KR970007800B1 - 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자 및 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자 및 이의 구동방법

제1도는 종래기술에 의한 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자 구조도.

제2도는 본 발명에 의한 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자 구조도.

제3도는 본 발명에 의한 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자의 부분적인 구조도.

제4도는 본 발명에 의한 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자의 타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수평 CCD쉬프트레지스터2 : 쉬프트게이트

3,4,5 : 포토다이오드어레이6 : FD

7 : 센싱앰프

본 발명은 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자(CCD ; Charge Coupled Device) 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 특히 컬러 이미지(color image)촬상에 적당하도록 한 선형(linear) CCD구조 및 CCD구동방법에 관한 것이다.

종래의 컬러 선형 CCD는 제1도에 도시된 바와 같이 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색별로 선형 CCD 3세트로 구성된다.

각각의 CCD세트는 포토다이오드어레이(Photo diode array)(3, 4, 5)와, PD어레이 양측에 위치한 쉬프트게이트(Shift gate)(2)와, 쉬프트게이트 상, 하에 위치한 수평 CCD아날로그 쉬프트레지스터(HCCD ; Horizontal CCD analog shift register)(1)와, 소자의 일축에 위치한 FD(Floating Diffusion)(6)와, FD에 연결된 센싱앰프(sensing amplifier)(7)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 컬러 선형 CCD의 동작을 설명하면, PD에서 광전변환된 신호전하를 쉬프크게이트(2)가 온될 때 HCCD(1)에 이동시키되 PD의 순번을 홀수, 짝수로 나누어 지그재그방식으로 위, 아래에 위치한 HCCD(1)에 각각 이동시킨 다음 HCCD의 클럭(clock)에 의해 제1도에서 우측방향으로 이동시킨 후 FD(6)와 센싱앰프(7)에 의해 신호를 추출한다.

적색, 녹색, 청색의 3개의 선형 CCD의 컬러필터(color filter)를 제외하면 구성이 동일하므로 동작은 동일하게 이루어지며 적색, 녹색, 청색 각각의 3개의 출력(R, G, B)에서 적색, 녹색, 청색에 해당되는 신호가 출력된다.

이와 같이 종래의 선형 CCD는 포토다이오드어레이 하나당 2개의 HCCD와 1개의 FD 및 센싱앰프를 필요로 하기 때문에 R, G, B 3색을 추출하기 위해서는 그 구조가 흑백용 선형 CCD구조보다 3배 복잡해지고 R과 G, 그리고 G와 B사이의 공간에 각각 2개의 쉬프트레지스트와 2개의 HCCD가 위치하므로 각 포토다이오드어레이 사이의 간격이 넓어져 색분리도가 수직방향으로 나쁜 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 구조가 간단하고 색분리도 및 해상도가 향상된 선형 컬러 CCD구조 및 이의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자는 녹색감지용 포토다이오드어레이를 중앙에 두고 그 상, 하에 적색감지용 포토다이오드어레이와 청색감지용 포토다이오드어레이가 위치하여 이루어지는 광전변환에 의해 신호전하를 생성하는 포토다이오드어레이부와, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이와 적색감지용 포토다이오드어레이사이 및 녹색감지용 포토다이오드어레이와 청색감지용 포토다이오드어레이사이에 각각 위치하며 상기 각각이 포토다이오드어레이에서 생성된 신호전하를 받아 소정방향으로 이동시키는 수평 CCD쉬프트레지스트부, 상기 수평 CCD쉬프트레지스트부 상, 하에 위치하며 온, 오프동작에 의해 상기 포토다이오드어레이에서 생성된 신호전하를 상기 수평 CCD쉬프트레지스트부로 이동시키는 쉬프트게이트부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도에 본 발명의 선형 CCD구조를 도시하였다.

본 발명에 의한 선형 CCD구조는 제2도에 도시된 바와 같이 R, G, B용 PD어레이(3, 4, 5)를 따로따로 배열하되 R과 G사이 그리고 G와 B사이에 HCCD(1)를 각각 위치시켰다.

상기 HCCD(1)는 2상(2-phase) 이중 폴리실리콘구조로서 종래와 동일하다.

녹색용 PD어레이(4)는 제3도에 도시된 바와 같이 적색이나 청색에 비해 수평방향으로의 폭이 1/2이 되도록 구성한다.

녹색용 PD어레이(4)에서의 전하출구는 PD(4)를 수직으로 나누는 중앙선에 대칭으로 해도 무방하나, 적색이나 청색용 PD의 전하출구는 중앙선에서 한편으로 치우쳐 있게 하여 FD(6)쪽에서 보았을 때 제3도와 같이 적색은 중앙선에서 오른쪽에, 청색은 중앙선에서 왼쪽에 있게 하여 녹색용 PD(4)에서 전하가 이용되는 방향과 같은 선상에 있도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 선형 CCD의 동작을 설명하면, 적색과 청색감지용 PD(3, 5)에서 광전변환된 신호전하는 일정시간 누적된 다음 제4도에 도시한 타이밍도와 같이 쉬프트게이트(ø_sg-R/B)가 온될 때 제2도의 실선 화살표방향으로 PD(3, 4)에서 HCCD(1)로 전하가 이동한다.

그리고 난 다음 제4도의 Hø1, Hø2의 클럭펄스에 의해 FD(6)쪽으로 수평이동하여 제4도의 출력처럼 청색, 적색, 청색…순으로 리셋클럭에 맞춰 출력신호를 얻는다.

다음에 녹색감지용 PD(4)에서 빛에 의해 생성된 신호전하는 제4도의 쉬프트게이트(ø_sg-G)가 온될 때 지그재그방식으로, 예를 들면 홀수번째 PD의 전하는 아래쪽 HCCD(1)로, 짝수번째는 윗쪽 HCCD로 제2도의 점선 화살표 방향으로 이동한다.

그다음 제4도의 Hø1, Hø2의 클럭펄스에 의해서 오른쪽으로 이동하여 FD(6)와 센싱앰프(7)에 의해 신호전하는 전압으로 제4도의 출력파형의 중앙부와 같이 출력된다.

이때, 녹색감지용 PD(4)는 세로축 크기는 적색이나 청색의 경우와 같지만 가로축 크기가 적색이나 청색의 경우보다 1/2크기로 작고 PD의 갯수가 많기 때문에 고해상도의 휘도신호를 얻을 수 있다.

일반적으로 사람의 눈은 색신호에 의한 해상도는 낮고 명암을 나타내는 휘도신호의 해상도는 훨씬 우수하기 때문에 R, G, B 모두의 PD크기를 작게 하고 갯수는 늘려서 해상도를 높이는 것보다 휘도신호에 관계되는 녹색의 경우에만 PD크기를 줄이고 적색과 청색은 PD크기를 늘리면 구조도 간단히 하면서 해상도도 높일 수 있게 된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 선형 CCD에 비해 HCCD, 쉬프트게이트, FD 및 센싱앰프수를 대폭 줄일수 있어 구조가 휠씬 간단해지고 R, G, B의 세로축 간격이 줄어 색분리도가 항상되며, 녹색감지용 PD를 적색과 청색감지용 PD보다 그 폭을 1/2로 함으로써 해상도가 2배이상 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)를 중앙에 두고 그 상, 하에 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)가 위치하여 이루어지는 광전변환에 의해 신호전하를 생성하는 포토다이오드어레이부와, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)와 적색감지용 포토다이오드어레이(3)사이 및 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)사이에 각각 위치하며 상기 각각의 포토다이오드어레이(4)에서 생성된 신호전하를 받아 소정방향으로 이동시키는 수평 CCD쉬프트레지스트부(1), 상기 수평 CCD쉬프트레지스트(1) 상, 하에 위치하며 온, 오프동작에 의해 상기 포토다이오드어레이에서 생성된 신호전하를 상기 수평 CCD쉬프트레지스트부(1)로 이동시키는 쉬프트게이트부(2)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)의 포토다이오드 단위셀은 상기 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5) 각각의 포토다이오드 단위셀에 비해 수평폭이 1/2인 것을 특징으로 하는 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)는 지그재그방식으로 그 상, 하에 위치한 2개의 수평 CCD쉬프트레지스트부(1) 양쪽으로 번갈아가며 신호전하를 이동시키는 것을 특징으로 하는 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)는 각각 그 하부와 상부에 위치한 수평 CCD쉬프트레지스트부(1)에 일방향으로 신호전하를 이동시키는 것을 특징으로 하는 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)의 포토다이오드 단위셀의 신호전하 방출구는 상기 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5) 각각의 포토다이오드 단위셀의 신호전하 방출구와 방향은 반대이고 위치는 동일한 수직선상에 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자.
6. 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)를 중앙에 두고 그 상, 하에 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)가 위치하여 이루어지는 광전변환에 의해 신호전하를 생성하는 포토다이오드어레이부와, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)와 적색감지용 포토다이오드어레이(3)사이 및 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)사이에 각각 위치하며 상기 각각의 포토다이오드어레이(4)에서 생성된 신호전하를 받아 이동시키는 수평 CCD쉬프트레지스트부(1), 상기 수평 CCD쉬프트레지스트(1) 상,하에 위치하며 온, 오프동작에 의해 상기 포토다이오드어레이에서 생성된 신호전하를 상기 수평 CCD쉬프트레지스트(1)로 이동시키는 쉬프트게이트부(2)를 포함하여 구성된 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자 구동방법에 있어서, 상기 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)에서 신호전하를 먼저 추출하고 난후, 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)에서 신호전하를 추출하거나 이와 반대로 상기 녹색감지용 포토다이오드어레이(4)에서 신호전하를 추출하고 난후, 상기 적색감지용 포토다이오드어레이(3)와 청색감지용 포토다이오드어레이(5)에서 신호전하를 추출하는 것을 특징으로 하는 촬상장치용 선형 컬러 전하결합소자 구동방법.