CN102017155B - 从(ccd)移位寄存器排出剩余电荷 - Google Patents

从(ccd)移位寄存器排出剩余电荷 Download PDF

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Abstract

电荷耦合器件(CCD)移位寄存器中的一个或多个电荷存储区域可包含未在复位操作中转移到复位泄露区的剩余电荷。通过将剩余电荷移动到相邻的电荷存储区域(604)并且使CCD移位寄存器再次复位(606)，图像传感器排出每个电荷存储区域的剩余电荷(602)。使CCD移位寄存器复位、将剩余非图像电荷移动到相邻的电荷存储区域、以及使CCD移位寄存器再次复位的过程可重复任意的次数。

Description

从(CCD)移位寄存器排出剩余电荷
技术领域
本发明总体上涉及图像传感器的领域，特别涉及电荷耦合器件(CCD)图像传感器。更特别地，本发明涉及从具有复位泄露区(resetdrain)的图像传感器中的CCD移位寄存器排出剩余电荷的系统和方法。
背景技术
CCD图像传感器通过感光部位来捕捉图像，感光部位根据照射到感光部位上的光的强度产生电荷。图1是根据现有技术的CCD图像传感器的俯视图。像素阵列100包括成行和成列的像素102。每个像素包括响应于照射到感光部位上的入射光来产生电荷的感光部位(未显示)。为了从像素阵列100读取积累的电荷，将垂直CCD移位寄存器(未显示)设置在每列感光部位附近或者设置在每列感光部位中，以接收并向水平CCD移位寄存器104移动积累的电荷。电荷通过垂直CCD移位寄存器逐行移动或者以并行过程移动。水平CCD移位寄存器104从垂直CCD移位寄存器接收电荷，随后将每行积累电荷逐个像素或者以串行的方式移动到输出放大器106。
在图像曝光以及读出积累的图像相关电荷之前，清空CCD移位寄存器中所有的非图像相关电荷，例如暗电流。这被称为复位或冲刷(flush)操作。在图像捕捉之前使CCD移位寄存器复位可以令图像传感器输出所捕捉的图像的精确表达。图2(a)至图2(b)是根据现有技术的CCD移位寄存器的复位操作的图示。非图像或多余的电荷200聚集在CCD电荷存储区域202、204、206、208、210中，如图2(a)所示。执行复位操作以使非图像电荷200从电荷存储区域202、204、206、208、210转移到复位泄露区(未显示)。图2(b)显示了复位操作之后的电荷存储区域202、204、206、208、210。
不幸的是，一些剩余非图像电荷212在复位操作之后仍余留在电荷存储区域206中。制造缺陷常常会导致电荷存储区域206中的非图像电荷200不能完全转移到复位泄露区。例如，栅的未对准、半导体衬底中的缺陷、以及添加的或缺少的材料会导致剩余电荷在复位操作之后还余留在CCD的电荷存储区域中。当剩余的非图像电荷212余留在CCD的一个或多个电荷存储区域中时，图像传感器不能产生所捕捉图像的精确表达。
发明内容
在对图像传感器中的一个或多个CCD移位寄存器执行第一次复位操作之后，任何余留在一个或多个电荷存储区域中的剩余非图像电荷都被移动到相邻的电荷存储区域中，CCD移位寄存器被第二次复位。电荷在CCD中可向前或向后移动到紧邻的电荷存储区域或者移动到与初始电荷存储区域相距两个或更多个电荷存储区域的电荷存储区域。使一个或多个CCD移位寄存器复位、将全部的剩余电荷移动到相邻的电荷存储区域、以及再次使一个或多个CCD移位寄存器复位的过程可被重复任意的次数。定时信号发生器产生时钟信号或者用于通过一个或多个CCD移位寄存器来移动电荷的信号。定时信号发生器还产生用于使一个或多个CCD移位寄存器多次复位的一个或多个信号。一个或多个CCD移位寄存器可以是像素阵列中所包括的垂直CCD移位寄存器或者是从垂直CCD移位寄存器接收电荷并且随后将电荷移动到输出放大器或其他读出电路的水平CCD移位寄存器。
结合附图阅读下面对根据本发明的实施例的详细描述以及所附的权利要求，将更清晰地理解和认识本发明的上述及其他方面、目的、特征和优点。
附图说明
图1是根据现有技术的CCD图像传感器的俯视图；
图2(a)至图2(b)是根据现有技术的CCD移位寄存器中的复位操作的图示；
图3是根据本发明的实施例的图像传感器的俯视图；
图4是根据本发明的实施例中如图3所示的像素阵列308中的一列306的简化的方框图；
图5是根据本发明的实施例中如图3所示的水平CCD移位寄存器310和泄露区316的简化的方框图；
图6是根据本发明的实施例从电荷耦合器件移位寄存器排出剩余非图像电荷的方法的流程图；
图7(a)至图7(d)是采用图8所示的定时的图6所示的方法的图示；
图8是用于根据本发明的实施例中的电荷耦合器件移位寄存器中的复位操作的示意性定时图；以及
图9是能够使用实现根据本发明的实施例的如6所示的方法的图像传感器的成像系统的方框图。
具体实施方式
在接下来的具体实施方式中，参考作为本文一部分的以例示方式显示能够实现本发明的示意性实施例的附图。就这点而言，参考所描述的附图中的方向使用诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“首”、“尾”、“向前”、“向后”等等的方向性术语。由于本发明的实施例的部件可设置在多个不同的方向，因此方向性术语的使用仅仅是出于例示性目的而不是限制性的目的。
在整个说明书和权利要求书中，下列术语表示与此处直接相关的含义，除非上下文中明确指出其他的含义。当未限定部件的数量时认为部件的数量为一个或多个，“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。术语“连接”表示连接项之间的直接电连接或通过一个或多个无源或有源中间器件的间接连接。术语“电路”表示连接在一起以提供所需功能的单一或多种有源或无源的部件。术语“信号”表示至少一个电流、电压或数据信号。参考附图，在所有的图中，相同的附图标记表示相同的元件。
参考图3，其显示了根据本发明的实施例的图像传感器的俯视图。图像传感器300包括像素302，像素302排列成行304和列306以构成像素阵列308。像素阵列308可具有任意数量的像素，例如，960行1280列像素。在根据本发明的实施例中，图像传感器300被实现成电荷耦合器件(CCD)图像传感器。
每个像素302包括感光部位(未显示)，感光部位根据照射在感光部位上的入射光量来产生电荷。在像素阵列308的读出过程中，电荷从每个感光部位转移到垂直CCD移位寄存器(未显示)中的相邻的电荷存储区域，或者当CCD移位寄存器本身是感光部位时，电荷仍保持在相同感光部位内。每一列306包括垂直CCD移位寄存器，垂直CCD移位寄存器与像素阵列308中的其他垂直CCD移位寄存器并行地将电荷从电荷存储区域垂直移动到电荷存储区域。由于像素阵列308中的全部垂直CCD移位寄存器并行地移动电荷，因此垂直CCD移位寄存器也被本领域技术人员称为并行移位寄存器。电荷在图像捕捉或读出操作之前从每个垂直CCD移位寄存器转移到相应的复位泄露区。
然后，电荷从垂直CCD移位寄存器转移到水平CCD移位寄存器310，随后输出到放大器312。水平CCD移位寄存器310也被本领域技术人员称为顺序或串行移位寄存器。定时信号发生器314产生通过垂直CCD移位寄存器和水平CCD移位寄存器310移动电荷所需的信号。电荷在图像捕捉或读出操作之前从水平CCD移位寄存器310转移到复位泄露区316。
尽管图3描绘了一个水平CCD移位寄存器310，但根据本发明的其他实施例不限于该结构。根据本发明的其他实施例中的图像传感器可包括两个或更多个水平CCD移位寄存器。
图4是根据本发明的实施例中的如图3所示的像素阵列308中的一列306的简化的方框图。每列306包括电荷存储区域402、404、406、408、410的列400、复位泄露区412，以及位于电荷存储区域402、404、406、408、410和复位泄露区412之间的转移机构414。转移机构414用于将电荷从每个电荷存储区域402、404、406、408、410转移到复位泄露区412。在图4所示的实施例中，复位泄露区412是列400中的所有电荷存储区域402、404、406、408、410都使用的共用复位泄露区，转移机构414是分别邻近电荷存储区域402、404、406、408、410设置的一系列转移栅416、418、420、422、424。
本领域技术人员能够认可，在根据本发明的其他实施例中可以以不同的方式实现复位泄露区412和转移机构414。例如，可以垂直于电荷存储区域而不是横向于电荷存储区域来实现复位泄露区412，例如在具有垂直溢出漏极的CCD结构中常常发现这种配置。另外，转移机构414可被配置为对于垂直设置的复位泄露区的垂直电荷势垒。在这种情况下，通过选择性的衬底掺杂来形成势垒，并且可以通过漏极偏压的电压调制来选择性地消除势垒。
在根据本发明的一个实施例中，电荷存储区域402、404、406、408、410的列400被实现为垂直CCD移位寄存器，其中每个电荷存储区域402、404、406、408、410既充当感光部位又充当用于通过垂直CCD移位寄存器来移动电荷的电荷存储区域。根据本发明的其他实施例可以以不同的方式配置电荷存储区域402、404、406、408、410的列400。例如，电荷存储区域402、404、406、408、410的列400可被实现为垂直CCD移位寄存器的专门的电荷存储区域，并且使每个电荷存储区域与感光部位相邻。
在信号线426上输入图3中的定时信号发生器314所产生的一个或多个时钟信号，以将电荷从一个电荷存储区域移动到相邻的电荷存储区域。在信号线428上输入同样由定时信号发生器314(图3)产生的转移机构使能信号(TM)，以启用转移栅416、418、420、422、424并使电荷从各个电荷存储区域402、404、406、408、410转移到复位泄露区412。
虽然图4中只显示了五个电荷存储区域402、404、406、408、410和五个转移栅416、418、420、422、424，但本领域技术人员可以了解，图像传感器可包括任意数量的电荷存储区域和转移栅。通常在实际当中，对于像素阵列中的每个感光部位而言，垂直CCD移位寄存器中存在至少一个电荷存储区域。此外，在根据本发明的其他实施例中，每个垂直CCD移位寄存器可使用一个或多个相位(phase)来通过垂直CCD移位寄存器移动电荷。
现在参考图5，其显示了根据本发明的实施例的如图3所示的水平CCD移位寄存器310和泄露区316的简化的方框图。水平CCD移位寄存器310包括一系列电荷存储区域500、502、504、506、508。转移机构510位于电荷存储区域500、502、504、506、508和复位泄露区316之间。转移机构510将电荷从每个电荷存储区域500、502、504、506、508转移到复位泄露区316。在图5所示的实施例中，复位泄露区316是水平CCD移位寄存器310中的所有电荷存储区域500、502、504、506、508都使用的共用复位泄露区，转移机构510是分别邻近电荷存储区域500、502、504、506、508设置的一系列转移栅512、514、516、518、520。在根据本发明的其他实施例中可以以不同的方式实现复位泄露区316和转移机构510。
在信号线522上输入图3中的定时信号发生器314所产生的一个或多个时钟信号，以将电荷从水平CCD移位寄存器310中的一个电荷存储区域移动到相邻的电荷存储区域。在信号线524上输入同样由定时信号发生器314(图3)产生的转移机构使能信号(TM)，以启用转移栅512、514、516、518、520并使电荷从各个电荷存储区域500、502、504、506、508转移到复位泄露区316。
虽然图5中只显示了五个电荷存储区域500、502、504、506、508和五个转移栅512、514、516、518、520，但本领域技术人员可以了解，图像传感器可包括任意数量的电荷存储区域和转移栅。通常在实际当中，对于像素阵列中的每列而言，在一个或多个水平CCD移位寄存器中存在至少一个电荷存储区域。此外，在根据本发明的其他实施例中，每个水平CCD移位寄存器可使用一个或多个相位来通过水平CCD移位寄存器移动电荷。
图6是根据本发明的实施例从电荷耦合器件移位寄存器排出剩余非图像电荷的方法的流程图。下面将结合图7(a)至图7(d)的图示来描述图6中的方法。起初如步骤600所示，诸如暗电流电荷的多余的或非图像电荷聚集在电荷存储区域。图7(a)显示了各个电荷存储区域702、704、706、708、710中的非图像电荷700。电荷存储区域702、704、706、708、710可位于垂直CCD移位寄存器或水平CCD移位寄存器中。图像电荷或非图像电荷通过电荷存储区域702、704、706、708、710在箭头712所示的方向中移动。
回到图6，之后非图像电荷转移到复位泄露区，如步骤602所示。该步骤被称为复位操作，在图像传感器的操作过程中可在不同的时机执行。典型地，一个这样的时机是在图像捕捉和读出之前，其中感光部位被复位到预定电荷水平。预定电荷水平的一个示例是无信号或零电荷水平。
图7(b)显示了执行复位操作之后的电荷存储区域702、704、706、708、710。电荷存储区域702、704、708、710是空的，但一些剩余非图像电荷714还留在电荷存储区域706中。剩余电荷714表示复位操作之后留在电荷存储区域中的多余的电荷。
现在参考图6中的步骤604，留在一个或多个电荷存储区域中的任何剩余非图像电荷都被移动到CCD中的相邻的电荷存储区域。图7(c)显示了从电荷存储区域706向前(即沿箭头712的方向)移动到电荷存储区域704的剩余非图像电荷714。虽然剩余非图像电荷714被表示成向前移动到紧邻的电荷存储区域704，但根据本发明的实施例不限于这种实现方式。剩余非图像电荷714可以向前移动两个或更多个电荷存储区域，例如从电荷存储区域706移动到电荷存储区域702。
在剩余非图像电荷移动到相邻的电荷存储区域之后，执行另一复位操作以将剩余非图像电荷转移到复位泄露区(图6中的步骤606)。图7(d)显示了电荷存储区域702、704、706、708、710的第二复位之后的电荷存储区域702、704、706、708、710。通过将剩余非图像电荷714从不能将电荷有效地转移到复位泄露区的电荷存储区域(例如电荷存储区域706)移动到能够将电荷有效地转移到复位泄露区的相邻电荷存储区域(例如电荷存储区域704)，在电荷存储区域702、704、706、708、710的第二复位过程中将剩余非图像电荷714转移到泄露区。
回到图6，在步骤608中确定方法是否返回到步骤604。在根据本发明的一个实施例中，仅执行一个复位-移动-复位操作。根据本发明的其他实施例可执行两个或更多个复位-移动-复位操作。
如果方法返回到步骤604，则步骤604、606和608重复指定的次数，或者一直重复到电荷存储区域完全没有或者几乎完全没有剩余非图像电荷为止。虽然图7(d)中显示的电荷存储区域702、704、706、708、710中没有电荷，但根据本发明的实施例不限于这种情况。使CCD移位寄存器复位、将剩余非图像电荷移动到相邻的电荷存储区域、然后再次使CCD移位寄存器复位的过程重复进行，直到一个或多个电荷存储区域基本上不存在非图像电荷但尚未完全不存在非图像电荷为止。仅仅举例而言，将所有电荷存储区域中的电荷完全清空所需的时间量可能太长，因此在根据本发明的某些实施例中，复位、移动剩余电荷、以及复位的步骤被执行预定的次数。例如，通过统计分析或者通过图像传感器的测试来确定使可接受数量的剩余非图像电荷留在一个或多个电荷存储区域中的复位操作的次数，从而可以确定预定的次数。
再次参考步骤608，当不重复该过程时方法进行到步骤610。在步骤610中，像素阵列捕捉图像，感光部位积累图像电荷。当图像曝光时间周期结束时，从像素阵列读出图像电荷(步骤612)。
现在参考图8，其显示了根据本发明的实施例的电荷耦合器件移位寄存器中的复位操作的示意性定时图。起初在时刻t0，一个或多个电荷存储区域包含非图像电荷，信号“时钟”对电荷存储区域定时以通过CCD移动电荷。时钟信号在图4所示的实施例中输入到信号线426上，在图5所示的实施例中输入到信号线522上。
在时刻t1，当转移机构使能信号(TM)有效时执行复位操作，从而使非图像电荷转移到复位泄露区。TM信号在图4所示的实施例中输入到信号线428上，在图5所示的实施例中输入到信号线524上。
然后在时刻t2，任何余留在一个或多个电荷存储区域中的剩余非图像电荷被移动到相邻的电荷存储区域中。在图8所示的实施例中，将信号TM保持在有效状态，同时对电荷存储区域定时，从而实现这一过程。在时刻t3，发生另一复位操作，使已移动到相邻的电荷存储区域的剩余非图像电荷转移到复位泄露区。
根据本发明的实施例不限于图8所示的定时图。在根据本发明的其他实施例中也可以使用其他形式的定时。例如，TM信号可以与输入到信号线426(图4)上和信号线522(图5)上的时钟信号同步循环通断。
图9是能够使用实现根据本发明的实施例的如6所示的方法的图像传感器的成像系统的方框图。成像系统900包括数码照相手机902和计算装置904。数码照相手机902仅仅是能够使用实现根据本发明的实施例的图像传感器的图像采集装置的一个示例。其他类型的图像采集装置，诸如数码相机和数码摄像机也可以使用实现根据本发明的实施例的一个或多个图像传感器。
在根据本发明的一个实施例中，数码照相手机902是可移动的、手持式、电池供电的装置。数码照相手机902产生存储在存储器906中的数字图像，存储器906例如可以是内置的快可擦编程只读存储器(Flash EPROM memory)或可移动存储卡(removable memory card)。可选地，其他类型的数字图像存储介质，例如硬磁盘驱动器(magnetichard drive)、磁带或光盘，也可以用来实现存储器906。
数码照相手机902使用透镜908将来自景象(未显示)的光聚焦到图像传感器912的像素阵列901上。在根据本发明的一个实施例中，像素阵列910使用Bayer滤色片模式(Bayer color filter pattern)来提供彩色图像信息。定时信号发生器914控制像素阵列901，还控制闪光灯916以便在环境照明较弱的时候照亮景象。
从像素阵列910输出的模拟输出信号被放大并且被模数(A/D)转换电路918转换成数字数据。数字数据存储在缓存920中，随后由处理器922进行处理。处理器922被存储在固件存储器924中的固件所控制，其中固件存储器924可以是快可擦编程只读存储器。处理器922包括实时时钟926，实时时钟926保存日期和时间，即使在数码照相手机902和处理器922处于低功率状态(low power state)的时候也是如此。经过处理的数字图像文件存储在存储器906中。存储器906还可以存储其他类型的数据，例如音乐文件(例如MP3文件)、铃声、电话号码、日历、以及备忘录。
在根据本发明的一个实施例中，数码照相手机902捕捉静态图像。处理器922执行色彩插值(color interpolation)，然后进行色彩及色调校正(color and tone correction)，以便产生渲染的sRGB图像数据。然后将渲染的sRGB图像数据压缩并作为图像文件存储在存储器906中。仅作为示例，可以基于使用已知的“Exif”图像格式的JPEG格式来压缩图像数据。这种格式包括使用各种TIFF标签来存储特殊的图像元数据的Exif应用程序段。例如可以使用独立的TIFF标签来存储捕捉到的图片的日期和时间、透镜f数和其他的相机设置，以及存储图像标题。
在根据本发明的一个实施例中，处理器922产生可由用户来选择的不同的图像尺寸。一个这样的尺寸是低分辨率“缩略图”尺寸图像。在Kuchta等人所著的名称为“Electronic Still Camera ProvidingMulti-Format Storage Of Full And Reduced Resolution Images”的共同转让的美国专利No.5,164,831中描述了缩略图尺寸图像的产生。缩略图图像存储在RAM存储器928中并被提供到显示器930，显示器930例如可以是有源矩阵LCD或有机发光二极管(OLED)。产生缩略图尺寸图像允许在彩色显示器903上快速浏览捕捉到的图像。
在根据本发明的另一实施例中，数码照相手机902产生并存储视频片段。通过计算像素阵列910的多个像素的总和(例如计算像素阵列910的每个4列×4行区域内的相同色彩的像素总和)来产生具有低分辨率视频图像帧的视频片段。以规律间隔从像素阵列910读取视频图像帧，例如使用每秒钟19帧的读出速率。
音频编解码器932连接到处理器920并从麦克风(Mic)934接收音频信号。音频编解码器932还向扬声器936提供音频信号。这些部件用于电话的通话以及用于伴随视频序列或静止图像来录制及重放音频轨道。
在根据本发明的实施例中，扬声器936也于通知用户有电话打来。可以使用存储在固件存储器924中的标准铃声或者通过使用从手机网络938下载的定制铃声来实现这一功能。另外，可以使用振动装置(未显示)来提供来电的无声(例如静音)提示。
处理器922连接到使数码照相手机902能够通过射频(RF)信道942发送和接收信息的无线调制解调器940。无线调制解调器940使用另一诸如3GSM网络的RF链路(未显示)与移动电话网络938通信。移动电话网络938与存储从数码照相手机902上传的数字图像的照片服务提供商944通信。包括计算装置904在内的其他装置通过互联网946访问这些图像。在根据本发明的实施例中，移动电话网络938也连接到标准电话网络(未显示)，以便提供正常的电话服务。
在显示器930上显示由用户控制装置(user controls)948来控制的图形用户界面(未显示)。在根据本发明的实施例中，用户控制装置948包括用来拨打电话号码的专用按键(例如电话键盘)、用于设定模式(例如“电话”模式、“日历”模式、“相机”模式)的控制键(control)、包括四向控制(上、下、左、右)和按键中心“OK”或“选择”开关的操纵键(joystick controller)。
底座(dock)950对数码照相手机902中的电池(未显示)再充电。底座950通过底座接口952将数码照相手机902连接到计算装置904。在根据本发明的一个实施例中，底座接口952被实现成有线接口，例如USB接口。或者，在根据本发明的其他实施例中，底座接口952也可以被实现成无线接口，例如蓝牙或IEEE 802.11b无线接口。底座接口952用于将图像从存储器906下载到计算装置904中。底座接口952还用于将日历信息从计算装置904传输到数码照相手机902中的存储器906。
虽然已特别参考根据本发明的实施例详细描述了本发明，但是应理解的是，在本发明实质和范围内可进行变化和修改。例如，图7描述了图像和剩余非图像电荷单向移动，或者在箭头712所示的方向上移动。但是根据本发明的其他实施例可以双向移动电荷，从而允许图像电荷、非图像电荷、或者剩余非图像电荷在CCD移位寄存器内向前或向后移动。
部件列表：
100 像素阵列
102 像素
104 水平电荷耦合器件移位寄存器
106 放大器
200 电荷
202 电荷存储区域
204 电荷存储区域
206 电荷存储区域
208 电荷存储区域
210 电荷存储区域
212 剩余非图像电荷
300 图像传感器
302 像素
304 行
306 列
308 像素阵列
310 水平电荷耦合器件移位寄存器
312 放大器
314 定时信号发生器
316 复位泄露区
400 列
402 电荷存储区域
404 电荷存储区域
406 电荷存储区域
408 电荷存储区域
410 电荷存储区域
412 复位泄露区
414 转移机构
416 转移栅
418 转移栅
420 转移栅
422 转移栅
424 转移栅
426 信号线
428 信号线
500 电荷存储区域
502 电荷存储区域
504 电荷存储区域
506 电荷存储区域
508 电荷存储区域
510 转移机构
512 转移栅
514 转移栅
516 转移栅
518 转移栅
520 转移栅
522 信号线
524 信号线
700 电荷
702 电荷存储区域
704 电荷存储区域
706 电荷存储区域
708 电荷存储区域
710 电荷存储区域
712 电荷移动方向
714 剩余电荷
900 成像系统
902 照相手机
904 计算装置
906 存储器
908 透镜
910 图像传感器阵列
912 有源像素传感器
914 定时信号发生器
916 闪光灯
918 模数转换器
920 缓存
922 数字处理器
924 固件存储器
926 时钟
928 RAM存储器
930 显示器
932 音频编解码器
934 麦克风
936 扬声器
938 移动电话网络
940 无线调制解调器
942 RF信道
944 照片服务提供商
946 互联网
948 用户控制装置
950 底座
952 底座接口

Claims (15)

1.一种图像传感器，包括：
电荷耦合器件（CCD）移位寄存器，其具有多个电荷存储区域；
复位泄露区；
转移机构，其位于所述电荷耦合器件移位寄存器和所述复位泄露区之间以将电荷从每个电荷存储区域转移到复位泄露区；以及
定时信号发生器，其用于启用所述多个电荷存储区域的第一复位，以便将所述多个电荷存储区域中的非图像电荷转移到复位泄露区，以及在执行第一复位之后产生时钟信号以将留在至少一个电荷存储区域中的任何剩余非图像电荷移动到各个相邻的电荷存储区域，然后启用第二复位以将剩余非图像电荷转移到复位泄露区。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述转移机构包括多个转移栅，每个转移栅与电荷存储区域相邻。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述电荷耦合器件移位寄存器包括水平电荷耦合器件移位寄存器。
4.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述电荷耦合器件移位寄存器包括垂直电荷耦合器件移位寄存器，以及其中所述垂直电荷耦合器件移位寄存器、所述复位泄露区、以及所述多个转移栅包含在像素阵列内的像素的列中。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述复位泄露区包括从所述电荷耦合器件移位寄存器中的所有电荷存储区域接收电荷的共用复位泄露区。
6.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像传感器设置在图像采集装置中。
7.一种在图像传感器中将剩余非图像电荷从电荷耦合器件（CCD）移位寄存器排出到复位泄露区的方法，其中所述电荷耦合器件移位寄存器包括多个电荷存储区域，所述方法包括下列步骤：
a)将非图像电荷从所述电荷耦合器件移位寄存器转移到所述复位泄露区；
b)将留在所述电荷耦合器件移位寄存器中的至少一个电荷存储区域中的任何剩余非图像电荷移动到各个相邻的电荷存储区域；以及
c)将相邻的电荷存储区域中的剩余非图像电荷转移到所述复位泄露区。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括将步骤b)和步骤c)重复指定次数的步骤d)。
9.如权利要求7所述的方法，其中将非图像电荷从所述电荷耦合器件移位寄存器转移到所述复位泄露区的步骤包括将非图像电荷从所述电荷耦合器件移位寄存器转移到共用复位泄露区。
10.一种在图像传感器中将剩余非图像电荷从电荷耦合器件（CCD）移位寄存器排出到复位泄露区的方法，其中所述电荷耦合器件移位寄存器包括多个电荷存储区域，所述方法包括下列步骤：
a)启用转移机构；
b)将非图像电荷从所述电荷耦合器件移位寄存器转移到所述复位泄露区；
c)将留在所述电荷耦合器件移位寄存器中的至少一个电荷存储区域中的任何剩余非图像电荷移动到各个相邻的电荷存储区域；以及
d)将相邻的电荷存储区域中的剩余非图像电荷转移到所述复位泄露区。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括禁用所述转移机构的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括在禁用所述转移机构之前将步骤c)和步骤d)重复指定次数的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其中在重复步骤c)和步骤d)时所述转移机构保持启用。
14.如权利要求10所述的方法，其中启用所述转移机构的步骤包括启用多个转移栅，其中每个转移栅与电荷存储区域相邻。
15.如权利要求10所述的方法，其中将非图像电荷从所述电荷耦合器件移位寄存器转移到所述复位泄露区的步骤包括将非图像电荷从所述电荷耦合器件移位寄存器转移到共用复位泄露区。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10462391B2 (en) * 2015-08-14 2019-10-29 Kla-Tencor Corporation Dark-field inspection using a low-noise sensor
CN108174116B (zh) * 2017-12-28 2019-11-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种ccd曝光时间控制方法
US11494628B2 (en) * 2018-03-02 2022-11-08 Aistorm, Inc. Charge domain mathematical engine and method
WO2021146942A1 (zh) * 2020-01-21 2021-07-29 京东方科技集团股份有限公司 移位寄存器电路、栅极驱动电路、装置、驱动和采集方法
CN112383726B (zh) * 2020-10-30 2021-07-23 厦门大学 一种ccd高速信号采集方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593303A (en) * 1981-07-10 1986-06-03 Fairchild Camera & Instrument Corporation Self-aligned antiblooming structure for charge-coupled devices
EP0614225A1 (en) * 1993-03-03 1994-09-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Charge coupled device
US6040859A (en) * 1995-11-30 2000-03-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Image sensing apparatus and method for discharging dark current charge stored therein
EP1137071A2 (en) * 2000-03-22 2001-09-26 Eastman Kodak Company Fast-dump structure for full-frame image sensors with lateral overflow drain antiblooming structures

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4338298B2 (ja) * 2000-10-04 2009-10-07 富士フイルム株式会社 電荷転送装置およびその駆動方法
JP2002335450A (ja) * 2001-05-09 2002-11-22 Fuji Film Microdevices Co Ltd 固体撮像素子の駆動方法および固体撮像素子
JP3795808B2 (ja) * 2002-01-28 2006-07-12 富士フイルムマイクロデバイス株式会社 固体撮像素子およびこれを用いた撮像装置
US7492404B2 (en) * 2004-08-27 2009-02-17 Eastman Kodak Company Fast flush structure for solid-state image sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593303A (en) * 1981-07-10 1986-06-03 Fairchild Camera & Instrument Corporation Self-aligned antiblooming structure for charge-coupled devices
EP0614225A1 (en) * 1993-03-03 1994-09-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Charge coupled device
US6040859A (en) * 1995-11-30 2000-03-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Image sensing apparatus and method for discharging dark current charge stored therein
EP1137071A2 (en) * 2000-03-22 2001-09-26 Eastman Kodak Company Fast-dump structure for full-frame image sensors with lateral overflow drain antiblooming structures

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