CN101087360A - 固态成像装置及照相机 - Google Patents

Abstract

一种固态成像装置包括多个二维布置的像素。各个像素包括用于将可见光转变为电荷的光电转换器(2)，以及根据该光电转换器(2)具有不同的可见光透射率的灰度滤波器(6a、6b、6c)。根据这种结构，多个像素对于入射光具有不同的灵敏度。通过将具有不同灵敏度的三个像素获得的像素信号组合在一起能获得较宽的动态范围。

Description

固态成像装置及照相机

技术领域

本发明涉及一种用于数码相机、移动电话照相机、车载相机等的固态成像装置，尤其涉及一种实现较宽动态范围的技术。

背景技术

固态成像装置被认为具有比银盐相机更窄的动态范围。鉴于此，通常已经研究了拓宽固态成像装置的动态范围的技术(例如公开号为2003-218343的日本专利申请)。

图1A是根据常规技术的像素的顶视图。

根据常规技术的像素分别由主感光单元301和子感光单元302组成。子感光单元302具有比主感光单元301更小的感光区域。每个感光单元获得的电荷通过电荷传输通道303独立地输出。

图1B示出根据常规技术的固态成像装置的输出特性。

曲线71和72分别表示主感光单元301和子感光单元302的输出特性。在两者的输出特性中，输出信号随着光强度增加而增加，但是，一旦光强度超过了阈值，即使当光强度继续增加时输出信号也停止改变。这是因为在每个感光单元中累积的电荷量变得饱和了。

由于主感光单元301具有比子感光单元302更大的感光区域，主感光单元301接收比子感光单元302更大的光量。因此，主感光单元301具有较高灵敏度(陡峭的曲线斜率)，但是具有较窄的动态范围(更接近电荷饱和)。

另一方面，子感光单元302具有比主感光单元301更小的感光区域，因此接收比主感光单元301更少的光量。因此，子感光单元302具有较低的灵敏度，但是具有较宽的动态范围。

曲线73表示当主感光单元301的输出信号以及子感光单元302的输出信号通过信号处理而结合时的输出特性。通过灵敏度不同的两种感光单元的输出信号的这种结合，大体上可能增加灵敏度并拓宽动态范围。

随着近几年提高了用于固态成像装置的范围，根据用途的类型需要较宽的动态范围。例如，如果是车载相机，需要极宽的动态范围用于可靠地捕捉甚至是背光物体。

然而，尽管上述常规技术的确能拓宽动态范围，但是动态范围的拓宽率仍然不能满足这些需要。

发明内容

鉴于此，本发明旨在解决上述问题并提供一种能实现相当宽的动态范围的动态成像装置以及相机。

所述目的能通过下述固态成像得以实现，该固态成像装置包括：能分别操作以产生并累积对应于所接收光量的电荷量的多个光电转换器；可操作用于抑制多个光电转换器中的每一个以光电转换器确定的速率所接收的光量的抑制单元；以及对于每组预定数目的光电转换器，可操作用于结合分别基于预定数目的光电转换器中累积的电荷量的电信号，从而对于预定数目的光电转换器获得一个合成信号的获取单元，其中能被累积的最大电荷量在各预定数目的光电转换器中是基本上相同的，抑制单元的抑制率在各预定数目的光电转换器中是不同的。

根据这种结构，即使当接收的光量被抑制时，能累积的最大电荷量基本上是相同的。因此，与常规技术比较时能拓宽动态范围，该常规技术由于抑制所接收的光量而导致最大电荷量减少。

此处，多个光电转换器的每一个都被提供在基板上，其中抑制单元是覆盖该基板并透过可见光的滤光膜，且由于在滤光膜对应于预定数目的光电转换器的每个区域中可见光的透射率各不相同，抑制单元的抑制率也各不相同。

由于材料、组成比(composition ratio)、薄膜厚度以及滤光膜等的不同能容易地使得滤光膜的透射率各不相同。

此处，多个光电转换器的每一个都被提供在基板上，其中抑制单元是光屏蔽膜，其覆盖该基板且在对应于多个光电转换器的位置处具有孔，且由于对应于各个预定数目的光电转换器的孔的尺寸不同，所以抑制单元的抑制率也各不相同。

在设计蚀刻掩膜的步骤中能容易地使得孔的尺寸各不相同。

此处，该抑制单元可包括：可操作用于放电所累积在多个光电转换单元的每一个中的电荷的放电单元；可操作用于在多个光电转换器中的每一个中累积电荷直到自放电单元放电开始的预定时间周期结束的累积单元，其中由于对于预定数目的光电转换器的每一个的预定时间周期的长度不同，因此抑制单元的抑制率也各不相同。

在设计累积单元的步骤中能容易地使得预定时间周期的长度各不相同。

此处，固态成像装置还可包括：当基于在预定数目的光电转换器的任一个中累积的电荷量的电信号表示最大的电荷量时可操作用于禁止获取单元组合电信号的禁止单元。

通过防止饱和的电信号以这种方式结合，从而防止了分辨率的下降。

此处，多个光电转换器可通过引入掺杂剂到半导体基板中形成，其中由于预定数目的光电转换器中的每一个具有基本上相同的容量以及基本上相同的掺杂剂浓度，因此最大的电荷量也基本上相同。

确定能累积的最大电荷量的参数是光电转换器的容量以及掺杂剂浓度。通过利用基本上相同的容量以及基本上相同的掺杂剂浓度，能最容易地设计并制造固态成像装置。

此处，该预定的数目可以至少是三个。

通过结合三个或更多的电信号，作为该结合的结果能获得平滑的输出特性，从而能极大地拓宽动态范围。

附图说明

结合说明本发明的特定实施例的附图，根据其下面的说明本发明的这些和其它的目的、优点和特征变得更加明显。

在附图中：

图1示出根据常规的技术固态成像装置的像素和输出特性的顶视图；

图2是根据本发明的第一实施例图像传感器的截面图；

图3是根据第一实施例的灰度滤波器的顶视图；

图4示出根据第一实施例的各个光电转换器的信号量；

图5示出根据第一实施例的固态成像装置的结构；

图6示出根据第一实施例的固态成像装置的输出特性；

图7是根据本发明的第二实施例的图像传感器的截面图；

图8是根据第二实施例的光屏蔽膜的顶视图；

图9是根据本发明的第三实施例的图像传感器的截面图；

图10是根据第三实施例的灰度滤波器的顶视图；

图11示出根据第三实施例的各个光电转换器的信号量；

图12是根据本发明的第四实施例的图像传感器的截面图；

图13是根据第四实施例的光屏蔽膜的顶视图；

图14示出根据本发明的第五实施例的固态成像装置的结构；

图15示出根据第五实施例的各个光电转换器的信号量；

图16示出根据本发明的第七实施例的固态成像装置的结构；

图17是示出根据第七实施例的垂直扫描电路的输出脉冲的时序图；

图18示出根据第七实施例的各个光电转换器的信号量；

图19示出根据本发明的第八实施例的各个光电转换器的信号量；

图20示出根据本发明的第十实施例的各个光电转换器的信号量；

图21是根据本发明的第十二实施例的图像传感器的截面图；

图22示出根据本实施例的修改方式的固态成像装置的结构；

图23示出具有七个不同的灵敏度的固态成像装置的输出特性。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图2是根据本发明的第一实施例的图像传感器的截面图。

图2A是行L1的截面图，而图2B是行L2的截面图。行L1和L2相互邻近。

图像传感器包括半导体基板1、光屏蔽膜4、层间绝缘膜5、灰度滤波器6a，6b和6c、整平膜(flattening film)7、微透镜8以及滤色器9a、9b和9c。

光电转换器2和晶体管3被提供在半导体基板1上。通过在半导体基板1上覆盖具有相同尺寸的孔的掩膜并通过离子注入将掺杂剂引入到半导体基板1中而形成光电转换器2。

光屏蔽膜4覆盖半导体基板1并在对应于光电转换器2的位置处具有孔4a。在第一实施例中，所有的孔4a具有基本相同的尺寸。

灰度滤波器6a、6b和6c分别透过具有预定透射率的所有可见光波长范围的光。对于每个灰度滤波器6a、6b和6c的透射率各不相同。详细地，灰度滤波器6a、6b和6c的透射率依次减小。通过对于灰度滤波器利用不同的材料、组成比、薄膜厚度等可以容易地实现可见光不同的透射率。在该实施例中，灰度滤波器6a、6b和6c具有不同的薄膜厚度，由此获得了不同的可见光透射率。构成灰度滤波器6a、6b和6c的材料作为一个示例可以是氮化硅。

滤色器9a、9b和9c分别透过红、绿和蓝色的波长范围的光。这里假定滤色器9a、9b和9c被布置为Bayer阵列。

层间绝缘膜5、整平膜7和微透镜8是图像传感器的普通的结构元件，因此这里省略对它们的解释。

图3是根据第一实施例的灰度滤波器的顶视图。

通过灰度滤波器6a的光进入属于列C1和C2的光电转换器2。通过灰度滤波器6b的光进入属于列C3和C4的光电转换器2。通过滤波器6c的光进入属于列C5和C6的光电转换器2。

图4示出根据第一实施例的各个光电转换器的信号量。

只有行L1和L2示出在图4中。在第一实施例中，灰度滤波器6a、6b和6c分别具有不同的透射率。因此，即使当光强度相等时，通过各个灰度滤波器6a、6b和6 c的光量各不相同。这导致了根据光电转换器2所属于的列不同使得光电转换器2中产生的信号量不同。由于可见光透射率以灰度滤波器6a、6b和6c的顺序减小，因此信号量也以这个顺序减小。例如，灰度滤波器6a、6b和6c分别被提供在行L1的列C1、C3和C5上，使得信号量以列C1、C3和C5的顺序减小。

图5示出根据第一实施例的固态成像装置的结构。

固态成像装置包括图像传感器100、信号处理单元110、存储设备120、定时发生器130和系统控制单元140。

图像传感器100包括成像单元101、垂直扫描电路102、水平扫描电路103和放大器104。成像单元101具有二维布置的光电转换器2等等。垂直扫描电路102和水平扫描电路103每一个都顺序地输出基于累积在各个光电转换器2中的电荷量的电信号。该电信号由放大器104放大。

信号处理单元110包括帧存储器111、信号合成电路112和压缩电路113。

帧存储器111逐帧存储从图像传感器100输出的每个电信号。

信号合成电路112包括通过组合预定数目的光电转换器的电信号来获得一个合成信号。此处，预定数目的光电转换器是在同一行上相邻的相同颜色的三个光电转换器。

压缩电路113将诸如JPEG(联合图象专家组)或MPEG(运动图象专家组)的图像压缩技术应用于该合成信号。

存储器120将获得的数据存储为图像压缩的结果。

定时发生器130产生垂直同步信号、水平同步信号等。垂直同步信号是驱动垂直扫描电路102的信号，而水平同步信号是驱动水平扫描电路103的信号。

系统控制单元140产生诸如初始化照相的触发信号的信号。该触发信号是驱动定时发生器130的信号。

图6示出根据第一实施例的固态成像装置的输出特性。

曲线51、52和53表示属于列C1、C3和C5的光电转换器的输出特性。曲线54表示当这些光电转换器的输出信号通过信号处理被组合时的输出特性。

灰度滤波器6a、6b和6c分别位于列C1、C3和C5上。这使得属于列C1、C3和C5的每个光电转换器的灵敏度各不相同。结果，在电信号变得饱和处的光强度对于属于列C1、C3和C5的每个光电转换器是不相同的。通过组合从具有不同的灵敏度的这三个光电转换器获得的电信号能极大地拓宽动态范围。此外，由于光电转换器的灵敏度的不同分为三级，因此能获得比常规技术更平滑的合成信号的输出特性。

(第二实施例)

本发明的第二实施例与第一实施例的不同之处在于使灵敏度不相同的结构。第二实施例的其它结构与第一实施例中的相同，从而此处省略对其的解释。

图7是根据第二实施例的图像传感器的截面图。

图7A是行L1的截面图，而图7B是行L2的截面图。

图像传感器包括半导体基板1、光屏蔽膜4、层间绝缘膜5、微透镜8和滤色器9a、9b和9c。

光电转换器2和晶体管3被提供在半导体基板1上。通过在半导体基板1上覆盖具有相同尺寸的孔的掩膜，并且通过离子注入将掺杂剂引入到半导体基板1中而形成光电转换器2。

光屏蔽膜4覆盖半导体基板1并且在对应于光电转换器2的位置处具有孔4a、4b和4c。在第二实施例中，孔4a、4b和4c具有不同的尺寸。详细地，孔4a、4b和4c的尺寸按该顺序依次减小。

滤色器9a、9b和9c分别透过红、绿和蓝波长范围的光。此处假定滤色器9a、9b和9c被布置为Bayer阵列。

图8是根据第二实施例的光屏蔽膜的顶视图。

通过孔4a的光进入属于列C1和C2的光电转换器2。通过孔4b的光进入属于列C3和C4的光电转换器2。通过孔4c的光进入属于列C5和C6的光电转换器2。

通过以这种方式使孔的尺寸各不相同，可以实现具有不同的灵敏度的光电转换器。

(第三实施例)

本发明的第三实施例与第一实施例的不同之处在于使用单色图像传感器。

图9是根据第三实施例的图像传感器的截面图。

图像传感器包括半导体基板1、光屏蔽膜4、层间绝缘膜5、灰度滤波器6a、6b和6c、整平膜7和微透镜8。由于根据第三实施例的图像传感器用于单色照相，因此不提供滤色器。

灰度滤波器6a、6b和6c分别透过具有预定透射率的所有波长范围的光。每个灰度滤波器6a、6b和6c的透射率各不相同。详细地，灰度滤波器6a、6b和6c的透射率以该顺序减小。通过对于灰度滤波器使用不同的材料、组成比、膜厚度等能够容易地实现可见光的不同透射率。在该实施例中，灰度滤波器6a、6b和6c具有不同的膜厚度，从而获得不同的可见光透射率。例如构成灰度滤波器6a、6b和6c的材料是氮化硅。

图10是根据第三实施例的灰度滤波器的顶视图。

通过灰度滤波器6a的光进入属于列C1和C4的光电转换器2。通过灰度滤波器6b的光进入属于列C2和C5的光电转换器2。通过灰度滤波器6c的光进入属于列C3和C6的光电转换器2。

图11示出根据第三实施例的各个光电转换器的信号量。

只有行L1、L2和L3示出在图11中。在第三实施例中，灰度滤波器6a、6b和6c分别具有不同的透射率。因此，即使当光强度是相等的，但是通过每个灰度滤波器6a、6b和6c的光量是不同的。这导致根据光电转换器2所属的列使光电转换器2中产生的信号量各不相同。由于可见光透射率按照灰度滤波器6a、6b和6c的顺序减小，因此信号量也按照这个顺序减小。例如，在行L1的列C1、C2和C3上分别提供灰度滤波器6a、6b和6c，信号量在列C1、C2和C3的顺序中减小。

(第四实施例)

本发明的第四实施例与第二实施例的不同之处在于使用单色图像传感器。

图12是根据第四实施例的图像传感器的截面图。

图像传感器包括半导体基板1、光屏蔽膜4、层间绝缘膜5以及微透镜8。由于根据第四实施例的图像传感器用于单色照相，因此不提供滤色器。

光屏蔽膜4覆盖半导体基板1并且在对应于光电转换器2的位置处具有孔4a、4b和4c。在第四实施例中，孔4a、4b和4c具有不同的尺寸。详细地，孔4a、4b和4c的尺寸按着该顺序依次减小。

图13是根据第四实施例的光屏蔽膜的顶视图。

通过孔4a的光进入属于列C1和C4的光电转换器2。通过孔4b的光进入属于列C2和C5的光电转换器2。通过孔4c的光进入属于列C3和C6的光电转换器2。通过以这种方式使孔的尺寸各不相同，可以实现具有不同的灵敏度的光电转换器。

(第五实施例)

本发明的第五实施例与第一实施例的不同之处在于处理已经达到了饱和电平的电信号。作为使灵敏度不同的结构，灰度滤波器如在第一实施例中那样地使用。

图14示出根据第五实施例的固态成像装置的结构。

固态成像装置包括图像传感器100、信号处理单元150、存储设备120、定时发生器130以及系统控制单元140。

该信号处理单元150包括帧存储器151、信号合成电路152、压缩电路153和信号电平判断电路154。

如果从图像传感器100输出的电信号处于饱和电平，信号电平判断电路154阻止电信号在信号合成电路152中组合。

图15示出根据第五实施例的各个光电转换器的信号量。

只有行L1、L2和L3示出在图15中。Qsat表示饱和电平。在图15A中，从各光电转换器获得的电信号在饱和电平之下(低亮度照相模式)。在这种情况下，从在同一行上相邻的三个光电转换器中获得的电信号都在信号合成电路152中组合。另一方面，在图15B中，由于高光强度，从列C1和C4上的光电转换器中获得的电信号已经达到了饱和电平(高亮度照相模式)。在这种情况下，从列C1和C4上的光电转换器中获得的电信号在信号合成电路152中不组合。也就是说，从同一行上相邻的三个光电转换器中获得的电信号中只有不饱和电信号才在信号合成电路152中组合。

因此，在低亮度照相模式中，三种像素信号被组合在一起，且可以极大地拓宽动态范围。然而，在高亮度照相模式中，三个像素信号中只有不饱和像素信号组合在一起，这可以抑制分别率的下降。

(第六实施例)

本发明的第六实施例将第五实施例的电信号处理应用于第二实施例中。作为使灵敏度不同的结构，光屏蔽膜的孔与第二实施例中的相同。详细地，当从同一行上相邻的三个光电转换器中获得的电信号在饱和电平之下时，电信号都组合在信号合成电路152中。另一方面，当从同一行上相邻的三个光电转换器中获得的电信号中的任一个已经达到饱和电平时，只有不饱和的电信号在信号合成电路152中被组合。

因此，在低亮度照相模式中，三种像素信号组合在一起，这可以极大地拓宽动态范围。然而，在高亮度照相模式中，三个像素信号中只有不饱和像素信号组合在一起，这可以抑制分别率的下降。

(第七实施例)

本发明的第七实施例与第一实施例的不同之处在于使灵敏度不同的结构。第七实施例的其余结构与第一实施例中的相同，因此这里省略对其的解释。

图16示出根据第七实施例的固态成像装置的结构。

只有成像单元101、垂直扫描电路102a、102b和102c、水平扫描电路103和定时发生器130示出在图16中。其它结构元件与图5中示出的相同。

光电转换器2以二维结构布置在成像单元101中。通过在半导体1基板上覆盖具有相同尺寸的孔的掩膜，并且通过离子注入将掺杂剂引入到半导体基板1中而形成光电转换器2。

垂直扫描电路102a驱动属于行L1和L4的光电转换器2。垂直扫描电路102b驱动属于行L2和L5的光电转换器2。垂直扫描电路102c驱动属于行L3和L6的光电转换器2。各光电转换器2根据对应垂直扫描电路的驱动脉冲累积电荷，并基于所累积的电荷量输出电信号。

水平扫描电路103顺序地输出从各列中的光电转换器2输出的电信号。

图17是示出根据第七实施例的垂直扫描电路的驱动脉冲的时序图。

电子快门脉冲(electronic shutter pulse)是用于放电累积在光电转换器2中的所有电荷的脉冲。读脉冲是用于将光电转换器2中累积的电荷作为电信号输出的脉冲。

各个垂直扫描电路102a、102b和102c在输出电子快门脉冲之后输出读脉冲。从电子快门脉冲的输出到读脉冲的输出的周期是曝光时间。由垂直扫描电路102a、102b和102c确定的曝光时间分别为33ms、16.5ms以及8.25ms。

图18示出根据第七实施例的各个光电转换器的信号量。

只有行L1、L2和L3示出在图18中。在第七实施例中，垂直扫描电路102a、102b和102c分别具有不同的曝光时间。这导致根据光电转换器2所属的行使光电转换器2中产生的信号量不同。由于曝光时间按照垂直扫描电路102a、102b和102c的顺序减小，因此信号量也按照该顺序减小。通过以这种方式使曝光时间各不相同，可以实现具有不同的灵敏度的光电转换器。

(第八实施例)

本发明第八实施例是第一和第七实施例的组合。

灰度滤波器6a、6b和6c对于可见光的透射率各不相同。详细地，灰度滤波器6a、6b和6c的透射率按照此顺序减小。垂直扫描电路102a、102b和102c的曝光时间各不相同。详细地，垂直扫描电路102a、102b和102c的曝光时间以此顺序减小。光屏蔽膜4的孔具有基本上相同的尺寸。

信号合成电路112将从属于三条相邻行和三条相邻列的九个光电转换器中获得的电信号组合在一起。

图19示出根据第八实施例的各个光电转换器的信号量。

只有行L1、L2和L3示出在图19中。通过以这种方式组合第一实施例(利用灰度滤波器调整三个灵敏度)和第七实施例(利用曝光时间调整三个灵敏度)，可以提供九个不同的灵敏度。

(第九实施例)

本发明的第九实施例是第二和第七实施例的组合。

光屏蔽膜4的孔4a、4b和4 c的尺寸各不相同。详细地，孔4a、4b和4c的尺寸依次减小。垂直扫描电路102a、102b和102的曝光时间各不相同。详细地，垂直扫描电路102a、102b和102c的曝光时间依次减小。

信号合成电路112将从属于三条相邻行和三条相邻列的九个光电转换器中获得的电信号组合在一起。

通过以这种方式将第二实施例(利用孔的尺寸调整三个灵敏度)和第七实施例(利用曝光时间调整三个灵敏度)，可以提供九个不同的灵敏度。

(第十实施例)

本发明的第十实施例是第五和第七实施例的组合。

灰度滤波器6a、6b和6c对于可见光的透射率各不相同。详细地，灰度滤波器6a、6b和6c的透射率依次减小。垂直扫描电路102a、102b和102c的曝光时间各不相同。详细地，垂直扫描电路102a、102b和102c的曝光时间依次减小。光屏蔽膜4的孔具有基本上相同的尺寸。

信号合成电路112将从属于三个相邻行和三个相邻列的九个光电转换器中获得的电信号组合在一起。

如果从图像传感器100输出的电信号处于饱和电平，则信号电平调整电路154阻止电信号在信号合成电路152中组合。

图20示出根据第十实施例的各个光电转换器的信号量。

只有行L1、L2和L3示出在图20中。Qsat表示饱和电平。在图20A中，从各个光电转换器中获得的电信号在饱和电平之下(低亮度照相模式)。在这种情况下，从属于三个相邻行和三个相邻列的光电转换器中获得的九个电信号都在信号合成电路152中组合。另一方面，在图20B中，由于高光强度，从属于行L1的光电转换器中获得的电信号已经达到饱和电平(高亮度照相模式)。在这种情况下，从行L1的光电转换器中获得的电信号在信号合成电路152中不组合。也就是说，从属于三个相邻行和三个相邻列的光电转换器中获得的九个电信号中只有不饱和电信号在信号合成电路152中组合。

因此，在低亮度照相模式中，九个像素信号组合在一起，这可以极大地拓宽动态范围。然而，在高亮度照相模式中，九个像素信号中只有不饱和像素信号组合在一起，这可以抑制分别率的下降。

(第十一实施例)

本发明的第十一实施例是第六和第七实施例的组合。

光屏蔽膜4的孔4a、4b和4c的尺寸各不相同。详细地，孔4a、4b和4c的尺寸依次减小。垂直扫描电路102a、102b和102的曝光时间各不相同。详细地，垂直扫描电路102a、102b和102c的曝光时间依次减小。

如果从图像传感器100输出的电信号处于饱和电平，则信号电平调整电路154阻止电信号在信号合成电路152中组合。

通过如此执行能获得与第十实施例中相同的效果。

(第十二实施例)

本发明的第十二实施例与第一实施例的不同之处在于灰度滤波器的结构。第十二实施例的其余结构与第一实施例中的相同，因此这里省略对其的解释。

图21是根据第十二实施例的图像传感器的截面图。

在该实施例中，液晶滤波器用作灰度滤波器6a、6b和6c。液晶滤波器根据所施加的电压不同对于可见光的透射率也不同。因此，通过改变所施加的电压能改变光电转换器的灵敏度。

尽管已经通过实施例描述了根据本发明的固态成像装置，但是本发明不应受限制于上述实施例。例如，下述修改是可行的。

(1)上述实施例描述了信号电平调整电路和信号合成电路包括在信号处理单元中的情形，但是本发明不限于此。

图22示出了作为本实施例的一种修改的固态成像装置的结构。

该固态成像装置包括图像传感器200、信号处理单元210、存储设备220、定时发生器230以及系统控制单元240。

该图像传感器200包括成像单元201、垂直扫描电路202、水平扫描电路203、放大器204、信号电平调整电路205以及信号合成电路206。

信号处理单元210包括帧存储器211和压缩电路213。

因此，信号电平调整电路和信号合成电路可以包括在图像传感器200中。

(2)上述实施例描述了灵敏度的三个级别或九个级别的应用，但是本发明不限于此。

图23示出具有七种不同的灵敏度的固态成像装置的输出特性。

曲线61至67分别表示具有不同的抑制所接收的光量的比例的光电转换器2的输出特性。曲线68表示当这些光电转换器2的输出信号通过信号处理被组合时的输出特性。通过组合三个或更多的电信号，可获得合成信号的平滑的输出特性并大大地拓宽了动态范围。

(3)上述实施例描述了各个光电转换器2具有基本相同的容量以及基本上相同的掺杂剂浓度的情形。然而，这不是对本发明的限制，即使当光电转换器的容量和掺杂剂浓度不同时这也能同样地实现。

尽管已经参考附图通过示例完整地描述了本发明，注意到不同的改变和修改对于本领域技术人员是明显的。

因此，除非这些改变和修改脱离了本发明的范围，它们也应该被认为被包括在本发明中。

Claims (7)

1、一种固态成像装置，其包括：

用于产生和累积对应于所接收的光量的电荷量的多个光电转换器；

用于抑制多个光电转换器中的每一个以该光电转换器确定的速率所接收的光量的抑制单元；和

获取单元，其对于每组预定数目的光电转换器，结合分别基于预定数目的光电转换器中累积的电荷量的电信号，从而对于预定数目的光电转换器获得一个合成信号；以及

其中能够被累积的最大电荷量在预定数目的光电转换器的每一个中都是基本上相同的，抑制单元的抑制率在预定数目的光电转换器的每一个中都是不同的。

2、根据权利要求1的固态成像装置，

其中多个光电转换器都被提供在基板上，

抑制单元是覆盖基板并且透过可见光的滤光膜，以及

由于在对应于预定数目的光电转换器的滤光膜的每个区域中可见光的透射率各不相同，所以抑制单元的抑制率也各不相同。

3、根据权利要求1的固态成像装置，

其中多个光电转换器都被提供在基板上，

抑制单元是覆盖基板并且在对应于多个光电转换器的位置处具有孔的光屏蔽膜，以及

由于对应于预定数目的光电转换器的每一个的孔的尺寸各不相同，所以抑制单元的抑制率也各不相同。

4、根据权利要求1的固态成像装置，

其中抑制单元包括：

用于放电累积在多个光电转换单元的每一个中的电荷的放电单元；

用于在多个光电转换器中的每一个中累积电荷直到自放电单元放电开始的预定时间周期结束的累积单元，以及

由于对于预定数目的光电转换器的每一个的预定时间周期的长度不同，所以抑制单元的抑制率也各不相同。。

5、根据权利要求1固态成像装置，还包括：

禁止单元，当基于在预定数目的光电转换器中的任一个中累积的电荷量的电信号表示最大的电荷量时，其禁止获取单元组合电信号。

6、根据权利要求1的固态成像装置，

其中通过引入掺杂剂到半导体基板中形成多个光电转换器，以及

由于预定数目的光电转换器中的每一个具有基本上相同的容量和基本上相同的掺杂剂浓度，所以最大的电荷量也基本上相同。。

7、根据权利要求1的固态成像装置，

其中预定的数目是至少三个。

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