(57)【要約】【課題】メタルストラップ型ＣＣＤ画像センサを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態は、（ＶＣＣＤを通る光電荷の流れを制御するゲート導電体の上に配置された）水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとの両方の使用によってＣＣＤ画像センサにおける内部抵抗を減少させ、これら水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとは両方とも、電気的制御信号を伝えるバスラインに選択的に接続されている。選択的な電気的接続は、特定のバイアスグループに対する総抵抗が、画像センサ画素アレイのサイズから実質的に独立することを可能にする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサであって、該画像センサは、
列状に配列された感光性領域の撮像アレイと、
複数の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）であって、各垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）は、感光性領域の列と関連付けられている、複数の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）と、
該複数のＶＣＣＤから電荷を受け取るための水平ＣＣＤと、
該ＶＣＣＤ内の電荷の移送を制御するためのゲート導電体の複数のグループであって、該ゲート導電体の複数のグループは、該複数のＶＣＣＤの上に配置され、各グループは、異なる相制御信号に応答し、各ゲート導電体は、第１の固有抵抗を有している、ゲート導電体の複数のグループと、
複数のバスラインであって、各バスラインは、異なる相制御信号を異なるゲート導電体のグループに伝える、複数のバスラインと、
複数の垂直ストラッピングラインであって、該複数の垂直ストラッピングラインは、該複数のゲート導電体の上に第１の方向に配置され、各垂直ストラッピングラインは、（ｉ）該バスラインのうちの１つに電気的に接続され、かつ（ｉｉ）該第１の固有抵抗よりも小さい第２の固有抵抗を有している、複数の垂直ストラッピングラインと、
複数の水平ストラッピングラインであって、該複数の水平ストラッピングラインは、該複数のゲート導電体の上で該第１の方向と平行ではない第２の方向に延びており、各水平ストラッピングラインは、（ｉ）該バスラインのうちの１つに電気的に接続され、かつ（ｉｉ）該第１の固有抵抗よりも小さい第３の固有抵抗を有している、複数の水平ストラッピングラインと、
複数の接触部であって、各接触部は、垂直ストラッピングラインを水平ストラッピングラインに電気的に接続することにより、複数のストラッピンググリッドを形成し、各ストラッピンググリッドは、（ｉ）１つ以上の垂直ストラッピングラインと１つ以上の水平ストラッピングラインとを備え、（ｉｉ）異なるバスラインに電気的に接続され、かつ（ｉｉｉ）ゲート導電体の異なるグループに電気的に接続されている、複数の接触部と
を備えている、画像センサ。
【請求項２】
各ゲート導電体は、ポリシリコンを含む、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項３】
各垂直ストラッピングラインは、メタルを含む、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項４】
各水平ストラッピングラインは、メタルを含む、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項５】
前記複数の垂直ストラッピングラインおよび前記複数の水平ストラッピングラインは、複数のアパーチャを共同して画定し、各感光性領域は、アパーチャ内に配置されている、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項６】
各感光性領域は、光ダイオード、光検出器、フォトキャパシタ、または光導電体を含む、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項７】
各バスラインは、前記撮像アレイの２つ以上の隣接する辺に沿って延びる、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項８】
前記垂直ストラッピングラインの各々および前記水平ストラッピングラインの各々は、実質的に不透明である、請求項１に記載の画像センサ。
【請求項９】
前記複数の水平ストラッピングラインは、前記複数の垂直ストラッピングラインの上に配置されている、請求項１に記載の画像センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１１年９月２６日に出願され、その開示全体が参考として本明細書に援用された米国仮特許出願第６１／５３９，０８８号の利益および優先権を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、様々な実施形態において、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）画像センサの構造、作成、および使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
電荷結合デバイス（ＣＣＤ）画像センサは通常、照明に応答して電荷キャリアを集める感光性エリアのアレイを含む。集められた電荷は次に、感光性エリアのアレイから移送され、そして電圧に変換され、画像がこの電圧から関連する回路によって再構成され得る。図１は従来のインタラインＣＣＤ画像センサ１００を示し、従来のインタラインＣＣＤ画像センサ１００は、列状に配列された感光性エリア１１０（これらの各々は、光ダイオード、光検出器、フォトキャパシタ（ｐｈｏｔｏｃａｐａｃｉｔｏｒ）、または光導電体を含み得るか、または本質的にこれらから成り得る）のアレイを含む。垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２０は、感光性エリア１１０の各列の隣に配置され、ＶＣＣＤ１２０は、水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）１３０に接続される。露光期間に続いて、電荷は、感光性エリア１１０からＶＣＣＤ１２０の中に移送され、ＶＣＣＤ１２０は次に、並列に行ごとに、電荷をＨＣＣＤ１３０の中にシフトする。ＨＣＣＤは次に、画素電荷を、例えば出力電荷感知増幅器１４０のような出力回路網に連続して移送する。結果として生じるデータは次に、通常デジタル化され、そしてデジタル化された画像は、ディスプレイ上に表示されるか、または格納ユニットに格納される。
【０００４】
電圧信号をインタラインＣＣＤ画像センサの中央に伝えるために必要とされる時間の量は、センササイズの増加と共に増加する。なぜならば、各垂直クロックに対する総ゲートキャパシタンス（ＣＶ１，ＣＶ２，．．．）と各垂直クロックに対する有効内部抵抗（ＲＶ１，ＲＶ２，．．．）との両方は、画像センサの面積の関数として増加する傾向があるからである。垂直クロック信号は、ＶＣＣＤ（図１には示されず、図２を参照のこと）を横断して走るゲート上で運ばれ、これらのゲートには、ＶＣＣＤ内の画素電荷の流れを制御するために順にバイアスがかけられる。電圧信号を画像センサの中央に伝えるための特性時間は、τＶ１，τＶ２，．．．と表現され得、ここで、τＶｘ＝αＲＶｘＣＶｘであり、αは、イメージャ（ｉｍａｇｅｒ）の中央近くでの時変信号を説明するために使用される画像センサレイアウトおよび関数形式の詳細に依存する数値定数である。（Ｖ１、Ｖ２、その他は、垂直ゲート１、垂直ゲート２、その他を指す。）
少なくとも信号が有意な距離を移動する必要がない小さな画像センサに対しては、垂直クロックゲートは通常、ポリシリコンで形成され、ポリシリコンは、ドープされたとき、適度に低い固有抵抗（すなわち、長さおよび断面積に依存しない電流に対する抵抗の測定値）を有する。各垂直クロックに対する有効内部抵抗を低減する１つの従来の技術は、メタル光シールドでポリシリコンゲートを列パターンに「ストラップ」すること、すなわち、ゲートに沿って移動する信号がより低い抵抗に遭遇し、より迅速に伝わるように、各ゲートを（より低い固有抵抗を有する）メタルラインに電気的に接続することである。図２に示されるように、標準的な構成において、光シールドは、画素アレイの上部および底部の近くでメタルラインに電気的に接続される。
【０００５】
図２は、インタラインＣＣＤ画像センサ２００に対する垂直クロックに対する内部抵抗を低減する従来の光シールドストラッピングパターンを示す。図は、「単一ワイヤ」レイアウトを示し、この「単一ワイヤ」レイアウトにおいては、ＶＣＣＤゲートの抵抗を低減するメタルストラッピングラインは、イメージャの周辺、例えば上部または底部で（ＶＣＣＤの相を操作するための制御信号を運ぶ）バスラインに接続される。例示的な目的のために、画像センサ２００は、３相ＶＣＣＤ２０５を特徴とするが、しかし、同じストラッピングパターンが、１つの画素につき異なる数の相を備えたＣＣＤに適用され得る。（３「相」または段階の電流によってＶＣＣＤ２０５の光電荷の動きを制御する）外部Ｖ１、Ｖ２およびＶ３バイアスが、それぞれバスライン２１０、２１５、２２０上の画素アレイに供給され、バスライン２１０、２１５、２２０は通常、例えばアルミニウムまたは銅のような金属で形成される。Ｖ１、Ｖ２およびＶ３バイアスは、接触部２４０を介して相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５に電気的に接続される（すなわち、各個のストラッピングラインは、ただ１つの相バイアスだけしか運ばないＶＣＣＤ２０５に対するストラッピングライン）。接触部２４０は、単体接触部として示されている一方、より小さな離散的接触部のアレイとしても形成され得る。
【０００６】
相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は通常、タングステン、ＴｉＷ、またはアルミニウムで形成され、低抵抗の電気伝導を提供することに加えて、実質的に不透明であり、従って、望まれない光がＶＣＣＤ２０５に入ることを遮る（従って、「光シールド」とも称され得る）。そのような光は、ＶＣＣＤ２０５内に有害なさらなる光信号を生成し得る（「スミア」とも称される現象）。図示されるように、相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は、「バイアスグループ」にグループ分けされ得、同じ相信号を伝達する複数のラインが互いに隣接し合う。図２は、２本を擁するバイアスグループを示す。バイアスグループ内の相ストラッピングラインの数を増加させる１つの利点は、（例えば、処理上の欠陥または漂遊粒子による）特定の相ストラッピングライン内の物理的短絡回路が、画像センサ自体における電気的短絡回路を結果として生じる可能性の低減である。
【０００７】
図示されるように、相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は、接触部２６０によって、（通常ポリシリコンで形成される）Ｖ１、Ｖ２およびＶ３ゲート２４５、２５０、２５５に接続される。一部の従来のセンサは、相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５を利用せず、その代わり、画素アレイの左辺および右辺において、ポリシリコンゲート２４５、２５０、２５５とそれらの端末で電気的に接触する。しかしながら、ポリシリコンゲート２４５、２５０、２５５の抵抗は通常、相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５の抵抗よりも１〜２のオーダ大きく、この非常に増加した抵抗は、フレームレート（すなわち、画像が捕捉され、デバイスから読み出されることができるレート）を有意に低減する。
【０００８】
図２に示された設計は大抵の場合、制御信号が短い距離だけを移動すればよい小さな画像センサに対しては十分である。なぜならば、ポリシリコンゲートおよび制御ラインの比較的高い固有抵抗は、フレームレートに対して小さな影響を与えるだけであるからである。しかしながら、画像センササイズが増大するにつれて、相ストラッピングライン２２５、２３０、２３５の抵抗は増加し、特性応答時間に影響を与え、デバイス動作を遅らせ、そしてフレームレートを低減する。従って、特にセンササイズが増大し続けるにつれて、ＣＣＤ画像センサにおける内部抵抗の減少をさらに可能にするための技術に対する必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は、（ＶＣＣＤを通る光電荷の流れを制御するゲート導電体の上に配置された）水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとの両方の使用によってＣＣＤ画像センサにおける内部抵抗を減少させ、これら水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとは両方とも、電気的制御信号を伝えるバスラインに選択的に接続されている。選択的な電気的接続は、特定のバイアスグループに対する総抵抗が、画像センサ画素アレイのサイズから実質的に独立することを可能にする。本発明の実施形態による画像センサは通常、複数のバスラインを特徴とし、これら複数のバスラインの各々は、異なる相制御信号を異なるゲート導電体のグループに伝える。すなわち、バスライン１は、相制御信号１をゲート導電体のグループ１に伝え、バスライン２は、相制御信号２をゲート導電体のグループ２に伝えるなどであり、ここで、相制御信号１は、相制御信号２とは異なり、ゲート導電体のグループ１は、ゲート導電体のグループ２とは異なり、かつ、ゲート導電体のグループ２と重ならない。
【００１０】
一局面において、本発明の実施形態は、列状に配列された感光性領域の撮像アレイと、複数の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）であって、各垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）は、感光性領域の列と関連する、複数の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）と、該複数のＶＣＣＤから電荷を受け取るための水平ＣＣＤとを含む画像センサを特徴とする。該ＶＣＣＤ内の電荷の移送を制御するためのゲート導電体の複数のグループは、該複数のＶＣＣＤの上に配置され、各グループは、異なる相制御信号に応答し、各ゲート導電体は、第１の固有抵抗を有している。画像センサはまた、複数のバスラインであって、各バスラインは、異なる相制御信号を異なるゲート導電体のグループに伝える、複数のバスラインと、複数の垂直ストラッピングラインであって、該複数の垂直ストラッピングラインは、該複数のゲート導電体の上に第１の方向に配置され、各垂直ストラッピングラインは、（ｉ）該バスラインのうちの１つに電気的に接続され、かつ（ｉｉ）該第１の固有抵抗よりも小さい第２の固有抵抗を有している、複数の垂直ストラッピングラインとを含む。各水平ストラッピングラインが、（ｉ）該バスラインのうちの１つに電気的に接続され、かつ（ｉｉ）該第１の固有抵抗よりも小さい第３の固有抵抗を有している複数の水平ストラッピングラインは、該複数のゲート導電体の上で該第１の方向と平行ではない第２の方向に延びている。複数の接触部は、各接触部が、垂直ストラッピングラインを水平ストラッピングラインに電気的に接続させて、複数のストラッピンググリッドを形成し、各ストラッピンググリッドは、（ｉ）１つ以上の垂直ストラッピングラインと１つ以上の水平ストラッピングラインとを含み、（ｉｉ）異なるバスラインに電気的に接続され、かつ（ｉｉｉ）ゲート導電体の異なるグループに電気的に接続されている。
【００１１】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上を様々な組み合わせのうちの任意の組み合わせで含み得る。各ゲート導電体は、ポリシリコンを含み得るか、または本質的にこれから成り得る。各垂直ストラッピングラインは、メタルを含み得るか、または本質的にこれから成り得る。各水平ストラッピングラインは、メタルを含み得るか、または本質的にこれから成り得る。前記複数の垂直ストラッピングラインおよび前記複数の水平ストラッピングラインは、複数のアパーチャを共同して画定し得、各感光性領域は、アパーチャ内に配置され得る。各感光性領域は、光ダイオード、光検出器、フォトキャパシタ、または光導電体を含み得るか、または本質的にこれらから成り得る。各バスラインは、前記撮像アレイの２つ以上の隣接する辺に沿って延び得る。前記垂直ストラッピングラインの各々および前記水平ストラッピングラインの各々は、実質的に不透明であり得る。前記複数の水平ストラッピングラインは、前記複数の垂直ストラッピングラインの上に配置され得る。
【００１２】
これらの目的および他の目的は、本明細書に開示された本発明の利点および特徴と共に、以下の説明、添付の図面、および請求項を参照することによってより明らかとなる。さらに、本明細書に説明された様々な実施形態の特徴は、相互に排他的ではなく、様々な組み合わせおよび置換により存在し得ることが理解されるべきである。本明細書に使用される場合、用語「約」および「実質的に」は、±１０％を意味しており、一部の実施形態では、±５％を意味している。用語「本質的に〜から成る」は、本明細書において別に規定されない限り、機能に寄与する他の材料を除外することを意味する。
【００１３】
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
画像センサであって、該画像センサは、
列状に配列された感光性領域の撮像アレイと、
複数の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）であって、各垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）は、感光性領域の列と関連付けられている、複数の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）と、
該複数のＶＣＣＤから電荷を受け取るための水平ＣＣＤと、
該ＶＣＣＤ内の電荷の移送を制御するためのゲート導電体の複数のグループであって、該ゲート導電体の複数のグループは、該複数のＶＣＣＤの上に配置され、各グループは、異なる相制御信号に応答し、各ゲート導電体は、第１の固有抵抗を有している、ゲート導電体の複数のグループと、
複数のバスラインであって、各バスラインは、異なる相制御信号を異なるゲート導電体のグループに伝える、複数のバスラインと、
複数の垂直ストラッピングラインであって、該複数の垂直ストラッピングラインは、該複数のゲート導電体の上に第１の方向に配置され、各垂直ストラッピングラインは、（ｉ）該バスラインのうちの１つに電気的に接続され、かつ（ｉｉ）該第１の固有抵抗よりも小さい第２の固有抵抗を有している、複数の垂直ストラッピングラインと、
複数の水平ストラッピングラインであって、該複数の水平ストラッピングラインは、該複数のゲート導電体の上で該第１の方向と平行ではない第２の方向に延びており、各水平ストラッピングラインは、（ｉ）該バスラインのうちの１つに電気的に接続され、かつ（ｉｉ）該第１の固有抵抗よりも小さい第３の固有抵抗を有している、複数の水平ストラッピングラインと、
複数の接触部であって、各接触部は、垂直ストラッピングラインを水平ストラッピングラインに電気的に接続することにより、複数のストラッピンググリッドを形成し、各ストラッピンググリッドは、（ｉ）１つ以上の垂直ストラッピングラインと１つ以上の水平ストラッピングラインとを備え、（ｉｉ）異なるバスラインに電気的に接続され、かつ（ｉｉｉ）ゲート導電体の異なるグループに電気的に接続されている、複数の接触部と
を備えている、画像センサ。
（項目２）
各ゲート導電体は、ポリシリコンを含む、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目３）
各垂直ストラッピングラインは、メタルを含む、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目４）
各水平ストラッピングラインは、メタルを含む、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目５）
上記複数の垂直ストラッピングラインおよび上記複数の水平ストラッピングラインは、複数のアパーチャを共同して画定し、各感光性領域は、アパーチャ内に配置されている、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目６）
各感光性領域は、光ダイオード、光検出器、フォトキャパシタ、または光導電体を含む、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目７）
各バスラインは、上記撮像アレイの２つ以上の隣接する辺に沿って延びる、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目８）
上記垂直ストラッピングラインの各々および上記水平ストラッピングラインの各々は、実質的に不透明である、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
（項目９）
上記複数の水平ストラッピングラインは、上記複数の垂直ストラッピングラインの上に配置されている、上記項目のいずれか一項に記載の画像センサ。
【００１４】
（摘要）
様々な実施形態において、画像センサは、垂直および水平ストラッピングラインのストラッピンググリッドを含み、これら垂直および水平ストラッピングラインは、画像センサ内の電荷の移送を制御する下にあるゲート導電体に相制御信号を伝える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
図面において、同様な参照文字は概して、様々な図面全体にわたって、同じ部品を指す。また、図面は必ずしも一定比率ではなく、概して、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。以下の説明において、本発明の様々な実施形態が、次の図面を参照して説明される。
【図１】図１は、従来のＣＣＤ画像センサのブロック図である。
【図２】図２は、ＶＣＣＤ上にメタルストラッピングラインを備えた従来のＣＣＤ画像センサの概略的な平面図である。
【図３】図３は、本発明の様々な実施形態による水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとの両方を有しているＣＣＤ画像センサの概略的な平面図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施形態によるＣＣＤ画像センサを組み込む画像捕捉デバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（詳細な説明）
図３は、ＣＣＤ画像センサ３００の簡略化された平面図を示し、ＣＣＤ画像センサ３００は、本発明の実施形態による配線パターンを有している。画像センサ３００は、３相ＶＣＣＤ２０５を利用するが、しかし、同じストラッピング原理が、１つの画素につき様々な数の相を備えたＣＣＤに適用され得る。外部Ｖ１、Ｖ２およびＶ３バイアスが、それぞれ、バスライン３１０、３１５および３２０上の画素アレイに供給される。バスライン３１０、３１５、３２０が画素アレイの底部および左の部分に沿って延びているとして示されている一方、バスラインは、様々な実施形態において、画素アレイ周辺の４つの辺の様々な組み合わせ、例えば上辺および右辺、または４つの辺すべてに沿って走り得る。
【００１７】
図示されるように、画像センサ３００は、２つの異なる組のストラッピングラインを組み込み、これら２つの異なる組のストラッピングラインは、例えば金属のような、ポリシリコンよりも低い固有抵抗を有する材料を通常含むか、または本質的にこれから成る。垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は、ＶＣＣＤ２０５に沿って垂直に相バイアスＶ１、Ｖ２およびＶ３を伝え、実質的に不透明であり、それによって、迷光がＶＣＣＤ２０５に到達することを実質的に遮る。接触部２４０は、垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５をバスライン３１０、３１５、３２０と電気的に接触させる。水平ストラッピングライン３２５、３３０、３３５は、画素アレイおよびＶＣＣＤ２０５を横切って水平に相バイアスＶ１、Ｖ２、Ｖ３を伝え、接触部３４０、３４５、３５０を介してバスライン３１０、３１５、３２０と電気的に接続される。接触部２４０、３４０、３４５、３５０は、単体接触部として示されている一方、より小さな離散的接触部のアレイとしても形成され得る。通常、接触部２４０、３４０、３４５、３５０の接触抵抗が、画像センサ３００内における総内部抵抗に対してなす寄与は、無視することができる。
【００１８】
相信号Ｖ１、Ｖ２およびＶ３に対する内部抵抗は、同じ相信号を伝える水平および垂直ストラッピングラインと電気的に接触する接触部の利用を介して、撮像アレイサイズから実質的に独立し得る。図示されるように、画素アレイの内部には、Ｖ１水平ストラッピングライン３２５をＶ１垂直ストラッピングライン２２５に電気的に接続する接触部３５５が存在する。同様に、接触部３６０は、Ｖ２水平ストラッピングライン３３０をＶ２垂直ストラッピングライン２３０に電気的に接続し、そして、接触部３６５は、Ｖ３水平ストラッピングライン３３５をＶ３垂直ストラッピングライン２３５に電気的に接続する。（画像センサにわたって水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとの間の電気的接触を可能にする接触部３５５、３６０、３６５は、実際上「接触シート」を作成し、この「接触シート」は、水平ストラッピングラインと垂直ストラッピングラインとを含み、画素アレイにわたって延び、画素アレイの面積の関数として実質的に一定の抵抗を有する。）同じ相信号を伝え、かつ接触部３５５、３６０または３６５を介して電気的に接続された水平ストラッピングラインおよび垂直ストラッピングラインは、各々が低い抵抗によって異なる相信号を伝える「ストラッピンググリッド」を形成し、それによって画像センサ３００に対するより高いフレームレートを可能にする。
【００１９】
通常、接触部３２５、３３０、３３５に対する設計パターンは、接触部３２５、３３０、３３５を備えている画素とこれらを備えていない画素との間の非常にわずかな応答差による知覚可能な画像アーティファクトの形成を最小とするために、画素アレイ全体にわたって実質的にランダム化される。例えば、接触部３２５、３３０、３３５は、２０１０年７月２９日に出願され、その全開示が本明細書に参考として援用されている米国特許出願公開第２０１２／００２５２７５号に説明されている原理を利用することによって実質的にランダムに、または様々に異なるパターンで配置され得る。図３には簡明さのために示されていないが、垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は、（図２に示されているように）接触部２６０を介してＶ１、Ｖ２およびＶ３ゲート２４５、２５０および２５５と電気的に接続される。
【００２０】
図３に示されるように、垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５および水平ストラッピングライン３２５、３３０、３３５はまた、画素アレイにおける各画素に対する光検出器１１０に対するアパーチャを協働して画定し得る。ストラッピングラインは、通常、（例えば金属のような）実質的に光学的に不透明な材料を含むか、または本質的にこれから成るので、入って来る光は光検出器１１０にのみ入り、ストラッピングラインは、いかなるスミア信号をも多大に低減する。（ストラッピングラインは、簡明さのために、部分的にまたは実質的に透明として図２および図３に示されているが、通常、ストラッピングラインは不透明である。）本発明の一部の実施形態において、垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は、（覆われない場合、入って来る光に応答して光電荷を生成し得るＶＣＣＤ２０５を覆うので）、スミア低減に対してより大きな寄与をなす。従って、垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５は、ゲート２４５、２５０、２５５（図２に示されるようなゲート）のすぐ上に位置決めされる。そのような実施形態においては、水平ストラッピングライン３２５、３３０、３３５が、垂直ストラッピングライン２２５、２３０、２３５の上に（例えば、誘電体層が、電気的絶縁のためにそれらの間に配置された状態で）配置され得、そして、バスライン３１０、３１５、３２０が、水平ストラッピングライン３２５、３３０、３３５の上に（例えば、誘電体層が、電気的絶縁のためにそれらの間に配置された状態で）配置され得る。
【００２１】
本発明の実施形態は、例えばデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、スキャナ、およびテレスコープを含む様々に異なるシステムおよびデバイスに利用され得る。図４は、本発明の実施形態による例示的な画像捕捉デバイス４００を示す。画像捕捉デバイス４００は、図４においてデジタルカメラとして実装される。
【００２２】
撮像対象場面からの光４０２が、撮像段階４０４に入力され、撮像段階４０４において、光は、レンズ４０６によって焦点が合わされて、ＣＣＤ画像センサ４０８（図３に示された特徴）上に画像を形成する。画像センサ４０８は、入射光を、その各画素に対する電気信号に変換する。当該技術分野で公知のとおり、画像センサ４０８の画素は、その上に適用されるカラーフィルタアレイ（図示されず）を有し得、それによって、各画素は、撮像スペクトルの一部分を感知する。
【００２３】
光は、画像センサ４０８によって感知される前に、レンズ４０６およびフィルタ４１０を通過する。随意的に、光４０２は、制御可能なアイリス４１２および機械的なシャッター４１４を通過する。フィルタ４１０は、明るく照らされた場面を撮像するための随意的な減光フィルタを含み得るか、または本質的にこれから成り得る。露光コントローラ４１６は、輝度センサブロック４１８によって計測されるとおりの、場面において利用可能な光の量に応答し、フィルタ４１０、アイリス４１２、シャッター４１４の動作、および、画像センサ４０８の積分時間（または露光時間）を調節して、画像センサ４０８によって感知される画像の輝度を制御する。
【００２４】
特定のカメラ構成についてのこの説明は、当業者によく知られており、多くの変更およびさらなる特徴が存在し、または存在し得ることは明らかである。例えば、オートフォーカスシステムが追加され得るか、またはレンズは分離可能および互換性があり得る。本発明の実施形態は、任意のタイプのデジタルカメラに適用され得、この場合、同様な機能性が代替のコンポーネントによって提供されることが理解される。例えば、デジタルカメラは、比較的単純な全自動のデジタルカメラであり得、この場合、シャッター４１４は、デジタル一眼レフカメラに見られ得るようなより複雑なフォーカルプレーン構成である代わりに、比較的単純な可動式ブレードシャッター（ｂｌａｄｅ  ｓｈｕｔｔｅｒ）などである。本発明の実施形態はまた、単純なカメラデバイスに含まれる撮像コンポーネント内に組み込まれ得るが、この単純なカメラデバイスの例としては、例えば携帯電話および自走車両に見られるようなものがあり、これらは、制御可能なアイリス４１２および／または機械的なシャッター４１４なしで操作され得る。レンズ４０６は、固定された焦点距離レンズまたはズームレンズであり得る。
【００２５】
図示されるように、（１つ以上の画素から集められた電荷の量に対応する）画像センサ４０８からのアナログ信号は、アナログ信号プロセッサ４２０によって処理され、そして１つ以上のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２２に適用される。タイミング発生器４２４は、画像センサ４０８における行、列、または画素を選択するための様々なクロック信号を生成し、画像センサ４０８の外へ電荷を移送し、そしてアナログ信号プロセッサ４２０およびＡ／Ｄ変換器４２２の動作を同期させる。画像センサ段階４２６は、画像センサ４０８と、アナログ信号プロセッサ４２０と、Ａ／Ｄ変換器４２２と、タイミング発生器４２４とを含み得る。結果として生じる、Ａ／Ｄ変換器４２２からのデジタル画素値のストリームは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４３０と関連するメモリ４２８に格納される。
【００２６】
ＤＳＰ４３０は、例示される実施形態における３つのプロセッサまたはコントローラのうちの１つであり、これらには、システムコントローラ４３２および露光コントローラ４１６も含まれる。複数のコントローラおよびプロセッサの間でカメラ機能の制御をこのように分割することは通常のことであるが、これらのコントローラまたはプロセッサは、カメラの機能的動作および本発明の実施形態の適用に影響を与えることなく、様々な方法で組み合わせられる。これらのコントローラまたはプロセッサは、１つ以上のＤＳＰデバイス、マイクロコントローラ、プログラム可能な論理デバイス、または他のデジタル論理回路を含み得るか、またはこれらから本質的に成り得る。このようなコントローラまたはプロセッサの組み合わせが説明されたが、１つのコントローラまたはプロセッサが、必要とされる機能のすべてを実行するように指定され得ることは明らかである。これらの変更のすべてが同じ機能を実行し得、そして、本発明の様々な実施形態の範囲内にあり、用語「処理段階」は、本明細書においては、例えば、図４の処理段階４３４における局面のような１つの局面内のこの機能性の全てを包含するように使用される。
【００２７】
例示される実施形態において、ＤＳＰ４３０は、ソフトウェアプログラムに従ってメモリ４２８におけるデジタル画像データを操作するが、このソフトウェアプログラムは、プログラムメモリ４３６に格納されており、そして、画像捕捉中の実行のためにメモリ４２８にコピーされる。ＤＳＰ４３０は、本発明の実施形態において、画像処理のために必要なソフトウェアを実行する。メモリ４２８は、例えばＳＤＲＡＭのような任意のタイプのランダムアクセスメモリを含み得るか、または本質的にこれから成り得る。アドレスおよびデータ信号のための経路であるバス４３８は、ＤＳＰ４３０を、それと関連するメモリ４２８、Ａ／Ｄ変換器４２２、および他の関連デバイスに接続する。
【００２８】
システムコントローラ４３２は、プログラムメモリ４３６に格納されたソフトウェアプログラムに基づいて画像捕捉デバイス４００の全体的動作を制御し、プログラムメモリ４３６は、例えばフラッシュＥＥＰＲＯＭまたは他の不揮発性メモリを含み得るか、またはこれらから本質的に成り得る。このメモリはまた、画像捕捉デバイス４００がパワーダウンしたとき保存される、画像センサ較正データ、ユーザ設定選択、および／または他のデータを格納するために使用され得る。システムコントローラ４３２は、既に説明されたようにレンズ４０６、フィルタ４１０、アイリス４１２、およびシャッター４１４を操作するように露光コントローラ４１６を指示することによって、画像センサ４０８および関連する素子を操作するようにタイミング発生器４２４を指示することによって、および捕捉された画像データを処理するようにＤＳＰ４３０を指示することによって、画像捕捉のシーケンスを制御する。画像が捕捉され、処理された後、メモリ４２８に格納された最終的な画像ファイルは、インターフェース４４０を介してホストコンピュータに移送され得、取り外し可能なメモリカード４４２または他の格納デバイスに格納され得、および／または画像ディプレイ４４４にユーザのために表示され得る。
【００２９】
バス４４６は、アドレス、データおよび制御信号のための経路を含み、そして、システムコントローラ４３２をＤＳＰ４３０、プログラムメモリ４３６、システムメモリ４４８、ホストインターフェース４４０、メモリカードインターフェース４５０、および／または他の関連デバイスに接続する。ホストインターフェース４４０は、表示、格納、操作、および／またはプリンティングのために画像データを移送するために、パーソナルコンピュータまたは他のホストコンピュータへの高速接続を提供する。このインターフェースは、ＩＥＥＥ１３９４もしくはＵＳＢ２．０シリアルインターフェースまたは任意の他の適切なデジタルインターフェースを含み得るか、または本質的にこれらから成り得る。メモリカード４４２は通常、ソケット４５２の中に挿入され、およびメモリカードインターフェース４５０を介してシステムコントローラ４３２に接続されるコンパクトフラッシュ（登録商標）カードである。利用され得る他のタイプの格納には、限定するものではないが、ＰＣカード、マルチメディアカード、および／またはＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ）カードが含まれる。
【００３０】
処理された画像は、システムメモリ４４８におけるディスプレイバッファへコピーされ得、そして、ビデオ符号化器４５４を介して連続的に読み出されて、ビデオ信号を生成する。この信号は、外部のモニタ上での表示のために画像捕捉デバイス４００から直接的に出力され得るか、またはディスプレイコントローラ４５６によって処理されて、そして画像ディスプレイ４４４上に提示され得る。このディスプレイは通常、アクティブマトリクスカラー液晶ディスプレイであるが、しかし、他のタイプのディスプレイが利用され得る。
【００３１】
ビューファインダディスプレイ４６０、露光ディスプレイ４６２、ステータスディスプレイ４６４、画像ディスプレイ４４４、およびユーザ入力部４６６の全てを含むか、またはこれらの任意の組み合わせを含むユーザインターフェース４５８は、露光コントローラ４１６およびシステムコントローラ４３２上で実行される１つ以上のソフトウェアプログラムによって制御され得る。ユーザ入力部４６６は通常、ボタン、ロッカスイッチ、ジョイスティック、回転式ダイアル、および／またはタッチスクリーンの何らかの組み合わせを含む。露光コントローラ４１６は、光計測、露光モード、オートフォーカスおよび他の露光機能を実行する。システムコントローラ４３２は、例えば画像ディスプレイ４４４上のような、１つ以上のディスプレイ上に提示されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を管理する。このＧＵＩは通常、様々に選択枝を選択すること、および捕捉された画像を検討するための見直しモードに対するメニューを含む。
【００３２】
露光コントローラ４１６は、露光モード、レンズ口径、露光時間（シャッタ速度）、および露光指数またはＩＳＯ感度レーティング（ｒａｔｉｎｇ）を選択するユーザ入力を受け入れ得、そして、次の捕捉に対してユーザ入力に従ってレンズおよびシャッターに指示する。随意的な輝度センサ４１８が、場面の輝度を測定するために使用され得、そして、手動でＩＳＯ感度レーティング、口径、およびシャッター速度を設定する場合に、ユーザが参照すべき露光計機能を提供し得る。この場合、ユーザが１つ以上の設定を変更するにつれて、ビューファインダディスプレイ４６０上に提示される明度計インジケータが、どの程度に画像が過度に露光されるか、または露光が不足するかをユーザに告げる。代替の場合においては、輝度情報は、画像ディスプレイ４４４上での表示に対するプリビューストリームにおいて捕捉される画像から取得される。自動露光モードにおいては、ユーザが１つの設定を変更すると、露光コントローラ４１６が別の設定を自動的に変更して、正しい露光を維持する。例えば、所与のＩＳＯ感度レーティングに対して、ユーザがレンズ口径を低減すると、露光コントローラ４１６が露光時間を自動的に増加させて、同じ全体的露光を維持する。
【００３３】
画像捕捉デバイスの以上の説明は、当業者にはよく知られている。可能な多くの変更が存在し、それらは、コストを低減し、特徴を付加し、またはそれらの性能を向上させるために選択され得ることが明らかである。
【００３４】
本明細書に使用された用語および表現は、説明の用語および表現として使用され、限定の用語および表現としては使用されておらず、そして、そのような用語および表現の使用において、提示および説明された特徴またはその部分のいかなる均等物をも除外する意図はない。さらに、本発明の特定の実施形態が説明されたが、本明細書に開示された概念を組み込む他の実施形態が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用され得ることが当業者には明らかである。従って、説明された実施形態は、あらゆる点において、例示するのみであり、限定するものではないとして考えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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