KR100293774B1

KR100293774B1 - 고체촬상센서

Info

Publication number: KR100293774B1
Application number: KR1019980023746A
Authority: KR
Inventors: 미찌히로 모리모또
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2001-07-12
Also published as: CN1203458A; JPH1118009A; KR19990007254A

Abstract

본 발명의 고체 촬상 센서는 광전 변환용 포토다이오드; 상기 포토다이오드로부터 전하를 수신하여 전송하기 위한 수직 CCD 레지스터; 상기 포토다이오드와 상기 수직 CCD 레지스터를 포함하는 단위 화소; 상기 단위 화소가 2차원적으로 배열된 촬상 영역; 상기 수직 CCD 레지스터로부터 전하를 수신하여 전송하기 위한 수평 CCD 레지스터; 상기 수평 CCD 레지스터로부터의 전하를 검출하기 위한 전하 검출부; 및 상기 전하 검출부에서 검출된 전하에 대응하는 전기 신호를 출력하기 위한 출력 증폭기를 포함한다. 더욱이, 본 발명은 상술한 단위 화소 치수가 1：2의 종횡비를 갖는 것을 특징으로 한다. 정방 화소는 이들 화소들 중 2개 화소로 구성된 단위 화소가 수직으로 배열되어 형성되기 때문에 이 방식은 비인터레이스 방식에 대응할 수 있다. 즉, 인터레이스 주사 방식과 비인터레이스 방식의 2종류의 CCD 촬상 센서는 화소의 기본 구성을 공유할 수 있다.

Description

고체 촬상 센서{SOLID-STATE IMAGE SENSOR}

본 발명은 전하 결합 소자(CCD)형 2차원 고체 촬상 센서에 관한 것으로, 특히 텔레비젼용 및 멀티미디어용 모두를 위한 방식을 단기간에 개발할 수 있게 하는 화소 구성을 갖는 고체 촬상 센서에 관한 것이다.

이하, 도 5-15를 참조로 종래 기술에 대해서 설명한다.

도 5는 종래의 인터라인(interline) 전송형 고체 촬상 센서를 도시한 것이다.

이 고체 촬상 센서는 다음의 구성 요소, 즉 다수의 광전 변환용 포토다이오드(101), 포토다이오드(101)로부터 전하를 수신하여 전송하기 위한 수직 CCD 레지스터(102), 수직 CCD 레지스터(102)로부터 전하를 수신하여 전송하기 위한 수평 CCD 레지스터(103), 수평 CCD 레지스터(103)에 의해 전송된 전하를 검출하기 위한 전하 검출부(104), 및 전하 검출부(104)에 의해서 검출된 전하에 대응하는 전기 신호를 출력하기 위한 출력 증폭기(105)를 포함한다. 이점 쇄선으로 둘러싸인 부분은 단위 화소(106)이다.

도 6은 인터레이스(interlace) 주사 방식을 설명하기 위한 도면이다.

이전에 개발된 고체 촬상 센서들 중 많은 것은 텔레비젼에 이용되는 인터레이스 주사 방식에 부합하였다. 각 수평 라인은 포토다이오드의 각 행에 대응한다. 1프레임(스크린)은 2개의 필드로 구성되는데, 제1 필드는 기수 수평 라인으로 구성되고, 제2 필드는 우수 수평 라인으로 구성되어 있다. 텔레비젼에서는 라인을 하나걸러 하나씩 주사하여 의사적으로 스크린 수를 2배로 함으로써 스크린 플리커를 억제하는 기술이 널리 이용된다.

도 7은 HDTV(high definition television) 포맷으로 된 고체 촬상 센서의 스크린 레이아웃을 나타낸 도면이다.

유효 촬상 영역(111)의 수직 대 수평비(종횡비)는 9：16이다. HDTV 방식에 대응하는 2/3 인치 130만 화소 CCD 촬상 센서에 있어서는, 유효 화소수는 1258(H)×1035(V)이고, 단위 화소 치수는 7.6㎛(H)×5.2㎛(V)이다. 여기서, (H)는 수평을, (V)는 수직을 나타낸다. 이런 방식으로, 텔레비젼 포맷으로 된 고체 촬상 센서의 단위 화소는 일반적으로 정방 화소가 아니며, 이 단위 화소의 수직 대 수평비는 광학적 포맷과 화소수에 따라서 다르다.

도 8은 종래의 인터레이스 주사 방식의 고체 촬상 센서의 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.

단위 화소는 포토다이오드(101), 수직 CCD 레지스터(102), 단위 화소 분할을위한 소자 분리 영역(121), 및 포토다이오드(101)로부터 수직 CCD 레지스터(102)로 신호 전하를 독출하기 위한 독출 게이트 영역(122)을 포함한다. 수직 전송 CCD 전극(123, 124)은 수직 CCD 레지스터(102)내에 설정된다. 수직 전송 전극(124)은 또한 독출 게이트 전극으로 작용한다. 더욱이, 수직 전송 전극(123, 124)은 모두 수평적으로 인접한 단위 화소내의 수직 전송 전극들에 접속된다. 더욱이, 수직 전송 전극들(123, 124)의 상부에는 절연막을 통해서 수직 CCD 레지스터(102) 차폐용 차광막(미도시)이 배치되어 있다.

도 9는 도 8에 도시된 단위 화소를 포함하는 고체 촬상 센서에서 수직 CCD 레지스터 전극과 구동 펄스간의 대응을 나타낸 단면도이다.

여기서는 수직 CCD 레지스터가 4상 펄스(φV1-φV4)로 구동되는 경우가 도시되어 있다. 수직 전송 전극(123, 124)은 반도체 기판(131)의 표면상에 절연막(132)을 통해서 설정되어 있다. 4상 펄스로 구동하는 경우에, 하나의 전송단은 4개의 수직 전송 전극으로 구성되어 있다. 결과적으로, 하나의 화소는 도 8에 도시된 바와 같이 2개의 수직 전송 전극(123, 124)을 포함하므로 하나의 전송단은 2개 화소의 수직 전송 전극으로 구성된다.

도 10은 4상 구동 수직 CCD 레지스터에서의 전하 전송 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 10a는 각 수직 전송 전극에 인가된 전송 펄스의 타이밍도이다. 도 10b는 도 10a에서의 시각 t1-t9에 대응하는 각 수직 전송 전극의 하부[또는 "웰"]의 채널 전위도이다. 채널 전위는 도면의 하측에서 포지티브이다. 더욱이, 간단화를 위해 하나의 패킷의 하나의 신호 전하만을 전송하는 모드에 대해서 설명한다.시각 t1에서 전송 펄스(φV3, φV4)는 하이 레벨이 되고, 신호 전하는 φV3과 φV4가 인가되는 수직 전송 전극의 하부의 채널에 축적된다. 시각 t2에서는 φV1은 하이 레벨이 되고, 신호 전하는 3개 전극의 하부의 채널에 축적된다. 시각 t3에서는 φV3은 로우 레벨이 되고, 신호 전하는 φV4 및 φV1이 인가되는 2개의 전극의 하부의 채널에 축적된다. 즉, 신호 전하의 위치는 t1-t3 기간 동안에 하나의 전극만큼 시프트된다. 이하, 동일한 방식으로 신호 전하는 t1-t9 기간 동안에 4개의 전극(하나의 전송단에 대응)만큼 시프트된다. 이러한 반복적인 동작에 의해서 신호 전하는 수직 CCD 레지스터(102)내에서 전송된다.

도 10에서의 전송 상황으로부터 이해되듯이, 도 8에 도시된 형태의 화소에서는 모든 화소의 신호를 동시에 픽셀 바이 픽셀(pixel by pixel) 방식으로 독출하여 전송하는 것이 불가능하다. 통상적으로, 2개의 수직 인접한 화소의 신호 전하는 수직 CCD 레지스터(102)에서 가산되어 출력된다. 결과적으로, 각 화소를 개별적으로 독출하는데 비해 수직 해상도가 떨어진다. 그러나, 신호량은 2배가 되므로 양호한 신호 대 잡음비가 얻어진다. 더욱이, 이 방식은 한개 화소만큼 시프트시켜서 각 필드에 대해서 2개의 수직 인접 화소의 조합을 가산함으로써 인터레이스 주사 방식에 잘 부합하도록 되어 있다.

한편, 비인터레이스(non-interlaced) 방식(순차 주사 방식)을 이용하는 고체 촬상 센서는 근래에 개발되어 오고 있는 멀티미디어 설비에서 화상 입력 장치에 잘 적용된다. 이것은 멀티미디어 용도에는 정지 스크린이 종종 취급되므로 더욱 높은 해상도가 요구되기 때문이다.

도 11은 비인터레이스 방식을 설명하기 위한 도면이다.

각 수평 라인은 포토다이오드의 각 행에 대응한다. 하나의 프레임(스크린)은 순차 주사된 모든 수평 라인으로 구성되기 때문에 고해상 화질이 얻어진다. 더욱이, 화소 종횡비 정정 회로를 생략할 수 있는 정방 화소는 화상 회전과 같은 화상 조작에 적당하다.

도 12는 SXGA(super extended graphics array)에 적합한 고체 촬상 센서의 화소 레이아웃을 나타낸 것이다.

유효 촬상 영역(141)의 종횡비는 4：5이다. SXGA 방식의 2/3인치 130만 화소 CCD 촬상 센서의 경우에, 유효 화소수는 1280(H)×1024(V)이고, 단위 화소 치수는 6.7㎛(H)×6.7㎛(V)이다. 이런 방식으로, 정방 화소는 멀티미디어 목적으로 고체 촬상 센서에서 단위 화소로서 주류가 되었다.

도 13은 비인터레이스 방식의 고체 촬상 센서의 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.

단위 화소는 포토다이오드(101), 수직 CCD 레지스터(102), 각 단위 화소의 분할을 위한 소자 분리 영역(151), 및 포토다이오드(101)로부터 수직 CCD 레지스터(102)로 신호 전하를 독출하기 위한 독출 게이트 영역(152)을 포함한다. 수직 전송 CCD 전극(153 - 156)은 수직 CCD 레지스터(102)내에 설정된다. 수직 전송 전극(155)은 또한 독출 게이트 전극으로 작용한다. 더욱이, 수직 전송 전극(153 - 156)은 각각 수평적으로 인접한 단위 화소내의 수직 전송 전극들에 접속된다. 더욱이, 수직 전송 전극들(153 - 156)의 상부에는 절연막을 통해서 수직CCD 레지스터(102) 차폐용 차광막(미도시)이 배치되어 있다.

도 14는 도 13에 도시된 단위 화소를 포함하는 고체 촬상 센서에서 수직 CCD 레지스터 전극과 구동 펄스간의 대응을 나타낸 단면도이다.

여기서는 수직 CCD 레지스터가 4상 펄스(φV1-φV2)로 구동되는 경우가 도시되어 있다. 수직 전송 전극(153 - 156)은 반도체 기판(161)의 표면상에 절연막(132)을 통해서 설정되어 있다. 하나의 화소는 도 13에 도시된 바와 같이 4개의 수직 전송 전극(153 - 156)을 포함하므로 하나의 전송단은 하나의 화소에 대해 수직 전송 전극(153 - 156)으로 구성된다. 하나의 화소에 대응하는 하나의 전송단을 갖고서, 모든 화소에 대한 신호가 동시에 픽셀 바이 픽셀 방식으로 독출되어 전송될 수 있다. 모든 화소의 동시 독출은 비인터레이스 방식에 적용하기 위한 필요한 기능이다.

그러나, 이 배경 기술은 다음과 같은 문제를 갖고 있다. 상술한 바와 같이, 텔레비젼 방식을 위한 화소 구성은 멀티미디어 목적을 위한 화소 구성과는 다르다. 물론, 화소 특성을 최적화하는데 드는 시간과 비용은 CCD 촬상 센서를 개발하는 것의 절반 정도 든다. 결과적으로, 상술한 2종류의 CCD 촬상 센서를 개발하는데 약 2배의 시간이 더 걸리게 되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해소하기 위한 방법으로 일본 특개평 제7-143410호에 기재된 방법이 있다. 이 방법은 멀티미디오용 화소를 텔레비젼 포맷으로 구성(예컨대, HDTV용의 9：16의 종횡비)함으로써 상기 2종류의 CCD 촬상 센서에 드는 개발 시간을 줄인다.

그러나, 이 방법은 모든 화소를 동시에 독출할 수 있는 정방 화소 방식이다. 그 결과, 순수한 인터레이스 동작의 경우에, 각 신호 전하는 한개만의 포토다이오드를 위한 것이고, 충분한 신호 대 잡음비가 얻어지지 않는다. 4상 구동 수직 CCD 레지스터에 있어서는 수직 CCD 레지스터에서 2개의 수직 인접 포토다이오드의 신호 전하를 부가하기 위해서는 적어도 5종류 이상의 구동 펄스가 필요하다. 이것은 패드수와 구동 회로수가 증가되기 때문에 바람직스럽지 못하다.

수평 CCD 레지스터에서의 가산 방법은 구동 펄스의 종류를 증가시키지 않고 2개의 수직 인접 포토다이오드의 신호 전하를 가산하는 방법이다. 이 방법에 대해서 후술한다.

도 15는 수직 CCD 레지스터로부터 수평 CCD 레지스터로의 전하 전송 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 15a는 각 전송 전극에 인가된 전송 펄스의 수평 귀선 소거 기간의 타이밍도이다. 도 15b는 도 15a에서의 각 시각 t1-t9에 대응하는 각 전극의 하부의 채널의 전위도이다. 채널 전위는 도면의 하측이 포지티브이다. 더욱이, 간단화를 위해서 2개의 수직 인접 포토다이오드의 신호 전하(A, B)만을 전송하는 모드에 대해서 설명한다.

시각 t1에서, 전송 펄스(φV3, φV4)는 하이 레벨이 되고, 신호 전하(A, B)는 φV3과 φV4가 인가되는 수직 전송 전극의 하부의 채널에 축적된다. 시각 t2에서는 φV1은 하이 레벨이 되고, 신호 전하(A)는 하이 레벨 φH가 인가되는 수평 전송 전극의 하부쪽으로 전송된다. 더욱이, 신호 전하(B)의 전송은 도 10에서 설명한 바와 같은 일반적인 수직 전송 형태이므로 그에 대한 설명은 생략한다. 그 후,시각 t5에서 φV1은 로우 레벨이 되고, 신호 전하(A)는 수평 전송 전극의 하부로 완전히 전송된다. 마찬가지로, 신호 전하(B)도 수평 귀선 소거 기간의 제2 기간(t6-t9)에서 수직 전송 펄스 그룹에 의해서 수평 전송 전극의 하부로 전송된다. 이 때, 신호 전하(A)는 수평 전송 전극의 하부에 저장된다. 그 결과, 신호 전하(A)와 신호 전하(B)는 궁극적으로 시각(t9)에 도시된 바와 더해진다.

그러나, 수평 CCD 레지스터(103)에서의 이와 같은 신호 전하 가산은 문제를 갖고 있다. 특히, 텔레비젼 규격에 의해서 제한되는 수평 귀선 소거 기간내에 2주기의 수직 전송 펄스 그룹을 삽입해야 한다. 수직 CCD 레지스터(102)와 수평 CCD 레지스터(103)간에 국소적인 전송 손실이 생기면, 화상 재생 중에 수직 흑선이 생기고, 화질이 현저히 떨어진다. 국소 전송 손실을 억제하기 위해서는 최종 수직 전극에 인가된 전송 펄스가 로우 레벨이 되는 때부터 수평 전송이 시작되는 때까지의 기간 P가 가능한 길어야 한다. 그러나, 2주기의 수직 전송 펄스를 삽입하는 경우에는 이 기간 P는 명백히 크게 줄어들게 된다. 그 결과, 흑선 문제가 매우 쉽게 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 텔레비젼용 CCD 촬상 센서에 사용되는 인터레이스 주사 방식에 적합한 화소 구성에 기초하여 모든 화소의 동시 독출이 가능한 정방 화소를 제공하고, 멀티미디어용 CCD 촬상 센서를 단기간에 개발할 수 있는 고체 촬상 센서를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 고체 촬상 센서는, 광전 변환용 포토다이오드 및 상기 포토다이오드로부터의 전하를 수신하여 전송하는 수직 CCD 레지스터를 포함하는 단위 화소가 2차원 형상으로 배열된 촬상 영역과, 상기 수직 CCD 레지스터로부터의 전하를 수신하여 전송하는 수평 CCD 레지스터와, 상기 수평 CCD 레지스터로부터의 전하를 검출하는 전하 검출부와, 상기 전하 검출부에서 검출된 전하에 대응하는 전기 신호를 출력하는 출력 증폭기를 구비하되, 상기 수직 CCD 레지스터의 1전송단이 상기 단위 화소의 2화소분의 수직 전송 전극으로 구성되고, 상기 단위 화소의 종횡비가 1:2이고, 상기 단위 화소 1개를 1화소로 하여 인터레이스 방식에 대응시킴과 함께, 상기 단위 화소의 종방향 2개를 합하여 정방형 1화소로 하여 비인터레이스 방식에 대응시키는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 본 발명은 상술한 단위 화소 치수가 1：2의 종횡비를 갖는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상술한 수직 CCD 레지스터의 1 전송단은 상기 단위 화소의 2화소분의 수직 전송 전극으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 고체 촬상 센서는, 광전 변환용 포토다이오드; 상기 포토다이오드로부터 전하를 수신하여 전송하기 위한 수직 CCD 레지스터; 상기 포토다이오드와 상기 수직 CCD 레지스터를 포함하는 단위 화소; 상기 단위 화소가 2차원적으로 배열된 촬상 영역; 상기 수직 CCD 레지스터로부터 전하를 수신하여 전송하기 위한 수평 CCD 레지스터; 상기 수평 CCD 레지스터로부터의 전하를 검출하기 위한 전하 검출부; 및 상기 전하 검출부에서 검출된 전하에 대응하는 전기 신호를 출력하기 위한 출력 증폭기를 포함한다.

더욱이, 본 발명은 상기 단위 화소가 상기 수직 CCD 레지스터의 1/2 전송단에 대응하는 수직 전송 전극을 포함하는 종횡비가 1：2인 반화소(half pixel)를 수직으로 2개 배열한 정방 화소인 것을 특징으로 한다.

인터레이스 주사 방식에 적합한 화소의 종횡비는 1：2이다. 수직 CCD 레지스터의 1/2 전송단에 대응하는 수직 전송 전극은 이들 화소내에 설정된다. 한편, 정방 화소는 이들 화소 들중 2개 화소로 구성된 단위 화소가 수직으로 배열되어 형성된다. 수직 CCD 레지스터의 1 전송단에 대응하는 수직 전송 전극은 이들 정방 화소내에 포함된다. 따라서, 이 방식은 모든 화소의 동시 독출이 가능하기 때문에 비인터레이스 방식에 적용될 수 있다. 즉, 2종류의 CCD 촬상 센서, 즉 인터레이스 주사 방식과 비인터레이스 방식은 화소의 기본 구성을 공유할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예인 인터레이스 주사 방식의 고체 촬상 센서에서 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 화소를 HDTV 포맷으로 한 고체 촬상 센서의 화소 배열도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예인 비인터레이스 방식의 고체 촬상 센서에서 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예의 정방 화소를 VGA 포맷으로 한 고체 촬상 센서의 화소 배열도.

도 5는 일반적인 인터라인 CCD 고체 촬상 센서를 도시한 블록도.

도 6은 인터레이스 주사 방식을 설명하기 위한 도면.

도 7은 HDTV 포맷으로 된 고체 촬상 센서의 화소 배열도.

도 8은 종래의 인터레이스 주사 방식의 고체 촬상 센서에서 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도.

도 9는 도 8에 도시된 단위 화소를 가진 고체 촬상 센서에서의 수직 CCD 레지스터의 전극과 구동 펄스간의 대응을 도시한 단면도.

도 10은 4상 구동 수직 CCD 레지스터에서의 전하 전송 동작을 설명하기 위한도면으로서, 도 10a는 각 수직 전송 전극에 인가된 전송 펄스의 타이밍도, 도 10b는 도 10a에서 각 시각 t1 - t9에 대응하는 각 수직 전송 전극의 하부의 채널 전위도.

도 11은 비인터레이스 방식을 설명하기 위한 도면.

도 12는 SXGA 포맷으로 된 고체 촬상 센서의 화소 배열도.

도 13은 비인터레이스 방식의 고체 촬상 센서에서 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도.

도 14는 도 13에 도시된 단위 화소를 가진 고체 촬상 센서에서의 수직 CCD 레지스터의 전극과 구동 펄스간의 대응을 도시한 단면도.

도 15은 수직 CCD 레지스터로부터 수평 CCD 레지스터로의 전하 전송 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 15a는 각 전송 전극에 인가된 전송 펄스의 수평 귀선 소거 기간의 타이밍도, 도 15b는 도 15a에서 각 시각 t1 - t9에 대응하는 각 전극의 하부의 채널 전위도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 소자 분리 영역

2 : 독출 게이트 영역

3 : 수직 전송 전극

101 : 포토다이오드

102 : 수직 CCD 레지스터

103 : 수평 CCD 레지스터

104 : 전하 검출부

105 : 출력 증폭기

106 : 단위 화소

111 : 유효 촬상 영역

131 : 반도체 기판

132 : 절연막

도 1은 본 발명의 제1 실시예로서, 인터레이스-주사형 고체 촬상 센서 내의 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.

단위 화소는 포토다이오드(101), 수직 CCD 레지스터(102), 각 화소를 분리하기 위한 소자 분리 영역(1), 및 포토다이오드(101)로부터 수직 CCD 레지스터(102)로 신호 전하를 독출하기 위한 독출 게이트 영역(2)을 포함한다. 수직 전송 전극(3, 4)은 수직 CCD 레지스터(102)상에 설치된다. 수직 전송 전극(4)은 독출 게이트 전극으로서도 기능한다. 또한, 수직 전송 전극(3, 4)는 모두 수평적으로 인접한 단위 화소 내의 수직 전송 전극에 접속되어 있다. 더구나, 수직 CCD 레지스터(102)를 보호하기 위해 절연막을 이용하여 수직 전송 전극(3, 4)의 상부에 차광막(미도시)이 설치된다. 화소의 종횡비는 1:2로 특정되며, 기타 구성은 도 8에도시된 종래 화소와 동일하다. 또한, 구동 방법은 상술한 바와 같다. 명백하게도, 1:2의 종횡비는 1인 수직값에 대해 수평값이 2임을 의미한다. 또한, 수직 방향과 교차 방향이 일치하고 수평 방향과 측면 방향이 일치한다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시예인 화소를 가진 고체 촬상 센서에서 HDTV 포맷의 화소 배열도이다.

유효 화상 영역(11)의 종횡비는 9:16이다. 예를 들어, 단위 화소의 형상은 10.4㎛(H)×5.2㎛(V)이고 화소의 유효수는 923(H)×1035(V)이며, HDTV 방식에 대응하는 2/3 인치 100만 화소 CCD 화상 센서가 구성될 수 있다.

도 3은, 본 발명의 제2 실시예인, 비인터레이스형 고체 촬상 센서 내의 단위 화소의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.

단위 화소는, 도 1에 도시된 인터레이스 주사 방식에 대응하며, 서로 수직으로 배열되고 종횡비가 1:1인 정방 화소로 특정되는 두 개의 화소를 가진다. 도 1에 도시된 바와 동일한 기호는 대응되는 소자로 이용되었으며, 이것에 대한 설명은 생략되었다. 네 개의 수직 전송 전극이 하나의 정방 화소내에 포함되어 있기 때문에, 하나의 화소는 하나의 전송 수준에 대응함으로써 모든 화소의 신호는 독립적으로 독출되고 동시에 전송될 수 있다. 결론적으로, 이러한 배열은 비인터레이스 방식에 이용될 수 있다. 더구나, 정방 화소에서 화소당 신호의 양은 수직 CCD 레지스터(102)에 부가된 두 개의 포토다이오드(101)의 신호에 대응한다. 명백하게도, 두 개의 포토다이오드(101)의 신호 부가는 종래의 인터레이스 주사 방식내의 두 개의 수직 화소의 부가에서와 동일한 방식으로 수행된다.

도 4는, 본 발명의 제2 실시예인 화소를 가진 고체 촬상 센서에서 비디오 그래픽 어레이(VGA) 포맷의 화소 배열도이다.

유효 화상 영역(21)의 종횡비는 3:4이다. 예를 들어, 단위 화소의 치수는 10.4㎛(H)×10.4㎛(V)이고 유효 화소수는 640(H)×480(V)이며, VGA 포맷에 대응하는 1/2 인치 30만 화소 CCD 화상 센서가 구성될 수 있다. 달리 말하자면, 도 3에 도시된 정방 화소가 도 1에 도시된 인터레이스 주사 단위 화소로 구성되기 때문에, 도 2에 도시된 텔레비젼용 및 도 1에 도시된 멀티미디어용의 두 가지 유형의 CCD 화상 센서를 단기간 내에 개발하는 것이 가능하다.

본 발명은 다음의 효과를 가진다. 화소 구성이 종래의 인터레이스 주사 방식의 구성과 동일하기 때문에, 두 개의 수직으로 인접하는 화소에 대한 신호 전하는 수직 CCD 레지스터에 용이하게 부가된다. 결론적으로, 부적절한 흑선의 문제점이 발생하지 않는다. 또한, 단위 화소가 종횡비가 1:2인 두 개 화소의 수직적인 배열을 포함하도록 함으로써 사각형 화소를 형성할 수 있으며 이러한 정방 화소는 수직 CCD 레지스터의 하나의 전송 수준에 대응하는 수직 전송 전극을 포함한다. 그 결과, 모든 화소의 독출이 동시에 발생하는 것이 가능하고 이러한 화소는 비인터레이스 방식에 대응될 수 있다.

구체적으로, 화소의 기본 구조는 인터레이스 주사 및 비인터레이스 방식의 두 가지 CCD 화상 센서로 구분될 수 있다. 그래서, 텔레비젼용 및 멀티미디어용의 두 가지 소자가 하나의 소자를 개발하는 데 필요한 시간으로 개발될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 사상과 필수적인 특성을 배제하지 않고 기타 구체적인 유형에 구현될 수 있다. 그래서, 본 실시예는 명세서의 기술에 더하여 첨부된 청구 범위에 의해 표시된 본 발명의 사상의 예시적이고 비제한적인 모든 측면에서 고려되어질 수 있으며 따라서 청구 범위와 동일한 의미와 범위 내에서 모든 변경은 청구 범위내의 것으로 간주된다.

명세서, 청구 범위, 도면, 및 요약을 포함하는 일본 특허 출원(제9-167462호)에 개시된 모든 내용은 본 명세서에 참조로 구비된다.

Claims

광전 변환용 포토다이오드 및 상기 포토다이오드로부터의 전하를 수신하여 전송하는 수직 CCD 레지스터를 포함하는 단위 화소가 2차원 형상으로 배열된 촬상 영역과,

상기 수직 CCD 레지스터로부터의 전하를 수신하여 전송하는 수평 CCD 레지스터와,

상기 수평 CCD 레지스터로부터의 전하를 검출하는 전하 검출부와,

상기 전하 검출부에서 검출된 전하에 대응하는 전기 신호를 출력하는 출력 증폭기를 구비한 고체 촬상 장치에 있어서,

상기 수직 CCD 레지스터의 1전송단이 상기 단위 화소의 2화소분의 수직 전송 전극으로 구성되고, 상기 단위 화소의 종횡비가 1:2이고, 상기 단위 화소 1개를 1화소로 하여 인터레이스 방식에 대응시킴과 함께, 상기 단위 화소의 종방향 2개를 합하여 정방형 1화소로 하여 비인터레이스 방식에 대응시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.
제1항에 있어서, 상기 수직 CCD 레지스터는 2n상(n은 자연수) 펄스에 의해 구동되고, 상기 수직 CCD 레지스터내에 설정된 수직 전송 전극의 수는 단위 화소당 n인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.
제1항에 있어서, 상기 수직 CCD 레지스터는 4상 펄스에 의해 구동되고, 상기 수직 CCD 레지스터내에 설정된 수직 전송 전극의 수는 단위 화소당 2인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.
제1항에 있어서, 상기 단위 화소는 포토다이오드; 수직 CCD 레지스터; 각 단위 화소를 분리하기 위한 소자 분리 영역; 및 상기 포토다이오드로부터 상기 수직 CCD 레지스터로 신호 전하를 독출하기 위한 독출 게이트 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.
제2항에 있어서, 상기 단위 화소는 포토다이오드; 수직 CCD 레지스터; 각 단위 화소를 분리하기 위한 소자 분리 영역; 및 상기 포토다이오드로부터 상기 수직 CCD 레지스터로 신호 전하를 독출하기 위한 독출 게이트 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.
제3항에 있어서, 상기 단위 화소는 포토다이오드; 수직 CCD 레지스터; 각 단위 화소를 분리하기 위한 소자 분리 영역; 및 상기 포토다이오드로부터 상기 수직 CCD 레지스터로 신호 전하를 독출하기 위한 독출 게이트 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.
제1항에 있어서, 상기 고체 촬상 센서는 인터레이스 주사 방식과 비인터레이스 방식 모두에 이용되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 센서.