[发明专利]具有切割角的图像传感器

说明书

本发明涉及旨在容纳在减少了可用空间的区域中的图像传感器，并且然而，其目的是为了得到尽可能大的图像采集区域。这是例如用于牙科影像学图像传感器的情况：这些图像传感器必须容纳在患者的口中，并且所获取图像的尺寸至少对应于一颗牙齿的高度和数颗牙齿的宽度。因此，应考虑空间限制，并且有必要尽可能多地节约具有给定图像表面的传感器的体积。此外，对于患者舒适性的需求需要额外的人体工程学限制。

影像学图像传感器通常包括半导线芯片，其具有光敏元件的矩阵和与其链接的电子电路；印刷电路板，其上安装有芯片和可能的一些其它元件；覆盖芯片的闪烁体；以及有时还包括插入在闪烁体和芯片之间的光纤板。该单元包含在树脂封装B(图1)中，连接电缆C可从该树脂封装延伸至用于对所收集的图像进行处理的系统(除无线传输情形外，该情形下通常在封装中提供电池)。该封装尽可能紧密地符合芯片的形状，以便不会创建不必要的体积。

假定为矩形的芯片形状要求封装也为矩形形状，这种形状对于患者既不符合人体工程学，也不舒适。

为了改进使用CCD(“电荷耦合器件”)工艺制造的影像学图像传感器中的人体工程学和舒适性，现已建议切割封装边角或使其为圆形。为了防止丢失图像采集表面，已建议在这种情形下使用自身具有切割角的芯片。已经提出了带有具有两个切割角(位于传感器插入口中方向上前面的两个边角)的芯片的传感器(图1)；同样已经提出了带有四个切割角的传感器(图2)。这引起结构调整，例如，将电荷读取寄存器安装在芯片的中间，而非边缘。这些调整在CCD工艺中是可行的。其在CMOS工艺中不可行，CMOS工艺即这样的工艺：在其中光敏元件在每个像素上具有由MOS晶体管制成的有源(active)元件，以便将光生电荷转化为电压或电流，并且在其中将与每个像素对应的电流或电压信号传送到链接每个像素列的列导体上。

事实上，这些工艺没有使用电荷转移寄存器，并且读取系统不能在不占用极大的图像区域的情况下而正好放置芯片的中间，这是不可接受的。

然而，CMOS工艺是非常有益的，因为该工艺使得在单一集成电路芯片上很容易生产图像获取矩阵和链接的电子电路(控制电路、图像信号采集电路、图像处理电路等)。此外，CMOS工艺的优势在于耗费较少的能量。

这正是有必要将CMOS工艺的优势和具有切割角的芯片的人体工程学形状相结合的原因。

然而，实现这种结合存在一个相当大的困难。该困难能够通过首先参照示意性描述矩形图像传感器芯片的图3看出。具有光敏有源元件列和行的矩阵10占据了大部分表面。

实际上，对于每行像素，矩阵包括连接同一行上所有像素的一个或多个行导线，以及对于每列像素，包括连接同一列上所有像素的列导线。

这种CMOS工艺矩阵的操作需要：

-行选择电路20，在图像读取操作中连续地指定每行；这是纯粹的数字电路；其包含与每行相对的行选择块；

-读取电路30，用于在对已确定行的寻址期间读取在列导线上存在的电流或电压，原则上包括用于存储这些电压或电流的电路，以便在单独读取对应于该行的所有储存信号期间，存储对应于寻址行的图像信号；来自于该行的像素并被存储的信号，在矩阵的输出导线(未示出)上被确实地连续地读取，该矩阵的输出导线上连接有电路30的各种电流或电压读取块(每列一个块)；读取电路30是混合的模拟/数字电路；

-列选择电路40，用于在读取已存储行的操作期间，连续指定每列；对列的指定允许将对应于该列的已存储信号传送至矩阵的输出；列选择电路是数字电路；其包括与每个读取块相连并且因而与每列相连的选择块；该电路40并非必须存在，尤其在图像传感器包括在读取电路30的输出上的高速模数转换器时；

-各种芯片的电子电路和输入/输出垫，该组件容纳在附图标记50指示的空间中；这些电路尤其能够包括用于连续寻址的行并且接着寻址给定行的列的定序器。

读取和选择电路放置在矩阵一方面与行相对，另一方面与列相对的外围。行选择电路20沿着矩阵平行于列的垂直边缘延伸，所述列具有与每行相对的块；其可被分离且沿着两垂直边缘延伸。读取(和存储)电路30，例如沿着矩阵中较低的水平边缘延伸。列选择电路40还沿着读取电路30下面较低的水平边缘延伸。空间50在电路40下面延伸。

更确切地，行选择电路20包括沿着矩阵平行于列的整个垂直边缘延伸的多导线地址总线(未示出)，以及与每行相对的选择块。选择块的输入为总线导线，且输出为水平地连接对应于基本块的行上所有像素的一个或多个行导线。