KR20010103686A - 고체 촬상장치 - Google Patents

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KR20010103686A
KR20010103686A KR1020010025197A KR20010025197A KR20010103686A KR 20010103686 A KR20010103686 A KR 20010103686A KR 1020010025197 A KR1020010025197 A KR 1020010025197A KR 20010025197 A KR20010025197 A KR 20010025197A KR 20010103686 A KR20010103686 A KR 20010103686A
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하마다주니치
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이데이 노부유끼
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Abstract

노광 동작시에 스미어(smear)를 고속도로 전송 방출하여, 고품질의 촬상 화상의 출력이 가능한 고체 촬상장치를 제공한다.
포토 센서(a11 내지 amn)의 노광 기간(T1) 내에, b부에서 제어 구동회로(13)로부터, 수직 구동 신호(V1 내지 V3)가 고체 촬상소자(10)에 입력되고, 수직 레지스터(2a 내지 2n)의 스미어가 고속으로 수평 레지스터(3)로 전송되어, 수평 구동 신호(H1, H2)로 외부로 방출되고, a부에서 고체 촬상소자(10)의 노광이 종료하고, 제어 구동회로(13)의 셔터 구동 신호(Fc)로 메커니컬 셔터(12)에 의해, 고체 촬상소자(10)로의 광입사가 차단되고, 모든 화소 출력 기간(T2)에, 포토 센서(a11 내지 anm)에서 화상 신호의 전하가 판독 출력되고, 포토 센서(a11 내지 anm) 외에서 광전 변환된 전하가 수직 레지스터(2a 내지 2n)로 새어 들어가고, 화면상에서 수직 방향에 줄무늬형의 뚜렷한 선이 형성되는 스미어를 노광 시간 내에 제거하여, 선명하고 고품질의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다(도 1, 도 2 참조).

Description

고체 촬상장치{Solid state imager}
본 발명은 고체 촬상장치, 특히 촬상 동작시에 스미어 제거를 행하는 기능을구비한 고체 촬상장치에 관한 것이다.
2차원 이미지 센서를 구비하여 디지털 스틸 카메라로서 사용되는 고체 촬상장치에서는, 수광부로서 광전 변환을 행하는 수광 소자의 열 방향(세로 방향)의 배열에 각각 인접 대응하고, 판독 출력된 전하의 수직 방향의 전송을 행하는 수직 레지스터가 배치되고, 이 복수의 수직 레지스터에는, 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 레지스터가 접속 배치되어 있고, 수광부로부터 수직 레지스터에 판독 출력되어, 수평 레지스터로 보내진 전하는, 1필드마다 수평 레지스터에 의해서 전송되어, 수광 신호로서 판독 출력된다.
그런데, 상술한 바와 같은 고체 촬상장치에 있어서는, 수광부의 수광 소자 로의 입사광이, 결상(結像) 위치 이외에서 새어 광전 변환되어, 수직 레지스터로 들어가면, 촬상 화면상에서 수직 방향으로 줄무늬형의 선명한 광띠가 생겨서 꼬리를 끄는 스미어가 생기는 것이 알려져 있다.
이와 같은 스미어가 발생하면, 촬상 화면상에서 수직 방향으로 줄무늬형의 밝은 광띠가 부가되기 때문에, 촬상 화상이 보기 어려워지고, 촬상 화상의 품질이 저하되어 버린다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 고체 촬상장치에 대하여, 촬상 화상의 품질을 저하시키는 스미어 발생 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 고체 촬상장치에 대한 노광 동작시에 스미어를 고속도로 전송 방출하여, 고품질의 촬상 화상을 출력하는 것이 가능한 고체 촬상장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 요부의 구성을 도시하는 설명도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 전체 구성을 도시하는 설명도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 화소 판독 출력 모드에서의 동작을 중심으로 하는 동작의 타이밍 차트.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 전체 동작의 타이밍 차트.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 스미어 방출 모드에서의 동작을 중심으로 하는 동작의 타이밍 차트.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
a11 내지 anm : 포토 센서 2a 내지 2d : 수직 레지스터
3 : 수평 레지스터 5 : 앰프
10 : 고체 촬상소자 11 : 렌즈
12 : 메커니컬 셔터 13 : 제어 구동회로
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 수광부, 수직 레지스터 및 수평 레지스터를 구비하고, 노광 기간에 상기 수광부에서 수광한 입력 광 신호가, 상기 수광부에서 광전 변환되고, 얻어진 전하가 상기 수직 레지스터에 판독 입력되고, 상기 수직 레지스터로부터 상기 수평 레지스터로 전송되어, 수광 신호로서 검출되는 고체 촬상장치이며, 상기 입력 광 신호의 상기 수광부에 의한 수광의 개폐 동작을 행하는 메커니컬 셔터와, 해당 메커니컬 셔터가 오픈 동작을 행하는 상기 노광 기간 내에 있어서, 상기 수직 레지스터 내의 스미어를 고속 전송함으로써, 상기 수평 레지스터를 통해서 스위프(sweep) 방출하는 스미어 방출 수단과, 상기 수광부에서 광전 변환된 전하를, 상기 수직 레지스터 및 상기 수평 레지스터를 통해서 전송 검출함으로써 수광 신호의 검출을 행하는 광검출 수단과, 상기 스미어 방출 수단에 의한 스미어 방출 후에, 상기 광검출 수단에 의한 수광 신호의 검출을 행하고, 해당 검출 후에 상기 메커니컬 셔터를 클로즈 동작시키도록, 광검출의 제어를 행하는 검출 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 수단에 의하면, 노광 기간에 수광부에서 수광된 입력 광 신호가 광전 변환되고, 얻어진 전하가 수직 레지스터에 판독 입력되고, 수직 레지스터로부터 수평 레지스터로 전송되어, 수광 신호로서 검출되지만, 검출 제어 수단의 제어에 의해, 입력 광 신호의 수광부에 의한 수광의 개폐 동작을 행하는 메커니컬 셔터가 오픈 동작을 행하는 노광 기간 내에서, 스미어 방출 수단에 의해, 수직 레지스터 내의 스미어가 고속 전송되고, 수평 레지스터를 통해서 스위프 방출된 후에, 광검출수단에 의해, 수광부에서 광전 변환된 전하가, 수직 레지스터 및 수평 레지스터를 통해서 전송 검출되어서 수광 신호의 검출이 행하여지고, 그 후에 메커니컬 셔터가 클로즈 동작되고, 수광부 이외에서 광전 변환된 전하가 수직 레지스터로 새어 들어가고, 화면상에서 수직 방향으로 줄무늬형 뚜렷한 선이 형성되는 스미어를 노광 시간 내에 제거하여 선명하고 고품질의 촬상 화상을 얻을 수 있다.
이하에, 본 발명의 1실시예를, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시예의 요부의 구성을 도시하는 설명도, 도 2는 본 실시예의 전체 구성을 도시하는 설명도, 도 3은 본 실시예의 화소 판독 출력 모드에서의 동작을 중심으로 하는 동작의 타이밍 차트, 도 4는 본 실시예의 전체 동작의 타이밍 차트, 도 5는 본 실시예의 스미어 방출 모드에서의 동작을 중심으로 하는 동작의 타이밍 차트이다.
본 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피사체로부터의 입사광 신호(Fpi)를 집속하는 렌즈(11)가 설치되고, 렌즈(11)의 후단에, 집속된 입사광 신호(Fpi)의 출력의 ON-OFF 동작을 행하는 메커니컬 셔터(12)가 배치되고, 메커니컬 셔터(12)의 후단에, 입사광 신호(Fpi)를 광전 변환하여 피사체의 화상 신호를 출력하는 고체 촬상소자(10)가 배치되어 있다.
한편, 본 실시예에는, 전체의 동작을 제어하는 제어 구동회로(13)가 설치되어 있고, 이 제어 구동회로(13)는, 수직 구동 신호(V1 내지 V3), 수평 구동 신호(H1 내지 H2)를 고체 촬상소자(10)에, 셔터 구동 신호(Fc)를 메커니컬 셔터(12)에 각각 입력하는 기능을 갖고 있다.
본 실시예의 고체 촬상 소자(10)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 포토 센서(a11 내지 anm)가, 행 방향(가로 방향)과 열 방향(세로 방향)으로 매트릭스형상으로 배열되고, 제 1 열의 포토 센서(a11 내지 a1m)에 인접하여, 수직 레지스터(2a)가 배열되고, 제 2 열의 포토 센서(a21 내지 a2m)에 인접하여, 수직 레지스터(2b)가 배열되고, 이하 마찬가지로 하여, 제 n 열의 포토 센서(an1 내지 anm)에 인접하여 수직 레지스터(2n)가 배열되고, 각 열의 포토 센서가, 인접 배열되는 수직 레지스터에 각각 접속되어 있다. 이 수직 레지스터는, 각각 대응하는 열의 포토 레지스터로부터 보내지는 전하를 수직 방향으로 전송하는 기능을 갖고 있다,
그리고, 수직 레지스터(2a 내지 2n)가, 수평 레지스터(3)에 각각 접속되고, 수평 레지스터(3)의 출력 단자가, 앰프(5)를 통해서 고체 촬상소자(10)의 출력 단자(to)에 접속되어 있다.
또한, 도 1에서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하여 생략한 표시로 되어 있지만, 제어 구동회로(13)로부터, 수직 구동 신호(V1 내지 V3)가 입력되는 고체 촬상소자(10)의 제어 단자(tv1 내지 tv3)에는, 각각 수직 레지스터(2a 내지 2n)가 서로 병렬로 접속되어 있고, 제어 구동회로(13)로부터 수평 구동 신호(H1, H2)가 입력되는 고체 촬상 소자(10)의 제어 단자(th1, th2)에는 수평 레지스터(3)가 접속되어 있다.
이러한 구성의 본 실시예의 동작을 설명한다.
본 실시예에서는, 피사체로부터의 입사광 신호(Fpi)는, 렌즈(11)로 집속되어, 메커니컬 셔터(12)의 ON 동작에 의해서, 고체 촬상소자(10)에 입사되고, 고체 촬상소자(10)에 대한 노광 동작이 행하여지지만, 도 4에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 소자(10)에 대한 노광 동작에 앞서, 고체 촬상 소자(10)에 도 4f에 도시하는 전자 셔터 신호(SUB)가 입력됨으로써, 전자 셔터가 ON 동작하여, 포토 센서(a11 내지 anm)가 접지되고, 포토 센서(a11 내지 anm)에 잔존하는 불필요 전하가 방출된다.
이 불필요 전하의 방출 후에, 도 4b에 도시하는 수평 동기 신호(HD)에 근거하여, 고체 촬상소자(10)의 포토 센서(a11 내지 amn)에 대한 노광이, 래스터 스캔에 의해 행하여지지만, 이 노광 기간(T1) 내에 있어서, 동 도면에 도시하는 b부에 있어서, 제어 구동회로(13)로부터, 도 5e 내지 도 5g에 도시하는 바와 같이, 수직 구동 신호(V1, V2, V3)가, 고체 촬상소자(10)에 입력되고, 이 수직 구동 신호(V1 내지 V3)에 의해서, 수직 레지스터(2a 내지 2n) 내의 스미어가 고속으로, 수평 레지스터(3)로 전송되고, 또한, 도 5c, 도 5d에 도시하는 수평 구동 신호(H1, H2)에 의해서, 스미어는 수평 레지스터(3)로부터 외부에 스위프 방출된다.
이와 같이 하여, 도 4의 b부에 있어서의 스미어의 스위프 처리가 종료하고, 동 도면의 a부에 있어서, 고체 촬상소자(10)에 대한 노광이 종료하면, 제어 구동회로(13)로부터의 셔터 구동 신호(Fc)에 의해서, 메커니컬 셔터(12)가 OFF로 구동되고, 외부로부터의 광 신호의 고체 촬상소자(10)로의 입사가 차단되고, 도 4i에 도시하는 바와 같이, 모든 화소 출력 기간(T2)에 있어서, 고체 촬상소자(10)의 포토 센서(a11 내지 anm)로부터, 피사체의 화상 신호에 대응하는 전하의 판독이 행하여진다.
이 경우, 포토 센서(a11 내지 anm) 내에서 광전 변환된 전하에 대하여, 우선, 제 1 필드의 포토 센서(a11 내지 an1, a13 내지 an3···)에 축적된 전하가, 소정의 타이밍으로 수직 전송 레지스터(2a 내지 2n)로 보내진다, 그리고, 보내진 전하는, 도 3e 내지 도 3g에 도시하는 바와 같은 수직 구동 신호(V1 내지 V3)에 의해서, 동 도면에 화살 표시(X)로 도시하는 전송 방향으로 수직 레지스터(2a 내지 2n) 내를 전송되고, 소정의 타이밍으로, 제 1 필드분의 전하가 수평 레지스터(3)로 보내진다.
이와 같이 하여, 수평 레지스터(3)로 보내진 전하는, 수평 구동 신호(H1, H2)에 의해서, 수평 방향으로 전송되고, 소정의 타이밍으로 판독 출력되어 출력 신호가 된다.
마찬가지로 하여, 제 2 필드의 포토 센서(a12 내지 an2, a14 내지 an4 ···)에 축적된 전하가, 소정의 타이밍으로 수직 전송 레지스터(2a 내지 2n)로 보내진다. 그리고, 보내진 전하는, 수직 구동 신호(V1 내지 V3)에 의해서, 전송 방향으로 수직 레지스터(2a 내지 2n) 내를 전송되고, 소정의 타이밍으로, 제 2 필드분의 전하가 수평 레지스터(3)로 보내지고, 수평 레지스터(3)로 보내진 전하는, 수평 구동 신호(H1, H2)에 의해서, 수평 방향으로 전송되고, 소정의 타이밍으로 판독 출력되어 출력 신호가 된다.
이와 같이 하여, 본 실시예에 의하면, 포토 센서(a11 내지 amn)에 대한 노광을 행하는 노광 기간(T1) 내에 있어서, 도 4에 도시하는 b부에 있어서, 제어 구동회로(13)로부터, 수직 구동 신호(V1, V2, V3)가, 고체 촬상소자(10)에 입력되고, 이 수직 구동 신호(V1 내지 V3)에 의해서, 수직 레지스터(2a 내지 2n) 내의 스미어가 고속으로, 수평 레지스터(3)로 전송되고, 또한, 수평 구동 신호(H1, H2)에 의해서, 스미어는 수평 레지스터(3)로부터 외부에 스위프 방출된다.
그리고, 스미어의 스위프 처리가 종료하고, 도 4의 a부에 있어서, 고체 촬상소자(10)에 대한 노광이 종료하면, 제어 구동회로(13)로부터의 셔터 구동 신호(Fc)에 의해서, 메커니컬 셔터(12)가 OFF로 구동 세트되고, 외부로부터의 광 신호의 고체 촬상소자(10)로의 입사가 차단된 상태에서, 모든 화소 출력 기간(T2)에 있어서, 고체 촬상소자(10)의 포토 센서(a11 내지 anm)로부터, 피사체의 화상 신호에 대응하는 전하의 판독 출력이 행하여진다.
이 때문에, 본 실시예에 의하면, 포토 센서(a11 내지 anm) 이외에서 광전 변환된 전하가 수직 레지스터(2a 내지 2n)로 새어 들어가고, 화면상에서 수직 방향으로 줄무늬형 뚜렷한 선이 형성되는 스미어를 노광 시간 내에 제거하여 선명하고 고품질의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.
청구항 1에 기재된 발명에 따른 고체 촬상장치에는, 수광부, 수직 레지스터 및 수평 레지스터가 설치되어 있고, 노광 기간에 수광부에서 수광된 입력 광 신호가 광전 변환되고, 얻어진 전하가 수직 레지스터에 판독 입력되고, 수직 레지스터로부터 수평 레지스터로 전송되어, 수광 신호로서 검출되지만, 검출 제어 수단의 제어에 의해서, 입력 광 신호의 수광부에 의한 수광의 개폐 동작을 행하는 메커니컬 셔터가 오픈 동작을 행하는 노광 기간 내에 있어서, 스미어 방출 수단에 의해서, 수직 레지스터 내의 스미어를 고속 전송함으로써, 수평 레지스터를 통해서 단시간에 스위프 방출한 후에, 광검출 수단에 의해서, 수광부에서 광전 변환된 전하가, 수직 레지스터 및 수평 레지스터를 통해서 전송 검출됨으로써 수광 신호의 검출이 행하여진다.
그리고, 광검출 수단에 의한 수광 신호의 검출 후에, 검출 제어 수단의 제어에 의해서, 메커니컬 셔터가 클로즈 동작되기 때문에, 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 수광부 이외에서 광전 변환된 전하가 수직 레지스터로 새어 들어가고, 화면상에서 수직 방향으로 줄무늬형의 뚜렷한 선이 형성되는 스미어를 노광 시간 내에 제거하여 선명하고 고품질의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.

Claims (1)

  1. 수광부, 수직 레지스터 및 수평 레지스터를 구비하고, 노광 기간에 상기 수광부에서 수광한 입력 광 신호가, 상기 수광부에서 광전 변환되고, 얻어진 전하가 상기 수직 레지스터에 판독 입력되고, 상기 수직 레지스터로부터 상기 수평 레지스터로 전송되어, 수광 신호로서 검출되는 고체 촬상장치에 있어서,
    상기 입력 광 신호의 상기 수광부에 의한 수광의 개폐 동작을 행하는 메커니컬 셔터와,
    해당 메커니컬 셔터가 오픈 동작을 행하는 상기 노광 기간 내에 있어서, 상기 수직 레지스터 내의 스미어를 고속 전송함으로써, 상기 수평 레지스터를 통해서 스위프 방출하는 스미어 방출 수단과,
    상기 수광부에서 광전 변환된 전하를, 상기 수직 레지스터 및 상기 수평 레지스터를 통해서 전송 검출함으로써 수광 신호의 검출을 행하는 광검출 수단과,
    상기 스미어 방출 수단에 의한 스미어 방출 후에, 상기 광검출 수단에 의한 수광 신호의 검출을 행하고, 해당 검출 후에 상기 메커니컬 셔터를 클로즈 동작시키도록, 광검출의 제어를 행하는 검출 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치.
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