KR100595801B1 - 고체 촬상 장치, 그 구동 방법 및 카메라 - Google Patents

고체 촬상 장치, 그 구동 방법 및 카메라 Download PDF

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Abstract

전자 셔터 동작이 수행될 때, 각 화소의 축적 시간이 일정하고, 빠른 셔터 속도가 설정될 수 있는 고체 촬상 장치, 그 구동 방법 및 카메라가 제공된다.
1 화소 기간(P) 내에 한 행의 판독 동작 및 다른 행에 대한 전자 셔터 동작을 동시에 수행하는 수단(3, 4, 7, 및 11)을 갖는 고체 촬상 장치(20)가 구성된다.
고체 촬상 장치, 화소, 광다이오드, 수평 주사 회로, 수직 주사 회로

Description

고체 촬상 장치, 그 구동 방법 및 카메라{SOLID STATE IMAGE PICKUP DEVICE, DRIVING METHOD THEREFOR AND CAMERA}
도 1은 종래의 MOS형 고체 촬상 장치의 회로 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 도 1의 고체 촬상 장치에서의 동작 타이밍들의 타이밍 챠트.
도 3은 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 회로 구성을 도시하는 개략도.
도 4는 도 3에 도시된 고체 촬상 장치에서의 수직 주사 펄스들의 타이밍 챠트.
도 5는 도 3에 도시된 고체 촬상 장치에서의 동작 타이밍들의 타이밍 챠트.
도 6은 도 3에 도시된 고체 촬상 장치에서의 다른 동작 타이밍들의 타이밍 챠트.
도 7은 본 발명에 따른 다른 고체 촬상 장치의 회로 배치를 도시하는 개략도.
도 8은 도 7에 도시된 고체 촬상 장치에서의 동작 타이밍들의 타이밍 챠트.
도 9는 본 발명에 따른 다른 고체 촬상 장치의 회로 구성을 도시하는 개략도.
도 10은 도 9에 도시된 고체 촬상 장치에서의 동작 타이밍들의 타이밍 차트.
도 11은 본 발명에 따른 카메라의 구성을 도시하는 개략도.
도 12는 CDS 회로의 구성예를 도시하는 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 수직 주사 회로
4 : 수직 선택선
5 : 수직 신호 라인
7 : 수평 주사 회로
8 : 수평 신호 회로
11 : 수평 판독 주사 라인
12 : 반전 증폭기
13 : 검출 커패시터
14 : 리셋 스위치
15 : 전하 검출 회로
17 : 단위 화소
본 발명은 화소들이 예를 들어, 매트릭스 형태로 배치된 촬상 소자로 구성된 고체 촬상 장치, 그 구동 방법, 및 광학계와 고체 촬상 장치를 포함하는 카메라에 관한 것이다.
고체 촬상 장치로서, 각 단위 화소가 MOS 트랜지스터를 갖는 것으로 구성되고, 광전 변환에 의해 화소 상에 축적된 신호 전하를 판독하고, 신호 전하를 전압으로 변환하여 그 전압을 출력하는 소위 MOS형 또는 CMOS형 촬상 소자에 의해 구성된 고체 촬상 장치가 있다.
MOS형 또는 CMOS형 촬상 소자에 있어서, 예를 들어, MOS 트랜지스터는 화소 를 선택하기 위한 스위칭 소자 및 신호 전하를 판독하기 위한 스위칭 소자로서 사용된다.
MOS 트랜지스터 또는 CMOS 트랜지스터는 수평 주사 회로 또는 수직 주사 회로에서 사용되고, 스위칭 소자와 일련의 구성으로 제조될 수 있는 이점이 있다.
단위 화소들이 전자 셔터로 기능하도록 2차원적 형태의 행렬로 2차 배치된 종래의 소위 X-Y 어드레스형 MOS 또는 CMOS 촬상 장치에 있어서, 한 행의 화소들로부터 신호 전하들이 판독되지 않는 수평 공백 기간내의 신호 라인으로 불필요한 신호 전하들은 리셋(배출(exhausted))된다.
도 1은 CMOS 촬상 소자를 갖는 종래의 고체 촬상 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
이러한 고체 촬상 장치(50)는 광전 변환을 수행하기 위한 광다이오드(51) 및 화소를 선택하기 위한 수직 선택 스위치(52)로 각각 구성되는 다수의 단위 화소들(60)을 매트릭스 형태로 배치하여 형성된 촬상 영역, 수직 선택 스위치들(52)의 제어 전극들이 각 행에 공통으로 접속된 수직 선택 라인(54)에 수직 주사 펄스(øVm)를 출력하기 위한 수직 주사 회로(53), 각 열의 수직 선택 스위치들(52)의 주 전극들이 각 행에 공통으로 접속된 수직 신호 라인(55), 수직 신호 라인(55) 및 수평 신호 라인(58)에 접속된 수평 스위치(56), 수평 스위치(56)의 제어 전극에 접속된 수평 주사 회로(57), 및 수평 신호 라인(58)에 접속된 증폭기(59)로 구성된다.
고체 촬상 장치(50)의 기본 동작으로서, 광다이오드(51)에 의해 광전 변환된 신호 전하는 수직 주사 회로(53)에 의해 제어된 수직 선택 스위치(52)를 통해 수직 신호 라인(55)으로 판독된다. 수평 비디오 기간(HA)에서, 수직 신호 라인(55)으로 판독된 신호 전하는 수평 주사 회로(57)에 의해 제어된 수평 스위치(56)를 통해 수평 신호 라인(58)에 순차 출력되고, 신호 전압을 출력하기 위하여 수평 신호 라인(58)에 접속된 증폭기(59)에 의해 신호 전압으로 변환된다.
종래의 고체 촬상 장치(50)에서, 전자 셔터 동작이 수행될 때, 수직 신호 라인(55)은 또한 불필요한 신호 전하를 배출하기 위하여 사용된다. 이러한 이유로, 출력되는 신호가 없는 수평 공백 기간(HBLK)에, 불필요한 신호 전하들이 배출된다.
이 때, 도 2에 도시된 타이밍에서, (m+k)번째 행의 수직 선택 라인(54)의 수직 주사 펄스(øVm+k)는 임의의 수평 주사 기간(TH)내의 수평 공백 기간(HBLK)에서 상승하고, 신호 전하들은 대응하는 행의 광다이오드들(51)로부터 배출된다.
한편, m번째 행의 수직 주사 펄스(øVm)는 동일한 수평 주사 기간(TH)의 수평 비디오 기간(HA)에서 상승하고, 광다이오드들(51)로부터 수직 신호 라인(55)으로 신호 전하들이 판독되고, 고체 촬상 장치(50)로부터 신호가 출력된다.
그런데, 전자 셔터의 셔터 속도, 즉 화소의 축적 시간에 대응하는 시간은 신호 전하들의 배출 시간으로부터 신호 전하의 판독 시간까지로 결정된다. 이러한 이유로, 수평 주사 기간, 수평 공백 기간, 및 수평 화소들의 수가 각각 TH, HBLK 및 N으로 표시될 때, 수평 주사 펄스(øH1)에 의한 수평 방향 출력의 일단에서 화소의 축적 시간은 k × TH이고, 수평 주사 펄스(øHN)에 의한 수평 방향 출력의 다른 단에서 화소의 축적 시간은 k × TH + (TH - HBLK)이다. 따라서, 수평 방향에서 우측 및 좌측상의 화소들의 축적 시간은 서로 상이하다.
특히, 수평 주사 펄스(øHn)에 의해 출력된 화소의 축적 시간은 그 펄스가 출력되는 타이밍에 비례하여 변한다.
상기 기술된 바와 같이 종래의 고체 촬상 장치에서 전자 셔터 동작이 수행될 때, 불필요한 전하들은 각 행들에서 동시에 배출되고, 신호 전하의 판독은 주사에 따라 순차 수행되고, 각 행들에서의 축적 시간들은 k × TH 내지 k × TH +(TH - HBLK)의 범위 내에서 변한다. 이러한 변화는 셔터 속도가 높게 설정되고 k의 값이 작은 고체 촬상 장치의 경우에 특히 영향이 커진다.
상기 기술된 바와 같이, 종래의 고체 촬상 장치에 있어서, 수평 공백 기간(HBLK)에 리셋된 화소 행에 대해서, 수평 주사에 의해 먼저 판독된 화소의 축적 시간은 수평 주사에 의해 마지막으로 판독된 화소의 축적 시간과 상이하다. 축적 시간들 사이의 차는 거의 수평 주사 기간에 대응하는 시간이다.
화소의 축적 시간, 즉, 셔터 속도가 충분히 길 때, 상기 기술된 축적 시간들 사이의 차는 무시될 수 있다. 그러나, 셔터 속도가 수평 주사 기간만큼 길어질 때, 축적 시간들 사이의 차는 라인 방향(행 방향)에서 셰이딩으로서 나타난다.
본 발명에 따라, 상기 기술된 문제점을 해결하기 위하여, 전자 셔터 동작이 수행될 때, 각 화소의 축적 시간이 일정하고, 높은 셔터 속도가 설정될 수 있는 고체 촬상 장치, 그 구동 방법 및 카메라가 제공된다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법은 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행한다.
본 발명에 따른 카메라는 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대해 전자 셔터를 동시에 수행하기 위한 수단을 갖는 광학계 및 고체 촬상 장치를 포함한다.
본 발명의 고체 촬상 장치에 따르면, 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행하기 위한 수단을 제공함으로써, 불필요한 전하들의 배출, 즉 전하의 리셋으로부터 판독까지의 시간, 즉 신호 전하의 축적 시간이 일정한 고체 촬상 장치가 구성될 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에 따르면, 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행함으로써, 신호 전하들의 축적 시간이 일정해 질 수 있다.
본 발명의 카메라에 따르면, 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행하기 위한 수단을 갖는 광학계 및 고체 촬상 장치를 제공함으로써, 각 화소의 축적 시간이 일정한 카메라가 형성될 수 있다.
본 발명은 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행하기 위한 수단을 갖는 고체 촬상 장치이다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 언급된 고체 촬상 장치에서, 하나의 행에서의 하나의 열의 화소의 판독 및 다른 행에서의 하나의 열의 화소에 대한 전자 셔터가 수행된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 고체 촬상 장치에서, 하나의 행에서의 하나의 열의 화소의 판독 및 다른 행에서의 상기 하나의 열에 인접한 열의 화소에 대한 전자 셔터가 수행된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술된 고체 촬상 장치에 있어서, 고체 촬상 장치는 X-Y 어드레스형 MOS 또는 CMOS 고체 촬상 장치이고, 상기 수단들을 구성하는 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 출력된다.
본 발명에 따르면, 상술된 고체 촬상 장치에 있어서, 각 화소에 대해 판독 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 각 화소에 대해 전자 셔터 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스 중 하나는 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스의 위상들이 중첩되지 않는 타이밍에 출력된다.
본 발명에 따르면, 상기 기술된 고체 촬상 장치에서, 고체 촬상 장치는 X-Y 어드레스형 MOS 또는 CMOS 고체 촬상 장치이고, 화소의 신호 전하를 신호 라인으로 판독하는 동작을 수행하기 위한 수직 선택 스위치가 수직 주사 펄스와 수평 판독 펄스의 곱에 의해 제어되는 화소 배치를 갖고, 판독 신호 전하를 전압으로 변환하기 위한 전하 검출 증폭기가 신호 라인에 접속되고, 상기 언급된 수단을 구성하는 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 출력된다.
본 발명에 따르면, 상술된 고체 촬상 장치에 있어서, 각 화소에 대해 판독 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 각 화소에 대해 전자 셔터 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스 중 하나는 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스의 위상들이 중첩되지 않는 타이밍에 출력된다.
본 발명은 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 1 화소 신호 기간 내에 동시에 수행하는 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법이다.
본 발명에 따르면, 상기 언급된 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에서는, 하나의 행에서의 하나의 열의 화소의 판독 및 다른 행에서의 하나의 열의 화소에 대한 전자 셔터가 수행된다.
본 발명에 따르면, 상기 언급된 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에서는, 하나의 행에서의 하나의 열의 화소의 판독 및 다른 행에서의 하나의 열에 인접한 열의 화소에 대한 전자 셔터가 수행된다.
본 발명에 따르면, 상술된 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에서는, X-Y 어드레스형 MOS 또는 CMOS 고체 촬상 장치에 대하여, 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 출력된다.
본 발명에 따르면, 상기 언급된 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에서는, 각 화소에 대해 판독 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 각 화소에 대해 전자 셔터 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스 중 하나는 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스의 위상들이 중첩되지 않는 타이밍에 출력된다.
본 발명에 따르면, 상기 언급된 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에서는, X-Y 어드레스형 MOS 또는 CMOS 고체 촬상 장치에 대하여, 화소의 신호 전하를 신호 라인에 판독하는 동작을 수행하기 위한 수직 선택 스위치가 수직 주사 펄스와 수평 판독 펄스의 곱에 의해 제어되고, 상기 신호 라인으로 판독된 신호 전하는 신호 라인에 접속된 전하 검출 증폭기에 의해 전압으로 변환되고, 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 출력된다.
본 발명에 따르면, 상술된 고체 촬상 장치에 대한 구동 방법에서는, 각 화소에 대해 판독 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 각 화소에 대해 전자 셔터 주사 펄스로서 하나의 펄스가 상승하고, 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스 중 하나는 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스의 위상들이 중첩되지 않는 타이밍에 출력된다.
본 발명은 광학계, 및 1 화소 신호 기간 내에 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터를 동시에 수행하는 수단을 갖는 고체 촬상 장치를 포함하는 카메라이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구성을 도시한다.
이러한 고체 촬상 장치(20)는, 광전 변환을 수행하기 위한 광다이오드(1) 및 화소를 선택하기 위한 수직 선택 스위치(예를 들어, MOS 트랜지스터)로 각각 구성되는 다수의 단위 화소들(17)을 매트릭스 형태로 배치하여 형성되는 촬상 영역, 각 행의 판독 제어 스위치들(10)의 제어 전극들이 공통으로 접속되는 수직 선택 라인(4)에 수직 주사 펄스들øV[øV1, ...øVm, ...øVm+k, ...]을 출력하기 위한 수직 주사 회로(3), 각 열의 수직 선택 스위치들(2)의 주 전극들이 공통으로 접속된 수직 신호 라인(5), 수직 신호 라인(5) 및 수평 신호 라인(8)에 접속된 주 전극을 갖는 수평 스위치(6)(예를 들어, MOS 트랜지스터), 수평 스위치(6)와 수평 판독 주사 라인(11)의 제어 전극에 접속된 수평 주사 회로(7), 및 수평 신호 라인(8)에 접속된 증폭기(9)로 구성된다.
각각의 단위 화소들(17)에서, 수직 선택 스위치(2)의 한 개의 주 전극은 광 다이오드(1)에 접속되고, 수직 선택 스위치(2)의 나머지 주 전극은 수직 신호 라인(5)에 접속된다. 판독 제어 스위치(10)의 하나의 주 전극은 수직 선택 스위치(2)의 제어 전극에 접속되고, 판독 제어 스위치의 다른 주 전극은 수평 판독 주사 라인(11)에 접속되고, 판독 제어 스위치의 제어 전극은 수직 선택 라인(4)에 접속된다.
수평 주사 펄스 øH[øH1, ..., øHn, øHn+1, ...]는 수평 주사 회로(7)로부터 각각의 수평 스위치들(6)의 제어 전극에 공급되고, 수평 판독 주사 펄스 øHR[øHR1, ...øHRn, øHRn+1, ...]는 각각의 수평 판독 주사 라인들(11)에 공급된다.
고체 촬상 장치(20)의 기본 동작은 다음과 같다.
수직 주사 펄스(øVm) 및 수평 주사 펄스(øHRn)는 수직 주사 회로(3) 및 수평 주사 회로(7)로부터 각각 공급되고, 이 펄스들(øVm 및 øHRn)을 수신하는 판독 제어 스위치(10)는 펄스들(øVm 및 øHRn)의 곱의 펄스를 형성한다. 수직 선택 스위치(2)는 곱의 펄스에 의해 제어되고, 광다이오드(1)에 의해 광전 변환된 신호 전하는 수직 신호 라인(5)으로 판독된다.
신호 전하는 수평 주사 회로(7)로부터 수평 주사 펄스(øHn)에 의해 제어된 수평 스위치(6)를 통해 수평 신호 라인(8)으로 출력되고, 신호 전압을 출력하기 위하여 수평 신호 라인(8)에 접속된 증폭기(9)에 의해 신호 전압으로 변환된다.
전자 셔터 동작이 고체 촬상 장치(20)에서 수행될 때의 타이밍 챠트들이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
도 4는 수직 신호 라인(5)의 수직 주사 펄스들(øV)을 도시하는 타이밍 챠트이고, 전자 셔터 동작을 위해 동일한 수평 주사 기간 내에 m번째 행과 (m+k)번째 행의 수직 주사 펄스들(øVm 및 øVm+k)이 상승하는 것을 도시하고, 수평 주사 기간이 TH로 표시될 때, 전자 셔터의 셔터 속도는 k × TH로 주어진다.
도 4에서 사선으로 교차하여 표시된 부분은 수많은 온/오프 펄스들을 포함하는 부분을 나타낸다.
도 5는 광다이오드(1)로부터 불필요한 신호 방전들을 배출하는 타이밍 및 신호 전하들을 판독하는 타이밍을 이해하기 위하여 수직 주사 펄스들(øV), 수평 주사 펄스들(øH), 및 수평 판독 주사 펄스들(øHR)을 정확하게 도시하는 타이밍 챠트이다.
이제, m번째 행의 판독이 수행되는 수평 주사 기간에 n번째 열의 화소들의 신호들이 출력되는 1 화소 기간(P)에서, m번째 행의 수직 주사 펄스(판독 주사 펄스)(øVm)(펄스 R1 참조)는 1 화소 기간(P)의 첫번째 절반 기간(PA)에서 상승하고, 이와 동시에, 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(펄스 Q1참조)가 상승하여, m번째 행 n번째 열의 화소의 신호 전하가 수직 신호 라인(5)으로 판독된다.
이때, 수평 주사 펄스(øHn)가 상승하기 때문에, 수직 신호 라인(5)으로 판독된 신호 전하는 수평 스위치(6)를 통해 수평 신호 라인(8)의 단부에 접속된 증폭기(9)에 의해 전압으로 증폭되고, 이 전압은 고체 촬상 장치(20)로부터 비디오 신호로서 출력된다.
반면, 동일한 n번째 열의 화소들의 신호들이 출력되는 1 화소 기간(P)의 두번째 절반 기간(PB)에서, 수직 주사 펄스(전자 셔터 주사 펄스)(øVm+k)(펄스 R2 참조)는 상승하고, 수직 주사 펄스(øVm+k)와 동시에, 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(전자 셔터에서 사용된 펄스 Q2 참조)가 상승하여, (m+k)번째 행 n번째 열의 화소의 불필요한 전하가 수직 신호 라인(5)으로 배출된다. 불필요한 전하들은 수평 신호 라인(8)을 통해 증폭기(9)에 의해 흡수된다.
이러한 방법으로, 수직 주사 펄스(øV)에 대해서, 신호 전하들을 판독하기 위한 수직 주사 펄스(øVm)의 위상은 불필요한 전하들을 배출하기 위한 수직 주사 펄스(øVm+k)의 위상으로부터 이동되어, 화소들로부터 판독된 신호 전하들에 큰 영향 없이 불필요한 전하들이 배출될 수 있다.
화소의 축적 시간은 1 화소 기간(P)의 1/2을 k × TH에 더하여 얻어진 시간이다. 모든 화소들의 축적 시간은 일정하게 만들어질 수 있다.
따라서, 축적 시간 내의 변화에 의해 야기되는 명암차를 발생하지 않고 전자 셔터가 실현될 수 있다.
전자 셔터가 동작될 때, 상기 기술된 바와 같이 구동된다. 그러나, 전자 셔터를 수행하지 않는 일반적인 동작으로 동작을 스위치하기 위하여, 수직 주사 펄스들(øV)의 전자 셔터 주사 펄스(øVm+k)(펄스 R2 참조)가 상승되는 것이 방지된다.
도 5의 타이밍 챠트에서, 수평 판독 주사 펄스(øHRn) 및 수평 주사 펄스(øHn)는 각각 다른 타이밍에 형성된다. 그러나, 간단한 구동을 위하여, 수평 판독 주사 펄스(øHRn) 및 수평 주사 펄스(øHn)는 동일한 시간에 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 고체 촬상 장치(20)에서, 도 5의 고체 촬상 소자와 상이한 동작 시간의 타이밍 챠트가 도 6에 도시된다.
도 6의 경우는, 2개의 신호들(N 및 S), 즉 레벨, 즉 신호 전하가 1 화소 주기(P)에서 판독되기 전에 얻어진 잡음 신호(N) 및 신호, 즉 잡음 신호(N)을 판독하기 위한 레벨을 네트 신호에 추가함으로써 얻어진 화소 신호(S)가 고체 촬상 장치(20)로부터 출력되는 경우의 동작 타이밍들이다.
동작 타이밍들에서, 1 화소 기간(P)은 4개의 1/4 기간들(P1, P2, P3 및 P4)로 분할된다.
제1 1/4 기간(P1)에는 잡음 신호(N)을 출력하기 위하여, 수평 주사 펄스(øHn)는 수직 주사 펄스들(øV)을 상승시키기 않고 상승된다. 이때 광다이오드(1)로부터 판독되는 신호 전하가 없기 때문에, 수직 신호 라인(5) 및 수평 신호 라인(8)에 존재하는 잡음 신호들(N)이 증폭기(9)로부터 출력된다.
다음 제2 1/4 기간(P2)에서는, 수직 주사 펄스(øVm)에서 판독 주사 펄스(R1)가 상승하고, 이와 동시에, 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(판독에 사용된 펄스 Q1 참조)가 상승한다. 펄스들(øVm 및 øHRn)을 수신하는 m번째 행 n번째 열의 판독 제어 스위치(10)는 판독 제어 스위치에 접속된 수직 선택 스위치(2)를 도통시키고, 광다이오드(1)에 의해 광전 변환된 신호 전하를 수직 신호 라인(5)으로 판독한다.
다음 제3 1/4 기간(P3)에서는, 상기 판독 주사 펄스(R1) 및 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(펄스 Q1 참조)가 하강하고, 스위치들(2 및 10)은 잡음 신호(N)가 출력되는 상태와 동일한 상태로 설정된다. 기간(P3)에 판독된 신호 전하는 수평 신호 라인(8)에 접속된 증폭기(9)에 의해 전압으로 증폭되고, 그 전압은 잡음 신호(N)를 네트 신호에 더하여 얻어진 화소 신호(S)로서 출력된다. 잡음 신호(N)와 화소 신호(S)사이의 차는 네트 비디오 신호이다.
제4 1/4 기간(P4)에서는, 수직 주사 펄스(øVm+k)에서 전자 셔터 판독 주사 펄스(R2)가 상승하고, 이와 함께, 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(전자 셔터에서 사용된 펄스 Q2 참조)가 상승한다. (m+k)번째 행 n번째 열의 판독 제어 스위치(10)는 판독 제어 스위치에 접속된 수직 선택 스위치(2)를 도통시키, (m+k)번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)로부터 수직 신호 라인(5)으로 불필요한 전하가 배출되고, 화소들의 축적 시간이 제어된다.
이상 기술된 바와 같이, 전자 셔터를 위한 기간(P4)은 1 화소 기간(P) 내에 설정되고, 수직 주사 펄스에서 판독 주사 펄스(R1)와 상이한 위상을 갖고 전자 셔터를 위한 기간과 매칭된 전자 셔터 주사 펄스(R2)가 상승하여, 전자 셔터가 실현될 수 있다.
도 5의 타이밍 챠트에서와 같이, 화소의 축적 시간은 1 화소 기간(P)에서의 1/2시간(P1 + P2)를 k × TH에 더하여 얻어진 시간이 되고, 모든 화소들의 축적 시간은 일정해질 수 있다.
상기 실시예의 고체 촬상 장치(20)에 따르면, m번째 행의 판독 및 (m+k)번째 행의 리셋이 1 화소 기간 내에 동시에 수행되면, 각 화소의 축적 시간은 일정해 질 수 있다. 이러한 이유로, 상기 셰이딩은 방지될 수 있다.
또한, 화소에 전자 셔터의 기능을 추가하지 않고 전자 셔터가 실현될 수 있고, 화소는 소형화될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 장치가 도 7에 도시된다.
이러한 고체 촬상 장치(30)는 광다이오드(1), 수직 선택 스위치(예를 들어, MOS 트랜지스터)(2), 및 판독 제어 스위치(예를 들어, MOS 트랜지스터)(10)로 각각 구성되는 다수의 단위 화소들(17)을 매트릭스 형태로 배치하여 형성된 촬상 영역, 각 행의 판독 제어 스위치들(10)의 제어 전극들이 공통으로 접속되는 수직 선택선(4)에 수직 주사 펄스들øV[øV1, ...øVm, ...øVm+k, ...]을 출력하기 위한 수직 주사 회로(3), 각 열의 수직 선택 스위치들(2)의 주 전극들이 공통으로 접속되는 수직 신호 라인(5), 각 열의 판독 제어 스위치들(10)의 주 전극에 접속된 수평 판독 주사 라인(11), 촬상 영역 외측에 배치되고, 수직 신호 라인(5)에 접속되고, 반전 증폭기(12), 검출 커패시터(13) 및 리셋 스위치(14)로 구성된 전하 검출 회로(15), 전하 검출 회로(15)에서 신호를 선택하여 수평 신호 라인에 신호를 출력하는 수평 스위치(예를 들어, MOS 트랜지스터)(6), 수평 스위치(6)의 제어 전극 및 수평 판독 주사 라인(11)을 제어하는 수평 주사 회로(7), 및 신호를 출력하는 수평 신호 라인(8)으로 구성된다.
각각의 단위 화소들(17)에서, 상기 설명과 유사하게, 수직 선택 스위치(2)의 하나의 주 전극은 광다이오드(1)에 접속되고, 수직 선택 스위치의 다른 주 전극은 수직 신호 라인(5)에 접속된다. 판독 제어 스위치(10)의 하나의 주 전극은 수직 선택 스위치(2)의 제어 전극에 접속되고, 판독 제어 스위치(10)의 다른 주 전극은 수평 판독 주사 라인(11)에 접속된다.
전하 검출 회로(15)에서, 수직 신호 라인(5)은 반전 증폭기(12)(예를 들어, 차동 증폭기 등을 사용하는 동작 증폭기)의 반전 입력 단자에 접속되고, 반전 증폭기의 비반전 입력 단자에 소정의 바이어스 전압(미 도시됨)이 인가되고, 반전 증폭기(12)의 출력 단자는 수평 스위치(6)의 하나의 주 전극에 접속된다. 검출 커패시터(13)는 반전 증폭기(12)에 병렬로, 즉 반전 증폭기(12)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속되고, 검출 커패시터(13)를 리셋하는 리셋 스위치(14)는 검출 커패시터(13)에 병렬로 접속된다.
또한, 각각의 전하 검출 회로들(15)의 리셋 스위치들(14)의 제어 전극들은 이전 열의 수직 신호 라인들에 각각 하나씩 접속된다.
수평 주사 회로(7)로부터의 수평 주사 펄스들(øH)[øH1, ..., øHn-1, øHn, ...]은 대응하는 열들의 수평 스위치들(6)의 제어 전극들에 공급되고, 수평 판독 주사 펄스들(øHR)[øHR1, ..., øHRn-1, øHRn, ...]은 대응하는 열의 수평 판독 주사 라인(11) 및 다음 열의 수직 신호 라인(5)에 접속된 전하 검출 회로들에 있어서의 리셋 스위치들(14)의 제어 전극들에 동시에 공급된다.
도 8은 도 7의 고체 촬상 장치(30)의 타이밍 챠트를 도시한다. 그 기본 동작은 이러한 타이밍 챠트에 따라 아래에 설명될 것이다.
동작 타이밍에서는, 1 화소 기간(P)이 4개의 기간들(P1, P2, P3, 및 P4)로 분할되도록 동작이 수행된다.
신호 전하가 m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)로부터 판독되기 전에, n번째 열의 전하 검출 회로(15) 및 수직 신호 라인(5)은 이전 (n-1)번째 열의 1 화소 기간(P)의 제4 기간(P4)에서 상승하는 수평 주사 판독 펄스(øHRn-1)(리셋 펄스에 사용된 Q3 참조)에 의해 리셋된다.
판독되는 m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)에 대응하는 1 화소 기간(P)의 제1 기간(P1)에서는, 판독을 수행하기 위한 수직 선택 스위치(2)를 도통시키지 않고 전하 검출 회로(15)에 의해 광다이오드(1)로부터 신호 전하가 판독되기 전에 얻어진 상태에서 설정된 신호(잡음 신호 N)가 전압으로 변환된다.
이러한 잡음 신호(N)는 수평 주사 펄스(øHn)에 의해 제어되는 수평 스위치(6)를 통해 제1 기간(P1)의 수평 신호 라인(8)으로부터 출력된다.
다음, 1 화소 기간(P)의 제2 기간(P2)에서는, 수직 주사 펄스(øVm) 및 수평 판독 주사 펄스(øHRn)의 판독 주사 펄스(R1)(판독에 사용된 펄스 Q1 참조)가 상승하고, 이들 펄스들을 수신하는 m번째 행 n번째 열의 판독 제어 스위치(10)는 판독 제어 스위치에 접속된 수직 선택 스위치(2)를 도통시키고, 광다이오드(1)에 의해 광전 변환된 신호 전하가 수직 신호 라인(5)으로 판독된다.
1 화소 기간(P)의 제3 기간(P3)에서는, 이전 판독 주사 펄스(øVm)(펄스 R1 참조) 및 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(펄스 Q1 참조)이 하강하고, 수직 선택 스위치는 잡음 신호(N)가 판독되고 있는 상태와 동일한 상태로 설정되고, 잡음 신호(N) 및 네트 비디오 신호로서 작용하는 화소 신호(S)는 전하 검출 회로(15)로부터 얻어진다. 이때, 화소 신호(S)는 수평 주사 펄스(øHn)에 의해 제어되는 수평 스위치(6)를 통해 1 화소 기간내의 제3 기간(P3)에 수평 신호 라인(8)으로부터 출력된다.
상술된 바와 같이 잡음 신호(N)와 화소 신호(S)사이의 차가 상관 이중 샘플링 등과 같은 방법에 의해 계산될 때, 잡음이 제거되는 네트 비디오 신호가 얻어질 수 있다.
상기 언급된 상관 이중 샘플링은 예를 들어, 상관 이중 샘플링 회로[이하 CDS(Correlated Double Sampling) 회로라고 함: 도 12 참조]가 증폭기(9)의 후단에서, 예를 들어 각각의 단위 화소들로부터 수평 신호 라인(8)을 통해 연속적으로 공급된 잡음 신호(N)와 화소 신호(S)사이의 차를 계산하기 위하여 수평 신호 라인(8)의 출력 단자측에서 제공되도록 수행될 수 있다.
도 12는 CDS 회로의 회로 구성예를 도시한다.
이러한 CDS 회로(31)는 입력 단자(32)에 일단이 접속된 클램핑 커패시터(33), 클램핑 커패시터(33)의 다른 단자에 하나의 주 전극이 접속된 클램핑 MOS 트랜지스터(34), 클램핑 커패시터(33)의 나머지 단자에 하나의 주 전극이 접속된 샘플 및 홀드 MOS 트랜지스터(35), 샘플 및 홀드 MOS 트랜지스터(35)의 다른 주 전극과 접지부 사이에 접속된 샘플 및 홀드 커패시터(36), 및 샘플 및 홀드 MOS 트랜지스터(35)의 다른 주 전극과 출력 단자(38) 사이에 접속된 버퍼 증폭기(37)로 구성된다.
CDS 회로(31)에서는, 클램핑 MOS 트랜지스터(34)의 다른 주 전극에 클램핑 전압(Vc1)이 인가되고, 클램핑 MOS 트랜지스터의 게이트 전극에는 클램핑 펄스(øCL)가 각각 인가된다. 클램핑 MOS 트랜지스터(35)의 게이트 전극에는 샘플 및 홀드 펄스(øSH)가 인가된다.
상기 언급된 구성을 갖는 CDS 회로(31)를 사용함으로써, 연속적으로 공급된 잡음 신호 및 화소 신호를 사용하여 상관 이중 샘플링이 수행될 때, 화소 신호 소자에 포함된 잡음 성분은 네트 비디오 신호를 얻기 위하여 제거될 수 있다.
반면, 상기 기술된 고체 촬상 장치(30)의 전자 셔터 동작에 있어서, 1 화소 기간(P)의 제4 기간(P4)에서는, 전자 셔터 주사 펄스(R2)가 (m+k)번째 행의 수직 주사 펄스(øVm+k)에서 상승한다. 동시에, 수평 판독 주사 펄스(øHRn+1)(전자 셔터에 사용된 펄스 Q2 참조)가 상승하고, 그리고 m번째 행 및 n번째 열에서 광다이오드(1)의 신호 전하가 판독되는 동안, (m+k)번째 행 (n+1)번째 열의 광다이오드(1)의 불필요한 전하가 (n+1)번째 열의 수직 신호 라인(5)으로 배출된다.
이러한 경우에, 동시에, (n+1)번째 열에 접속된 전하 검출 회로(15)는 제4 기간(P4)에 상승하는 n번째 열의 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(펄스 Q3 참조)에 의해 리셋되고, (m+k)번째 행 (n+1)번째 열의 광다이오드(1)의 불필요한 전하도 리셋된다.
이러한 방법으로, 수직 주사 펄스들(øV)의 판독 주사 펄스(R1) 및 판독 주사 펄스(R2)의 위상들 및 수평 판독 주사 펄스들(øHR)을 판독하기 위하여 사용된 펄스(Q1) 및 전자 셔터에 사용된 펄스(Q2)의 위상들이 상기와 일치하도록 설정될 때, m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)로부터 신호가 출력되고, (m+k)번째 행 (n+1)번째 열의 광다이오드(1)의 불필요한 전하가 배출된다. 화소들의 축적 시간이 제한된다는 것에 의해 전자 셔터 동작이 수행된다.
전자 셔터 동작이 상기 기술된 바와 같이 수행될 때, 비록 실시예에 따른 고체 촬상 장치(30)에서는, 이미 기술된 실시예에 따른 고체 촬상 소자(20)와 마찬가지로, 각 화소의 축적 시간을 일정하게 만들 수 있다. 이러한 이유로, 상기 기술된 셰이딩이 방지될 수 있다.
또한, 전자 셔터의 기능을 화소에 추가하지 않고 전자 셔터가 실현될 수 있기 때문에, 화소가 소형화될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에 따른 고체 촬상 장치(30)에서는, 전하 검출 회로(15)의 리셋 스위치(14)가 이전 열의 수평 판독 주사 펄스(øHRn)에 의해 리셋된다. 그러나, 리셋 스위치(14)는 리셋 스위치(14)에 전용이고 수평 판독 주사 펄스(øHRn)와 상이한 펄스를 인가함으로써 리셋될 수 있다.
이러한 경우의 고체 촬상 장치의 구성이 도 9에 도시된다.
도 9에 도시된 고체 촬상 장치(40)에서는, 전하 검출 회로(15)의 리셋 스위치들(14)을 리셋하기 위한 리셋 펄스들(øHRST)[øHRST1, ..., øHRSTn, ...]을 인가하기 위한 도통 라인들(41)이 각 열들에 대응하여 제공된다.
리셋 펄스들(øHRST)은 수평 주사 펄스(øHn)가 인가되는 1 화소 기간(P)전에 1 화소 기간(P)에서 동일한 열에 판독이 수행되는 1 화소 기간(P)에서 상승하고, 이로써 리셋 스위치(14)가 리셋된다.
도 7에 도시된 고체 촬상 장치(30)에서와 동일한 참조 부호들은 다른 구성에서의 동일한 부분을 나타내기 때문에, 그 설명은 생략할 것이다.
고체 촬상 장치(40)의 동작 타이밍들의 타이밍 챠트가 도 10에 도시된다.
동작 타이밍들에서, 1 화소 기간(P)이 3개의 기간들(P1, P2, 및 P3)로 분할되도록 동작이 수행된다.
m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)로부터 신호 전하가 판독되기 전에, n번째 열의 전하 검출 회로(15) 및 수직 신호 라인(5)은 n번째 열 앞의 (n-1)번째 열의 1 화소 기간(P)의 최종 기간(P3)에서 상승하는 n번째 열의 리셋 펄스(øHRSTn)에 의해 미리 리셋된다.
다음, 판독되는 m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)에 대응하는 1 화소 기간(P)의 제1 기간(P1)에서는, 광다이오드(1)로부터 신호 전하가 판독되기 전에 얻어진 상태의 신호(잡음 신호 N)가 판독을 수행하는 수직 선택 스위치(2)를 도통시키지 않고 전하 검출 회로(15)에 의해 전압으로 변환된다.
이러한 잡음 신호(N)는 수평 주사 펄스(øHn)에 의해 제어되는 수평 스위치(6)를 통해 제1 기간(P1)의 수평 신호 라인(8)으로부터 판독된다.
다음, 1 화소 기간(p)의 제2 기간(P2)에서는, 수직 주사 펄스(øVm) 및 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(판독에 사용되는 펄스 Q1 참조)의 판독 주사 펄스(R1)가 상승하고, 이들 펄스들을 수신하는 m번째 행 n번째 열의 판독 제어 스위치(10)는 판독 제어 스위치에 접속된 수직 선택 스위치(2)를 도통시키고, 광다이오드(1)에 의해 광전 변환된 신호 전하는 수직 신호 라인(5)으로 판독된다.
다음, 1 화소 기간(P)의 최종 기간(P3)에서는, 이전 판독 주사 펄스(øVm)(펄스 R1 참조) 및 수평 판독 주사 펄스(øHRn)(펄스 Q1 참조)가 하강하고, 수직 선택 스위치는 잡음 신호(N)가 판독되는 상태와 동일한 상태로 설정되고, 전하 검출 회로(15)로부터 잡음 신호(N)플러스 네트 비디오 신호로서 작용하는 화소 신호(S)가 얻어진다. 이때, 화소 신호(S)는 수평 주사 펄스(øHn)에 의해 제어되는 수평 스위치(6)를 통해 1 화소 기간내의 최종 기간(P3)에 수평 신호 라인(8)으로부터 출력된다.
상기 기술된 바와 같은 잡음 신호(N)와 화소 신호(S) 출력 사이의 차가 상관 이중 샘플링 등과 같은 방법에 의해 계산될 때, 잡음이 제거되는 네트 비디오 신호가 얻어질 수 있다.
반면, 상기 기술된 고체 촬상 장치(40)의 전자 셔터 동작에서는, 1 화소 기간(P)내의 최종 기간(P3)에, 전자 셔터 주사 펄스(R2)는 (m+k)번째 행의 수직 주사 펄스(øVm+k)에서 상승한다. 동시에, 수평 판독 주사 펄스(øHRn+1)(전자 셔터에 사용된 펄스 Q2 참조)는 상승하고, m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)의 신호 전하가 판독될 때, (m+1)번째 행 (n+1)번째 열의 광다이오드(1)의 불필요한 전하가 (n+1)번째 열의 수직 신호 라인(5)으로 배출된다.
이러한 경우에, 동시에, (n+1)번째 열에 접속된 전하 검출 회로(15)는 최종 기간(P3)에서 상승하는 (n+1)번째 열의 리셋 펄스(øHRSTn+1)에 의해 리셋되고, (m+k)번째 행 (n+1)번째 열의 광다이오드(1)의 불필요한 전하도 리셋된다.
이러한 방법으로, 수직 주사 펄스들(øV)의 판독 주사 펄스(R1)와 판독 주사 펄스(R2)의 상들 및 수평 판독 주사 펄스들(øHR)을 판독하기 위해 사용된 펄스(Q1) 및 전자 셔터에 사용된 펄스(Q2)의 위상들이 상기와 같이 일치하도록 설정될 때, m번째 행 n번째 열의 광다이오드(1)로부터 신호가 출력되는 동안, (m+k)번째 행 (n+1)번째 열의 광다이오드(1)의 불필요한 전하가 배출된다. 화소들의 축적 시간이 제한된다는 것에 의해 전자 셔터 동작이 수행된다.
1 화소 기간(P)의 최종 기간(P3)에서는, 동일한 (n+1)번째 열의 수평 판독 주사 펄스(øHRn+1) 및 리셋 펄스(øHRSTn+1)가 상승한다.
1 화소 기간(P)이 종료되기 전에 수평 판독 주사 펄스(øHRn+1)가 턴 오프될지라도, 1 화소 기간(P)이 종료될 때까지 리셋 펄스(øHRSTn+1)는 ON 상태이고, 위상이 이동된다.
신호 전하가 소위 동적 범위를 초과하여 포화되면, 수직 신호 라인의 신호 전하는 충분히 리셋될 수 없다.
상기 기술된 바와 같이, 전하 검출 회로(15)가 리셋 펄스들(øHRST)에 의해 리셋되면, 이전 열의 판독에 사용되지 않는 라인을 사용하여 리셋팅이 수행되고, 신호 전하의 포화가 억제된다. 이러한 이유로, 신호 전하는 충분히 리셋될 수 있다.
상기 기술된 실시예에 따른 고체 촬상 장치(40)에서도, 이미 기술된 실시예에 따른 고체 촬상 장치(20)와 마찬가지로, 각 화소의 축적 시간이 일정해질 수 없다. 이러한 이유로, 앞서 언급된 셰이딩은 방지될 수 있다.
또한, 전자 셔터의 기능을 화소에 추가하지 않고 전자 셔터가 실현될 수 있기 때문에, 화소들의 크기가 축소될 수 있다.
상기 실시예에 따른 각각의 고체 촬상 장치들(20, 30, 및 40)에 있어서, 각 화소는 광다이오드(1), 수직 선택 스위치(2), 및 판독 제어 스위치(10)에 의해 이루어지는 구성을 갖는다. 그러나, 다른 화소 구성에서도, 상기 구성에서와 같이, 화소들의 축적 시간을 일정하게 하면서 전자 셔터 동작을 수행할 수 있다.
상기 언급된 구성을 갖는 고체 촬상 장치를 사용하는 본 발명에 따른 카메라의 개략적 구성 및 그 방법이 도 11에 도시된다.
도 11을 참조하면, 렌즈(21)를 포함하는 광학계에 의해 고체 촬상 소자(22)의 촬상 표면상에 피사체로부터의 입사광이 결상된다. 고체 촬상 소자(22)로서, 도 3, 도 7, 또는 도 9에 도시된 구성을 갖는 고체 촬상 장치(20, 30, 또는 40)에 사용되는 고체 촬상 소자와 동일한 구성을 갖는 고체 촬상 소자가 사용된다.
고체 촬상 소자(22)는 상기 기술된 구동 방법에 기초하여 구동 시스템(23)에 의해 구동된다. 특히, 1 화소 기간(P)에서는, 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행된다.
고체 촬상 소자(22)로부터의 출력 신호는 신호 처리 시스템(24)에 의해 다양한 신호 처리가 실시되어 비디오 신호가 된다.
이 구성을 갖는 카메라에서는, 고체 촬상 소자(22)로부터 전자 셔터 동작의 각 화소의 축적 시간이 일정해지도록 형성된 신호가 직접 출력된다.
종래의 구성과 같은 동일한 구성을 갖는 신호 처리 시스템(24)으로 출력 신호가 입력될 때, 비록 셔터의 속도가 빠르더라도 셰이딩을 억제하여 명암차가 없는 바람직한 화상을 얻을 수 있고, 종래 시스템과 호환성을 갖는 카메라가 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치, 그 구동 방법 및 카메라는 상기 실시예로 제한되지 않는다. 그러나, 고체 촬상 장치, 구동 방법, 및 카메라는 본 발명의 정신과 범위에 벗어남이 없이 다양한 구성을 가질 수 있다.
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상기 기술된 본 발명에 따르면, 한 행의 판독 및 다른 행에 대한 전자 셔터가 1 화소 신호 기간 내에 동시에 수행될 때, 전자 셔터 동작은, 각 화소의 축적 시간이 일정해지도록 설정될 수 있고, 셔터 속도가 높음에도 불구하고 셰이딩을 방지하여 명암차가 없는 바람직한 화상을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 화소들에 전자 셔터의 기능을 추가하지 않고도 전자 셔터가 실현될 수 있기 때문에, 화소들의 크기를 축소하지 않고도 전자 셔터를 수행할 수 있는 고체 촬상 장치가 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 화소들의 크기를 축소시켜 화소들의 수를 증가시키고 전체 장치의 크기를 축소시키도록 고안된 고체 촬상 장치 및 카메라가 구성될 수 있다.
첨부된 도면들과 관련해서 본 발명의 양호한 실시예들을 기술함으로써, 본 발명이 상기 언급된 실시예들로 제한되지 않고, 첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같이 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 범위 및 범주를 벗어남이 없이도 본 기술 분야에서 숙련된 자에 의해 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 광전 변환 유닛을 갖고 입사광으로부터 신호를 생성하는 화소가 행렬로 배치된 촬상 영역, 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로를 갖는 XY 어드레스형 고체 촬상 장치로서,
    상기 수직 주사 회로는 판독 화소 행을 선택하여 판독 동작을 행하고, 셔터 화소 행을 선택하여 셔터 동작을 행하며,
    1 화소 기간 중에, 하나의 행의 화소 신호에 대한 판독 동작과 다른 행의 화소 신호에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 행에서의 하나의 열의 화소 신호의 판독 동작과, 상기 다른 행에서의 상기 하나의 열의 화소 신호에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 행에서의 하나의 열의 화소 신호의 판독 동작과, 상기 다른 행에서의 상기 하나의 열에 인접한 열의 화소 신호에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수평 주사 회로 및 상기 수직 주사 회로 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스는, 각각 1 화소마다 1개의 펄스가 상승하고, 상기 각각의 1개의 펄스에 관하여, 상기 판독 주사 펄스와 상기 전자 셔터 주사 펄스의 위상이 중첩하지 않는 타이밍에서 출력되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광전 변환 유닛에서 상기 화소에 의해 얻어진 신호 전하를 신호 라인에 판독하는 동작을 수행하는 수직 선택 스위치가 수직 주사 펄스와 수평 판독 펄스의 곱에 의해 제어되는 화소 구성을 포함하고, 상기 판독된 신호 전하를 전압으로 변환하기 위한 전하 검출 증폭기가 상기 신호 라인에 접속되고, 상기 수평 주사 회로 및 상기 수직 주사 회로 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 각각 공급되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스는, 각각 1 화소마다 1개의 펄스가 상승하고, 상기 각각의 1개의 펄스에 관하여, 상기 판독 주사 펄스와 상기 전자 셔터 주사 펄스의 위상이 중첩하지 않는 타이밍에서 출력되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 광전 변환 유닛을 갖고 입사광으로부터 신호를 생성하는 화소가 행렬로 배치된 촬상 영역, 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로를 갖는 XY 어드레스형 고체 촬상 장치를 구동하는 방법으로서,
    상기 수직 주사 회로는 판독 화소 행을 선택하여 판독 동작을 행하고, 셔터 화소 행을 선택하여 셔터 동작을 행하며,
    1 화소 기간 중에, 하나의 행의 화소 신호에 대한 판독 동작과 다른 행의 화소 신호에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하나의 행에서의 하나의 열의 화소 신호의 판독 동작과, 상기 다른 행에서의 상기 하나의 열의 화소 신호에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하나의 행에서의 하나의 열의 화소의 판독 동작과, 상기 다른 행에서의 상기 하나의 열에 인접한 열에서의 화소에 대한 전자 셔터 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 수평 주사 회로 및 상기 수직 주사 회로 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스는, 각각 1 화소마다 1개의 펄스가 상승하고, 상기 각각의 1개의 펄스에 관하여, 상기 판독 주사 펄스와 상기 전자 셔터 주사 펄스의 위상이 중첩하지 않는 타이밍에서 출력되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 광전 변환 유닛에서 상기 화소에 의해 얻어진 신호 전하를 신호 라인에 판독하는 동작을 수행하는 수직 선택 스위치가 수직 주사 펄스 및 수평 판독 펄스의 곱에 의해 제어되고, 상기 신호 라인에 판독된 상기 신호 전하는 상기 신호 라인에 접속된 전하 검출 증폭기에 의해 전압으로 변환되고, 상기 수평 주사 회로 및 상기 수직 주사 회로의 양자로부터 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 판독 주사 펄스 및 전자 셔터 주사 펄스는, 각각 1 화소마다 1개의 펄스가 상승하고, 상기 각각의 1개의 펄스에 관하여, 상기 판독 주사 펄스와 상기 전자 셔터 주사 펄스의 위상이 중첩하지 않는 타이밍에서 출력되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  15. 물체로부터 고체 촬상 소자의 촬상 영역 상에 입사하는 광의 초점을 맞추는 광학계, 광전 변환 유닛이 제공되고 상기 입사광으로부터 신호를 생성하는 화소가 행렬로 배치된 상기 촬상 영역을 갖는 XY 어드레스형 고체 촬상 소자, 상기 고체 촬상 소자를 구동하는 구동 유닛, 및 비디오 신호를 생성하기 위해 상기 고체 촬상 소자로부터의 출력 신호를 신호 처리하는 신호 처리 유닛을 포함하고,
    상기 구동 유닛은 수평 주사 회로 및 수직 주사 회로를 갖고, 상기 수직 주사 회로는 판독 화소 행을 선택하여 판독 동작을 행하고, 셔터 화소 행을 선택하여 셔터 동작을 행하며, 하나의 행의 화소 신호에 대한 판독 동작과 다른 행의 화소 신호에 대한 전자 셔터 동작은 상기 구동 유닛에 의해 한 화소 기간 동안 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 카메라.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100359770B1 (ko) * 2000-03-02 2002-11-04 주식회사 하이닉스반도체 씨모스 이미지 센서의 액티브 픽셀 회로
JP4154157B2 (ja) * 2002-02-25 2008-09-24 株式会社東芝 撮像装置
JP4208491B2 (ja) 2002-06-11 2009-01-14 キヤノン株式会社 撮像装置及び指紋認識装置
JP4299697B2 (ja) * 2004-03-04 2009-07-22 シャープ株式会社 固体撮像装置
CN101069418A (zh) * 2005-02-28 2007-11-07 松下电器产业株式会社 固体摄像装置及其驱动方法
US8502898B2 (en) * 2007-04-23 2013-08-06 Micron Technology, Inc. Method, apparatus, and system providing a rectilinear pixel grid with radially scaled pixels
JP5458869B2 (ja) 2009-12-21 2014-04-02 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ
TWI525307B (zh) * 2015-02-10 2016-03-11 聯詠科技股份有限公司 用於影像感測器之感光單元及其感光電路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05268522A (ja) * 1992-03-18 1993-10-15 Sony Corp 固体撮像装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5310433B2 (ko) * 1975-03-10 1978-04-13
US4870493A (en) * 1986-08-01 1989-09-26 Hitachi, Ltd. Solid-state matrix array imaging device controlled by vertical scanning registers for read-out and for photo-sensitivity control
US4835617A (en) * 1986-09-22 1989-05-30 Hitachi, Ltd. Image pickup device for television cameras having a shutter function for a photodiode matrix operated using MOS switches
JP2594992B2 (ja) * 1987-12-04 1997-03-26 株式会社日立製作所 固体撮像装置
US5115293A (en) * 1989-12-11 1992-05-19 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state imaging device
JPH05316431A (ja) 1992-05-06 1993-11-26 Sony Corp 固体撮像装置
US5336879A (en) * 1993-05-28 1994-08-09 David Sarnoff Research Center, Inc. Pixel array having image forming pixel elements integral with peripheral circuit elements
GB2318473B (en) 1996-10-17 2000-11-29 Sony Corp Solid state imaging device,signal processing method and camera
JPH10243296A (ja) 1997-02-26 1998-09-11 Nikon Corp 撮像装置、および撮像装置の駆動方法
JPH10248034A (ja) * 1997-03-03 1998-09-14 Nissan Motor Co Ltd イメージセンサ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05268522A (ja) * 1992-03-18 1993-10-15 Sony Corp 固体撮像装置

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