(57)【要約】  複数の画素を有する画像センサーであって、各画素は、（ａ）露光毎に光子により誘起された電荷を蓄積することにより、少なくとも２回の露光を続けてキャプチャする感光領域、（ｂ）それぞれ各露光の蓄積された電荷が順次転送される、一連の露光のうちの１つに関連付けられた少なくとも２つの電荷蓄積領域、及び（ｃ）少なくとも１つの電荷蓄積領域と関連付けられた少なくとも１つの増幅器、を有する画像センサー。
2010509754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する画像センサーであって、各画素は、
（ａ）露光毎に光子により誘起された電荷を蓄積することにより、少なくとも２回の露光を続けてキャプチャする感光領域、
（ｂ）それぞれ各露光の蓄積された電荷が順次転送される、一連の露光のうちの１つに関連付けられた少なくとも２つの電荷蓄積領域、及び
（ｃ）少なくとも１つの電荷蓄積領域と関連付けられた少なくとも１つの増幅器、を有する、画像センサー。
【請求項２】
各露光は、異なる画像を表す、請求項１記載の画像センサー。
【請求項３】
各電荷蓄積領域は、フローティング・ディフュージョンである、請求項１記載の画像センサー。
【請求項４】
少なくとも２つの異なるフローティング・ディフュージョンは、異なる電荷容量を有する、請求項３記載の画像センサー。
【請求項５】
前記電荷蓄積領域は、実質的に前記感光領域と同一の深さに配置される、請求項１記載の画像センサー。
【請求項６】
前記電荷蓄積領域の少なくとも１つは、前記感光領域と異なる深さに配置される、請求項１記載の画像センサー。
【請求項７】
前記電荷蓄積領域の少なくとも２つは、蓄積された電荷が前記少なくとも２つの電荷蓄積領域の間で転送されることを可能にするよう接続される、請求項１記載の画像センサー。
【請求項８】
カメラであって、画像センサーを有し、
前記画像センサーは、複数の画素を有し、
各画素は、
（ａ）露光毎に光子により誘起された電荷を蓄積することにより、少なくとも２回の露光を続けてキャプチャする感光領域、
（ｂ）それぞれ各露光の蓄積された電荷が順次転送される、一連の露光のうちの１つに関連付けられた少なくとも２つの電荷蓄積領域、及び
（ｃ）少なくとも１つの電荷蓄積領域と関連付けられた少なくとも１つの増幅器、を有する、カメラ。
【請求項９】
各露光は、異なる画像を表す、請求項８記載のカメラ。
【請求項１０】
各電荷蓄積領域は、フローティング・ディフュージョンである、請求項８記載のカメラ。
【請求項１１】
少なくとも２つの異なるフローティング・ディフュージョンは、異なる電荷容量を有する、請求項１０記載のカメラ。
【請求項１２】
前記電荷蓄積領域は、実質的に前記感光領域と同一の深さに配置される、請求項８記載のカメラ。
【請求項１３】
前記電荷蓄積領域の少なくとも１つは、前記感光領域と異なる深さに配置される、請求項１記載のカメラ。
【請求項１４】
前記電荷蓄積領域の少なくとも２つは、蓄積された電荷が前記少なくとも２つの電荷蓄積領域の間で転送されることを可能にするよう接続される、請求項８記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してＣＭＯＳ画像センサーに関し、より詳細には、それぞれ２以上のフローティング・ディフュージョンで一連の画像をキャプチャするセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体画像センサーは、今日、広範囲にわたって多くの種類の画像キャプチャ用途に用いられている。利用されている２つの主要な画像センサー技術は、電荷結合素子（ＣＣＤ）と相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子である。両者は、基本的に、入射光を、入射光のパターンに関連付けられた画像を構成するために用いることができる読み出し可能な電気信号に変換する光検出器のセット又はアレイである。光検出器のアレイの露光時間又は積分時間は、機械的シャッター又は電気的シャッターのような良く知られたメカニズムにより制御されうる。電気信号は、画像センサーにある光検出器のアレイ内の個々の光検出器への入射光の量を表す。
【０００３】
入射光子により生成された電荷を積分するＣＣＤのような画像センサー装置は、収集され所与の光検出器内に保持できる最大電荷量により制限されたダイナミック・レンジを有する。例えば、任意の所与のＣＣＤでは、収集され個々の光検出器内に保持できる最大電荷量は、光検出器の面積に比例する。従って、メガピクセルのデジタル・カメラ（ＤＳＣ）で用いられる市販の素子の場合、収集され所与の光検出器内に保持できる最大電荷量（Ｖｓａｔ）は、標準的に５０００乃至２００００個程度の電子である。入射光が非常に明るく、光検出器に保持できるより多くの電子が生成される場合、光検出器は飽和し、余剰電子は光検出器の反焦点ぼけメカニズムにより抽出される。ここで、最大検出可能信号レベルは、光検出器のＶｓａｔに制限される。画像センサーの別の重要な指標は、ＤＲ＝Ｖｓａｔ／ＳＮＬとして定められるダイナミック・レンジ（ＤＲ）である。
【０００４】
ＳＮＬは、センサーのノイズ・レベルである。Ｖｓａｔを制限する光検出器の面積に関する物理的な制限により、ＣＣＤではＳＮＬを非常に低いレベルまで低減するために、多くの作業が行われる。標準的に、市販のメガピクセルＤＳＣ素子は、１０００：１以下のダイナミック・レンジを有する。
【０００５】
ＣＣＤ画像センサーは従来良く知られているので、本願明細書では説明しない。例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１は、発明の名称「Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，  Ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ，  Ｐｓｅｕｄｏ  Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ  ｏｒ  Ｎｏｎ−Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ  Ｒｅａｄｏｕｔ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ」、１９９３年１２月に公表され、カリフォルニア州サニーベールのＥｌａｂｄにより発行され、ニューヨークのショセットにあるＬｏｒａｌ  Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ社に譲渡された。
【０００６】
ＣＣＤ画像センサーとは異なり、ＣＭＯＳ画像センサーは、同一チップ上の他のカメラ機能と統合され、最終的には非常に小型、低消費電力、且つ追加機能を有する単一チップのデジタル・カメラになる。処理と、ＣＭＯＳ画像センサーの高フレーム・レートの機能と結合された画像キャプチャを統合することにより、多くの静止画及びビデオ画像を撮影するアプリケーションを効率的に実装できる。しかしながら、欠点は、ＣＭＯＳ画像センサーが一般的に読み出しノイズが大きく不均一なので、ＣＣＤと比べてＤＲが低くＳＮＬが高いことである。
【０００７】
ＤＲに関する同様の制限は、ＣＣＤに関するもののように、ＣＭＯＳ素子に対し存在する。Ｖｓａｔは、光検出器内に保持され孤立した電荷量により制限され、余剰電荷は失われる。これは、ＣＭＯＳでは、アナログ−デジタル変換器、タイミング回路、及び光検出器のために利用可能な面積を更に制限する光検出器と関連付けられた「システム・オン・チップ」のような他の特定回路のような能動素子の形式の追加回路のために、ＣＣＤと比較して一層問題となる。また、ＣＭＯＳ素子は、熱的に生成されるノイズの影響を増大させる低電圧源を用いる。また、ＣＭＯＳ素子上にありＣＣＤ上には存在しない能動素子は、ＣＭＯＳ素子においてＣＣＤと比較して遙かに高いノイズ・フロアをもたらす。これは、チップ上にあるアナログ−デジタル変換器からの場合によっては量子化雑音のみならず、更に高い一時的雑音のためである。
【０００８】
多重露光は、ノイズの影響を低減する、良く知られた写真撮影技術である。従来のフィルム・カメラでは、フィルムが機械的手段により進められることを防ぐことにより、フィルムの単一フレームを連続して複数回露光することが可能である。この多重露光オプションは、カメラマンが、照明が最適でないときに直面する多数の問題を解決することを可能にし、更には特殊効果を生成することを可能にする。しかしながら、デジタル・カメラでセンサーを光に繰り返し晒すことにより多重露光写真を作成することは、センサーにノイズが蓄積されるので、問題となる。代わりに、デジタル・カメラで多重露光画像を生成するために、カメラマンは、一連の画像を露光し、次に米国サンノゼのＡｄｏｂｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手可能なＰｈｏｔｏｓｈｏｐのような画像処理ソフトウェアにより提供されるような単純な加算手法を用いてそれらの画像を結合するはずである。この結合技術の例は、インターネット・ウェブ・サイトに掲載されたhttp://www.dpreview.com/learn/Image_Techniques/Double_Exposures__０１.htmから得られる。この手法は、画像処理が標準的に色補正され圧縮され、加算されるときにアーチファクトを生成しうる再生画像に対して行われるという制限を有する。
【０００９】
多重露光技術の更に複雑な使用は、画像が結合されるときに、視野の奥行きが増大することである。この場合、カメラマンは、絞りを最小サイズに保持し、視野の奥行きを大きくしたいと望む。しかし、フラッシュ機器は小さい絞りで適正な露光を提供するには能力が不十分である。この場合には、露光時間を増大し、フラッシュが数秒で点火するように設定することが可能である。しかしながら、露光時間の増大と、点火と点火の間でフラッシュを再充電するのに必要な時間とが組み合わさると、熱的に生成されたノイズが画像センサーに蓄積される時間を増大させるので、結果としてノイズを含む画像を生成してしまう。
【００１０】
光を線形的に光が加算されることが不可欠な別の例は、場面に室内及び室外から同時に照明が当てられる場合、例えば画像内に窓がある場合である。この場合、習慣的には、単一フレームの露光を繰り返すことにより、つまり窓を開けて、窓を閉めて、及びフラッシュを焚かずに複数の画像を撮影する。従って、アナログの場合、全ての画像は、単一の多重露光フレームに線形に加算される。
【００１１】
しかしながら、デジタルの場合、デジタルでキャプチャされ再生された後に、このように異なる方法で照明を当てられた画像を画像処理ソフトウェアにより結合することは、上述の理由により線形に行うことができない。同様に、画像をセンサーに直接に加算することは、上述のようにノイズを考慮すると不可能である。
【００１２】
また、デジタル・カメラの画像センサーの限られたダイナミック・レンジの問題を軽減するために、画像の結合が提案される。ハイコントラストの場面では、カメラ・センサーのダイナミック・レンジは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ素子にキャプチャされた画像に対し、画像の暗い部分と明るい部分の両方に詳細情報をもたらすには屡々適切でない。
【００１３】
Ａｎｄｅｒｓｏｎによる特許文献２では、ハイコントラストの場面が検出された後に、画像が異なる露光で２回キャプチャされる。次に、明るい画像と暗い画像は結合され、デジタル画像のダイナミック・レンジを増大させる。２つの画像を結合する多数の方法が開示されている。これらの方法は、（１）空間的整合を達成するためのオフセットを決定し、画素毎に画像を調整する段階、（２）２つの画像の共通領域を決定し、共通領域が等しい輝度になるように露光の重複領域を調整する段階、（３）画素が露光の重複領域の最も暗い領域より低い暗い画像から、画素を選択する段階、又は（４）画素が露光の重複領域の最も明るい領域より高い明るい画像から、画素を選択する段階、を有する。全ての場合に、明るい画像と暗い画像は、結合される画像が基本的に同一場面であることを前提に、非線形的に結合される。
【００１４】
同様の解決法は、Ｄｉｅｒｉｃｋｘ他による特許文献３、Ｇｉｎｏｓａｒ他による特許文献４、Ｈｉｌｓｅｎｒａｔｈ他による特許文献５、及びＡｌｓｔｏｎ他による特許文献６に示される。別の解決法は、Ｃｒａｗｆｏｒｄ他による特許文献７、及びＩｎａｇａｋｉ他による特許文献８、及びＹｏｎｅｙａｍａ他による特許文献９に記載されている。これらの特許文献は、一般的には有意に異なる露光で撮られたある場面の画像を、当該画像の最も暗い構成要素と最も明るい構成要素とを強調するように結合することにより、画像のダイナミック・レンジを増大する種々の方法を開示している。
【００１５】
上記の文献は参照することにより本願明細書に組み込まれる。
【００１６】
ＣＭＯＳセンサーは、ＣＭＯＳセンサーが非常に高速なフレーム・レートで動作しうる複数画像のキャプチャに良く適している。近年開発されたＣＭＯＳ画像センサーは、非破壊的にデジタル・メモリーと同様の方法で読み出すので、非常に高速なフレーム・レートで動作しうる。幾つかの高速ＣＭＯＳアクティブ・ピクセル・センサー（ＡＰＳ）が最近報告されている。「Ａ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ，５００  Ｆｒａｍｅｓ／ｓ，  １０２４ｘ１０２４  ＣＭＯＳ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ」では、Ｋｒｙｍｓｋｉ他は、５００フレーム毎秒を達成する１０２４×１０２４ＣＭＯＳ画像センサーを記載している。Ｓｔｅｖａｎｏｖｉｃ他は、「Ａ  ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ」で、１０００フレーム毎秒を達成する２５６×２５６センサーを記載している。「Ａ  １００００  Ｆｒａｍｅｓ／ｓ  ０．１８  Ｄ  ｍ  ＣＭＯＳ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｐｉｘｅｌ−Ｌｅｖｅｌ  Ｍｅｍｏｒｙ」では、Ｋｌｅｉｎｆｅｌｄｅｒ他は、１０，０００フレーム毎秒を達成する３５２×２８８ＣＭＯＳデジタル・ピクセル・センサーを記載している。ＳＮＬを増大させることなく、画像を高速フレーム・レートでキャプチャし、画像が画像処理が所望の効果を達成できるようにアクセスされうる方法が必要である。
【００１７】
特許文献１０で、Ｂａｒｋａｎは、複数画像のキャプチャ方法を記載している。前記方法は、画像キャプチャ装置を結合する。前記装置は、生画像データをキャプチャするセンサー、前記キャプチャした生画像データを格納する画像バッファ、前記キャプチャしたデータを処理して表示可能な画像ファイルにする画像プロセッサー、及び前記画像ファイルを格納するメモリー、を有し、前記装置は、前記生画像データの異なるキャプチャ動詞の線形結合を実行し、多重露光画像を生成する、前記画像バッファと関連付けられた画像結合器を更に有する。Ｂａｒｋａｎにより開示されたこの解決法は、画像バッファ内に生画像を保持し、続いて画像センサーによりキャプチャされた追加画像を画素毎に、線形画像結合器により、画像バッファ内の生画像に加算する。所望の多重露光画像が達成されると、画像は画像バッファからバッファ・メモリーの別の部分に転送されるか、又は閲覧可能な画像に再生され、主記憶に格納される。
【００１８】
特許文献１１で、Ｌｉｕは、画像センサーに複数画像を露光し、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させ、ダイナミック・レンジを改善し、デジタル画像の動きによるぼけを回避する方法を開示している。Ｌｉｕにより開示されたこの方法は、光検出器の電気信号を推定し、光検出器が飽和しているか否か、又は動きが生じたか否かを決定することを可能にする。光検出器が飽和していない、又は動きが生じていない場合、画像センサーは更に露光される。光検出器が飽和している、又は動きが検出された場合、露光は終了する。
【００１９】
特許文献１２で、Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎは、蓄積された電気信号に影響を与えることなく、光検出器からの電気信号を複数回、読み出し可能な、読み出しキャパシター電極の下の第２の空乏領域を有する画像センサーを記載している。
【００２０】
特許文献１３で、Ｋａｐｌａｎは、光検出器当たり複数の貯蔵井戸を有する画像センサーを開示している。複数の貯蔵井戸は接続され、光検出器により連続して生成された電気信号が、複数の貯蔵井戸を満たし、それにより個々の光検出器のＶｓａｔを増大させ、画像センサーのダイナミック・レンジを改善する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国特許第５２７２５３５号明細書
【特許文献２】米国特許第６１７７９５８号明細書
【特許文献３】米国特許第６０１１２５１号明細書
【特許文献４】米国特許第５２４７３６６号明細書
【特許文献５】米国特許第５１４４４４２号明細書
【特許文献６】米国特許第４６４７９７５号明細書
【特許文献７】国際公開第０１１３１７１号パンフレット
【特許文献８】欧州特許第０９８２９８３号明細書
【特許文献９】欧州特許第０９１０２０９号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００３／０１０３１５８号明細書
【特許文献１１】米国特許第７００９６３６号明細書
【特許文献１２】米国特許第７０５４０４１号明細書
【特許文献１３】米国特許第５８６７２１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従って、ダイナミック・レンジ、画像安定性、及び微光条件での撮像のような画像特性を向上させるために画像が結合され、非常に高速なフレーム・レートで動作し複数の連続画像をキャプチャできる画像センサーが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、上述の問題の１つ以上を克服することを目的とする。要約すると、本発明のある態様によると、本発明は、複数の画素を有する画像センサーである。各画素は、（ａ）露光毎に光子により誘起された電荷を蓄積することにより、少なくとも２回の露光を続けてキャプチャする感光領域、（ｂ）それぞれ各露光の蓄積された電荷が順次転送される一連の露光の１つ関連付けられた少なくとも２つの電荷蓄積領域、及び（ｃ）少なくとも１つの電荷蓄積領域と関連付けられた少なくとも１つの増幅器、を有する。
【００２４】
本発明のこれら及び他の態様、目的、特徴及び利点は、好適な実施例の以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から、及び添付の図面を参照することにより一層明らかに理解及び真価が理解されるだろう。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、デジタル画像の安定化、感度の向上、動きぶれの除去、ダイナミック・レンジの拡張、及び自動合焦という利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の画像センサーの上面図である。
【図２】図１の標準的な画素の概略図である。
【図３】図２の代替の実施例である。
【図４】図２の更に別の代替の実施例である。
【図５】通常の消費者が慣れている、本発明の標準的な市販の実施例を説明するためのデジタル・カメラである。
【図６】同一の深さのドーピングを説明する、図３の断面図である。
【図７】異なる深さのドーピングを説明する、図３の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を詳細に記載する前に、留意すべき点は、本発明が望ましくは、しかし限定ではなく、ＣＭＯＳアクティブ・ピクセル・センサーで用いられることである。アクティブ・ピクセル・センサーは、画素内のアクティブな電気素子を表し、より詳細には増幅器を表す。ＣＭＯＳは、画素と関連付けられているが標準的には画素内にないトランジスタのような相補型金属酸化膜シリコン型の電気構成要素を表す。当該トランジスタは、一方のトランジスタのソース／ドレインがドープ型であり、他方が逆のドープ型であるときに形成される。ＣＭＯＳ素子は、低消費電力であるという利点を有する。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の画像センサー１０が示される。画像センサー１０は、２次元アレイに配置された複数の画素２０を有する。２次元アレイが好適な実施形態として示されるが、本発明は、２次元アレイに限定されず、当業者に明らかなように１次元アレイが用いられてもよい。
【００２９】
図２を参照すると、本発明の代表的な画素２０が示される。画素２０は、入射光に応じて電荷を集める感光領域３０、望ましくはフォトダイオード又はピン・フォトダイオードを有する。望ましくは、２つのフローティング・ディフュージョン４０は、それぞれ転送ゲート５０により、電気的にフォトダイオード３０と接続され、感光領域３０からの電荷を受信する。本発明では、感光領域３０は、一連の画像をキャプチャし、連続して各々、画像をフローティング・ディフュージョン４０へ転送する。フローティング・ディフュージョン４０は、電荷を電圧に変換する。２つのリセット・トランジスタ６０は、それぞれ各フローティング・ディフュージョン４０と接続され、電荷が感光領域３０からフローティング・ディフュージョン４０へ転送される前に、フローティング・ディフュージョン４０の信号レベルを所定のレベルにリセットする。任意的に、共有トランジスタ６５は、各フローティング・ディフュージョン４０と接続され、フローティング・ディフュージョン４０の電荷容量を結合することにより、増大したキャパシタンスを生成する。
【００３０】
徹底して留意すべき点は、転送ゲート５０が望ましくはＣＭＯＳトランジスタ６６に接続され、画素アレイ２０と同一のシリコン・チップ上に、又は画素アレイ２０とは異なるシリコン・チップ上に制御回路を形成することである。ＣＭＯＳトランジスタ６６は、以上に記載された通りである。
【００３１】
望ましくはソースフォロワの２つの増幅器７０は、それぞれ、フローティング・ディフュージョン４０から電荷を受け取り、更なる処理のために出力バス８０に出力される電圧（単一利得、又はそれ以上）を増幅する。２つの行選択トランジスタ９０は、それぞれ、自身が読み出しのために接続された特定の増幅器出力７０を選択するよう調整される。
【００３２】
本発明の実施では、浮遊ゲート（ＦＤ１）と関連付けられた転送ゲート（ＴＧ１）５０は、フォトダイオード３０からフローティング・ディフュージョン（ＦＤ１）４０へ電荷を流れさせるために、パルスを供給される。フローティング・ディフュージョン（ＦＤ１）４０は、フローティング・ディフュージョン（ＦＤ１）４０のリセット・トランジスタ（ＲＧ１）６０のリセット・ゲートにパルスを供給することにより、リセットされる。それにより、感光領域３０を効率的にリセットすることができる。転送ゲート（ＲＧ１）５０はオフに切り替えられ、感光領域３０は光子により誘起された電荷を所望の露光時間に対応する時間期間の間、蓄積することができる。当該時間の終了時に、転送ゲート（ＴＧ１）５０は、蓄積された電荷をフローティング・ディフュージョン（ＦＤ１）４０へ転送するために、再びパルスを供給される。この処理は、次に、他のフローティング・ディフュージョン（ＦＤ２）４０及び転送ゲート（ＴＧ２）５０を用いて繰り返される。第２の露光から蓄積された電荷が第２のフローティング・ディフュージョン（ＦＤ２）４０へ転送された後に、２回の一連の露光が２つのフローティング・ディフュージョン４０にキャプチャされ、図２に示したように順次読み出されるか、又は当業者に明らかなように、２つの増幅器７０及び行選択トランジスタ９０を用いることにより当業者に直ちに認識される従来の方法で同時に読み出される。
【００３３】
図３を参照すると、代替の実施例では、ディフュージョン１００は、フォトダイオード３０とフローティング・ディフュージョン４０と直列に接続された電荷蓄積領域を提供する。電荷は、フォトダイオード３０から電荷蓄積領域１００へ転送され、次に適切にゲート１１０及び１２０を調整することにより、フローティング・ディフュージョン４０へ順々に転送される。フローティング・ディフュージョンは、電荷を電圧に変換する。増幅器７０は、再び望ましくはソースフォロアであり、フローティング・ディフュージョン４０の電圧を感知し、結果として生じた電位を出力バス８０へ送る。リセット・トランジスタ６０は、フローティング・ディフュージョンを所定のレベルにリセットする。行選択トランジスタ９０は、特定の行を読み出しのために選択する。
【００３４】
図４を参照すると、更に別の代替の実施例が示される。本実施例では、複数の電荷蓄積領域１１０がある。残りの部分は図３の回路と同様である。
【００３５】
図５を参照すると、通常の消費者が慣れている、本発明の市販の実施例を説明するためのデジタル・カメラ１６０が示される。デジタル・カメラ１６０は、本発明の画像センサーを有する。
【００３６】
図６（図３と対応する）を参照すると、当業者は、電荷蓄積領域１００がフォトダイオード３０と同一平面内に位置し、実質的に同一の深さに位置することを理解するだろう。或いは、図７を参照すると、電荷蓄積領域１００は、フォトダイオード３０と異なる平面に位置すること、電荷蓄積領域１００とフォトダイオード３０は実質的に異なる深さに位置することが分かる。フォトダイオード３０が電荷蓄積領域１００と同一平面内に位置する場合には、電荷蓄積領域１００のための領域を提供するために、フォトダイオード３０の領域は削減されなければならない。垂直（及び必要に応じて水平）金属コンダクタ１３０により接続された積層構成において、電荷蓄積領域１００をフォトダイオード３０と異なる面内に位置付けることにより、フォトダイオード３０の領域を広くでき、それによりフォトダイオード３０をより明るくし、それにより感度を向上させることができる。図７で、留意すべき点は、電荷をコンダクタ１３０へ、最終的には蓄積領域１００へと導くために、ディフュージョン１４０が必要なことである。また、留意すべき点は、増幅器７０及び他の関連回路が、同一面内又は異なる面内（図７に示すように）に位置付けられることである。好適な実施例では、積層構成において、フォトダイオード３０は１つの面に位置付けられ、電荷蓄積領域１００及びアナログ−デジタル変換器のような関連回路（図示されない）は異なる面内に位置付けられる。留意すべき点は、当業者は、上述の構造が図７に図示されたのと異なるシリコン基盤に配置されうること、又は基盤が単一のシリコン基盤内の異なる深さに配置されうることを理解するであろうことである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  画像センサー
２０  画素
３０  感光領域（フォトダイオード又はピン・フォトダイオード）
４０  フローティング・ディフュージョン
５０  転送ゲート
６０  リセット・トランジスタ
６５  共有トランジスタ
６６  ＣＭＯＳトランジスタ
７０  増幅器
８０  出力バス
９０  行選択トランジスタ
１００  電荷蓄積領域
１１０  転送ゲート
１２０  転送ゲート
１３０  金属コンダクタ
１４０  ディフュージョン
１６０  デジタル・カメラ
【図１】
2010509754.tif 000003
【図２】
2010509754.tif 000004
【図３】
2010509754.tif 000005
【図４】
2010509754.tif 000006
【図５】
2010509754.tif 000007
【図６】
2010509754.tif 000008
【図７】
2010509754.tif 000009
【国際調査報告】
2010509754.tif 000010
2010509754.tif 000011