[發(fā)明專利]固態(tài)成像裝置及照相機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710110276.5
• 申請日: 2007-06-08
• 公開（公告）號: CN101087360A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 春日繁孝;武田勝見;山口琢己;松長誠之;村田隆彥;山田隆善
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H04N3/15
• 分類號: H04N3/15;H01L27/148
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王慶海;張志醒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于數(shù)碼相機(jī)、移動電話照相機(jī)、車載相機(jī)等的固態(tài)成像裝置，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)較寬動態(tài)范圍的技術(shù)。

背景技術(shù)

固態(tài)成像裝置被認(rèn)為具有比銀鹽相機(jī)更窄的動態(tài)范圍。鑒于此，通常已經(jīng)研究了拓寬固態(tài)成像裝置的動態(tài)范圍的技術(shù)(例如公開號為2003-218343的日本專利申請)。

圖1A是根據(jù)常規(guī)技術(shù)的像素的頂視圖。

根據(jù)常規(guī)技術(shù)的像素分別由主感光單元301和子感光單元302組成。子感光單元302具有比主感光單元301更小的感光區(qū)域。每個感光單元獲得的電荷通過電荷傳輸通道303獨(dú)立地輸出。

圖1B示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的固態(tài)成像裝置的輸出特性。

曲線71和72分別表示主感光單元301和子感光單元302的輸出特性。在兩者的輸出特性中，輸出信號隨著光強(qiáng)度增加而增加，但是，一旦光強(qiáng)度超過了閾值，即使當(dāng)光強(qiáng)度繼續(xù)增加時輸出信號也停止改變。這是因?yàn)樵诿總€感光單元中累積的電荷量變得飽和了。

由于主感光單元301具有比子感光單元302更大的感光區(qū)域，主感光單元301接收比子感光單元302更大的光量。因此，主感光單元301具有較高靈敏度(陡峭的曲線斜率)，但是具有較窄的動態(tài)范圍(更接近電荷飽和)。

另一方面，子感光單元302具有比主感光單元301更小的感光區(qū)域，因此接收比主感光單元301更少的光量。因此，子感光單元302具有較低的靈敏度，但是具有較寬的動態(tài)范圍。

曲線73表示當(dāng)主感光單元301的輸出信號以及子感光單元302的輸出信號通過信號處理而結(jié)合時的輸出特性。通過靈敏度不同的兩種感光單元的輸出信號的這種結(jié)合，大體上可能增加靈敏度并拓寬動態(tài)范圍。

隨著近幾年提高了用于固態(tài)成像裝置的范圍，根據(jù)用途的類型需要較寬的動態(tài)范圍。例如，如果是車載相機(jī)，需要極寬的動態(tài)范圍用于可靠地捕捉甚至是背光物體。

然而，盡管上述常規(guī)技術(shù)的確能拓寬動態(tài)范圍，但是動態(tài)范圍的拓寬率仍然不能滿足這些需要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明旨在解決上述問題并提供一種能實(shí)現(xiàn)相當(dāng)寬的動態(tài)范圍的動態(tài)成像裝置以及相機(jī)。

所述目的能通過下述固態(tài)成像得以實(shí)現(xiàn)，該固態(tài)成像裝置包括：能分別操作以產(chǎn)生并累積對應(yīng)于所接收光量的電荷量的多個光電轉(zhuǎn)換器；可操作用于抑制多個光電轉(zhuǎn)換器中的每一個以光電轉(zhuǎn)換器確定的速率所接收的光量的抑制單元；以及對于每組預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器，可操作用于結(jié)合分別基于預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器中累積的電荷量的電信號，從而對于預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器獲得一個合成信號的獲取單元，其中能被累積的最大電荷量在各預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器中是基本上相同的，抑制單元的抑制率在各預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器中是不同的。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)接收的光量被抑制時，能累積的最大電荷量基本上是相同的。因此，與常規(guī)技術(shù)比較時能拓寬動態(tài)范圍，該常規(guī)技術(shù)由于抑制所接收的光量而導(dǎo)致最大電荷量減少。

此處，多個光電轉(zhuǎn)換器的每一個都被提供在基板上，其中抑制單元是覆蓋該基板并透過可見光的濾光膜，且由于在濾光膜對應(yīng)于預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器的每個區(qū)域中可見光的透射率各不相同，抑制單元的抑制率也各不相同。

由于材料、組成比(composition?ratio)、薄膜厚度以及濾光膜等的不同能容易地使得濾光膜的透射率各不相同。

此處，多個光電轉(zhuǎn)換器的每一個都被提供在基板上，其中抑制單元是光屏蔽膜，其覆蓋該基板且在對應(yīng)于多個光電轉(zhuǎn)換器的位置處具有孔，且由于對應(yīng)于各個預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器的孔的尺寸不同，所以抑制單元的抑制率也各不相同。

在設(shè)計蝕刻掩膜的步驟中能容易地使得孔的尺寸各不相同。

此處，該抑制單元可包括：可操作用于放電所累積在多個光電轉(zhuǎn)換單元的每一個中的電荷的放電單元；可操作用于在多個光電轉(zhuǎn)換器中的每一個中累積電荷直到自放電單元放電開始的預(yù)定時間周期結(jié)束的累積單元，其中由于對于預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器的每一個的預(yù)定時間周期的長度不同，因此抑制單元的抑制率也各不相同。

在設(shè)計累積單元的步驟中能容易地使得預(yù)定時間周期的長度各不相同。

此處，固態(tài)成像裝置還可包括：當(dāng)基于在預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器的任一個中累積的電荷量的電信號表示最大的電荷量時可操作用于禁止獲取單元組合電信號的禁止單元。

通過防止飽和的電信號以這種方式結(jié)合，從而防止了分辨率的下降。

此處，多個光電轉(zhuǎn)換器可通過引入摻雜劑到半導(dǎo)體基板中形成，其中由于預(yù)定數(shù)目的光電轉(zhuǎn)換器中的每一個具有基本上相同的容量以及基本上相同的摻雜劑濃度，因此最大的電荷量也基本上相同。