗变大，从设备角度看，有性能降低的缺点。本专利技术的目的在于提供一种固态成象器件，其能降低器件内的解象度而不须要高速驱动。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种固态成象器件，包括多个光电二极管，以阵列形式排列；第一种垂直传送寄存器和第二种垂直传送寄存器，交替配置成靠近多个光电二极管；以及一个水平传送寄存器，用以将由垂直传送寄存器传送来的信号电荷传送到输出放大器；其中，在垂直传送寄存器的相对于水平传送寄存器的连接部分中，面对水平传送寄存器，有一个第一层的第一传送电极、一个第二层的第一传送电极、一个第三层的第一传送电极、一个第二层的第二传送电极、一个第三层的第二传送电极、和一个第一层的第二传送电极，它们按所引次序邻近配置，并且其中第二层的第一传送电极和第三层的第一传送电极配置在第一种垂直传送寄存器中，处在低于其本身的各层传送电极上；而第二层的第二传送电极和第三层的第二传送电极配置在第二种垂直传送寄存器中，处在低于其本身的各层传送电极上。另外，本专利技术提供了一种驱动固态成象器件的方法，该固态成象器件包括多个光电二极管，以阵列形式排列；第一种垂直传送寄存器和第二种垂直传送寄存器，配置成靠近多个光电二极管；以及一个水平传送寄存器，用以将由垂直传送寄存器传送来的信号电荷传送到输出放大器。所述方法包括以下步骤将垂直传送寄存器的信号电荷传送到水平传送寄存器中。该传送信号电荷的步骤又包括以下两个步骤以牵制住(pin)第二种垂直传送寄存器的信号电荷的状态将第一种垂直传送寄存器的信号电荷传送到水平传送寄存器中；然后，只传送第二种垂直传送寄存器的信号电荷到水平传送寄存器中。对于上述本专利技术，在垂直传送寄存器相对于水平传送寄存器的连接部分中，其他信号电荷预先传送到水平传送寄存器，而一部分信号电荷被牵制住，然后将保留的信号电荷传送给水平传送寄存器。因此，在水平传送寄存器中，一部分信号电荷可以加到其他信号电荷上，或者被扫除掉。于是，本专利技术可以减少水平方向上的象素数目，可以降低固态成象器件中的解象度而无须高速驱动。在信号电荷加到水平传送寄存器中的一个实施例里，信号电荷增加到已进行解象度变化过渡后的至少两倍。因此，灵敏度和饱和度输出可得到明显改善。但是，如果一起使用电子快门，则可进行解象度的变化过渡而不改变灵敏度和动态范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成象器件，包括：多个光电二极管，以阵列形式排列；第一种垂直传送寄存器和第二种垂直传送寄存器，交替配置成靠近所述多个光电二极管；一个水平传送寄存器，用以将由所述垂直传送寄存器传送来的信号电荷传送到一个输出放大器上；以及 一个第一层的第一传送电极、一个第二层的第一传送电极、一个第三层的第一传送电极、一个第一层的第二传送电极、一个第二层的第二传送电极和一个第三层的第二传送电极，配置在所述垂直传送寄存器的相对于所述水平传送寄存器的连接部分中，其中所述传送电极 面对着所述水平传送寄存器按以下次序配置：第一层的第一传送电极、第二层的第一传送电极、第三层的第一传送电极、第二层的第二传送电极、第三层的第二传送电极和第一层的第二传送电极，并且其中第二层的第一传送电极和第三层的第一传送电极配置在所述第一 种垂直传送寄存器中，处在低于其本身的各层传送电极上；而第二层的第二传送电极和第三层的第二传送电极配置在所述第二种垂直传送寄存器中，处在低于其本身的各层传送电极上。

【技术特征摘要】
JP 1997-8-7 212783/971.一种固态成象器件，包括多个光电二极管，以阵列形式排列；第一种垂直传送寄存器和第二种垂直传送寄存器，交替配置成靠近所述多个光电二极管；一个水平传送寄存器，用以将由所述垂直传送寄存器传送来的信号电荷传送到一个输出放大器上；以及一个第一层的第一传送电极、一个第二层的第一传送电极、一个第三层的第一传送电极、一个第一层的第二传送电极、一个第二层的第二传送电极和一个第三层的第二传送电极，配置在所述垂直传送寄存器的相对于所述水平传送寄存器的连接部分中，其中所述传送电极面对着所述水平传送寄存器按以下次序配置第一层的第一传送电极、第二层的第一传送电极、第三层的第一传送电极、第二层的第二传送电极、第三层的第二传送电极和第一层的第二传送电极，并且其中第二层的第一传送电极和第三层的第一传送电极配置在所述第一种垂直传送寄存器中，处在低于其本身的各层传送电极上；而第二层的第二传送电极和第三层的第二传送电极配置在所述第二种垂直传送寄存器中，处在低于其本身的各层传送电极上。2.如权利要求1所述的固态成象器件，其特征在于，在2n个顺序配置的垂直传送寄存器中，设在所述输出放大器侧的n个顺序的垂直传送寄存器用作第二种垂直传送寄存器，而其余的垂直传送寄存器用作第一种垂直传送寄存器，其中n为正整数。3.如权利要求1所述的固态成象器件，其特征在于，所述水平传送寄存器在每个传送级都有一储存部分和一阻挡部分，并且该水平传送寄存器是一个基本上为2相时钟传送型的寄存器。4.如权利要求1所述的固态成象器件，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：川村智浩，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]