KR100235982B1 - Ccd 영상소자 - Google Patents
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Abstract
본발명은 비교적 저해상도를 요구하는 시스템에 적합하도록 적은수의 클럭신호에 의해 구동될수 있는 CCD 영상소자에 관한 것으로 수직 및 수평방향으로 상호간 소정의 간격을 갖고 연속적으로 배열되어 입사된 빛에 상응하는 신호전하를 생성하는 복수개의 광검출기와, 상기 광검출기에 생성된 신호전하를 외부의 신호에 의해 수평신호 전송영역으로 이동시키는 트랜스퍼 게이트와, 상기 광검출기의 수평라인 사이에 지그재그 형상을 지닌채 일체로 형성되고 외부 클럭신호에 의해 광검출기로 부터 이동된 신호전하를 일방향으로 전송하기 위한 수평신호전송영역과, 상기 수평신호 전송영역 출력측에 형성되고 외부 클럭신호에 의해 수평신호전송영역으로부터 출력되는 신호전하의 흐름 방향을 선택적으로 반전시키기 위한 방향 전환영역과, 상기 수평신호 전송영역과 방향전환영역의 출력신호전하를 각각 저장한후 소정 증폭도로 증폭하기 위한 센싱엠프로 구성된 것이다.
Description
제1도는 종래의 CCD 영상소자 블록구성도.
제2도는 본 발명의 CCD 영상소자 블록구성도.
제3a도는 제2도중 영역(10)의 확대도.
제3b도는 제2도중 영역(20)의 확대도.
제3c도는 제2도중 영역(30)의 확대도.
제4a도는 제3a도의 A-A' 선상의 단면도.
제4b도는 제3c도의 B-B' 선상의 단면도.
제4c도는 제3c도의 C-C' 선상의 단면도.
제5도는 본발명에 따른 타이밍도.
제6도는 제4a도의 전위 윤곽도 및 타이밍도.
제7도는 제4b도의 전위 윤곽도 및 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 포토다이오드 3 : HCCD영역
8, 8a : 센싱엠프 9 : 트랜스퍼 게이트
10 : 우수 수평라인에 상응하는 영역 11 : 쉬프트 레지스터
14 : P형웰 20 : 기수수평라인에 상응하는 영역
본 발명은 CCD 영상소자(Charge Coupled Device image sensor)에 관한 것으로 특히 인터라인(Interline)트랜스퍼 방식의 CCD 영상소자에 관한 것이다.
CCD 영상소자의 신호 트랜스퍼 방식은 프레임 트랜스퍼(Frame Transfer) 방식과 인터라인 트랜스퍼 방식 및 프레임-인터라인 트랜스퍼 방식으로 3종류가 있다.
상기 인터라인 트랜스퍼 방식의 CCD 영상소자는 평면에 광검출소자의 신호 전송영역이 1 : 1 대응되게 형성한다.
종래의 인터라인 트랜스퍼 방식의 CCD 영상소자를 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
즉, 제1도는 종래의 인터라인 트랜스퍼 방식의 CCD 영상소자의 구성도를 나타낸 것으로, 하나의 포토다이오드(1)가 하나의 VCCD영역(Vertical CCD)(2)에 연속적으로 연결되고 각 포토다이오드(1)는 출력되는 영상신호 전하가 일방향으로만 VCCD영역(2)으로 이동되도록 VCCD 영역(2)에 연결되고, 각 VCCD영역(2)은 각 포토다이오드(1)로부터 이동된 영상신호 전하를 제1내지 제4VOCD클럭신호(VØ1∼VØ4)에 의해 4페이즈 클럭킹 동작을 하여 동시에 HCCD영역(Horizontal CCD)에 전달하도록 VCCD영역(2)에 연결한 것이다.
또한 이 HCCD영역(3)의 출력측에는 출력게이트(4)와 FD(Floating Diffusion Region)(5)과 리세트 게이트 전극(Reset Gate Electrode)(6) 및 리세트 드레인(Reset Drain)(7)를 차례로 연결하고 FD영역(5)에는 센싱엠프(Sensing Amplifier)(8)를 연결한 것이다.
이와 같이 구성된 종래의 CCD 영상소자의 동작은 포토다이오드(1)에 모인 영상신호전하들은 트랜스퍼 게이트(Transfer Gate)에 인가되는 하이 전압에 의해 VCCD영역(2)으로 이동하며, VCCD영역(2)으로 이동한 영상신호전하는 4페이즈 클럭킹(VØ1∼VØ4)에 의해 HCCD영역(3)으로 전송되며, HCCD 영역(2)으로 전송된 영상신호전하는 2페이즈 클럭킹(HØ1∼HØ2)에 의해 출력측으로 전송된다.
그러나, 종래의 CCD 영상소자는 25만 화소정도의 영상소자 동작에는 별문제가 없으나 10만 화소 이하의 저해상도 영상소자에서는 같은 방법으로 구성하여 동작시킨다면 주변회로의 구성이 동일함으로 저해상도라도 주변에 사용되는 IC들의 소요 비용은 길게된다.
따라서 저해상도라고 해도 시스템 구성시 소요 비용이 별로 줄어들지 않는다.
본발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 비교적 저해상도를 요구하는 시스템에 적합하도록 적온수의 클럭신호에 의해 구동될 수 있는 CCD 영상소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명은 수직 및 수평방향으로 상호간 소정의 간격을 지닌채 연속적으로 배열되고 입사된 빛에 상응하는 신호전하를 생성하는 복수개의 광검출기와, 광검출기 수평라인 사이에 지그제그(Zig-Zag)형상을 지닌채 일체로 형성되고 외부로 부터의 클럭신호에 의해 광검출기의 신호전하를 일방향으로 전송하기 위한 수평신호 전송영역과 수평신호 전송역역으로부터 출력되는 신호전하의 흐름방향을 반대방향으로 전환시키는 방향전환영역과 상기 수평신호 전송영역 또는 방향전환영역의 출력신호를 일시 저장한후 소정 증폭도로 증폭하기 위한 각각의 센싱엠프를 포함한다.
상기와 같은 본발명의 CCD 영상소자를 첨부된 제2도 내지 제6도를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
이하에서 포토다이오드(1)가 배열된 홀수번째 수평라인을 기수수평라인이라 하고 짝수번째 수평라인을 우수 수평라인이라 한다.
제2도는 본발명에 의한 CCD 영상 소자의 구성도로써, 상호간 소정의 간격을 지닌채 수직 및 수평 방향으로 연속적으로 배열되고 입사된 빛에 상응하는 영상신호전하를 생성하는 복수개의 포토다이오드(1)와, 포토다이오드(1)의 수평라인들 사이에 지그재그 형상을 지닌채 일체로 형성되고 두 개의 클럭신호(HØ1∼HØ2)에 의해 포토다이오드(1)들로부터 입력되는 신호전하를 일방향으로 출력측에 전송하기 위한 HCCD영역(3)과 포토다이오드(1)의 최종 수평라인 하측에 HCCD영역(3)을 통해 형성되고 HCCD영역(3)으로부터 출력되는 신호전하의 흐름방향을 1개의 클럭신호(SØ)에 의해 반대방향으로 전환시켜 출력시키기 위한 쉬프트 레지스터(11)와 HCCD영역(3)으로부터 출력되는 신호전하와 쉬프트 레지스트(11)로부터 출력되는 신호전하의 상태를 감지하고 이를 소성 증폭도로 증폭하기 위한 두 개의 센싱엠프(8, 8a)와, 고전압을 인가하여 포토다이오드(1)에 생성된 전하를 HCCD영역(3)으로 뽑아주는 HCCD와 분리한 트랜스퍼 게이트(9)로 구성한 것이다.
제3도 (a)는 제2도중 포토다이오드(1)의 우수 수평 라인에 상응하는 영역(10)의 확대평면도로써, 각 포토다이오드(1)와 HCCD영역(3)상측 사이에는 트랜스퍼 게이트가 형성되고, 일방향으로 신호전하를 이동하기 위해, 베리어 장벽이 형성되었음을 나타내고, 제3도 (b)는 제2도중 포토다이오드(1)의 기수수평라인에 상응하는 영역(20)의 확대평면도로써, 우수 수평라인에 상응하는 영역(10)과 구조는 같으나, 단지 우수 수평라인과 반대방향으로 신호전하를 전송하기 때문에 베리어 장벽이 반대 부분에 형성되어 있다.
제3도 (c)는 제2도중 포토다이오드(1)의 최종 수평라인과 쉬프트 레지스터 (11)와 HCCD영역(3)의 상층에 상응하는 영역(30)의 확대 평면도로써, 수평라인의 신호전하의 방향을 반대방향으로 전환시킴을 설명하고 있다.
제4도 (a)는 제3도(a)의 A-A' 선상의 단면도로써, 에피텍셜층(Epitacial layer)의 상측에 P형웰(14)이 형성되고 P형웰 표면에 포토다이오드(1)와 HCCD영역 (3)이 형성되고, HCCD 영역(3)에는 신호전하의 이동이 용이하도록 전위장벽(13)이 형성되고, 포토다이오드(1)와, HCCD영역(3)사이의 상측 부위에 트랜스퍼 게이트 (TG)가 형성되고 HCCD영역(3) 상측 부위에는 HCCD의 클럭신호를 인가하기 위한 제1, 2 게이트가 형성되어 있다.
제4도 (b)는 제3도 (c)중 채널 스톱층이 아닌 B-B' 선상의 단면도로써, P형웰(14) 표면에 포토다이오드(1)와 HCCD영역(3) 및 쉬프트 레지스터(11) 영역이 형성되고 상측에는 각각의 게이트가 형성되며 제4도 (e)는 제3도 (c)중 채널 스톱층인 C-C' 선상의 단면도로써 P형웰(14) 표면에 포토다이오드(1)와 HCCD 영역(3)이 형성되고 상측 부위에 게이트가 형성되는데 상기 제4도 (b)와는 HCCD 영역(3)의 게이트 전극의 위치가 바뀐상태이다.
이와 같이 구성된 본발명은 비인터레이스(Non Interlace)방식으로 1프레임이 1필드로 구성되어 있으므로 제6도와 같이 트랜스퍼 게이트를 1프레임에 한번 열리고 제5도와 같이 기수수평라인과 우수수평라인중 우수수평라인의 전송방향으로 반대방향으로 전환시키기 위해 우수수평라인 전송구간에서만 쉬프트 클럭이 동작함과 수평블랭크(Horizontal Brank) 기간동안 기수수평라인과 우수수평라인의 클럭 방식에 차이가 있음을 알 수 있다.
본 발명의 동작은 다음과 같다.
포토다이오드(1)에 빛이 입사되면 포토다이오드(1)들은 그 빛에 상응하는 영상신호 전하를 생성한다.
이 신호전하는 제6도에 나타낸 전위윤곽도와 같이 트랜스터 게이트에 인가되는 구동전압에 의해 포토다이오드(1)의 영상신호전하는 HCCD영역(3)으로 이동되고 제1, 제2 게이트전극에 인가되는 클럭신호(HØ1∼HØ2)에 의해 출력측으로 이동된다.
출력측으로 이동되는 영상신호 전하중 제7도에 나타낸 전위윤곽도와 같이 쉬프트 클럭신호(SØ)가 인가되는 쉬프트 레지스터(11)에 의해 우수수평라인 구간의 영상신호전하는 흐름의 방향이 반전되어 센싱엠프를 통해 출력되고 기수수평라인 구간의 영상신호전하는 쉬프트 클럭신호가 로우 상태가 되므로 전위 장벽이 형성되어 흐름 방향이 반전되지 않고 바로 출력된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본발명의 CCD 영상 소자는 클럭수를 줄여 구동방법을 간소화 시키고 HCCD 구동과 트랜스퍼 게이트 클럭을 분리하여 HCCD 구동 IC의 동작시 불량률을 감소시켰을 뿐만아니라 구동 방식의 간소화로 주변 IC들의 구성이 간편해진 효과가 있다.
Claims (1)
- 수직 및 수평방향으로 상호간 소정의 간격을 갖고 연속적으로 배열되어 입사된 빛에 상응하는 신호전하를 생성하는 복수개의 광검출기와, 상기 광검출기에 생성된 신호전하를 외부의 신호에 의해 수평신호 전송영역으로 이동시키는 수평신호전송영역과 분리된 트랜스퍼 게이트와, 상기 광검출기의 수평라인사이에 지그재그 형상을 지닌채 일체로 형성되고 외부클럭신호에 의해 광검출기로 부터의 신호전하를 일방향으로 전송하기 위한 수평신호전송영역과, 상기 수평신호 전송영역 출력측에 형성되고, 외부 클럭신호에 의해 수평신호 전송영역으로부터 출력되는 신호전하의 흐름방향을 선택적으로 반전시키기 위한 방향전환영역과, 상기 수평신호 전송영역과 방향전환 영역의 출력신호전하를 각각 저장한후 소정증폭도로 증폭하기 위한 센싱 엠프를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CCD 영상소자.
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| KR1019910018652A KR100235982B1 (ko) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Ccd 영상소자 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5619667A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-24 | Nec Corp | Charge coupled device |
-
1991
- 1991-10-23 KR KR1019910018652A patent/KR100235982B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| JPS5619667A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-24 | Nec Corp | Charge coupled device |
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