KR100632334B1 - 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

고체 촬상 장치 및 그 구동 방법이 제공된다. 구체적으로는, 본 발명은 복수개의 센서를 포함하는 센서 어레이; 및 상기 센서 어레이의 센서들로부터의 신호 전하를 전송하기 위한 복수개의 전송 레지스터를 포함하는 고체 촬상 장치에 관한 것이다. 여기서, 상기 센서들로부터 신호 전하들을 동시에 판독하고 상기 신호 전하들을 축적하고 이를 상기 전송 레지스터에 할당하기 위한 축적 게이트가 상기 센서 어레이 및 상기 전송 레지스터 사이에 제공된다.
그 결과, 센서들간의 감도 편차 및 신호 전하 페치에 있어서 센서들간의 편차를 제거함으로써 양호한 신호 출력을 생성할 수 있는 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
고체 촬상 장치, 센서 어레이, 신호 전하, 축적 게이트, 전송 레지스터

Description

고체 촬상 장치 및 그 구동 방법{SOLID-STATE IMAGE-PICKUP DEVICE AND ITS DRIVING METHOD}
도 1은 본 발명에 의해 제공되는 CCD 선형 센서를 구현하는 일실시예의 상부도.
도 2는 도 1에 도시된 CCD 선형 센서를 구동하기 위한 전형적인 타이밍도.
도 3은 양면 판독 CCD 선형 센서를 구현하는 일실시예의 개략적인 상부도.
도 4는 센서 어레이의 한 면에 4개의 수평 CCD 전송 레지스터가 제공되어 있는 CCD 선형 센서를 구현하는 일실시예의 개략적인 상부도.
도 5는 본 발명에 의해 제공되는 3-라인 CCD 선형 센서를 구현하는 또 다른 실시예의 개략적인 상부도.
도 6a 내지 6l은 간단한 방식으로 신호 전하들을 전송하는 상태에서의 도 5에 도시된 CCD 선형 센서의 주요 요소들의 상부를 각각 나타내는 설명도.
도 7은 도 5에 도시된 CCD 선형 센서를 구동하기 위한 전형적인 타이밍을 도시하는 타이밍도.
도 8a는 판독 게이트와 축적 게이트가 공통 게이트 전극을 공유하는 한 실시예의 구성의 주요 요소들 도시하는 단면도.
도 8b는 도 8a에 도시된 판독 게이트 및 축적 게이트의 전위를 도시하는 도면.
도 9는 관련 분야의 선형 센서의 개략적인 상부도.
도 10은 도 9에 도시된 선형 센서를 구동하기 위한 일반적인 타이밍도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A : 센서 어레이
B : 제1 수평 전송 레지스터
C : 제2 수평 전송 레지스터
D : 수평-수평 전송 레지스터
E : 판독-게이트
F : 축적 게이트
본 발명은, 센서 어레이용으로 제공된 복수개의 전송 레지스터를 포함하는 고체-상태 촬상 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 광 수신 장치(51) 각각은 픽셀로서 작용한다.
도 9는 관련 기술의 1라인 선형 센서의 상부도를 도시하는 개략도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 관련 기술의 선형 센서(50)은 센서 어레이(52), 제1 및 제2 CCD 수평 전송 레지스터(53 및 54), 및 수평-수평 전송 레지스터(55)를 포함한다. 센서 어레이(52)는 복수개의 광수신 장치(51), 또는 소위 센서 장치(51) 또는 광전 변환 장치(51)의 1차원 배열이다.
수평 CCD 전송 레지스터(53 및 54) 내의 데이타 전송은 2위상 구동(2-phase driven)된다. 보다 구체적으로는, 여기에 수평 구동 펄스 신호 Φ1 및 Φ2가 인가된다.
또한, 전송 펄스 신호 ΦHH가 수평-수평 전송 레지스터(55)에 인가된다.
센서 장치(51)의 짝수 픽셀의 신호 전하 및 센서 장치(51)의 홀수 픽셀의 신호 전하가, 각각 독립적으로 제어되는 판독-게이트(56e 및 56o)에 의해 판독된다.
보다 구체적으로, 판독 펄스 신호 Φre는 짝수 픽셀을 위한 판독 게이트(56e)에 인가되는 반면, 판독 펄스 Φro는 홀수 픽셀을 위한 판독 게이트(56o)에 인가된다.
이 구성에서 전형적인 전송 타이밍은 도 10에 도시되어 있다.
우선, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 하이 레벨로 설정되어 판독 펄스 신호 Φre가 하이 레벨로 상승할 때, 판독 게이트(56e)는 개방되어 짝수 픽셀의 신호 전하가 제1 수평 전송 CCD 레지스터(53)으로 전송되도록 한다.
그 다음, 전송 펄스 신호 ΦHH가 로우 레벨로 설정되어 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 로우 레벨로 설정될 때, 짝수 픽셀의 신호 전하가 제1 수평 CCD 전송 레지스터(53)으로부터 수평-수평 전송 레지스터(55)로 전송된다.
그 다음, 판독 펄스 신호 Φro 및 수평 구동 펄스 신호 Φh2가 동시에 하이 레벨로 상승할 때, 판독 게이트(56o)가 개방되어 홀수 픽셀의 신호 전하가 제1 수평 CCD 전송 레지스터(53)으로 전송되도록 한다.
그 때, 전송 펄스 신호 ΦHH가 로우 레벨로 설정됨과 동시에 수평 구동 펄스 Φh2는 하이 레벨로 상승하기 때문에, 수평-수평 전송 레지스터(55) 내의 짝수 픽셀의 신호 전하가, 펄스 신호 Φh2를 전달받는 제2 수평 CCD 전송 레지스터(54)의 전송 장치로 전송된다.
그 후, 2위상 펄스 신호, 즉, 수평 구동 펄스 신호들 Φh1 및 Φh2를 하이 레벨로 상승시켜 신호 전하를 신호로서 교대로 출력하도록 함으로써, 제1 및 제2 수평 CCD 전송 레지스터(53 및 54)에 의해 정규 전송 및 수평 CCD 전송이 수행된다.
상술한 바와 같이, 센서 어레이(52)의 제2 센서 장치(51)에 저장된 픽셀 신호들은, 제1 및 제2 수평 CCD 전송 레지스터(53 및 54) 내의 복수개의 전송 장치들로 신호를 분배함으로써 전송된다. 그 결과, 센서 어레이(52)가 전송 장치에게 픽셀 신호를 할당하기 위해, 일반적으로 제1 및 제2 수평 CCD 전송 레지스터(53 및 54)의 전송 장치와 동일한 개수의 판독 게이트(56e 및 56o)와 판독 펄스 신호(Φre 및 Φr0)가 요구된다.
그러나, 이와 같은 구성의 선형 센서(50)에서, 각각 짝수 및 홀수 픽셀의 신호 전하를 판독하기 위한 판독 펄스 신호 Φre 및 Φro의 타이밍은 서로 다르다. 그 결과, 판독 타이밍간의 시간차 ΔT는, 신호 전하들간의 축적 기간에서의 차이인 ΔT가 된다.
차례로, 축적 기간에서의 차이 ΔT는 다른 것들 중에서도, 픽셀들간의 감도차 및 픽셀들간의 신호 전하 페치(fetch) 편차를 유발한다.
또한, 각각 짝수 및 홀수 픽셀에 대해 독립적으로 판독 게이트(56e 및 56o) 가 제공되기 때문에, 판독 게이트(56e 및 56o) 및 이들의 구동 펄스 신호의 구성은 복잡해진다.
상술한 문제점을 제공하는 본 발명의 목적은 픽셀들간의 감도 편차와 픽셀들간의 신호 전하 페치 편차를 제거함으로써 양호한 신호 출력을 생성할 수 있는 고체 촬상 장치 및 이 장치를 구동하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의해 제공되는 고체 촬상 장치는 복수개의 센서를 포함하는 센서 어레이, 및 상기 센서 어레이의 센서들로부터의 신호 전하를 전송하기 위한 복수개의 전송 레지스터를 포함하며, 상기 센서 어레이와 상기 전송 레지스터들 사이에는, 상기 센서들로부터의 신호 전하들을 동시에 판독하며 상기 신호 전하들을 축적하고 상기 전송 레지스터들로 상기 신호 전하들을 할당하기 위한 축적 게이트가 제공된다.
복수개의 센서를 갖는 센서 어레이, 상기 센서 어레이의 상기 센서들로부터 신호 전하를 전송하기 위한 복수개의 전송 레지스터, 상기 센서 어레이와 상기 전송 레지스터들 사이에 제공된 축적 게이트를 포함하는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 상기 센서들로부터 상기 축적 게이트로 신호 전하들을 동시에 판독하는 단계, 상기 센서들의 상기 신호 전하를 상기 축적 게이트로부터 상기 전송 레지스터들로 할당하는 단계, 및 상기 신호 전하들을 출력하도록 상기 전송 레지스터들을 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해 제공되는 고체 촬상 장치의 구성에서, 센서 어레이의 센서들의 신호 전하를 동시에 판독하여 저장하기 위한 축적 게이트가 제공되어, 센서들의 신호 전하들이 동시에 판독되는 바로 그 축적 기간 동안에 저장될 수 있다. 그 결과, 센서 어레이의 센서들의 감도는 균일하게 만들어질 수 있고 신호 전하 페치의 편차가 제거될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의해 제공되는 방법에 따르면, 센서 어레이의 센서들의 신호 전하는 동시에 판독되어 축적 게이트에 동시에 저장된다. 그 결과, 센서 어레이의 센서들의 감도는 균일하게 만들어 질수 있고 편차없이 신호 전하들의 판독 동작이 수행될 수 있다.
이후부터, 본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이다.
본 발명은, 센서 어레이, 센서들의 신호 전하들을 판독하고 동시에 이들 신호 전하들을 저장하기 위한 축적 게이트, 및 복수의 전송 레지스터를 포함하며, 센서들의 신호 전하가 복수개의 전송 레지스터들 사이에서 분배되는 고체 촬상 장치이다.
본 발명에 의해 제공되는 고체 촬상 장치는 센서 어레이와 축적 게이트 사이에 판독 게이트가 제공되는 구성을 가진다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 고체 촬상 장치의 구성에서, 축적 게이트 각각은 신호 방향의 전송 방향으로 향하는 전위차를 설정한다.
본 발명은, 센서 어레이의 센서들로부터 신호 전하를 판독하여 동시에 이들 을 저장하는 단계; 센서들로부터의 신호 전하를 판독하여 이들 신호 전하를 복수개의 전송 레지스터들간에 분배하는 단계; 및 센서 어레이의 신호 전하를 전송 레지스터들로부터 출력하기 위해 전송 레지스터들을 동시에 구동하는 단계를 포함하는 고체 촬상 장치의 구동 방법이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 의해 구현된 CCD 선형 센서의 상부도를 도시하는 개략도이다.
보다 구체적으로, 도 1은 1-라인 CCD 선형 센서를 도시한다.
도면에 도시된 바와 같이, CCD 선형 센서(1)은 센서 어레이(A), 2개의 수평 CCD 전송 레지스터(B 및 C), 수평-수평 전송 레지스터(D), 판독-게이트(E), 및 축적 게이트(F)를 포함한다. 센서 어레이(A)는 복수개의 광수신 장치(2), 즉, 소위 센서 장치(2) 또는 광전 변환 장치(2)의 1차원 배열이다. 광수신 장치(2) 각각은 픽셀로서 역할한다.
이러한 구성에서, 센서 장치(2)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 로우 레벨에서 제2 수평 전송 레지스터(C)로 전송된다. 반면, 센서 장치(2)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 더 높은 레벨에서 제1 수평 전송 레지스터(B)로 전송된다.
판독 펄스 신호 ΦROG는 판독 게이트(E)에 인가되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 축적 게이트(F)에 인가된다.
제1 및 제2 수평 CCD 전송 레지스터(B 및 C)는 2위상 펄스 신호, 즉, 구동 펄스 Φh1 및 Φh2에 의해 구동된다.
또한, 전송 펄스 신호 ΦHH는 수평-수평 전송 레지스터(D)에 인가된다.
CCD 선형 센서(1)의 구성은, 비록 도시되지는 않았지만 수평 CCD 전송 레지스터(B)와 축적 게이트(F) 사이에 제공되는 전위 장벽을 포함한다. 이러한 구성에서, 축적 게이트(F)에 인가되는 축적 펄스 신호 ΦCHG와, 제1 수평 CCD 레지스터 B에 인가되는 수평 구동 펄스 신호 Φh1 또는 Φh2 모두가 로우 레벨로 설정될 때, 축적 게이트(F)에 저장되는 신호 전하는 제1 수평 CCD 전송 레지스터(B)로 흘러들어가는 것이 금지된다.
상술한 구성을 갖는 CCD 선형 센서(1)의 구동 타이밍의 구현이 도 2에 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 우선 시간 t1에서, 펄스 신호 ΦROG, ΦCHG, 및 ΦHH는 하이 레벨(온 상태)로 상승하여, 판독 게이트(E)가 센서 어레이(A)의 센서(2)로부터 신호 전하를 판독하고 동시에 축적 게이트(F)에 저장하게끔 한다
이 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh1 및 Φh2 모두는 로우 레벨로 설정된다.
그 다음, 시간 t2에서, 판독 게이트(E)의 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되어, 센서(2)로부터 판독된 신호 전하들을 축적 게이트(F)에 저장한다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 수평 CCD 전송 레지스터(B)와 축적 게이트(F) 사이에 전위 장벽이 제공되어, 축적 게이트(F) 내에 저장된 신호 전하들이 이 시점에서 제1 수평 CCD 전송 레지스터(B) 내로 흘러들어가는 것을 방지한다.
그 다음, t3에서, 축적 게이트(F)의 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 그 다음 수평 구동 펄스 신호 Φh1은 하이 레벨로 상승한다. 그 결과, 축적 게이트(F) 내에 저장된 짝수 픽셀의 신호 전하는 제1 수평 CCD 전송 레지스터(B)로 전송된다.
그 다음, 시간 t4에서, 전송 펄스 신호 ΦHH의 하이 레벨로의 상승과 함께, 수평 구동 펄스 신호 Φh1은 로우 레벨로 설정된다. 그 결과, 짝수 픽셀의 신호 전하들은 제1 수평 CCD 전송 레지스터(B)로부터 수평-수평 전송 레지스터(D)로 전송된다.
마지막으로, 시간 t5에서, 수평-수평 전송 레지스터(D)의 전송 펄스 신호 ΦHH는 로우 레벨로 설정되는 반면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 하이 레벨로 상승한다. 그 결과, 짝수 픽셀의 신호 전하들은, 로우 레벨에서 수평-수평 전송 레지스터(D)로부터 제2 수평 CCD 전송 레지스터(C)로 전송되고 축적 게이트(F)에 저장된 홀수 픽셀의 신호 전하들은 제1 수평 CCD 전송 레지스터(B)로 전송된다.
그 후, 통상적인(normal) 수평 CCD 전송 레지스터들은 2위상 펄스 신호, 즉, 수평 구동 펄스 신호 Φh1 및 Φh2가, 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환하는 신호로서 신호 전하를 교대로 출력하도록 설정함으로써 실행된다.
상기 CCD 선형 센서(1)의 구성에 사용된 상술한 구동 타이밍과 더불어, 픽셀들의 신호 전하들은 동일한 타이밍을 가지고 센서 어레이(A)의 센서(2)로부터 판독되고 축적 게이트(F)로 저장되어 축적 게이트(F) 내의 신호 전하의 축적 기간이 동일하게 된다. 그 결과, 픽셀들간의 감도 편차 및 픽셀들간의 신호 전하 페치 편이와 같은 종래의 문제점은 더 이상 없게 된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 신호 전하들은 CCD 선형 센서(1)의 센서 어레이(A)로부터 2개의 수평 CCD 전송 레지스터(B 및 C)로 전송된다. 그러나, 3개의 수평 CCD 전송 레지스터들도 역시 사용될 수 있다. 이 경우에, 수평-수평 전송 레지스터(D)를 구동하기 위해 3위상 펄스 신호가 사용된다. 일반적으로, 수평 CCD 전송 레지스터와 동일한 위상수가 수평-수평 구동을 위해 사용된다. 전송 레지스터의 개수와 동일한, 예를 들어 3, 4개 등의 복수개 위상의 구동 타이밍을 인가함으로써, 동일한 전송이 수행될 수 있다.
또한, 상술한 구동 기법은, 예를 들어, 3-라인 컬러 선형 센서의 경우에서와 같이 적어도 2개 센서 어레이의 신호 전하들이 전송되어 복수개의 수평 전송 레지스터들로 분배되는 구성에도 역시 적용가능하다. 게다가, 상술한 구동 기법은, 전송 레지스터들이 센서 어레이의 위 및 아래에 제공되는 구성에도 역시 적용가능하다.
도 3은, 수평 CCD 전송 레지스터들이 간단한 방식으로 센서 어레이의 위 및 아래에 제공되는 소위 양면 판독 CCD 선형 센서를 구현한 한 실시예의 상부도를 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 CCD 선형 센서(11)에서, 2개의 수평 CCD 전송 레지스터(13 및 14)는 센서 어레이(12)의 위에 제공된다. 한편, 수평 CCD 전송 레지스터(15, 16)은 센서 어레이(12) 아래에 제공된다.
판독 게이트(17A 및 17B)는 각각 센서 어레이(12)의 위 및 아래에 제공된다.
판독 게이트(17A)와 수평 CCD 레지스터(14) 사이 내측에는, 축적 게이트(18A)가 제공된다. 마찬가지로, 판독 게이트(17B)와 수평 CCD 레지스터(15) 사이에는, 축적 게이트(18B)가 제공된다.
센서 어레이(12) 위쪽의 수평 CCD 전송 레지스터(13 및 14) 사이에는, 수평-수평 레지스터(19A)가 제공된다. 마찬가지로, 센서 어레이(12) 아래의 수평 CCD 전송 레지스터(15 및 16) 사이에는, 수평-수평 전송 레지스터(19B)가 제공된다.
센서 어레이(12)의 양면 상에 각각 제공된 판독-게이트(17A 및 17B), 축적 게이트(18A 및 18B), 및 수평-수평 전송 게이트(19A 및 19B)은 각각 공통 판독 펄스 신호 ΦROG, 공통 축적 펄스 신호 ΦCHG 및 공통 전송 펄스 신호 ΦHH에 의해 구동된다.
CCD 선형 센서(11)에서, 센서 어레이(12) 상에서 소위 센서의 역할을 하는 4개 세트의 픽셀 세트 각각은 참조 번호(1, 2, 3, 및 4)로 표기된다. 각 세트 내의 4개 픽셀(1, 2, 3, 및 4)은 각각 4개의 수평 CCD 전송 레지스터(13, 14, 15, 및 16)로 전송되고, 이들 중 2개는 센서 어레이(12)의 상부에 제공되고 나머지는 상술한 바와 같이 센서 어레이(12) 아래에 제공된다.
보다 구체적으로, 픽셀(1)의 신호 전하는 센서 어레이(12)의 바로 아래의 수평 CCD 전송 레지스터(15)로 전송되고, 픽셀(2)의 신호 전하는 센서 어레이(12)의 바로 위의 수평 CCD 전송 레지스터(14)로 전송된다. 반면, 픽셀(3)의 신호 전하는 센서 어레이(12)의 가장 아래쪽 수평 CCD 전송 레지스터(16)로 전송되고 픽셀(4)의 신호 전하는 센서 어레이(12)의 가장 위쪽 수평 CCD 전송 레지스터(13)로 전송된다.
그 다음, 2위상 또는 4위상에 기초한 수평 구동을 수행함으로써, 수평 CCD 전송 레지스터(13, 14, 15, 및 16) 내의 신호 전하가 출력될 수 있다.
수평 CCD 전송 레지스터(13, 14, 15, 및 16)로의 픽셀(1, 2, 3, 및 4)의 신호 전하 할당은 상술한 바로만 제한되는 것은 아니다. 다른 조합도 역시 적용가능하다.
센서 어레이(12)의 양면 상에 각각 제공되는 판독 게이트(17A 및 17B), 축적 게이트(18A 및 18B) 및 수평-수평 전송 레지스터(19A 및 19B)가, 판독 펄스 신호 ΦROG, 축적 펄스 신호 ΦCHG 및 전송 펄스 신호 ΦHH와 같은 서로 다른 구동 펄스 신호에 의해 구동되는 구성을 설계하는 것도 역시 가능하다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 어레이(12)의 양 측면 상에 각각 제공되는 판독 게이트(17A 및 17B), 축적 게이트(18A 및 18B), 수평-수평 전송 레지스터(19A 및 19B)를 공통 구동 펄스 신호, 즉, 공통 판독 펄스 신호 ΦROG, 공통 축적 펄스 신호 ΦCHG, 및 공통 전송 펄스 신호 ΦHH에 의해 구동시킴으로써, 픽셀(1, 2, 3, 및 4)의 신호 전하들은 복수개의 수평 CCD 전송 레지스터, 즉, 수평 CCD 전송 레지스터(13, 14, 15, 및 16)에 할당될 수 있다. 판독 게이트(17A, 17B), 축적 게이트(18A, 18B) 및 수평-수평 전송 게이트(19A 및 19B)를 구동하기 위해 공통 구동 펄스 신호를 사용하는 구성은, 이러한 구성이 CCD 선형 센서(11)의 구조를 간단하게 만들기 때문에 바람직하다.
도 4는 4개의 수평 CCD 전송 레지스터가 간단한 방식으로 센서 어레이의 한 면상에 제공되는 단면 판독 CCD 선형 센서를 구현하는 한 실시예의 상부도이다.
도 4에 도시된 CCD 선형 센서(21)은 센서 어레이(22)의 한쪽면(도 4에서 하부면)에 제공된 4개의 수평 CCD 레지스터(23, 24, 25, 및 26); 센서 어레이(22)의 하부면에 인접한 판독 게이트(27); CCD 전송 레지스터(23)과 판독 게이트(27) 사이의 축적 게이트(28); 및 4개의 수평 CCD 전송 레지스터(23, 24, 25,및 26) 사이의 3개의 수평-수평 전송 레지스터(29A, 29B, 및 29C), 즉, 수평 CCD 전송 레지스터(23 및 24) 사이의 수평-수평 전송 레지스터(29A), 수평 CCD 전송 레지스터(24 및 25) 사이의 수평-수평 전송 레지스터(29B), 수평 CCD 전송 레지스터(25 및 26) 사이의 수평-수평 전송 레지스터(29C)를 포함한다.
판독 펄스 신호 ΦROG는 판독 게이트(27)에 인가되고 축적 펄스 신호 ΦCHG는 축적 게이트(28)에 인가된다.
3개의 수평-수평 전송 레지스터(29A, 29B, 및 29C)는 신호 전하들의 수평-수평 전송을 구현하는 3위상 펄스 신호의 역할을 하도록 서로 다른 전송 펄스 신호 ΦHHA, ΦHHB, 및 ΦHHC에 의해 구동된다.
CCD 선형 센서(21)에서, 센서 어레이(22)의 4개 픽셀의 각 세트는 참조 번호(1, 2, 3, 및 4)로 표기된다. 각 세트 내의 4개 픽셀(1, 2, 3, 및 4)는 각각 4개의 수평 CCD 전송 레지스터(23, 24, 25, 및 26)에 전송된다.
보다 구체적으로는, 픽셀(1)의 신호 전하는 센서 어레이(22) 바로 아래의 수평 CCD 전송 레지스터(23)로 전송되고, 픽셀(2)의 신호 전하는 수평 CCD 수평 CCD 전송 레지스터(23) 아래의 수평 CCD 전송 레지스터(24)로 전송된다. 반면, 픽셀(3)의 신호 전하는 수평 CCD 전송 레지스터(24) 아래의 수평 CCD 전송 레지스터(25)로 전송되고, 픽셀(4)의 신호 전하는 수평 CCD 전송 레지스터(25) 아래의 가장 낮은 레벨에서 수평 CCD 전송 레지스터(26)로 전송된다.
또한, 복수개의 CCD 전송 레지스터로의 픽셀의 신호 전하의 할당은 상술한 실시예의 경우에서와 같이 축적 게이트를 사용하는 기술로만 제한되는 것은 아니다. 대신, 픽셀의 신호 전하들은 동일한 구성으로 수평-수평 전송 레지스터들을 사용함으로써 수평 CCD 전송 레지스터에 할당될 수 있다
도 5는 3라인 CCD 선형 센서를 간단한 방식으로 구현하는 본 발명의 또 다른 실시예의 상부도이다.
도면에 도시된 바와 같이, CCD 선형 센서(31)은 전형적으로 R(적색), G(녹색), B(청색) 기본색에 대해 서로 인접하게 순차적으로 제공되는 센서 어레이(a, b, 및 c); 센서 어레이(a)에 인접하여 센서 어레이(a)의 센서에 의해 구현되는 짝수 및 홀수 픽셀의 신호 전하를 수신하고 전송하기 위한 수평 CCD 전송 레지스터 d' 및 e'; 센서 어레이(c)에 인접하며 각각 센서 어레이(b)의 센서들에 의해 구현되는 짝수 및 홀수 픽셀의 신호 전하들을 수신하며 전송하기 위한 수평 CCD 전송 레지스터(f' 및 g'); 및 수평 전송 레지스터(g')에 인접하며 센서 어레이(c)의 센서들에 의해 구현되는 짝수 및 홀수 픽셀들의 신호 전하를 수신 및 전송하기 위한 수평 CCD 전송 레지스터(h' 및 i')를 포함한다.
또한, 이 실시예에 의해 구현되는 CCD 선형 센서(31)는, 센서 어레이(a 및 c) 사이에 위치한 센서 어레이(b)의 픽셀들의 신호 전하를 수평 CCD 전송 레지스터(f' 및 g')로 전송하기 위한 수직 레지스터 v; 수평 CCD 전송 레지스터(d' 및 e') 사이에 제공되는 수평-수평 전송 레지스터 j'; 수평 CCD 전송 레지스터(f' 및 g') 사이에 제공되는 수평-수평 전송 레지스터 k'; 수평 CCD 전송 레지스터(g' 및 h') 사이에 제공되는 수평-수평 전송 레지스터 l'; 및 수평 CCD 전송 레지스터(h' 및 i') 사이에 제공되는 수평-수평 전송 레지스터 m'를 더 포함한다.
수평 CCD 전송 레지스터(d', e', f', g', h', 및 i')는 각각 2위상 수평 구동 펄스 신호 Φh1 및 Φh2에 의해 구동되어 신호 전하를 수평 방향으로 순차적으로 전송한다
또한, 수평-수평 전송 레지스터 k'는 전송 펄스 신호 ΦHH1에 의해 구동되고, 수평-수평 전송 레지스터 l'는 전송 펄스 신호 ΦHH2에 의해 구동되며, 수평-수평 전송 레지스터 m' 및 수평-수평 전송 레지스터 j'는 전송 펄스 신호 ΦHH3에 의해 구동되어 수평 CCD 전송 레지스터 d', e', f', g', h', 및 i' 사이의 신호 전하 흐름을 제어한다.
판독 게이트 n'는 수평 CCD 전송 레지스터(e')의 픽셀들 사이에 제공되며, 수평 CCD 전송 레지스터(e') 및 판독 게이트(o')는 센서 어레이(c)와 수평 CCD 전송 레지스터(f')의 픽셀들 사이에 제공된다. 판독 게이트(n' 및 o')는 픽셀들의 신호 전하를 수평 CCD 전송 레지스터(e', d', h', 및 i')로 전송하도록 판독 펄스 신호 ΦROG에 의해 구동된다.
또한, 2위상 수직 구동 펄스 신호 ΦV1 및 ΦV2는 수직 레지스터(v)에 인가되어 센서 어레이(b)의 짝수 및 홀수 픽셀들의 신호 전하들을 수평 CCD 전송 레지스터(f' 및 g')로 전송한다.
그 다음, 앞서 설명한 실시예들과 마찬가지로, 이 실시예는 전술한 다른 실시예들과 유사한 구성을 가진다. 특히, 센서 어레이(a)의 픽셀들에 인접한 전송 게이트(n') 및 수평 CCD 전송 레지스터(e') 사이에 축적 게이트(p')가 제공되고, 센서 어레이(c)의 픽셀들에 인접한 전송 게이트(o')와 수평 CCD 전송 레지스터(f') 사이에 축적 게이트(q')가 제공된다. 축적 게이트(p' 및 q')에 축적 펄스 신호 ΦCHG를 인가함으로써, 판독 게이트(n' 및 o')와 수직 레지스터(v)로부터의 신호 전하가 축적 게이트(p' 및 q')에 일시적으로 저장된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의해 구현된 CCD 선형 센서(31)의 경우에, 서로 축적 게이트(p' 및 q')는 상술한 실시예의 경우와 마찬가지로 제공된다. 따라서, 동일한 센서 어레이의 픽셀 역할을 하는 센서들로부터 동시에 판독된 신호 전하들은 축적 게이트(p' 및 q')에 일시적으로 저장된다. 그 결과, 동일한 센서 어레이의 픽셀들의 신호 전하의 축적 기간은 센서 어레이가 센서 어레이(a, b, c)중 어느 것이던 관계없이 동일하다.
또한, 이 실시예의 경우에, 축적 게이트(p')와 수평 CCD 전송 레지스터(e') 사이에는 전위 장벽이 제공된다. 마찬가지로, 축적 게이트(q')와 수평 CCD 전송 레지스터(f') 사이에도 전위 장벽이 제공된다.
또한, 수평 CCD 전송 레지스터(d', e', f', g', h', 및 i')의 각각의 센서측의 일부에서 전위를 상승시켜 신호 전하가 센서측으로 흘러들어가는 것이 방지하는 것이 바람직하다.
3개의 센서 어레이(a, b, 및 c)를 서로 인접한 위치에 배열하는 것이 바람직하다. 그러나, 반드시 서로 인접한 위치에 배치되어야만 하는 것은 아니다. 예를 들어, 센서 어레이(a, b, c)는 2 내지 3라인 만큼 서로 분리된 위치에 배치될 수 있다.
그 다음, CCD 선형 센서(31)의 구체적인 구동 방법이 설명된다. 도 6a 내지 6l은 신호 전하의 순차 전송에 관련된 주요 소자들을 간단한 방식으로 도시한 상부도이다. 도 7은 전송 타이밍도를 도시한다.
도 6a 내지 6l은 센서 어레이(b 및 c)에 저장된 신호 전하의 전송을 도시하는 도면이다. 도면에서, 신호 전하는 타원으로 표시되어 있다. 빗금친 부분은 로우 레벨 즉, 오프 상태로된 부분을 나타낸다.
무엇보다도, 도 7에 도시된 시간 t1에서, 펄스 신호 Φh1, Φh2, ΦV1 및 ΦV2는 로우 레벨로 설정되는 반면 펄스 신호 ΦROG, ΦCHG, ΦHH1, ΦHH2, ΦHH3는 하이 레벨로 상승한다. 이 상태에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 신호 전하는 센서 어레이(c)의 픽셀로부터 축적 게이트(q')로 전송된다.
이 때 판독 펄스 신호 ΦROG를 하이 레벨로 상승시킴으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 신호 전하는 센서 어레이(a)의 픽셀로부터 축적 게이트(p')로 전송된다.
그 다음, 시간 t2에서 판독 펄스 신호 ΦROG만이 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경될 때, 판독 게이트(o')에 남은 신호 전하는 축적 게이트(q')로 전송된다. 이 때, 도 5에 도시된 바와 같은 판독 게이트(n')에 남은 신호 전하들은 축적 게이트(p')로도 전송된다.
그 다음, 시간 t3에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 로우 레벨로 설정될 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 하이 레벨로 상승되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되고, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되며, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH1, ΦHH2, 및 ΦHH3는 하이레벨로 상승하고, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀들의 신호 전하는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 축적 게이트(q')로부터 수평-수평 전송 게이트(k')로 전송된다. 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 이 때 하이 레벨로 설정되기 때문에, 어떤 경우에는, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀들의 신호 전하는 수평 CCD 전송 레지스터(f') 내에 계속 존재할 수 있다.
수평 구동 펄스 신호 Φh1은 로우 레벨로 설정되기 때문에, 축적 게이트(q')와 수평 CCD 전송 레지스터(f') 사이에는 전위 장벽이 존재하는 반면, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀들의 신호 전하들은 축적 게이트(q')가 로우 레벨로 설정되더라도 축적 게이트(q') 내에 계속 잔존한다.
축적 펄스 신호 ΦCHG를 로우 레벨로 설정하고 이 때 펄스 신호 Φh2 및 ΦHH3를 하이 레벨로 상승시킴으로써, 센서 어레이의 홀수 픽셀들의 신호 전하는 축적 게이트(p')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(e')로 전송된다.
로우 레벨로 리셋된 수평 구동 펄스 신호 Φh1로 인해 전위 장벽이 존재하기 때문에, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 축적 게이트(p')에 계속 잔존한다.
그 다음, 시간 t4에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 로우 레벨로 설정될 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 하이 레벨로 상승하고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되며, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH1, ΦHH2, 및 ΦHH3는 하이 레벨로 상승하고, 센서 어레이(b)의 픽셀들의 신호 전하는 도 6c에 도시된 바와 같이, 수직 레지스터(v)의 상부 스테이지(V1)으로 전송된다.
수평 CCD 전송 레지스터(f')에 남겨진 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀들의 신호 전하는 수평-수평 전송 레지스터(k')로 전송된다는 것에 주목해야 한다.
이 때 수평 구동 펄스 신호 Φh2를 로우 레벨로 설정함으로써 도 5에도시된 센서 어레이의 홀수 픽셀의 신호 전하는 수평 CCD 전송 레지스터(e')로부터 수평-수평 전송 레지스터(j')로 전송된다는 사실에 주목해야 한다.
그 다음, 시간 t5에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 하이 레벨로 상승하면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 하이 레벨로 상승하고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되고, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH1은 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH2 및 ΦHH3는 하이 레벨로 상승하고, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하는, 도 6d에 도시된 바와 같이 수평-수평 전송 레지스터(k')로부터 수평-수평 전송 레지스터(l')로 전송된다. 이 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh1은 하이 레벨이기 때문에, 어떤 경우에는, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(g') 내에 여전히 존재할 수 있다.
반면, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀의 신호 전하는 축적 게이트(q')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(f')로 전송된다.
이 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh1은 하이 레벨이기 때문에, 센서 어레이(a) 의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(j')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(d')로 전송된다.
또한, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀들의 신호 전하들은 축적 게이트(p')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(e')로 전송된다.
그 다음, 시간 t6에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 하이 레벨로 상승하면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 하이 레벨로 상승하고, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되며, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH1, ΦHH2, 및 ΦHH3는 하이 레벨로 상승하고, 센서 어레이(b)의 신호 전하들은, 도 6e에 도시된 바와 같이, 수직 레지스터(v)의 상부 스테이지(V1)로부터 하부 스테이지(V2)로 전송된다.
그 다음, 시간 t2에서, 수직 구동 펄스 신호 Φh1이 로우 레벨로 설정되면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되고, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 하이 레벨로 상승하고, 전송 펄스 신호 ΦHH1, ΦHH2, 및 ΦHH3는 하이 레벨로 상승하고, 센서 어레이(b)의 픽셀들의 신호 전하들은, 도 6f에 도시된 바와 같이, 수직 레지스터(v)의 하부 스테이지(V2)로부터 축적 게이트(q')로 전송된다.
또한, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(f')로부터 수평-수평 레지스터(k')로 전송된다.
수평 CCD 전송 레지스터(g')에 남겨진 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(l')로 전송된다는 사실에 주목해야 한다.
이 때 수평 구동 펄스 신호 Φh1을 로우 레벨로 설정함으로써, 센서 어레이(a)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(d')로부터 수평-수평 전송 레지스터(j')로 전송된다.
또한, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(e')로부터 수평-수평 전송 레지스터(j')로 전송된다.
그 다음, 시간 t8에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 하이 레벨로 상승하면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 하이 레벨로 상승하고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되며, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH1 및 ΦHH2는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH3는 하이 레벨로 상승하고, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은, 도 6g에 도시된 바와 같이, 수평-수평 전송 레지스터(l')로부터 수평-수평 전송 레지스터(m')로 전송된다. 이 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 하이 레벨로 설정되기 때문에, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은, 어떤 경우에는, 수평 CCD 전송 레지스터(h') 내에 역시 존재할 수 있다.
또한, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(k')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(g')로 전송된다.
그 다음, 수평 구동 펄스 신호 Φh2를 하이 레벨로 상승시킴으로써, 센서 어 레이(b)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 축적 게이트(q')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(f')로 전송된다.
로우 레벨로 리셋된 수평 구동 펄스 신호 Φh1로 인해 전위 장벽이 존재하기 때문에, 센서 어레이(b)의 짝수 픽셀들의 신호 전하는 축적 게이트(q') 내에 계속 잔존한다.
이 때, 수평 구동 펄스 신호 Φh2를 하이 레벨로 상승시킴으로써, 센서 어레이(a)의 홀수 픽셀들의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(j')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(e')로 전송된다.
또한, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀들의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(j')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(d')로 전송된다.
그 다음, 시간 t9에서, 도 6h에 도시된 바와 같이, 전송 펄스 신호 ΦHH2가 하이 레벨로 변할때, 신호 전하들은 기본적으로 도 6g에 도시된 바와 같이 동일한 위치에 잔존한다. 통상적으로, 수평-수평 전송 레지스터들은 수평 CCD 전송 레지스터들보다 낮은 전위로 구동되기 때문에, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀들의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(g')로부터 수평-수평 전송 레지스터(l')로 흐른다.
그 다음, 시간 t10에서, 도 6i에 도시된 바와 같이, 전송 펄스 신호 ΦHH1이 하이 레벨로 변할 때, 신호 전하들은 기본적으로 도 6g 및 도 6h에 도시된 바와 같이, 동일한 위치에 잔존한다. 그러나, 어떤 경우에는, 센서 어레이(b)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스토(f')로부터 수평-수평 전송 레지스터(k')로 흐른다.
또한, 상술한 바와 같이, 각각의 수평 CCD 전송 레지스터 내의 센서측 상의 일부에서 전위를 얇게 함으로써, 시간 t10에서 전송 펄스 신호 ΦHH1이 하이 레벨로 설정되더라도, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하들이 수평 CCD 전송 레지스터(g')로부터 센서측 상의 수평-수평 전송 레지스터(k')로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀의 신호 전하들이 센서 어레이(b)의 홀수 픽셀의 신호 전하들과 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
그 다음, 시간 t11에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 로우 레벨로 설정되면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되고, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 로우 레벨로 설정되고, 전송 펄스 신호 ΦHH1, ΦHH2,및 ΦHH3는 하이 레벨로 상승하고, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀들의 신호 전하는 수평 CCD 전송 레지스터(g')로부터 수평-수평 레지스터(l')로 전송된다.
수평 CCD 전송 레지스터(h') 내에 남아있는 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀들의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(m')로 전송되는 것을 주의해야 한다.
센서 어레이(b)의 홀수 픽셀들의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(f')로부터 수평-수평 전송 레지스터(k')로 전송된다.
이 때, 수평 구동 펄스 Φh2를 로우 레벨로 설정함으로써, 센서 어레이(a)의 홀수 픽셀들의 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(e')로부터 수평-수평 전송 레지스터(j')로 다시 전송된다.
또한, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀들의 신호 전하들은, 수평 CCD 전송 레지스터(d')로부터 수평-수평 전송 레지스터(j')로 다시 전송된다.
그 다음, 시간 t12에서, 수평 구동 펄스 신호 Φh1이 하이 레벨로 상승하면, 수평 구동 펄스 신호 Φh2는 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV1은 로우 레벨로 설정되고, 수직 구동 펄스 신호 ΦV2는 로우 레벨로 설정되고, 판독 펄스 신호 ΦROG는 로우 레벨로 설정되고, 축적 펄스 신호 ΦCHG는 하이 레벨로 상승하고, 전송 펄스 신호 ΦHH1, ΦHH2, 및 ΦHH3는 로우 레벨로 설정되고, 센서 어레이(c)의 홀수 픽셀들의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(m')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(i') 전송되고, 센서 어레이(c)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은, 도6k에 도시된 바와 같이, 수평-수평 전송 레지스터(l')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(h')로 전송된다.
또한, 센서 어레이(b)의 홀수 픽셀의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(k')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(g')로 전송된다.
나아가, 수평 구동 펄스 신호 Φh1은 하이 레벨이기 때문에, 센서 어레이(b)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 축적 게이트(q')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(f')로 전송된다.
수평 구동 펄스 신호 Φh1을 하이 레벨로 상승시킴으로써, 센서 어레이(a)의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(j')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(d')로 전송된다.
또한, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀의 신호 전하들은 수평-수평 전송 레지스터(j')로부터 수평 CCD 전송 레지스터(e')로 전송된다.
그 다음, 시간 t13에서, 축적 펄스 신호 ΦCHG가 로우 레벨로 변하면, 센서 어레이(b)의 짝수 픽셀들의 신호 전하와 같은 축적 게이트(q') 내의 신호 전하들은 도 6l에 도시된 바와 같이 수평 CCD 전송 레지스터(f')로 전송된다.
이 때, 센서 어레이(a)의 짝수 픽셀들의 신호 전하와 같은 축적 게이트(p')에 남겨진 신호 전하들은 수평 CCD 전송 레지스터(e')로도 전송된다.
따라서, 센서 어레이(b 및 c)의 픽셀들의 신호 전하들은, 수평 CCD 전송 레지스터(f', g', h', 및 i')로 각각 전송되는 홀수 픽셀들의 신호 전하 및 짝수 픽셀들의 신호 전하로 분리된다.
이 상태에서, 수평 CCD 전송 레지스터(f', g', h', 및 i')에 수평 구동 펄스 신호 Φh1 및 Φh2를 순차적으로 인가함으로써, 신호 전하들은 수평 방향으로 전송될 수 있다.
또한, 센서 어레이(a)의 픽셀들의 신호 전하들은, 수평 CCD 레지스터(d' 및 e')로 각각 전송되는 홀수 픽셀들의 신호 전하와 짝수 픽셀의 신호 전하로 분리된다. 이 상태에서, 수평 CCD 전송 레지스터(d' 및 e')에 수평 구동 펄스 신호 Φh1 및 Φh2를 순차적으로 인가함으로써, 신호 전하들은 수평 방향으로 전송될 수 있다.
이와 같은 전송시에, 센서 어레이(a, b, 및 c)의 픽셀들의 신호 전하들은, 센서 어레이들간의 시간적 차이를 만들지 않고 출력될 수 있는 짝수 픽셀들의 신호 전하와 홀수 픽셀들의 신호 전하로 분리된다.
센서 어레이 a, b, 및 c는 서로 인접하게 배치되어 있기 때문에, 신호 전하판독 동작시에 공간적 편차가 상당히 감소될 수 있어, 전하를 전압으로 변환하기 위한 변환 장치 후단에 메모리 또는 보정 회로를 제공할 필요없이 색차 등이 제거될 수 있다.
상술한 실시예들 각각은, 판독 게이트 전극 및 축적 게이트 전극을 포함하는 구성을 가진다. 그러나, 판독 게이트 및 축적 게이트 모두에 공통되는 하나의 게이트 전극을 제공하는 것도 역시 가능하다. 이와 같은 구성이 아래와 같이 기술될 것이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 반도체 장치의 표면 상에서 판독 게이트 역할을 하는 부분(41)과 축적 게이트 역할을 하는 부분(42)에는 서로 다른 불순물 농도 n- 및 n+ 가 제공되어, 축적 게이트(42)측의 전위가 도 8b에 도시된 바와 같이 낮은 구성이 제공된다. 이들 영역(41 및 42) 상에 만들어진 공통 전극(43)은 구동 펄스 신호 ΦRCG에 의해 구동된다.
이와 같은 구성에서, 판독 게이트(41)과 축적 게이트(42)에 독립적으로 게이트 전극이 제공되는 구성에서와 같이, 센서 어레이(40)의 센서들의 신호 전하는 축적 게이트(42)에 동시에 판독 및 저장되어 복수개의 수평 CCD 전송 레지스터에 할당된다.
판독 게이트(41)과 축적 게이트(42)가 상술한 바와 같은 공통 전극(43)을 공유하는 구성을 제공함으로써, 전극의 개수는 감소될 수 있고 제조 공정이 보다 간단해질 수 있다.
또한, 게이트 전극(43)이 두껍더라도, 게이트 전극이 판독 게이트(41)과 축적 게이트(42)에 대해 독립적으로 제공되는 구성에 비해 판독 게이트(41) 및 축적 게이트(42)의 전체 폭이 작게 만들어 질 수 있다. 게이트 전극을 두껍게 형성함으로써, 게이트 전극(43)의 저항이 감소될 수 있다. 또한, 두꺼운 게이트 전극(43)은 게이트 전극(43) 및 게이트 전극(43) 상부에 있는 접촉부가 용이하게 형성될 수 있다는 장점을 제공한다. 또 다른 장점은, 전체 전극 두께를 감소시킴으로써, 인접한 센서들간의 갭이 또한 감소될 수 있다.
단지 하나의 센서 어레이가 축적 게이트(42)와 관련되어 있을 때, 축적 게이트(42)는 신호 전하를 판독하기 위해 단지 하나의 구동 타이밍을 필요로 한다. 따라서, 축적 게이트(42) 및 판독 게이트(41)은 상술한 바와 같이, 공통 게이트 전극(43)을 공유하도록 구성될 수 있다.
따라서, 공통 게이트 전극(43)을 공유하는 축적 게이트(42)와 판독 게이트(41)은 도 1, 3, 4, 및 5에 도시된 구성에서 최상위 센서 어레이(a)에 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서들의 신호 전하는 축적 게이트에 동시에 전송되어, 센서들간의 축적 기간 편차가 제거될 수 있다. 그 결과, 신호 전하 페치시의 공간적 및 시간적 편차와 이러한 차이에 의해 유발되는 감도차는 기본적으로 제거된다.
따라서, 고체 촬상 장치에서 양호한 신호 출력이 얻질 수 있으며, 신호 전하들을 복수개의 전송 레지스터에 할당함으로써 신호 전하들을 고속으로 전송할 수있다.
상술한 각각의 실시예는 본 발명에 의해 제공되는 선형 센서를 구현한다. 본 발명은 센서들이 매트릭스 형태로 배치되는 영역 센서들에도 적용될 수 있다.
영역 센서의 경우, 2차원 센서 매트릭스에서 수평선을 따라 배치된 일련의 센서들은 센서 어레이로 간조된다.
영역 센서의 구성에서, 전형적으로, 각각의 센서 어레이는 센서들로부터 판독된 신호 전하들이 전송되는 수직 전송 레지스터를 포함한다. 신호 전하들은 신호 전하들이 최종적으로 출력되는 복수개의 수평 전송 레지스터로 더 전송된다. 이러한 구성은 수직 전송 레지스터와 수평 전송 레지스터 사이에 제공되는 축적 게이트를 역시 포함한다.
축적 게이트는 수평 전송 레지스터들 사이에서 신호 전하를 분배한다.
따라서, 신호 전하들은 영역 센서 내에서 고속으로 전송된다.
고체 촬상 장치 및 그 구동 방법은 상술한 실시예로만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 진정한 정신으로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명에 따르면, 센서로부터 축적 게이트로 신호 전하들을 동시에 전송함으로써, 전하 페치시의 공간적 및 시간적 편차와 이에 따른 판독시의 감도차는 기본적으로 제거될 수 있다.
그 결과, 고체 촬상 장치에서 양호한 신호 출력이 얻어질 수 있으며, 신호 전하들을 복수개의 전송 레지스터들에 할당함으로써 신호 전하들이 고속으로 전송될 수 있다.
양호한 실시예들이 특정의 용어를 사용하여 기술되었지만, 이와 같은 설명은 예를 들기 위한 것이며 첨부된 청구 범위의 정신 및 영역으로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명에 의해 제공되는 고체 촬상 장치의 구성에서, 센서 어레이의 센서들의 신호 전하를 동시에 판독하여 저장하기 위한 축적 게이트가 제공되어, 센서들의 신호 전하들이 동시에 판독되는 바로 그 축적 기간 동안에 저장될 수 있다. 그 결과, 센서 어레이의 센서들의 감도는 균일하게 만들어질 수 있고 신호 전하 페치의 편차가 제거될 수 있으며, 본 발명에 의해 제공되는 방법에 따르면, 센서 어레이의 센서들의 신호 전하는 동시에 판독되어 축적 게이트에 동시에 저장된다. 그 결과, 센서 어레이의 센서들의 감도는 균일하게 만들어질 수 있고 편차없이 신호 전하들의 판독 동작이 수행될 수 있다.

Claims (8)

  1. 고체 촬상 장치에 있어서,
    복수개의 센서를 포함하는 센서 어레이; 및
    상기 센서 어레이의 상기 센서들로부터 신호 전하들을 전송하기 위한 복수개의 전송 레지스터를 포함하고,
    상기 센서들로부터 신호 전하들을 동시에 판독하고 상기 신호 전하들을 축적하고 상기 신호 전하들을 상기 전송 레지스터들에 할당하기 위한 축적 게이트가 상기 센서 어레이와 상기 전송 레지스터 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 어레이 및 상기 축적 게이트 사이에 제공되는 판독 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축적 게이트는, 전송 방향으로 향하는 전위차를 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서들의 신호 전하들은, 상기 축적 게이트에 축적되어 상기 센서들 중 하나의 센서에 의해 각각 발원되는 전하 단위로 할당되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서들의 신호 전하들은, 상기 센서 어레이의 각각의 홀수 센서 및 각각의 짝수 센서에 대한 상기 전송 레지스터들로 할당되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 복수개의 센서를 포함하는 센서 어레이; 상기 센서 어레이의 센서들로부터 신호 전하들을 전송하기 위한 복수개의 전송 레지스터; 및 상기 센서 어레이와 상기 전송 레지스터들 사이에 제공된 축적 게이트를 포함하는 고체 촬상 장치를 구동하기 위한 방법으로서,
    상기 센서들로부터 상기 축적 게이트로 신호 전하들을 동시에 판독하는 단계;
    상기 축적 게이트로부터 상기 전송 레지스터들로 상기 센서들의 상기 신호 전하들을 할당하는 단계; 및
    상기 신호 전하들을 출력하도록 상기 전송 레지스터들을 구동하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전송 레지스터들은 동시에 구동되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치 구동 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 센서들의 신호 전하들은, 상기 센서 어레이의 각각의 홀수 센서 및 각각의 짝수 센서에 대한 상기 전송 레지스터들로 할당되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치 구동 방법.
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