KR20080080948A - 촬상 장치 및 촬상 시스템 - Google Patents

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Abstract

촬상 장치는 화소 유닛 배열 및 구동부를 포함한다. 각각의 화소 유닛은 복수의 광전 변환부와, 복수의 광전 변환부에 공통인 전하-전압 변환기와, 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하를 전하-전압 변환기에 전송하는 복수의 전송부와, 전하에 기초하는 신호를 신호선에 출력하는 출력부와, 전하-전압 변환기의 전위를 설정하는 설정부를 포함한다. 각각의 화소 유닛은 전하-전압 변환기에서 설정된 전위에 따라 선택되거나 또는 비선택된다. 구동부는 선택된 화소 유닛내의 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를, 선택된 화소 유닛을 비선택하는 동작을 수행하지 않고서, 출력부가 신호선에 연속적으로 출력하도록, 화소 유닛 배열을 구동한다.
화소 유닛 배열, 촬상 장치, 광학계, 화상 데이터

Description

촬상 장치 및 촬상 시스템{IMAGING APPARATUS AND IMAGING SYSTEM}
본 발명은 촬상 장치 및 촬상 시스템에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2004-172950호에 개시된 바와 같이, CMOS 이미지 센서와 같은 촬상 장치에서 화소 영역을 감소시키기 위해, 선택 트랜지스터가 배제되고, 복수의 광전 변환부가 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터를 공유하는 화소 유닛이 제안되어 왔다.
일본 특허 공개 제2004-172950호에 개시된 기술에서는, 신호가 판독될 때마다, 전면 선택 신호선(global selection signal line)이 낮은 전위로 설정되고, 전체 화소 유닛의 리세트 트랜지스터가 턴온되어, 전체 화소 유닛이 비선택된다. 그 다음, 전면 선택 신호선이 높은 전위로 설정되고, 선택된 화소 유닛의 리세트 트랜지스터가 턴온되어, 선택된 화소 유닛만이 선택된다. 즉, 전면 선택 신호선의 전위를 빈번하게 전환할 필요가 있다. 전면 선택 신호선은 전체 화소 유닛에 접속된다. 이로 인해, 화소 유닛의 수가 증가할 때, 선의 기생 용량이 증가되고, 충전/방전 시간이 길어진다. 그러므로, 화소 유닛으로부터 신호를 판독시에 전위를 전환하기 위해서는 긴 시간이 요구된다. 따라서, 화소 유닛으로부터 고속으로 신호 를 판독하는 것이 어렵다.
본 발명은 화소 유닛으로부터 고속으로 신호를 판독할 수 있는 촬상 장치 및 촬상 시스템을 제공한다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 2차원으로 배열된 복수의 화소 유닛을 갖는 화소 유닛 배열과, 화소 유닛 배열을 구동하는 구동부를 포함하는 촬상 장치로서, 각각의 화소 유닛은 복수의 광전 변환부와, 복수의 광전 변환부에 공통인 전하-전압 변환기와, 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하를 전하-전압 변환기에 전송하는 복수의 전송부와, 전하-전압 변환기에 전송된 전하에 기초하는 신호를 신호선에 출력하는 출력부와, 전하-전압 변환기의 전위를 설정하는 설정부를 포함하고, 각각의 화소 유닛은 설정부에 의해 전하-전압 변환기에서 설정된 전위에 따라 선택되거나 또는 비선택되며, 구동부는 선택된 화소 유닛내의 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를, 선택된 화소 유닛을 비선택하는 동작을 수행하지 않고서, 출력부가 신호선에 연속적으로 출력하도록, 화소 유닛 배열을 구동하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 촬상 시스템으로서, 본 발명의 제1 양상에 따른 촬상 장치와, 촬상 장치의 화소 배열에 광을 유도하는 광학계와, 촬상 장치로부터 출력된 신호를 처리하여 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 화소 유닛으로부터 고속으로 신호를 판독할 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 전형적인 실시예의 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치(100)에 대해, 도 1을 참조하여 기술할 것이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치(100)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 1에 도시된 모든 MOS 트랜지스터는 N형이다. MOS 트랜지스터는 High 게이트 전위에서 턴온되고, Low 게이트 전위에서 턴오프된다.
촬상 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 유닛 배열 PA 및 구동부(103)를 포함한다.
구동부(103)는 화소 유닛 배열 PA의 주변에 배치된다. 구동부(103)는 화소 유닛 배열 PA에서의 복수의 화소 유닛을 구동한다. 구동부(103)는, 예를 들면, 화소 유닛 배열 PA를 수직 방향으로 주사하는 수직 시프트 레지스터이다.
도 1은 각 열의 열 신호선(10)에 출력된 신호를 판독하는 판독 회로와, 판독 회로를 수평 방향으로 주사하는 수평 시프트 레지스터를 도시하지 않는다.
화소 유닛 배열 PA는 행 및 열 방향으로 배열(2차원 배열)된 복수의 화소 유닛(1, 21, ...)을 포함한다.
화소 유닛(1)은 복수의 광전 변환부(2, 3)와, 전하-전압 변환기(8)와, 복수 의 전송부(4, 5)와, 출력부(7)와, 설정부(6)를 포함한다. 즉, 화소 유닛(1)에서, 출력부(7) 및 설정부(6)는 복수의 화소(복수의 광전 변환부)에 대해 공통으로 제공된다.
복수의 광전 변환부(2, 3)는 제1 광전 변환부(2) 및 제2 광전 변환부(3)를 포함한다. 제1 광전 변환부(2)는 입사광에 대응하는 전하를 발생시켜서 축적한다. 제1 광전 변환부(2)는, 예를 들면, 음전하(전자)를 축적하는 포토다이오드(PD)이다. 제2 광전 변환부(3)는 입사광에 대응하는 전하를 발생시켜서 축적한다. 제2 광전 변환부(3)는, 예를 들면, 음전하(전자)를 축적하는 포토다이오드(PD)이다.
전하-전압 변환기(8)는 복수의 광전 변환부(2, 3)에 대해 공통으로 제공된다. 전하-전압 변환기(8)는 (후술되는) 출력부(7)의 입력부로서 기능한다. 전하-전압 변환기(8)는 복수의 광전 변환부(2, 3)에 의해 발생된 전하를 전압으로 변환하여 보유한다. 보다 구체적으로, 전하-전압 변환기(8)는 복수의 광전 변환부(2, 3)에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호(전압)를 보유한다. 전하-전압 변환기(8)는, 예를 들면, FD(floating diffusion)이다.
복수의 전송부(4, 5)는 복수의 광전 변환부(2, 3)에 의해 발생된 전하를 전하-전압 변환기(8)에 전송한다. 보다 구체적으로, 복수의 전송부(4, 5)는 상이한 타이밍에 활성화되는 신호를 수신하고, 복수의 광전 변환부(2, 3)에 의해 발생된 전하를 상이한 타이밍에서 전하-전압 변환기(8)에 전송한다. 복수의 전송부(4, 5)는 제1 전송부(4) 및 제2 전송부(5)를 포함한다. 제1 전송부(4)는 제1 광전 변환부(2)에서 축적된 전하를 사전결정된 타이밍에서 전하-전압 변환기(8)에 전송한다. 제1 전송부(4)는, 예를 들면, 전송 MOS 트랜지스터이다. 제2 전송부(5)는 제2 광전 변환부(3)에서 축적된 전하를 사전결정된 타이밍에서 전하-전압 변환기(8)에 전송한다. 제2 전송부(5)는, 예를 들면, 전송 MOS 트랜지스터이다.
출력부(7)는 전하-전압 변환기(8)에 전송된 전하에 기초하는 신호를 열 신호선(10)에 출력한다. 출력시에, 출력부(7)는 전하에 기초하는 신호를 증폭한다. 출력부(7)는, 예를 들면, 증폭 MOS 트랜지스터이다.
설정부(6)는 전하-전압 변환기(8)의 전위를 설정한다. 설정부(6)는 전하-전압 변환기(8)의 전위를 제1 전위(도 4에서 V1)로 설정함으로써 선택 상태를 설정하고, 전하-전압 변환기(8)의 전위를 제2 전위(도 4에서 V2)로 설정함으로써 비선택 상태를 설정한다. 설정부(6)는, 예를 들면, 리세트 MOS 트랜지스터이다. 제1 전위는 출력부(MOS 트랜지스터)(7)를 턴온하며, 제1 광전 변환부(2)를 리세트하는데 필요한 전위보다 높을 필요가 있다. 제2 전위는 출력부(MOS 트랜지스터)(7)를 턴오프하며, "'예를 들면, 열 신호선(10)의 전위' + '출력부(7)(증폭 NMOS 트랜지스터)를 턴온하는 임계 전압'"보다 낮을 필요가 있다.
전술한 바와 같이, 화소 유닛(1)은 설정부(6)에 의해 전하-전압 변환기(8)에서 설정된 전위에 따라 선택되거나 또는 비선택된다.
나머지 화소 유닛(21) 등은 화소 유닛(1)과 동일하다는 점에 유의하라.
촬상 장치(100)의 구동부(103)의 동작에 대해, 도 2 및 3을 참조하여 기술할 것이다. 도 2는 구동부(103)의 전자 셔터 동작을 도시하는 도면이다. 도 3은 구동부(103)의 구동 시퀀스를 도시하는 도면이다. 도 2에서, 종축은 화소 유닛의 위 치를 나타내고, 횡축은 타이밍을 나타낸다. 도 3에서, 횡축은 타이밍을 나타낸다.
이하의 설명에서, 신호 판독이 제n 블록에서 행해지고, 축적 전하의 스위핑(sweeping)이 제m 블록에서 행해진다. 각각의 화소 유닛에 포함된 복수의 광전 변환부가 출력부(증폭 NMOS 트랜지스터)를 공유하며, 복수의 행의 판독은 1 수평 기간 HT에 수행된다. 그러므로, 동일한 수평 기간 HT에서 판독을 실행하는 복수의 행이 블록으로서 표현된다.
구동부(103)는 전자 셔터 동작에 의해 신호 전하의 축적 시간을 제어한다. 보다 구체적으로, 구동부(103)는 각각의 광전 변환부를 리세트함으로써 각각의 광전 변환부의 전하 축적 동작을 개시하고, 각각의 광전 변환부에 축적된 전하를 전하-전압 변환기에 전송함으로써 각각의 광전 변환부의 전하 축적 동작을 종료한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 사전결정된 블록(제n 블록)에서의 축적(판독)의 종료 및 다른 블록(제m 블록)에서의 축적의 개시는 1 수평 기간 HT에 실행된다. 축적된 전하의 스위핑(광전 변환부의 리세트)으로부터 신호 판독까지의 시간이 축적 시간이다. m 및 n이 적절한 값으로 설정되는 경우, 임의의 축적 시간이 설정될 수 있다.
구동부(103)는 선택된 화소 유닛(제n 블록)("판독"에 의해 표시됨)(도 3)내의 복수의 광전 변환부(2, 3)에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를, 출력부(7)가 열 신호선(10)에 연속적으로 출력하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다. 이러한 경우, 구동부(103)는 전하에 기초하는 신호를, 선택된 화소 유닛(제n 블록)을 비선택하는 동작("FDLow"에 의해 표시됨)을 수행하지 않고서, 출력부(7)가 열 신호 선(10)에 연속적으로 출력하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다. 또한, 구동부(103)는 전하에 기초하는 신호를, 설정부(6)가 전하-전압 변환기(8)의 전위를 리세트하도록 하는 동작("FDHigh"에 의해 표시됨)을 통해, 출력부(7)가 열 신호선(10)에 연속적으로 출력하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다.
그 다음, 구동부(103)는, 출력부(7)가 전하에 기초하는 신호를 열 신호선(10)에 연속적으로 출력한 후, 복수의 화소 유닛(제n 블록 및 제m 블록)("FDLow"에 의해 표시됨)을 비선택하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다.
구동부(103)는, 전하에 기초하는 신호가 연속적으로 출력된 후, 복수의 화소 유닛이 비선택되기 전에, 비선택된 화소 유닛(제m 블록)에서의 복수의 광전 변환부(2, 3)를 리세트하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다.
촬상 장치(100)의 구동부(103) 동작의 상세에 대해, 도 4 내지 6을 참조하여 기술할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치(100)의 구동 타이밍을 도시하는 타이밍도이다. 도 4를 참조하면, Vres는 전면 선택 신호선(9)에 입력된 전위의 레벨을 나타낸다. Presa는 제n 블록 및 제m 블록을 제외한 모든 블록의 리세트 구동선(11)(도 1 참조)에 입력된 펄스이다. Pres는 제n 블록의 리세트 구동선(11)에 입력된 펄스이다. Presr은 제m 블록의 리세트 구동선(11)에 입력된 펄스이다. Ptx1은 제n 블록의 제1 전하 전송 구동선(12)(도 1 참조)에 입력된 펄스이다. Ptx2는 제n 블록의 제2 전하 전송 구동선(13)(도 1 참조)에 입력된 펄스이다. Ptxr1은 제m 블록의 제1 전하 전송 구동선(12)에 입력된 펄스이다. Ptxr2는 제m 블록의 제2 전하 전송 구동선(13)에 입력된 펄스이다.
도 5는 비교예에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍을 도시하는 타이밍도이다.
도 6은 도 4의 구동 타이밍과 도 5의 구동 타이밍 사이의 비교를 도시하는 개략도이다.
선택 트랜지스터가 없는 화소 유닛에서 판독될 블록을 선택하기 위한 제1 조건은 다음과 같다. 구동부(103)는 선택된 블록의 전하-전압 변환기(8)를 높은 전위(V1)로 설정하고, 비선택된 블록의 전하-전압 변환기(8)를 낮은 전위(V2)로 설정하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다. 이러한 동작에 의해, 선택된 블록의 출력부(트랜지스터)(7)는 턴온되고, 비선택된 블록의 출력부(트랜지스터)(7)는 턴오프된다. 그러므로, 선택된 블록의 신호는 열 신호선(10)에 출력될 수 있다.
축적된 전하를 스위핑(광전자 변환부를 리세트)하기 위한 제2 조건은 다음과 같다. 구동부(103)는 전하-전압 변환기(8)를 높은 전위로 설정한 후, 복수의 전송부(4, 5)를 턴온하도록, 화소 유닛 배열 PA를 구동한다. 축적된 전하의 스위핑을 수행하는 제m 블록은, 신호 전하의 판독을 수행하는 제n 블록과는 상이하다. 즉, 제m 블록은 비선택된 블록이다. 제n 블록의 신호가 판독될 경우, 제m 블록의 전하-전압 변환기(8)는 낮은 전위로 설정될 필요가 있다. 보다 구체적으로, 제m 블록의 전하-전압 변환기(8)는 축적된 전하를 스위핑하는 동작시에 높은 전위(V1)로 설정되고, 제n 블록의 신호 전하를 판독시에 낮은 전위(V2)로 설정되어야 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 구동 타이밍은 이들 조건을 충족시킨다.
다음, 도 5에서의 비교예에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍에 대해 상세히 기 술할 것이다.
Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T1a에, Presr 및 Ptxr1은 High로 된다. 제m 블록의 제1 광전 변환부(2)에 축적된 전하가 스위핑(리세트)된다.
Vres가 낮은 전위(V2)에 있는 기간 T2a에, Presr, Presa 및 Pres는 High로 된다. 모든 블록의 전하-전압 변환기(8)는 낮은 전위로 설정되어, 블록이 비선택된다.
그 다음, Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T3a에, Pres는 High로 된다. 제n 블록의 전하-전압 변환기(8)는 높은 전위(V1)로 설정(리세트)되어, 블록이 선택된다.
기간 T4a에, Ptx1은 High로 되어, 제n 블록의 제1 광전 변환부(2)에 축적된 전하를 열 신호선(10)으로 판독한다. 이 때, Ptx1이 High로 되기 전과 후에, 열 신호선(10)의 전위의 상관 이중 샘플링이 실행됨으로써, 제n 블록의 제1 광전 변환부(2)에 축적된 전하의 양이 검출된다.
Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T5a에, Presr 및 Ptxr2가 High로 된다. 제m 블록의 제2 광전 변환부(3)에 축적된 전하가 스위핑(리세트)된다.
Vres가 낮은 전위(V2)에 있는 기간 T6a에, Presr, Presa 및 Pres가 High로 된다. 모든 블록의 전하-전압 변환기(8)가 낮은 전위(V2)로 설정되어, 블록이 비선택된다.
그 다음, Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T7a에, Pres가 High로 된다. 제n 블록의 전하-전압 변환기(8)가 높은 전위(V1)로 설정(리세트)되어, 블록이 선 택된다.
기간 T8a에, Ptx2가 High로 되어, 제n 블록의 제2 광전 변환부(3)에 축적된 전하가 열 신호선(10)으로 판독된다. 이 때, Ptx2가 High로 되기 전과 후에, 열 신호선(10)의 전위의 상관 이중 샘플링이 실행됨으로써, 제n 블록의 제2 광전 변환부(3)에 축적된 전하의 양이 검출된다.
전술한 바와 같이, 도 5에 도시된 구동 타이밍에, 제n 블록의 제1 광전 변환부(2) 및 제2 광전 변환부(3)로부터 전하를 판독하기 위한 수평 기간 HTa에서, 전면 선택 신호선(9)의 전위 Vres가 2회 전환된다. 전면 선택 신호선(9)은 모든 화소 유닛에 접속된다. 이로 인해, 화소 유닛의 수가 증가할 때, 선의 기생 용량이 증가되고, 충전/방전 시간이 길어진다. 그러므로, 화소 유닛으로부터 신호를 판독시에 전위를 전환하기 위해서는 긴 시간이 요구된다. 따라서, 화소 유닛으로부터 고속으로 신호를 판독하는 것이 어렵다.
제n 블록의 전하 판독 동작을 위한 신호 Ptx1 또는 Ptx2가 High로 되는 기간 직전에, 제m 블록의 전하 스위핑 동작 및 전위 Vres의 전환이 행해진다. 전하 스위핑 동작 또는 전위 Vres의 전환에 의해 과도 전류가 흐르게 된다면, 전원 전압 또는 화소의 접지 전위가 변동된다. 이것은 그 직후의 전하 판독 동작에 큰 영향을 미친다. 보다 구체적으로, 셰이딩(shading) 등이 발생될 수 있다.
다음, 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍을, 도 5에 도시된 비교예에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍과 비교하면서 기술할 것이다.
Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T1에, Pres가 High로 된다. 제n 블록의 전하-전압 변환기(8)가 높은 전위(V1)로 설정(리세트)되어, 블록이 선택된다.
기간 T2에, Ptx1이 High로 되어, 제n 블록의 제1 광전 변환부(2)에 축적된 전하를 열 신호선(10)으로 판독한다. 이 때, Ptx1이 High로 되기 전과 후에, 열 신호선(10)의 전위의 상관 이중 샘플링이 실행됨으로써, 제n 블록의 제1 광전 변환부(2)에 축적된 전하의 양이 검출된다.
Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T3에, Pres가 High로 된다. 제n 블록의 전하-전압 변환기(8)가 다시 높은 전위로 설정(리세트)되어, 블록이 선택된 채로 유지된다.
기간 T4에, Ptx2가 High로 되어, 제n 블록의 제2 광전 변환부(3)에 축적된 전하를 열 신호선(10)으로 판독한다. 이 때, Ptx2가 High로 되기 전과 후에, 열 신호선(10)의 전위의 상관 이중 샘플링이 실행됨으로써, 제n 블록의 제2 광전 변환부(3)에 축적된 전하의 양이 검출된다.
Vres가 높은 전위(V1)에 있는 기간 T5에, Presr, Ptxr1 및 Ptxr2가 High로 된다. 제m 블록의 제1 광전 변환부(2) 및 제2 광전 변환부(3)에 축적된 전하가 스위핑(리세트)된다.
Vres가 낮은 전위(V2)에 있는 기간 T6에, Presr, Presa 및 Pres가 High로 된다. 모든 블록의 전하-전압 변환기(8)가 낮은 전위로 설정되어, 블록이 비선택된다.
전술한 바와 같이, 도 4에 도시된 타이밍에, 제n 블록의 제1 광전 변환부(2) 및 제2 광전 변환부(3)로부터 전하를 판독하기 위한 수평 기간 HT에서, 전면 선택 신호선(9)의 전위 Vres가 단지 1회만 전환된다. 이것은 화소 유닛으로부터 신호를 판독시에 전위 전환을 위한 시간을 단축시킨다. 본 발명의 실시예의 수평 기간 HT는 비교예의 수평 기간 HTa보다 짧을 수 있다(도 6 참조). 따라서, 화소 유닛으로부터 고속으로 신호를 판독할 수 있다.
또한, 제m 블록의 제1 광전 변환부(2) 및 제2 광전 변환부(3)의 전하 스위핑 동작이 동시에 실행될 수 있다. 이것은 화소 유닛으로부터 신호를 판독시에 전하 스위핑 동작의 시간을 단축시킨다. 이러한 관점으로부터도, 본 발명의 실시예의 수평 기간 HT는 비교예의 수평 기간 HTa보다 짧을 수 있다(도 6 참조). 따라서, 화소 유닛으로부터 고속으로 신호를 판독할 수 있다.
더욱이, 전면 선택 신호선(9)의 충전/방전의 회수도 감소되기 때문에, 소비 전류가 감소된다.
제n 블록의 전하 판독 동작을 위한 신호 Ptx1 또는 Ptx2가 High로 되는 기간 이후에, 제m 블록의 전하 스위핑 동작 및 전위 Vres의 전환이 행해진다. 이로 인해, 전하 스위핑 동작 또는 전위 Vres의 전환에 의해 과도 전류가 흐르고, 전원 전압 또는 화소의 접지 전위가 변동되는 경우에도, 전하 판독 동작에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 셰이딩을 감소시켜, 만족할만한 화상 신호를 얻을 수 있다.
도 4에 도시된 기간 T6에, 구동부(103)는 전체 화소 유닛을 비선택하지 않고, 적어도 선택된 화소 유닛을 비선택하도록 화소 유닛 배열 PA를 구동할 수 있음을 주지해야 한다.
또한, 촬상 장치의 각각의 화소 유닛에서, 2개의 광전 변환부가 출력부(증폭 MOS 트랜지스터)를 공유하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않음을 주지해야 한다. 예를 들어, 각각의 화소 유닛에서 4개의 광전 변환부가 출력부(증폭 MOS 트랜지스터)를 공유하는 경우에도, 전술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이러한 경우, 전하 스위핑 동작 및 전위 Vres의 전환은, 도 4에 도시된 바와 같이, 2 블록의 신호가 판독될 때마다 수행될 수 있다. 대안적으로, 전하 스위핑 동작 및 전위 Vres의 전환은 4 블록의 신호가 판독될 때마다 수행될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제m 블록의 제1 광전 변환부(2)에서의 축적 전하를 스위핑하는 동작의 기간 T51은, 제m 블록의 제2 광전 변환부(3)에서의 축적 전하를 스위핑하는 동작의 기간 T52와는 별도의 기간일 수 있다. 각각의 광전 변환부의 축적 시간은, 전하 스위핑 동작으로부터 전하 판독 동작까지의 시간이다. 즉, 기간 T51이 기간 T52와는 별도인 경우, 제1 광전 변환부(2)의 축적 시간 및 제2 광전 변환부(3)의 축적 시간은 쉽게 동일해질 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 촬상 장치(100)를 이용한 촬상 시스템의 일례를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 촬상 시스템(90)은 광학계, 촬상 장치(100) 및 신호 처리부를 주로 포함한다. 광학계는 셔터(91), 촬영 렌즈(92) 및 조리개(93)를 주로 포함한다. 신호 처리부는 촬상 신호 처리 회로(95), A/D 변환기(96), 화상 신호 처리부(97), 메모리부(87), 외부 I/F부(89), 타이밍 발생기(98), 전체 제어/연산부(99), 기록 매체(88) 및 기록 매체 제어 I/F부(94)를 주로 포함한다. 신호 처리부는 기록 매체(88)를 항상 갖지 않아도 된다.
셔터(91)는 광학 경로상에서 촬영 렌즈(92)의 앞에 제공되어, 노출을 제어한다.
촬영 렌즈(92)는 입사 광을 굴절시켜서, 촬상 장치(100)에 피사체(object)를 촬상한다.
조리개(93)는 광학 경로상에서 촬영 렌즈(92)와 촬상 장치(100) 사이에 제공되어, 촬영 렌즈(92)로부터 촬상 장치(100)로 유도되는 광의 양을 조절한다.
촬상 장치(100)는 화소 유닛 배열 PA상에 형성된 피사체 화상을 화상 신호로 변환한다. 촬상 장치(100)는 화소 유닛 배열 PA로부터 화상 신호를 판독하여 출력한다.
촬상 신호 처리 회로(95)는 촬상 장치(100)에 접속되어, 촬상 장치(100)로부터 출력된 화상 신호를 처리한다.
A/D 변환기(96)는 촬상 신호 처리 회로(95)에 접속되어, 촬상 신호 처리 회로(95)로부터 출력되는 처리된 화상 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환한다.
화상 신호 처리부(97)는 A/D 변환기(96)에 접속되어, A/D 변환기(96)로부터 출력된 화상 신호(디지털 신호)에 대한 보정과 같은 다양한 연산 처리를 실행함으로써, 화상 데이터를 생성한다. 화상 데이터는 메모리부(87), 외부 I/F부(89), 전체 제어/연산부(99) 및 기록 매체 제어 I/F부(94)에 공급된다.
메모리부(87)는 화상 신호 처리부(97)에 접속되어, 화상 신호 처리부(97)로 부터 출력된 화상 데이터를 저장한다.
외부 I/F부(89)는 화상 신호 처리부(97)에 접속된다. 화상 신호 처리부(97)로부터 출력된 화상 데이터는 외부 I/F부(89)를 통해 외부 디바이스(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터)에 전송된다.
타이밍 발생기(98)는 촬상 장치(100), 촬상 신호 처리 회로(95), A/D 변환기(96) 및 화상 신호 처리부(97)에 접속되어, 이들에게 타이밍 신호를 공급한다. 촬상 장치(100), 촬상 신호 처리 회로(95), A/D 변환기(96) 및 화상 신호 처리부(97)는 타이밍 신호에 동기하여 동작한다.
전체 제어/연산부(99)는 타이밍 발생기(98), 화상 신호 처리부(97) 및 기록 매체 제어 I/F부(94)에 접속되어, 이들을 제어한다.
기록 매체(88)는 기록 매체 제어 I/F부(94)에 착탈 가능하게 접속된다. 화상 신호 처리부(97)로부터 출력된 화상 데이터는 기록 매체 제어 I/F부(94)를 통해 기록 매체(88)에 기록된다.
전술한 구성은, 촬상 장치(100)가 만족할만한 화상 신호를 얻는 경우, 만족할만한 화상(화상 데이터)을 얻을 수 있도록 한다.
본 발명은 전형적인 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 그와 같이 개시된 전형적인 실시예들에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 특허 청구 범위의 영역은, 그러한 모든 변형, 등가 구조 및 기능을 포함하도록, 가장 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 구성을 도시하는 회로도.
도 2는 구동부의 전자 셔터 동작을 도시하는 도면.
도 3은 구동부의 구동 시퀀스를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍을 도시하는 타이밍도.
도 5는 비교예에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍을 도시하는 타이밍도.
도 6은 도 4의 구동 타이밍과 도 5의 구동 타이밍 사이의 비교를 도시하는 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예의 변형에 따른 촬상 장치의 구동 타이밍을 도시하는 타이밍도.
도 8은 실시예에 따른 촬상 장치를 이용한 촬상 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 21 : 화소 유닛
2, 3 : 광전 변환부
4, 5 : 전송부
6 : 설정부
7 : 출력부
8 : 전하-전압 변환기
100 : 촬상 장치
103 : 구동부
PA : 화소 유닛 배열

Claims (6)

  1. 2차원으로 배열된 복수의 화소 유닛을 갖는 화소 유닛 배열과, 상기 화소 유닛 배열을 구동하는 구동부를 포함하는 촬상 장치에 있어서,
    각각의 화소 유닛은 복수의 광전 변환부와, 상기 복수의 광전 변환부에 공통인 전하-전압 변환기와, 상기 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하를 상기 전하-전압 변환기에 전송하는 복수의 전송부와, 상기 전하-전압 변환기에 전송된 전하에 기초하는 신호를 신호선에 출력하는 출력부와, 상기 전하-전압 변환기의 전위를 설정하는 설정부를 포함하고, 각각의 화소 유닛은 상기 설정부에 의해 상기 전하-전압 변환기에서 설정된 전위에 따라 선택되거나 또는 비선택되며,
    상기 구동부는 상기 선택된 화소 유닛내의 상기 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를, 상기 선택된 화소 유닛을 비선택하는 동작을 수행하지 않고서, 상기 출력부가 상기 신호선에 연속적으로 출력하도록, 상기 화소 유닛 배열을 구동하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 선택된 화소 유닛내의 상기 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를 상기 출력부가 상기 신호선에 연속적으로 출력한 후, 적어도 상기 선택된 화소 유닛을 비선택하도록 상기 화소 유닛 배열을 구동하는 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 선택된 화소 유닛내의 상기 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를 상기 출력부가 상기 신호선에 연속적으로 출력한 후, 상기 복수의 화소 유닛을 비선택하도록 상기 화소 유닛 배열을 구동하는 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 선택된 화소 유닛내의 상기 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를, 상기 설정부가 상기 전하-전압 변환기의 전위를 리세트하도록 하는 동작을 통해, 상기 출력부가 상기 신호선에 연속적으로 출력하도록, 상기 화소 유닛 배열을 구동하는 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 선택된 화소 유닛내의 상기 복수의 광전 변환부에 의해 발생된 전하에 기초하는 신호를 상기 출력부가 상기 신호선에 연속적으로 출력한 후, 상기 선택된 화소 유닛이 비선택되기 전에, 비선택된 화소 유닛내의 상기 복수의 광전 변환부를 리세트하도록, 상기 화소 유닛 배열을 구동하는 촬상 장치.
  6. 촬상 시스템에 있어서,
    제1항에 따른 촬상 장치와,
    상기 촬상 장치에 광을 유도하는 광학계와,
    상기 촬상 장치로부터 출력된 신호를 처리하여 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부
    를 포함하는 촬상 시스템.
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