KR100325399B1 - 전하전송장치 - Google Patents

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이데이 노부유끼
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Abstract

항상 지장없이 전하량·출력전압특성을 검출할 수 있고, 나아가서는 전하량·출력전압특성의 정확한 제어가 가능하게 되도록 한다.
기준으로 되는 소정량의 전하를 입력하는 기준전하입력부(5a),(5b)를 가진 전하전송부(2a),(2b)로부터 출력된 기준전하를 전압변환부(4)에 의해 변환하여 얻은 출력전압으로부터 전하전송부(2),(2),…에 의해 전송되는 신호전하의 전하량과 전압변환부(4)의 출력전압과의 관계, 즉 전하량·출력전압특성을 검출하도록 한다.

Description

전하전송장치
본 발명은 전하전송장치, 특히 신호전하를 전송하여 그것을 전압으로 변환하여 출력하는 예를 들면 리니어센서, 에리어센서 또는 지연소자 등의 전하전송장치에 관한 것이다.
제10도(A),(B)는 CCD 형 고체촬상소자의 종래예의 하나를 나타낸 것이며,(A)는 평면도, (B)는 출력전압 Vout 의 파형도이다.
도면에 있어서, (1),(1),…은 광전변화소자(이하,「수광소자」라고 함)이고, 화소를 이룬다. 이 수광소자(1),(1),…는 매트릭스형으로 배치되어 있다. (2),(2),…는 수광소자(1),(1),…의 각 수직열에 대응하여 형성된 수직레지스터, (3)은 수직레지스터(2),(2),…에서 전송된 신호전하를 수평방향으로 전송하는 수평레지스터, (4)는 출력버퍼이고, 수평레지스터(3)로부터 출력된 신호전하를 전압 Vout 으로 변환한다.
그런데, 고체촬상소자 등의 전하전송장치는 전원전압이나 온도에 의해 수광소자(1)의 입사광량 또는 그것에 의해 발생한 신호전하의 전하량과 그것에 대응하는 출력버퍼(4)의 출력전압과의 관계, 환언하면 광량(전하량)·출력전압특성이 크게 변한다.
제11도(A),(B)는 전하량·출력전압특성도이며, (A)는 표준상태에 있어서의 특성을, (B)는 상태(온도)가 변화했을 때에 있어서의 특성을 각각 나타낸다. 온도가 높아지면 출력전압이 높아지는 경향이 있으며, 그것은 특히 광량이 작을 때에 현저하다. 그러나, 온도가 낮아도 광량이 많은 곳에서는 출력전압이 높아지고, 특성선의 경사가 온도에 의해 미묘하게 변한다. 또, 전원전압이 변동하면 그 전하·출력전압특성도 당연히 변동한다.
이와 같이, 광량(전하량)·출력전압특성이 전원전압, 온도에 의해 크게 변동한다는 것은 동일 광량(전하량)에 대한 출력전압이 전원전압, 온도에 의해 크게 변동한다는 것이며, 따라서 이러한 특성이 변동한 경우에는 보정을 하는 것이 필요하다. 그리고, 보정해야 할 양만 판정할 수 있으면 그 보정을 하는 것은 현재의 기술에 의해 용이하게 할 수 있다.
그런데, 이러한 특성이 변동한 경우 그 특성의 변동량을 검출하는 적절한 방법이 종래 존재하지 않았다. 종래에 행한 방법이라는 것은 백기준(白基準)으로 되는 피사체의 신호전하와, 흑레벨(출력신호의 흑레벨, 광학적 흑, 즉 옵티컬블랙 또는 흑기준으로 되는 피사체의 신호)을 비교하는 방법이었으나, 이것에는 백기준으로 되는 피사체의 신호전하를 항상 또는 상태변화가 발생할 때마다 입력하지 않으면 특성을 검출할 수 없고, 그리고 백기준으로 되는 피사체로부터의 광을 1 필드에 취입하는 것은 실제상 곤란하다는 문제가 있었다. 그것은 실제로 촬영을 개시할 때 피사체가 알맞게 백기준용의 밝기로 되어 주지 않기 때문이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 항상 지장없이 전하량·출력전압특성을 검출할 수 있고, 나아가서는 전하량·출력전압특성의 정확한 제어를 가능하게 하는 전하전송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1의 전하전송장치는 기준전하입력부를 가진 전하전송부와, 이 전하전송부의 출력전하를 전압으로 변환하는 전압변환부를 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 전하전송장치는 청구항 1의 전하전송장치에 있어서, 전하전송부가 신호전하를 입력하는 신호전하입력수단을 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 전하전송장치는 청구항 1 또는 2의 전하전송장치에 있어서, 전하전송부의 출력전압으로부터 전하량·출력전압특성을 검출하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 전하전송장치는 청구항 1, 2 또는 3의 전하전송장치에 있어서,각 주사주기에 있어서의 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하도록 한 것을 특징으로 한다.
청구항 5의 전하전송장치는 복수의 수광소자와, 이 수광소자에서 발생한 신호전하를 전송하는 전하전송부와, 이 전하전송부에 기준전하를 입력하는 기준전하입력부와, 전압변환부를 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 6의 전하전송장치는 행열(行列)형으로 배치된 복수의 수광소자와, 이 소자에서 발생한 신호전하를 수직전송하는 수직전하전송부와, 기준전하를 입력하는 기준전하입력부와, 이 기준전하 및 신호전하를 수평방향으로 전송하는 수평전하전송부와, 이 수평전하전송부의 출력을 전압으로 변환하는 전압변환부를 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 7의 전하전송장치는 청구항 5 또는 6 의 전하전송장치에 있어서, 일부의 수광소자가 차광되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 8의 전하전송장치는 청구항 5, 6 또는 7 의 전하전송장치에 있어서, 기준전하의 전압변환부에 의한 변환출력전압으로부터 전하량·출력전압특성을 검출하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9의 전하전송장치는 청구항 5, 6, 7 또는 8 의 전하전송장치에 있어서, 각 주사주기에 있어서의 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하도록 한 것을 특징으로 한다.
청구항 10의 전하전송장치는 청구항 5, 6, 7, 8 또는 9의 전하전송장치에 있어서, 기준전하입력수단은 서로 다른 소정량의 기준전하를 입력하는 복수의 전하입력부를 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 11의 전하전송장치는 청구항 6, 7, 8 또는 9의 전하전송장치에 있어서, 복수의 수직기준전하전송부가 서로 다른 소정량의 기준전하를 입력하는 기준전하입력부를 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 12의 전하전송장치는 청구항 11의 전하전송장치에 있어서, 복수의 기준전하입력부가 모두 기준전하의 전하량을 결정하는 계량웰(well)부를 가지고, 각 기준전하입력부의 계량웰부가 특정의 면적비를 가진 것을 특징으로 한다.
청구항 13의 전하전송장치는 청구항 11의 전하전송장치에 있어서, 복수의 기준전하입력부가 모두 기준전하의 전하량을 결정하는 일정한 면적을 가진 하나 또는 복수의 계량웰부를 가지고, 각 기준전하입력부의 계량웰부의 수가 특정의 정수비를 갖도록 설정된 것을 특징으로 한다.
청구항 1의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다.
청구항 2의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 전하량·출력전압특성의 변동에 의한 이상(異常)을 보정하는 것이 가능하게 된다.
청구항 3의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다.
청구항 4의 전하전송장치에 의하면, 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하므로, 신호전하의 처리가 기준전하의 처리에 의해 방해받는 일은 없다.
청구항 5의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 전하량·출력전압특성의 변동에 의한 이상을 보정하는 것이 가능하게 된다.
청구항 6의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 전하량·출력전압특성의 변동에 의한 이상을 보정하는 것이 가능하게 된다.
또, 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하므로, 신호전하의 처리가 기준전하의 처리에 의해 방해받는 일은 없다.
청구항 7의 전하전송장치에 의하면, 일부의 수광소자가 차광되어 있으므로, 수직전하전송부가 전송되는 기준전하에 수광소자에서 발생한 신호전하가 혼입되어 기준전하의 전하량이 이상으로 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 수광소자에 발생한 신호전하에 의해 전하량·출력전압특성의 정확한 검출이 방해받는 것을 방지할 수 있다.
청구항 8의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다.
청구항 9의 전하전송장치에 의하면, 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하므로, 신호전하의 처리가 기준전하의 처리에 의해 방해받는 일은 없다.
청구항 10의 전하전송장치에 의하면, 서로 다른 전하량에 대한 전압변환부의 출력전압을 구하는 것이 가능하게, 즉 복수 포인트에서의 전하량·출력전압특성의 검출이 가능하게 되고, 전하량·출력전압특성선의 경사 및 다크성분을 검출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 보다 정확한 전하량·출력전압특성의 파악이 가능하게 되어, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 보다 정확한 보정이 가능하게 된다.
청구항 11의 전하전송장치에 의하면, 복수의 전하전송부에 의해 다른 양의 기준전하를 반송시키므로, 복수 포인트에서의 전하량·출력전압특성의 검출이 가능하게 되고, 전하량·출력전압특성선의 경사 및 다크성분을 검출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 보다 정확한 전하량·출력전압특성의 파악이 가능하게 되어, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 보다 정확한 보정이 가능하게 된다.
청구항 12의 전하전송장치에 의하면, 복수의 기준전하의 입력량은 계량웰부의 면적에 의해 다르게 할 수 있고, 그 면적비에 의해 복수 포인트의 기준전하량의 비를 규정할 수 있다.
청구항 13의 전하전송장치에 의하면, 계량웰부의 면적을 동일하게 하고, 복수의 기준전하의 입력량의 비를 계량웰부의 수의 비로 규정하였으므로, 기준전하의 입력량비를 정확하게 정수비로 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 전하전송장치에 대하여 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.
제1도(A) 내지 (D)는 본 발명의 전하전송장치를 고체촬상소자에 적용한 제1의 실시예를 나타낸 것이며, (A)는 평면도, (B)는 전압변환부(버퍼)의 출력전압의 파형도, (C)는 기준전하입력부의 확대평면도, (D)는 기준전하입력부의 포텐셜도 및 전송펄스의 파형도이다.
도면에 있어서, (1),(1),…은 수광소자, (2),(2),…는 수직레지스터, (3)은 수평레지스터, (4)는 출력버퍼이고, 수평레지스터(3)로부터 출력된 신호전하를 전압 Vout 으로 변환한다.
본 전하전송장치는 제10도에 나타낸 종래의 전하전송장치와는 수직레지스터(2)로서 수광소자에서 광전변환되어 발생한 신호전하를 수직방향으로 전송하는 것 외에 전하량·출력전압특성검출을 위한 수직레지스터(2a),(2b)를 가지며, 이 수직레지스터(2a),(2b)에는 기준전하입력부(5a),(5b)로부터 예를 들면 다이오드 컷오프법에 의해 기준전하 Q1,Q2 가 공급되도록 되어 있는 점에서 다르다. 그리고, 수직레지스터(2a),(2b)에 의해 수직전송되는 기준전하 Q1 와 Q2 의 전하량은 게이트전극에 일정한 바이어스전압 Vs 을 받는 계량웰(well)부(2a),(2b)의 면적에 의해 규정되도록 되어 있으며, 면적이 넓을수록 기준전하의 전하량이 커지고, Q1과 Q2 의 전하량의 비는 그 면적비와 대략 같다.
그리고, 수직레지스터(2a),(2b)에 신호전하가 독출되는 수광소자(1a),(1b),…는 차광되어 있다.
본 전하전송장치에 있어서는, 각 수평주기마다 수평레지스터(3)에 의해 먼저 전하전송부(5a)로부터 입력된 기준전하 Q1 가 독출되어 그것이 버퍼(4)에 의해 출력전압 V1 으로 변환되고, 다음에 기준전하 Q2 가 독출되어 그것이 버퍼(4)에 의해 출력전압 V2 으로 변환되고, 그 후 피사체로부터의 입사광을 각 수광소자 (1),(1),…(수평행)에 의해 광전변환하여 얻은 신호전하가 순차 독출되어 버퍼(4)에 의해 전압으로 변환된다. 기준전하 Q1,Q2 의 독출은 각 수평주기의 블랭킹기간(수평블랭킹기간)에 행해지도록 되어 있다.
제2도(A),(B)는 제1도의 전하전송장치의 전하량·출력전압특성도이며, (A)는 표준상태에 있어서의 전하량·출력전압특성을, (B)는 표준상태로부터 온도가 높게 또는 낮게 변화했을 때의 전하량·출력전압특성을 나타낸다.
표준상태에 있어서 기준전하 Q1 를 변환했을 때의 출력전압을 V1, 기준전하 Q2 를 변환했을 때의 출력전압을 V2 로 하면, 온도가 높아진 경우에는 출력전압 V1 이 V11 로 높아지고, 출력전압 V2 이 V21 로 높아진다.
역으로, 온도가 낮아진 경우에는 출력전압 V1 이 V12 로 낮아지고, 전원전압 V2 이 V22 로 높아진다.
따라서, 기준전하 Q1,Q2 에 의한 출력전압 V1,V2 이 현재 어떤 값에 있는가에 따라서 전하량·출력전압특성을 판정할 수 있다. 구체적으로 전하량·출력전압특성을 나타내는 선의 경사와, 그 선이 광량 0 의 종축과 교차하는 곳의 출력전압, 즉 다크성분을 검출할 수 있다. 그리고, Q1,Q2 는 그 특성이 리니어리티를 가진 범위내에서 선정하지 않으면 안된다.
따라서, 전하량·출력전압특성에 의거하여 신호계의 AGC 의 게인을 콘트롤함으로써 전하전송장치의 온도, 전원전압에 의한 출력전압 Vout 의 변동을 보상할 수 있다. 보상은 출력전압에 예를 들면 {(V2 - V1)/(V21 - V11)}배하여, 다크성분을 감산하도록 행할 수 있다.
제3도는 전하량·출력전압특성을 보상하는 특성보상회로의 일예를 나타낸 회로도이다.
(8)은 전하전송장치 (CCD 형)의 출력전압 Vout 을 처리하는 CDS 등의 처리회로, (9)는 이 회로(8)로부터 출력된 신호를 증폭하는 AGC 형 앰프이다.
(10)은 기준전하의 출력전압 V1, V2 을 샘플링하는 샘플홀드회로, φ1,φ2는 샘플제어펄스이다. (11)은 출력전압 V1, V2 의 표준시에 있어서의 값을 기억하는 메모리, (12)는 연산회로이고, 이 메모리(11)에 기억된 표준시에 있어서의 출력전압 V1, V2 의 값과, 현재에 있어서의 출력전압 V1, V2 의 값, 예를 들면 V11 또는 V12, V21 또는 V22 와를 비교하고, 비교결과에 의거하여 AGC 형 앰프(9)의 게인으로서 적절한 값을 산출한다. 이 연산회로(12)의 출력은 AGC 형 앰프(9)의 게인콘트롤단자에 입력된다.
따라서, 본 전하전송장치에 의하면, 온도, 전원전압에 의해 동일 신호전하에 대한 출력전압이 변동하는 것을 방지할 수 있다.
제4도(A),(B)는 본 발명의 전하전송장치의 제2의 실시예를 나타낸 것이며, (A)는 평면도, (B)는 파형도이며, 본 실시예는 본 발명의 전하전송장치를 리니어센서에 적용한 것이다.
(1),(1),…은 수광소자이고, 1개의 센서열을 이루고, 이 센서열의 양단의 수광소자는 차광되어 있으며, (1a),(1a)는 그 차광된 수광소자를 나타낸다.
(13)은 상기 센서열의 한쪽 옆에 병설된 시프트게이트, (3)은 이 시프트게이트(13)의 반(反)센서열측에 병설된 전하전송부(제1도의 수평레지스터에 상당한다고 생각할 수 있음), (4)는 버퍼이다.
(5)는 전하전송부(3)의 반출력단측에 배설된 기준전하입력부이고, 제1도(C)에 나타낸 기준전하입력부(5a) 또는 (5b)와 대략 동일한 구성을 가지므로 그 확대평면도의 도시는 생략하였다.
본 전하전송장치에 있어서는, 센서열(1a),(1),(1),…,(1a)로부터의 화소신호전하가 일제히 시프트게이트(13)를 통해 수평레지스터(3)에 파라렐로 독출되지만, 그와 함께 수평레지스터(3)의 센서열의 가장 반출력단에 가까운 비트에는 기준전하입력부(5)로부터 기준전하가 입력된다. 그리고, 이 비트에의 화소신호전하의 입력은 없다. 왜냐하면, 그 비트와 대응하는 수광소자가 차광된 수광소자(1a)로 되어 있기 때문이다. 따라서, 기준전하에 광전변환에 의해 발생한 신호전하가 혼입되어 버리는 일은 없다.
따라서, 본 전하전송장치에 있어서는 화소신호출력이 행해지면 그 후에 기준전하출력이 행해지게 된다. 그리고, 센서열의 가장 출력단측에 가까운 차광된 수광소자(1a)는 OPB 출력을 하는데 기여한다. 따라서, 다크성분을 검출할 수 있다.
이와 같은 전하전송장치에 의하면 기준전하에 대응하는 버퍼(4)의 출력전압 V1 과 OPB 출력으로부터 전하량·출력전압특성을 판정할 수 있다.
제5도는 본 발명의 전하전송장치의 제3의 실시예를 나타낸 평면도이다. 본 실시예는 제2의 실시예와는 레지스트(3)에의 기준전하의 입력비트가 다르며, 기준전하입력부(5)로부터 기준전하가 레지스터(3)의 도중의 비트에 기준전하가 입력되도록 되어 있다. 구체적으로는, 가장 출력단측에 가까운 수광소자(1a)가 차광되어 OPB 검출에 기여하고 있으며, 그 다음의 수광소자(1a)도 차광되고, 그리고 이 수광소자(1a)와 대응하는 레지스터(3)의 2번째의 비트에 기준전하가 공급되도록 기준전하입력부(5)가 배설되어 있다.
따라서, 이 전하전송장치의 경우, 버퍼(4)로부터는 먼저 OPB 출력이, 다음에 기준전하의 출력이 발생하고, 그 후 공송(空送)출력, 화소신호출력이 발생한다.
제6도는 제5도의 전하전송장치의 변형예를 나타낸 평면도이다.
본 전하전송장치는 제1의 실시예의 경우와 같이 2개의 포인트에서 전하량·출력전압특성을 검출할 수 있도록, 2개의 기준전하입력부(5a),(5b)에 의해 서로 전하량이 다른 2개의 기준전하를 시프트레지스터(3)의 다른 비트에 입력하도록 되어 있다. 그 이외의 점에서는 제3의 실시예와 다른 것은 없다.
본 전하전송장치에 의하면, 제1의 실시예의 경우와 같이 보다 정확 또한 적확하게 전하량·출력전압특성을 검출할 수 있고, 나아가서는 보다 완벽한 전하량·출력전압특성의 보상을 할 수 있다.
제7도는 본 발명의 전하전송장치의 제4의 실시예를 나타낸 평면도이며, 본 실시예는 본 발명의 전하전송장치를 리니어센서나 에리어센서(CCD 형 고체촬상소자)가 아니고 CCD 형의 지연소자에 적용한 것이며, 제3의 실시예와 마찬가지로, 시프트레지스터(3)의 도중의 비트에 기준전하를 입력하도록 되어 있다.
이와 같이, 본 발명은 리니어센서나 에리어센서만이 아니고 CCD 형의 지연소자에도 적용할 수 있는 것이다.
제8도(A) 내지 (C)는 본 발명의 전하전송장치의 제5의 실시예를 나타낸 것이며, (A)는 평면도, (B)는 기준전하입력부(신호입력부이기도 함)의 평면도, (C)는 입력신호, 전송펄스 등의 펄스출력신호의 파형도이다. 본 실시예도 제4의 실시예와 마찬가지로 본 발명의 전하전송장치를 CCD 형 지연소자에 적용한 것이지만, 제4의 실시예와는 시프트레지스터(3)의 입력단에 있는 비트에 기준전하가 입력되도록 되어 있는 점에서 다르다. (6)은 기준전하입력용 확산층이다.
이와 같이, 본 발명의 전하전송장치를 CCD 형 지연소자에 적용한 경우에는, 제8도(C)에 나타낸 바와 같이 유효신호출력기간이 아니고 블랙킹기간에 기준전하가 출력되도록 하는 배려가 필요하게 된다.
그리고, 본 발명의 전하전송장치에 의한 전하량·출력전압특성의 검출에는 하나의 소정전하량의 기준전하에 의거하여 하는 검출과, 서로 다른 복수의 소정 전하량 Q1, Q2 에 의거하여 하는 복수 포인트에 의한 검출(제1의 실시예)이 있으며, 복수포인트에 의한 검출쪽이 보다 전하량·출력전압특성을 적확하게, 즉 전하량·출력전압특성을 나타내는 선의 경사, 다크성분의 양쪽을 검출할 수 있다. 그러나,이를 위해서는 입력되는 2개의 기준전하의 전하량이 정확한 것이 바람직하지만, 특히 중요한 것은 입력되는 2개의 기준전하의 전류비가 정확한 것이며, 제9도는 본 발명의 전하전송장치의 2개의 기준전하입력부의 기준전하량의 비를 매우 정확하게 할 수 있는 제6의 실시예의 요부를 나타낸 평면도이다.
본 전하전송장치는 기준전하전송부(2a)와 (2b)에 입력되는 기준전하의 비가 3 : 2 로 되도록 되어 있으며, 기준전하전송부(2a)의 기준전하입력부(5a)는 기준전하공급용 확산층(6a) 및 계량웰부(7a)가 모두 같은 면적이고 또한 같은 형상의 3개의 분할영역(6a1),(6a2),(6a3),(7a1),(7a2),(7a3)에 의해 구성되도록 되어 있다.
한편, 기준전하전송부(2b)의 기준전하입력부(6b)는 기준전하공급용 확산층(6b) 및 계량웰부(7b)가 모두 같은 면적이고 또한 같은 형상의 2개의 분할영역(6b1),(6b2),(7b1),(7b2)에 의해 구성되어 있으며, 기준전하입력부(5a)와 (5b)의 기준전하공급용 확산영역(6)의 분할영역끼리(예를 들면 6a1, 6b1 끼리), 계량웰부(7)의 분할영역끼리(예를 들면 7a1, 7b1 끼리)도 동형, 동면적이다.
따라서, 레지스터(2a) 와 (2b)에 입력되는 기준전하의 비를 정확하게 3 : 2와 같이 정확하게 정수비로 할 수 있고, 나아가서는 정확한 전하량·출력전압특성을 파악할 수 있다.
청구항 1의 전하전송장치는 기준전하입력부를 가진 전하전송부와, 이 전하전송부의 출력전하를 전압으로 변환하는 전압변환부를 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 1의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다.
청구항 2의 전하전송장치는 청구항 1의 전하전송장치에 있어서, 전하전송부가 신호전하를 입력하는 신호전하입력수단을 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 2의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 전하량·출력전압특성의 변동에 의한 이상(異常)을 보정하는 것이 가능하게 된다.
청구항 3의 전하전송장치는 청구항 1 또는 2의 전하전송장치에 있어서, 전하전송부의 출력전압으로부터 전하량·출력전압특성을 검출하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 3의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량 출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다.
청구항 4의 전하전송장치는 청구항 1, 2 또는 3 의 전하전송장치에 있어서, 각 주사주기에 있어서의 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하도록 한 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 4의 전하전송장치에 의하면, 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하므로, 신호전하의 처리가 기준전하의 처리에 의해 방해받는 일은 없다.
청구항 5의 전하전송장치는 복수의 수광소자와, 이 수광소자에서 발생한 신호전하를 전송하는 전하전송부와, 이 전하전송부에 기준전하를 입력하는 기준전하입력부와, 전압변환부를 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 5의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 전하량·출력전압특성의 변동에 의한 이상을 보정하는 것이 가능하게 된다.
청구항 6의 전하전송장치는 행열형으로 배치된 복수의 수광소자와, 이 소자에서 발생한 신호전하를 수직전송하는 수직전하전송부와, 기준전하를 입력하는 기준전하입력부와, 이 기준전하 및 신호전하를 수평방향으로 전송하는 수평전하전송부와, 이 수평전하전송부의 출력을 전압으로 변환하는 전압변환부를 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 6의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 변환하여 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 전하량·출력전압특성의 변동에 의한 이상을 보정하는 것이 가능하게 된다. 또, 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하므로, 신호전하의 처리가 기준전하의 처리에 의해 방해받는 일은 없다.
청구항 7의 전하전송장치는 청구항 5 또는 6 의 전하전송장치에 있어서, 일부의 수광소자가 차광되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 7의 전하전송장치에 의하면, 일부의 광전변환소자가 차광되어 있으므로, 수직전하전송열이 전송되는 기준전하에 광전변환소자에서 발생한 신호전하가 혼입되어 기준전하의 전하량이 이상으로 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 광전변환소자에 의해 전하량·출력전압특성의 정확한 검출이 방해받는 것을 방지할 수 있다.
청구항 8의 전하전송장치는 청구항 5, 6 또는 7의 전하전송장치에 있어서, 기준전하의 전압변환부에 의한 변환출력전압으로부터 전하량·출력전압특성을 검출하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 8의 전하전송장치에 의하면, 기준전하를 전압변환부에 의해 얻은 출력전압이 전하량·출력전압특성의 변동만에 의해 변동하므로, 이 출력전압에 의해 전하량·출력전압특성의 변동을 검출할 수 있다.
청구항 9의 전하전송장치는 청구항 5, 6, 7 또는 8의 전하전송장치에 있어서, 각 주사주기에 있어서의 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하도록 한 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 9의 전하전송장치에 의하면, 신호전하를 출력하지 않을 때에 기준전하를 출력하므로, 신호전하의 처리가 기준전하의 처리에 의해 방해받는 일은 없다.
청구항 10의 전하전송장치는 청구항 5, 6, 7, 8 또는 9의 전하전송장치에 있어서, 기준전하입력수단은 서로 다른 소정량의 기준전하를 입력하는 복수의 전하입력부를 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 10의 전하전송장치에 의하면, 서로 다른 전하량에 대한 전압변환부의 출력전압을 구하는 것이 가능하게, 즉 복수 포인트에서의 전하량·출력전압특성의 검출이 가능하게 되고, 전하량·출력전압특성선의 경사 및 다크성분을 검출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 보다 정확한 전하량·출력전압특성의 파악이 가능하게 되어, 보다 정확한 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 보정이 가능하게 된다.
청구항 11의 전하전송장치는 청구항 6, 7, 8 또는 9의 전하전송장치에 있어서, 복수의 수직기준전하전송부가 서로 다른 소정량의 기준전하를 입력하는 기준전하입력부를 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 11의 전하전송장치에 의하면, 복수의 전하전송부에 의해 다른 양의 기준전하를 반송시키므로, 복수 포인트에서의 전하량·출력전압특성의 검출이 가능하게 되고, 전하량·출력전압특성선의 경사 및 다크성분을 검출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 보다 정확한 전하량·출력전압특성의 파악이 가능하게 되어, 보다 정확한 신호전하의 전압변환부에 의한 출력전압의 보정이 가능하게 된다.
청구항 12의 전하전송장치는 청구항 11의 전하전송장치에 있어서, 복수의 기준전하입력부가 모두 기준전하의 전하량을 결정하는 계량웰부를 가지고, 각 기준전하입력부의 계량웰부가 특정의 면적비를 가진 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 12의 전하전송장치에 의하면, 복수의 기준전하의 입력량은 계량웰부의 면적에 의해 다르게 할 수 있고, 그 면적비에 의해 복수 포인트의 기준전하량의 비를 규정할 수 있다.
청구항 13의 전하전송장치는 청구항 11의 전하전송장치에 있어서, 복수의 기준전하입력부가 모두 기준전하의 전하량을 결정하는 일정한 면적을 가진 하나 또는 복수의 계량웰부를 가지고, 각 기준전하입력부의 계량웰부의 수가 특정의 비를 갖도록 설정된 것을 특징으로 한다.
따라서, 청구항 13의 전하전송장치에 의하면, 계량웰부의 면적을 동일하게 하고, 복수의 기준전하의 입력량의 비를 계량웰부의 수의 비로 규정하였으므로, 기준전하의 입력량비를 정확하게 정수비로 할 수 있다.
제1도는 (A)∼(D)는 본 발명의 전하전송장치의 제1의 실시예를 나타낸 것이며, (A)는 평면도, (B)는 전압변환부의 출력의 파형을 나타낸 출력파형도, (C)는 기준전하입력부의 확대평면도, (D)는 기준전하입력부의 포텐셜도 및 전송펄스의 파형도.
제2도(A),(B)는 제1의 실시예의 전하량·출력전압특성도이며, (A)는 표준상태의 전하량·출력전압특성도, (B)는 표준상태로부터 상태가 변화했을 때의 전하량·출력전압특성도.
제3도는 전하량·출력전압특성의 변동을 보상하는 전하량·출력전압특성 보상회로의 일예를 나타낸 회로도.
제4도(A),(B)는 본 발명의 전하전송장치의 제2의 실시예를 나타낸 것이며, (A)는 평면도, (B)는 전송펄스 등의 제어펄스 및 전압변환부의 출력의 파형을 나타낸 출력파형도.
제5도는 본 발명의 전하전송장치의 제3의 실시예를 나타낸 평면도.
제6도는 제5도에 나타낸 전하전송장치의 변형예를 나타낸 평면도.
제7도는 본 발명의 전하전송장치의 제4의 실시예를 나타낸 평면도.
제8도(A)∼(C)는 본 발명의 전하전송장치의 제5의 실시예를 나타낸 것이며,(A)는 평면도, (B)는 기준전하입력부의 확대평면도, (C)는 입력전압, 전송펄스 등의 제어펄스 및 출력전압의 파형도.
제9도는 본 발명의 전하전송장치의 제6의 실시예의 요부인 전하전송부 입력부를 나타낸 평면도.
제10도는 (A),(B)는 전하전송장치의 종래예의 하나를 나타낸 것이며, (A)는 평면도, (B)는 출력파형도.
제11도(A),(B)는 본 발명이 해결하려고 하는 문제점을 설명하기 위한 전하량·출력전압특성도이며, (A)는 표준상태의 전하량·출력전압특성도, (B)는 표준상태로부터 상태가 변화했을 때의 전하량·출력전압특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(1) : 광전변환소자(수광소자), (2) : 수직전송부(레지스터), (2a) : 기준 전하수직전송부, (3) : 레지스터(수평레지스터), (4) : 전압변환부, (5) : 기준전하입력부, (6) : 기준전하공급용 확산층, (7) : 계량웰(well)부.

Claims (8)

  1. 복수의 광전 변환 소자,
    상기 광전 변환 소자에서 발생한 신호 전하를 전송하는 전하 전송부,
    상기 전하 전송부에 기준으로 되는 소정량의 전하를 입력하는 복수의 기준 전하 입력부,
    상기 전하 전송부의 출력 전하를 전압으로 변환하는 전압 변환부를 포함하며,
    상기 복수의 전하 입력부는 서로 다른 양의 기준 전하를 입력하는 전하 전송 장치.
  2. 행렬(行列)형으로 배치된 복수의 광전 변환 소자,
    상기 광전 변환 소자에서 발생한 신호 전하를 수직 방향으로 전송하는 복수의 수직 전하 전송부,
    기준으로 되는 소정량의 기준 전하를 입력하는 복수의 기준 전하 입력부,
    상기 수직 전하 전송부 및 기준 전하 입력부로부터의 기준 전하 및 신호 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송부,
    상기 수평 전하 전송부의 출력 전하를 전압으로 변환하는 전압 변환부를 포함하며,
    상기 복수의 전하 입력부는 서로 다른 소정량의 기준 전하를 입력하는 전하전송 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 광전 변환 소자 중, 일부의 광전 변환 소자가 차광되어 있는 것을 특징으로 하는 전하 전송 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 전하 입력부로부터 입력되어 수직 기준 전하 전송부 및 수평 전하 전송부에 의해 전송된 기준 전하를 전압으로 변환하는 상기 전압 변환부의 출력 전압으로부터 상기 신호 전하의 전하와 상기 전압 변환부의 출력 전압과의 관계를 검출하도록 한 것을 특징으로 하는 전하 전송 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 주사 주기에 있어서의 신호 전하를 출력하지 않을 때에 기준 전하를 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 전하 전송 장치.
  6. 제2항에 있어서, 수직 기준 전하 전송부가 복수 있고, 상기 복수의 수직 기준 전하 전송부가 서로 다른 소정량의 기준 전하를 입력하는 기준 전하 입력부를 가진 것을 특징으로 하는 전하 전송 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 기준 전하 입력부가 모두 기준 전하의 전하량을 결정하는 계량 웰(well)부를 가지고, 상기 각 기준 전하 입력부의 계량 웰부가 특정의 면적비를 가진 것을 특징으로 하는 전하 전송 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복수의 기준 전하 입력부가 모두 기준 전하의 전하량을 결정하는 일정한 면적을 가진 하나 또는 복수의 계량 웰부를 가지고, 상기 각 기준 전하 입력부의 계량 웰부의 수가 특정의 비를 갖도록 설정된 것을 특징으로 하는 전하 전송 장치.
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