KR100325186B1

KR100325186B1 - 고체 촬상장치의 구동방법

Info

Publication number: KR100325186B1
Application number: KR1019990026762A
Authority: KR
Inventors: 후루미야마사유끼
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-03
Publication date: 2002-02-25
Also published as: US6760072B1; JP2000023045A; JP3302927B2; KR20000011468A

Abstract

(a) 픽셀(8b)에 펄스가 인가될 때 광전 변환소자(4)로부터 신호 전하를 복수개의 픽셀(8a, 8b, 8c, 8d)로 구성된 수직 CCD(5)에 전송하는 단계, (b) 상기 수직 CCD(5)로부터 신호 전하를 수평 CCD(2)로 전송하는 단계, 및 (c) 수평 CCD(2)로부터 신호 전하를 외부회로로 출력하는 단계를 구비하며, 상기 펄스는 매 2개 이상의 픽셀라인당 픽셀에 인가되어 픽셀라인으로 인가되는 펄스 및 다른 픽셀라인으로 인가되는 펄스가 상이한 타이밍에서 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법이 제공된다. 상기 방법은, 펄스들이 모든 신호 독출기에 동시에 인가되기 때문에, 광다이오드로 전하가 역으로 전송되는 전압인 기판의 전압이 상승되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

Description

고체 촬상장치의 구동방법 {METHOD OF DRIVING SOLID-STATE IMAGE SENSOR}

본 발명은 고체 촬상장치의 구동방법에 관한 것으로, 특히 신호 독출기에 펄스가 인가되는 경우에 광전 변환소자로부터 수직 CCD(charge coupled device)로의 신호 전하들을 신호 독출기를 통해 독출해 내는 방법에 관한 것이다.

최근, 컴퓨터에 이미지를 입력하기 위하여 개인 컴퓨터용(PC용) 카메라가 개발되었다. NTSC 및 PAL 등의 텔레비젼 시스템을 채용하고 있는 종래의 카메라에 사용된 촬상장치는 통상적으로 프레임을 2개의 필드로 디스플레이하는 인터레이스 시스템을 사용하여 설계되었다. 예컨대, 이러한 촬상장치에 대해서는 무심사된 일본 특허 제 62-154891호 및 제 9-275206호에서 제안된 바 있다.

그러나, 인터레이스 시스템의 촬상장치에서는 이미지의 해상도가 낮게 되는 문제점을 안고 있다. 따라서, 최근에는 카메라에 설치된 촬상장치를 이미지의 해상도를 향상시키기 위하여 비-인터레이스 시스템을 사용하여 설계하고 있다. 비-인터레이스 시스템에서는 프레임을 구성하는 수평 주사선을 지나는 신호들이 시간순으로 출력된다. 비-인터레이스 시스템에서는 이미지들을 개인용 컴퓨터 등의 스크린에 용이하게 디스플레이할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 비-인터레이스 시스템에 연관된 촬상장치인 프로그레시브 스캔 타입 촬상장치에 대한 수요가 있어 연구 및 개발되고 있다.

도 1 은 프로그레시브 스캔 시스템에 연관된 인터라인 타입 전하 결합 소자(CCD) 촬상장치의 평면도이다. 도시된 CCD 촬상장치는 이미지 센싱 영역(1), 수평 CCD(2), 출력부 또는 전하 검출기(3), 이미지 센싱 영역(1)에 2차원 매트릭스형으로 배열된 복수개의 광다이오드(4) 및 광다이오드의 각 열에 각각 인접배치된 복수개의 수직 CCD(5)로 구성된다.

광다이오드(4)는 각기 광을 신호 전하로 변환하여 변환된 전하를 내부에 축적한다. 수직 CCD(5)는 각기 광다이오드(4)로부터 전송된 신호 전하들을 수직으로 전송한다. 전하 독출기(6)는 각각의 광다이오드(4)와 각각의 수직 CCD(5) 사이에 배치되며, 각 광다이오드(4)로부터 각 수직 CCD(5)로 신호 전하를 독출한다. 광다이오드(4), 수직 CCD(5) 및 전하 독출기(6)를 제외한 이미지 센싱 영역(1)은 다른 광다이오드로부터 광다이오드를 절연하는 절연영역을 규정한다. 이 광다이오드, 수직 CCD(5) 및 전하 독출기(6)를 제외한 이미지 센싱 영역(1)은 장치분리영역(7)을 규정한다.

동작시, 각 광다이오드(4)에서는 일정 기간동안에 광이 전하로 변환되며, 이렇게 발생된 전하는 각 광다이오드(4)에 축적된다. 광다이오드(4)에 축적된 전하들은 전하 독출기(6)에 소정의 전압을 인가함으로써 전하 독출기(6)를 통하여 수직 CCD(5)로 독출된다. 수직 CCD(5)로 독출되어 들어간 전하들은 라인단위로 수평 CCD(2)에 전송된다. 수평 CCD(2)에 전송된 전하들은 수평 CCD(2)내에 수평으로 전송된 다음, 출력전압으로서 출력부(3)에서 검출된다.

도 2 는 프로그레시브 스캔 시스템에 채용된 촬상장치의 이미지 센싱 영역(1)의 일부를 확대한 도면으로서, 매 3개의 수직 픽셀당 신호를 독출할 수 있다. 도 2 에 나타낸 이미지 센싱 영역(1)의 일부는 수직의 5개 픽셀 ×수평의 3개 픽셀에 의해 규정된다.

수직 CCD(5)의 각각은 각 광다이오드(4)마다 4개의 수직 전송전극(8a, 8b, 8c 및 8d)을 포함한다. 이들 수직 전송전극(8a, 8b, 8c 및 8d)중의 적어도 하나는 광다이오드(4)로부터 수직 CCD(5)로의 신호 전하 독출용의 독출전극으로서 이중으로 기능한다. 예를들어, 수직 전송전극(8b)은 도 2 에서 독출전극으로서 이중으로 기능한다.

도 2 에 나타낸 촬상장치에서, 수직 CCD(5)에서의 전하의 전송은 4-위상 구동펄스들에 의해 수행된다. 더 상세히 설명하면, 4개의 위상 펄스(φV1 내지 φV4)가 4-전극 주기동안에 수직 전송전극(8a 내지 8d)에 각각 인가된다.

단순화시키기 위해 최우측의 수직 CCD(5)의 수직 전송전극(8a, 8b, 8c 및 8d)에만 이들 4개의 위상 펄스(φV1 내지 φV4)가 인가되는 것으로 나타내고 있으나, 수직 CCD(5)의 공통라인에 위치한 전극들에도 동일한 위상 펄스가 인가된다. 예컨대, 구동펄스(φV1)는 도 2 에 나타낸 3개의 수직 CCD(5)의 최상측에 위치한 모든 수직 전송전극(8)에 인가된다.

매 3개의 픽셀라인에서 신호를 독출해 내기 위해서, 구동펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)가 매 3개의 픽셀라인에서 독출전극으로서 작용하는 수직 전송전극(8B)에 개별적으로 인가될 수 있다.

도 3 은 도 2 에 나타낸 수개의 픽셀들을 확대한 평면도이다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 수직 CCD(5)의 전송채널은 광다이오드(4)에 인접하여 수직으로 연장된다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 전하전송펄스가 인가되는 수직 전송전극(8a 내지 8d)은 각기 3개 층으로 된 다결정실리콘으로 구성된다. 수직 전송전극(8a 내지 8d)중의 하나, 더 자세히 설명하면 수직 전송전극(8d)은 광다이오드(4)로부터 수직 CCD(5)에 신호 전하를 전송하는 독출전극으로서 이중으로 기능한다.

도 4 는 도 3 의 라인 IV-IV를 따라서 본 단면도로서, 수직 전송전극(8)의 구조를 나타낸다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 구동펄스(φV1)는 제 1 다결정실리콘층으로 구성된 수직 전송전극(8-1)에 인가되며, 구동펄스(φV2)는 제 1 다결정실리콘층의 상부에 증착된 제 2 다결정실리콘층으로 구성된 수직 전송전극(8-2a)에 인가되며, 구동펄스(φV3)는 제 2 다결정실리콘층으로 구성된 수직 전송전극(8-2b)에 인가된다. 수직 전송전극(8-2a 및 8-2b)은 서로 전기적으로 절연되어 있으므로, 이들이 공통의 다결정실리콘층으로 구성되어 있기는 하나, 수직 전송전극(8-2a 및 8-2b)에 펄스를 분리하여 개별적으로 인가할 수 있다. 구동펄스(φV3)는 제 2 다결정실리콘층의 상부에 증착된 제 3 다결정실리콘층으로 구성된 수직 전송전극(8-3)에 인가된다.

도 5 는 도 3 의 라인 V-V를 따라서 본 단면도이다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 촬상장치는 n형 기판(9), 이 기판(9)에 형성된 p형 웰층(10), 광전 변환을 수행하고 발생된 신호 전하의 축적을 수행하는 n형 광다이오드층(11), 전하를 수직으로 전송하는 n형 수직 CCD 매입층(12), 광다이오드층(11)으로부터 n형 수직 CCD 매입층(12)으로의 전하를 독출해 내는 전하 독출기(6, 미도시), 수직 CCD 매입층(12)의 바로 아래에 위치한 p형 수직 CCD 웰층(13), 광다이오드층(11)의 상부 및 광다이오드층(11)과 상기 층들(12 및 13) 사이에 형성된 과도핑 p형 불순물층(14), p형 웰층(10)상에 형성된 절연막(15), 다결정실리콘으로 구성되며 수직 CCD 매입층(12)의 상부에서 절연막(15)의 범위내에 형성된 수직 CCD 전송전극(8) 및 절연막(15)상에 형성된 광차폐막(16)으로 구성되며, p형 웰층(9)은 n형 광다이오드층(11), n형 수직 CCD 매입층(12) 및 전하 독출기(6)를 포함한다. 광차폐막(16)은 광다이오드층(11)의 상부에 개구를 갖고 형성된다.

도 6a 내지 도 6c 는 프로그레시브 스캐닝 동작에 의해 전하가 전송되는 방식을 나타낸 것이다. 설명의 간략화를 위하여, 도 6a 내지 도 6c 에서는 1개의 수직 CCD(5) 및 이 수직 CCD(5)의 아래에 위치한 수평 CCD(2)의 일부만을 나타낸다. 도 6a 내지 도 6c 에서, 속이 채워진 원()은 전하를 보유하고 있는 패킷을 나타낸다.

도 6a 를 참조하면, 광다이오드(PD1 내지 PD6)는 일정 주기동안 광에 노출됨으로써 광을 신호 전하로 변환시키며, 이렇게 발생된 신호 전하들을 내부에 축적하게 된다. 독출전압이 모든 독출전극(6)들에 인가되는 경우, 광다이오드(PD1 내지 PD6)내에 축적된 신호 전하들은 수직 CCD(5)로 독출된다.

다음으로, 도 6b 에 나타낸 바와 같이, 수직 CCD(5)로 독출되어 나간 신호 전하들은 라인단위로 수평 CCD(2)에 수직으로 전송된다.

다음으로, 도 6c 에 나타내 바와 같이, 수직 CCD(5)에 전송된 신호 전하는 수평 CCD(2)에 도달되며, 수평 CCD(2)를 통하여 출력부(3)에 전송된다. 최종으로, 이 신호 전하는 출력부(3)(도 6a 내지 도 6c 에는 도시되지 않음)를 통해 출력된다.

도 7 은 수직 구동펄스(φV1 내지 φV4)의 파형과 전하들이 프로그레시브 스캐닝 동작에 의해 전송되는 방식을 나타낸 것이다.

수직 구동펄스의 파형을 1개의 수직 블랭킹 주기 및 후속 2개의 수평 블랭킹 주기에 걸쳐서 도시했다. 수직 구동펄스는 4개의 위상 펄스이다. 독출 펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)가 수직 CCD(5)에 인가되는 경우, 광다이오드(4)로부터 신호 전하들이 수직 CCD(5)로 독출된다.

도 7 에서, 독출 펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)를 별개의 펄스로 나타내었으나, 독출 펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)는 수직 전송전극(8b)에 인가되어 독출 펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)가 수직 구동펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)상에서 각각 중첩되는 형태로 독출전극으로서 이중으로 기능한다는 것을 주목해야 한다.

도 7 의 하반부에 전하의 전송방식을 나타내었다. 광다이오드(4) 및 수직 전송전극(8)은 좌단에 도시된다. 최하측 행은 수평 CCD(2)를 구성하는 수평 전송전극을 나타낸다. 수평 구동펄스(φH1)는 수평 전송전극에 인가된다.

도 7 의 하반부에서, 빗금이 없는 직사각형은 전하가 축적될 수 있으나 신호 전하를 갖지 않는 패킷을 갖는 수직 전송전극을 나타내며, 빗금친 직사각형은 전하가 축적된 패킷을 갖는 수직 전송전극을 나타낸다. 도 7 의 상단에 나타낸 파형으로부터 시간의 경과에 따른 전하의 전송을 알 수 있으며, 좌측에 도시된 수직 전송전극(8) 및 광다이오드(4)에 의해 전하가 소정의 타이밍에 수직 CCD의 가까이에 위치하게 된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 전하가 전송되는 방식을 알 수 있다.

도 7 을 참조하면, 수직 구동펄스(φV1 내지 φV4)가 중간레벨에 있으면, 연관된 수직 전송전극(8)의 아래에 위치한 채널은 전하를 축적할 준비가 완료된 상태이다. 수직 구동펄스(φV1 내지 φV4)가 저레벨에 있으면, 연관된 수직 전송전극(8)의 아래에 위치한 채널은 전하를 축적할 준비가 완료되지 않은 상태이다.

독출펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)가 고레벨에 있으면, 연관된 광다이오드(4)로부터 신호 전하가 수직 CCD(5)로 독출되어 나간다. 독출펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)가 저레벨에 있으면, 신호 전하는 독출되지 않는다.

시간 t1 시에, 모든 독출펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)는 동시에 고레벨이 되며, 모든 광다이오드(4)내에 축적되어 있던 신호 전하는 수직 CCD(5)로 독출되어 나간다. 이 독출된 신호 전하들은 고레벨에 있는 수직 구동펄스(φV3)에 접속된 수직 전송전극(8) 및 중간레벨에 있는 수직 구동펄스(φV4)에 접속된 수직 전송전극(8)의 아래에 위치한 채널에 모두 축적된다. 그 다음, 이 신호 전하들은 수평 블랭킹 기간내에 각 수직 CCD(5)로 픽셀단위로 하향 및 수직으로 전송된다.

도 8a 는 펄스가 3개의 픽셀라인 단위로 수직 전송전극에 인가되는 촬상장치의 수직 전송전극(8) 및 광다이오드(4)를 나타낸 것이며, 도 8b 는 광다이오드(4)로부터 수직 CCD(5)에 전하가 전송되는 경우에 인가되는 펄스의 파형을 나타낸 것이다. 더 상세히 설명하면, 도 8b 는 펄스(φTGA, φTGB 및 φTGC)가 중첩되는 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)의 파형을 나타낸다.

광다이오드(4)내에 축적된 전하가 수직 CCD(5)로 독출되어 나가기 전에는 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 예를들어 0V에서 중간레벨에 있다. 시간 t1 시에, 모든 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 예를들어 15V인 고레벨로 상승된다. 그 결과, 전하 독출기(6)의 채널은 턴온되며, 따라서 광다이오드(4)내에 축적된 신호 전하들이 수직 CCD(5)로 독출된다.

모든 전하들이 수직 CCD(5)로 독출되어 나가도록 하기 위하여, 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 약 2㎲동안 고레벨로 유지된다. 그 후, 모든 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 시간 t2 에 중간레벨로 하강된다. 그 결과, 전하 독출기(6)의 채널이 오프된다.

전술한 프로그레시브 스캔 타입 촬상장치에서, 약 15V의 양의 고전압 펄스가 모든 전하 독출기(6)에 동시에 인가된다. 그 결과, 펄스전압의 인가로 인해, p형 웰층(10)내의 접지 전위가 동요되는 문제가 발생되어, 광다이오드(4)로 전하가 역으로 전송되는 전압인 기판의 전압이 상승된다(이하, 이 기판전압을 '역전송 기판전압'이라 함).

이하, 이 문제에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 9 는 표준 기판전압이 설정되는 때의 기판의 깊이와 전자의 전위 사이의 관계를 나타낸 것이다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 기판의 깊이방향으로의 불순물의 종단면은 과도핑 p형 불순물층(14), n형 광다이오드층(11), p형 웰층(10) 및 n형 기판(9)을 포함한다. 이 구조에서, 과도핑 p형 불순물층(14)에 존재하는 전자의 경우에는 전위가 0V로 유지되며, 이 전위는 n형 광다이오드층(11)에 존재하는 전자에 대하여 밸리를 형성하게 된다. p형 웰층(10)은 접지전위인 0V가 인가되며, 기판(9)에는 약 5V 내지 8V의 범위의 전압이 인가된다.

p형 웰층(10)은 과도핑 p형 불순물층(14)보다 조금 덜 도핑되게 되므로, p형 웰(10)의 불순물 농도는 기판의 전압 및 다른 전극의 전압에 의해 영향을 받게 된다.

예를들어, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 기판의 전압이 약 10V 내지 15V로 상승되면, p형 웰층(10)의 전위는 기판의 전압과 동반하여 변화되어, p형 웰층(10)의 전위가 더 깊어지게 되며, 그 결과 광다이오드의 용량이 감소된다.

반면, 도 11 에 나타낸 바와 같이, 기판의 전압이 약 2V로 상승되게 되면, 광다이오드와 기판 사이의 전위차가 감소되어, 전하가 기판으로부터 광다이오드로 역으로 전송된다. 이 상태에서는 촬상장치가 작동되지 않게 된다. 이 때문에, 통상적으로 기판의 전압은 역전송 전압보다 약 1V 만큼 더 높은 전압으로 설정된다.

더 상술하면, 역전송 전압이 약 2V 내지 3V의 범위내에 있으므로, 최소 기판전압은 3V 내지 4V 에서 설정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 독출 펄스가 동시에 모든 전송전극들에 인가되지 않는 종래의 NTSC 및 PAL 등의 텔레비젼 시스템에 있어서는 역전송 전압이 비교적 낮다. 이는 통상 인터레이스 시스템에 따라서 작동되는 종래의 텔레비젼 시스템에서는, 전하가 라인 단위로 독출되어 나가는 타이밍이 다른 라인에서 전하들이 독출되는 다른 타이밍과 상이하기 때문이다.

그러나, 전술한 바와 같이, 프로그레시브 스캔 타입 촬상장치에서는 모든 전극들에 펄스가 동시에 인가되기 때문에, 인가된 펄스전압에 의해 p형 웰층의 접지전위가 동요하게 되어, 역전송 전압이 상승되는 문제가 있었다.

그 결과, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 예컨대 15V의 양의 고전압이 전하 독출용 펄스로서 독출전극에 인가되므로, 광다이오드의 n형 광다이오드층의 전위가 동요되며, 또한 독출전압이 인가되지 않는 경우에 비하여 광다이오드의 전위가 더 심하게 동요된다.

이러한 상태하에서는, 기판의 전압을 통상의 경우에서와 같이 5V로 설정한다고 하더라도, 광다이오드의 전위와 기판의 전압의 관계에서 보면 이 기판의 전압은 낮다. 그 결과, 도 12 에 곡선 C2로 나타낸 바와 같이, 기판으로부터 전하들이 바로 광다이오드로 역으로 전송된다. 이 경우, 역전송 전압은 약 5V 내지 6V로 상승된다.

따라서, 기판의 전압은 역전송 전압보다 1V 만큼 더 높게 설정될 필요가 있으므로, 기판의 전압은 6V 내지 7V로 설정되어야 한다. 이는 촬상장치가 광다이오드내에 축적되는 소량의 전하에 의해 동작되어야 함을 의미한다. 그 결과, 광 다이오드내에 다량의 전하를 축적하는 것이 불가능하며, 따라서 동적범위가 제한되며, 고품질의 이미지 출력을 얻을 수 없게 된다.

전술한 문제점의 관점에서, 본 발명의 목적은, 역전송 전압의 증대를 방지할 수 있는 촬상장치의 구동방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 프로그레시브 스캔(progressive scan, 순차주사) 타입 인터레이스 (interlace, 비월) CCD 촬상장치의 평면도.

도 2 는 매 3개의 픽셀라인당 독출 펄스가 인가되는 촬상장치의 수직 CCD 및 광다이오드의 평면도.

도 3 은 도 2 의 일부에 대한 확대도.

도 4 는 도 3 의 라인 IV-IV 를 따라서 본 단면도.

도 5 는 도 3 의 라인 V-V 를 따라서 본 단면도.

도 6a 내지 도 6c 는 프로그레시브 스캔 동작으로 전송되는 전하들을 나타낸 도면.

도 7 은 프로그레시브 스캔 동작에 의한 전하의 전송 및 수직 구동펄스의 파형을 나타낸 도면.

도 8a 는 매 3개의 픽셀라인당 독출전압이 인가되는 종래의 촬상장치의 수직 CCD 및 광다이오드의 평면도.

도 8b는 독출펄스의 파형을 나타낸 도면.

도 9 는 표준 기판전압이 설정되는 때 기판의 깊이방향으로의 기판의 깊이와 전자의 전위 사이의 관계를 나타낸 도면.

도 10 은 기판전압이 상승된 경우의 기판의 깊이방향으로의 기판의 깊이와 전자의 전위 사이의 관계를 나타낸 도면.

도 11 은 기판전압을 과도하게 하강시키게 되어 전하들이 기판으로부터 광다이오드로 역으로 전송되는 경우의 기판의 깊이방향으로의 기판의 깊이와 전자의 전위 사이의 관계를 나타낸 도면.

도 12 는 프로그레시브 스캔 타입 촬상장치에서 기판의 깊이방향으로의 기판의 깊이와 전자의 전위 사이의 관계를 나타낸 도면.

도 13a 는 제 1 실시형태에 따른 매 3개의 픽셀라인당 독출펄스가 인가되는 촬상장치내의 수직 CCD와 광다이오드의 평면도.

도 13b 는 도 13a 에 나타낸 픽셀로 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 도면.

도 14a 는 제 2 실시형태에 따른 매 4개의 픽셀라인당 독출펄스가 인가되는 촬상장치내의 수직 CCD와 광다이오드의 평면도.

도 14b는 도 14a 에 나타낸 픽셀로 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 도면.

도 15 는 광다이오드내에 전하가 축적되는 시간 주기를 보여주는 파형을 나타낸 도면.

도 16a 는 제 3 실시형태에 따른 매 3개의 픽셀라인당 독출펄스가 인가되는 촬상장치내의 수직 CCD와 광다이오드의 평면도.

도 16b 는 도 16a 에 나타낸 픽셀로 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 도면.

도 17a 는 제 4 실시형태에 따른 매 4개의 픽셀라인당 독출펄스가 인가되는 촬상장치내의 수직 CCD와 광다이오드의 평면도.

도 17b 는 도 17a 에 나타낸 픽셀로 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 도면.

도 18a 는 제 5 실시형태에 따른 매 4개의 픽셀라인당 독출펄스가 인가되는 촬상장치내의 수직 CCD와 광다이오드의 평면도.

도 18b 는 도 18a 에 나타낸 픽셀로 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 : 수평 CCD

4 : 광 다이오드 전송소자

5 : 수직 CCD

8a, 8b, 8c, 8d : 픽셀

(a) 픽셀에 펄스가 인가될 때 광전 변환소자로부터 신호 전하를 복수개의 픽셀로 구성된 수직 CCD에 전송하는 단계, (b) 상기 수직 CCD로부터 신호 전하를 수평 CCD로 전송하는 단계, 및 (c) 수평 CCD로부터 신호 전하를 외부회로로 출력하는 단계를 구비하며, 펄스는 매 2개 이상의 픽셀라인당 픽셀에 인가되어 픽셀라인으로 인가되는 펄스 및 다른 픽셀라인으로 인가되는 펄스가 상이한 타이밍에서 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법이 제공된다.

예를들어, 제 1 픽셀라인에 인가되는 제 1 펄스의 하강에지는 제 2 픽셀라인으로 인가되는 제 2 펄스의 상승에지와 동기된다.

본 발명에 따르면, 광다이오드로부터 수직 CCD로 전하를 독출하는 복수개의 펄스는 각기 서로 동기되어 서로 상쇄됨으로써, 수직 CCD로의 양의 고전압의 인가에 의해 야기될 수 있는 p형 웰층의 접지전위에서의 동요를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 역전송 전압의 증대를 방지하게 된다.

이 역전송 전압의 증대를 방지함으로써, 더 낮은 기판전압을 설정할 수 있으며, 또한 광다이오드의 포화전하량의 증대를 확보할 수 있게 된다. 그 결과, 동적범위가 확장되며, 고품질의 이미지를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수개의 펄스들이 적어도 일시에 상쇄된다. 그 결과, 광다이오드내에 전하를 축적하는 시간의 간격을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 광다이오드내에 전하를 축적하는 시간의 차이에 의해 야기되는 이미지의 교란이 문제가 되지 않는 수준으로 감소될 수 있다.

[제 1 실시형태]

도 13a 는 제 1 실시형태에 따른 방법을 구현하기 위한 촬상장치내의 수직 CCD와 광다이오드를 나타내며, 도 13b 는 이미지 센서내의 픽셀에 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 것이다. 이 촬상장치에서, 매 3개의 픽셀라인에는 상이한 독출펄스가 인가된다. 도 13a 에 나타낸 바와 같이, 독출펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)가 독출전극으로서도 작용하는 수직 전송전극(8b)에 인가된다.

제 1 실시형태에 따른 촬상장치의 구동방법은, 도 1 내지 도 5 를 참조하여 설명한 구조를 갖는 프로그레시브 스캔 타입 고체 촬상장치에 적용된다.

도 13b 를 참조하면, 펄스(φV3A)가 수직 블랭킹 기간에 시간 t11 에 중간레벨(예컨대, 0V)로부터 고레벨(예컨대, 15V)로 변동된다. 펄스(φV3A)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3A)는 시간 t11 보다 약 2㎲이후인 시간 t12 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3A)가 중간레벨로 감소되는 시간 t12 에 동기하여, 펄스(φV3B)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3A)의 하강에지와 펄스(φV3B)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

다음으로, 펄스(φV3B)가 시간 t12 보다 약 2㎲이후인 시간 t13 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3B)가 중간레벨로 감소되는 시간 t13 에 동기하여, 펄스(φV3C)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3B)의 하강에지와 펄스(φV3C)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 동시에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

따라서, 픽셀로의 양의 고전압의 인가에 의해 야기되는 역전송 전압의 증대가 억제되어, 기판의 전압이 감소될 수 있게 된다. 이 감소된 기판의 전압은 광다이오드의 축적 용량을 증대시키게 되며, 광다이오드의 포화전하량을 증대시키게 된다. 그 결과, 동적범위가 확장되며, 고품질의 이미지를 얻을 수 있게 된다.

제 1 실시형태에서, 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)가 이 순서대로 픽셀에 인가되지만, 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)가 픽셀에 인가되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 임의의 순서로 인가될 수 있다.

[제 2 실시형태]

도 14a 는 제 2 실시형태에 따른 방법을 수행하는데 사용되는 촬상장치의 수직 CCD와 광다이오드를 나타낸 도면이다. 도 14b 는 이 촬상장치에서 픽셀에 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 것이다. 이 촬상장치에서, 상이한 독출펄스가 4개의 픽셀라인에 인가된다. 도 14a 에 나타낸 바와 같이, 독출펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)가 독출전극으로서 작용하는 수직 전송전극(8b)에 인가된다.

도 14b 를 참조하면, 펄스(φV3A)가 수직 블랭킹 기간에 시간 t21 에 중간레벨(예컨대, 0V)로부터 고레벨(예컨대, 15V)로 변동된다. 펄스(φV3A)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3A)는 시간 t21 보다 약 2㎲이후인 시간 t22 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3A)가 중간레벨로 감소되는 시간 t22 에 동기하여, 펄스(φV3B)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3A)의 하강에지와 펄스(φV3B)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

다음으로, 펄스(φV3B)가 시간 t22 보다 약 2㎲이후인 시간 t23 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3B)가 중간레벨로 감소되는 시간 t23 에 동기하여, 펄스(φV3C)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3B)의 하강에지와 펄스(φV3C)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

마찬가지로, 펄스(φV3C)가 시간 t23 보다 약 2㎲이후인 시간 t24 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3C)가 중간레벨로 감소되는 시간 t24 에 동기하여, 펄스(φV3D)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3D)가 시간 t24 의 약 2㎲이후의 시간 t25 에 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

제 2 실시형태에서, 펄스(φV3A, φV3B , φV3C 및 φV3D)가 이 순서대로 픽셀에 인가되지만, 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)가 픽셀에 인가되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)는 임의의 순서로 인가될 수 있다.

또한, 이 실시형태에 따른 방법은 2개의 픽셀라인 또는 5개 이상의 픽셀라인에 독출펄스가 인가되는 촬상장치에서도 실행될 수 있다.

[제 3 실시형태]

전술한 제 1 및 제 2 실시형태는 전하를 광다이오드에 축적하는 시간의 차이 때문에 문제를 발생시킬 수도 있다.

도 15 는 광다이오드에 전하를 축적하는 시간의 차이를 나타낸 도면으로서,이하 '광다이오드에 전하를 축적하는 시간'을 단순히 '축적시간'으로 축약해서 표기하기로 한다.

고체 촬상장치에서, 원하는 감도를 얻기 위하여 광다이오드에 축적된 전하들이 수직 CCD에 전송되기 이전에 광다이오드내에 축적된 전하들이 기판으로 스위프되도록 하는 동작을 수행할 수도 있다. 이 동작을 '기판 셔터(substrate shutter)' 또는 '전자 셔터(electron shutter)'라고 한다.

도 15 에서, '기판 셔터'의 동작이 수행되지 않게 되면, 수직 블랭킹 기간의 독출펄스와 다음 수직 블랭킹 기간의 독출펄스 사이의 시간으로서 축적시간이 규정된다. 즉, 축적시간은 시간 t31 과 시간 t33 사이의 시간으로서 규정된다. 이 축적시간은 촬상장치의 구동방법에 따라서 결정된다. 예를들어, 이 축적시간은 1/10 초 또는 1/30 초이다.

기판 셔터의 동작은, 광다이오드내에 축적된 전하들이 수직 CCD로 독출되어 나가기 이전에, 시간 t32 에서 기판으로 양의 고전압을 인가하여 스위프함으로써 수행된다. 따라서, 실제로 광다이오드내에 전하를 축적하는 시간은 t32와 그 다음의 독출펄스가 인가되는 시간 사이의 시간으로서 규정된다. 더 자세히 설명하면, 축적시간은 p31, p32 또는 p33 의 기간으로서 규정된다.

제 1 및 제 2 실시형태에서, 이 축적시간은 픽셀라인마다 조금 상이하다. 이는 도 15 에서 축적시간(p31, p32 또는 p33)이 서로 상이하다는 사실로부터 알 수 있다.

예를들어, 통상적으로 이 축적시간은 약 1/1000 초 내지 약 1/10 초의 범위내에 있는 것으로 상정된다. 어두운 환경에서 촬상하는 경우에는, 이 축적시간을 1/10 초로 설정된 것으로 가정한다. 전술한 제 1 및 제 2 실시형태에서, 픽셀라인간의 축적시간은 펄스(φV3A)가 인가되는 픽셀라인에서는 시간 t32 와 시간 t33 사이의 시간인 p31 의 기간이며, 펄스(φV3C)가 인가되는 픽셀라인에서는 시간 t32 와 시간 t35 사이의 시간인 p33 의 기간이다. 따라서, 축적시간의 차이는 최대인 경우 약 4㎲이다. 이 차이는 축적시간 1/10 초(100㎳)에 대해 겨우 0.004%이며, 이는 어떠한 문제도 야기하지 않는다.

반면에, 밝은 환경에서 촬상하는 경우에는, 축적시간이 1/10000 초(100㎲)로 설정될 수 있다. 픽셀라인 사이의 축적시간의 차이는 동일하게 4㎲이다. 따라서, 이 차이는 1/10000 초(100㎲)의 축적시간에 대해 4%이다.

이 4%의 차이는 스크린에서 인지될 수 있는 범위이다. 그 결과, 픽셀라인 중에서 출력차를 포함하는 이미지만이 얻어지게 된다. 더 자세히 설명하면, 출력 이미지들은 측방 줄무늬를 갖게 되어 이미지의 품질이 악화되는 결과로 된다.

전술한 예는 매 3개의 픽셀라인당 독출펄스가 인가되는 경우의 촬상장치에 관련된 것이다. 독출펄스가 매 4개 이상의 픽셀라인당 인가되는 경우에는 축적시간의 차이가 더 커지게 되어, 줄무늬가 이미지내에 더 뚜렷하게 포함된다.

제 3 실시형태는 전술한 문제점을 해결한 것이다.

도 16a 는 제 3 실시형태에 따른 방법을 수행하는데 사용된 촬상장치의 수직 CCD와 광다이오드를 나타내며, 도 16b 는 이 촬상장치내의 픽셀로 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 것이다. 이 촬상장치에서는, 매 3개의 픽셀라인당 상이한 독출펄스가 인가된다. 도 16a 에 나타낸 바와 같이, 독출펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 독출전극으로서 작용하는 수직 전송전극(8b)에 인가된다.

도 16b 를 참조하면, 펄스(φV3A)가 수직 블랭킹 기간에 시간 t41 에서 중간레벨(예컨대, 0V)로부터 고레벨(예컨대, 15V)로 변동된다. 펄스(φV3A)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3A)는 시간 t41 보다 약 2㎲이후인 시간 t43 까지 고레벨로 유지된다.

펄스(φV3B)는 시간 t41 과 시간 t43 사이의 시간 t42 에 중간레벨로부터 고레벨로 변동된다. 펄스(φV3B)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3B)는 시간 t42 보다 약 2㎲이후인 시간 t44 까지 고레벨로 유지된다.

다음으로, 펄스(φV3A)가 시간 t43 에 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3A)가 중간레벨로 감소되는 시간 t43 에 동기하여, 펄스(φV3C)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3A)의 하강에지와 펄스(φV3C)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

다음으로, 펄스(φV3B)가 시간 t42 보다 약 2㎲이후인 시간 t44 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨에서 중간레벨로 변동된다. 펄스(φV3C)는 시간 t43 보다 약 2㎲ 이후인 시간 t45 까지 고레벨로 유지되며, 시간 t45 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨에서 중간레벨로 변동된다.

제 3 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태에 비하여 축적시간의 차이를 절반으로 감소시킬 수 있다. 더 자세히 설명하면, 축적시간이 1/10000 초로 설정되면, 제 1 실시형태에서의 축적시간의 차이는 4% 인 반면에 제 3 실시형태에서는 2% 가 되어, 목표로 하는 차이인 3% 보다 작게 되어 이미지에서의 측방 줄무늬가 거의 관측되지 않으며 실제 사용에 있어서 문제가 생기지 않는 것을 보장할 수 있게 된다.

제 3 실시형태에서, 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)가 이 순서대로 픽셀에 인가되지만, 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)가 픽셀에 인가되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 펄스(φV3A, φV3B 및 φV3C)는 임의의 순서로 인가될 수 있다.

[제 4 실시형태]

도 17a 는 제 4 실시형태에 따른 방법을 수행하는데 사용되는 촬상장치의 수직 CCD와 광다이오드를 나타내며, 도 17b 는 이 촬상장치내의 픽셀에 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 것이다. 이 촬상장치에서, 매 4개의 픽셀마다 상이한 독출펄스가 인가된다. 도 17a 에 나타낸 바와 같이, 독출펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)는 수직 전송전극(8b)에 인가된다.

도 17b 를 참조하면, 펄스(φV3A)가 수직 블랭킹 기간에 시간 t51 에서 중간레벨(예컨대, 0V)로부터 고레벨(예컨대, 15V)로 변동된다. 펄스(φV3A)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3A)는 시간 t51 보다 약 2㎲이후인 시간 t53 까지 고레벨로 유지된다.

펄스(φV3B)는 시간 t51 과 시간 t53 사이의 시간 t52 에 중간레벨로부터 고레벨로 변동된다. 펄스(φV3B)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3B)는 시간 t52 보다 약 2㎲이후인 시간 t54 까지 고레벨로 유지된다.

다음으로, 펄스(φV3A)가 시간 t53 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3A)가 중간레벨로 감소되는 시간 t53 에 동기하여, 펄스(φV3C)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3A)의 하강에지와 펄스(φV3C)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

다음으로, 펄스(φV3B)가 시간 t52 보다 약 2㎲이후인 시간 t54 에 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3B)가 중간레벨로 감소되는 시간 t54 에 동기하여, 펄스(φV3D)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3B)의 하강에지와 펄스(φV3D)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

펄스(φV3C)는 시간 t53 보다 약 2㎲이후인 시간 t55 까지 고레벨로 유지되며, t55 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다. 펄스(φV3C)는 시간 t54 보다 약 2㎲이후인 시간 t56 까지 고레벨로 유지되며, t56 에서 연관된 광다이오드로부터 모든 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

제 4 실시형태에 따르면, 제 2 실시형태에 비하여 축적시간의 차이를 절반으로 감소시킬 수 있다. 더 자세히 설명하면, 축적시간이 1/10000 초로 설정되게 되면, 제 2 실시형태에서의 축적시간의 차이는 6% 인 반면에 제 3 실시형태에서는 3% 가 되어, 목표로 하는 차이인 3% 보다 작게 되어 이미지에서의 측방 줄무늬가 거의 관측되지 않으며 실제 사용에 있어서 문제가 생기지 않는 것을 보장할 수 있게 된다.

제 4 실시형태에서, 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)가 이 순서대로 픽셀에 인가되지만, 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)가 픽셀에 인가되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)는 임의의 순서로 인가될 수 있다.

또한, 이 실시형태에 따른 방법은 5개 이상의 픽셀라인마다 독출펄스가 픽셀로 인가되는 촬상장치에도 실행될 수 있다.

[제 5 실시형태]

전술한 제 3 및 제 4 실시형태에서는 제 1 및 제 2 실시형태에 비하여 픽셀라인에서의 축적시간의 차이를 감소시킬 수 있었다. 그러나, 여전히 축적시간에서의 차이는 존재하게 되며, 매우 다수의 픽셀라인의 경우에는 축적시간의 문제가 해결되지 않았다.

따라서, 본 발명자는 축적시간의 차이를 최소화하는 시도를 했다. 그러나, 축적시간의 차이를 너무 작게 하게 되면, 역전송 전압이 상승된다. 이 때문에, 본 발명자는 수회의 실험을 통하여, 펄스의 상승 타이밍을 펄스의 하강 타이밍과 함께 적어도 일시에 상쇄되면 역전송 전압을 하강시킬 수 있다는 사실을 발견했다.

이하 설명하게 될 제 5 실시형태는 전술한 발견에 기초하고 있다.

도 18a 는 제 5 실시형태에 따른 방법을 수행하는데 사용되는 촬상장치의 수직 CCD와 광다이오드를 나타내며, 도 18b 는 이 촬상장치내의 픽셀에 인가되는 독출펄스의 파형을 나타낸 것이다. 이 촬상장치에서, 4개의 픽셀라인마다 상이한 독출펄스가 인가된다. 도 18a 에 나타낸 바와 같이, 독출펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)는 수직 전송전극(8b)에 인가된다.

도 18b 를 참조하면, 펄스(φV3A)가 수직 블랭킹 기간에 시간 t61 에서 중간레벨(예컨대, 0V)로부터 고레벨(예컨대, 15V)로 변동된다. 펄스(φV3A)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3A)는 시간 t61 보다 약 2㎲ 이후인 시간 t63 까지 고레벨로 유지된다.

펄스(φV3B)는 시간 t61 과 시간 t64 사이의 시간 t62 에 중간레벨로부터 고레벨로 변동된다. 펄스(φV3B)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3B)는 시간 t62 부터 약 2㎲ 동안 고레벨로 유지된다.

펄스(φV3C)는 시간 t62 과 시간 t64 사이의 시간 t63 에 중간레벨로부터 고레벨로 변동된다. 펄스(φV3C)는 약 2㎲의 지속시간을 갖는다. 따라서, 펄스(φV3C)는 시간 t63 부터 약 2㎲ 동안 고레벨로 유지된다.

펄스(φV3A)는 시간 t64 에 연관된 전하들이 독출되어 나가기 때문에 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다.

펄스(φV3A)가 중간레벨로 감소되는 시간 t64 에 동기하여, 펄스(φV3D)가 중간레벨로부터 고레벨로 상승된다. 펄스(φV3A)의 하강에지와 펄스(φV3D)의 상승에지는 모두 이미지 센싱 영역으로 인가된다. 양과 음의 펄스전압이 이미지 센싱 영역에 인가되기 때문에, 이들 전압에 의한 영향은 서로 상쇄된다. 그 결과, p형 웰층에서의 접지전위는 동요되지 않으며, 역전송 전압의 증대가 억제될 수 있다.

다음으로, 독출펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)가 이 순서로 고레벨로부터 중간레벨로 변동된다. 이 펄스(φV3A 내지 φV3D)는 동일한 간격을 두고 상승된다. 예를들어, 시간 t61 과 시간 t62 사이의 간격은 시간 t62 과 시간 t63 사이의 간격과 동일하다. 또한, 펄스(φV3A 내지 φV3D)는 동일한 지속시간을 갖는다.

제 5 실시형태에서, 독출펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)는 이 순서로 픽셀에 인가되지만, 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)가 픽셀에 인가되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 펄스(φV3A, φV3B, φV3C 및 φV3D)는 임의의 순서로 인가될 수 있다.

제 5 실시형태에 따르면, 축적시간의 차이를 최대 2㎲로 감소시킬 수 있다. 또한, 제 1 펄스의 상승에지와 최종펄스의 하강에지 사이의 기간내에 모든 펄스의 상승에지가 속하며, 제 1 펄스의 하강에지가 최종펄스의 상승에지와 동기된다면, 5개 이상의 픽셀라인마다 펄스가 픽셀로 인가되는 촬상장치에도 제 5 실시형태에서와 동일한 장점을 얻을 수 있다.

제 5 실시형태에 따르면, 축적시간의 차이는 최대 2㎲이며, 이는 픽셀라인들 사이의 축적의 큰 차이로 인해 야기되는 이미지에서서의 측방 줄무늬가 생기지 않는 것을 보장할 수 있다.

전술한 실시형태에서, 전하의 수직전송은 4개의 위상 구동으로 수행되며, 수직 전송전극은 3개 층의 다결정실리콘으로 구성된다. 그러나, 전하의 수직전송이 3개, 5개 또는 그 이상의 위상 구동으로 수행될 수 있으며, 수직 전송전극이 4개 또는 그 이상의 층으로된 다결정실리콘으로 구성되거나 다른 재료로 구성될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 역전송 전압의 증대가 방지하여 촬상장치를 구동할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

(a) 픽셀(8b)에 펄스가 인가될 때 광전 변환소자(4)로부터 신호 전하를 복수개의 픽셀(8a, 8b, 8c, 8d)로 구성된 수직 CCD(5)에 전송하는 단계,

(b) 상기 수직 CCD(5)로부터 상기 신호 전하를 수평 CCD(2)로 전송하는 단계, 및

(c) 상기 수평 CCD(2)로부터 상기 신호 전하를 외부회로로 출력하는 단계를 구비하며,

상기 펄스는 매 2개 이상의 픽셀라인당 상기 픽셀에 인가되어 픽셀라인으로 인가되는 펄스 및 다른 픽셀라인으로 인가되는 펄스가 상이한 타이밍에서 인가되며,

제 1 픽셀라인에 인가되는 제 1 펄스의 하강에지는 제 2 픽셀라인에 인가되는 제 2 펄스의 상승에지와 동기되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법.
제 1 항에 있어서,

펄스들의 두개 이상의 하강에지들은 다른 펄스들의 상승에지들과 각각 동기되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법.
제 1 항에 있어서,

픽셀 라인에 인가되는 펄스의 하강에지가, 인접 픽셀라인에 인가되는 펄스의 상승에지와 동기되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 픽셀 라인에 인가되는 펄스의 하강에지는 상기 최종 픽셀라인에 인가되는 펄스의 상승에지와 동기되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법.
제 5 항에 있어서,

상기 펄스들은 동일한 간격으로 픽셀라인들에 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법.
제 5 항에 있어서,

상기 펄스들은 동일한 주기로 픽셀라인들에 인가되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 구동방법.
픽셀(8b)에 펄스들이 인가될 때, 광전 변환소자(4)로부터 신호 전하들을 복수개의 픽셀(8a, 8b, 8c, 8d)로 구성된 수직 CCD(5)로 독출해 내는 방법으로서,

상기 펄스들은 매 2개 이상의 픽셀라인당 상기 펄스들을 상기 픽셀에 인가하여, 펄스들이 상이한 타이밍에 인접한 픽셀라인들에 인가되며,

매 2개 이상의 픽셀라인마다 상기 펄스들을 상기 픽셀에 인가하여, 제 1 픽셀라인에 인가되는 제 1 펄스의 하강에지가 제 1 픽셀라인에 인가되는 제 2 펄스의 상승에지와 동기되도록 하는 것을 특징으로 하는 신호 전하의 독출방법.
제 8 항에 있어서,

적어도 2개의 펄스의 하강에지는 다른 펄스들의 상승에지와 각각 동기되는 것을 특징으로 하는 신호 전하의 독출방법.
제 8 항에 있어서,

펄스들은 동일한 간격으로 픽셀라인들에 인가되는 것을 특징으로 하는 신호 전하의 독출방법.
제 8 항에 있어서,

펄스들은 동일한 주기로 픽셀라인들에 인가되는 것을 특징으로 하는 신호 전하의 독출방법.