KR20090023186A - 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 구동 방법 - Google Patents

촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 구동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090023186A
KR20090023186A KR1020080083806A KR20080083806A KR20090023186A KR 20090023186 A KR20090023186 A KR 20090023186A KR 1020080083806 A KR1020080083806 A KR 1020080083806A KR 20080083806 A KR20080083806 A KR 20080083806A KR 20090023186 A KR20090023186 A KR 20090023186A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photoelectric conversion
transfer
conversion element
pulse
charge
Prior art date
Application number
KR1020080083806A
Other languages
English (en)
Inventor
히로카즈 코바야시
요시야스 니시다
Original Assignee
후지필름 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후지필름 가부시키가이샤 filed Critical 후지필름 가부시키가이샤
Publication of KR20090023186A publication Critical patent/KR20090023186A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/42—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by switching between different modes of operation using different resolutions or aspect ratios, e.g. switching between interlaced and non-interlaced mode
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
    • H04N25/581—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously
    • H04N25/583—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously with different integration times
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/621—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming
    • H04N25/623—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming by evacuation via the output or reset lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

고체 촬상 소자(5)는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)와 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)를 포함한다. 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간은 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)보다 짧아지도록 제어된다. 촬상 소자 구동부(10)는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간 동안 전송 전극(V2, V6)에 판독 펄스를 인가하고, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(54)에서 판독하고, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시를 제어한다. 촬상 소자 구동부(10)는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 개시로부터 판독 펄스의 인가까지의 기간 동안 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V1~V8)에 로우 레벨의 전송 펄스를 인가한다.
Figure P1020080083806
촬상 장치, 고체 촬상 소자, 구동 유닛

Description

촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 구동 방법{IMAGING APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING SOLID-STATE IMAGING DEVICE}
본 출원은 2007년 8월 27일자로 출원된 일본 특허 출원 2007호 공보로부터 우선권의 이익에 기초하여 이 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조문헌으로 포함되어 있다.
본 발명은 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자를 구동하는 구동 유닛을 갖는 촬상 장치에 관한 것이다.
1회의 촬영으로 저감도의 화상 데이터와 고감도의 화상 데이터를 얻어서 이것들을 합성함으로써 다이나믹 레인지를 넓히기 위해서 고감도의 광전 변환 소자와 저감도의 광전 변환 소자를 포함하는 고체 촬상 소자가 제안되어 있다. 광전 변환 소자에 감도차를 내기 위해서 다양한 방법이 제공된다. 예를 들면, 일본 특허 공개 2001-275044호 공보(미국 특허 제7,030,923호에 대응)는 광전 변환 소자의 노광 시간에 차이를 냄으로써 광전 변환 소자에 감도차를 내는 방법을 개시하고 있다.
광전 변환 소자에 노광 시간 차이를 내기 위해서 일본 특허 공개 2001-275044호 공보는 일부의 광전 변환 소자의 노광 시간 중에 상기 일부의 광전 변환 소자 이외의 광전 변환 소자에 판독 펄스를 인가해서 그 광전 변환 소자에 축적된 전하를 판독함으로써 일부의 광전 변환 소자 이외의 광전 변환 소자의 노광 시간을 제어하고 있다. 일반적으로, 실리콘 기판과 상기 실리콘 기판 상방의 게이트 절연막의 계면에는 댕글링(dangling) 본드가 존재하고, 이 댕글링 본드는 발생-재결합 중심으로서 기능해서 전자를 발생시킨다. 이렇게 발생된 전자가 광전 변환 소자에 진입하면 화이트 디펙트(white defect)가 발생된다. 화이트 디펙트의 발생을 저감시키기 위해서 현재 광전 변환 소자의 표면은 종종 고농도의 p형 불순물층으로 커버된다. 이 구성에 있어서, 계면 부근에서의 홀 밀도가 증가되어 계면에서 발생된 전자를 신속하게 홀과 재결합시키는 것이 가능해진다. 그러므로, 광전 변환 소자의 고농도의 p층이 충분히 기능하고 있으면, 화이트 디펙트의 주 발생원은 (ⅰ) 광전 변환 소자와 수직 전하 전송로 사이의 실리콘 기판의 영역과 (ⅱ) 게이트 절연막의 계면이다.
노광 시간이 긴 광전 변환 소자에서는 신호량에 대한 노이즈의 비율이 높아져서 상기 화이트 밸런스의 영향이 현저히 나타난다. 한편, 노광 시간이 짧은 광전 변환 소자에서는 신호량에 대한 노이즈의 비율이 낮아지고, 또한 노광 개시까지 발생된 화이트 디펙트가 판독 펄스의 인가에 의해 리셋된다. 그러므로, 이 경우에, 상기 화이트 밸런스의 영향은 그다지 문제가 안된다. 상술한 바와 같이, 노광 시간이 긴 광전 변환 소자로부터 얻어진 신호의 S/N과 노광 시간이 짧은 광전 변환 소자로부터 얻어진 신호의 S/N에 화이트 디펙트의 영향에 의한 차이가 있으면 양쪽 신호로부터 생성된 화상 데이터를 합성해서 얻어진 넓은 다이나믹 레인지 화상의 품질이 열화되어 버린다. 그러므로, 광전 변환 소자의 노광 시간을 제어해서 2종류의 촬상 신호를 동시에 얻을 수 있는 고체 촬상 소자에 있어서는 이 화이트 디펙트 대책이 매우 중요하다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 광전 변환 소자의 노광 시간을 제어해서 2종류의 촬상 신호를 동시에 얻을 수 있는 고체 촬상 소자를 탑재해서 상기 촬상 신호에 포함되는 노이즈를 저감할 수 있는 촬상 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시형태에 의하면, 촬상 장치는 고체 촬상 소자; 및 상기 고체 촬상 소자를 구동하도록 구성된 구동 유닛을 포함한다. 상기 고체 촬상 소자는 다수의 광전 변환 소자, 전하 전송로, 및 전송 전극을 포함한다. 상기 광전 변환 소자는 반도체 기판 내의 특정 방향과 상기 특정 방향과 직교하는 방향으로 이차원으로 배열된다. 상기 전하 전송로는 상기 특정 방향으로 배열된 복수의 광전 변환 소자를 각각 갖는 광전 변환 소자열에 대응하도록 배열된다. 각 전하 전송로는 각기 대응하는 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자에 의해 발생된 전하를 상기 특정 방향으로 전송한다. 상기 전송 전극은 상기 전하 전송로 상방에 배열되고 상기 특정 방향으로 배열된다. 상기 전송 전극은 제 1 전송 전극 및 제 2 전송 전극을 포함한다. 상기 전송 전극은 각 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자 각각에 대응하도록 배열된다. 상기 제 1 전송 전극은 (ⅰ) 각 광전 변환 소자열의 각 광전 변환 소자로부터 대응하는 전하 전송로로의 판독 및 (ⅱ) 상기 대응하는 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어한다. 상기 제 2 전송 전극은 상기 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어한다. 상기 다수의 광전 변환 소자는 제 1 광전 변환 소자 및 제 2 광전 변환 소자를 포함한다. 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간은 상기 제 1 광전 변환 소자보다 짧아지도록 제어된다. 상기 제 1 광전 변환 소자에는 (ⅰ) 상기 전하 전송로에 전하를 축적하는 패킷을 형성하기 위한 제 1 전송 펄스, (ⅱ) 상기 전하 전송로에 상기 패킷의 배리어를 형성하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 낮은 레벨을 갖는 제 2 전송 펄스, 및 (ⅲ) 상기 광전 변환 소자로부터 상기 전하 전송로로 전하를 판독하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 높은 레벨을 갖는 판독 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있다. 상기 제 2 전송 전극에는 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있다. 상기 구동 유닛은 상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 시간 중에 상기 제 2 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 판독 펄스를 인가하고, 상기 판독 펄스의 정지에 따라 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광을 개시한다. 상기 구동 유닛은 상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 개시로부터 상기 판독 펄스의 인가까지의 기간 동안 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가한다.
또한, 상기 구동 유닛은 상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 상기 제 1 전송 전극 및 상기 제 2 전송 전극을 포함하는 전송 전극의 일부에 상기 제 1 전송 펄스를 인가할 수 있다.
또한, 상기 전송 전극의 일부는 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부일 수 있다. 상기 구동 유닛은 상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 적어도 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인 가할 수 있다.
또한, 상기 구동 유닛은 설정된 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간이 역치보다 클 경우, 상기 판독 펄스의 인가 후 상기 전송 전극에 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스를 인가해서 상기 전하 전송로에 존재하고 있는 전하를 스윕아웃(sweep out)할 수 있다. 상기 구동 유닛은 상기 스윕아웃이 종료된 후 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간의 종료까지 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 고체 촬상 소자는 다수의 광전 변환 소자, 전하 전송로, 및 전송 전극을 포함한다. 상기 광전 변환 소자는 반도체 기판 내의 특정 방향과 상기 특정 방향과 직교하는 방향으로 이차원으로 배열된다. 상기 전하 전송로는 상기 특정 방향으로 배열된 복수의 광전 변환 소자를 각각 갖는 광전 변환 소자열에 대응하도록 배열된다. 각 전하 전송로는 대응하는 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자에 의해 발생된 전하를 상기 특정 방향으로 전송한다. 상기 전송 전극은 상기 전하 전송로 상방에 배열되고 상기 특정 방향으로 배열된다. 상기 전송 전극은 제 1 전송 전극 및 제 2 전송 전극을 포함한다. 상기 전송 전극은 각 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자 각각에 대응하도록 배열된다. 상기 제 1 전송 전극은 (ⅰ) 각 광전 변환 소자열의 각 광전 변환 소자로부터 상기 대응하는 전하 전송로로의 판독 및 (ⅱ) 상기 대응하는 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어한다. 상기 제 2 전송 전극은 상기 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어한다. 상기 다수의 광전 변환 소자는 제 1 광전 변환 소자 및 제 2 광전 변환 소자를 포함한다. 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간은 상기 제 1 광전 변환 소자보다 짧아지도록 제어된다. 상기 제 1 광전 변환 소자에는 (ⅰ) 상기 전하 전송로에 전하를 축적하는 패킷을 형성하기 위한 제 1 전송 펄스, (ⅱ) 상기 전하 전송로에 상기 패킷의 배리어를 형성하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 낮은 레벨을 갖는 제 2 전송 펄스, 및 (ⅲ) 상기 광전 변환 소자로부터 상기 전하 전송로로 전하를 판독하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 높은 레벨을 갖는 판독 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있다. 상기 제 2 전송 전극에는 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있다. 상기 고체 촬상 소자의 구동 방법은 상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 시간 동안 상기 제 2 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 판독 펄스를 인가하는 스텝; 상기 판독 펄스의 정지에 따라 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광을 개시하는 스텝; 및 상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 개시로로부터 상기 판독 펄스의 인가까지의 기간 동안 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 스텝을 포함한다.
또한, 상기 방법은 상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 상기 제 1 전송 전극 및 상기 제 2 전송 전극을 포함하는 전송 전극의 일부에 상기 제 1 전송 펄스를 인가하는 스텝을 더 포함한다.
또한, 상기 전송 전극의 일부는 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부일 수 있다. 상기 방법은 상 기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 적어도 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 스텝을 더 포함한다.
또한, 상기 방법은 설정된 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간이 역치보다 클 경우, 상기 판독 펄스의 인가 후 상기 전송 전극에 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스를 인가해서 상기 전하 전송로에 존재하고 있는 전하를 스윕하웃하는 스텝; 및 상기 스윕아웃이 종료된 후 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 스텝을 더 포함한다.
상기 구성에 의하면, 광전 변환 소자의 노광 시간을 제어해서 2종류의 촬상 신호를 동시에 얻을 수 있는 고체 촬상 소자를 탑재해서 상기 촬상 신호에 포함되는 노이즈를 저감할 수 있는 촬상 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태가 설명될 것이다.
(제 1 실시형태)
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 설명하기 위한 촬상 장치의 일예인 디지털 카메라의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도면에 도시된 디지털 카메라의 촬상계는 촬영 렌즈(1)와, 고체 촬상 소자(5)와, 촬영 렌즈(1)와 고체 촬상 소자(5) 간에 배열된 조리개(2)와, 적외선 컷 필러(3)와, 광학 로우 패스 필터(4)를 포함한다.
디지털 카메라의 전기 제어계 전체를 제어하는 시스템 제어부(11)는 플래시 발광부(12) 및 수광부(13)를 제어한다. 또한, 시스템 제어부(11)는 렌즈 구동부(8)를 제어해서 촬영 렌즈(1)의 위치를 포커싱 위치로 조정하여 줌 조정을 행한다. 게다가, 시스템 제어부(11)는 조리개 구동부(9)를 통해서 조리개(2)를 제어하여 노광량을 조정한다.
시스템 제어부(11)는 촬상 소자 구동부(10)를 통해서 고체 촬상 소자(5)를 구동하고, 촬영 렌즈(1)를 통해서 촬상된 피사체 화상을 색신호로서 출력시킨다. 유저로부터의 지시 신호는 조작부(14)를 통해서 시스템 제어부(11)에 입력된다.
디지털 카메라의 전기 제어계는 고체 촬상 소자(5)의 출력에 접속된 아날로그 신호 처리부(6)로서, 상관 ２중 샘플링 처리 등의 아날로그 신호 처리를 행하는 아날로그 신호 처리부(6)와, 상기 아날로그 신호 처리부(6)로부터 출력된 RGB의 색신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로(7)를 더 포함한다. 이들의 컴포넌트는 시스템 제어부(11)에 의해 제어된다.
상기 디지털 카메라의 전기 제어계는 메인 메모리(16)와, 메인 메모리(16)에접속된 메모리 제어부(15)와, 보간 연산, 감마 보정 연산, RGB/YC 변환 처리 및 화상 합성 처리를 행함으로써 화상 데이터를 생성하는 디지털 신호 처리부(17)와, 디지털 신호 처리부(17)에서 생성된 화상 데이터를 JPEG 형식으로 압축하고 압축 화상 데이터를 신장하는 압축 신장 처리부(18)와, 측광 데이터를 적산해서 디지털 신호 처리부(17)에 의해 행해진 화이트 밸런스 보정의 게인을 얻는 적산부(19)와, 착 탈가능한 기록 매체(21)가 접속되는 외부 메모리 제어부(20)와, 카메라 배면에 탑재된 액정 표시부(23)가 접속되는 표시 제어부(22)를 더 포함한다. 이들의 컴포넌트는 제어 버스(24) 및 데이터 버스(25)를 통해 서로 접속되어 시스템 제어부(11)로부터 제공된 지령에 의해 제어된다.
도 2는 도 1에 나타낸 고체 촬상 소자(5)의 일구성예를 나타내는 개략 평면도이다.
고체 촬상 소자(5)는 광전 변환 소자의 RGB군과 광전 변환 소자의 rgb군을 포함한다. RGB 군은 적색(R)의 파장 영역의 광(R광)을 검출하는 광전 변환 소자(51R)(도면에서 "R"의 문자를 부여함), 녹색(G)의 파장 영역의 광(G광)을 검출하는 광전 변환 소자(51G)(도면에서 "G"의 문자를 부여함), 및 청색(B)의 파장 영역의 광(B광)을 검출하는 광전 변환 소자(51B)(도면에서 "B"의 문자를 부여함 )를 포함한다. 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)는 반도체 기판(50) 상의 행방향(X) 및 행방향(X)과 수직인 방향(Y)으로 형성된 정방 격자에 배열된다. 또한, rgb군은 R광을 검출하는 광전 변환 소자(51r)(도면에서 "r"의 문자를 부여함), G광을 검출하는 광전 변환 소자(51g)(도면에서 "g"의 문자를 부여함), B광을 검출하는 광전 변환 소자(51b)(도면에서 "b"의 문자를 부여함)를 포함한다. 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)는 반도체 기판(50) 상의 행방향(X) 및 행방향(X)과 직교하는 Y방향으로 형성된 정방 격자에 배열된다. 이들 군은 각각 광전 변환 소자 배열 피치의 생략 1/2만큼 행방향(X) 및 열방향(Y)으로 시프트된 위치에 배치되어 있다.
RGB군의 광전 변환 소자 상방에는 컬러 필터가 제공되어 있다. 이들 컬러 필 터는 베이어(Bayer) 배열로 배열되어 있다. 마찬가지로, rgb군의 광전 변환 소자의 상방에도 컬러 필터가 제공되어 있다. 이들 컬러 필터는 베이어 배열로 배열되어 있다.
RGB군의 광전 변환 소자와, rgb군의 광전 변환 소자는 동일 구조를 갖는다. 그러나, 촬상 소자 구동부(10)는 서로 다른 각각의 군의 노광 시간을 제어한다. 본 실시형태에서는, 촬상 소자 구동부(10)는 rgb군의 광전 변환 소자의 노광 시간이 RGB군의 광전 변환 소자보다 짧아지도록 제어한다.
RGB군의 광전 변환 소자의 배열은 열방향(Y)으로 배열된 광전 변환 소자(51G)와 광전 변환 소자(51R)로 형성되는 GR 광전 변환 소자열과, 열방향(Y)으로 배열된 광전 변환 소자(51B)와 광전 변환 소자(51G)로 형성되는 BG 광전 변환 소자열을 행방향(X)으로 교대로 배열함으로써 얻어진다. 대안으로, RGB군의 광전 변환 소자의 배열은 행방향(X)으로 배열된 광전 변환 소자(51G)와 광전 변환 소자(51B)로 형성되는 GB 광전 변환 소자행과, 행방향(X)으로 배열된 광전 변환 소자(51R)와 광전 변환 소자(51G)로 형성되는 RG 광전 변환 소자행을 열방향(Y)으로 교대로 배열함으로써 얻어진다.
rgb군의 광전 변환 소자의 배열은 열방향(Y)으로 배열된 광전 변환 소자(51g)와 광전 변환 소자(51r)로 형성되는 gr 광전 변환 소자열과, 열방향(Y)으로 배열된 광전 변환 소자(51b)와 광전 변환 소자(51g)로 형성되는 bg 광전 변환 소자열을 행방향(X)으로 교대로 배열함으로써 얻어진다. 대안으로, rgb군의 광전 변환 소자의 배열은 행방향(X)으로 배열된 광전 변환 소자(51g)와 광전 변환 소자(51b) 로 형성되는 gb 광전 변환 소자행과, 행방향(X)으로 배열된 광전 변환 소자(51r)와 광전 변환 소자(51g)로 형성되는 rg 광전 변환 소자행을 열방향(Y)으로 교대로 배열함으로써 얻어진다.
각 광전 변환 소자열의 우측에는 각 광전 변환 소자열에 대응시켜서 각 광전 변환 소자열의 광전 변환 소자에 축적된 전하를 열방향(Y)으로 전송하기 위한 수직 전하 전송로(54)(도 2는 수직 전하 전송로(54)의 일부만을 도시함)가 형성되어 있다. 수직 전하 전송로(54)는 예를 들면 n형 실리콘 기판 상에 형성된 p웰층내에 주입된 n형 불순물로 형성되어 있다.
수직 전하 전송로(54) 상방에는 수직 전하 전송로(54)에서 판독된 전하의 전송을 제어하기 위한 8상의 전송 펄스를 촬상 소자 구동부(10)가 인가하는 전송 전극(V1~V8)이 형성되어 있다. 전송 펄스(ΦV1)는 전송 전극(V1)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV2)는 전송 전극(V2)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV3) 전송 전극(V3)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV4)는 전송 전극(V4)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV5)는 전송 전극(V5)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV6)는 전송 전극(V6)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV7)는 전송 전극(V7)에 인가되고, 전송 펄스(ΦV8)는 전송 전극(V8)에 인가된다.
전송 전극(V1~V8)은 광전 변환 소자열을 형성하는 광전 변환 소자를 회피하도록 행방향(X)으로 사행(蛇行)해서 광전 변환 소자 라인 사이에 배치되어 있다. 각 gb 광전 변환 소자행의 상측부에는 전송 전극(V8)과 전송 전극(V1)이 gb 광전 변환 소자행과 인접하는 광전 변환 소자행 사이에 인접하는 광전 변환 소자행으로부터 이 순서로 배치되어 있다. 각 gb 광전 변환 소자행의 하측부에는 전송 전 극(V2)과 전송 전극(V3)이 gb 광전 변환 소자행과 인접하는 광전 변환 소자행 사이에 gb 광전 변환 소자행으로부터 이 순서로 배치되어 있다. 각 rg 광전 변환 소자행의 상측부에는 전송 전극(V4)과 전송 전극(V5)이 rg 광전 변환 소자행과 인접하는 광전 변환 소자행 사이에 인접하는 광전 변환 소자행으로부터 이 순서로 배치되어 있다. 각 rg 광전 변환 소자행의 하측부에는 전송 전극(V6)과 전송 전극(V7)이 rg 광전 변환 소자행과 인접하는 광전 변환 소자행 사이에 rg 광전 변환 소자행으로부터 이 순서로 배치되어 있다.
각 광전 변환 소자와 이에 대응하는 수직 전하 전송로(54) 사이에는 전하 판독부(55)가 제공되어 있다. 전하 판독부(55)는 대응하는 광전 변환 소자에서 발생된 전하를 상기 수직 전하 전송로(54)에서 판독하기 위해 사용된다. 전하 판독부(55)는 예를 들면, n형 실리콘 기판 상에 형성된 p웰층내의 p형 불순물층으로 형성되어 있다. 전하 판독부(55)는 대응하는 광전 변환 소자에 대하여 동일한 방향(도면에서의 우측 경사 방향)으로 배열되어 있다.
gb 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(55) 상방에는 전송 전극(V2)이 형성되어 있다. 판독 펄스가 전송 전극(V2)에 인가될 때 gb 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하는 각 광전 변환 소자의 우측에 위치되는 수직 전하 전송로(54)에서 판독된다.
GB 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(55) 상방에는 전송 전극(V4)이 형성되어 있다. 판독 펄스가 전송 전극(V4)에 인가될 때 GB 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하는 각 광전 변환 소자 의 우측에 위치되는 수직 전하 전송로(54)에서 판독된다.
rg 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(55) 상방에는 전송 전극(V6)이 형성되어 있다. 판독 펄스가 전송 전극(V6)에 인가될 때 rg 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하는 각 광전 변환 소자의 우측에 위치되는 수직 전하 전송로(54)에서 판독된다.
RG 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(55) 상방에는 전송 전극(V8)이 형성되어 있다. 판독 펄스가 전송 전극(V8)에 인가될 때 RG 광전 변환 소자행의 각 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하는 각 광전 변환 소자의 우측에 위치되는 수직 전하 전송로(54)에서 판독된다.
수직 전하 전송로(54)는 수직 전하 전송로(54)에서 전송된 전하를 행방향(X)으로 전송하기 위한 수평 전하 전송로(57)에 접속된다. 수평 전하 전송로(57)는 수평 전하 전송로(57)에서 전송된 전하를 전압 신호로 변환해서 전압 신호를 출력하는 출력 앰프(58)에 접속되어 있다.
전하 판독부(55) 상방의 전송 전극(V2, V4, V6, V8) 각각에는 수직 전하 전송로(54)에 전하를 축적하는 패킷를 형성하기 위한 미디엄 레벨(VM, 예를 들면 0V)의 전송 펄스(VM)와, 수직 전하 전송로(54)에 패킷의 배리어를 형성하기 위한 VM보다 낮은 로우 레벨(VL, 예를 들면 -8V)의 전송 펄스(VL)와, 광전 변환 소자로부터 수직 전하 전송로(54)에 전하를 판독하기 위한 판독 펄스이며 VM보다 높은 레벨(VH, 예를 들면 15V)의 판독 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있다. 전하 판독부(55) 상방에 위치된 전송 전극(V2, V4, V6, V8) 이외의 전송 전극(V1, V3, V5, V7) 각각에는 전송 펄스(VL) 또는 전송 펄스(VM) 중 어느 하나가 인가될 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같이 구성된 디지털 카메라의 촬영 동작이 이하 설명될 것이다. 도 3은 제 1 실시형태의 디지털 카메라에 의한 촬영시의 전송 펄스의 타이밍차트이다.
조작부(14)에 포함되는 셔터 버튼이 하프 프레스되면 시스템 제어부(11)에 의해 자동 노출(AE) 처리 및 자동 초점 조절(AF) 처리가 행하여져 피사체의 촬영에 필요한 다이나믹 레인지를 측정한다. 시스템 제어부(11)는 측정한 다이나믹 레인지에 의거하여 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간과, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간을 결정하고, 결정된 노광 시간동안 화상이 촬영되도록 촬상 소자 구동부(10)를 제어한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 디지털 카메라에 탑재되는 미케니컬 셔터(도시되지 않음)가 개방되는 기간에 촬상 소자 구동부(10)가 의해 전자 셔터 펄스(SUB 펄스)의 공급을 정지해서 전자 셔터가 개방되면 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간이 개시된다. 이 노광 시간이 개시되는 시점에서는 전송 전극(V1~V8)에는 VL의 전송 펄스가 촬상 소자 구동부(10)로부터 공급된다.
광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시 타이밍 직전에 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V1), V2, V5, V6)에 인가되는 전송 펄스를 VM으로 설정한다. 그리고, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시 타이밍이 되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V6)에 VH의 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하를 전하 판독부(55)를 통해서 수직 전하 전송로(54)에서 판독한다. 그 다음에, 촬상 소자 구동부(10)는 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간을 개시하는 구동을 행한다.
촬상 소자 구동부(10)는 판독 펄스의 인가 후 전송 펄스(ΦV2, ΦV6)를 VM으로 리턴시킨다. 미케니컬 셔터가 폐쇄되어 광전 변환 소자의 노광 시간이 종료되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(54)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 불필요 전하의 스윕아웃의 종료후 촬상 소자 구동부(10)는 판독 펄스를 전송 전극(V4, V8)에 인가해서 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(54)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(57)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(57)에서 출력 앰프(58)까지 더 전송한다. 이에 따라, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5)로부터 출력된다.
그 다음, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(54)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 불필요 전하의 스윕아웃의 종료후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V6)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(54)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(57)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(57)에서 출력 앰프(58)까지 더 전송한다. 이에 따라, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5)로부터 출력된다.
디지털 신호 처리부(17)는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성하고, 또한 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성한다. 이 2개의 화상 데이터가 합성되어 다이나믹 레인지가 넓혀진 합성 화상 데이터를 생성하고, 합성 화상 데이터가 압축 신장 처리부(18)에 출력된다. 압축 신장 처리부(18)는 합성 화상 데이터의 압축 처리를 행한다. 그 다음, 압축된 합성 화상 데이터가 기록 매체(21)에 기록되어 촬영 동작이 종료된다.
상술한 구동 동작에 의하면, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간 개시로부터 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간 개시까지의 기간에서 전송 전극(V1~V8) 각각에 VL의 전송 펄스가 공급된다. 그러므로, (ⅰ) 각 광전 변환 소자와 수직 전하 전송로(54) 사이의 실리콘 기판(50)의 영역과 (ⅱ) 이 영역 상방의 게이트 절연막의 계면에서 발생된 전자는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B) 각각으로 이동되지 않고 상기 영역에 축적될 수 있다. 이것은 상기 영역 상방의 전송 전극에 극성이 마이너스인 전송 펄스가 인가되면 상기 영역에는 홀이 축적되고, 이 홀과 상기 계면에서 발생된 전자가 재결합하게 되기 때문이다. 이에 따라, 상기 영역에 전자를 축적하는 것이 가능해진다. 그 결과, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에서의 화이트 디펙트의 발생을 저감하는 것이 가능하다.
상술한 구동 동작에 의하면, 판독 펄스가 인가된 후 전송 전극(V1, V2, V5, V6) 하방의 수직 전하 전송로(54)에 패킷이 형성되어 있다. 그러므로, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 개시로부터 판독 펄스 인가까지의 기간에 수직 전하 전송로(54)에서 발생된 스미어(smear) 전하와, 판독 펄스의 인가로부터 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간의 종료까지의 기간에 수직 전하 전송로(54)에서 발생한 스미어 전하는 광전 변환 소자로 이동되지 않고 이 패킷에 유지된다. 따라서, 이 패킷은 대량의 스미어 전하의 발생에 의해 야기되는 브루밍(brooming)의 발생을 억제한다. 스미어 전하의 양이 노광 시간에 비례해서 증가되기 때문에 노광 시간이 긴 광전 변환 소자가 본 실시형태의 고체 촬상 소자와 같이 존재할 경우 이 현상은 특히 문제를 야기시킨다. 그러므로, 판독 펄스의 인가 종료 후에 수직 전하 전송로(54)에 패킷를 메이킹하는 것은 스미어 전하에 의한 브루밍의 유효한 대책이다. 또한, 상술한 구동 동작에 의하면, 판독 펄스의 인가전에 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 불필요 전하도 상기 스미어 전하와 함께 상기 패킷에 유지될 수 있다.
본 실시형태에서는, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 개시로부터 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시까지의 기간 동안 전송 전극(V1~V8)에 VL의 전송 펄스가 인가된다. 그러므로, 이 기간에 발생된 스미어 전하는 브루밍을 야기시킬 가능성이 있다. 그러나, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 극히 짧아지지 않으면 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시후에만 스미어 전하의 양은 브루밍이 발생된 정도까지 증가될 수 있다. 그러므로, 브루밍은 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시 전에 덜 발생된다. 따라서, 화이트 밸런스를 방지하기 위해서 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시 전에 전송 전극(V1~V8)에 VL의 전송 펄스가 인가되는 것이 유효하다.
일반적인 구성을 갖는 고체 촬상 소자의 광전 변환 소자가 장시간 노광될 경우에 관련 기술은 이 장시간 노광중 수직 전하 전송로 상방의 전극 모두에 VL의 전송 펄스를 인가하는 수법을 채택한다. 이 수법에서는 노광 시간 동안 발생되는 스미어 전하에 의해 브루밍이 기인된다. 본 실시형태의 디지털 카메라에서, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간이 상기 관련 기술의 고체 촬상 소자에서의 장시간 노광에 사용되는 노광 시간과 동일하게 설정될 지라도 판독 펄스 인가 후 지금까지 발생된 스미어 전하와 지금부터 발생하는 스미어 전하는 수직 전하 전송로(54)의 패킷에 유지된다. 그러므로, 브루밍의 발생 확률은 관련 기술과 비교해서 대폭 저감될 수 있다.
본 실시형태에서는 화이트 밸런스의 발생이 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B) 의 화이트 디펙트에서 발생되는 것을 방지하기 위해서 판독 펄스가 인가된 후 촬상 소자 구동부(10)는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에 인접하는 전송 전극에 VL의 전송 펄스를 인가하고, 또한 그 이외의 전송 전극에 VM의 전송 펄스를 인가한다. VL의 전송 펄스가 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에 대응하는 전하 판독부(55) 상방에 위치된 전송 전극(V4, V8)에만 인가될 지라도 화이트 디펙트의 발생을 방지하는 장점을 얻는 것이 가능하다.
광전 변환 소자와 수직 전하 전송로(54) 사이의 영역은 2개의 부분을 포함한다. 즉, 하나는 전하 판독부(55)가 존재하는 부분이고, 다른 하나는 전하 판독부(55)가 존재하지 않는 부분이다. 이것들에 VM의 전송 펄스가 인가될 때 전하 판독부(55)가 존재하지 않는 부분의 포텐셜은 전하 판독부(55)가 존재하는 부분의 포 텐셜보다도 낮다. 전하 판독부(55)가 존재하지 않는 부분은 홀이 약간 축적되어 있는 상태에 있다. 즉, 전하 판독부(55)가 존재하지 않는 부분은 화이트 밸런스를 방지하는 장점을 갖는다. 그러므로, 전송 전극(V4, V8)에 VL의 전송 펄스만이 인가될 지라도 화이트 디펙트의 발생을 방지하는 충분히 큰 효과를 제공하는 것이 가능하다.
본 실시형태에서는, 판독 펄스의 인가 후 전송 전극(V1, V2, V5, V6) 하방의 수직 전하 전송로(54)에 패킷이 형성된다. VL의 전송 펄스가 인가되는 전송 전극(V3, V4, V7, V8)을 제외하는 전송 전극 하방의 수직 전하 전송로(54)에 적어도 1개의 패킷만이 형성될 수 있다. 패킷이 형성되는 위치는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 판독 펄스의 인가 후 전송 전극(V1, V2, V5, V6)의 일부에 VM의 전송 펄스가 인가되고, 그 이외의 전극에 VL의 전송 펄스가 인가될 수 있다. 대안으로, 판독 펄스의 인가 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V4, V8)에 VL의 전송 펄스를 인가하고, 전송 전극(V4, V8) 이외의 전송 전극의 일부에 VM의 전송 펄스를 인가하고, 나머지 전송 전극에 VL의 전송 펄스를 인가할 수 있다. 또한, 판독 펄스의 인가 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V4, V8)에만 VL의 전송 펄스를 인가하고, 전송 전극(V4, V8) 이외의 전송 전극 모두에 VM의 전송 펄스를 인가할 수 있다.
본 실시형태에서는 판독 펄스의 인가 후 화이트 밸런스를 방지하기 위해서 전송 전극(V3, V4, V7, V8) 또는 전송 전극(V4, V8)에 VL의 전송 펄스가 인가된다. 그러나, 화이트 디펙트의 발생을 방지하는 효과를 무시하는 것이면 VL의 전송 펄스를 인가하는 전송 전극는 이것에 한정되지 않는다. 판독 펄스의 인가 후 브루밍의 발생을 방지하기 위해서 전송 전극(V1~V8)의 일부에 VM의 전송 펄스를 인가해서 패킷을 형성할 필요가 있다. 그러므로, 이 패킷을 형성하는 전송 펄스가 인가되어 있는 전송 전극 이외의 전송 전극에 VL의 전송 펄스가 인가된다.
(제 2 실시형태)
제 2 실시형태에 의해 설명된 디지털 카메라의 구성은 도 1에 나타낸 것과 동일하고 도 1 및 도 2를 참조해서 설명될 것이다.
이하, 본 실시형태의 디지털 카메라의 촬영 동작이 설명될 것이다. 도 4는 제 2 실시형태의 디지털 카메라에 의한 촬영시의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
조작부(14)에 제공되는 셔터 버튼이 하프 프레스되면(스텝S1) 시스템 제어부(11)는 자동 노출(AE) 처리(스텝S2) 및 자동 초점 조절(AF) 처리(스텝S3)를 행하고, 또한 피사체의 촬영에 필요한 다이나믹 레인지를 측정한다(스텝S4). 시스템 제어부(11)는 측정된 다이나믹 레인지에 의거하여 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간과, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간을 결정하고, 결정된 노광 시간에 화상이 촬영되도록 촬상 소자 구동부(10)를 제어한다.
그 다음, 시스템 제어부(11)는 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 역치보다 큰 지의 여부를 판단한다(스텝S5). 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 역치보다도 긴 경우(스텝S5: 예), 시스템 제어부(11)는 제 1 실시형태에서 설명된 구동에 있어서 판독 펄스의 인가 후 전송 전극(V1~V8)에 VL의 전송 펄스와 VM의 전송 펄스를 인가해서 수직 전하 전송로(54)에 존재하고 있는 전하를 스윕아웃한다. 이어서, 시스템 제어부(11)는 전하의 스윕아웃 종료로부터 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간의 종료까지 전송 전극(V1~V8) 모두에 VL의 전송 펄스를 인가하는 전하 스윕 아웃 삽입 구동 동작을 행한다(스텝S6).
이하, 전하 스윕 아웃 삽입 구동 동작이 상세히 설명될 것이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 디지털 카메라에 탑재되는 미케니컬 셔터(도시되지 않음)가 개방되어 있는 기간 동안 촬상 소자 구동부(10)가 전자 셔터 펄스(SUB 펄스)의 공급을 정지시켜서 전자 셔터가 개방되면 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간이 개시된다. 이 노광 시간이 개시되는 시점에서는 전송 전극(V1~V8)에는 VL의 전송 펄스가 촬상 소자 구동부(10)로부터 공급된다.
광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시 타이밍의 직전이 되면 촬상 소자 구동부(10)에 의해 전송 전극(V1, V2, V5, V6)에 인가되는 전송 펄스는 VM이 되도록 제어된다. 그 다음, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시작 타이밍이 되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V6)에 VH의 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하를 전하 판독부(55)를 통해서 수직 전하 전송로(54)에서 판독하고, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)의 노광 시간을 개시하는 구동 동작을 행한다.
촬상 소자 구동부(10)는 판독 펄스의 인가 종료 후 전송 펄스(ΦV2, ΦV6)를 VM으로 리턴시킨다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V1~V8)에 VL과 VM의 전송 펄스를 소정의 패턴으로 인가해서 수직 전하 전송로(54)에 존재하고 있는 전하가 수평 전하 전송로(57)까지 전송되어 스윕아웃된다. 전하의 스윕아웃 종료 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V1~V8)에 VL의 전송 펄스를 인가한다. 전하 스 윕아웃 삽입 구동 동작이 상술된다.
도 4의 설명을 다시 참조하면, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 역치 이하인 경우(스텝S5: 아니오), 시스템 제어부(11)는 제 1 실시형태의 도 3에 나타낸 전하의 스윕아웃 삽입없이 구동 동작을 행한다[즉, 판독 펄스의 인가로부터 미케니컬 셔터가 폐쇄될 때까지 ΦV1, ΦV2, ΦV5, 및 ΦV6가 VM로 세팅되고 ΦV3, ΦV4, ΦV7, 및 ΦV8이 VL로 세팅되는 구동 동작)(스텝S7).
스텝S6 및 스텝S7이 종료되고, 미케니컬 셔터가 폐쇄되고, 광전 변환 소자의 노광 시간이 종료되면, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(54)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 전하의 스윕아웃의 종료 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V4, V8)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(54)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(57)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(57)에서 출력 앰프(58)까지 더 전송한다(스텝S8). 이에 따라, 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5)로부터 출력된다.
그 다음, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(54)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 전하의 스윕아웃 종료 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V6)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(54)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전 송로(57)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(57)에서 출력 앰프(58)까지 더 전송한다(스텝S8). 이에 따라, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5)로부터 출력된다.
디지털 신호 처리부(17)는 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성하고, 또한 광전 변환 소자(51R, 51G, 51B)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성한다. 그 다음, 디지털 신호 처리부(17)는 2개의 화상 데이터를 합성해서 다이나믹 레인지가 넓어진 합성 화상 데이터를 생성한다(스텝S9). 화성 화상 데이터는 압축 신장 처리부(18)에 출력된다. 압축 신장 처리부(18)는 합성 화상 데이터를 압축한다. 그 다음, 압축된 합성 화상 데이터가 기록 매체(21)에 기록된다(스텝S10). 이와 같이, 촬영 동작이 종료된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 디지털 카메라에서, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 역치보다도 클 경우에 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 개시를 위한 판독 펄스가 인가된 후 상기 판독 펄스에 의해 수직 전하 전송로(54)에서 판독된 전하와, 상기 판독 펄스의 인가전까지 수직 전하 전송로(54)에 발생된 스미어 전하가 고속으로 스윕아웃되도록 구동 동작이 행하여진다. 전하 스윕아웃 구동 동작이 삽입되기 때문에 전하가 스윕아웃된 후 수직 전하 전송로(54)에 브루밍의 발생을 방지하는 패킷을 메이킹하는 것이 불필요하다. 그러므로, 전하가 스윕아웃된 후의 나머지 노광 시간 동안 전송 전극(V1~V8) 각각에 VL의 전송 펄스를 인가하는 것이 가능해진다. 따라서, 이 노광 시간에 발생된 화이트 디펙트가 방지된다.
본 실시형태의 디지털 카메라에서 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 역치 이하일 경우에는 제 1 실시형태에서 설명된 구동 동작이 행하여진다. 전하를 스윕아웃하는 구동 동작의 삽입은 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 상기 전하를 스윕아웃하는데 필요한 시간보다 길지 않으면 실행될 수 없다. 그러므로, 상기 역치가 전하를 스윕아웃하는데 필요한 시간으로 세팅되고, 광전 변환 소자(51r, 51g, 51b)의 노광 시간이 역치 이하일 경우에 제 1 실시형태에서 설명된 구동 동작은 행해질 전하를 스윕아웃하는 구동 동작없이 행하여진다. 이에 따라, 촬영 조건에 대응한 최적의 구동 동작이 행해질 수 있다.
(제 3 실시형태)
제 1 및 제 2 실시형태에서, 고체 촬상 소자(5)의 광전 변환 소자는 광전 변환 소자의 RGB군과 광전 변환 소자의 rgb군이 행방향(X)과 열방향(Y)으로 배열 피치의 1/2만큼 시프트되는 소위 허니콤 배열로 배열된다. 그러나, 광전 변환 소자배열은 이 구체적인 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 광전 변환 소자는 정방 격자로 배열될 수 있다. 본 실시형태에서는 이러한 고체 촬상 소자의 다른 구성이 설명될 것이다.
도 6은 도 1에 나타낸 디지털 카메라에 탑재되는 고체 촬상 소자의 다른 구성 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 6에 나타낸 고체 촬상 소자(5')는 광전 변환 소자의 RGB군 및 광전 변환 소자의 rgb군을 포함한다. RGB군은 R광을 검출하는 광전 변환 소자(61R)(도면에서 "R"의 문자를 부여함), G광을 검출하는 광전 변환 소자(61G)(도면에서 "G"의 문자 를 부여함), 및 B광을 검출하는 광전 변환 소자(61B)(도면에서 "B"의 문자를 부여함)를 포함한다. 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)는 반도체 기판상의 행방향(X) 및 행방향(X)과 직교하는 Y방향으로 형성된 격자상으로 배열된다. rgb군은 R광을 검출하는 광전 변환 소자(61r)(도면에서 "r"의 문자를 부여함), G광을 검출하는 광전 변환 소자(61g)(도면에서 "g"의 문자를 부여함), 및 B광을 검출하는 광전 변환 소자(61b)(도면에서 "b"의 문자를 부여함)를 포함한다. 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)는 반도체 기판상의 행방향(X) 및 행방향(X)과 직교하는 Y방향으로 형성된 격자상으로 배열된다. RGB군 및 rgb군은 광전 변환 소자의 열방향 배열 피치의 거의 1/2만큼 열방향(Y)으로 시프트된 위치에 배치되어 있다.
RGB군의 광전 변환 소자 및 rgb군의 광전 변환 소자는 동일 구조를 갖는다. 그러나, 촬상 소자 구동부(10)는 서로 다른 각 군의 노광 시간을 제어한다. 본 실시형태에서는 촬상 소자 구동부(10)는 rgb군의 광전 변환 소자의 노광 시간이 RGB군의 광전 변환 소자의 노광 시간보다도 짧아지도록 제어한다.
고체 촬상 소자(5')의 광전 변환 소자의 배열은 이하의 순서로 열방향(Y)으로 반복적으로 배열됨으로써 얻어진다: (ⅰ) 광전 변환 소자(61b)와 광전 변환 소자(61g)와 광전 변환 소자(61r)로 형성되는 광전 변환 소자행으로서, 광전 변환 소자(61b)와 광전 변환 소자(61g)와 광전 변환 소자(61r)와 광전 변환 소자(61g)를 이 순서로 행방향(X)으로 배열한 조합을 행방향(X)으로 반복적으로 배열하는 bgrg 광전 변환 소자행과, (ⅱ) 광전 변환 소자(61B)와 광전 변환 소자(61G)와 광전 변환 소자(61R)로 형성되는 광전 변환 소자행으로서, 광전 변환 소자(61B)와 광전 변 환 소자(61G)와 광전 변환 소자(61R)와 광전 변환 소자(61G)를 이 순서로 행방향(X)으로 배열한 조합을 행방향(X)으로 반복적으로 배열하는 bgrg 광전 변환 소자행과, (ⅲ) 광전 변환 소자(61b)와 광전 변환 소자(61g)와 광전 변환 소자(61r)로 형성되는 광전 변환 소자행으로서, 광전 변환 소자(61r)와 광전 변환 소자(61g)와 광전 변환 소자(61b)와 광전 변환 소자(61g)를 이 순서로 행방향(X)으로 배열한 조합을 행방향(X)으로 반복적으로 배열하는 rgbg 광전 변환 소자행과, (ⅳ) 광전 변환 소자(61B)와 광전 변환 소자(61G)와 광전 변환 소자(61R)로 형성되는 광전 변환 소자행으로서, 광전 변환 소자(61R)와 광전 변환 소자(61G)와 광전 변환 소자(61B)와 광전 변환 소자(61G)를 이 순서로 행방향(X)으로 배열한 조합을 행방향(X)으로 반복적으로 배열하는 RGBG 광전 변환 소자행.
열방향(Y)에 배열되는 광전 변환 소자로 형성된 광전 변환 소자열의 우측에는 각 광전 변환 소자열에 대응시켜서 각 광전 변환 소자열의 광전 변환 소자에 축적된 전하를 열방향(Y)을 따라 전송하기 위한 수직 전하 전송로(64)(도 4는 수직 전하 전송로(64)의 일부만을 도시함)가 형성되어 있다. 수직 전하 전송로(64)는 예를 들면, n형 실리콘 기판 상에 형성된 p웰층내에 주입된 n형 불순물로 형성되어 있다.
각 광전 변환 소자와, 대응하는 수직 전하 전송로(64) 사이에는 전하 판독부(65)가 제공되어 있다. 각 전하 판독부(65)는 대응하는 광전 변환 소자에서 발생된 전하를 상기 수직 전하 전송로(64)에서 판독하기 위해 사용된다. 전하 판독부(65)는 예를 들면, n형 실리콘 기판 상에 형성된 p웰층의 일부에 형성되어 있다. 전하 판독부(65)는 각 광전 변환 소자에 대하여 동일한 위치에 배열되어 있다.
수직 전하 전송로(64) 상방에는 수직 전하 전송로(64)에서 판독된 전하의 전송을 제어하기 위한 8상의 전송 펄스를 촬상 소자 구동부(10)가 인가하는 전송 전극(V1~V8)이 형성되어 있다. 전송 전극(V1)에는 전송 펄스(ΦV1)가 인가되고, 전송 전극(V2)에는 전송 펄스(ΦV2)가 인가되고, 전송 전극(V3)에는 전송 펄스(ΦV3)가 인가되고, 전송 전극(V4)에는 전송 펄스(ΦV4)가 인가되고, 전송 전극(V5)에는 전송 펄스(ΦV5)가 인가되고, 전송 전극(V6)에는 전송 펄스(ΦV6)가 인가되고, 전송 전극(V7)에는 전송 펄스(ΦV7)가 인가되고, 전송 전극(V8)에는 전송 펄스(ΦV8)가 인가된다.
전송 전극(V1, V2)은 bgrg 광전 변환 소자행을 형성하는 광전 변환 소자에 대응해서 제공되어 있다. 전송 전극(V2)은 bgrg 광전 변환 소자행을 형성하는 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버하도록 형성되어 있다. 여기에 판독 펄스가 인가될 때 bgrg 광전 변환 소자행의 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하가 그 우측에 배열되는 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
전송 전극(V3, V4)은 BGRG 광전 변환 소자행을 형성하는 광전 변환 소자에 대응해서 제공되어 있다. 전송 전극(V4)은 BGRG 광전 변환 소자행을 형성하는 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버하도록 형성되어 있다. 여기에 판독 펄스가 인가될 때 BGRG 광전 변환 소자행의 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하가 그 우측에 배열된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
전송 전극(V5, V6)은 rgbg 광전 변환 소자행을 형성하는 각 광전 변환 소자 에 대응해서 제공되어 있다. 전송 전극(V6)은 rgbg 광전 변환 소자행을 구성하는 각 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버하도록 형성되어 있다. 여기에 판독 펄스가 인가될 때 rgbg 광전 변환 소자행의 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하가 그 우측에 배열된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
전송 전극(V7, V8)은 RGBG 광전 변환 소자행을 형성하는 각 광전 변환 소자에 대응해서 제공되어 있다. 전송 전극(V8)은 RGBG 광전 변환 소자행을 형성하는 광전 변환 소자에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버하도록 형성되어 있다. 여기에 판독 펄스가 인가될 때 RGBG 광전 변환 소자행의 광전 변환 소자에 축적되어 있는 전하가 그 우측에 배열된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
수직 전하 전송로(64)는 수직 전하 전송로(64)에서 전송된 전하를 행방향(X)으로 전송하기 위한 수평 전하 전송로(67)에 접속된다. 수평 전하 전송로(67)는 수평 전하 전송로(67)에서 전송된 전하를 전압 신호로 변환해서 전압 신호를 출력하는 출력 앰프(68)에 접속된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 디지털 카메라의 촬영 동작이 설명될 것이다.
디지털 카메라에 탑재되는 미케니컬 셔터(도시되지 않음)가 개방되어 있는 기간에 촬상 소자 구동부(10)는 전자 셔터 펄스(SUB펄스)의 공급을 정지시켜서 전자 셔터가 개방되면 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)의 노광 시간이 개시된다. 이 노광 시간이 개시되는 시점에서는 각 전송 전극(V1~V8)에는 VL의 전송 펄스가 촬상 소자 구동부(10)로부터 공급된다.
광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 개시 타이밍의 직전이 되면 촬상 소자 구동부는 전송 전극(V1, V2, V5, V6)에 인가되는 전송 펄스를 세팅한다. 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 개시 타이밍이 되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V6)에 VH의 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)에 축적된 전하를 전하 판독부(65)를 통해서 수직 전하 전송로(64)에서 판독한다. 그 다음, 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 시간을 개시하는 구동을 행한다.
촬상 소자 구동부(10)는 판독 펄스의 인가 후 전송 펄스(ΦV2, ΦV6~VM)을 리턴시킨다. 미케니컬 셔터가 폐쇄되고, 광전 변환 소자의 노광 시간이 종료되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(64)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 전하의 스윕아웃 종료 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V4, V8)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(64)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(67)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(67)에서 출력 앰프(68)까지 더 전송한다. 이에 따라, 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5')로부터 출력된다.
그 다음, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(64)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 전하의 스윕아웃 종료 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V6)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(64)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(67)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(67)에서 출력 앰프(68)까지 더 전송한다. 이에 따라, 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5')로부터 출력된다.
디지털 신호 처리부(17)는 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)로 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성하고, 또한 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성한다. 디지털 신호 처리부(17)는 2개의 화상 데이터를 합성해서 다이나믹 레인지가 넓어진 합성 화상 데이터를 생성한다. 그 후, 디지털 신호 처리부(17)는 합성 화상 데이터를 압축 신장 처리부(18)에 출력한다. 압축 신장 처리부(18)는 합성 화상 데이터의 압축 처리를 행한다. 압축된 합성 화상 데이터가 기록 매체(21)에 기록되어 촬영 동작이 종료된다.
상술한 바와 같이, 고체 촬상 소자가 도 6에 나타낸 바와 같이 구성될 지라도 구동 동작은 제 1 실시형태와 동일한 방식으로 행해질 수 있고 동일한 효과가 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 본 실시형태에 있어서도, 제 2 실시형태에서 설명된 바와 같이, 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 시간이 역치보다도 클 경우에 전하는 판독 펄스의 인가 종료 후 스윕아웃될 수 있고, 그 후 미케니컬 셔터가 폐쇄될 때까지 각각의 전송 전극(V1~V8)에 VL의 전송 펄스가 인가될 수 있다.
(제 4 실시형태)
도 7은 도 1에 나타낸 디지털 카메라에 탑재되는 고체 촬상 소자의 다른 구성 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 7에 나타낸 고체 촬상 소자(5")는 도 6에 나타낸 고체 촬상 소자에 있어서 광전 변환 소자(61G)의 위치와, 그 수평 전하 전송로(67)와는 반대측의 광전 변환 소자(61G)에 인접하는 광전 변환 소자(61G)의 위치가 서로 스위칭되도록 구성된다. 또한, 도 7에 나타낸 고체 촬상 소자(5")는 도 6에 나타낸 광전 변환 소자(61G)에 대응해서 제공되고 전송 전극(V4) 하방에 배치되는 전하 판독부(65)의 위치가 전송 전극(V4)에 인접하는 전송 전극(V3) 하방의 위치로 변경되고, 도 6에 나타낸 광전 변환 소자(61G)에 대응해서 제공되고 전송 전극(V8) 하방에 배치되는 전하 판독부(65)의 위치가 전송 전극(V8)에 인접하는 전송 전극(V7) 하방의 위치로 변경되도록 구성된다. 더욱이, 도 6에 나타낸 광전 변환 소자(61r, 61b)에 대응해서 제공되고 전송 전극(V2) 하방에 배치되는 전하 판독부(65)의 위치는 전송 전극(V2)에 인접하는 전송 전극(V1) 하방의 위치로 변경되고, 도 6에 나타낸 광전 변환 소자(61r, 61b)에 대응해서 제공되고 전송 전극(V6) 하방에 배치되는 전하 판독부(65)의 위치는 전송 전극(V6)에 인접하는 전송 전극(V5) 하방의 위치로 변경된다.
전송 전극(V1)과 전송 전극(V5)은 광전 변환 소자(61r, 61b)에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버한다. 그러므로, 판독 펄스가 전송 전극(V1)과 전송 전극(V5)에 인가될 때 광전 변환 소자(61r, 61b)에 축적되어 있는 전하는 그 우측에 위치된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
전송 전극(V3)과 전송 전극(V7)은 광전 변환 소자(61g)에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버한다. 그러므로, 판독 펄스가 전송 전극(V3)과 전송 전극(V7)에 인 가될 때 광전 변환 소자(61g)에 축적되어 있는 전하는 그 우측에 위치된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
전송 전극(V2)과 전송 전극(V6)은 광전 변환 소자(61G)에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버한다. 그러므로, 판독 펄스가 전송 전극(V2)과 전송 전극(V6)에 인가될 때 광전 변환 소자(61G)에 축적되어 있는 전하는 그 우측에 위치된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
전송 전극(V4)과 전송 전극(V8)은 광전 변환 소자(61R, 61B)에 대응하는 전하 판독부(65)를 커버한다. 그러므로, 판독 펄스가 전송 전극(V4)과 전송 전극(V8)에 인가될 때 광전 변환 소자(61R, 61B)에 축적되어 있는 전하는 그 우측에 위치된 수직 전하 전송로(64)에서 판독된다.
그 다음, 도 1에 나타낸 바와 같이 구성되고 이러한 고체 촬상 소자(5")를 탑재한 디지털 카메라의 촬영 동작이 설명될 것이다.
디지털 카메라에 탑재되는 미케니컬 셔터(도시되지 않음)가 개방되어 있는 기간에 촬상 소자 구동부(10)가 전자 셔터 펄스(SUB 펄스)의 공급을 정지시켜서 전자 셔터가 개방되면 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)의 노광 시간이 개시된다. 이 노광 시간이 개시되는 시점에서는 전송 전극(V1~V8)에는 VL의 전송 펄스가 촬상 소자 구동부(10)로부터 공급된다.
광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 개시 타이밍의 직전이 되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V1, V3, V5, V7~VM)에 인가되는 전송 펄스를 세팅한다. 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 개시 타이밍이 되면 촬상 소자 구동부(10) 는 전송 전극(V1, V3, V5, V7)에 VH의 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)에 축적된 전하를 전하 판독부(65)를 통해서 수직 전하 전송로(64)에서 판독한다. 그 다음, 촬상 소자 구동부(10)는 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)의 노광 시간을 개시하는 구동을 행한다.
촬상 소자 구동부(10)는 판독 펄스의 인가 후 전송 펄스(ΦV1, ΦV3, ΦV5, ΦV7~VM)를 리턴시킨다. 미케니컬 셔터가 폐쇄되고 광전 변환 소자의 노광 시간이 종료되면 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(64)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 전하의 스윕아웃 종료 후 촬상 소자 구동부(10)는 전송 전극(V2, V4, V6, V8)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(64)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(67)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(67)에서 출력 앰프(68)까지 더 전송한다. 이에 따라, 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5")로부터 출력된다.
그 다음, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 수직 전하 전송로(64)에 존재하고 있는 불필요 전하를 고속으로 스윕아웃한다. 촬상 소자 구동부(10)는 전하의 스윕아웃 종료 후 전송 전극(V1, V3, V5, V7)에 판독 펄스를 인가해서 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)에 축적된 전하를 수직 전하 전송로(64)에서 판독한다. 그 후, 촬상 소자 구동부(10)는 전송 펄스를 제어해서 판독된 전하를 수평 전하 전송로(67)까지 전송하고, 전하를 수평 전하 전송로(67)에서 출력 앰 프(68)까지 전송한다. 이에 따라, 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)에 축적된 전하에 대응한 신호가 고체 촬상 소자(5")로부터 출력된다.
디지털 신호 처리부(17)는 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성하고, 또한 광전 변환 소자(61r, 61g, 61b)로부터 얻어진 신호에 의거하여 화상 데이터를 생성한다. 디지털 신호 처리부(17)는 2개의 화상 데이터를 합성해서 다이나믹 레인지가 넓어진 합성 화상 데이터를 생성하고, 합성 화상 데이터를 압축 신장 처리부(18)에 출력한다. 압축 신장 처리부(18)는 합성 화상 데이터의 압축 처리를 행한다. 압축된 합성 화상 데이터가 기록 매체(21)에 기록되어 촬영 동작이 종료된다.
상술한 바와 같이, 고체 촬상 소자가 도 6에 나타낸 바와 같이 구성될 지라도 구동 동작은 제 1 실시형태의 동작과 동일하게 행해질 수 있고, 동일 효과가 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 본 실시형태에 있어서도, 제 2 실시형태에서 설명된 바와 같이, 광전 변환 소자(61R, 61G, 61B)의 노광 시간이 역치보다도 클 경우에 전하는 판독 펄스의 인가 종료 후에 스윕아웃될 수 있고, 그 후 미케니컬 셔터가 폐쇄될 때까지 각각의 전송 전극(V1~V8)에 VL의 전송 펄스가 인가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 참조하여 촬상 장치의 일예인 디지털 카메라의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 디지털 카메라에 탑재된 고체 촬상 소자의 구성 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 디지털 카메라에 의한 촬영시의 전송 펄스의 타이밍차트이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태의 디지털 카메라에 의한 촬영시의 동작 플로우를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태의 디지털 카메라에 의해 행해지는 전하의 스윕아웃을 삽입하는 구동 동작의 타이밍차트이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태의 디지털 카메라에 탑재된 고체 촬상 소자의 구성 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시형태의 디지털 카메라에 탑재된 고체 촬상 소자의 구성 예를 나타내는 개략 평면도이다.

Claims (8)

  1. 고체 촬상 소자; 및
    상기 고체 촬상 소자를 구동하도록 구성된 구동 유닛을 포함하는 촬상 장치로서:
    상기 고체 촬상 소자는,
    반도체 기판 내의 특정 방향과 상기 특정 방향과 직교하는 방향으로 이차원으로 배열된 다수의 광전 변환 소자;
    상기 특정 방향으로 배열된 복수의 광전 변환 소자를 각각 갖는 광전 변환 소자열에 대응하도록 배열된 전하 전송로로서, 각기 대응하는 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자에 의해 발생된 전하를 상기 특정 방향으로 전송하기 위한 전하 전송로; 및
    상기 전하 전송로 상방에 배열되고 상기 특정 방향으로 배열된 전송 전극을 포함하고;
    상기 전송 전극은,
    각 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자 각각에 대응하도록 배열되고, (ⅰ) 각 광전 변환 소자열의 각 광전 변환 소자로부터 상기 대응하는 전하 전송로로의 판독 및 (ⅱ) 상기 대응하는 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어하기 위한 제 1 전송 전극; 및
    상기 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어하기 위한 제 2 전송 전극을 포 함하고;
    상기 다수의 광전 변환 소자는 제 1 광전 변환 소자 및 제 2 광전 변환 소자를 포함하고;
    상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간은 상기 제 1 광전 변환 소자보다 짧아지도록 제어되고;
    상기 제 1 광전 변환 소자에는 (ⅰ) 상기 전하 전송로에 전하를 축적하는 패킷을 형성하기 위한 제 1 전송 펄스, (ⅱ) 상기 전하 전송로에 상기 패킷의 배리어를 형성하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 낮은 레벨을 갖는 제 2 전송 펄스, 및 (ⅲ) 상기 광전 변환 소자로부터 상기 전하 전송로로 전하를 판독하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 높은 레벨을 갖는 판독 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있고;
    상기 제 2 전송 전극에는 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있고;
    상기 구동 유닛은 상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 시간 중에 상기 제 2 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 판독 펄스를 인가하고, 상기 판독 펄스의 정지에 따라 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광을 개시하고;
    상기 구동 유닛은 상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 개시로부터 상기 판독 펄스의 인가까지의 기간 동안 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 상기 제 1 전송 전극 및 상기 제 2 전송 전극을 포함하는 전송 전극의 일부에 상기 제 1 전송 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송 전극의 일부는 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부이고;
    상기 구동 유닛은 상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 적어도 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 설정된 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간이 역치보다 클 경우, 상기 판독 펄스의 인가 후 상기 전송 전극에 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스를 인가해서 상기 전하 전송로에 존재하고 있는 전하를 스윕아웃하고;
    상기 구동 유닛은 상기 스윕아웃이 종료된 후 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간의 종료까지 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 고체 촬상 소자의 구동 방법으로서:
    상기 고체 촬상 소자는,
    반도체 기판 내의 특정 방향과 상기 특정 방향과 직교하는 방향으로 이차원으로 배열된 다수의 광전 변환 소자;
    상기 특정 방향으로 배열된 복수의 광전 변환 소자를 각각 갖는 광전 변환 소자열에 대응하도록 배열된 전하 전송로로서, 각기 대응하는 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자에 의해 발생된 전하를 상기 특정 방향으로 전송하기 위한 전하 전송로; 및
    상기 전하 전송로 상방에 배열되고 상기 특정 방향으로 배열된 전송 전극을 포함하고;
    상기 전송 전극은,
    각 광전 변환 소자열의 복수의 광전 변환 소자 각각에 대응하도록 배열되고, (ⅰ) 각 광전 변환 소자열의 각 광전 변환 소자로부터 상기 대응하는 전하 전송로로의 판독 및 (ⅱ) 상기 대응하는 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어하기 위한 제 1 전송 전극; 및
    상기 전하 전송로에서의 전하의 전송을 제어하기 위한 제 2 전송 전극을 포함하고;
    상기 다수의 광전 변환 소자는 제 1 광전 변환 소자 및 제 2 광전 변환 소자를 포함하고;
    상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간은 상기 제 1 광전 변환 소자보다 짧아지도록 제어되고;
    상기 제 1 광전 변환 소자에는 (ⅰ) 상기 전하 전송로에 전하를 축적하는 패킷을 형성하기 위한 제 1 전송 펄스, (ⅱ) 상기 전하 전송로에 상기 패킷의 배리어를 형성하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 낮은 레벨을 갖는 제 2 전송 펄스, 및 (ⅲ) 상기 광전 변환 소자로부터 상기 전하 전송로로 전하를 판독하기 위한 상기 제 1 전송 펄스보다 높은 레벨을 갖는 판독 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있고;
    상기 제 2 전송 전극에는 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스 중 어느 하나가 인가될 수 있고;
    상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 시간 동안 상기 제 2 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 판독 펄스를 인가하는 스텝;
    상기 판독 펄스의 정지에 따라 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광을 개시하는 스텝; 및
    상기 제 1 광전 변환 소자의 노광 개시로로부터 상기 판독 펄스의 인가까지의 기간 동안 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 상기 제 1 전송 전극 및 상기 제 2 전송 전극을 포함하는 전송 전극의 일부에 상기 제 1 전송 펄스를 인가하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전송 전극의 일부는 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극 이외의 전송 전극의 적어도 일부이며;
    상기 판독 펄스의 인가로부터 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지의 기간 동안 적어도 상기 제 1 광전 변환 소자에 인접하는 전송 전극, 또는 상기 제 1 광전 변환 소자에 대응하는 상기 제 1 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    설정된 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간이 역치보다 클 경우, 상기 판독 펄스의 인가 후 상기 전송 전극에 상기 제 1 전송 펄스 및 상기 제 2 전송 펄스를 인가해서 상기 전하 전송로에 존재하고 있는 전하를 스윕하웃하는 스텝; 및
    상기 스윕아웃이 종료된 후 상기 제 2 광전 변환 소자의 노광 시간 종료까지 모든 전송 전극에 상기 제 2 전송 펄스를 인가하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 방법.
KR1020080083806A 2007-08-27 2008-08-27 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 구동 방법 KR20090023186A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00219892 2007-08-27
JP2007219892A JP2009055320A (ja) 2007-08-27 2007-08-27 撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090023186A true KR20090023186A (ko) 2009-03-04

Family

ID=40119413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080083806A KR20090023186A (ko) 2007-08-27 2008-08-27 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 구동 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090059045A1 (ko)
EP (1) EP2031858A3 (ko)
JP (1) JP2009055320A (ko)
KR (1) KR20090023186A (ko)
CN (1) CN101378460B (ko)
TW (1) TW200913693A (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8218068B2 (en) * 2009-04-01 2012-07-10 Omnivision Technologies, Inc. Exposing pixel groups in producing digital images
US8314873B2 (en) 2009-09-30 2012-11-20 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
US8194164B2 (en) 2009-09-30 2012-06-05 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
US8194165B2 (en) 2009-09-30 2012-06-05 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
US8294803B2 (en) 2009-09-30 2012-10-23 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
US8279317B2 (en) * 2009-09-30 2012-10-02 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
US8279316B2 (en) 2009-09-30 2012-10-02 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
US8194166B2 (en) 2009-09-30 2012-06-05 Truesense Imaging, Inc. Methods for capturing and reading out images from an image sensor
JP2011114558A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Fujifilm Corp 撮像装置及び撮像方法
WO2013187132A1 (ja) * 2012-06-11 2013-12-19 富士フイルム株式会社 画像処理装置、撮像装置、コンピュータ、画像処理方法及びプログラム
JP6070599B2 (ja) * 2014-02-18 2017-02-01 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法、情報処理システム、および撮像装置
KR102351618B1 (ko) * 2017-08-28 2022-01-17 삼성디스플레이 주식회사 표시장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69226111T2 (de) * 1991-03-16 1998-12-24 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Farbbilderzeugungsmethode mit Steuerung der Integrationszeit
JP3615454B2 (ja) * 2000-03-27 2005-02-02 三洋電機株式会社 ディジタルカメラ

Also Published As

Publication number Publication date
TW200913693A (en) 2009-03-16
EP2031858A3 (en) 2012-05-09
US20090059045A1 (en) 2009-03-05
CN101378460B (zh) 2010-10-13
CN101378460A (zh) 2009-03-04
JP2009055320A (ja) 2009-03-12
EP2031858A2 (en) 2009-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090023186A (ko) 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 구동 방법
US7245322B2 (en) Imaging apparatus
JP4887314B2 (ja) 撮像装置及び画像信号処理方法
US7791665B2 (en) Imaging apparatus and driving method of solid-state imaging device
JP4747154B2 (ja) 固体撮像素子の駆動方法、固体撮像素子、及び撮像装置
JP2011114558A (ja) 撮像装置及び撮像方法
JP2009049525A (ja) 撮像装置及び信号処理方法
US20110050965A1 (en) Image capture device and control method thereof
US20090086073A1 (en) Imaging apparatus and method of driving solid-state imaging device
JP2009117979A (ja) 固体撮像装置の駆動方法
US20100277634A1 (en) Imaging apparatus and method of driving the same
JP4782532B2 (ja) 固体撮像装置および固体撮像素子の駆動制御方法
JP2011055327A (ja) 撮影装置及びその制御方法
JP2006014117A (ja) 物理情報取得方法および物理情報取得装置並びに物理量分布検知の半導体装置
JP5663573B2 (ja) 撮像装置及び撮像方法
KR100787190B1 (ko) 이미지 센서의 유효 다이나믹 레인지를 효과적으로증대하는 더블 셔터링 방법
JP4759396B2 (ja) 固体撮像素子
JP2009049524A (ja) 撮像装置及び信号処理方法
US20090086078A1 (en) Imaging device driving method and imaging apparatus
JP2009177601A (ja) 撮像装置
JP2009303020A (ja) 撮像装置及び欠陥画素補正方法
JP5159387B2 (ja) 撮像装置および撮像素子の駆動方法
JP2009049523A (ja) 固体撮像素子、撮像装置、及び固体撮像素子の駆動方法
JP2009147540A (ja) 撮像装置
JP2003060992A (ja) 固体電子撮像装置およびディジタル・スチル・カメラおよびそれらの動作制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid