TW200818895A - Multiple output charge-coupled devices - Google Patents

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200818895 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、本發明-般係關於兩個以上的水平電荷耦合裝置之領 ^ ’該等裝置用以讀出像素陣列，且特定言之，用以允許 =重水平電荷_合裝置（CCD)採用像素加總以視訊框速率 項出全解析度影像或減小的解析度影像。 【先前技術】 美國專利第 4,513,313、5，164,8()7、5,841，554 號以及美 =利公告案2005/0062868說明一種多重輸出水平電荷搞 δ凌置（HCCD) ’其分配m行電荷給瓜個hccd暫存器。此 崎出結構並不將自拜耳遽色器型樣的電荷分成每；存器 -種顏色。其需要一條紋式濾色器配置，此對於良好影像 m貝係不合需要的。其亦未提供針對增加的圖框率之水平 像素加總。 本發明將允許使用拜耳濾色器型樣並將提供hccd内的 水平像素加總。 美國專利第4,807,037及5，189,498號說明一種多重輸出 HCCE),其具有需要第二HCCD具有不同於第—HCCD的通 道摻雜量之不合需要的特徵。額外摻雜需要較多的處理步 驟及光罩位準。 本發明在第二HCCD中將不需要額外摻雜。 美國專利第5,216,489及6,002，146號說明一種多重輸出 HCCD，其需要兩個HCCD之間的傳輸閘極具有兩個以上 的電壓位準。此係需要較多組件的較複雜HCCD時脈驅動 120078.doc 200818895 器。亦未揭示HCCD内的水平像素加總。 本發明僅需要兩個時脈位準而且 有HCCD時脈。 千用於所

美國專利第5,995,249號解說一種多重輸出HCCD作未提 供關於其構造或時序信號的資訊。其亦未揭示HCCD 對較快圖框率的水平像素加總。 美國專利第6，78 1，62 8號古穿日级々丄 ㈣㈣―種多重輸出HCCD但未揭 不HCCD内針對較快圖框率的 Μ 0像素加總。其亦針對偶 可數订需要HCCD與像素陣列之間的分離控制閉極。

本發明^要偶數及奇數行具有像素陣列與歌D 的分離控制閘極。 【發明内容】 本發明係關於克服以上提出的問題之一或多個。簡要概 述，依據本發明之一方面，本發明常駐於影像感測器中， 該影像感測器包"數個像素，其採用一方向上每隔一 ^ 象素具有相同顏色的至少兩種顏色之一遽色器型樣加以 伋盍’三或更多個電荷輕合裝置’其係定向成平行於每隔 一個像素濾、色器重複型檨· 里Μ樣，t何感測放大器，其係在該 電荷麵合裝置之至少兩者之輸出中；每一電荷輕合裝置 均具有—第-閑極及-第二間極；—咖至咖傳輸閑 極’其連接鄰近電荷_合裝置’該第一閑極係在該CCD至

CCD傳輸閘極之一側上而且該第二閘極係在該CCD至CCD 傳輸閑極之相對側上；將所有CCD至CCD傳輸問極電連接 在-起；電連接所有第一閉極；而且電連接所有第二閑 120078.doc 200818895 極0 及隨附申請專利 ’將更清楚地理 、特徵及優點。 範圍之詳細說明 解並瞭解本發明 從以下較佳具體實施例 的檢視，且藉由參考附圖 之此等及其他方面、目標 本發明之有利效應 不贫明具有下列優 裝置及不 出全解析 、一、 1文用夕重水平電荷耦 夕過—或四個水平時脈酿突、 丁丁胍驅動為，採用像素加總 度影像或減小的解析度之較高圖框率影像。〜 【實施方式】 〜 ° 。然而，應瞭解熟習 而不脫離本發明之範 已參考較佳具體實施例說明本發明 此項技術人士可以實現變更及修改 轉。 CCD偏移暫存器閘極之定義係真實2柄位類型或假擬2相 位類型。圖1&及_示兩種類型的2相位 CCD之間的差異。每—個偏移暫存器閘極均具有—絕緣體 10上的H1及H2閘極。第一導電型（通常為11型）的CCD埋入 式通道11係在第二導電型（通常為Ps)之井或基板u上。亦 存在用以控制電荷傳輸之方向的通道電位阻障植入物13。 在本發明之全部此詳細說明中，識別為一閘極的一部分可 以係真貫2相位或假擬2相位類型之部分。 圖2顯示本發明之第一具體實施例。其係具有顏色a、 B、C及D之複數個像素1〇〇的影像感測器。顏色通常但不 限於係拜耳濾色器型樣，其中A及D係綠色，b係藍色，而 且C係紅色。存在兩個以上的水平電荷耦合裝置 120078.doc 200818895 (HCCD)101、102、103以及104。本發明不限於僅四個 HCCD，四個以上係圖2所示的範例之擴充，此將為熟習此 項技術人士所明白。藉由相同的兩個時脈信號扪及取來 驅動每一個HCCD。閘極H1及H2在每行像素陣列中與一個 閘極交替。每一個閘極HbtH2可以係真實2相位ccd閘極 或假擬2相位CCD閘極。當採用優先方式記錄扪及^^閘極 衿，所有HCCD中的電荷係均朝每一個HCCD之端部的電 荷感測輸出放大器106、107、108及1〇9偏移。在每一個 HCCD之間具有一傳輸閘極HTG，其允許電荷在鄰近 之間傳輸。每一個HTG亦係一真實2相位CCD閘極或假擬2 相位CCD閘極。HTG得以構造以便其能夠將自H2閘極的整 個包荷包保持在HTG閘極下面。一替代及等效設計係放置 HTG閘極以接收自η 1閘極的電荷。 在最後HCCD 104下面具有一快速電荷傾印汲極1〇5，其 係藉由一傳輸閘極HTG與最後HCCD 104耦合。此舉允許 自像素陣列100將整列電荷迅速地丟棄至該汲極而非從 H C C D記錄。 此HCCD結構之優點係其僅需要兩個高頻率時脈信號m 及H2，以及一個低頻率時脈信號HT(J。圖3顯示電荷包如 何從像素陣列100流向四個HCCD 101、1〇2、1〇3及1〇4之 每一個。自像素陣列1 〇〇的兩列電荷係分配在四個HCCD之 間。從第一列開始，顏色D進入HCCD 104而且顏色C進入 HCCD 1〇3。從第二列開始，顏色]8進入^1(：：(：：1：) 1〇2而且顏 色A進入HCCD 101。應注意，每一個]^(：：1)僅包含一種顏 120078.doc 200818895 —有利的係每一個HCCD包含_種顏色，因為可以針對 每色不同地調整輸出放大器電子增益。此外，在⑴ 每個蚪脈週期中，同時在輸出放大器丨06、丨07、 1〇8及1()9中對_個完整的2χ2像素核心進行取樣。 一兩歹j電荷已傳輸至其個別此⑶中，則⑴及扣時脈 、门頻率採用優先方式記錄以朝輸出放大器1 %、丨〇7、 1士〇8及109偏移電荷，如圖4所示。圖5顯示用以偏移電荷的 才序囷v1及V2時脈線係用於兩相位像素陣列之垂直 CCD柃序。本發明不限於兩相位VCCD ;可使用三或更多 個VCCD。亦可使用採用交錯式讀出或電荷加總的 VCCD 〇

-在圖5中的時間T1處，一第一列電荷係從像素陣列丨00傳 輸至HCCD 1〇1及102中。丁丨與仞之間的時間對應於圖3， 其中該第一列電荷係從HCCD 101及1〇2向下偏移至hccD 1〇3及104中。在時間T2處，一第二列電荷係從像素陣列 100傳輸至HCCD 101及1〇2中。現在四個11〇(：：1)均充滿電荷 而且在日守間Τ3處HCCD開始朝對應於圖4的輸出放大器記錄 電荷。 本叙明之第二具體實施例係關於在較快讀出模式中操作 HCCD。現在需要數位相機以拍攝高解析度單張照片且亦 拍攝低解析度30圖框/秒視訊。此第二具體實施例顯示可 如何修改第一具體實施例以在HCCD中水平加總兩個像 素’從而使每一個HCCD之讀出速率加倍。 201、 圖6顯示本發明之第二具體實施例。每一個hccd 120078.doc 200818895 202、203、204、205及206均具有四個控制閘極ία、2A、 1Β及2Β，其用以沿每一個HCCD朝電荷感測輸出放大器 208、209、210、211、212及213偏移電荷。顯示六個 HCCD，其具有控制HCCD之間的電荷之傳輸的傳輸閘極 TG及TG1。TG1傳輸閘極係僅在區域220中的HCCD 201與 202之間。其餘TG傳輸閘極係電連接在一起並定位在區域 221、222、223及224中。亦存在與區域225中的TG電連接 之一閘極，其用以傳輸電荷至快速電荷傾印汲極2〇7。若 圖6中的閘極1A與1B係連接在一起而且閘極2A與2B及此外 TG1與TG係連接在一起，則本發明之第二具體實施例的功 能係4效於圖2中的第一具體實施例之六輸出版本。因此 當全解析度單張照片模式中，HCCD仍僅需要兩個高頻率 時脈信號以及一個低頻率傳輸閘極時脈信號。 現在說明第二具體實施例之半解析度雙倍速度視訊讀出 模式。程序從圖6開始，其中一第一列係從像素陣列2⑽傳 輸至頂部兩個HCCD。顏色C進入HCCD 201之1A及1B閘極 而且顏色D穿過HCCD 201之2A及2B閘極並進入TG1閘極。 圖7顯示下一步驟。HCCD 201中的1B閘極下面的顏色電 荷包C萷進兩個閘極，而} A閘極下面的顏色電荷c包保持 靜止。此舉將兩個顏色電荷包C加總在一起。在將顏色D 電荷包從TG1閘極傳輸至11(：(：〇 2〇2中後，相同程序發生在 HCCD 202中。圖8顯示電荷加總之結果。電荷包c及〇周圍 的雙圓圈指示其代表兩個電荷包之總和。 接著’顏色D電荷包係在區域22丨中的tG閘極下面傳輸 120078.doc -10- 200818895 亚保持於此，而顏色c電荷包係透過TG1閘極及hccd 2〇2 而傳輸。因為已加總顏色D電荷包，所以在區域221中存在 空TG閘極。藉由加總的顏色c電荷包來填充此等空丁⑽ 極’如圖9所示。同時，自像素陣列2GG的下-列像素係傳 輸至 HCCD201 及 TG1 220 中。 接著，兩個顏色A及B電荷包係於HCCD 2〇1及2〇2中加 總在一起，而已經加總的顏色（：及1)電荷包係朝下一個TG 區域222傳輸，如圖1〇所示。 在圖11中，雖然加總的顏色A、B、C及D電荷包係保持 在TG閘極221及222下面，但是另兩列顏色C&D係從像素 陣列200傳輸至HCCD 201及TG1 22〇中。 重複將相同顏色之兩個電荷包加總在一起的此程序，直 至底部四個HCCD 203、2〇4、2〇5及2〇6採用電荷加以填 充。現在HCCD包含自像素陣列2〇〇之完整四列的電荷。 HCCD 201及2G2係空㈤。若讀出HCCD，則可關閉放大器 208及209以保存電力。採用此加總程序，讀出四列及四個 輸出而非採用全解析度讀出模式的僅三列及六個輸出。 圖14顯示用以將四列電荷傳輸至HCCD中的時序。圖了顯 示在時間T1處電荷包的位置，圖8顯示在時間仞處電荷包 的位置，圖9顯示在時間T3處電荷包的位置，圖1〇顯示在 時間T4處電荷包的位置，圖i i顯示在時間τ5處電荷包的位 置，以及圖12顯示在時間丁6處電荷包的位置。圖14中的 V1及V2日寸脈#號係僅顯示用以指示從像素陣列2⑽傳輸新 一列電荷包所處的時間。¥1及¥2係顯示為2相位（；^1^時 120078.doc -11 - 200818895 脈，僅作為可以使用的許多類型之VCCD時脈之一個範 例。可使用3相位、4相位或更多VCCD時脈。VCCD亦可 以係多場交錯式讀出，或具有垂直像素加總能力。 本發明之第二具體實施例不限於僅四列同時讀出。圖13 顯示將第5列電荷放置於HCCD 202中的像素加總之另_步 驟。現在僅HCCD 201係空的。在以全解析度讀出三列電 荷的相同時間以半解析度從HCCD讀出五列電荷。圖15顯 示以半解析度讀出五列電荷的時序圖。時段T7對應於圖 13 〇 存在第二具體實施例之許多等效變化，其具有不同數目 的HCCD暫存器。例如，一個變化係具有三個hccd偏移 暫存器，如圖16所示。快速電荷傾印汲極3〇7係用以針對 次開窗（sub-windowing)模式或沖洗過多電荷之VCCD而迅 速地傾印整列電荷。對於全解析度讀出，前兩個hccD 301及302將用以從像素陣列3〇〇一次讀出一列。針對全解 析度讀出，僅對放大器308及3〇9進行供電。在半解析度雙 倍速度讀出模式中，將從HCCD 3〇2及3〇3讀出雙倍加總電 荷包，如圖1 7所示。在半解析度雙倍速度模式中，僅對放 大器309及31〇進行供電。1^(：：〇暫存器3〇2及3〇3包含兩列 電荷以使每HCCD電荷讀出的數量加倍。 若在圖16中，暫存器301及3〇2中的電荷包係向下偏移至 暫存斋302及303並接著從放大器3〇9及31〇讀出，則可完全 仉影像感測器省略放大器3〇8。使用三個^1(：(：£)暫存器的此 範例》、員示本發明之hccd結構不限於僅偶數數目的 120078.doc -12- 200818895 暫存器。 本發明之第三具體實施例顯示如何可在HCCD内將相同 顏色之二個水平像素加總在一起。此舉以視訊框速率提供 三分之一解析度影像讀出。 圖18顯示一第三具體實施例。其係具有顏色A、B、C及 D之複數個像素4〇〇的一影像感測器。顏色通常（但不限於） 係拜耳濾色器型樣，其中A及D係綠色，B係藍色，而且c 係紅色。其亦可以係一單一顏色裝置，其中A、B、^及D 係相同顏色或無色（全色）。存在四個hccd偏移暫存器 401、402、403及404，其具有電荷感測輸出放大器4〇8、 4〇9、410及4U。前兩個HCCD偏移暫存器4〇1及4〇2具有三 個閘極HI、H2及H3。H1及H2閘極與每第六個閘極及扪閘 極交替。將所有標識為則的閘極連接在一起。將所有標識 為H2的閘極連接在一起。將所有標識為H3的閘極連接在 一起。此範例中的另兩個HCCD偏移暫存器4〇3及4〇4僅具 有H1及H2閘極。一等效變化偏移暫存器4〇3及4〇4 之每第六個閘極係一 H3閘極，就像HCCD 4〇1及4〇2一樣。 在HCCD 4〇1與4〇2之間係於區域4丨5中的一傳輸閘極 TG1，其用以將電荷從HCCD 4〇1傳輸至HC(：d 4〇2。丁⑴ 閘極能夠保持與H1、H2及H3閘極相同數量的電荷。區域 416、4丨7及418中的TG閘極控制其餘HCCD偏移暫存器與 快速電荷傾印汲極407之間的電荷之傳輸。 現在說明電荷加總程序。自圖i 8 $ — ㈡口 ΐδ主圖34的母一圖示均具 有從Τ1至Τ17的一時戳，斜麻私闰 /、對應於圖35中的時間標識。在 120078.doc -13- 200818895 圖18中的時間T1處’第_列顏色a&b係傳輸至hccd術 以及傳輸間極TCH區域415中。在圖19中，顏色B電荷係從 TG1區域415傳輸至HCCD 402，而彥頁色a電荷保持在hccd 4〇1中。接著，在圖20中，HuH2閘極得以記錄，而則閑 ㈣保持在高電荷保持狀態中。此舉具有使兩個電荷包追 上保持在H3閘極下面的電荷包且與其加總之效應。圖叫頁 . ，。用以代表三個電荷包之總和的三重同心圓圈現在 才曰不每個電荷包之位置。現在將加總電荷包傳輸至TG 及TG1傳輸閘極’如圖22所示。接著，僅將丁傳輸閘極 下面的電荷傳輸至HCCD 4〇2，則TG傳輸閘極中的電荷並 不移動。此舉允許顏色A電荷包追上圖23中的顏⑼電荷 包。接著，在圖24中，包含顏色。及D的一第二列電荷傳 係輸至HCCD 401及TG1區域415中，而先前加總的電荷列 係保持在傳輸閘極TG區域416下面。將一個電荷包保持在 H3閘極下面可藉由使後面兩個電荷包在第一電荷包之頂部 。 亡：：而加總第二列電荷。在圖25中，扪及㈤閑極時脈 电何别仃，從而使H3閘極下面的電荷保持靜止。在圖％ 中，加總顏色D電荷包係傳輸至空TG區域416而且顏色c電 - 荷包係傳輸至TG1區域415中。在圖27及圖28中’電荷包 • 係、傳輸至下一列™區域416及417令。TG區域41 7中的加油

«V 务 / v //U “何匕之完整集於此等待，而加總電荷包之下一完整集係 在TG區域416中累積。在圖29中，一第三列電荷顏二及B 已加以傳輸至HCCD 40】及TG1區域415中。在圖％中藉由 下列方式加總第三列電荷：將一個電荷包保持在扣間極下 120078.doc 14 200818895 面而.己錄HI及H2閑極以累積相同顏色之三個電荷包的 #在圖3 1中，加總顏色B電荷包係傳輸至TG區域4 j 6 而且加總顏色八電荷包係傳輸至TG1區域415中。在圖32 力。顏色八电荷包係透過HCCD 402傳輸且傳輸至tg 區域416中以形成加總電荷包之—完整集。在圖33中，所 有加U荷包係傳輸至HCCD4〇3&hccd他中。 取後，在圖34中，HGGD彻及HCCD 404包含僅兩個 HCCD偏移暫存n中的三列之加總電荷。在此電荷加總視 訊模式期間關閉放大器及4G9以保存電力。當職时 的此3像素加總程序係亦與垂直ccd偏移暫存器中的3像素 列加總組合時’獲得正好小九倍的解析度之高品質視訊影 像。 —4今已在將三個像素加總在一起的背景下說明第三具體 貫施例。可以輕易地從兩個像素擴展至任何任意數目的像 素加總。例如，假定需要將η個像素加總在一起。HCCD偏 移暫：器將由交替的出細閘極組成，其十由一H3閑極 取代每2η個閘極。若需要將兩個像素加總在一起，則每第 四個閘極將係一 Η3閘極。在圖18所示的hccd中，進行設 定以加總二個像素，因此每2χ3或第6個閘極存在_ H3閘 °為加總五個像素’每第10個閘極將係一 H3閘極。像素 加總的組合亦可行。為實施可以加總兩或四個像素的一 CCD暫存器集，每第4或第8個閘極將存在可分離控 H3閘極。 1 在圖36中，第—HCCD 4〇1中的H1、似及出閘極之排序 120078.doc •15- 200818895 係顯示用於2、3、4、5及2或4像素加總。 圖37顯示使用採用本 叫 I月之”體只％例之一的影像感測 目機6 10。此類相機將使用所說明的 HCCD偏移暫存器而 Κ . 攝王解析度圖像，該等暫存器用以 獲得與採用僅一個輪屮夕旦/於#、aT _ ' 衫像感測裔相比之增加的圖像拍 攝速率。亦能夠將模式改變為具有用於動晝錄製的至少30 圖框/秒之圖框率的一較低鲲 孕乂低解析度。較低解析度模式亦可 用於影像預覽、自動曝光以及自勤取# ^ ^ Ο π M及自動聚焦。本發明提供一種 供應足夠HCCD偏移暫存器，從而以全解析度及30圖框/秒 之圖框率讀出具有數百萬像素(大概超過5百萬 感測器之方法。 ^ 已在2x2彩色像素型樣（例如拜耳渡色器型樣）之背景下 說明本發明。其並不限於僅2χ2個彩色型樣。本發明亦可 應用於具有每側上大於兩個像素的單位單元之 【圖式簡單說明】 圖la係假擬2相位CCD之圖示； 圖lb係真實2相位CCD之圖示； 之第一具體實施例之 圖2係顯示具有四個CCD的本發日月 一項實施方案的HCCD ; 圖3顯示用以將自像素 實施例之HCCD的電荷路徑； 圖4顯示第一具體實施例之HCCD中的電荷之讀出； 圖5顯示用於圖4中的電荷之傳輸的時脈驅動器貝時序圖. 圖6係顯示具有六個CCD的本發明 ° 币一具體實施例之 120078.doc -16- 200818895 一項實施方案的hccd ;

C 圖7顯示時段τι處電荷包的位置； 圖8顯示在時段Τ2處電荷包的位置； 圖9顯示在時段丁3處電荷包的位置，· 圖顯示在時段Τ4處電荷包的位置； 圖11顯示在時段Τ5處電荷包的位置； 圖12顯示在時段Τ6處電荷包的位置； 圖Π顯示在時段丁7處電荷包的位置，· 圖14顯示用於圖7至12中 序圖； 的電荷 之傳輪的時脈驅動器時 之傳輪的時脈驅動器時 圖1 5顯示甩於圖7至丨3中的電荷 序圖； 圖16顯示具有用於全解析度讀出的第二具體實施例之三 個 CCD的 HCCD ; 圖17顯示具有用於兩像素加總讀出的第二具體實施例之 三個CCD的HCCD ; u 圖18顯示在本發明之第三具體實施例之時間丁丨處電荷之 位置； 圖19顯示在第三具體實施例之時間丁2處電荷之位置； 圖20顯示在第三具體實施例之時間丁3處電荷之位置； 圖2 1顯示在第三具體實施例之時間T4處電荷之位置； 圖22顯示在第三具體實施例之時間丁5處電荷之位置； 圖23顯示在第三具體實施例之時間丁6處電荷之位置； 圖24顯示在第三具體實施例之時間丁7處電荷之位置； -17- 120078.doc 200818895 圖25顯示在第三具體實施例之時間丁8處電荷之位置； 圖26顯示在第三具體實施例之時間丁9處電荷之位置； 圖27顯示在第三具體實施例之時間τΐΟ處電荷之位置； 圖28顯示在第三具體實施例之時間τιΐ處電荷之位置； 圖29顯示在第三具體實施例之時間τΐ2處電荷之位置； 圖30顯示在第三具體實施例之時間T13處電荷之位置； 圖3 1顯示在第三具體實施例之時間τ丨4處電荷之位置； 圖3 2顯示在第三具體實施例之時間T1 5處電荷之位置； 圖33顯示在第三具體實施例之時間T16處電荷之位置； 圖34顯示在第三具體實施例之時間Τ17處電荷之位置； 圖35顯示用於圖18至34中的電荷之傳輸的時脈驅動器時 序圖； ^ 圖36顯示用於2、3、4、5以及2或4像素加總的第三具體 實施例之每一個CCD的閘極排序；以及 圖3 7顯不具有本發明之一影像感測器的相機。 【主要元件符號說明】 10 絕緣體 11 CCD埋入式通道 12 基板 13 通道電位阻障植入物 100 複數個像素或像素陣列 101 102 103 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存琴 水平電荷耦合裝置(HCCD)/偏移暫存： 水平電荷耦合裝置(HCCD)/偏移暫二 200818895 104 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 1 05 快速電荷傾印沒極 106 電荷感測輸出放大器 107 電荷感測輸出放大器 108 電荷感測輸出放大器 109 電荷感測輸出放大器 200 像素陣列 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 220

水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 快速電荷傾印汲極 電荷感測輸出放大器 電荷感測輸出放大器 電荷感測輸出放大器 電荷感測輸出放大器 電荷感測輸出放大器 電荷感測輸出放大器 區域 221 區域 222 區域 223 區域 120078.doc -19- 200818895 224 區域 225 300 301 302 303 307 308 309 310 400 401 402 403 404 407 408 409 410 411 415 416 區域 像素陣列 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 快速電荷傾印汲極 放大器 放大器 放大器 複數個像素/像素陣列 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 水平電荷耦合裝置（HCCD)/偏移暫存器 快速電荷傾印汲極 °口 電荷感測輪出放大器 屯荷感剛輪出放大器 電荷感測輪出放大器 電荷感測輪出放大器 區域 區域 417 區域 418 區域 120078.doc -20. 200818895 600 影像感測器 610 相機 120078.doc -21 -

Claims (1)

1. 200818895 十、申請專利範圍·· 1 · 一種影像感測器，其包括： /數個像素’其採用在—方向上每隔—個像素具有相 同顏色的至少兩種顏色之一濾色器型樣加以覆蓋丨三或 更夕個電何_合裝置’其係、定向成平行於該每隔一個像 二μ色σσ重複型樣，一電荷感測放大器，其係在該等電 :耦合裝置之至少兩者的輸出中；每一電荷耦合裝置均 具有一第一閘極及一第二閘極；一 CCE^CCD傳輸閘 極’其連接鄰近電荷耦合裝置，該第一閘極係在該ccd 至CCD傳輸閘極之一側上而且該第二閘極係在該^^〇至 CCD傳輸閑極之相對側上；將所有CCD至CCD傳輸閉極 電連接在一起；電連接所有第一閘極；而且電連接所有 第—閑極。 :求項1之影像感測器，其進一步包括一電荷汲極， 其係由至該CCD傳輸閘極的一汲極而與離該複數個像素 最遠的該電荷耦合裝置連接，並且至該CCD傳輸閘極的 該沒極係與該(：(：1)至(：：(：：1)傳輸閘極電連接。 3.如4求項1之影像感測器，其中該濾色器型樣係具有兩 個綠色像素、-個紅色像素以及—個藍色像素的2x2像 素拜耳滤色器型樣。 4 · 一種影像感測器，其包括： -複數個像素，其採用在一方向上每隔一個像素具有相 同顏色的至少兩種顏色之一濾色器型樣加以覆蓋；三或 更夕個私荷耦合I置，其係定向成平行於該每隔一個像 120078.doc 200818895 素濾色器重複型樣；—電荷感測放大it，其係在該等電 荷搞合裝置之至少兩者的該輸出中；每—電㈣合裝置 均：序具有一第一閘極、—第二閘極、一第三閘極以及 第四閘極，- CCD至CCD傳輸閘極，其連接鄰近電荷 耦合叙置’該第一或第三閘極係在該ccd至CCD傳輸閘 極之-側上而且該第二或第四閑極係在該傳輸閉極之該 相對側上；將所有CCD至咖傳輸閘極電連接在一起； ( 錢接所有第—閘極；電連接所有第二間極；電連接所 有第二閘極；而且電連接所有第四閘極。 5·::求項3之影像感測器，其進一步包括藉由至該⑽ 人:^之-汲極而與離該複數個像素最遠之該電荷轉 ^衣置連接的-電荷汲極，而且至該咖傳輸閘極之該 汲極係與該CCD至CCD傳輸閘極電連接。 6.::項4之影像感測器，其中該據色器型樣係具有兩 個、、彔色像素、一個紅色像素 像素拜耳濾色器型樣。 個息色像素的遠2X2 7. -㈣感測器之方法，該方法包括下列步驟： /供稷數個像素，其㈣在—方向上每隔— 有相同顏色的至少兩種顏色之―濾、色器型樣加以覆芸 提供三或更多個編合裝置，其係定向成平二該 母隔一個像素濾色器重複型樣； 、 提供一電荷感測放大器，其係在該等電荷輕合裝置之 中;每一電荷輕合裝置均具有按順序 弟—間極、-第二閑極、-第三閉極以及—第 120078.doc 200818895 四閘極； 提供一CCD至CCD傳輸閘極，其連接鄰近電荷耦合壯 置’該第一閘極或第二門k〆上 衣 飞弟—閑極係在該CCD至CCD傳輪間極 之一側上而且該第-十铉 弟一或弟四閘極分別係在該Ccd至CCD 傳輸閘極之該相對側上；以及 Γ' 8. u 提供電連接在一起的所有CCD至CCD傳輸閘極；電 接所有第一閘極；電連接所有第二閘極；電連接所有第 -閘極，電連接所有第四閘極；該等閘極係在—第—模 式中操作’在該模式中從該等電荷耦合裝置之至少心 。貝出遠稷數個像素之全部而無須將像素加總在—起，並 且需要該等電荷輕合裝置之兩者保持每-列電荷；以及 在-第二模式中操作，在該模式中於該等電荷麵合裝置 之一或多個内將相同顏色之兩個連續像素加總在-起以 便僅需要-個電荷_合裝置保持自該複數個像素的每— 列電荷。 一種影像感測器，其包括·· 複數個像素，盆接闲太 y. , ^ /、株用在一方向上每隔一個像素具有相 同顏色的至少兩種顏色之一濾色器型樣加以覆蓋；三或 更多個電荷耦合裝置，其係定向成平行於該每隔一個像 素濾色器重複型樣；—電荷感測放大器，其係在該等電 荷麵合裝置之至少兩者的該輸出中；每—電荷耗合裝置 均具有-父替的第—閉極及第二問極，由—第三閘極取 代每2讀閘極除外；—咖至咖傳輸閘極，其連接鄰 近電荷耗合裝置，該第—閘極係在該傳輸閘極之一側上 120078.doc 200818895 而且4第_間極或第三閘極係在該咖至c⑶傳輸閑極 之該相對側上；將所有CCD至CCD傳輸閘極電連接在— 起；電連接所有第一閑極；電連接所有第二閘極；： 9. 電連接所有第三閘極；其中η係大於-的整數。 一種操作一影像感測器之方法，其提供： 複數個像素’其採用在一方向上每隔一個像素具有相 同顏色的至少兩種顏色之一遽色器型樣加以覆蓋； C Λ 三或更多個電荷福合裝置，其係定向成平行於該每Ρ 一個像素濾色器重複型樣； 网 -電荷感測放大器，其係在該等電荷耦合裝置之至小 兩者的該輸出中’每—電荷麵合裝置均具有—交二 一閘極及第二閘極，由一篦一 外； ㈣自弟二閘極取代每2“固閘極除 - CCD至CCD傳輸閘極，其連接鄰近電荷耦合裝置， 该第一閘極係在該CCD至咖傳輸閘極之—側上而騎 弟-或第三閘極係在該CCD至CCD傳輸閘極之一相對側 將所有CCD至CCD傳輸閘極電連接在一起； 電連接所有第一閘極； ’ 電連接所有第二閘極；以及 冇第三閘極;其中在一第—模式中從該等電 何柄5衣置之至少兩者讀出該複數個像素之全部而 將像素加總在一起，而 、 …主.， 而且而要^電荷耦合裝置之兩者 保持母一列電荷；其中在一第_ 社弟一杈式中於該等電荷耦合 120078.doc 200818895 裝置之一少々 或夕個内加總相同顏色之η個像素，复 ^ 2/η個電荷耦合裝置以保持自該複數個 ：中需要 其中η係大於-的整數。 電荷’ 1〇.如請求項9之方法，其中η係2。 π.如請求項9之方法，其中11係3。 12·如請求項9之方法，其中η係4。 13 ·如請求項9之方法，其中η係5。 1二：求項10之方法’其中藉由一第四閘極取代每隔第二 甲1…其中在一第三模式中於該等電荷耦合裝—〜 多個内將4個像素加總在一起。 或 々口月长項11之方法’其中藉由一第四閘極取代每隔 閘極’其中在一第三模式中於該等電荷耦合裝置之一二 夕個内將6個像素加總在一起。 或 1 6 · —種相機，其包括： 一影像感測器，其包括： l 複數個像素，其採用在一方向上每隔一個像 相同顏色的至少兩種顏色之—濾色器型樣加以覆蓋.、 三或更多個電荷柄合裝置’其係定向成平行於該 隔一個像素濾色器重複型樣； 〆 一電荷感測放大器，其係在該等電荷耦合裴置之 少兩者的該輸出中； 及 每一電荷耦合裝置均具有一第一及一第二閘極； 以 CCD至CCD傳輸閘極，其連接鄰近電荷耦合裝 120078.doc 200818895 置，該第一閘極係在該CCD至CCD傳輸閘極之一側上而 且該第二閘極係在該CCD至CCD傳輸閘極之該相 上；將所有CCD至CCD傳輸閉極電連接在—起，·電連接 所有第一閘極，而且電連接所有第二閘極。 .17.如請求項16之相機，其進-步包括藉由至⑽傳輸間極 之；及極而與離該複數個像素最遠之該電荷搞合裝置連 • #的一電荷汲極，而且至CCD傳輸閘極之該汲極係盥节 CCD至CCD傳輸閘極電連接。 /、μ f 18.如請求項16之相機，其中該滤色器型樣係具有兩個綠色 像素、—個紅色像素以及-個藍色像素的該2x2像素拜 耳濾、色器型樣。 19. 一種相機，其包括： 影像感測器，其包括： 複數個像素，其採用在一方向上每隔一個像素具有 相同顏色的至少兩種顏色之一滤色器型樣加以覆蓋； ϋ s二或更多個電㈣合裝置，其係定向成平行於該每 隔一個像素濾色器重複型樣； —電荷感測放大器’其係在該等電荷搞合裝置之至 * 少兩者的該輸出中； • 每一電荷耦合裝置均依序具有一第一閘極、一第二 閘極、-第三閘極以及-第四閘極；以及 」CD至CCD傳輸閘極，其連接鄰近電荷耦合裝 置该第一或第三閘極係在該CCD至CCD傳輸閘極之一 側上而且該第二或第四閘極係在該傳輸閘極之該相對側 120078.doc 200818895 將所有CCD至CCD傳輸閑極電連接在一 電連接 有第閘極，電連接所有第二閘極；電連接所有第三 閘極；而且電連接所有第四閘極。 士明求項19之相機’其進_步包括藉由至^⑶傳輸閑極 之一汲極而與離該複數個像素最遠之該電荷耦合裝置連 接的-電荷沒極，而且至CCD傳輸閉極之該沒極係與該 C C D至C C D傳輸閑極電連接。

   21.如請求項丨9之相機，其中該濾、色器型樣係具有兩個綠色 像素、—個紅色像素以及—個藍色像素的該2x2像素拜 耳濾色器型樣。 2 2. —種相機，其包括： 一影像感測器，其包括： 複數個像素，其採用在—方向上每隔—個像素且有 相同顏色的至少兩種顏色之一據色器型樣加以覆蓋； 三或更多個電荷輕合裝置’其係定向成 隔一個像素濾色器重複型樣.； 、母 -電何感測放大器，其係在該等電荷耦合裝置之至 少兩者的該輸出中； 每一電荷麵合裝置均具有—交㈣第—閘極及第二 閘極，由一第三閘極取代每211個閘極除外；以及 :二:至CCD傳輸問極’其連接鄰近電荷•合裝 。X弟-開極係在該傳輸閘極之—側上而且 第三閑極係在該⑽至CCD傳輸閘極之該相對側上= 所有CCD至CCD傳㈣極電連接在—起；電連接所有第 120078.doc 200818895 ;而且電連接所有第三閘 一閘極；電連接所有第二閘極 極；其中η係大於一的整數。 120078.doc