CN100518254C - 图像拾取装置、其控制方法和照相机 - Google Patents

图像拾取装置、其控制方法和照相机 Download PDF

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Abstract

提供一种图像拾取装置，其中提供了在光电产生和蓄积载流子的期间从光电转换单元溢出的载流子的一部分可流入浮动扩散区，和根据蓄积在光电转换单元中的载流子和溢出到浮动扩散区中的载流子产生像素信号的像素信号产生单元。通过高精度地控制流入浮动扩散区的载流子与从这种光电转换单元溢出的载流子的比，可实现扩展动态范围并提高图像质量。

Description

图像拾取装置、其控制方法和照相机
技术领域
本发明涉及图像拾取装置、其控制方法和照相机。
背景技术
美国专利No.6307195的说明书公开了在光载流子(photocarrier)被蓄积时从光电二极管的溢出的载流子通过传输门(transfergate)(TG)溢出到浮动(floating)扩散(FD)区中的图像拾取装置。在该图像拾取装置中，流入浮动扩散区的载流子的一部分被舍弃(discard)用于扩展装置的动态范围。因此，浮动扩散区的蓄积时间被设置为比光电二极管的蓄积时间短。在上述配置中，说明了可通过缩短浮动扩散区的蓄积时间扩展动态范围。但是，在从光电二极管的蓄积时间的开始到浮动扩散区的蓄积时间的开始的期间从光电二极管流入浮动扩散区的载流子的所有信息会被损失掉。结果，与用户实际观察的图像不同的图像被拾取。
并且，日本专利申请公开No.2004-335803公开了多个光接收单元以阵列的形状被配置在半导体衬底的表面上并且各光接收单元的信号从各光接收单元被读取的MOS型图像拾取装置。该图像拾取装置包括检测入射光以根据检测到的入射光的量输出信号的第一信号载流子检测单元。并且，该图像拾取装置包括当第一信号载流子检测单元的检测信号饱和时捕获第一信号载流子检测单元的过剩载流子的一部分以根据捕获的载流子的量输出信号的第二信号载流子检测单元。
如日本专利申请公开No.2004-335803所示，单独地形成当电子饱和时在第一信号载流子检测单元(31)中产生的饱和电子的一部分的第二信号载流子检测单元(38)。并且，图像拾取装置具有捕获过剩载流子的一部分以将残留的载流子排入垂直溢漏(overflow drain)中的结构。
但是，为了将产生的载流子的一部分排放到垂直溢漏并将残余部分收集到第二信号载流子检测单元(38)，必需以具有非常高的精度的电势(potential)的方式制造势垒(barrier)单元(33)和垂直溢漏的技术。由于当精度不够时各样品间存在分散且流入速度发生变化，因此该结构明显具有无法进行大规模生产的缺点。
并且，由于该结构是载流子的排放侧是垂直溢漏且载流子的捕获侧是水平溢漏的结构，因此载流子需要越过不同结构之间的势垒。结果，该结构具有使得流出到垂直溢漏和水平溢漏的载流子的比例随温度变化的缺点。
发明内容
根据本发明的图像拾取装置包括：通过光电转换产生载流子以蓄积载流子的光电转换单元；用于传输光电转换单元的载流子的传输晶体管(transfer transistor)；载流子被传输晶体管传输到的浮动扩散区；控制传输晶体管的栅压、使得在光电转换单元产生和蓄积载流子的期间从光电转换单元溢出的载流子的一部分可流入浮动扩散区的传输门控制单元(transfer gate control unit)；和根据蓄积在光电转换单元中的载流子和溢出到浮动扩散区中的那部分载流子产生像素信号的像素信号产生单元。
根据本发明的图像拾取装置包括：通过光电转换产生载流子以蓄积载流子的光电转换单元；用于传输光电转换单元的载流子的传输晶体管；载流子被传输晶体管传输到的浮动扩散区；控制传输晶体管的栅压、使其为传输晶体管导通时的第一栅压、传输晶体管截止时的第二栅压、和第一和第二栅压之间的第三栅压的任一个的传输门控制单元；和根据在栅压被控制为第一栅压和第三栅压的期间内被传输到浮动扩散区的那部分载流子产生像素信号的像素信号产生单元。
并且，根据本发明的图像拾取装置的控制方法是具有通过光电转换产生载流子以蓄积载流子的光电转换单元、用于传输光电转换单元的信号的传输晶体管、和载流子被传输晶体管传输到的浮动扩散区的图像拾取装置的控制方法，该方法包括：控制传输晶体管的栅压、使得在光电转换单元产生和蓄积载流子的期间从光电转换单元溢出的载流子的一部分可流入浮动扩散区的传输门控制步骤；和根据蓄积在光电转换单元中的载流子和溢出到浮动扩散区中的那部分载流子产生像素信号的像素信号产生步骤。
并且，根据本发明的照相机包括：上述图像拾取装置；用于将光学图像聚焦到图像拾取装置上的镜头；和用于改变通过镜头的光量的光阑。
通过结合附图阅读以下说明书，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，其中，相同的附图标记在所有附图中表示相同或相似的部分。
附图说明
图1是表示根据本发明的第一实施例的图像拾取装置的像素单元的配置例子的布局图；
图2是在载流子蓄积期间沿图1中的O-A线、O-B线和O-C线取的断面的电势图；
图3是根据本实施例的图像拾取装置的整体配置的例子的布局图；
图4是图3的图像拾取装置的等同电路图；
图5是表示图4的电路的操作例子的时序图；
图6是表示根据本发明的第二实施例的静态摄像机(still videocamera)的配置例子的框图；
图7是表示根据本发明的第三实施例的摄像机的配置例子的框图。
被加入说明书并构成说明书的一部分的附图解释本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是表示根据本发明的第一实施例的图像拾取装置的像素单元的配置例子的布局图，并且，图2是在载流子蓄积期间沿图1中的O-A线、O-B线和O-C线取的断面的电势图。以下，n沟道MOS场效应晶体管简称为MOS晶体管。在该图像拾取装置中，多个像素以二维的方式被配置。图1是表示配置的四个像素作为例子的平面图。一个像素包含传输MOS晶体管(transfer MOS transistor)Tx-MOS和复位MOS晶体管RES-MOS。并且，该像素包含源跟随器(sourcefollower)MOS晶体管SF-MOS和选择MOS晶体管SEL-MOS。光电二极管PD和浮动扩散区FD分别对应于传输MOS晶体管Tx-MOS的源极和漏极。晶体管RES-MOS的漏极B与固定电源电压VDD连接。
用作光电转换单元的光电二极管PD通过光电转换产生载流子，并蓄积产生的载流子。传输MOS晶体管Tx-MOS的栅极(gate)是用于将由光电二极管PD产生的载流子传输到作为扩散区的浮动扩散区FD中的栅极。通过关闭传输门(transfer gate)(通过使晶体管Tx-MOS截止)，光电二极管PD可通过光电转换产生和蓄积载流子。当蓄积时间结束时，通过打开传输门(通过使晶体管Tx-MOS导通)，蓄积在光电二极管PD中的载流子可被传输(读取)到浮动扩散区FD中。
在图2中，由O-A线表示的区域a表示光电二极管PD和浮动扩散区FD之间的电势(即，晶体管Tx-MOS的栅极(gate)下的电势)。点O表示光电二极管PD的电势，点A表示与光电二极管PD相同的像素的浮动扩散区FD的电势。
类似地，在图2中，由O-B线表示的区域b表示光电二极管PD和晶体管RES-MOS的漏极B之间的电势。点B表示晶体管RES-MOS的漏极B。
由图2的O-C线表示的区域c表示某一像素的光电二极管PD和邻近光电二极管PD的另一像素之间的电势。点C表示邻近像素的浮动扩散区FD的电势。
这里，电势是势垒(barrier)之一。控制势垒的方法之一是控制电势。可通过杂质浓度或栅压(gate voltage)对电势进行控制。
除了区域a和b外，围绕(enclosing)光电二极管PD的电势的高度(height)与区域c的电势的高度相同。使区域b的电势低于区域c的电势。二极管PD包含n型区域蓄积电子作为载流子。区域b和c是p+型区域。如上所述，可以通过调整杂质浓度控制这些区域的电势。另一方面，可以通过控制晶体管Tx-MOS传输门的电势，改变区域a的电势。在光电二极管PD产生和蓄积载流子期间，使区域a的电势高度与区域b的电势高度相同。区域a和b的电势被控制为，在围绕光电二极管PD的势垒中最低。并且，可以独立地控制区域a和b的电势。
光电二极管PD可蓄积的载流子的量被确定。结果，当强光照射光电二极管PD时，载流子从光电二极管PD溢出(overflow)。从光电二极管PD溢出的载流子分流进入浮动扩散区FD和晶体管RES-MOS的漏极B。即，载流子的一部分流入浮动扩散区FD，载流子的另一部分被注入晶体管RES-MOS的漏极B。
在本实施例中，溢出的载流子的一部分可以以一定的固定比率聚集到浮动扩散区FD中。从光电二极管PD溢出的载流子通过具有最低电势的区域在点A流入浮动扩散区FD中。通过将区域a的电势控制为与区域b的电势相同，从光电二极管D溢出的载流子可以以相同的比例分布到区域a和b中。并且，区域b优选是固定电源电压VDD。原因是，流入漏极B中的载流子可被迅速处理。
区域c是邻近像素的浮动扩散区FD。与区域b的电势相比，形成该部分的势垒的区域c需要更高的电势。原因是，可以通过这种措施抑制载流子泄漏到邻近像素区域中。
流入区域a和b中的载流子的分布比可由传输MOS晶体管Tx-MOS的栅极(gate)宽度W和区域b的宽度Wb控制。并且，通过控制传输MOS晶体管Tx-MOS的栅压，以实现希望的载流子分布比，载流子的分布可以以稳定的比值被执行。并且，可以实现动态范围的扩展。例如，也可以使从光电二极管PD溢出的载流子的10％流入漏极B中。
即，与日本专利申请公开No.2004-335803中公开的相关技术相比，可以以更高的精度控制被舍弃的载流子和信号载流子的比值。并且，在本实施例中，由于区域a和b的共有结构(mutual structure)是相同的水平方向溢漏，因此温度的相关性很小，并且，即使出现比值的变化，也可通过控制电势将该比值保持为固定值。
图3是表示根据本实施例的图像拾取装置的整体配置的例子的布局图，并且，图4是表示图3的图像拾取装置的某一像素的等同电路图。在图4中，浮动扩散区FD与传输MOS晶体管Tx-MOS的漏极、复位MOS晶体管RES-MOS的源极和源跟随器MOS晶体管的栅极连接。
图5是表示图4的电路的操作例子的时序图。电势
Figure C20061000512100091
表示复位MOS晶体管RES-MOS的栅压；电势
Figure C20061000512100092
表示传输MOS晶体管Tx-MOS的栅压；电势
Figure C20061000512100093
表示选择MOS晶体管SEL-MOS的栅压；电势
Figure C20061000512100094
表示MOS晶体管411的栅压；电势
Figure C20061000512100095
表示MOS晶体管413的栅压；电势
Figure C20061000512100096
表示MOS晶体管412的栅压；
在定时(timing)T1之前，电势
Figure C20061000512100097
是正电势，电势电势
Figure C20061000512100099
和
Figure C200610005121000910
是0V。复位MOS晶体管RES-MOS被导通，并且电源电压VDD被提供到浮动扩散区FD。
然后，施加正脉冲作为电势
Figure C200610005121000911
晶体管Tx-MOS导通，并将电源电压VDD施加到浮动扩散区FD和光电二极管PD。然后，浮动扩散区FD和光电二极管PD被复位。在复位后，电势
Figure C200610005121000912
被降低到0V，并且复位MOS晶体管RES-MOS被截止。然后，电势被设置为例如-1.3V，并且，使区域a的电势高于区域b的电势。由此，使光电二极管PD和浮动扩散区FD处于浮动状态。但是，此时外部机械快门(shutter)还没被打开，并且在光电二极管PD中光载流子的蓄积还没被启动。
然后，在定时T2，机械快门(图6)打开，并且光被照射到光电二极管PD。然后，光电二极管PD开始产生和蓄积光载流。此时，电势
Figure C200610005121000914
升高到例如-0.7V，其是在时间T1施加的正脉冲和此后施加的电压-1.3V之间的值。并且，使区域a的电势的高度与区域b相同。并且，在溢出到浮动扩散区FD中的载流子的某些比值的情况下，电势
Figure C20061000512100101
可被控制以与区域b的电势无关地设置区域a的电势。
然后，在定时T3的浮动扩散区FD的电势的虚线表示当强光被照射时的电势。在定时T3，光电二极管PD饱和，并且光电二极管PD的负载流子的一部分从光电二极管PD流入浮动扩散区FD。由此，浮动扩散区FD的电势降低。从光电二极管PD溢出的载流子的一部分以一定的比例流入浮动扩散区FD、并且剩余部分被漏极B的电源电压VDD排出(eject)。顺便提一句，浮动扩散区FD的电势的实线表示弱光被照射并且载流子没有从光电二极管PD流入浮动扩散区FD的情况。
然后，在定时T4，快门53关闭，并且光电二极管PD被遮盖以不受光的照射。那么光电二极管PD的光载流子的产生结束。并且，电势
Figure C20061000512100102
被降低到例如-1.3V，并且，使区域a的电势比区域b的电势高。由此，使光电二极管PD和浮动扩散区FD处于浮动状态。由于光电二极管PD的光载流子在此时间点停止流入浮动扩散区FD，因此，浮动扩散区FD的电势被保持在此状态。
然后，在定时T5，使电势
Figure C20061000512100103
为从0V到正电势。选择MOS晶体管SEL-MOS被导通，并使信号输出线401处于活动状态。源跟随器MOS晶体管SF-MOS构成源跟随器放大器(source followeramplifier)，并根据浮动扩散区FD的电势向信号输出线401输出电压。
然后，在定时T6，正脉冲被施加作为电势晶体管411被导通，并且根据浮动扩散区FD的电势的输出被蓄积到电容CtsFD中。由于在光电二极管PD没有饱和的像素中载流子没有溢出到浮动扩散区FD中，因此将浮动扩散区FD复位的根据电源电压VDD的输出被蓄积到电容CtsFD中。并且，当强光照射光电二极管PD且光电二极管PD饱和时，将浮动扩散区FD复位的比电源电压VDD低的输出电压被蓄积在电容CtsFD中。
然后，在定时T7，正脉冲被施加作为电势
Figure C20061000512100111
复位MOS晶体管RES-MOS被导通，并且浮动扩散区FD被电源电压VDD再次复位。
然后，在定时T8，正脉冲被施加作为电势
Figure C20061000512100112
MOS晶体管413被导通，并且，处于浮动扩散区FD被复位的状态的偏移噪声电压(offset noise voltage)被蓄积在电容Ctn中。
然后，在定时T9，正脉冲被施加作为
Figure C20061000512100113
传输MOS晶体管Tx-MOS被导通，并且蓄积在光电二极管PD中的载流子被读入浮动扩散区FD中。
然后，在定时T10，正脉冲被施加作为电势
Figure C20061000512100114
MOS晶体管412被导通，并且，根据被从光电二极管PD读入浮动扩散区FD中的载流子的信号输出线401的电压被蓄积在电容CtsPD中。
然后，在定时T11，使电势为0V。选择MOS晶体管被截止，并且选择MOS晶体管SEL-MOS被截止，并且信号输出线401变为不活动状态。
然后，在定时T12，电势
Figure C20061000512100116
变为正电势。复位MOS晶体管RES-MOS被导通，并且浮动扩散区FD的电势被固定为电源电压VDD。
通过以上处理，与偏移噪声对应的电压被蓄积在电容Ctn中；与从光电二极管PD溢出到浮动扩散区FD中的载流子对应的电压被蓄积在电容CtsFD中；与光电二极管PD的蓄积载流子对应的电压被蓄积在电容CtsPD中。
差动放大器(differential amplifier)421输出通过从电容CtsFD的信号电压减去电容Ctn的噪声电压产生的电压。差动放大器422输出通过从电容CtsPD的信号电压减去电容Ctn的噪声电压产生的电压。放大器423放大差动放大器421的输出信号。放大器424放大差动放大器422的输出信号。
放大器423和424的放大程度(增益)由从光电二极管PD溢出的载流子中的流入浮动扩散区FD的载流子的数量和流入漏极B的载流子的数量的比值确定。例如，说明了从光电二极管PD溢出的载流子的10％流入浮动扩散区FD中、载流子的90％流入漏极B中的情况。在这种情况下，放大器423将输入信号放大十倍，以输出放大的输入信号，并且放大器424将输入信号放大一倍，以输出放大的输入信号。即，这种情况意味着，溢出到浮动扩散区FD中的载流子的数量的10倍等于从光电二极管PD溢出的载流子的数量。
加法器425将放大器423和424的输出信号相加，以输出相加的信号作为像素信号。因此，加法器425作为像素信号产生单元工作。由于该像素信号是基于蓄积在光电二极管PD中的载流子和溢出到浮动扩散区FD中的载流子产生的，因此，与仅使用蓄积在光电二极管PD中的载流子的情况相比，像素信号的动态范围可被进一步扩展。并且像素信号或图像信号可仅根据溢出到浮动扩散区FD的载流子产生。
放大器426根据ISO感光度(speed)放大并输出加法器425的输出信号。当ISO感光度被固定在较小数值时，放大程度较小，当ISO感光度被固定在较大数值时，放大程度较大。
并且，在图2中，当ISO感光度被固定在100时，区域a的电势的高度可被控制为与区域b的电势相同，当ISO感光度被固定在200或更大时，区域a的电势的高度可被控制为高于区域b的电势。并且，在图5中，当ISO感光度被固定在100时，电势被控制，使得从定时T2到T4的期间内的高度可变得比定时T2前和定时T4后的高度高。另一方面，当ISO感光度被固定在200或更大时，电势
Figure C20061000512100122
被控制，使得从定时T2到T4的期间内的高度与定时T2前和定时T4后的高度相同。
换句话说，当ISO感光度被固定在100时，区域a的电势被控制，使得从定时T2到T4的期间内的高度可变得比定时T2前和定时T4后的高度低。换句话说，当ISO感光度被固定在200或更大时，区域a的电势被控制，使得从定时T2到T4的期间内的高度与定时T2前和定时T4后的高度相同。
如上所述，在光电二极管PD产生和蓄积载流子的从定时T2到T4的期间内的传输门的电势
Figure C20061000512100131
根据与ISO感光度对应的像素信号的放大程度被控制。
(第二实施例)
图6是表示根据本发明的第二实施例的静态摄像机的配置例子的框图。基于图6，详细说明了在向静态摄像机施加第一实施例的图像拾取装置的时间的例子。图像拾取装置54和处理图像拾取信号的电路55对应于以上图像拾取装置。
在图6中，附图标记51表示一般用于镜头的保护器和主开关的挡板。附图标记52表示将物体的光学图像聚焦到图像拾取装置54上的镜头。附图标记53表示用于改变通过镜头52的光的量的光阑(diaphragm)和快门。并且，附图标记54表示用于捕获由镜头52聚焦的物体作为图像信号的图像拾取装置。附图标记55表示用于处理执行从图像拾取装置54输出的图像拾取信号(图像信号)的模拟信号处理的图像拾取信号的电路。并且，附图标记56表示执行从处理图像拾取信号的电路55输出的图像信号的模数转换的A/D转换器。并且，附图标记57表示执行从A/D转换器56输出的图像数据的各种校正和数据压缩的信号处理单元。附图标记58表示向图像拾取装置54、处理图像拾取信号的电路55、A/D转换器56和信号处理单元57输出各种定时信号的定时产生器。附图标记59表示控制整体和算术运算的单元，该单元控制各种算术运算和整个静态摄像机。附图标记60表示用于暂时存储图像数据的存储器单元。附图标记61表示用于执行记录介质62的记录或读取的接口单元。附图标记62表示可固定或拆卸用于执行图像数据的记录或读取的半导体存储器等的记录介质。附图标记63表示用于与外部计算机等通信的接口单元。
这里，图像拾取装置和定时产生器58等可在相同的芯片中形成。
下面，说明上述配置的拍摄时的静态摄像机的操作。当挡板51打开时，主电源被打开，然后控制系统的电源被打开。并且，诸如A/D转换器56的图像拾取系统电路的电源被打开。并且，为了控制曝光量，控制整体和算术运算的单元59释放光阑(快门)53。然后，在从图像拾取装置54输出的信号通过处理图像拾取信号的电路55被A/D转换器56转换后，该信号被输入信号处理单元57。基于数据在控制整体和算术运算的单元59中执行曝光的算术运算。基于测光的结果对亮度进行判断，并且控制整体和算术运算的单元59根据判断的结果控制光阑53。
然后，基于从图像拾取装置54输出的信号取出高频分量，并在控制整体和算术运算的单元59中执行到物体的距离的算术运算。此后，镜头被驱动，以判断镜头是否焦点对准(in-focus)。当判定镜头没有焦点对准时，镜头被重新驱动以执行该判断。并且，在确定焦点对准的状态后，主曝光被启动。当曝光结束时，从固态图像拾取装置54输出的图像信号通过处理图像拾取信号的电路55，并经受A/D转换器56的A/D转换。然后，被转换的信号通过信号处理单元57，并且通过控制整体和算术运算的单元59被写入存储器单元60中。此后，存储在存储部分60中的数据通过控制记录介质的I/F单元61，以通过控制整体和算术运算的单元59的控制被记录在诸如半导体存储器等的以可拆卸的方式固定的记录介质62上。并且，数据可通过外部I/F单元63被直接输入计算机等，且图像可被处理。
定时产生器58控制诸如电势
Figure C20061000512100141
和
Figure C20061000512100142
等的图5的信号。温度计64检测温度，并向控制整体和算术运算的单元59输出根据检测到的温度的电压。在光电二极管PD产生和蓄积载流子的从定时T2到T4的期间，控制整体和算术运算的单元59和定时产生器58根据温度控制传输门的电势
Figure C20061000512100143
即，在从定时T2到T4的期间，控制整体和算术运算的单元59和定时产生器58进行控制，使得区域a的电势可具有与区域b的电势的高度相同的高度。但是，由于电势的高度随温度改变，因此，通过根据温度控制传输门的电势
Figure C20061000512100144
控制整体和算术运算的单元59和定时产生器58可控制区域a的电势的高度，使其等于区域b的电势的高度。
(第三实施例)
图7是表示根据本发明的第三实施例的摄像机的配置例子的框图。基于图7，详细说明第一实施例的图像拾取装置被应用于摄像机的情况的实施例。
附图标记1表示配有用于执行调焦的调焦镜头1A、执行变焦操作的变焦镜头1B和用于图像形成的镜头1C的拍摄镜头。附图标记2表示光阑和快门。附图标记3表示执行形成为图像拾取表面上的图像的物体图像的光电转换、以将物体图像转换为电图像拾取信号的图像拾取装置。附图标记4表示执行从图像拾取装置3输出的图像拾取信号的取样保持并进一步放大电平(level)的取样保持电路(S/H电路)。S/H电路4输出图像信号。
附图标记5表示对从取样保持电路4输出的图像信号执行诸如伽马校正、色分离、消隐(blanking)处理等的预定处理的处理电路。处理电路5输出亮度信号Y和色度(色品)信号C。从处理电路5输出的色度信号C接收由色彩(color)信号校正电路21进行的白平衡和色平衡的校正，并且，被校正的信号作为色差信号R-Y和B-Y被输出。
并且，从处理电路5输出的亮度信号Y和从色彩信号校正电路21输出的色差信号R-Y和B-Y被编码器电路(ENC电路)24调制，并作为标准电视信号被输出。并且，标准电视信号被输出到未示出的视频记录器或诸如监视器电子取景器(EVF)的电子取景器。
接下来，附图标记6表示光圈控制电路，该光圈控制电路为了控制光阑2的打开量使得图像信号的级别(level)可取预定级别(level)的固定值，基于从取样保持电路4提供的图像信号控制光圈驱动电路7，以自动控制ig测量计8。
附图标记13和14表示具有从从取样保持电路4输出的图像信号提取焦点对准检测需要的高频分量的不同频带限制的带通滤波器(band path filter)(BPF)。从第一带通滤波器13(BPF1)和第二带通滤波器14(BPF2)输出的信号被门电路15和聚焦门桢信号(focusgate frame signal)的每一个选通(gate)，并且被选通的(gated)信号的峰值被峰值检测电路16检测和保持，以被输入逻辑控制电路17。每个峰值被称为焦点电压，并且焦点通过焦点电压被调整。
并且，附图标记18表示检测聚焦镜头1A的移动位置的聚焦编码器(focus encoder)。附图标记19表示检测变焦镜头1B的焦点距离的变焦编码器(zoom encoder)。附图标记20表示检测光阑2的打开量的光圈编码器。这些编码器的检测值被提供到执行系统控制的逻辑控制电路17。
逻辑控制电路17基于与设置的焦点对准检测区对应的图像信号执行对于物体的焦点对准，以执行调焦。特别地，逻辑控制电路17首先捕获从带通滤波器13和14的每一个提供的高频分量的峰值信息。并且，为了将聚焦镜头1A驱动到高频分量的峰值变为最大的位置，逻辑控制电路17向焦点驱动电路9提供诸如旋转方向、旋转速度和旋转/停止的聚焦马达10的控制信号，以控制焦点驱动电路9。
当变焦被指示时，变焦驱动电路11旋转变焦马达12。当变焦马达12旋转时，变焦镜头1B移动，并且变焦被执行。
如上所述，根据第一至第三实施例，传输门控制单元(例如，图6中的定时产生器58)控制传输门的电势使得从光电二极管PD溢出的载流子的一部分在光电二极管PD产生和蓄积载流子的从定时T2到T4的期间流入浮动扩散区FD。此时，传输门控制单元可在与固态图像拾取装置的芯片相同的芯片上形成。
并且，在图4中，图4的像素信号产生单元根据蓄积在光电二极管PD中的载流子和从光电二极管PD溢出到浮动扩散区FD中的载流子产生像素信号。
由此，从光电二极管PD溢出的载流子中的流入浮动扩散区FD的载流子的比可得到高精度控制，动态范围可被扩展，以及图像质量可得到改善。并且，从光电二极管PD溢出到浮动扩散区FD中的结构和从光电二极管PD溢出到漏极B的结构均是水平溢漏结构。结果，它们的温度相关性的差异可被减小，并且，通过控制传输门的电势，溢出到它们中的载流子的量的比可容易地保持为固定值。
顺便提一句，所述的实施例的任何一个仅是实施本发明时的具体化的例子，并且本发明的技术范围不应被解释为由实施例限定。即，在不背离其技术精神或主要特征的情况下，可以以各种方式实施本发明。
本申请要求在2005年1月14日提交的日本专利申请No.2005-008123的优先权，在此引用其内容作为参考。

Claims (10)

1.一种图像拾取装置，包括：
通过光电转换产生载流子并蓄积所述载流子的一部分的光电转换单元；
用于传输所述光电转换单元的载流子的传输晶体管；
所述光电转换单元的载流子被所述传输晶体管传输到的浮动扩散区；
相邻所述光电转换单元设置的势垒；
将所述传输晶体管的栅压控制为所述传输晶体管导通时的第一栅压、所述传输晶体管截止时的第二栅压、和第一和第二栅压之间的第三栅压的任一个的传输门控制单元，在第三栅压，所述传输晶体管下的电势低于所述势垒；和
基于在所述栅压被控制为第三栅压的期间内传输到所述浮动扩散区中的载流子产生像素信号的像素信号产生单元。
2.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，
所述传输门控制单元根据与ISO感光度对应的像素信号的放大程度控制所述传输门的所述第三栅压。
3.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，
所述传输门控制单元控制所述传输门的所述第三栅压，使得在所述光电转换单元和所述浮动扩散区之间的所述传输门下的势垒高度在围绕所述光电转换单元的势垒的高度中为最低。
4.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，
所述装置还包括邻近所述光电转换单元的水平溢漏。
5.根据权利要求4的图像拾取装置，其中，
所述传输门控制单元控制所述传输门的所述第三栅压，使得所述传输门下的势垒可以具有与所述光电转换单元和所述水平溢漏之间的元件隔离势垒的高度相同的高度。
6.根据权利要求5的图像拾取装置，其中，
所述传输门下的所述势垒的所述高度以及所述光电转换单元和所述水平溢漏之间的所述元件隔离势垒比围绕所述光电转换单元的势垒的高度低。
7.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，
所述传输门控制单元根据温度控制所述传输门的所述第三栅压。
8.一种图像拾取装置，包括：
通过光电转换产生载流子并蓄积所述载流子的一部分的光电转换单元；
用于传输所述光电转换单元的载流子的传输晶体管；
所述光电转换单元的载流子被所述传输晶体管传输到的浮动扩散区；
控制所述传输晶体管的栅压，使得在所述光电转换单元产生和蓄积载流子的期间从所述光电转换单元溢出的载流子可流入所述浮动扩散区的传输门控制单元；和
基于在所述光电转换单元被蓄积和已经溢出到所述浮动扩散区的载流子产生像素信号的像素信号产生单元。
9.一种图像拾取装置的控制方法，该图像拾取装置具有通过光电转换产生载流子并蓄积所述载流子的一部分的光电转换单元、用于传输所述光电转换单元的载流子的传输晶体管、和所述光电转换单元的载流子被所述传输晶体管传输到的浮动扩散区，所述方法包括：
控制所述传输晶体管的栅压，使得在所述光电转换单元产生和蓄积载流子的期间内从所述光电转换单元溢出的载流子可流入所述浮动扩散区的传输门控制步骤；和
基于在所述光电转换单元中蓄积和已经溢出到所述浮动扩散区中的载流子产生像素信号的像素信号产生步骤。
10.一种照相机，包括：
根据权利要求1的图像拾取装置；
用于将光学图像聚焦到所述图像拾取装置上的镜头；和
用于改变通过所述镜头的光量的光阑。
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