KR910009513B1 - 전하 결합 디바이스형 고체촬상소자 - Google Patents

전하 결합 디바이스형 고체촬상소자 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전하 결합 디바이스형 고체촬상소자
첨부된 제1도는 본 발명의 실시예시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 드레인영역 2 : 수평전송 CCD
3 : 출력앰프 4 : 포토다이오드
5 : 수직 CCD 채널 6-9 : 다결정 실리콘 전극
10 : 수직 CCD 구동펄스 변환부 IN : 인버터
A : N 채널 MOS형 전계효과 트랜지스터
B : P 채널 MOS형 전계효과 트랜지스터
본 발명은 포토다이오드의 광축적 효과를 이용하는 고체촬상소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전하결합 디바이스(Charge Coupled device ; CCD)형 고체촬상소자의 전자셔터(SHUTTER)를 구동할 때 신호전하는 수평전송 CCD 방향으로 하고, 반대로 불필요한 전하는 드레인 방향으로 전송하기 위해 수직 CCD의 다결정 실리콘 전극에 각각 인가되는 구동펄스의 변환을 고체촬상소자 칩(chip)내부에서 행할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
비디오 카메라의 심장부인 촬상관에 대신하는 것으로서 고체촬상소자가 사용되고 있는데, 이는 기존 촬상관에 비해 소형 경량하고, 신뢰성이 높고 찌그러짐이나 잔상이 적다는 등의 많은 장점을 지니고 있다.
이러한 고체촬상소자의 전자셔터구동을 위해서는 신호전하는 수평전송 CCD방향으로 하고, 불필요 전하는 드레인 방향으로 전송하기 위해 서로 다른 수직 CCD의 결정실리콘 전극에 인가되는 구동펄스(øV1-øV4)순서를 CCD형 고체촬상소자 외부에 설치된 구동회로에서 변환시켜야 한다. 즉, 빠르게 움직이는 피사체를 촬영할 때 선명한 화상을 얻기위해 1필드가간(1/60초)중, 1/250-1/2000초에 해당하는 시간에 축적된 신호전하만을 수평전송 CCD 방향으로 전송하고 그 이외의 시간에 축적된 불필요 전하는 드레인영역 방향으로 전송해야 하는데, 이를 위한 종래 기술은 신호전하 전송을 위해 서로 다른 4개의 다결정 실리콘 전극에 수직 CCD 구동펄스 øV1, øV2, øV3, øV4를 외부구동 회로에 의해 각각 순서대로 인가하여 축적된 신호전하가 순서적으로 수평전송 CCD 및 출력앰프를 통해 리드아우트가 되어 텔레비젼 신호가 되도록 하고, 불필요 전하 전송시에 외부구동 회로에서 출력되는 수직 CCD 구동펄스가 상기와 반대로, 즉 øV4, øV3, øV2, øV1순서로 하여 드레인영역으로 전송하여 제거하도록 하기 위해서는 상기한 외부구동 회로의 구성이 복잡해지는 문제점이 대두되었다.
따라서 본 발명은 상기와 같이 전자셔터구동시 서로 다른 4개의 수직 CCD 구동펄스 신호전하와 불필요 전하에 따라 순서를 역으로 출력하는 외부구동회로 구성상에 따른 제반 결점을 해소하고자 창출한 것으로서, CCD형 고체촬영소자 칩(chip)내부에 수직 CCD 구동펄스의 순서를 변환시키는 회로를 내장하여 외부 구동회로 구성을 간단히 하는 고체촬영소자를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명을 상세히 기술하기로 한다.
제1도는 본 발명의 실시예시도로서 그 구성을 살펴보면, 빠르게 움직이는 피사체를 비디오 카메라를 촬상할 때 촬상렌즈를 통해 유입한 광전류를 전하 형태로 축적하는 포토다이오드(4)와, CCD형 고체촬상소자의 전자셔터 구동시 불필요한 전하를 제거하기 위한 드레인영역(1)과, 포토다이오드(4)에 축적된 전하가 신호전하일 때 다결정 실리콘 전극들(6-9)에 각각 인가되는 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)에 의해서 출력앰프(3)를 통해 텔레비젼 신호를 출력하는 수평전송 CCD(2) 및 수직 CCD 채널(5)로 구성된 CCD형 고체촬상판과, 상기한 각각의 다결정 실리콘 전극(6-9)에 공급되는 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)의 순서를 신호전하와 불필요 전하에 따라 변환시키는 수직 CCD 구동펄스 변환부(10)가 하나의 칩(chip) 소자로서 구성된다.
상기한 본 발명에서 수직 CCD 구동펄스 변환부(10)는 N,P 채널 MOS형 전계효과 트랜지스터(A)(B)로 쌍을 이루어 형성된 전달게이트(transmisson gate)(S1-S8) 및 인버퍼(IN)로 구성이 되는데, 전달게이트 (S1-S8)은 2 to 1 라인멀티플렉서 구성방식으로 배열되어 전달게이트 (S1)(S2)의 입력측에는 외부구동회로에 출력되는 수직 CCD 구동펄스 (øV1)가, 전달게이트 (S3)(S4)의 입력측에는 수직 CCD 구동펄스 (øV2)가, 전달게이트 (S5-S6)의 입력측에는 수직 CCD 구동펄스 (øV3)가, 전달게이트 (S7)(S8)의 입력측에는 수직 CCD 구동펄스 (øV4)가 각각 인가되도록 하며, 상기 전달게이트 (S1-S8)의 각 게이트 단자에 인버터(IN)에 반전되거나 직접 인가되는 모드제어신호(ø)의 레벨이“하이”일때는 다결정 실리콘 전극(6-9)에 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)가 각 전달게이트 (S1, S3, S5, S7)를 통해서 차례로 공급되도록 하고, 반대로 모드제어신호(ø)의 레벨이“로우”일때는 다결정 실리콘 전극(6-9)에 수직 CCD 구동펄스 (øV2, øV1, øV4, øV3)가 차례로 전달게이트 (S4, S2, S6, S8)를 통해서 공급되도록 되어 있다.
상기와 같은 구조를 가진 본 발명의 작동관계를 모드제어신호(ø)의 레벨에 따라 신호전하를 텔레비젼 신호로 출력하고(즉, 신호 독출모드)불필요 전하를 제거하는 (즉 전하방출모드)과정을 설명한다.
우선 1필드가(1/60초)중 신호전하 축적시간(1/250, 1/500, 1/1000, /12000초)에 축적된 신호전하를 출력하기 위해, 수직 CCD 구동펄스 변환부(1)에 공급되는 모드제어신호(ø)의 레벨이“하이”상태가 되었을 때 신호전하를 출력하는 과정을 설명하면, 수직 CCD 구동펄스 변환부(10)에 공급되는 각각의 수직 CCD 구동펄스(øV1-øV4)가 전달게이트 (S1, S2)(S3, S4)(S5, S6)(S7, S8) 에 각각 공급이된 상태에서 모드제어신호(ø)의 레벨이“하이”이므로 전달게이트 (S1)(S3)(S5)(S7)이“온”상태로 되고 전달게이트 (S2)(S4)(S6)(S8)는“오프”상태가 되는 바, 다결정 실리콘 전극(6-9)에는 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)가 순서적으로 인가되므로 축적된 신호전하는 수평 전송 CCD(2) 방향으로 전송이 되어 출력앰프(3)를 통과해서 리드아우트(Read-out)되어 텔레비젼 신호로 된다. 다음은 신호전하 축적시간외에 축적된 불필요 전하를 드레인영역(2)으로 전송시켜 제거하고자 모드제어신호(ø)의 레벨“로우”상태로 할 때 작동과정을 살펴보면, 수직 CCD 구동펄스 변환부(10)에 인가되는 모드제어신호(ø)의 레벨이“로우”상태가 되면 전술한 바와 반대로 전달게이트 (S2)(S4)(S6)(S8)이 “온”상태가 되므로 다결정 실리콘 전극(6-9)에 공급되는 수직 CCD 구동펄스 (øV2, øV1, øV4, øV3)가 순서대로 인가되어 드레인영역(1)방향으로 전송시켜 제거할 수 있다. 즉, 수직 CCD에 가해지는 수직 CCD 구동펄스는 수평 CCD에 인접한다. 다결정 실리콘 전극으로부터 øV3, øV4, øV1, øV2, øV3, øV4, øV1, øV2순으로 공급된다.
상술한 바와 같이 작동하는 본 발명의 작용효과는 구동펄스 변환회로를 CCD칩에 내장시켜 다결정 실리콘 전극에 공급되는 수직 CCD 구동펄스를 변환시켜 목적을 달성하므로 수직 CCD 구동펄스를 외부에서 변환시켜 발생하는 종래의 외부 구동회로보다 외부구동 회로를 간단하게 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

Claims (2)

  1. 전하방출모드에서 포토다이오드(4)에 1필드간 축적된 신호 전하를 수직 CCD 채널(5)로 이송하고 수직 CCD 채널(5)에 이송된 전하는 드레인영역(1)으로 방출하며, 신호독출모드에서, 비어있는 포토다이오드(4)에 재차 축적된 신호 전하를 소정셔터기간 이후에 수직 CCD 채널(5)에 이송하고,수직 CCD 구동펄스에 의해 순차적으로 수평전송 CCD(2)에 송출하여 고속물체의 신호출력을 얻는 전자셔터기능을 갖춘 CCD형 고체촬상소자에 있어서, 모드제어신호에 응답하여 상기 전하방출모드에서는 수직 CCD 채널(5)에 이송된 전하가 상기 드레인영역(1) 쪽으로 방출되도록 상기 다상의 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)를 상기 수직 CCD 채널(5)의 각 전극(6-9)에 결합하고, 상기 신호독출모드에서는 상기 수직 CCD 채널(5)에 이송된 전하가 상기 수평전송 CCD(2) 쪽으로 순차 송출되도록 상기 다상의 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)를 상기 수직 CCD 채널(5)의 각 전극 (6-9)에 결합하기 위한 수직 CCD 구동펄스 변환부(10)를 동입칩상에 일체로 구비한 것을 특징으로 하는 CCD형 고체촬상소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수직 CCD 구동펄스 변환부(10)는 상기 다상의 수직 CCD 구동펄스 (øV1-øV4)를 2 to 1 라인 멀티플렉서 구성방식으로 배열된 다수의 전달게이트들 (S1~ S8)과, 상기 전달게이트들의 각 반전게이트 단자에 상기 모드제어신호(ø)를 반전시켜 결합하기 위한 인버터(IN)로 구성됨을 특징으로 하는 CCD형 고체촬상소자.
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