TWI481257B - Solid state camera device - Google Patents

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TWI481257B TW099102275A TW99102275A TWI481257B TW I481257 B TWI481257 B TW I481257B TW 099102275 A TW099102275 A TW 099102275A TW 99102275 A TW99102275 A TW 99102275A TW I481257 B TWI481257 B TW I481257B
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Description

固態攝像裝置
本發明係關於多埠型且電荷倍增型之固態攝像裝置。
固態攝像裝置中存在下述之專利文獻1及專利文獻2所記載之多埠型且電荷倍增型之固態攝像裝置。如此之固態攝像裝置具備攝像區域、及複數之單元。攝像區域包含複數之像素行。複數之單元分別具有：輸出暫存器，其係傳送來自複數之像素行中一個以上之對應之像素行的電荷；倍增暫存器，其係接受由該輸出暫存器傳送之電荷而生成倍增之電荷；及放大器，其係生成基於來自倍增暫存器之經倍增電荷之信號。
專利文獻1：日本特開2007-124675號公報
專利文獻2：日本專利3862850號說明書
電荷倍增型之固態攝像裝置之增益係依溫度而變動。又，多埠型且電荷倍增型之固態攝像裝置被期望能縮小所有單元中之增益的差異。專利文獻2所揭示之固態攝像裝置因為可控制倍增暫存器之倍增率，故可控制各埠之增益，以減小所有埠之增益之差異。然而，用以控制增益之電路構成較為複雜。
本發明之目的在於提供一種固態攝像裝置，其係將基於來自攝像區域之電荷的信號從複數之單元輸出之多埠型且電荷倍增型的固態攝像裝置，其能以簡單之構成減小單元間之增益的差異。
本發明之固態攝像裝置，係多埠型之固態攝像裝置，其具備攝像區域、及複數之單元。攝像區域包含複數之像素行。複數之單元係生成基於來自攝像區域之電荷的信號者，且排列於複數之像素行所排列之方向。複數之單元分別具有輸出暫存器、倍增暫存器、及放大器。輸出暫存器係傳送來自複數之像素行中一個以上之對應像素行的電荷。倍增暫存器係接受來自輸出暫存器之電荷而生成倍增之電荷。放大器係生成基於來自倍增暫存器之經倍增電荷的信號。本固態攝像裝置包含設有複數之單元之區域、及位於該區域之上述方向之兩側的第1虛設區域與第2虛設區域。第1虛設區域與第2虛設區域分別設有倍增暫存器及放大器。
先前之多埠型且電荷倍增型之固態攝像裝置中，位於複數之單元中之兩端的單元以外的單元之兩側係存在有其他之單元，而對於兩端之單元，其一方側僅存在一個單元。一般而言，各單元之增益係根據其單元之溫度而大幅變動。又，各單元中包含所謂放大器及倍增暫存器之發熱要素。因此，先前之多埠型且電荷倍增型之固態攝像裝置，會在兩端之單元之溫度與該等單元以外之單元之溫度間產生差異。故，先前之多埠型且電荷倍增型之固態攝像裝置，難以將單元間之增益均勻化。
另一方面，根據本發明之固態攝像裝置，係於複數之單元中位於兩端之兩個單元的附近設置倍增暫存器及放大器。因此，可縮小位於兩端之兩個單元之溫度與其他單元之溫度的差異。其結果，可減小單元間之增益的差異。
如上說明，根據本發明可提供一種固態攝像裝置，其係將基於來自攝像區域之電荷的信號從複數之單元輸出之多埠型且電荷倍增型的固態攝像裝置，其能以簡單之構成減小單元間之增益的差異。
以下茲參照圖式詳細說明本發明之適宜之實施形態。另，各圖式中對於相同或相當之部分係附以相同之符號。
圖1係顯示一實施形態之固態攝像裝置之圖。圖1所示之固態攝像裝置10具備攝像區域12、及複數之單元14a~14d。以下說明中，或有將複數之單元14a~14d稱為單元14之情形。
攝像區域12係感應入射之光而產生電荷之區域。具體而言，攝像區域12包含以二維排列之複數之像素，各像素包含光電二極體。
本實施形態之固態攝像裝置10除攝像區域12以外又具備電荷蓄積區域16。電荷蓄積區域16係將由攝像區域12生成之電荷在傳送於後述之輸出暫存器前，暫時予以蓄積之部分。如此之具有電荷蓄積區域16之固態攝像裝置10，係稱為訊框傳送CCD影像感測器。然而，本發明之固態攝像裝置亦可為交線CCD影像感測器、或全訊框傳送CCD影像感測器。
攝像區域12具有複數之區域12a~12d。複數之區域12a~12d係並列於水平方向，且各區域包含複數之像素行。由複數之區域12a~12d所生成之電荷係輸出於對應之單元14。另，固態攝像裝置10之攝像區域12包含四個區域。即，具有4個埠之固態攝像裝置，但本發明之固態攝像裝置之埠數並非限定於四個。
複數之單元14a~14d分別具有輸出暫存器18、倍增暫存器20、及放大器22。本實施形態中，複數之單元14分別進一步亦包含轉角暫存器24。
輸出暫存器18係接受由攝像區域12之對應之區域生成，且朝垂直方向傳送之電荷，並將該電荷傳送於水平方向之傳送暫存器。轉角暫存器24係與輸出暫存器18相同，為傳送電荷之傳送暫存器。轉角暫存器24係設於輸出暫存器18與倍增暫存器20之間。轉角暫存器24係將由輸出暫存器18所傳送之電荷傳送至倍增暫存器20。
倍增暫存器20係藉由碰撞游離效應將電荷倍增，且傳送經倍增之電荷的暫存器。固態攝像裝置10中，倍增暫存器20係經由轉角暫存器24接受由輸出暫存器18傳送之電荷，且將倍增之電荷輸出至放大器22。
放大器22係接受由倍增暫存器20倍增之電荷，進行電荷電壓轉換，並生成對應於該電荷之量的信號。作為放大器22，可使用浮動擴散(FD)放大器。
本固態攝像裝置10包含區域R、第1虛設區域R1、及第2虛設區域R2。區域R係設有複數之單元14a至14d之區域。第1虛設區域R1及第2虛設區域R2係存在於與輸出暫存器18之電荷傳送方向同一方向(水平方向)之區域R的兩側。
固態攝像裝置10中，在第1虛設區域R1及第2虛設區域R2分別具備虛設之倍增暫存器20d及虛設之放大器22d。虛設之倍增暫存器20d及虛設之放大器22d分別為與倍增暫存器20及放大器22相同之要素。
再者，固態攝像裝置10中，在第1虛設區域R1及第2虛設區域R2分別設有虛設之輸出暫存器18d及虛設之轉角暫存器24d。輸出暫存器18d及轉角暫存器24d為與輸出暫存器18及轉角暫存器24相同之要素。
以下茲參照圖2說明固態攝像裝置10之電性連接關係。圖2係附配線顯示之圖1所示之固態攝像裝置10之圖。如圖2所示，固態攝像裝置10係三相驅動型之固態攝像裝置，其具有端子P1~P3、PM1~PM3、及PDC。
端子P1~P3係用以於所有單元14a~14d之輸出暫存器18及轉角暫存器24輸入三相之時脈信號的端子。由端子P1~P3延伸之配線係與所有單元14a~14d之輸出暫存器18及轉角暫存器24共通者，且連接於所有單元14a~14d之輸出暫存器18及轉角暫存器24。藉由賦與來自端子P1~P3之三相之時脈信號，使輸出暫存器18及轉角暫存器24傳送電荷。由該等端子P1~P3延伸之配線進而對於虛設之輸出暫存器18d及虛設之轉角暫存器24d亦為共通者，且亦連接於該等輸出暫存器18d及轉角暫存器24d。
端子PM1~PM3係用以對於所有單元14a~14d之倍增暫存器20輸入三相之時脈信號的端子。且，端子PDC係被輸入用以對倍增暫存器20形成障壁之DC電壓的端子。由端子PM1~PM3及PDC延伸之配線係對所有單元14a~14d之倍增暫存器20為共通者，且連接於所有單元14a~14d之倍增暫存器20。由該等端子PM1~PM3及PDC延伸之配線進而對虛設之倍增暫存器20d亦為共通者，且亦連接於該倍增暫存器20d。
放大器22及22d具有重設閘極端子RG、重設汲極端子RD、輸出汲極端子OD、及輸出源極端子OS。且，放大器22及22d之FD區域與倍增暫存器20之最終段之間設有輸出閘極端子OG。
端子RG係用以對放大器22及22d之重設電晶體之閘極賦與重設脈衝之端子。藉由於端子RG賦與重設脈衝，將蓄積於FD區域之電荷從連接於重設電晶體之汲極之端子RD排出。端子RD及OD被賦與特定之電源電壓。端子OG在傳送來自倍增暫存器之電荷時被賦與ON信號。藉此，將來自倍增暫存器之電荷傳送至FD區域。由端子OS輸出所倍增之信號。
本固態攝像裝置10中，放大器22及22d之同一端子係被賦與同一信號，但為防止鄰接之放大器間之串擾而不將配線共通化。
以上說明之固態攝像裝置10中，複數之單元14a~14d中位於兩端之單元14a及14d附近的第1虛設區域R1及第2虛設區域R2，分別設有倍增暫存器20d及放大器22d。且，倍增暫存器20d及放大器22d與單元14a~14d之倍增暫存器20及放大器22相同，亦被賦與信號。藉此，倍增暫存器20d及放大器22d與倍增暫存器20及放大器22同樣地發熱。因此，使得兩端之單元14a及14d之溫度與該等單元以外之單元14b及14c之溫度的差異減小。故，固態攝像裝置10之單元14a~14d間之增益的差異減小。
另，本發明並非限定於上述之本實施形態，亦可進行各種變形。例如，本發明之固態攝像裝置亦可不具有虛設之輸出暫存器及虛設之轉角暫存器。其理由為輸出暫存器及轉角暫存器之發熱對於倍增暫存器或放大器而言較小所故。又，本發明之固態攝像裝置並非限定於三相驅動型者，可採用例如四相驅動等各種驅動方式。
10．．．固態攝像裝置
12．．．攝像區域
14a~14d．．．單元
16．．．電荷蓄積區域
18．．．輸出暫存器
18d．．．輸出暫存器(虛設)
20．．．倍增暫存器
20d．．．倍增暫存器(虛設)
22．．．放大器
22d．．．放大器(虛設)
24．．．轉角暫存器
24d．．．轉角暫存器(虛設)
OD．．．輸出汲極端子
OG．．．輸出閘極端子
OS．．．輸出源極端子
P1~P3．．．端子
PDC．．．端子
PM1~PM3．．．端子
R．．．區域
RD．．．重設汲極端子
RG．．．重設閘極端子
R1．．．第1虛設區域
R2．．．第2虛設區域
圖1係顯示一實施形態之固態攝像裝置之圖；及
圖2係附配線顯示之圖1所示之固態攝像裝置之圖。
10．．．固態攝像裝置
12．．．攝像區域
12a．．．區域
12b．．．區域
12c．．．區域
12d．．．區域
14a~14d．．．單元
16．．．電荷蓄積區域
18．．．輸出暫存器
18d．．．輸出暫存器(虛設)
20．．．倍增暫存器
20d．．．倍增暫存器(虛設)
22．．．放大器
22d．．．放大器(虛設)
24．．．轉角暫存器
24d．．．轉角暫存器(虛設)
R．．．區域
R1．．．第1虛設區域
R2．．．第2虛設區域

Claims (1)

  1. 一種固態攝像裝置，其係多埠型之固態攝像裝置，包含：攝像區域，其具有複數之像素行；及複數之單元，其係生成基於來自上述攝像區域之電荷的信號，且排列於上述複數之像素行所排列之方向；且，上述複數之單元分別包含：輸出暫存器，其係傳送來自上述複數之像素行中一個以上之對應之像素行的電荷；倍增暫存器，其係接受來自上述輸出暫存器之電荷而生成倍增之電荷；及放大器，其係生成基於來自上述倍增暫存器之經倍增電荷的信號；再者，該固態攝像裝置包含：設有上述複數之單元之區域；及位於該區域之上述方向之兩側的第1虛設區域與第2虛設區域；上述第1虛設區域與上述第2虛設區域分別具有倍增暫存器及放大器。
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