DE60013622T2

DE60013622T2 - Bildaufnahemvorrichtung

Info

Publication number: DE60013622T2
Application number: DE60013622T
Authority: DE
Inventors: Takeharu Etoh
Original assignee: Etoh Takeharu Mino; Shimadzu Corp
Current assignee: Etoh Takeharu Mino; Shimadzu Corp
Priority date: 1999-10-02
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: EP1221814A1; US7333146B1; EP1221814B1; DE60013622D1; WO2001026365A1; EP1221814A4

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Bildsensor, geeignet für wissenschaftliche und technologische Messungen.
STAND DER TECHNIK
Die Ausbeute von IC-Chips bei deren Herstellung vermindert sich schnell, wenn die Größe der Chips zunimmt. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem die Ausbeute, die das Verhältnis der Gesamtanzahl verwendbarer IC-Chips zur Gesamtanzahl der hergestellten IC-Chips ist, 50% beträgt, wenn der Flächenbereich der IC-Chips verdoppelt wird, die Ausbeute zur Hälfte halbiert, d.h. geviertelt. Wenn der Flächenbereich des IC-Chips vervierfacht wird, beträgt die Ausbeute die Hälfte der vierten Potenz, d.h. 1/16. Wenn ein Chip 100.000 Yen kostet, kostet daher ein Chip mit dem vierfachen Flächenbereich 1.600.000 Yen.
Im Fall normaler IC-Chips kann ein Chip mit im wesentlichen der gleichen Funktion wie einer mit einem vierfachen Flächenbereich einfach dadurch hergestellt werden, dass vier separat hergestellte verwendbare Chips angeordnet werden. Um einen Bildsensor mit einem vierfachen Flächenbereich herzustellen, ist es aber notwendig, die Bildaufnahme-Flächenbereiche so zu verbinden, dass keine Linie auf den wiedergegebenen Bildern auftritt, was eine hochentwickelte Technologie erfordert.
Eine Technologie zum Herstellen eines Bildsensors mit einem großen Flächenbereich durch Anordnen von Bildsensoren ist bereits verwendet worden, und ein solcher Bildsensor wird als ein anstoßbarer Bildsensor bezeichnet. beispielsweise werden in wissenschaftlichen Gebieten wie beispielsweise der Astronomie, in welchen Bildsensoren mit großen Flächenbereichen erforderlich sind, wobei die Grenzlinien zwischen Blöcken auf den wiedergegebenen Bildern erscheinen dürfen, durch diese Technologie der anstoßbaren Bildsensoren Bildsensoren mit sehr großen Flächenbereichen hergestellt.
Andererseits gibt es auch Bildsensoren mit paralleler Auslesung für die Hochgeschwindigkeitsauslesung und dergleichen. Bei dieser Art von Bildsensor ist der Bildaufnahme-Flächenbereich aufgeteilt in mehrere Blöcke, eine Bildinformations-Ausleselinie ist für jeden Block vorgesehen, und die Bildinformation wird zur Außenseite des Bildsensors hin parallel ausgelesen.
Beispielsweise kann durch Aufteilen des Bildaufnahme-Flächenbereichs eines Chips in vier Blöcke entlang der längs und quer verlaufenden Grenzlinien, so dass jeder Block unabhängig arbeitet, selbst wenn einer dieser Blöcke einen signifikanten Defekt hat, der die Bildaufnahme im wesentlichen unmöglich macht, die Bildaufnahme durch die anderen Blöcke ausgeführt werden. Wenn zumindest einer der vier Blöcke normal ist, kann daher durch Ausführen einer Bildaufnahme mit nur dem Bildaufnahmeblock, der korrekt funktioniert, der Chip als Bildsensor mit einer kleineren Zahl von Pixeln verwendet werden. Durch Zerschneiden des Chips, so dass er denjenigen Block enthält, bei dem die Bildaufnahme möglich ist, kann außerdem der normale Block ohne Ausschuss verwendet werden.
Obwohl der geschnittene Chip eine andere Größe hat, ist der externe Steuerkreis zum Steuern des Bildsensors der gleiche. Indem es möglich gemacht wird, solche Bildsensoren mit unterschiedlichen Größen und gleichen Steuerungsweisen zu ersetzen, kann der Bereich der Verwendbarkeit einer Bildaufnahmevorrichtung vergrößert werden. Eine solche Bildaufnahmevorrichtung mit einem austauschbaren Bildsensor ist offenbart in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. H04-68873 des vorliegenden Erfinders.
Eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus WO 98/03011 A und US-A-5,969,759.
Wie in 11 dargestellt, ist im Fall eines Chips 10 eines Bildsensors mit der Bildaufnahmefläche mit oberen und unteren vier Blocks die Anzahl von Mustern der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten in den Blöcken gleich sechszehn. Von diesen Mustern haben fünfzehn Muster zumindest einen normalen Block 11 (dargestellt durch "O") ohne Defekt, der kritisch ist oder die Bildaufnahme unmöglich macht. In 10 ist ein Block 12 mit einem Defekt, der kritisch ist oder die Bildaufnahme unmöglich macht, durch ein "x" gekennzeichnet.
Wenn nur ein Block 11 der vier Blöcke einen Defekt hat (wie in 12 dargestellt, kann der Chip auf die folgenden beiden Arten und Weisen verwendet werden: eine besteht darin, den Chip als Bildsensor mit einem rechteckigen Bildaufnahmebereich zu verwenden, ohne den Chip 10 zu zerschneiden und ohne einen Block 12 (schraffiert in 12) von den drei Blöcken ohne Defekt zu verwenden. Die andere besteht darin, den Bildsensor 10 in zwei Hälften zu zerschneiden, einen Teil als quadratischen Chip 10' mit kleinem Flächenbereich zu verwenden und den anderen Teil als rechteckigen Bildsensor 10" zu verwenden. Wenn ein elektrischer Draht zum Übertragen der Antriebsspannung oder dergleichen entlang einer Grenzlinie zwischen Blöcken vorgesehen ist, ist es jedoch schwierig, den Bildsensor 10 entlang der Grenzlinie zu zerschneiden.
Wenn die mehreren Arten von Bildsensoren, die so hergestellt werden, in einer Bildaufnahmevorrichtung durch Austauschen verwendet werden können, können alle Chips verwendet werden ohne Ausschuss in einer Bildaufnahmevorrichtung, unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und von dem Defektmuster. In diesem Fall fällt, wenn ein Chip, von dem alle Blöcke normal sind, die Mitte der Bildaufnahmefläche mit der optischen Achse des einfallenden Lichts von der Linse zusammen. Wenn jedoch beispielsweise ein Chip mit drei defekten Blöcken und nur einem normalen Block in der gleichen Packung so wie er ist angebracht wird, befindet sich die optische Achse an einem Eckpunkt der Bildaufnahmefläche mit dem Viertel dieser Größe, so das die Symmetrie des Bildschirms mit Bezug auf die optische Achse verloren geht und starke schlechte Einflüsse der Linsenverzerrung und Aberration auftreten. Daher können nicht alle Chips effektiv verwendet werden, indem sie einfach an der gleichen Packung mehrere Arten von Chips angebracht werden, die sich in der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und im Defektmuster unterscheiden, und indem die Packung dann in einer Bildaufnahmevorrichtung angebracht wird.
Außerdem weist der oben beschriebene Bildsensor auch das folgende Problem auf: in Bildsensoren werden Steuerspannungen wie beispielsweise eine Antriebsspannung zum Übermitteln von Bildinformationen auf der Bildaufnahmefläche von außerhalb der Bildaufnahmefläche zugeführt. Wenn jedoch die Größe der Bildaufnahmefläche ansteigt, ist es, da der Abstand von der Außenseite zur Innenseite der Bildaufnahmefläche ansteigt und die notwendige elektrische Energie proportional zu dem Flächenbereich ansteigt, schwierig, elektrische Energie zuzuleiten, die zum Erreichen einer ausreichend hohen Transferrate notwendig ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben erwähnten Probleme der herkömmlichen Bildsensoren zu lösen. Insbesondere besteht ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Bildsensor mit einer Bildaufnahmefläche zu schaffen mit mehreren Blöcken, der in einer Bildaufnahmevorrichtung verwendbar ist unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und unabhängig vom Defektmuster. Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, die Zuleitung von elektrischer Energie zu ermöglichen, die notwendig ist zum Erzielen einer ausreichend hohen Transferrate, wenn die Größe der Bildaufnahmefläche erhöht wird.
Um das oben erwähnte erste Ziel zu erreichen, schafft die Erfindung eine Bildaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß dieser Bildaufnahmevorrichtung der Erfindung wird sowohl in dem Fall von Chips, bei denen kein Block einen Defekt hat, der kritisch ist oder die Bildaufnahme unmöglich macht, als auch in dem Fall von Chips, bei denen zumindest ein Block einen Defekt hat, der kritisch ist, eine Übereinstimmung zwischen der optischen Achse des einfallenden Lichts mit der Mitte der Bildaufnahmefläche erzielt. Demzufolge können unter Verwendung einer Art von Packung und einer Art von Bildaufnahmevorrichtung Chips, bei denen zumindest ein Block einen Defekt hat, alle praktisch verwendet werden, während die sogenannte Verdunklung aufgrund der Aberrationen und Membran der Linse minimiert wird.
Der Positionseinstellmechanismus verschiebt beispielsweise den Bildsensor bezüglich der optischen Achse. Der Positionseinstellmechanismus kann das optische System bezüglich des Bildsensors verschieben.
Um das oben erwähnte zweite Ziel zu erreichen, können Spannungszuführdrähte zum Steuern der Schaltung in jedem Block in einem Bereich entlang zumindest einer Grenzlinie zwischen den Blöcken vorgesehen sein.
Da der Spannungszuleitungsdraht in dem Bereich entlang zumindest einer der Grenzlinien zwischen den Blöcken vorgesehen ist, kann der Abstand der Übertragung der Steuerspannungen von der Außenseite zur Innenseite der Bildaufnahmefläche reduziert werden, so dass eine ausreichend hohe Transferrate selbst dann erzielt werden kann, wenn die Bildaufnahmefläche vergrößert wird.
Es wird bevorzugt, dass der Chip entlang einer anderen der Grenzlinien zwischen den Blöcken zerschneidbar ist. In diesem Fall können durch Zerschneiden des Chips alle Chips effektiv verwendet werden unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten unabhängig von dem Defektmuster der Blöcke.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische strukturelle Ansicht, die eine Bildaufnahmevorrichtung einer ersten Ausführungsform zeigt,
2 ist eine Frontansicht, die einen Positionseinstellmechanismus zeigt,
3 ist eine Frontansicht, die einen Bildsensor zeigt,
4 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern von Defektmustern, Schnittmustern des Chips und Chip-Packungs-Kombinationen,
5 ist eine Frontansicht, die einen Bildsensor einer zweiten Ausführungsform zeigt,
6 ist eine Frontansicht, die den Bildsensor der zweiten Ausführungsform in einem Zustand zeigt, wo ein das Licht abfangender Film entfernt ist,
7 ist eine teilweise vergrößerte Frontansicht, die den Bildsensor der zweiten Ausführungsform zeigt,
8 ist eine schematische strukturelle Ansicht, die eine Bildaufnahmevorrichtung zeigt, die nicht Teil der Erfindung ist,
9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel von Kombinationen aus Chip und Packung zeigt,
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel von Chip-Packungs-Kombinationen zeigt,
11 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern von Defektmustern des Chips mit der Bildaufnahmefläche mit vier Blöcken, und
12 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Falls, wo einer der vier Blöcke einen Defekt hat.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den Zeichnungen gezeigt sind, genauer beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die 1 und 2 zeigen Bildaufnahmevorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bildaufnahmevorrichtung hat eine Linse (ein optisches System) 51 zum Fokussieren des einfallenden Lichts von einem nicht dargestellten Objekt, das auf einem Bildaufnahmebereich 31 aufgenommen werden soll, der sich auf einem Chip 53 eines Bildsensors 52 befindet. Der Bildsensor 52 hat den Chip 53 und eine Packung 41, an welcher der Chip 53 angebracht ist. Der Bildsensor 52 ist austauschbar an einer Anbringung 54 angebracht. Die Anbringung 54 ist ihrerseits an dem Hauptkörper der Bildaufnahmevorrichtung durch eine Halterung (einen Positionseinstellmechanismus) 55 angebracht.
3 zeigt die Bildaufnahmefläche 31 des Bildsensors 52, bei dem es sich um einen CCD Sensor handelt. Die Bildaufnahmefläche 31 weist vier Blöcke 31a bis 31d auf. Die Blöcke 31a bis d sind jeweils mit mehreren vertikalen CCDs 21 für die fotoelektrische Umwandlung und Übermittlung von Ladungen (Bildinformationen) in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen CCD (einer Bildinformations-Ausleselinie) 39 für das Auslesen von Signalen versehen. Die durch die fotoelektrische Umwandlung in den Blöcken 31a bis d erzeugten Ladungen werden ausgelesen über den durch den Pfeil 30 in 3 dargestellten Weg.
Die vertikalen CCDs 21 sind solche mit Drei-Phasen-Antrieb. Aluminiumdrähte (Spannungszuführdrähte) 33, 34 und 35 zum Zuführen der Antriebsspannungen zu den vertikalen CCDs 21 sind in einem Bereich entlang der horizontalen Grenzlinie 32 zwischen den Blöcken 31a und 31d vorgesehen. Beispielsweise wird eine Antriebsspannung einer ersten Phase zum Inneren der Bildaufnahmefläche 31 über den Aluminiumdraht 33 und einen Kontaktpunkt 38 übertragen, wie durch die Pfeile 37 gekennzeichnet. Indem so die Aluminiumdrähte 33, 34 und 35 entlang der Grenzlinie 32 vorgesehen sind, kann der Abstand zum Zuführen der Antriebsspannungen von der Außenseite zur Innenseite der Bildaufnahmefläche 31 reduziert werden, so dass die Ladungen mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit übermittelt werden können, selbst wenn die Bildaufnahmefläche 31 vergrößert wird.
Die Antriebsspannungen können zugeleitet werden durch einen Metalldraht hindurch, der in einem oberen oder einem unteren Teil bezüglich den horizontalen CCDs 39 für das Auslesen vorgesehen ist. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch einfacher im Aufbau insofern, als die Aluminiumdrähte 33 und 35 nicht mit anderen Schaltkreisen vernetzt sind, die in dem Außenumfang der horizontalen CCDs 39 vorgesehen sind. Indem Spannungszuführdrähte sowohl in dem Bereich entlang der Grenzlinie 32 als auch in den horizontalen CCDs 39 vorgesehen werden, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden.
Weder ein Schaltkreis noch ein Draht ist vorgesehen in einem Bereich entlang einer vertikalen Grenzlinie 36. Dieser Bereich ist ein Kanalanhaltebereich, und der Chip 53 kann entlang des Bereichs 36 geschnitten werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist, da die Breite eines leeren Bereichs entlang der Grenzlinie 36 größer ist als der CCD Abstand in der Bildaufnahmefläche 31, der Pixelabstand breiter in den Bereichen, die die Grenzlinie 36 sandwichartig anordnen, als in den anderen Teilen. Bei Bildsensoren, die auf Forschungsgebieten wie beispielsweise der Astronomie, verwendet werden, tritt jedoch, anders als bei Allzweck-Bildsensoren, selbst wenn eine solche Diskontinuität im Pixelabstand in gewissem Maße auftritt, kein signifikantes Problem mit der Bildanalyse auf.
4 zeigt Muster von defekten, die in den Bildaufnahmefläche 31 des Chips 53 verursacht werden, Muster zum Zerschneiden des Chips 53 sowie Muster zum Anbringen des Chips 53 an der Packung 41. Ebenso wie in den 10 und 11 sind Blöcke 31a bis d mit einem Defekt, der kritisch ist oder die Bildaufnahme unmöglich macht, durch ein "x" gekennzeichnet, wohingegen normalen Blöcke 31a bis d ohne Defekt durch einen "O" gekennzeichnet sind.
Wenn beispielsweise nur der obere linke Block 31a der Bildaufnahmefläche 31 einen Defekt hat, wird der Chip 53 in Längsrichtung entlang der Grenzlinie 36 zerschnitten, und die geteilten Chips 53' und 53" werden jeweils an der Packung 41 angebracht. Die Anbringpositionen sind die gleichen wie in dem Fall, wo keiner der Blöcke 31a bis d einen Defekt hat, und daher tritt kein Problem mit dem Bonden auf.
Der Chip 53' dient als Bildsensor mit der Anzahl von Pixeln 1/4 von der in dem Fall, wo keiner der Blöcke 31a bis d einen Defekt hat. Der Chip 53" dient als Bildsensor mit der Anzahl von Pixeln, die die Hälfte von der beträgt für den Fall, wo keiner der Blöcke 31a bis d einen Defekt hat. Der Chip 53" hat eine rechteckige Bildaufnahmefläche, die in einer Längsrichtung verlängert ist.
Bei den Bildsensoren mit den Chips 53' oder 53" ist mit Bezug auf die Anzahl von Pixeln die Mitte der Bildaufnahmefläche versetzt von der in dem Fall, wo keiner der Blöcke 31a bis d einen Defekt hat. Daher ist es, damit die Mitte der Bildaufnahmefläche mit der optischen Achse zusammenfällt (gekennzeichnet durch die Bezugsziffer 60 in 1) des einfallenden Lichtstrahl, notwendig, die Anbringposition an der Packung 41 um die Hälfte der Breite 64 der Blöcke 31a bis d in der horizontalen und/oder der vertikalen Richtung zu verschieben, wie durch die Pfeile 43 und 44 in 3 dargestellt. Diese Positionseinstellung kann ausgeführt werden durch die Halterung 55, wie später noch beschrieben wird.
Von den Defektmustern, die in 4 gezeigt sind, können bezüglich den vier Mustern, wo einer der Blöcke 31a bis d einen Defekt hat, und den beiden Mustern, wo zwei der Blöcke 31a bis d einen Defekt haben, insgesamt sechs Mustern, zwei Chips 53' und 53", die für separate Bildsensoren verwendet werden, durch Zerschneiden des Chips 53 erhalten werden. Die anderen Muster werden ohne Zerschneiden des Chips 53 verwendet, selbst wenn irgendeiner der Blöcke 31a bis d einen Defekt hat. Beispielsweise kann, wenn vier Blöcke 31a bis d einen Defekt haben, der Chip 53 als Bildsensor mit einem Viertel der Anzahl der Pixel verwendet werden, indem der an der Packung 41 angebracht wird, ohne ihn zu zerschneiden. Selbst wenn zwei Chips durch Zerschneiden des Chips 53 erhalten werden können, wie oben beschrieben, kann der Chip 53 als ein Chip verwendet werden, ohne zerschnitten zu werden.
Chip mit einer rechteckigen Bildaufnahmefläche von der halben Anzahl von Pixeln beinhalten in Längsrichtung verlängerte und seitlich verlängerte. Durch Anbringen eines Halters an einem Seitenteil und einem unteren Teil des Hauptkörpers der Bildaufnahmevorrichtung, um ein äußeres Ornament zu bilden, so dass der Benutzer die Länge und die Breite nicht wahrnimmt, tritt jedoch in der praktischen Verwendung kein Problem auf.
Nun wird die Halterung 55 beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, wird die Anbringung 54 mit dem Bildsensor 52 an dem Hauptkörper der Bildaufnahmevorrichtung mit drei Schrauben 61 angebracht. Neun Schraubenöffnungen 62 sind für jede Schraube 61 vorgesehen. Die in Längsrichtung und Querrichtung vorhandenen Abstände (Intervalle) 63 zwischen den Schraubenöffnungen 62 betragen die Hälfte der längs und quer vorhandenen Breite 64 der Blöcke 31a bis d. Durch Verändern der Anbringposition der Anbringung 54 kann daher die Position der Bildaufnahmefläche um 1/2 der längs und qu3er vorhandenen Breite 64 der Blöcke 31a bis d verändert werden. Demzufolge wird das Zusammenfallen zwischen der Mitte der Bildaufnahmefläche und der optischen Achse 60 des einfallenden Lichts erreicht unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und von dem Defektmuster der Blöcke 31a bis d und unabhängig davon, ob der Chip nun zerschnitten wird oder nicht. Die Übereinstimmung zwischen der Mitte der Bildaufnahmefläche und der optischen Achse 60 des einfallenden Lichts kann erhalten werden durch Bewegen der Linse 51 bezüglich des Bildsensors 52 mit einer festen Position der Anbringung der Bildsensors 53 zu dem Hauptkörper der Bildaufnahmevorrichtung.
Wenn ein mit der Bildaufnahmevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform aufgenommenes Bild auf der Anzeige angezeigt wird, wie es ist, wird das Bild eventuell nur in dem Flächenbereich angezeigt, der der Hälfte oder dem Viertel des gesamten Flächenbereichs des Anzeigeschirms entspricht. Da die meisten der neueren Bildverarbeitungs-Softwareprogramme aber eine Funktion haben, einen Teil eines Bildes so darzustellen, dass er auf dem gesamten Schirm vergrößert ist, tritt bei der praktischen Verwendung mit solchen Programmen kein Problem auf.
In der Bildaufnahmevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform können für jedes Defektmuster durch Zerschneiden des Chips 53 und Anbringen des Bildsensors 52 an dem Hauptkörper der Bildaufnahmevorrichtung durch Verschieben um die Hälfte der Breite 63 der Blöcke 31a bis 31b alle Blöcke 31a bis 31b ohne Defekt des Chips 53 effektiv verwendet werden, während die grundlegende Leistungsfähigkeit wie beispielsweise die Transferrate beibehalten wird, so dass die tatsächliche Ausbeute verbessert werden kann.
Der gleiche Hauptkörper der Bildaufnahmevorrichtung und die gleiche Packung können verwendet werden unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und vom Defektmuster. Demzufolge kann der Anstieg der Kosten aufgrund der Herstellung unterschiedlicher Arten von Hauptkörpern von Bildaufnahmevorrichtungen und Packungen unterdrückt werden, so dass die Herstellkosten pro Bildaufnahmevorrichtung signifikant absinken.
Für die Benutzer wird es möglich, eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Bildsensor mit einem Viertel der Anzahl von Pixeln zunächst zu kaufen, dann zusätzlich einen Bildsensor mit der vollen Pixelgröße später zu kaufen, wenn er es sich leisten kann, und den Bildsensor in der gleichen Bildaufnahmevorrichtung zu verwenden. Beispielsweise werden Bildaufnahmevorrichtungen für wissenschaftliche und technologische Messungen für einen viel längeren Zeitraum verwendet als allgemeine Videokameras. In einem solchen Fall führt das Steigern des Leistungsfähigkeit der Vorrichtung Schritt für Schritt zu signifikanten Vorteilen für wissenschaftliche Techniker, die Forschung mit einem begrenzten Jahresbudget betreiben.
Zweite Ausführungsform
Die 5 bis 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten nur in der Struktur des Chips des Bildsensors. Die Aufbauten der Packung und der Halterung sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Wie in 5 dargestellt, ist die Bildaufnahmefläche 31 bedeckt mit einem das Licht abfangenden Film 95 aus Metall. Fenster zum Durchlassen von Licht sind in Teilen dieses das Licht abfangenden Films 95 entsprechend Fotodioden 71 ausgebildet.
Die Blöcke 31a bis d weisen jeweils einen Bildsensor mit insitu-Speicherung auf. Wie in 7 dargestellt, werden die bei den Fotodioden 71 erzeugten Ladungen durch Eingabetore 72 zu CCD-Transferwegen 73 übertragen und über die CCD-Transferwege 73 abwärts in einer geneigten Richtung übermittelt. Außerdem sind Ladungssammelschächte 74, Ablasstore 75, Verstärker 76 und Auslesekreise 77 vorgesehen. Die CCD-Transferwege 73 dienen auch als Mittel zum Aufzeichnen von Bildinformationen (Ladungen), so dass Ladungen entsprechend der Bildinformation von vorhergehenden zehn Schritten vor einem bestimmten Zeitpunkt gesammelt werden. In anderen Worten, werden während der Bildaufnahme Ladungen gesammelt auf den CCD-Transferwegen 73 durch parallele Verarbeitung aller Pixel ohne das Auslesen zur Außenseite des Bildsensors. Die auf den CCD-Transferwegen 73 gesammelten Ladungen können zur Außenseite des Bildsensors hin über die Auslesekreise 77 ausgelesen werden.
Eine Eigenschaft von Bildsensoren mit in-situ-Speicherung ist, dass die Achse 78 der CCD-Transferwege 73 geneigt ist bezüglich einer Pixelachse 79, die durch die Fotodioden 79 gebildet wird. Dank dieser Neigung verläuft, obwohl ein lineares CCD-Aufzeichnungselement zu einem niedrigeren Pixel durchdringt, es nicht oberhalb der Fotodiode 71 des niedrigeren Pixels. Demzufolge können die CCD-Transferwege 73 ausreichend verlängert werden, so dass eine Vielzahl von kontinuierlichen Bildern aufgezeichnet werden kann.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, befinden sich lange und schmale Bereiche 81 und 82 (schraffiert dargestellt), wo weder die Fotodiode 71 noch der CCD-Transferweg 73 vorgesehen ist, entlang der Grenzlinien 32 und 36 zwischen den Blöcken 31a bis d. Von diesen ist der Bereich 82 entlang der vertikalen Grenzlinie 36 einige zehn Mikrometer breite, und der Chip kann entlang der Grenzlinie 36 zerschnitten werden. In dem Bereich 81 entlang der horizontalen Grenzlinie 32 sind CCD-Antriebsspannungs-Zuführleitungen 91, 92 und 93 aus Metall vorgesehen. Die Antriebsspannungen werden von den CCD-Antriebsspannungs-Zuführleitungen 91, 92 und 93 zu den CCD-Transferwegen 73 über einen CCD-Antriebsspannungs-Zuführdraht 96 geleitet, der so vorgesehen ist, dass er die CCD-Transferwege schräg kreuzt. Der Kontaktpunkt zwischen der Antriebsspannungs-Zuführleitung 96 und den CCD-Transferwegen 73 befindet sich am Schnittpunkt der Antriebsspannungs-Zuführleitung 96 und dem Kanalstopp.
Dritte Ausführungsform
Die 8 bis 10 zeigen eine Bildaufnahmevorrichtung einer dritten Ausführungsform, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Anders als in der ersten Ausführungsform ist die Anbringung 54 des Bildsensors 52 an dem Hauptkörper der Bildaufnahmevorrichtung befestigt und kann nicht in der Position verändert werden. Wie in den 9 und 10 dargestellt, sind jedoch zwei Arten von Packungen 41 vorgesehen, und die Übereinstimmung zwischen der Bildaufnahmefläche und der optischen Achse 60 wird erreicht durch die Anbringposition des Chips 53 an den Packungen 41.
Die Packung 41 der 9 wird verwendet, wenn keiner der Blöcke 31a bis 31b einen Defekt hat, und der Chip 53 kann so angebracht werden, dass die Mitte aller Blöcke 31a bis d, die diese Bildaufnahmefläche bilden, mit der optischen Achse 60 zusammenfällt. Außerdem können der Chip 53 und die Schaltung auf der Packung 41 miteinander verbunden werden.
Andererseits wird die Packung 41 der 10 verwendet für einen zerschnittenen Chip 53, und der Chip 53 kann hier so angebracht werden, dass die Mitte von zwei Blöcken 31a und c, die die Bildaufnahmefläche bilden, mit der optischen Achse 60 des einfallenden Lichts zusammenfällt. Die Blöcke 31a und c und die Schaltung auf der Packung 41 können miteinander verbunden werden. In diesem Fall sind einige der Stifte der Packung 41 Dummy-Stifte. In 10 kann ein ausreichender Raum auf beiden Seiten des Chips 53 auf der Packung 41 vorgesehen sein, so dass der Chip 53 an der Packung 41 angebracht werden kann, ohne ihn zu zerschneiden, so dass die Mitte der Blöcke, die verwendet werden, mit der optischen Achse 60 zusammenfällt.
Bei der Bildaufnahmevorrichtung der dritten Ausführungsform können durch Ausnutzen von Packungen 41 gemäß der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und gemäß dem Defektmuster des Chips 53 alle Blöcke 31a bis b ohne Defekt effektiv benutzt werden, so dass die tatsächliche Ausbeute verbessert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich.
Der Bildsensor kann entweder für die monochrome Bildaufnahme oder für die Farbbildaufnahme mit einem Farbfilterfeld vorgesehen sein. Außerdem kann der Bildsensor mit einem Lichtverstärker wie beispielsweise einer Mikrolinse oder einem Bildverstärker versehen sein oder mit einer Schicht, die sichtbares Licht zu elektromagnetischen Wellen emittiert, die sich von sichtbarem Licht unterscheiden, und Partikel.
Außerdem ist die Größe des Bildsensors nicht auf das Vierfache des Flächenbereichs der Blöcke beschränkt. Der Bildsensor kann auch sechs Blöcke 2 × 3 aufweisen oder größer sein als dieses.
Während die vorliegende Erfindung geeignet ist für einen Fall, wo die Bildaufnahmefläche des Bildsensors mehrere Blöcke aufweist, ist sie auch anwendbar auf einen Fall, wo die Bildaufnahmefläche nicht in Blöcke aufgeteilt ist. Insbesondere kann durch Vorsehen eines Positionseinstellmechanismus, der die relative Lage der Bildaufnahmefläche des Bildsensors und der optischen Achse des einfallenden Lichts, das von dem optischen System zur Bildaufnahmefläche gerichtet wird, verändert, und durch Erzielen einer Übereinstimmung zwischen der Mitte der Teile der Bildaufnahmefläche ohne Defekt oder mit wenigen Defekten und der optischen Achse des einfallenden Lichts ein großer Chip benutzt werden unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten.

Claims

Bildaufnahmevorrichtung mit: einem Bildsensor (52) mit einem Chip (53) mit einem Bildaufnahmebereich (31) sowie einer Halterung (41), an welcher der Chip (53) angebracht ist, welcher Bildaufnahmebereich aus einer Vielzahl von Blöcken (31a-d) besteht, von denen jeder Bildinformations-Ausleselinien (39) hat und wobei alle Blöcke (31a-d) die gleiche Größe haben, und einem optischen System (51) zum Fokussieren von einfallendem Licht von einem Objekt, das mit dem Bildaufnahmebereich (31) des Bildsensors (52) aufgenommen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter einen Positionseinstellmechanismus (55) zum Verändern einer relativen Position zwischen dem Bildaufnahmebereich (31) des Bildsensors (52) und einer optischen Achse (60) des einfallenden Lichts aufweist, das von dem optischen System des Bildaufnahmebereichs (31) her geleitet wird, und zwar um ½ einer in Längsrichtung verlaufenden und seitlichen Länge eines Blocks (31a-d).
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Positionseinstellmechanismus (55) den Bildsensor (52) bezüglich der optischen Achse (60) verschieben kann.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Positionseinstellmechanismus (55) das optische System (51) bezüglich des Bildsensors (52) verschieben kann.
Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Spannungszuführdrähte (33, 34, 35) zum Steuern von Schaltungen in jedem Block (31a-d) in einem Bereich entlang zumindest einer Grenzlinie (32) zwischen den Blöcken (31a-d) vorgesehen sind.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Chip (53) entlang einer anderen (38) der Grenzlinien zwischen den Blöcken (31a-d) zerschneidbar ist.