KR890003237B1 - 고체 촬상장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고체 촬상장치

제1(a)도 - 제1(e)도는 본 발명의 고체 촬상장치의 제1방식의 전하 전송제어방식의 동작 설명도.

제1(f)도 - 제1(n)도은 본 발명의 고체 촬상장치의 제2의 방식의 전하 전송제어방식의 동작 원리도.

제1(o)도 - 제1(u)도는 제2의 방식의 전하 전송제어 방식의 동작원리의 확대도.

제2(a)도 - 제2(d)도는 촬상소자부의 전하 전송제어 방식의 동작 원리도.

제3(a)도는 본 발명의 실시예1의 고체 촬상장치의 블록도.

제3(b)도 - 제3(g)도는 전하 전송동작 원리도.

제4(a)도는 본 발면의 고체 촬상장치의 수광부의 확대도.

제4(b)도 - 제4(f)도는 확대된 전하 전송동작 원리도.

제5(a)도는 고체 촬상장치의 수평방향의 횡단면도.

제5(b)도 - 제5(e)도는 수평방향의 전하 전송동작 원리를 표시한 계면포 텐셜 도면.

제6(a)도는 고체 촬상장치의 수직방행의 횡단면도.

제6(b)도 - 제6(e)도는 수직방향의 전하 전송동작 원리를 표시한 포텐셜 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 좔상부 11a, 11b : 수직, 수평제어회로

66 : 기준시간 신호부 66 : 전하 제거회로

71 : 광검지 화소 72 : 전송용화소

73 : 전송펄스회로 74a~74d : 수직전송부

75 : 수직 전송회로 76 : 수평전송부

77 : 수평전송회로 78 : 신호 출력회로

80 : 수평 전송 제어회로 81 : 출력 제어스위치

82 : 리세트 스위치 90 : 수광부

91 : 수광부 수직수평 전송회로 91 : 축적부

94 : 촬상 소자기판 95 : 절연층

96 : 전극

본 발명은 물체 인식 장치나 화상정보 입력 장치용의 2차원 이미지 센서나 민생용 비데오 카메라나 전자 스틸 카메라의 촬상 소자의 사용되어지는 고체 촬상장치에 관한 것이다.

전자 기술의 발전에 수반되는 민생용 산업용을 불문하고, 최근의 많은 전자기기는 1개의 시스템이라고 가정해도 되는 지적이고 고도한 기능을 갖추도록 되어오고 있다.

일반적으로 시스템은 적오도, 입력부와 처리부와 출력부로 구성되어 있으며, 입력부에는 외부의 정보를 전기 신호로 변환하는 변환장치가 착설되어 잇는 경우가 많다. 구체적으로는 인간의 5감에 해당하는 시각, 청각, 미각, 후취, 촉각이나 그 외의 물리, 화학 정보를 전기 신호로 변환하는 센서가 필요하지만 인간의 감각중에서 눈이 가장 중요하다는 것과 마찬가지로, 그 중에서 가장 중요한 것이, 인간의 눈의 기능의 일부를 해체하는 시각 센서, 특히 2차원 이미지 센서가 중요하며, 지금까지 여러가지 2차원 이미지 센서가 개발되어 왔다. 특히 최근의 반도체 기술의 진전에 수반되는, 반도체를 사용한 고체 2원화 이미지 센서 특히 전하 전송 방식(이하 CCD라고 칭함)의 등장이 기술 개발에 크게 기여하여, 민생용이나 산업용에 많이 사용되고 있다.

따라서 현재, 촬상관 방식이 주류인 2원화 이미지 센서도 서서히 고체 방식으로 바뀌어지고 있으며, 장래, 일부의 특수용도 촬상소자를 제외하고 진행할 것이라고 생각되어진다.

한편, 이 고체와의 흐름으로는 또 다른 기술의 흐름인 정보처리 기술이나 전자회로 기술의 기술혁신에 수반되는, 2차원 센서는 새로운 응용분야가 열리기 시작하고 있다.

예를들면, 상업용에서는 로보트등의 자동화기기의 물체 인식용이나, OA용이로서 소포의 주소 성명의 문자 인식용이나 1페이지의 원고용 종이를 2차원의 화상 정보로서 한번에 입력하는 화상 입력 장치등과 같이, 여러가지 새로운 응용분야가 넓어지고 있다.

또 민생용으로서는, CCD등이 작고 가볍기 때문에, 휴대 촬영용 비데오 카메라용 촬상소자로서의 응용이 크게 넓어지고, 이외에도 소형, 장수명, 인화가 적은등의 특징을 가지는 것으로부터 가정의 인터폰의 외부 모니터용 방범시장에 이루기까지 응용이 검토되고 있다.

그러나, 이와같이 활상소자의 지금까지 없었던 새로운 응용분야가 증가하면 증가할수록 혹시 촬상소자가 개량되지 않으면, 이러한 새로운 응용분야의 어느곳에 있어서, 새로운 요구에 따를 수 없기 때문에 새로운 문제점이 직면할 확률이 증가하는 것을 의미한다.

현재, 일부의 새로운 응용분야에 있어서, 새로운 요구에 기인한 새로운 문제점의 징후가 나타나기 시작하고 있다. 첫째의 요구에 기인한 문제점은 종래의 고체 촬상소자가 단지 수광한 화소정보의 내상(內常)에 일정한 범위내의 화소의 화상 정보를 출력하는 기능밖에 갖고 있지 않은 것이다. 현재는 나타나고 있지 않지만, 장래, 고체 촬상소자의 수광부 전체의 범위의 화소정보중, 임의의 일부인 영역범위의 화상정보만을 외부제어신호에 의해서 끌어 내는 기능이 요구되는 것은 충분히 예견할 수 있다. 이 기능이 필요가되는 산업계의 배경을 설명한다.

먼저 고체 촬상소자의 산업용 용도에 있어서의 첫번째의 요구의 관점으로부터 문제점을 설명하면, 예를들면 로보트나 각종 지능화 기기등에 의해서, 화상인식 기술은, 장래 중요한 기술의 하나가되는 것은 말할것 까지도 없다.

이 물체의 인식률을 향상시키는데는 화면상의 중심부흥의 특정한 위치에 물체상이 항상 있으면, 당연한 일이지만 인식률을 향상되고, 당연히 이 앞의 전제조건으로서 화면내에 목표률이 들어가야만 한다. 이 일을 실현하는데는, 기계적 혹은, 광학 기계적으로 촬상부의 방향 혹은 광축방향을 물체의 중심 방향으로 제어하면 되나, 종래 사용되어지고 있는 기계제어 방식은, 크기, 중량, 소비전력외에, 가동부의 고장 확률로부터 오는 신뢰성 저사, 주파수 응답성의 기계적 한계등으로부터 문제점이 많기 때문에, 가능하면 가동부 제어방식을 단지 대강 그 방향을 바꾸는 등의 보조적 제어기능의 범위에 멈추고, 정확한 목표물의 방향의 화상을 얻는데는 순 전자적으로 제어하는 방식이 바람직하다. 따라서 기계적 제어를 위하여, 즉 순 전자적으로 촬영 방향에 있는 화면중 목표물만의 범위의 화상을, 외부 제어신호에 의해 선택적으로 끌어내도록 한 쵤상소자의 요구가 장래 강하게되는 일을 예견할 수 있다. 그러나 현재의 입장으로는 이러한 요구가 , 나타나고 있지 않으며, 또 현재의 경우 용도가 좁기 때문에, 촬상소자내에서 처리하는 것은 아니며 화상정보를 일단 반도체 메모리에 넣어 처리하는 등의 수법에 의해 해결되고 있기 때문에 필요가 나타나고 있지 않았다. 따라서, 촬상소자, 특히 고체 촬상소자내에서 임의의 화면 범위를 출력시키는 기술개발은 적극적으로 행해지지 않고, 이 때문에 이런 종류의 기술은 종래에는 확립되어 있지 않았다.

또, 단지 로보트등의 물체인식용도 이외에도, OA분야의 원고등의 문자인식 장치에 있어서도, 전화면 정보 중의 불특정한 일부의 범위의 화상출력을 용지 및 촬상 광학계등의 기계적 동작을 위하여, 임의로 전자적으로 끄집어내는 일로의 요구도 나타나기 시작하고 있기 때문에 종래 기술의 이 문제점이 보다 더 명백해 지고 있다.

다음에, 고체 촬상소자의 민생용 용도에 있어서의 첫번째 요구의 관점으로부터의 문제점을 설명한다. 최근의 예를 열거하면 가정요잉나 슈퍼마켓의 방법용 모니터 TV에 있어서 기계적으로 소진폭의 왕복회전을 시켜 감시범위를 넓게하고 있으나, 이것도 소진폭의 경우, 기계적으로 촬영 범위를 변화시키는 것보다도 전자식으로 촬영 범위를 제어할 수 있는 쪽이 좋으나 종래의 고체촬상소자는 이 기능을 가지고 있지 않았다.

또 최근의 비데오 카메라의 일반 소비자에게의 보급은 급속히 진전되고 있으나, 이 민생용 비데오 케마라에 있어서도 화상범위의 보정수단을 사용하여, 화상범위의 보정을 하면, 항상 목표물에 과녁을 맞춘 촬영을 할 수 있다. 이 화합보정을 기계적으로 행하는 일은 1kg이하로 소형화, 저 코스트화된 민생용 비데오 카메라의 중량, 용적, 코스트의 점으로부터 채용이 어려우며, 소형화라고 하는 큰 비데오 카메라의 개발방향 및, 사용자의 요구에 따르지 못하며, 순 전자적으로 내부에 화상보정을 행산 것과 같은 촬상소자에의 요구가, 장래 강하게 요구될 것이라고 예견할 수가 있으나 종래 방식의 촬상소자는, 어느것이나 이 기능을 갖추고 있지 않았다.

두번째의 요구에 의한 문제점은 물체 혹은 촬상기계의 이동을 수반하면 선명한 정지 화상을 얻을 수 없는 것이다.

어느쪽으로로의 이동이 발생하여도, 혹시 고체촬상소자가 상당히 짧은 노광시간, 즉 스틸 카메라에 있어서의 초고속셔터기능을 갖고 있으면, 촬영중의 모든 피일드 혹은 프레임의 정지 화면이 해상도를 떨어지지 않고, 얻을 수 있으나, 종래의 고체 촬상소자의 방식에서는 1피일드기간 즉 1/60초라고 하는 늦은 셔터속도를 등가적으로 갖고 있기 때문에, 상술한 이동에 수반되는 화상흐름에 의한 정지화상의 해상도의 저하는 피할 수 없으며, 이동이 빠르면 빠를수록 열하(劣下)는 현저하게 되는 것은 말할것 까지도 없고, 이 문제점에 대한 대응책이 강구되고 있었으나, 종래의 대응책은 수광기간중에 수광전하를 의식적으로 제거하여, 수광기간을 짧게하는 방식이 제안되어 있었다. 이것은 셔터 등가적으로 빠르게한것과 마찬가지 효과가 있었으나, 당연한 일이지만 셔터 속도와 반비례해서, 감도의 저하를 초래하기 때문에 고감도화에의 개발방향의 흐름 및 사용자의 희망에 반(反)하는 것이며, 산업용 민생용과 함께 큰 문제점이되는 것을 예견할 수 있다.

그러면, 먼저 종래의 고체 촬상소자의 산업용 용도에 있어서의 두번째 요구의 관점으로부터의 문제점을 설명하면, 예를들면, 이동용 로보트등으로 물체를 인식할려고 한 경우, 최초의 화상 입력의 단계에서 이점이 문제가 된다. 통상적인 물체인식 기술에서는 물체가 움직이는 화상에서는 없고, 최저1매의 물체의 선명한 정지화상이 필요하고, 이화상 정보를 처리해서 물체를 인식하는 수법이 일반적이다. 따라서 물체의 이동혹은, 기기자체의 이동이 행해지고 있을 때에도, 물체인식기능을 유지하는데는, 물체의 선명한 정지화상이 필요하나, 상기의 이동에 수반하는 수광기간중의 이동을 위하여, 입력된 화상의 해상도가 열하한다. 이것은 상술한 바와같이 CCD등의 경우, 1/60초라고 하는 비교적 장시간의 피일드 기간의 수광을 행하고 있기 때문에 통상의 물체의 이동이나, 기기자체의 이동에 의해, 수광기간중에 어느 정도의 빈도로서 화상이 흘러버리는 정지화상의 해상도를 저하시키는 것이된다. 이것은 최종적으로 물체 인식율을 저하시킨다. 따라서, 물체의 동작이나 기기자체의 움직임에 수반되는, 기기측으로부터의 제어신호에 따라서 촬상부쪽에 움직임을 1/60초의 기간보다 훨씬 고속도로 역보정해서 제거시켜, 선명한 화상을 얻도록한 기능을 실현하도록한 방식의 요구가 있었다. 이것을 실현하는데는, 어느 정도의 고속제어가 요구되며, 완전한 정지화상을 얻는데는, 수천 Hz의 고속응답성이 요구되며, 이것을 기계적으로 행하는 것은 불가능에 가깝기 때문에, 전자적으로 행하는 장치가 장래 필요하게 된다고 예견할 수 있으나 유감스럽기는 하지만 종래방식의 고체 촬상소자는 이 기능을 가진 방식의 제안은 있었지만, 감도의 현저한 저하를 초래하기 때문에 극히 용도가 한정된 산업상 가치가 낮은 것이었다.

다음에 종래의 고체 촬상 소자의 민생용 용도에 있어서의 두번재의 요구의 관점으로부터의 문제점을 설명하면, 민생용으로서 전자 스틸카메라가 시험제작되어 일부 보도용으로서 실요화되어 있으나, 기존의 CCD등의 촬상소자를 사용하면, 1/60초라고 하는 피일트 기간으로부터 오는 노출 시간에 대하여, 사용에 즈음해서 정지화면으로서의 화면 흔들림이 발생한다. 이 때문에, 전자적으로 셔터속도를 빠르게 한다고 하는 산업용과 마찬가지 요구가 있었다. 이 선명 정지 화상에의 요구에 대해 상술한 바와같은, 광전변환전하를 방전시키는 것에 의해 수광시간을 짧게하고, 등가적으로 노광시간 즉 셔터 속도의 고속화를 도모한다고하는 방법의 검토되어있으나, 이경우, 상술한 바와같이 감도가 저하된다고 하는 문제점이 발생하여, 고감도화에의 요구가 강하게 CCD등의 고체 촬상소자의 기술 개발 방향이나 사용자의 요구에 역행한다고 하는 문제점이되는 일이 예견할 수 있다.

이상과 같이 종래의 CCD방식 혹은 MOS방식등의 2차원의 고체 촬상 소자는 항상 수광부의 어떤 일정한 범위내의 화상정보를, 시간기준 신호에 의거해서 규칙적으로 화상신호로서, 출력시키는 기능밖에 갖지 않기 때문에, 상술한 바와같은 새로운 요구에 대해서는 따를수 없고, 일부의 용도에 있어서 현재의 경우 좁은 법위의 문제점을 발생하고 있었다. 그래서 용도의 확대에 의해, 이 문제점이 큰 문제가 되는 것을 충분하게 예견할 수 있으나, 이 새로운 요구에 따른 새로운 실시효과의 어떤 촬상 방식의 구체화 수단은 기재되어 있지 않았다.

또 다른 방법으로서 일단 모든 화소정보를 디지탈화해서 디지탈 메모리에 넣어 평행이동이나 회전등의 화상처리를 행하게하는 "2차 화상프로세서(SI)"도 1칩의 것이, 예를들면 일경(日經)전자 (1983년 12월 19일호 P195-216)에 발표되어 있으나, 이들을 사용한 경우, 이 예에서는 화상의 평행이동만으로도, 0.53μs/bit가 소요되기 때문에, 보통의 TV화상의 평행이동은 수초(數秒)요구되며, 1초에 60피일드 필요한 TV화면의 연속 화상을 리얼타임처리하는 것은 할수 없다.

혹시, 리얼타임으로 처리할려고하면 메로리를 제거해도 1칩으로 불가능하고, 초고속의 프로세서가 필요하게 되며, 1칩으로 처리할 수 있게 되는 것은, 훨씬 장래의 디지탈 화상 프로세서 방식은 리얼타임 TV신호 화상 처리를 현재 혹은 가까운 장래에 저코스트로 실현할 수 있는 방식은 아니었다.

본 발명은, 수광부가 2차원상으로 배치된 고체 촬상장치에 있어서, 수광부군에 의한 모든 촬영범위의 화소 범위의 중, 임의의 범위의 화소정보를, 외부제어신호에 따라서 화상 정보로서 출력시키는 고체 촬상장치를 동일칩내에서 실현하여, 저 코스트로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 고체 촬상장치는 수평방향과 수직방향의 매트릭스상으로 배치되어 광전 변환에 의해 광을 전하로 변환하는 광검지 화소부와 상기 전하를 수평방향으로 이송하는 수평방향 전하 전송부와, 상기 전하를 수직방향으로 전송하는 수직방향 전하 전송부를 가지고 외부 제어신호에 따라서, 상기 검지화 소부의 특정한 부분의 희소정보를 화상출력 신호로서 출력하는 구성으로되어 있고, 이것에 의해 고체촬상장치의 모든 수광화소정보중, 임의의 범위의 화소정보를 외부 제어신호에 따라서, 주로 소자 내부에서 처리하여 화상신호로서 출력할 수 있는 것이다.

그러면 실시예에 의거해서 첨부 도면을 사용하여 상세히 이하게 설명한다.

[실시예 1]

실시예 1의 고체 촬상소자는 CCD, MOS등의 방식의 고체 촬상소자를 표시하고, 수직 수평 제어신호에 따라서 수직방향의 전송과 수평방향의 전송을 제어하여 임의의 범위의 화상을 외부제어신호에 따라서 제어하는 것이다. 블록도는 제1(a)도에 표시한 바와같은 구성이고 제1(a)도는, 인터라인식의 CCD방식의 고체 촬상판의 촬상부(5)를 사용한 예를 표시하고, 광검지용의 포오토 다이오우드등의 광검지화소(71)와, 정보 전송용의 전송용화소(72)의 조합이 수평방향 및 수직방향에 늘어선 매트릭스상으로 배치되어 있다. 실제의 고체 촬상 소자는, 수평방향에서는 400-500화소, 수직방향에서 250-300화소가 표준이지만, 도면의 관계, 수평방향 4화소×수직방향 5화소의 예를 표시하고, 동작이론을 설명한다.

광검지화소(71)에 의해, 광전변환된 화상정보는, 1피일드마다 혹은 1프레임 마다에 전송 펄스회로(73)로부터의 펄스에 의해, 광검지화소(71)로부터 전송용화소(72)로 화살표로 표시한 바와같이, 일제히 전송된다. 전송된 각 존송회소(72)는, 수직방향으로 전송한다.

수직 전송부(74a)(74b)(74c)(74d)위를 수직전송회로(75)의 제1수직 클록회로(75a) 및 제2수직클록회로(75b)로 부터의 수직 전송 클록신호에 따라서 도면하부 방향으로 전송된다. 하부 방향에 전송된 각 화소의 전기정보는, 수평방향으로 전송하는 수평전송부(76)위를 수평전송부(77)의 제1수평 클록회로(77a) 및 제2수평 클록회로(77b)의 수평전송 클록 신호에 따라서, 도면상우측 방향으로 전송되어, 신호 출력회로(78)에 도달하고, 화상신호로서 출력된다.

이상은, 기본적인 동작 원리이나, 화상 제어가 온상태가 되었을 때는, 수직방향 및 수평방향 및 회전 방향의 제어가 행해진다. 촬상판은 매트릭스상의 화소를 가지며, 수평 수직방향에만 전송되기 때문에 실시예 1의 방식에서는 순 전자적으로, 회전 방향의 제어는 할 수 없다. 이때문에 회전구동부에 촬상부(5)를 장치하여, 희망 회전각에 따라서 제어하는 것에 의해, 모든 성분의 화상보정이 가능하게 된다. 본문에서는 전자적으로 행하는 수직방향 및 수평방향의 제어의 동작원리를 설명한다.

화면 보정을 행한 경우, 최종적으로 촬상부(5)의 결상면(結傷面)상에서, 등가적으로 화면이 보정되도록 수평제어 회로에 의해, 수직 전송회로(75)의 수직전송클록 신호를 변조하여, 얻고싶은 화소 정보가 수평전송부(76)에 도달하는 시간을 수직 브랭킹시간중에 제어한다. 이것은 실질적으로 검출된 화소 신호가, 수직방향으로 이동된 것이고, 신호출력신호(78)로부터는 수직방향의 화면이 제어된 화상신호가 얻어진다.

다음에 수평방향의 화면제어는, 보정량 연산부 보정량의 연산이되어, 수평제어회로에 의해, 수평제어회로(77)의 수평전송신호가 변조된다. 수평전송부(76)위에는, 보정에 의해 얻고 싶은 화소정보와, 그 주변의 불필요한 화소정보가 존재한다.

이 불필요한 화소정보를 스킵해서 필요한 화소정보를 액세스를 할 수 있으면 된다는 뜻이며, 이 방식에는 여러가지 방식이 고려될 수 있다. 만약, 시간축의 압축신장이 행해지지 않으면 수평 귀선 기간중에 불필요한 화소 정보의 부분을 고속으로 전송해버리는, 필요한 화소 정보의 모두부(冒頭部)로부터 수평 독출을 개시하면된다. 이 방법은 수평방향 즉 요오방향의 보정법위가 비교적 좁아서 좋은 경우 유효하다. 이 보정 범위의 한계는 수평 귀선 기간주에 전송할 수 있는 화소수이지만, 텔리비젼 신호의 경우를 예로하면 수평주사시간 63.5μs에 대하여, 수평 귀선 기간은 규격에 의해 다르나, 예를들면 11.4μs의 오오더이며, 1화소의 수평방향의 전송시간은, 일반적으로 50-100μs정도 필요하다. 이 때문에 촬상판의 전송 클록신호의 예가 7.2MHz나 10.7MHz로 설정되어 있다. 따라서 100-200의 화소분의 이동이, 수평 브랭킹시간중에 가능하며, 이 범위에서 좋으면 시간축의 압축신장을 행하지 않고, 촬상판내에서 처리가 가능하다. 이것에 의해, 화소정보의 수평방향의 평가적인 이동, 즉 수평방향의 화상제어가 행해진다. 여기서 참고로 수직방향의 제어범위를 설명하면, 수평귀선 기간은 600μS라면 수평귀선 기간의 50배가까이 있으며, 당연히 이사이에 전송할 수 있는 화소수의 이론한계도 50배의 5000-10,000화소로, 너무 충분한 정도이기 때문에, 수직방향의 제어범위는 촬상부(5)의 칩면적와, 결상부(4)의 결상범위에 의해, 제약을 받을 뿐이라고 생각해도 된다.

이에 대해서 수평 방향의 제어범위는, 시간축의 압축신호를 생하지 않으면, 상술한 바와같이 수평 전송 속도의 한계로부터, 좁은 제어범위로 한정된다. 일반적으로 텔레비젼화상을 예로 열거하면 수직 흔들림의 쪽이 많이 두드러지기 때문에 이 방식은 수직방향의 제어를 광범위하게 행하고, 수평방향의 제어는 화면의, 예를들면 10-20%정도의 범위내만 행하는 고체 촬상소자를, 시간축 압축신장 회로등의 부가회로없이, 따라서 저 코스트로 실현한다고 하는 효과가 있다. 또 수평방향의 제어 범위를 확장하고 싶은 경우는, 제25도의 신호출력 회로(78)의 중에 점선의 블록도로 표시한 바와같이 시간축의 신장 혹은 지연을 행하는 시간축 제어회로(78a)를 착설하는 것에 의해 가능하게 된다.

구체적으로 말하면, 수평방향에 500화소가 최종적으로 필요할 때, 촬상부(5)에는 예를들면 1000의 수평방향의 화소를 배열하고, 예를들면 수평 주사시간의 63.5μs에 1000화소를 모두 독출한다. 이 중에는 31.75μs로 보정에 필요한 500화소, 이 전후의 31.75μs로 보정에 불필요한 500화소가 있기 때문에, 보정에 필요한 500화소의 모두부에 달할때까지 기다리고, 모두부에 달하면 이것을 제어범위의 제일 늦은 시간대로 설정도니 복조동기 신호까지 지연시켜, 이 복조동기신호에 동기해서, 필요한 500화소의 독출을 개시한다.

이 경우 31.75μs로부터 규격이다. 63.5μs로 신장해서, 순차 송출하는 것에 의해 수평방향의 요동이 보정된 화상신호가 신호출력회로(78)로부터 얻어진다.

이 시간축 제어회로를 착설하는 것에 의해, 수평전송부(76)의 전송속도를 일정하게 할 수 있기 때문에, CCD의 경우의 고속 전송시와 저속 전송시에 다른 전송잔유전하의 화상으로의 약 영향을 막아, 화질이 향상된다고 하는 효과가 있으며, 또 당연히 요어방향의 제어범위를 충분히 넓게 가질 수 있게 된다.

실제로 어떠한 화상이 보정되었는가를 설명하기 위하여, 화소수를 수평, 수직방향으로 각1/100정도로 줄인 촬상부(5)를 입사고아 방향으로부터 본 평면도, 제1(a)도-제1(d)도를 사용한다.

먼저 제1(a)도와 같이 촬상부(5)는 수평방향에 4월, 수직방향에 5열의 매트릭스상의 화소를 가지고, 수평전송부(76) 및 신호출력회로(78)의 부분을 각각 1열로 가정해서 5열×6열의 매트릭스를 가지고, 제1(a)도와 같이 수평방향으로 5개, 수직방향으로 6개의 번호를 붙여, 각 화소의 좌표를 수평과 수직의 번호에 의해 에를들면(1, 1)이라고 표현하는 것으로 한다. 그리고, 각 화소상에 결상하고 있는 광학 정보는, 각각의 광검지화소(71))에 의해, 광전변환된 후 전송 펄스회로(73)의 펄스신호에 의해, 각각의 전송용 화소(72)로 보내진 후의 상태를 표시하고 있다. 편의적으로, 각각의 화소정보를 동그라미 표시로 표시한 보정후에 필요한 화소정보를 검은 동그라미, 불필요한 화소정보를 하얀 동그라미로 표시한 것이 제1(a)도이며, 화소는 (1, 1)로부터 (4, 5)까지 모든 전송용 화소(72)중에 있으며, 이중 끌어내고 싶은 화소는 검은 동그라미로 표시한 (2, 2)(2, 3)(3, 2)(3, 3)의 4개라고 설정한다.

먼저 각 피일드마다 혹은 각 프레임마다에 수직방향의 보정을 행한다. 이를 위해서는, 상술한 바와같이 수직 브래킹시간중에, 수직 제어회로에 의해, 수직 전송회로(75)의 수직 전송 클록의 속도, 혹은 속로를 일정하고, 클록수를 제어하는 것에 의해, 제1(b)도에 표시한 바와같이 보정후에 필요한 화소 정보가 좌표(2, 6), (3, 6)의 수평 전송부(76)중에 들어간다. 이것으로 이 피일드 혹은 프레임에 있어서의 수직 방향의 보정제어는 완료된 것으로 한다.

다음에 수평 방향의 제어는 상술한 바와같이, 각 수평브랭킹 기간중 혹은 시간축 제어회로(78a)에 의해 행해지나, 여기서는 시간축 제어회로(78a)를 사용하지 않은 방식의 설명을 한다.

상술한 바와같이, 수평 제어회로에 의해 수평전송회로(77)의 수평 전송신호는 제어되며, 수평전송부(76)중의 각 화소는 수직 브랭킹 기간 종료후, 오른쪽 방향으로 외부제어 신호에 따라서 전송 클록 속도를 바꾸기도 하고, 클록수를 바꾸는 것에 의해, 제1(c)도의 (5, 6)과 같이, 수평주사개시 시간에 동기해서 보정후의 화소정보가 출력되도록, 제어된다.

이 수평 전송을 필요한 주사선의 수만 행한후의 상태를 표시한 것이 제1(d)도이며, 보정후의 화상전기신호의 출력은 끝나고, 수평전송부(76)위에 보정에 불필요한 화소정보가 남아있을 뿐이며, 모든 전송용 화소(72)로부터는 전하는 쓸어내서, 남아있지 안은 상태를 표시하고 있다. 이때, 잔존하는 전하를 다시 쓸어버리기 때문에 각 화소에 종래로부터 행하여지고 있는 바와같이 스위치소자를 착설하여, 다시 정확하게 전하를 각각의 전송용 화소(72)로 부터 제거해도 된다.

그래서, 각 피일드 마다, 혹은 각 프레임마다의 화상신호 독출하여 1 사이클 기간중에 포오토다이오우드등으로 이루어진 광검지화소(71)에는 결상된 광학상의 광정보에 의해, 광전 변환된 전기량이 축적되어 있다. 수직 브랭킹 기간중에, 전송펄스회로(73)에 의해 광검지화소(71)로부터, 전송용화소(72)에 화소정보를 옮기는 것에의해, 화상독취 사이클의 최초의 상태로 되돌려진다.

이 사이클 사이에, 광학적 결상의 이동이 발생하고 있지 않으면, 제1(a)도의 상태로 되돌려져, 마찬가지의 동작이 반복행하여 지나, 만약 이 사이클의 사이에 광학적 결상의 이동이 발생하고 있으면, 고체 촬상소자 혹은 외부에서 최적 보정량의 계산이 신속하게 행하여져, 외부 제어 신호에 의해 보정신호가 가해질 수 있다.

여기서, 1 사이클 사이의 광학상의 이동에 의해, 본래 촬상할 수 있는 피사체의 화소정보가, 제1(e)도와 같이, 다른 화소부로 들어가고 있다고 한다. 구체적으로는, (2, 2)로 들어갈 정보가 제1(e)도에서는 (3, 3)으로, (2, 3)이 (3, 4)으로, (3, 2)이 (4, 3)으로, (3, 3)이 (4, 4)로 잘못 들어가고 있는 것이되어, 이 변동량을 구하여 보정할 필요가 있다. 이 수직 방향 및 수평방향의 변동량은 도시되어 있지않은 보정량 연산부에 의해 구해지고, 이 변동분만 다음의 화상 독출 사이클에 있어서, 수직 전송회로(75), 수평 전송회로(77)에 의해, 역보정하는 것에 의해, 수직, 수평방향의 화상이동에 대해서는, 제어범위내에 있으면, 보정되어 안정된 보기가 용이한 아름다운 연속화상이 얻어진다. 회전 방향의 화상 변도에 대해서는, 매트릭스상의 화소배열로, 수직방향과 수평방향의 전송밖에 제어할 수 없기때문에, 상술한 바와같이 회전 구동부에 촬상부(5)를 장치하여 회전시킬 필요가 있으나, 일반적인 용도로는 수직, 수평방향의 제어만으로 충분히 연속화상의 제어효과가 얻어지기 때문에, 회전방향의 제어를생랙해도 효과는 높다. 따라서 본 발명의 본 실시예의 고체 촬상소자에 의해, 순 전자적으로 화상제어를 할 수 있는 촬상장치가 실현된다. 물론 회전제어를 행하는 것에 의해 화상은 더욱 안정된다. 본 실시예는 기구부분이 없기 때문에, 반도체 기술의 눈부신 진전을 생각하면 문제가 없고, 또 장래적으로 저코스트의 연속 화상개선효과가 있는 텔레비젼 카메라를 소형으로 제공할 수 있는 것은 명백하기 때문에, 상당히 실시효과가 높은 것이다.

또 상술한 바와같이 시간축 압축, 신장을 행하는 시간축 제어회로를 착설하지 않으면, 수평 브랭킹 기간중의 짧은 시간내에, 많은 화소정보를 수평 전송회로(76)로 전송할 필요가 있으며, 전송속도의 한계로부터 수평방향의 화소보정범위가 좁은 범위에 한정되어 버리고 있었으나, 이 문제는, 비교적 시간이 긴 수직 브랭킹중에 화소의 수평 전송을 행하는 것에 의해 해결할 수 있다. 이것을 표시한 것이 제1(f)도이고, 제1(a)도의 구성에 가해져, 광검지 화소부(71)와, 전송화소부(72)의 위에 제1(f)도로 표시한 바와같이, 수직방향의 전송용 전극을 착설하며, 또, 일부 혹은 전부의 화소군을 수평방향의 한 방향으로 전송하는 화소전하군 수평 전송기능을 가진 화소부 수평 전송회로(79)를 착설하고, 제1전송클록회로(79a)와 제2전송클록회로(79b)에 의해, 도면의 오른쪽 방향으로 각각의 화소정보를 전송하도록 구성하고 있다. 이것에 의해, 시간적 여유가 있는 수직 브랭킹 기간중에, 모든 화소정보를 화소부 수평 전송회로(79)에 의해 도면의 오른쪽으로 전송하여, 수평방향의 화상 제어가 이루어진다. 이것과는 별도로, 전하제거 회로(66)도 가해져 있다. 이것은 2개의 블록으로 이루어지며, 1개는 수직전송부 전하제거 회로(66a)에서, 이것은 제1(f)도에 있어서 수직 전송부 전하제거회로(66a)에 의해 오른쪽의 수직 전송부(74d)로 배선된 단자에 의해 수직전송부(74d)의 전하를 제거하는 역할을 가지며, 화소 수평전송회로(79)에 의해, 오른쪽방향으로 전송된 불필요한 화소정보의 전하의 제거 및, 각 전송 셀의 포텐셜 우물내의 전하의 오우버 플로우를 방지한다.

그리고, 다른 1개의 블록은, 수평 전송부전하제거회로(66b)에서, 수평전송부(76)의 일부에 셀에 제거전극을 착설하고, 수평 전송부(76)내의 불필요한 화소정보의 전하를 신속하게 제거하며, 보정에 필요한 화소정보의 전하와의 혼합을 방지한다.

이상의 화소부 수평전송회로(79)와 불필요 전하제거회로(66)에 의해 시간적 여유가 있는 수직 브랭킹 기간중에, 수평방향의 화상보정이 가능하게 되기 때문에, 충분한 수평방향의 보정법위를 확보할 수 있다는 효과가 얻어진다.

참고로, 동작을 도면 제1(f)도~제1(n)도를 사용해서 설명한다. 제1(f)도는, 광검지 화소(71)로부터 전송용 화소부(72)로와, 수직 브랭킹 기간등에 화소부 수평 전송회로(79)에 의해, 화소정보가 전송된 직후의 상태를 표시하고 있다. 제1(a)도와 마찬가지로 수평방향 4열, 수직방향 5열의 화소정보를 동그라미 표시로 표시하고, 하얀 동그라미가 보정 후 불필요하게 되는 화소정보, 가로선 동그라미 및 세로선 동그라미, 좌표로 나타내면 (2, 2), (2, 3), (3, 2), (3, 3)의 4화소가 보정후 필요하게되는 화소정보라고 가정한다. 이 수직 브랭킹시간은, 화소의 전송시간에 비하면 충분히 여유기 있기 때문에, 화소부 수평전송회로(79)에 의해, 각 화소정보를 각 전송회로(72)로부터 각 광검지용화소(71)로, 도면에서 오른쪽 방향으로 전송시킨다. 이 상태가 제1(g)도이다. 이때, 오른쪽의 수직 전송부(74d)에 전송된 보정에 불필요한 화소정보의 전하는, 수직 전송부 전하제거회로(66a)에 의해 제거되어 있다. 따라서, 다음의 수평 전송 클록 사이클에 의해, 제1(h)도와 같이, 좌표(4, 2), (4, 3)에는, 세로선 동그라미 표시로 표시한 보정에 필요한 화소정보의 오른쪽이, 오른쪽의 수직 전송부(74d)로 온다. 이것으로, 수평 방향의 화소보정은 주로 수직 프랭킹 기간주에 완료된 것이 된다. 또한, 이 경우 인터라인 방식의 CCD의 경우, 광 검지용 화소부(71)는 광투과 구조가 되어 있으며, 또 전송용 화소부(72)는 광차폐 구조가 되어 있는 것이 보통이고, 실시예에서도, 이 구조를 채용하고 있다. 따라서, 화소정보가 광검지용 화소부(71)를 수평방향으로 전송되는 과정에 있어서 수광전하가 잡음으로서 가해지지만, 1개의 화상정보의 수광시간이 약1/60초, 즉 16.7ms에 대하여 전송중의 잡음의 수광시간은, 가로 1000화소, 1화소전송시간을 50ms라하면, 50μs의 수광시간이 되어 이 영향은 전체의 수광시간에 비하면 무시할 수 있는 오오더이고, 화소의 열하는 거의 없다고 생각해도 된다. 또 적게하고 싶을 경우는, 각 광검지용 화소(71)에 전하제거단자 또는 Tr을 착설하여, 각 화수부 수평 전송 사이클에 축적된 전하를 제거하면 된다.

이렇게 해서, 제1(h)도와 같이, 수직 브랭킹시간중에, 수평방향의 화상보정제어는 완료하였다. 남겨진 수직 브랭킹 시간중에 수직 방향의 화상보정제어를 제1(a)도~제1(e)도에서 설명한 것과 마찬가지 수법으로 행한다. 수직전송회로(75)에 의해 각 수직 전송부(74)위를, 도면의 아래쪽 방향으로 보정량만 화소정보를 전송하면, 제1(c)도와같이 보정후 필요한 화소정보가 수평 전송부(76)위의 좌표(3, 6), (4, 6)에 표시한 바와같이 전송되어 온다.

이때 수평전송부(76)의 좌표(2, 6)위에 전송된, 보정후 불필요가 되는 화소정보는 전하제거회로(66)의 수평 전송부 제거회로(66b)에 의해 제거되어 있기 때문에, 수평 전송부(76)의 좌표(2, 6)는 빈상태가 되어 있다. 이후 보정에 필요한 화소정보는 제1(j)도와 같이 순차, 신호출력회로(78)에 의해 화상신호로서 외부로 출력된다. 당연히 도면에서는 표시되어 있지 않으나 광 검지화소(71)에는 모자이크위에 색 필터가 배치되고, 이 화소신호를 신호 처리하는 것에 의해 NTSC 신호 혹은, PAL, SECAM등의 컬러 화상신호가 얻어진다. 제1(j)도에 표시한 바와같이 수평전송부 전하제거회로(66b)에 의해 수평전송부(76)위의 보정에 필요한 화소정보는 제거되어 있기 때문에 수평 전송부(76)위에는, 전하는 남아있지 않고 즉각 수평 브랭킹중에, 다음의 화소정보를 수평 전송부(76)에 전송할 수 있고, 제1(k)도에 표시한 바와같이, 수평전송부(76)위에 보정이 필요한 화소정보가 들어가는 불필요한 화소정보의 전하는 좌표(2, 6)에 표시한 바와같이 수평 전송부 전하제거회로(66b)에 의해 제거된다.

그리고, 수평 전송부(76)위의, 보정에 필요한 화소정보가 신호출력회로(78)에 의해 출력되면, 1피일드의 화면의 출력이 완료하여, 수직 브랭킹 기간에 들어가는 이 사이에 제1(l)도에 표시한 바와같이 보정에 불필요한 남겨진 화소정보를, 외부로 쓸어낸다. 그리고,제1(m)도에 표시한 바와같이, 1피일트 혹은 1프레임 주사기간중에 광검지용 화소(71)에 축적된 전하는, 수직 브랭킹 기간중에 화소부 수평전송회로(79)로부터의 전송신호에 의해 각각의 광 검지용 화소(71)로부터 각각의 전송용 화소(72)전송된다. 앞의 피일드와 다음의 피일드의 주사기간중에 예를들면 화상의 이동을 행하고 싶은 경우, 제1(m)도와 같이 되어 제1(f)도와는 다른 보정량만, 수평방항은 화소부 수평 전송회로(79)에 의해, 수직방향은 수직전송회로(75)에 의해, 동시에 시간적 여유가 있는 수직 브랭킹중에 보장할 수가 있다. 특히 제1(a)도의 방식에서는, 제어 범위를 취하지 못했지만, 제1(f)도의 방식에서는 수평방향의 제어범위를 충분히 넓게 취할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

제1(n)도은, 그후, 동일 수직 브랭킹중에 화소부 수평전송회로(79)에 의해, 요오방향 즉 수평방향의 넓은 보정을 행한후의 상태를 표시하고 있다.

제1(f)도의 CCD촬상판의 촬상부(5)의 좌상부를 확대한 것이 제1(o)도이고, 화소부 수평전송회로(79)와 수직 전송회로(75)만을 도시하고 있다. 좌상부의 8개의 셀(A), (B), (C), (D), (A'), (B'), (C'), (D')은 1조의 화소단위이며, 3열, 수평방향으로 3열의 9화소분만을 표시한다. 이 각 화소내의 구성은 모두 마찬가지로, 1화소분의 각 셀의중 (A), (B), (C), (D), (C')의 위에는, 전하 전송용의 전극이 얇은 절연층을 개재해서 착설되어 있으며 (A'), (B'), (D'), 의 사선으로 표시한 부분은 불순물을 확산시키는 것에 의해, 형성된 전하전송을 방지하기 위한 채널 스토퍼부이다. 먼저 (A)는 광 검지용 화소(72)이며, 이 위에 착설된 전극은, 수명으로 전송하는 제1전송 클록회로(79a)에 접속되어 있다. 다음의 (B)의 수평전송용의 셀이고, 이 위의 전극은 제2전송 클록회로(79b)에 접속되어 있다. (C)는 전송용 화소(72)이고, 이위의 전극은 수직 전송회로(75)내의 제1수직 클록회로(75a)에 접속되어, 수직 전송부(74)의 일부를 구성한다. (D) (B)와 마찬가지로 수평전송용의 셀이고, 이 위의 전극은 (B)와 마찬가지로 수평 전송용의 제2전송 클록회로(79b)에 접속되어 있다. 남아있는 (C')는 수직 전송부(74)의 일부를 구성하는 수직 전송용 셀이고, 이 위의 전극은 제2수지클록회로(75b)에 접속되어 있다. 그리고 사선으로 (A'), (B'), (D')의 부분은, 전하의 전송을 막는 채널 스토퍼이다.

제1(O)도는 각 광검지용 화소(71)부위에 결상된 광학상에 의해 광전 변환이 행하여진 직후의 상태를 표시하고, 9개의 화소부에 1~9의 번호가 붙은 동그라미표로 표시한 화소정보가 들어가 있다.

P형의 기판을 사용한 N채널의 CCD촬상판의 경우, 전송되는 것은 전자이고, 전송전극에 로우의 전압을 가하면 그 아래의 우물은 얇게되어, 전하는 로우의 전위의 전극의 부분으로부터 배제된다. 이 로우의 전위의 전극 부분을 4각형으로 표시하는 것으로 한다. 따라서, 제1(O)도에 있어서는 각 화소의(B)의 부분 및 (D)의 부분 및 (C')의 부분이 로우의 전위로 각 클록 회로에 의해, 설정되어 있다. 따라서 이 상태에서는 1~9의 각 화소정보는 전송되지 않고, 화상정보의 광전 변환을 1피일트 혹은 1프레임의 시간만 계속하여 전기 정보를 축적한다. 1피일드 혹은 1프레임의 시간이 종료하면, 각 화소정보는 화소부 수평 전송회로(79)의 수평 전송 클록신호에 의해, 먼저 수평방향의 전송을 개시한다. 제1(P)도와 같이 (A), (C)가 로우전위, (B)가 하이 전위가 되기 때문에 도면의 오른쪽 방향의 수평방향으로 전송된다. 다음 사이클에서는 제1(q)도에 표시한 바와같이, (B), (D), (C')가 로루 전위, (A), (C)가 하이전위이기 때문에 화소정보는 (C)에 멈추고, 이 경우 수직 전송부(74)의 아래 방향으로의 전송은, 로우 전위인(C')에 의해 저지되어 있기 때문에, 계속해서 수평전송을 계속하며, 제1(r)도의 상태가 된다. 따라서, 수평 방향의 화상보정이, 이 구성, 이 구조의 CCD촬상판에서 가능하게 된다. 상술한 수평방향의 보정량은 보정량 연산부에서, 주움비등에 의해 구해지고, 이 보정량만 화소의 수평전송이 행해진다. 이 보정은, 주로 비교적 시간이 긴 수직 브랭킹 기간중의 초기의 짧은 시간중에 완료하고, 수평 방향의 제어범위도 전송속도의 한계를 고려하지 않아도 되기 때문에 넓은 범위가 가능하게 된다. 또한, 광검지용화소(71) 이외는 차광구조가 되어 있으나, 차광구조가 되어 있지 않은 광 검지용 화소(71)의 부분을 요오 방향의 요동에 따라서 화상정보는 전송되기 때문에, 불필요한 화상의 정보를, 수평 전송 보정량이 크게 되면 될수록 받는 것이 되지만, 이 대책으로서, 각 광검지용 화소부에 전하제거 스위치를 착설하여 수평전송 클록이 동기해서, 불필요한 화상정보에 의해서 전하를 수평전송마다에 제거해도 된다. 그러나, NTSC의 경우 수직주사시간 16.7ms에 대하여. 수평보정을 위하여 수평 전송기간은 100μs의 오오더이며 반드시 필요한 기능은 아니다. 이렇게 해서, 수평방향의 보정을 완료한 상태를 표시한 것이 제1(S)도이고, 이 상태는 제1(h)도의 상태와 동일하다. 따라서, 이후, 수직 전송부(74)에 의해, 도면의 아래쪽 방향으로 수직 방향의 제어분만 수직 방향의 화소정보의 전송이 행하여지고, 이번은 수직방향의 보정이 행해진다. 이 경우 제1(s)도, 제1(t)도, 제1(u)도,에 표시한 바와같이, 수평 전송은 행하여지지 않고 화소수평 전송부 위에서는, 각 셀(A)이 하이의 전위, (B)와 (C)의 각 셀은 로우의 전위에서, (A)에서의 광전 변환에 의해 전하 축적이 시작되어, 셀 (B), (C)는 로우 전위로, 수직 전송중은 제2전송 클록회로에 의해 유지되기 때문에 수직 전송부(74)로부터 수평방향으로의 전송전하의 누설을 방지한다.

이렇게 해서, 수직 전송회로(75)의 전송 클록에 의해, 화소 정보는 아래쪽 방향으로 전송을 개시하여, 수직 전송부(74)위의 각 셀의 각 우물은 전송방향을 가지게 하고 있기 때문에, 제1(t)도, 제1(u)도표시한 바와같이 수직 방향의 각 셀은 2상(相)으로서, 하이 전위, 로우 전위를 반복하여, 화소정보는 수직 브랭킹 기간중에 피치요동을 보정하는 분만 아래쪽으로 이동하여, 제1(i)도의 상태가 되었을때 피치보정을 완료한다. 이것과 평행해서, 제28(u)도의 광검지용화소(71)내에는 다음의 피일드 혹은 프레임의 화소정보가 점선 동그라미 표시번호(10)로부터 (18)과 같이 축적을 개시하여, 제1(l)도에 표시한 바와같이, 1피일드 혹은 1프레임의 주사가 완료된 시점에서 화소부 전송회로(79)에 의해 광검지용화서(71)로부터 전송용화소(72)로 전송되어, 상기의 1피일드 혹은 1프레임마다의 피치, 요오 요동의 보정제어 사이클을 반복한다. 이 제1(f)도, 제1(o)도의 방식은, 상술한 바와같이 수평방향의 제어범위를 크게 취하는 외에, 제조공정은 종래의 전송속도용의 공정을 사용하는 것이 가능하기 때문에 종래 설비에서 용이하게 대량생산 할 수 있기 때문에 바쁜 원가절감을 도모할 수 있다고 하는 효과가 상기 외에 증가된다. 제1(o)도의 도면에서는, 도면의 관계로 광검지화소(71)의 개구면적이 작게되어 있으나, 당연히 한층더 크게 취하는 것이 가능한 것은 말할것도 없다. 또 각 화소의 셀은 8개 있으나, 실제는 (A), (B), (C), (D), (C')의 5개의 셀과, (A'), (B'), (D')의 1조와 채널 스토퍼의 6개의 셀로 된다.

[실시예 2]

실시예 1에서는, 시간축의 제어를 행하지만, 모든 화소정보를 일제히 수평 전송구조를 채용하지 않는 한 수평방향 즉 요오방향의 제어범위를 크게 취하지 않은 것을 설명하였다. 그리고, 시간축 제어회로(78a)를 부가한 실시예도 나타내었으나, 이 시간축 제어회로를 추가하는 것은, 소자의 면적증대 혹은 부품점수의 증대등의 고 코스트화 요인외에, 시간축의 제어에 의해 화상에 악 영향을 주는 요인이 증가한다. 실시예 2는, 제2(a)도에 표시한 바와같이 실시예 1에 더하여 새로운 수평 전송부 제어회로(80)를 착설하여 이 중의 전송 출력부 제어회로(80a)에 의해, 수평 전송부(76)의 각 전송부에 전송 출력부를 변경한다. 출력부 제어 스위치(81a), (81b)를 착설하여, 수평전송부(76)의 출력의 인출구를 요오 제어회로(11b)의 요오요동 정보에 따라서 제어하는 것이며, 실시예 1과 큰 차이는 이 점이다. 출력부 제어 스위치(81a), (81b)에 의해 출력 인출구를 변경하여, 불필요한 전송부를 뛰어넘기 때문에 수평전송속도를 요동에 따라서 빠르게 할 필요가 없다. 이 때문에 전송속도의 한계 속도에 관계없이, 요 방향족 수평 방향의 제어범위를 피치 방향의 제어범위와 동등이상 넓게 취할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

또 리세트 회로(80b)를 부가하면 보정한 후 불필요하게되는 화소정보만을, 요오제어회로(11b)의 요오 제어신호에 따라서 리세트 스위치(82a)(82b)에 의해 선택적으로 접지등으로 쓸어버리는 것에 의해, 수평 전송부(76)내에 잔유 전하에 의한 화질의 열하가 막아 진다는 효과가 있다. 또, 각 광검지 화소(71)내에 전하 제거 단지를 착설하여, 전하 제거 회로에 의해 각 검지화소(71)내의 광전 변환후의 정보를 1피일드 혹은 1프레임의 수광기간중에 리세트함으로서 잔상을 제거할 수 있다. 화면이동에 의한 잔존전하를 수직 브랭킹시간내 즉 1/60초 마다에 제거하는 경우 화면이동이 크면, 예를들면 5Hz에서 20%의 화면 요동이 있어 수평화소를 600화소로 하면 1피일드중에 1개의 광검지 화소(71)위를 10화소의 광 정보가 통과하여, 이 화소를 혼합하였으나 정보 1개의 화소부에 축적되어 버린다. 따라서 독출시에 보정해도, 화상이 열하한다. 이 예의 경우 10화소라고 하는 값은 제어회로에 의해 검지할 수 있으므로, 광학상 이동의 크기에 따라서, 전하제거회로(66)에 의해 전하를 피일드 기간중에 의해 제거 방법을 채용하고 있다. 이 예의 경우, 1/10의 노광시간이 되도록 전하 제거회로를 제어하면 통과하는 10화소의 중 소망하는 1화소의 정보만이 광 검지화소(71)에 둘러쌓인다. 결상면에 있어서의 광학상 이동량이 적을때에는, 작용하지 않는 이동량이 크게됨에 따라 전하 제거회로의 제거회수 혹은 제거시간을 늘리면 잔상의 영향은 당연한 일이지만 감소하여, 화상의 열하를 막는다. 이 방식은 스틸 카메라에 있어서 서터를 빠르게 한 것과 마찬가지 이유로 잔상은 줄어지나 감도는 떨어진다. 이 때문에 전하 제거회로는 조리개 구동회로를 구동하여 수광량을 많게 하지만, 급속한 요동의 증가에 대해서는, 신호출력회로(78)의 증폭도를 올려, 화면 밝기의 감소를 방지하는 기능을 가진다.

이 수평레지스터 제어회로의 구체적인 동작을 표시한 것이 제2(a)도~제2(d)도에서 제(a)는, 실시예(1)에서 설명한 제1(a)도와 마찬가지로 검은 동그라미가 보정후에 얻고싶은 화상정보, 제2(b)도는, 수직방향의 보정전송을 완료한 상태를 표시한다. 수평전송부(76)에 필요한 화소의 전하가 전송을 완료한 단계에서, 이에의 경우 출력 제어스위치(81a)를 온으로 하는 것에 의해, 얻고 싶은 화소정보, 하표(3, 6)는, 제2(c)도에 표시한 바와같이, 신호 출력신호(78)에 출력된다. 실시예 1과 같이 각 전송부를 고속으로 전송시키는 제어를 행하게 하면, 전송속도의 한계에서 수평방향의 제어범위기 제약을 받지만, 이 실시예와 같이 수평전송부의 인출구를 변경하는 방식은 몇개의 수평전송부를 뛰어넘는 것이므로, 전송 속도의 한계에 무관게로 수평방향의 제어범위를 임의로 확대할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

또, 반드시 필요하지는 않지만, 리세트회로(80b)에 의해 리세트스위치(82a)를 온으로 함으로서 수평전송부의 불필요한 화소정보는 제2(b)도의 좌표(1,6) 제2(c)도의 좌표(1, 6), (2, 6)와 같이 제거되어, 필요한 화소정보의 독취가 완료된 시점에서는, 제2(d)도와 같이 수평 전송부(76)위에는, 전하는 남아있지 않아 다음 주사선의 화소정보의 수직 전송이, 가능하도록 되어있다.

이상과 같이, 본 실시예는, 수평방향 전송부의 뛰어넘는 출력을 행하게 하므로 수평방향의 전송속도를 빠르게 하지 않아도, 수평 방향의 즉 피치 방향의 넓은 제어범위를 촬상소자내에서 행하기 때문에 소형이고 낮은 코스트로, 수평 수직방향의 넓은 제어범위를 가진 촬영장치가 실현될 수 있다고 하는 효과가 있다.

[실시예 3]

실시예 2의 방식은, 변화속도가 큰 광학상의 이동에 대해서는, 광검지 화소(71)에 전하 방출수단을 착설하여, 변화속도가 빠르게 되는데 수반하여 전하방출 시간을 길게하는 방식을 취하고 있다. 역의 좋은 쪽을 하면 광검지화소(71)의 광전변환에 수반하는 전하 축적시간을 짧게한다. 즉 노광시간을 짧게하는 방식으로 스틸 카메라의 셔터 속도가 요동이 큰 경우, 빠르게 한 것과 마찬가지로 원리로서 확실한 보정화면을 얻을 수 있는 반면, 노광시간이 짧게되기 때문에, 감도가 그 만큼 떨어지게 된다. 주 시간의 집밖에서의 촬영시에는, 지장은 없으나, 야간의 실의 촬영등의 시에 문제가 된다. 이 방식을 설명하면, 전하 전송형 촬상판은, 기판상의 전하우물을 상부에 착설된 전극의 인가 전압을 변화시키는 것에 의해, 이동시킨 우물중의 전하를 전송하는 방식으로 마치 마켓스로 전하를 순차 전송하는 방식이라고 하는 표현이 일반인에게 설명용에 좋게 쓰여지고 있다. 원리의 이해를 용이하게 하기 위하여 이 설명을 사용하면 종래의 CCD 촬영소자는, 노광시간중은 바켓쓰의 위치는 이동시키지 않고 1프레임 혹은 1피일드의 사이, 광전 변환에 수반하여 발생된 전하를 고정한 바켓쓰의 속에 축적하는 방법이었다. 그리고, 수직 브랭킹 기간중에 광검지용 화소(71)의 바켓쓰 내에, 모인 전하를 인터라인 방식에서는, 모든 바켓쓰의 전하를 인접해서 착설되어진 바켓쓰인인 전송용 화소(72)에 전송하고, 프레임 전송방식에서는, 1프레임분의 모든 화소의 화소의 바켓쓰를 일제히 별도로 착설된 프레임 축적부에 한번에 전송하는 방식을 기존의 촬상소자를 채용하고 있다. 그리고 본 발명의 실시예 1, 2에서 표시한 고체 촬상 소자에서는, 광 검지 화소(71)의 바켓쓰 내의 화소 정보는 1피일드 혹은 1프레임의 사이에 고정하는 방법을 취하였다.

따라서, 그 요동이, 통상의 노광시간이 1프레임 혹은 1피일드의 주사기간의 1/30초 혹은 1/60초로 보정 할 수 없는 경우, 요동의 속도에 따라서, 노광시간을 변화시키는 방법을 설명하였다. 즉 요동이 빠르면, 광검지 화소부(71)의 바켓쓰의 속에 저장된 불필요한 전하를 버리는 의미이고, 이 만큼 감도가 저하하게 된다. 실시에 3의 방식은, 이 감도의 저하를 막기위하여 1피일드 혹은 1프레임의 주사시간 중에서도 요동에 따라서 리얼 타임에서 각 광검지 화소(71)의 바켓쓰의 속에 저장된 각 화소 정보의 전하를 수직방향의 쌍방향, 즉 상하방향, 그리고 수평방향의 쌍방향 즉 좌우방향으로 마치 바켓쓰 릴레이와 같이 전하를 종래의 촬상소자의 한 방향의 전송방향에서는 아닌 4방향으로 제어 회로에 의해 전송하는 방식이다. 결상된 광학상의 요동에 수반하는 촬상부(5)의 결상면위의 이동을 뒤따르면서, 각각의 바켓쓰내의 전하가 1피일드 혹은 1프레임의 기간중에 보정하는 방향으로 리얼타임으로 이동하기 때문에 요동에 의해 결상화상의 얼마나 빠르게 이동해도, 전하의 전송속도의 범위네라면 추종하여, 1피일드 혹은 1프레임 사이의 화소정보의 광전 변환에 수반하여 발생하는 전하는 실시예 2에서는 버리는 일이 없이, 효율적으로 1피일드 혹은 1프레임의 사이에 축절될 수 있기 때문에 화상 제어에 수반하는 감도의 저하를 막을 수 있다고 하는 효과가 얻어진다. 이것을 도면에서 설명하면, 제3도가 촬상부(5) 및 수직 수평 전송회로 및 수직, 수평 제어회로(11a), (11b) 등의 주요한 블록도를 표시한 도면이고, 실시예 3의 본 발명의 고체 활상소자는 종래 방식인 프레임 전송방식과 충분히 비슷한 구성의 CCD의 촬상 소자의 구성(5)을 사용하고 있으며, 제3도에 표시한 바와같이 촬상부(5)의 상반분이 광전변환을 행하는 광검지용 화소(71)가 매트릭스식으로 배치된 수강부(90)이다. 실제는 최종 출력화소를 500×500 화소로 한 경우, 최저 1000×1000화소로, 구성되어 있으나, 도면의 관계로, 세로 6열 가로 7열의 화소를 표시하고 있다. 수광부(90)는 각 화소를 수직 수평의 4방향으로 전송하는 수광부 수직수평 전송회로(91)에 접속되어 있으며, 이 수광부 수직수평 전송회로(91)는, 앞의 실시예에서, 설명한 피치제어회로(11a)와 요오 제어회로(11b)에 접속되어 있다. 그리고, 이 수직 제어회로(11a)와 수평 제어회로(11b)는 각각 내부에 보정량 연산부(11h), (11i)를 가진다.

또, 촬상부(5)의 하반분은, 상반분을 구성하는 수광부(90)의 화소정보중 보정에 필요한 화소정보만이, 주로 수직브랭킹 기간중에, 수광부 수평 전송회로(91)와 수직 전송회로(75)에 의해 일제히, 짧은 시간에 수직의 아래방향으로 전송되어, 1프레임 혹은 1피일드분의 화소정보가 축적되는 축적부(92)이고, 도면에서는, 수평 3열, 수직 3열의 매트릭스 상의 화소를 표시하고 있으며, t₂=t₂에 있어서 프레임 혹은 피일드 전송이 완료된 상태를 제3(b)도의 축적부(92)의 부분은 표시하고 있으며 사선의 동그라미 표시가, 축적된 화소정보를 표시한다.

이 전송 완료시에, 수광부(90)로부터의 전하가, 축적부(92)에 혼입되지 않도록 전송부 전하 제거회로(66d)에 의해 혼입 전하를 제거하는 동안의 수단을 취할 수 있어, 1피일드 혹은 1프레임의 독출이 완료될 때까지 수광부(90)의 전송제어와는, 독립해서, 축적부(92)내의 화소 정보의 전송은 수직전송회로(75) 및, 수평 전송회로(77)에 의해 행하여지고, 출력회로(78)에 의해 영상신호를 출력되어, 컬러 신호로 복조된다. t=t₂에 있어서, 제3(c)도와 같이, 수직 전송회로(75)에 의해, 화소정보가 수직아래 방향으로 전송되어 수평전송부(76)에 보내진후, 수평 전송회로(77)에 의해 좌우방향으로 전송되어, 출력회로(78)에 의해 영상신호의 출려글 개기한다.

t=t₃에 있어서 제3(d)도에 표시한 바와같이 최후의 주사선의 주사를 행하는 t=t₄에 있어서 제3(e)도에 표시한 바와같이, 모든 화소정보의 독출을 완료하여 수직브랭킹 기간에 들어간다. 이후, 전송부 전하 제거회로(66d)에 의한 수광부(90)로부터 축적부(92)로의 전하의 혼입 방지기능을 정지시켜, 수광부(90)로부터 출적부(90)로의 전하의 전송을 가능하게 한다. t=t₅에 있어서 제3(f)도에 표시한 바와같이, 수광부 수직 전송회로(91)와 수직 전송회로(75)에 의해, 수광부(90)의 화소정보를 수직 아래방향으로 전송시켜, t=t₆에 있어서, 제3(g)도에 표시한 바와같이, 수광부(90)의 화소정보 중 필요한 화소정보(번호 1-9의 동그라미 표시)의 축적부(92)에 전송을 완료하며, 다시 전송부 전하 제거회로(66d)에 의해, 좌료(3, 6), (4, 6), (5, 6)의 셀의 전하 제거등의 기능을 동작시켜, 수광부(90)로부터 축적부(92)로의 전하 유입을 방지한다. 이렇게 함으로써, 제3(b)도에 표시한 t=t₁에서 표시한 피일드 혹은 프레임 주사사이클의 최초의 상태로 되돌려지고, 그 후 수광부(90)와 축적부(92)는, 다음의 수직 브랭킹 기간까지 독립해서, 별도로 전하의 전송을 행한다.

따라서, 실시예 3의 경우, 축적부(92)의 수직 전송회로(75)와 수평 전송회로(77)는, 요동의 화상 보정제어를 주체적으로 행하는 기능은 갖지않고, 요동의 화상보정의 제어는 수광부(90)내에서 1피일드 혹은 1프레임의 수광기간 중에, 수광부 수직수평 전송회로(91)에 의해 행해지게 된다.

다음에 수광부(90)에 있어서의 화상 보정제어의 설명을 하면 화상출력제어를 변경하고 싶은 경우, 촬상부(5)위의 결상면 상의 최적요동 보정 제어량에 대응하는 전기신호가, 수직제어회로(11a) 및 수평 제어회로(11b)로부터, 수광부 수직 수평 전송회로(91)로 보내진다. 이 경우, 실시에 1, 2와 실시예 3이 크게 다른 것은, 전자는 1피일드 혹은 1프레임의 주사시간중은, 화소정보의 수직방향 및, 수평방향의 화상보정을 위한 각 화소 정보에 따라서 전송은 행해지지 않고, 주로 수직 브랭킹 기간중에 수직방향, 수평방향의 화상의 보정을 위한 전극의 전송을 행하는 것에 의해 화상을 보정하고 있었으나, 실시예 3의 경우, 주로 1피일드 혹은 1프레임의 화소정보의 수광기간중에 제5(a)도~제5(e)도(수술함)에 표시한 바와같이 수직방향, 수평방향의 화상신호제어에 따라서, CCD 기판중의 포텐셜 우물을 수직, 수평방향의 화상범위 제어신호에 따라서 리얼타임에서, 수직방향의 상하 방향과 수평방향의 좌우 방향의 4방향으로 전송하는 리얼타임 전하전송 방식을 취하고 있다. 여기서, 제3(b)도와 같이, 수광부(90)의 수평방향에 7열, 수직방향에 6열의 광검지용 화소(71)가 있으며, 어떤시간(t=t₁)에 있어서, 7×6=42개의 도면에서 동그라미 표시로 표시한 화소 정보를 얻고 있으며, 이 화소 정보중, 동그라미 표시의 속에 번호(1~9)를 붙인 9개의 화소의 위에, 점선의 장방향으로 표시한 범위로 얻고싶은 피차체의 화소정보가 결상하고 있다고 한다. 이 경우, (1~9)의 각 광검지부(71)에서 광전 변환이 행해지고, 각 화소의 포텐셜의 우물속에, 피사체의 화소정보의 각 화소분에 대응된 전하가 제5(b)도(후술함)에 표시한 바와같이, 노광시간중에 축적된다.

그리고, 1피일드 혹은 1프레임의 시간이 완료하지 않은 사이, 다음의 시간(,t=t₂)에 도달할때까지의 요오방향의 요동이 발생하여, 목표로 하는 피사체의 결상 광학상이 제3(C)도의 수평좌표(4~6), 수직좌표(3~5)의 점선으로 표시한 범위로 이동된 경우, 어떠한 대책을 취하지 않으면 수광기간 중에 통과된 복수의 화소정보가 1화소 혼합되어, 화상이 희미해져 버린다. 본 발명에서는, 이 수평 방향의 수평 보정량은 수평제어회로(11b)로부터 출력되고, 이 정보를 기준으로해서 수광부 수직수평 전송회로(91)는 각 화소중의 전하를 수평방향으로 보정량만 전송하기 때문에 제3(b)도에 표시한 t=t₁일 때의 수평좌표(3~5), 수직좌표(3~5)에 있었던 1~9번의 동그라미 표시로 표시하는, 화소 정보에 의거해서 각 전하는, 앞의 실시예에 같이 버려지는 일이 없이, 수평방향으로 전송되어, 제3(C)도에 표시한 바와같이, 목표로 하는 피사체 이동에 추종하여, 순차로 인접의 셀에 계속되게 된다. 다라서, 수평방향의 빠른 수평화상 범위 보정신호에 대해서도, 전송속도의 범위에 있으면 피사체로부터의 광을 변환된 전하의 축적을 상술한 실시예와 같이 중단시킬 필요는 없다. 그리고 이 전송속도를 만약 화소당 100라고 하여 최종 출력 화면의 한변을 500ns화소로 하고, 요동의 진폭을 최악치인 화면의 100%라고 설정해서 단순하게 계산하면, 1초내에 10⁷화소 전송할 수 있기 때문에 화면 100%의 진폭의 20,000Hz라고 하는 초고곡의 수평방향의 제어신호에, 추종한다고 하는 것이되어, 보정제어의 주파수 특성닌 종래방식에 비해서 현저하게 개선을 도모할 수 있다. 또한 감도의 저하는 없다. 당연히 수직방향도 모두 동일하게해서, 주파수 특성의 개선을 도모할 수 있기 때문에, 수직, 수평방향의 보정제어 주파수는 현저하게 개선되어, 보정량 검지 수단의 주파수 특성에 한정될 뿐이다. 사선 방향의 요동보정은 수평방향의 보정과 수직 방향의 보정을 조합시켜서 고속으로 행할 수 있다. 이 고속 응답은, 요동검출 수단에 따라서 제어하는 방식의 경우, 산업용 화상 인식장치의 입력장치 이외에도 민생용 비데오 카메라 등의 다양한 효과가 얻어진다.

예를들면, 민생용도에서는 현재 규격통일이 나아갈 수 있는 전자카메라에 있어서, 카메라 촬영에 수반되는 화면 흔들림은, 종래 방식의 고체촬상 소자에서는 1피일드의 주사시간, 즉 1/60초의 셔터 속도를 위한 화면 흔들림 대책이 문제가 되어 있으며, 앞의 실시예에서 설명한 수법 등에 의해 짧아진다고 하는 대책이 고려되지만 이 경우, 감도가 저하한다고 하는 문제가 발생한다. 그러나, 본 발명의 실시예 3의 촬영소자를 사용하는 것에 의해 정지피사체 촬영시의 카메라 진동에 대해서는, 등가적으로 셔터속도가 가장 빠른 값으로 10^-1sec가 된 것을 의미하며, 실용상 카메라 진동이 전혀 일어나지 않는 전자카메라를 실현할 수 있다. 다만 당연한 일이지만, 1피일드 노광방식은 사용하면 움직이는 피사체에 대해서는 셔터속도 어디까지나 1/60초이며, 움직이는 피사체를 정지시키는 데는, 전자적인 수단에 의해 노광시간을 짧게하거나 이동물체 검지수단을 착설하는 등의 별도의 대책이 필요하게 되어 오지만 흔들림의 원인이 거의가 손진동으로 발생하며, 스틸카메라의 경우 문제가 되는 화상 흔들림은 피사체의 흔들림 보다도 손진동이 원인이며, 특히 망원렌드를 사용한 휴대촬영시의 거의가 화상 흔들림이 카메라 몸체의 움직임에 따른 것이기 때문에 카메라 몸체의 위치를 검지함으로서 제어할 수 있다. 이 때문에 이 촬영소자는, 그 고속응답 특성에 의해 정지피사체의 초망원렌즈를 사용한 휴대 촬영도 가능해지는 전자카메라를 실현할 수 있다고 하는 가능성을 제공한다. 또, 이 실시예의 고체 촬상소자는 휴대 민생용 비데오 카메라 이외에도 방속국용의 비데오 카메라에도 응용할 수 있다. 예를들면, 라이터 중계의 느린동작 화상을 보아도 해결되는 것과 같이, 예를들면, 견고한 3각대를 사용하여도, 피사체를 따라 촬영을 한 경우, 각 1매 1매의 화상이 흐르고 있는 것이 느린 재생시에 보여지며, 이 문제점도 본 발명의 고체촬상 소자를 사용함으로서, 볼 등의 움직이는 피사체는 개선되지 않으나 운동장 등의 배경 등의 정지 피사체는 흐르는 일이 없이, 정확하게 보정된다. 따라서, 방송국용 비데오카메라에 사용해도 움직이는 촬영시의 정지피사체의 1매 1매의 정지 화상이, 감도의 저하하지 않게 보정하는 것이 되어 느린 동작 혹은, 스틸화면 방송시의 화상흐름을 방지할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다. 이상과 같이 전자카메라 방송국용 카메라에 사용해도 이 고체촬상 소자는 풍경, 배경, 건물 등의 정지피사체의 촬영시에 효과가 있다.

그리고, 별도로 착설된 고속의 화상인식 수단을 사용하면 카메라 몸체나 광학게를 기계적으로 움직이는 일이 없이, 움직이는 피사체를 따라갈 수 있기 때문에, 화상인식 수단이 낮은 코스트가 되면, 움직이는 피사체의 상도 고속으로 화상보정 할 수 있게 된다는 장래적인 가능성이 있다.

그런데, 동작원리의 설명으로 되돌아가면, 감도를 올리기 위하여 각 화소의 수고아부의 셀의 사이에 있는 전송용 셀도 투명전극의 채용등에 의해 광전변환 기능을 갖게하도록 하면, 1피일드 혹은 1프레임의 기간 중 광전변환에 의한 전하축적이 전혀 중단되지 않고, 인접한 셀로 순차적으로 잇달아 가므로 화상범위의 제어에 의한 감도의 저하는 보다 적게된다고 하는 효과가 얻어진다.

또, 이 수평방향의 제3(b)도로부터 제3(c)도에 표시한 바와같은 전하전송에 수반하는, 제3(b)도에서 수평좌표(6), 수직좌표(1~6)에 있었던 전하는, 제3(c)도에서는, 수평좌표(7), 수직좌표(1~6)에 합류시켜, 경우에 따라 오우버플로우에서 초점번짐 등에 의해 화질을 열하시킨다. 따라서, 주변의 화소부에 착설된 전하제거로부로부터 전하제거회로(66)에 의해, 전송에 따라서 주변부의 전하를 제거하고 있다. 이것에 의해 전송에 수반하는 주변부의 전하의 오우버플로우가 방지되어 화질열하가 방지된다고 하는 효과가 얻어진다. 이 경우 이 회로를 착설하기 않고, 주변부 셀에 전하 방출부를 착설해서 기판등에 전하를 항상 방출시켜도 된다. 단, 상술한 바와같이 좌표(3, 6), (4, 6), (5, 6)의 3개의 화소부는, 수광기간 중은 수광부(90)로부터의 전하가 화소정보의 축적부(92)로 흘러들지 않도록, 전송부 전하제거회로(66d)에 의해 전송 저지 혹은, 전하의 제거를 행하는 것에 의해, 전하 누설에 의한 출력화상의 열하를 방지한다고 하는 중요한 효과가 있다.

수직방향의 화소정보에 관해서 설명하면, 동일한 피일드 혹은 동일한 프레임의 주사기간내의 (t=t₂)로부터 (t=t₃)에 도달할때까지, 제3(d)도의 점선화살표로 표시한 바와같이 피사체의 광학상이 수직방향의 도면의 위쪽방양으로 이동한 경우, 수평방향의 보정과 마찬가지로해서, 최적 보정량의 정보가 수직제어회로(11a)로부터, 수광부 수직 수평 전송회로(91)에 가해진다. 피사체 상을 광전 변환한 1-9의 동그라미 표시로 표시한 화소정보는, 수평방향의 경우과 마찬가지로 해서, 수광부 수직 수평 전송회로(91)에 의해, 제3(d)도와 같이, 피사체상의 대응되는 부분에 전송되어 피사체 상의 각 화소의 정보는, 1피일드 혹은 1프레임의 사이에 중단하는 일이 없이 광전 변환을 게속한다. 이렇게 해서 수직방향, 수평방향의 제어를 반복하면서, 1피일드 혹은 1프레임의 화소정보의 수광을 완료한 (t=t₄)에 있어서, 제3(e)도에 표시한 바와같이 동그라미의 표시(1-9)로 표시한 화소정보는, 점선 장방형으로 표시한 피사체의 결상부의 위치와는 관계없이, 수광부 수직수평 전송회로(91)에 의해 수평좌표(3~5)의 부분에 고속으로 수평전송 된 후, 전송부 전하 제거회로(66d)에 의해서 전하의 전송을 저지하고 있던 좌표(3, 6), (4, 6), (5, 6)의 화소부를 열어 수광부(90)로부터, 축적부(92)로의 화소정보의 전송을 가능하게 수광부 수직수평 전송회로(91)와, 수직전송회로(75)에 의해, 수직방향의 도면의 아래쪽 방향에 동그라미 표시(1~9)로 표시한 화소정보를 전송하여, t=t₅에 있어서, 제3(f)도에 표시한 바와같이, 수광부(90)로부터 축적부(92)로와, 피사체의 화소정보는 전송되어, t=t₆에 있어서, 제3(g)도에 표시한 바와같이, 피사체의 모든 화소정보는, 축적부(92)로의 전송을 동일수직 브랭킹 기간에 완료하고, 전송부 전하제거회로(66d)에 의해 수광부(90)로부터 축적부(92)로의 전하의 혼입은 방지되기 때문에, 수광부(90)와 축적부(92)의 전하는 독립해서 별도로 전송되어 축적부(92)내의 앞의 피일드 혹은 앞의 프레임의 화소정보(공그라미 표시의 번호(1~9)는 제3(b)도에서 표시한 바와같이(t=t₁)과 마찬가지로 수직방향 및 수평방향의 전하의 전송에 의해 화소정보를 독출하여 출력회로(78)부터는 화상신호가 출력된다. 한편, 수광부(90)에서는 제3(g)도의 장방형의 점선으로 표시한 번위에 촬영대상의 피사체가 결상하여, 그 부분의 광검지용 화소(동그라미 표시번호(11~18)에는, 피사체의 각 화소의 광량에 대응된 전하의 축적이 개시된다. 그리고, 상술한 바와같이, 카메라 몸체의 요동에 따라서, 축적전하는 앞의 피일드에 있어서의 제어와 마찬가지로 화상의 요동을 보정하는 방향으로 수광부 수직수평 전송회로(91)에 전송 제어된다.

다음에, 이 수광부 수직수평 전송회로(91)의 동작원리를 각 셀의 확대도를 사용해서 더욱 상세하게 설명한다. 제4(a)도는 수평방향으로 7열, 수직방향으로 6열 늘어선 각 화소의 확대도이고, 각 화소는 도면에 표시한 바와같이, 모두 대칭 구조가 되어있으며, 좌표(7, 1)에 표시한 바와같이, (A)(B)(C)(D)(E)(F)(H)(I)의 9개의 셀로 구성되어 있다. 이 중 사선으로 표시한 (A)(C)(G)(I)의 셀은 P형 N형등의 불순물의 확산 등에 의해 채널스토퍼가 착설된 전하 전송금지영역(93)이고, (E)은 셀은, 광검지용의 광검지 화소부(71)이며, 이 횡단면 도면은 제5(a)도에 표시한 바와같이, P형 N형의 반도체기판(94)위에 SiO₂등의 얇은 절연박(95)을 개재해서 전극(96e)이 착설되고, 이 전극(96e)은 공통클록회로(91a)에 접속되어 있다. (D)(F)의 셀은 수평전송용의 셀이고 상면에는, 제5(a)도에 표시한 바와같이, 수평전송용의 전극(96d)(96f)가 착설되고, 전극(96d)은, 제1수평클록회로(91b)에 접속되며, 전극(96f)은, 제2수평클록회로(91c)에 접속되어 있다. 각 시점에 있어서의 계면 포텐셜에 의한 전하 우물의 상태를 표시한 것이, 제5(b)도~제5(e)도(후술함)이다. 도면에 표시한 바와같이, 결상된 광학상에 의해 제5(b)도에서는, 광검지부의 (E)의 셀의 우물에 광변환에 의해 동그라미 표시로 표시한 바와같이, 전하가 계속 축적되고 있는 상태를 표시하고 있다. P형 기판의 경우, 소수 캐리어인 전자가 광전변환에 의해 축적된다. 그리고, (B)(H)의 셀이 상하의 수직전송을 행하는 수직전송 셀이고, 제6(a)도의 횡단면도에 표시한 바와같이, 절연박(95)을 개재해서, 전극(96b)(96h)이 상부에 착설되고 있고, 피사체의 광학상에 의해 광전변환된 전하가 우물속에 제6(b)도에 표시한 바와같이 축적된다.

구체적인 수직수평의 4방향의 전송동작을 설명하면, 제3(b)도에 표시한(t=t₁)에 있어서의 상태를 확대한 것이 제4(b)도에서, 수평좌표(3-5), 수직좌표(3-5)의 범위에 있는 점선의 장방형부가 촬영 목적인 피사체의 배경을 포함하는 결상 범위를 표시하여 피사체의 각 화소 정보판은, 광검지용 화소에 광전 변환되어, 번호(1-9)의 동그라미 표시가 각 화소에 대응하는 화소를 표시하고 있다. 이 횡단 도면을 표시한 것이, 제5(a)도이고 제5(b)도는 이 경우의 계면 표텐셜 상태를 표시하고 있다. 상술한 바와같이 P형 기판의 경우 전자가 전공전하가 되어 전극(96)에 로우의 전압을 가하면 포텐셜 우물이 얕아진다. 따라서, 제5(b)도에서는, 전극(96f)(96d)이 로우이고, 전극(96e)이 하이가 되어 있어(E)의 셀과 인접하는 (E)의 셀에(4)(5)의 동그라미 표시로 표시한 화소정보가 축적되어 있다. 이 상태를 위에서 본 도면이 제4(b)도이다. 상술한 바와같이 전극을 로우로 하면, 전하의 전송이 저지된다. 여기서는 설명을 용이하게 하기 위하여 앞의 실시예와 마찬가지로, 이 로우로 한 전극부를 4각형으로 표시하고 있다. 따라서, 이하 제4(b)도-제4(f)도의 도면의 4각형 표시의 부분의 셀은 전하의 전송이 저지되는 것을 의미하는 것으로 한다. 여기서, 제4(b)도의 (1-9)의 화소정보는 주위를 4각형 표시로 표시한 로우 전위의 전극의 셀로 둘러싸여 있으며 축전전하의 전송은 저지되고 있다. 좌표(5, 4)의 동그라미 표시의 번호(4)의 화소부를 촬상부(5)의 기팡의 도면의 수평방향의 단면도가 제5(a)도이며, 그 계면포텔셜 상태를 표시한 것이 제5(b)도이고, 각 화소의 전하는 전하우물 속에 가두어져 있고, 수평방향으로는 움직이지 않는다. 또 마찬가지 화소의 수직방향의 단면도가 제6(a)도이며, 포텐셜의 상태를 표시한 것이 제6(b)도이고, 각 화소는 전하우물의 속에 가두어지고, 수직방향으로 움직이지 않는 상태가 된다.

위에서 설명한 것으로부터 (t=t₁)에 있어서 각 화소의 전하는 수평방햐으로수직방향으로 고정되어 있다.

다음은, 외부상와의 변화에 의해 피사체의 화상이 제3(c)도에 표시한 바와같이, (t=t₂)에 도달될때 까지의 도면의 오른쪽 방향으로 이동한 것을, 수평방향의 검출수단이 검지하여 이 정보에 의해서, 화상의 오른쪽 방향의 이동에 추종시키면서, 도면의 마찬가지 오른쪽 방향으로 전하를 전송시킬 때의, 각 전위에 주어지는 전압을 변화시키는 것에 의해 각 전하를 오른쪽 방향으로 수평전송 하는 동작원리를 설명한다. 전극은 1셀 마다에 전송되어, 제4(b)도의 (t=t₁)의 상태로부터, 먼저 제4(c)도의 1셀분만 움직인다. 수평방향의 전하전송 기간중은 수직방향으로 전송전하의 누설을 방지하기 때문에 제1수직전송전극(91d)과 제2수직전극(91)은 로우전위를 발생하여, 제6(a)도에 표시한 제1수직전송전극(96b)과 제2수직선극(96e)은 로우전위가 되어 포텐셜의 상태는 제6(b)도와 같이되고, (D)의 셀과 (F)의 셀의 사이의 (E)에 우물을 만들어, 셀(B)(H)의 전하는 수평전송되는 상태가 된다. 전하의 수평방향의 전송기간 중은, 이 상태가 유지되기 때문에 셀(D)(E)(F)(D)(E)(F)과 연속된 수평전송부가, 촬상소자위에 전자적으로 형성되는 것이 된다.

따라서, 다음엔 제5(b)도-제5(e)도로 표시한 바와같이, 제1수평클록회로(91b), 공통클록회로(91a), 제2수평클록회로(91c)의 동작전압을 변화시켜 각 전극부분의 셀(D)(E)(F)의 부분의 전극의 전위를 변화시킨다. 최초의 상태는, 제5(b)도에 표시한 바와같이, (d)=로우, (e)=하이, (f)=로우이기 때문에, 우물의 속에 번호(4)(5)의 화소정보에 의거해서, 전하는 고정되어 있다. 다음에, (D)=로우, (E)=하이로 하면, 제5(c)도에 표시한 바와같이 우물이 오른쪽 방향으로 이동한다. 다음에 서서히 (E)의 전위를 낮게함으로서, 전하는 오른쪽 방향으로 이동하여, 제5(c)도의 상태로부터, 제5(d)도에 표시한 바와같이, (D)=로우, (E)=로우, (F)=하이가 되어, (F)의 셀의 아래만에 우물이 형성되고, (E)의 셀로부터 오른쪽에 인접하는 (F)의 셀과, 1셀분의 전하의 수평전송 사이클은 완료한다. 이후는, 제5(e)도에 표시한 바와같이 (D)의 전위를 하이로해서, (D)=하이, (E)=로우, (F)=하이의 구성에 의해, 우물을 오른쪽 방향으로 넓게 (F)의 셀로부터 오른쪽에 인접하는 (D)의 셀로의 전하의 수평전송사이클을 개시하여 상술한 바와같이, 마찬가지 전송원리에 의해(F)의 셀로부터 오른쪽에 인접하는 (D)의 셀로 전하를 전송한다. 이 상태를 표시한 것이 제4(C)도이고 점선장방형으로 표시한 피사체의 광학상에 추종하고 있다. 따라서, 본래 광검지용의 (E)의 셀만이 아닌, 본래 전하전송용의 (F)의 셀이나, (D)의 셀을 투과구조 전극채용 등의 수단에 의해 광검지 구조로 하는 것에 의해 전하전송 중에도 광전변환은, 중단되지 않고 전송에 수반하는 감도의 전하를 수반한다고 하는 중요한 효과가 얻어져, 비데오 카레라나, 전자스틸카메라등에 이 촬상소자를 채용하는 것에 의해 어두운 곳에서도, 순전자적인 화상 보정 효과가 있는 촬영장치가 얻어진다.

그리고, 다음의 수평 전송 사이클에 의해 (D)에 셀로부터 오른쪽에 인접하는 (E)의 셀로 각각의 화소의 각각의 전하의 전송을 행하고, 1화소분의 전하의 화소 수평 전송 사이클은 완료하여, 제4(d)도에 표시한 바와같이, 점선 장방형으로 표시한 피사체의 결상된 광학상에 추종하면서 피사체의 각 화소에 대응하는 각 셀부의 전하는 오른쪽 방향에 수평방향으로 전송된다. 역으로, 왼쪽방향으로 수평전송하고, 싶은 경우는, 오른쪽 방향의 각 셀 전하의 수평 전송 사이클과 역의 동작을 행하며, 왼쪽 방향으로 각 전하는 전송된다. 구체적으로, (F)의 셀로부터 왼쪽에 인접하는 (E)의 셀로의 전송사이클을 표시하면, 먼저 제5(d)도와 같은 상태가 되도록, (D)=로우, (E)=로우, (F)=하이의 전위를 신호의 타이밍 차아트상에서 만들어내고, 다음에 제5(C)도의 상태로 하고, 다음에 제5(b)도의 상태로 하는 것에 의해 아래의 셀로부터 왼쪽에 인접하는 (E)의 셀로의 전하의 수평전송 사이클은 완료한다. 이와같이해서, 오른쪽 방향의 수평전송과 마찬가지로 해서, 왼쪽 방향의 수평전송이 가능하게 되어, 수평방향의 좌우의 화상보정 제어신호에 대해서도, 본 실시예의 촬상소자는 좌우로 더욱이, 감도의 저하없이 화상 보정할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다. 이 수평전송 사이클의 기간중은 상술한 바와같이 수직방향의 셀(B)과 (H)로의 전하의 누설을 막기 때문에 제32(b)도의 수직방향의 포텐셜 도면에 표시한 바와같이 (B)와 (H)의 셀은 로원압이 되었다. 이것에 의해 수평방향 보정중에 수직방향으로의 누설을 방지하여, 화상보정 하여도 화상의 선명도를 열하시키지 않는다고 하는 효과가 얻어진다.

이번은, 수직방향의 화상정보를 하기 위한 수직방향의 전하의 수직전송을 설명한다. 먼저, 제3(C)도에 표시한 (t=t₂)의 상태로부터 외부조건의 변화에 의해 제3(d)도에 표시한 (t=t₃)의 상태, 즉 피사체의 광학상이, 수직의 위쪽방향으로 이동한 경우, 이 이동에 추종해서 전하를 수직방향의 위쪽방향으로 전송하는 수직 전송사이클을 설명한다. 기본적인 동작원리는 전하의 수평전송 사이클과 마찬가지이고, 수직방향의 경우는, 제5(b)도의 수평방향 포텐셜 도면에 표시한 바와같이 (D)와 셀과(F)의 셀의 전위를, 수직전송 사이클의 기간내, 로우로 해서 수직전송 전하의 수평방향으로의 누설을 방지한다. 이것에 의해, 촹상소자 위에는 수직방향의 상하 쌍방향으로 전하를 전송하는 수직전송부가 전자적으로 형성된 것이된다. 이 상태에서, 제4(d)도에 표시된 수광부 확대도면의 번호 4, 번호 7의 화소의 포텐셜 도면을 표시한 것이, 제6(b)도이며, 제6(a)도에 표시한 바와같이, 제1도수직클록회로(91d)와, 공통클록회로(91a), 제2수직클록회로(91r)에 의해, 각 전극을 개재해서 전위를 줄 수 있으며, 이 경우, (b)=로우, (E)=하이, (H)=로우가 되어있고, 번호 1, 번호 4, 번호 7의 전하는, (E)의 작은 우물의 속에 고정되어 있다. 상술한 바와같이 (D)=로우, (F)=로우가 되어 수평방향의 전하의 누설은 방지되어 있다. 다음에 제5(C)도의 포텐셜은 도면에 표시한 바와같이 (B)=하이, (E)=하이, (H)=로우로 함으로서 (E)의 셀에 있었던 우물이, 위쪽방향으로 인접하는 (B)의 셀로 확대되어, 이것에 수반하는 번호 1, 번호 4, 번호 7의 각 전하는, 수직방향으로 위쪽방향으로 이동한다.

다음에, 수평전송 사이클과 같은 (E)의 셀에 로우의 전압을 서서히 주는 것에 의해 번호 1, 번호 4, 번호 7의 각 전하는 더욱 위쪽 방향으로의 전송을 계속하고, 제6(d)도에 표시한 바와같이, 본래의 (E)의 셀의 위쪽방향의 (B)의 셀에, 거의 완전하게 전송되어 셀의 수직전송사이클은 완료한다. 이 상태의 수광부 확대 도면을 표시한 것이 제4(e)도이다. 또, 제6(e)도에 표시한 바와같이, (B)의 셀로부터 위로 인접하는 (H)의 셀로의 수직전송 사이클을 시작하여 최종적으로 제4(f)도의 수광부 확대도면에 표시한 바와같이, 제1화소분의 위쪽방향의 수직전송 사이클을 완료한다. 아래쪽 방향의 수직 전송 사이클은, 전송클록 신호의 타이밍 차아트를 변경하여, 제6(d)도의 포텐셜 도면이 되도록 인가전압을 가한 다음에, 제5(C)도의 포텐셜 상태로하여, 제5(b)도의 포텐셜 상태로 하는 것에 의해 아래쪽 방향의 수직전하 전송이 가능하게 된다. 이 중, 주로 수직 브래킹 기간중에, 수광부(90)내의 화소정보를 포함하는 전하는, 축적부(92)에 전송되어 화상신호로서 출력되는 것은 상세하게 설명하였다.

이상과 같이, 본 실시예의 촬상소자 및 제어회로를 사용하는 것에 의해, 결상광학상을, 통상의 사용 조건에서 생각될 수 있는 가장 빠른 결상광학상의 이동속도 보다 훨씬 빠른 속도로, 정확하게 추종하기 때문에 고속의 화면 보정에 대해서도 보정 효과가 있는 고체촬상 소자가, 감도의 저하없이 얻어지기 때문에, 본 실시예 각 항에서, 설명한 바와같이 현저한 주파수 응답과, 감도의 유지가 순 전자적으로 가능하게 된다고 하는 효과가 얻어진다. 또한, 실시예에서는 수직의 쌍방향의 화소전하 전송과 수평의 쌍방향의 화소전하 전송의 4방향의 화소전하 전송의 예를 표시하였으나, 수직 혹은 수평의 쌍방향의 화소전하 전송을 행하여도, 1차원과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

이상 상세하게 설명한 바와같이, 본 발명은 외부 제어신호에 따라서 수직전송부나 수평전송부의 전하 전송제어를 행하는 수광부의 모든 화소정보 중에서 임의의 범위내의 화소정보를 인출시키기 때문에, 산업용, 민생용의 물체인식 장치의 화상 입력부의 촬영 범위의 선택을 촬상 소자내에서 처리할 수 있기 때문에, 종래의 외부메로리 처리방식에 비하면 상당히 간단한 구조, 소형 낮은 비용에 더하여 촬상부 내부에서 화소전하를 직접 이동시키기 때문에 고속 응답하여 리얼타일의 TV의 화상처리를 할 수 있다. 산업용·민생용 촬영 장치의 종래 기계방식에서 행하고 있었던 화상 보정을 전자적으로 행할 수 있기 때문에 신회성 향상, 소형 경량돠 등의 효과가 있다.

특히, 실시예 3의 고체 촬상장치는, 리얼타임에서, 전하를 4방향으로 전송시키는 방식의 화상제어를 행하여, 외부제어신호에 의해 수광전하를 광학상에 추종시키는 것도 가능하기 때문에, 화상 보정을 행하여도 감도의 저하가 없는 고체촬상 장치나, 수광전하를 광학상으로 추종제어하는 것에 의해 화면 이동을해도 1매 1매의 정지 화상의 해상도가 현저하게 향상된 촬영장치를 실현시키는 것으로서 효과는 크다.

Claims (5)

1. 수평방향과 수직방향의 매트릭스 상에 배치되고, 광전 변환에 의해 화소정보의 광을 각 화소에 대응되는 화소전하로 변환하는 광 검지화소부(71)와, 상기 화소전하를 수평방향으로 전송하는 수평방향 화소전하 전송부(76)와, 상기 화소전하를 수직방향으로 전송하는 수직방향 화소전하 전송부(74)를 가지고, 외부제어신호에 따라서 상기 수직방향 화소전하 전송부(74)와 상기 수평방향 화소전하 전송부(76)중, 적어도 한쪽을 제어하는 것에 의해상기 광 검지 화소부(71)의 특정한 부분의 상기 화소정보에 대응되는 상기 화소 전하를 화상출력 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
2. 제1항에 있어서, 수평방향 화소전하 전송부(76)는 복수의 출력인출부를 가지고, 외부 제어신호에 따라서, 상기 출력인출부를 선택적으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
3. 제1항에 있어서, 수평방향 화소전하 전송부(76)는 그 화소전하를 외부 제어신호 에 따라서 수평쌍방향으로, 및/또는 수직 방향 화소전하 전송부(74)는 그 화소 전하를 외부제어 신호에 따라서 수직쌍방향으로 전송하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
4. 제1항에 있어서, 광검지 화소부(71)는 그 매트릭스 배치된 영역의 주변부에 전자적으로 전송 화소전하를 제거하는 화소전하 제거부(66)가 착설된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
5. 제1항에 있어서, 광검지 화소부(71)는 그 모든 화소전하 혹은 도든 화소전하의 일부의 화수군을 외부제어신호에 따라서 일제히 수평방향으로 전송하는 화소전하군 수평전송부(76)를 가지는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.

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