KR100282235B1 - 고체 이미지 센서의 구동방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 각각 접속된 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서에 있어서, 전력소비를 줄이기 위해, 어떠한 화상신호도 출력하지 않는 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들 및, 이 수평전하전송 레지스터에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에, 미리 결정된 직류전압을 인가하는 고체이미지 센서의 구동방법에 관한 것이다.

Description

고체 이미지 센서의 구동방법

본 발명은, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 각각 접속된 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서를 구동하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 고체 이미지 센서를 나타내는 도이다. 도 1에 도시한 고체 이미지 센서는, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 각각 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 인터라인 전송형 고체 이미지 센서로 언급된다. 예를 들어, 일본특허출원공개공보 제 58-195371호에, 이러한 인터라인 전송형 고체 이미지 센서가 개시되어 있다.

도 1에 도시하듯이, 종래의 고체 이미지 센서는, 인가된 빛의 양에 따라서 신호전하들을 저장하는 복수의 광전변환소자(303)와, 이 광전변환소자들(303)에 저장된 신호전하들을 읽고 이 신호전하들을 수직으로 전송하기 위한 복수의 수직전하전송 레지스터들(302)과, 이 수직전하전송 레지스터들(302)로부터 전송된 신호전하들을 수평적으로 전송하기 위해, 수직전하전송 레지스터들(302)의 양단에 각각 결합되는 제 1 및 제 2의 수평전하전송 레지스터들(304a, 304b), 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)로부터 전송된 신호전하에 의존해서 전압(화상신호들)을 검출하는 제 1 및 제 2의 전하검출부들(305a, 305b) 및, 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)로부터 전송된 신호전하들에 따라서 전압(화상신호들)을 검출하는 제 3 및 제 4의 전하검출부들(305c, 305d)을 포함한다. 상기 광전변환소자들(303), 전하전송 레지스터들(302, 304a, 304b) 및, 전하검출부들(305a∼305d)은 반도체기판(301) 상에 배치되어 있다.

제 1 및 제 2의 전하검출부들(305a, 305b)은 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)의 각 양단에 접속되어 있다. 제 1 및 제 2의 전하검출부들(305a, 305b)에 의해 검출된 화상신호들(image signals)은 제 1 및 제 2의 출력단자들(306a, 306b)로부터 각각 출력된다.

이와 비슷하게, 제 3 및 제 4의 전하검출부들(305c, 305d)은 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)의 각 양단에 접속되어 있다. 제 3 및 제 4의 전하검출부들(305c, 305d)에 의해 검출된 화상신호들은 제 3 및 제 4의 출력단자들(306c, 306d)로부터 각각 출력된다.

수직전하전송 레지스터들(302), 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a) 및, 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)는, 신호전하들을 양방향으로 전송할 수 있는 각각의 전하전송장치들을 구비한다.

이 전하전송장치들에 인가된 전하전송펄스들의 타이밍을 외부회로(도시되지 않음)에 의해 변경하여서, 고체 이미지 센서의 이미지 화면의 주사방향을 변경할 수 있다.

예를 들어, 도 1에서, 수직전하전송 레지스터들(302)의 전하전송방향을 도의 아랫방향이 되게 선택하고, 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)의 전하전송방향을 도 1의 왼쪽방향이 되게 선택한 경우, 광전변환소자들(303)에 의해 저장된 신호전하들은 대응하는 수직전하전송 레지스터들(302)에 의해 순차적으로 읽혀져서, 아랫방향으로 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)로 전송된다. 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)에 전송된 신호전하들은, 왼쪽방향으로 제 1의 전하검출부(305a)로 순차 전송되며, 이것은 제 1의 출력단자(306a)를 매개해서 화상신호들을 출력한다. 이 때의 화면주사모드는, 도 1의 왼쪽에서부터 오른쪽을 순환하는 수평주사를, 각 주사기간에서, 순차 선들을 상측으로 반복한다. 이런 화면주사모드를 모드 A라 한다.

도 1에서, 수직전하전송 레지스터들(302)의 전하전송방향을 도 1의 아랫방향이 되게 선택하고, 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)의 전하전송방향을 도 1의 오른쪽방향이 되게 선택한 경우, 화상신호들은, 제 2의 출력단자(306b)를 매개해서, 제 2의 전하검출부(305b)로부터 출력된다. 이 때의 화면주사모드에서는, 도 1의 오른쪽에서부터 왼쪽을 순환하는 수평주사를, 각 주사기간에서, 순차 선들을 위쪽으로 반복한다. 이런 화면주사모드를 모드 B라 한다.

도 1에서, 수직전하전송 레지스터들(302)의 전하전송방향을 도 1의 위쪽방향이 되게 선택하고, 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)의 전하전송방향을 도 1의 왼쪽방향이 되게 선택한 경우, 이 화상신호들은 제 3의 출력단자(306c)를 매개해서 제 3의 전하검출부(305c)로부터 출력된다. 이 때의 화면주사모드에서는, 도 1의 왼쪽에서부터 오른쪽을 순환하는 수평주사를, 각 주사기간에서, 순차 선들을 아래쪽으로 반복한다. 이런 화면주사모드를 모드 C라 한다.

도 1에서, 수직전하전송 레지스터들(302)의 전하전송방향을 도 1의 위쪽방향이 되게 선택하고, 제 2의 수평전하전송 레지스터(304a)의 전하전송방향을 도 1의 오른쪽방향이 되게 선택한 경우, 화상신호들은, 제 4의 출력단자(306d)를 매개해서, 제 4의 전하검출부(305d)로부터 출력된다. 이 때의 화면주사모드에서는, 도 1의 오른쪽에서부터 왼쪽을 순환하는 수평주사를, 각 주사기간에서, 순차 선들을 아래쪽으로 반복한다. 이런 화면주사모드를 모드 D라 한다.

도 1에 도시된 고체 이미지 센서는, 예를 들어, 비디오카메라에 삽입된다. 우선, 상기 화면주사모드를, 예를 들어, 모드 A로 설정하고, 제 1의 출력단자(306a)로부터 출력되는 영상신호로부터 재생된 화상이 수직 및 수평방향 모두에서 정립상이 되도록, 비디오카메라와 고체 이미지 센서에 의해 상으로 만들어질 피사체와의 위치관계를 조정한다. 여기에서, 화면주사모드를 모드 A에서 모드 B로 바꾸면, 제 2의 출력단자(306b)로부터 출력된 영상신호에 의한 재생된 화상은, 수직방향에서는 정립상이며, 수평방향에서는 도립상이 된다. 또, 화면주사모드를 모드 A에서 모드 C로 바꾸면, 제 3의 출력단자(306c)로부터 출력된 영상신호로부터 재생된 화상은, 수평방향에서는 정립상이며, 수직방향에서는 도립상이 된다. 또, 화면주사모드를 모드 D로 바꾸면, 제 4의 출력단자(306d)로부터 출력된 영상신호로부터 재생된 화상은 수직 및 수평방향 모두에서 도립상이 된다.

상기 각각의 모드들은, 상기 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a) 및 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)에 의해 양방향으로 신호전하들을 전송할 수 있을 때, 설정될 수 있다. 단지 모드 A, C 또는 모드 B, D만이, 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a) 및 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)에 의해 신호전하들이 양방향으로 전송될 때, 설정될 수 있다.

도 1에 도시한 고체 이미지 센서를 구동하는 종래의 방법을, 첨부도면 도 2∼도 5를 참고해서 이하에서 설명한다.

도 2는 각 수직전하전송 레지스터들의 전하전송방향에 따른 고체 이미지 센서의 일부의 단면구조를 도시하며, 도 3은 각 수평전하전송 레지스터들의 전하전송방향에 따른 고체 이미지 센서의 일부의 단면구조를 도시한다. 도 2 및 도 3에서는, 수직전하전송 레지스터들이 4상, 즉, 4종류의 타이밍 펄스들로 구동되며, 수평전하전송 레지스터가 2상, 즉, 2종류의 타이밍 펄스들로 구동된다. 신호전하들이 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a) 및 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)에 의해 단일방향으로 전송된다고 가정한다.

도 2에서는, P형 반도체기판(401)의 한 주요면상에, 수직전하전송 레지스터의 전하전송영역으로 작용하는 N형 확산층(402)이 형성되어 있다. 또, N형 확산층(402)의 표면상의 제 1의 절연막(403a) 상에는, 수직전하전송 레지스터의 복수의 전하전송전극들(404)이 형성되어 있다. 각 전하전송전극들(404)은, 그 사이에 삽입된 제 2의 절연막(403b)을 매개해서 차광막(405)으로 덮여 있다. 수직전하전송 레지스트에 대한 전하전송펄스로서 작용하는 수직구동펄스들 ψV1-ψV4가, 전하전송전극들(404)에 연속적으로 인가된다.

도 3에서는, 수평전하전송 레지스트의 전하전송영역으로 작용하는 N형 확산층(502)이, P형 반도체기판(401)의 주요 표면상에 형성되어 있다. 전하전송영역에서 배리어로서 작용하는 N^-형 영역들(503)은, 신호전하들이 전송되는 방향을 따라서 등간격으로 형성된다. 수평전하전송 레지스트의 복수의 전하전송전극들(504)은, N형 확산층(502)의 표면상의 제 1의 절연막(403a) 상에 형성되어 있다. 각 전하전송전극들(504)은 그 사이에 삽입된 제 2의 절연막(403b)을 매개해서 차광막(405)으로 덮여있다. 각 전하전송전극들(504)은 N형 확산층(502) 및 N^-형 영역들(503) 상에 형성되어 있다. 수평전하전송 레지스터들에 대한 수평구동펄스들 ψH1, ψH2는, N형 확산층(502)상의 전하전송전극들(504)과 N^-형 영역들(503)상의 전하전송전극들(504)을 포함하는 전극쌍들에 연속적으로 인가된다.

수평전하전송 레지스터의 일단에는, 제 1의 절연막(403a)을 매개해서, 미리 결정된 직류(DC)전압이 인가되는 출력 게이트전극(505) 및, 제 1의 절연막(403a)을 매개해서, 구동펄스들이 인가되는 리셋 게이트전극(506)이 전하검출부로서 형성되어 있다. 출력 게이트전극(505)과 리셋 게이트전극(506)간의 P형 반도체기판(401)상에는, 부유확산용량을 가지는 제 1의 N⁺형 확산층(507)이 형성되어 있다. 제 1의 N⁺형 확산층(507)과 떨어진 리셋 게이트전극(506)의 측면 상에는, 리셋 드레인으로 작용하는 제 2의 N⁺형 확산층(508)이 형성되어 있다.

제 1의 N⁺형 확산층(507)은 출력부(509)에 접속되어 있고, 제 2의 N⁺형 확산층(508)은 미리 결정된 DC전위로 고정되어 있다.

수평전하전송 레지스터에 의해 전송된 신호전하들은 제 1의 N⁺형 확산층(507)에 저장되며, 이들의 전압은 출력부(509)에 의해 검출된다. 이 전압을 검출한 후, 구동펄스들이 리셋 게이트전극(506)에 인가된다. 제 1의 N⁺형 확산층(507)의 전하가 제 2의 N⁺형 확산층(508)으로 끌어당겨진다. 결과적으로, 제 1의 N⁺형 확산층(507)이 다음에 전송될 신호전하들을 저장하기 위해 리셋 된다. 출력부(509)는 제 1의 N⁺형 확산층(507)을 매개해서 검출되는 전압(화상신호)을 증폭하기 위해 증폭기를 구비한다.

도 4 및 5에서는, 종래의 고체 이미지 센서를 구동하는 방법이 설명된다. 도 4는 도 1에 도시한 제 1의 출력단자(306a)로부터 출력신호를 읽기 위해, 도 2 및 3에 도시된 전극들에 인가된 펄스들의 파형을 도시한다. 도 5는, 도 1에 도시된 제 3의 출력단자(306c)로부터 출력신호를 읽기 위해, 도 2 및 3에 도시된 전극들에 인가된 펄스들의 파형을 도시한다.

도 4 및 5에서, 구동펄스들(전하전송펄스들) ψV1-ψV4가 수직전하전송 레지스터들(302)에 인가된다. 구동펄스들(전하전송펄스들) ψH1A, ψH2A가 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)에 인가되며, 구동펄스들(전하전송펄스들) ψH1B, ψH2B가 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)에 인가된다. 구동펄스들 ψRA는 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)의 리셋 게이트전극(제 1의 리셋 게이트전극)에 인가되며, 구동펄스 ψRB는 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)의 리셋 게이트전극(제 2의 리셋 게이트전극)에 인가된다.

도 4 및 5에 도시하듯이, 수평블랭킹기간 t_b에서는, 구동펄스들이 수직전하전송 레지스터들(302)의 전하전송전극들(404)에 인가되어서, 수직전하전송 레지스터들(302)이 신호전하들을 전송할 수 있게 한다. 수평전송기간 t_r에서는, 펄스들이 전하전송게이트들(504) 및 수평전하전송 레지스터의 리셋 게이트전극들(506)에 각각 인가되어서, 수평전하전송 레지스터들이 신호전하들을 전송할 수 있게 한다.

도 4 및 5에 도시하듯이, 제 1의 수평전하전송 레지스터(304a)로부터 화상신호를 읽고, 제 2의 수평전하전송 레지스터(304b)로부터 화상신호를 읽기 위해, 구동펄스들 ψV1-ψV4가 다른 타이밍으로 전하전송전극들(404)에 인가된다.

도 1에 도시하듯이, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서로부터 화상신호들을 읽기 위해, 각 전하전송 레지스터들의 전력소비를, 각 전하전송전극의 정전용량, 구동주파수 및, 구동펄스들의 진폭의 2승의 적으로 결정한다.

예를 들어, NTSC(미국 텔레비전 방식을 검토하는 위원회)방식의 비디오카메라가 도 1에 도시한 고체 이미지 센서에 결합되어 있다면, 수직전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 6.4mW이며, 수평전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 37.5mW이다. 수직구동주파수는 약 16kHz이고 수평구동주파수는 약 15MHz이며, 수직전하전송전극들의 용량은 약 4000pF이고 수평전하전송전극들의 용량은 약 100pF이며, 수직전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 10V이고 수평전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 5V이다. 전하전송 레지스터들에 의해 소비되는 전력 이외의 전력소비에는, 화상신호를 증폭하기 위한 증폭기에 의해 소비되는 전력이 포함된다. 만일 증폭기의 전원전압이 15V이고 증폭기에 의해 소비되는 전류가 약 2mA이면, 증폭기에 의한 전력소비는 30mW이다.

그래서, 수직전하전송 레지스터들의 일부에만 수평전하전송 레지스터를 구비하고, NTSC방식의 비디오카메라에 결합된 고체 이미지 센서에 의한 전력소비는 약 74mW이며, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터를 구비하고 NTSC방식의 비디오카메라에 결합된 고체 이미지 센서에 의한 전력소비는 약 111mW이다.

만일, HDTV(고품위 텔레비전)방식의 비디오카메라가 도 1에 도시한 고체 이미지 센서에 결합된다면, 수직전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 68mW이고, 수평전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 370mW이다. 수직구동주파수는 약 34KHz이고 수평구동주파수는 약 74MHz이며, 수직전하전송전극들의 용량은 약 20000pF이고 수평전하전송전극들의 용량은 약 200pF이며, 수직전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 10V이고, 수평전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 5V이다. 화상신호를 증폭하기 위한 증폭기의 전원전압이 15V이고 증폭기에 의해 소비되는 전류가 약 10mA이면, 증폭기에 의한 전력소비는 150mW이다.

그래서, 수직전하전송 레지스터들의 일단에만 수평전하전송 레지스터를 구비하고, HDTV방식의 비디오카메라에 결합된, 고체 이미지 센서에 의한 전력소비는 약 588mW이며, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터들을 구비하고 HDTV방식의 비디오카메라에 결합된 고체 이미지 센서에 의한 전력소비는 약 958mW이다.

결과적으로, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서는, 수직전하전송 레지스터들의 일단에만 수평전하전송 레지스터를 구비하는 고체 이미지 센서보다 더 많은 전력을 소비한다.

본 발명의 목적은, 전력소비를 줄이기 위해, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서의 구동방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 고체 이미지 센서의 평면도이며;

도 2는 각 수직전하전송 레지스터들의 전하전송방향에 따른, 도 1에 도시된 고체 이미지 센서의 일부의 단면구조이며;

도 3은 각 수평전하전송 레지스터들의 전하전송방향에 따른, 도 1에 도시된 고체 이미지 센서 구조의 일부의 단면구조이며;

도 4는 제 1의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 도 1에 도시된 고체 이미지 센서를 구동하는 구동펄스들의 타이밍 차트이며;

도 5는 제 2의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 도 1에 도시된 고체 이미지 센서를 구동하는 구동펄스들의 타이밍 차트이며;

도 6은 제 1의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 본 발명의 제 1실시형태에 따른 고체 이미지 센서를 구동하는 방법에 있어서, 인가된 구동펄스들의 타이밍 차트이며;

도 7은 제 2의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 본 발명의 제 1실시형태에 따른 고체 이미지 센서를 구동하는 방법에 있어서, 인가된 구동펄스들의 타이밍 차트이며;

도 8은 제 1의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 본 발명의 제 2실시형태에 따른 고체 이미지 센서를 구동하는 방법에 있어서, 인가된 구동펄스들의 타이밍 차트이며;

도 9는 제 2의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 본 발명의 제 2실시형태에 따른 고체 이미지 센서를 구동하는 방법에 있어서, 인가된 구동펄스들의 타이밍 차트이다.

상기 본 발명에 따른 목적은, 어떠한 화상신호도 출력되지 않는 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들 및, 이 수평전하전송 레지스터에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에, 미리 결정된 직류전압을 인가하는 것에 의해 달성된다.

이렇게 미리 결정된 직류전압을 전하전송전극들 및 리셋 게이트전극에 인가하는 경우, 수평전하전송 레지스터는 신호전하들을 전송하는 동작을 정지한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및, 이점들은 본 발명의 실시예들을 설명하는 첨부도면과 관련된 다음의 설명에 의해 분명해질 것이다.

(제 1실시형태)

본 발명의 제 1실시형태에 따른 고체 이미지 센서의 구동방법을 도 6 및 도 7을 참고하여 이하에서 설명한다. 상기 고체 이미지 센서는 도 1∼3에 도시한 고체 이미지 센서와 구조적으로 동일하므로, 이하에서 상세한 설명은 생략한다. 이하의 설명에서는, 신호들이 도 1에 도시한 고체 이미지 센서의 제 1 및 제 2의 출력단자들로부터 읽혀진다.

도 6 및 7에서, 구동펄스 ψV1-ψV4가 수직전하전송 레지스터들에 인가된다. 구동펄스들 ψH1A, ψH2A이 제 1의 수평전하전송 레지스터에 인가되고, 구동펄스들 ψH1B, ψH2B가 제 2의 수평전하전송 레지스터에 인가된다. 구동펄스들 ψRA는 제 1의 수평전하전송 레지스터의 제 1의 리셋 게이트전극에 인가되며, 구동펄스 ψRB는 제 2의 수평전하전송 레지스터의 제 2의 리셋 게이트전극에 인가된다.

도 6 및 7에 도시하듯이, 수평블랭킹기간 t_b동안, 구동펄스들은 수직전하전송 레지스터들의 전하전송전극들에 각각 인가되어서, 수직전하전송 레지스터들이 신호전하들을 전송할 수 있게 한다. 수평전송기간 t_r동안, 펄스들은 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들 및 리셋 게이트전극에 각각 인가되어서, 수평전하전송 레지스터가 신호전하들을 전송할 수 있게 한다.

제 1의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 제 2의 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들 및 제 2의 리셋 게이트전극을 접지전위로 고정한다.

제 2의 수평전하전송 레지스터로부터 화상신호를 읽기 위해, 제 1의 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들 및 제 1의 리셋 게이트전극을 접지전위로 고정한다.

어떠한 화상신호도 읽지 않는 수평전하전송 레지스터의 신호전하전송 동작을 정지시키기 때문에, 고체 이미지 센서에 의한 전력소비를 줄일 수 있다.

예를 들어, NTSC방식의 비디오카메라가, 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서에 결합되어 있다면, 고체 이미지 센서가 제 1의 실시형태에 따른 방법에 의해 구동되는 경우, 수직전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 6.4mW이며, 수평전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 38mW이다. 화상신호를 증폭하기 위해 증폭기에 의해 소비되는 전력은 30mW이다. 수직구동주파수는 약 16KHz이고, 수평구동주파수는 약 15MHz이며, 수직전하전송전극들의 용량은 약 4000pF이고, 수평전하전송전극들의 용량은 약 100pF이며, 수직전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 10V이고, 수평전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 5V이다. 화상신호를 증폭하기 위한 증폭기의 전원전압은 15V이고 증폭기에 의해 소비되는 전류는 약 2mA이다.

결과적으로, 고체 이미지 센서에 의해 소비되는 전체 전력은 약 74mW이며, 이것은 종래의 방법에 의해 구동되는 고체 이미지 센서의 약 2/3이 된다.

만일, HDTV방식의 비디오카메라가 수직전하전송 레지스터들의 양단에 수평전하전송 레지스터들을 구비하는 고체 이미지 센서에 결합된다면, 수직전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 68mW이고, 수평전하전송 레지스터들에 의한 전력소비는 약 370mW이다. 화상신호를 증폭하기 위해 증폭기에 의해 소비되는 전력은 150mW이다. 수직구동주파수는 약 34KHz이고 수평구동주파수는 약 74MHz이며, 수직전하전송전극들의 용량은 약 20000pF이고, 수평전하전송전극들의 용량은 약 200pF이며, 수직전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 10V이고, 수평전하전송 레지스터들에 대한 구동펄스들의 진폭은 약 5V이다. 화상신호를 증폭하기 위한 증폭기의 전원전압은 15V이고, 증폭기에 의해 소비되는 전류는 약 10mA이다.

결과적으로, 상기 고체 이미지 센서에 의해 소비되는 전체 전력은 약 590mW이며, 이것은 종래의 방법에 의해 구동되던 고체 이미지 센서의 약 60%이다.

(제 2실시형태)

본 발명의 제 2실시형태에 따른 고체 이미지 센서의 구동방법을, 도 8 및 9를 참고해서 이하에서 설명한다. 상기 고체 이미지 센서는 도 1∼3에 도시한 고체 이미지 센서장치와 구조적으로 동일하므로, 이하에서 상세한 설명은 생략한다. 도 8 및 9에서, 도 6 및 7에 도시한 참조표시들과 동일한 참조표시에 의해 각종의 펄스들을 표시한다.

제 2실시형태에 따른 고체 이미지 센서의 구동방법은, 어떠한 화상신호도 읽지 않는 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들 및 리셋 게이트전극에, 접지전위가 아닌 DC전위를 인가한다는 점에서, 제 1실시형태에 따른 고체 이미지 센서의 구동방법과 다르다.

보다 상세하게는, 제 1의 수평전하전송 레지스트로부터 화상신호를 읽는 경우, 제 2의 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들에, 제 1의 수평전하전송 레지스터에 인가하는 수평구동펄스들 ψH1A, ψH1A의 하이레벨과 대체적으로 동일한 전위의 DC전압을 인가한다. 또, 제 2의 수평전하전송 레지스터의 제 2의 리셋게이트에, 제 1의 리셋게이트에 인가하는 구동펄스들 ψRA의 하이레벨과 대체적으로 동일한 전위의 DC전압을 인가한다.

수평구동펄스들 ψH1A, ψH2A를 제 1의 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들에 인가하고, 구동펄스들 ψRA을 그 곳의 제 1의 리셋게이트에 인가한다.

제 2의 수평전하전송 레지스트로부터 화상신호를 읽는 경우, 제 1의 수평전하전송 레지스터의 전하전송전극들에, 제 2의 수평전하전송 레지스터에 인가하는 수평구동펄스들 ψH1B, ψH2B의 하이레벨과 대체적으로 동일한 전위의 DC전압을 인가한다. 또, 제 1의 수평전하전송 레지스터의 제 1의 리셋게이트에, 제 2의 리셋게이트에 인가하는 구동펄스들 ψRB의 하이레벨과 대체적으로 동일한 전위의 DC전압을 인가한다.

어떠한 화상신호도 읽지 않는 수평전하전송 레지스터의 신호전하전송 동작이, 제 1실시형태에서와 같이 정지하는 한, 상기 고체 이미지 센서에 의해 소비되는 전력을 줄일 수 있다. 더욱이, 제 2실시형태에 있어서는, 제 1의 수평전하전송 레지스터에 발생한 암전류가 리셋 게이트전극을 매개해서 리셋드레인에 방전되기 때문에, 잡음이 더 많이 감소된다.

제 1 및 제 2실시형태에 있어서, 어떠한 화상신호도 읽지 않는 수평전하전송 레지스터의 전하검출부의 리셋 게이트전극에 소정의 DC전압을 인가하지만, 구동펄스들을 리셋 게이트전극에 인가할 수 있다. 이것은, 리셋 게이트전극의 용량이 약 30fF이고, 구동펄스들의 진폭이 약 5V이며, 구동주파수가 기본적으로 수평전하전송 레지스터와 동일하기 때문이며, 그래서, 전력소비는, HDTV방식의 비디오카메라가 결합된 고체 이미지 센서의 경우에도, 약 56㎛이다. 즉, 리셋 게이트전극에 구동펄스들을 인가한 때의 전력소비를 거의 무시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태들을 특정의 용어들을 사용해서 설명하였지만, 이러한 설명은 단지 서술적인 목적이며, 다음의 청구범위들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 변화들 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

본 발명의 구성에 의해, 전력소비가 감소하기 때문에, 고체 이미지 센서의 온도상승이 억제되며, 이것에 의해 암전류가 저감해서 S/N비가 향상한다.

Claims (12)

1. 인가된 빛의 양에 따라서 신호전하들을 저장하기 위한 복수의 광전변환소자들과, 상기 광전변환소자들로부터 신호전하들을 읽고 이 신호전하들을 미리 결정된 방향으로 전송하기 위해, 전하전송전극들을 구비하는 복수의 수직전하전송 레지스터들과, 상기 수직전하전송 레지스터들로부터 전송된 신호전하들을 상기 미리 결정된 방향에 수직한 방향으로 전송하기 위해, 상기 수직전하전송 레지스터들의 양단에 각각 결합된 2개의 수평전하전송 레지스터들과, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나의 수평전하전송 레지스트로부터 전송된 신호전하들을 저장하며, 이 저장된 신호전하들로부터 화상신호를 나타내는 전압을 검출하고, 저장된 신호전하들을 읽어내기 위해, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들의 적어도 일단에 접속된 리셋 게이트전극들을 구비하는 2개의 전하검출부들을 구비하는 고체 이미지 센서에 있어서,

   화상신호를 읽는 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나의 전하전송전극들에 구동펄스들을 인가해서, 상기 전하전송전극들이 신호전하들을 전송할 수 있게 하는 단계; 및

   어떠한 화상신호도 읽지 않는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 나머지 하나의 전하전송전극들에 제 1의 직류전압을 인가하는 단계를 포함하는, 고체 이미지 센서로부터 화상신호를 읽기 위해 고체 이미지 센서를 구동하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1의 직류전압이, 화상신호를 읽는 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나의 전하전송전극들에 인가하는 구동펄스들의 하이레벨과 동일한 전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1의 직류전압이 접지전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 방법이 다음의 단계들:

   화상신호를 읽는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 구동펄스를 인가하는 단계; 및

   어떠한 화상신호도 읽지 않는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 나머지 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 제 2의 직류전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
5. 제 2항에 있어서, 상기 방법이 다음의 단계들:

   화상신호를 읽는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 구동펄스를 인가하는 단계; 및

   어떠한 화상신호도 읽지 않는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 나머지 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 제 2의 직류전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 방법이 다음의 단계들:

   화상신호를 읽는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 구동펄스를 인가하는 단계; 및

   어떠한 화상신호도 읽지 않는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 나머지 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 제 2의 직류전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 제 2의 직류전압이, 화상신호를 읽는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 인가하는 구동펄스들의 하이레벨과 동일한 전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
8. 제 5항에 있어서, 상기 제 2의 직류전압이, 화상신호를 읽는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 인가하는 구동펄스들의 하이레벨과 동일한 전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
9. 제 6항에 있어서, 상기 제 2의 직류전압이, 화상신호를 읽는, 상기 2개의 수평전하전송 레지스터들 중 하나에 접속된 전하검출부의 리셋 게이트전극에 인가하는 구동펄스들의 하이레벨과 동일한 전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
10. 제 4항에 있어서, 상기 제 1의 직류전압이 접지전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
11. 제 5항에 있어서, 상기 제 1의 직류전압이 접지전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.
12. 제 6항에 있어서, 상기 제 1의 직류전압이 접지전위인 것을 특징으로 하는 고체 이미지 센서의 구동방법.