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KR930005746B1 - 지그재그 인터라인 고체 촬상소자 - Google Patents

지그재그 인터라인 고체 촬상소자 Download PDF

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문정환
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Abstract

내용 없음.

Description

지그재그 인터라인 고체 촬상소자
제1도는 종래의 인터라인 전송 CCD구조도.
제2도는 본 발명에 따른 지그재그 인터라인 고체 촬상소자 구조도.
제3도는 제2도의 A, B영역 확대도 및 단면도.
제4도는 제2도에서 C, D영역 확대도.
제5도는 제2도에서 E영역 확대도 및 단면도.
제6도는 제2도에서 E영역 홀수라인의 신호쉬프트 동작상태 설명도.
제7도는 제2도에서의 타이밍도로써 (a)도는 라인단위 타이밍도 이고, (b)도는 프레임단위 타이밍도이다.
제8도는 제7b도에서 a영역 확대도 및 전하흐름 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
FD : 플로딩디퓨전 HCCD : 수평CCD
OG : 출력게이트 P1,P2 : 폴리게이트
PD : 포토다이오드 TG : 전송게이트
VCCD : 수직CCD φS : 쉬프트클럭
본 발명은 CCD고체 촬상소자에 관한 것으로, 특히 동작방법 및 구조를 간단히하여 양산 및 원가절감에 적당하도록한 지그재그인터라인 고체 촬상소자에 관한 것이다.
종래에는 제1도와 같이 포토다이오드(PD)에서 수직으로 전하(Charge)를 전송하는 수직CCD(VCCD)와 수평방향으로 출력앰프(Output Amp)까지 전송하는 수평CCD(HCCD)로 구성된다.
VCCD를 동작시키기 위해서 Vφ1, Vφ2, Vφ3, V04등 4개의 수직클럭과 HCCD를 동작시켜 출력신호(Output Signal)를 뽑기위해 Hφ1, Hφ2, RG등 3개의 클럭등 총 7개의 클럭이 필요하다.
이와 같은 종래의 기술구성에서 포토다이오드(PD)에 있던 영상 정보들은 4개의 클럭( Vφ~ Vφ4)에 의해 VCCD를 통해 수직방향으로 HCCD까지 전송되고, HCCD에 도달한 신호는 클럭(Hφ1, Hφ2)에 의해 출력 게이트(OG)까지 이동하여 클럭(RG)에 의해 원하는 영상정보를 추출한다.
여기서 FD는 플로딩디퓨2전(Floating Diffusion)이다. 그러나 이와 같은 종래의 기술구성은 동작시키기 위해 필요한 클럭이 7개로 클럭의 갯수가 많으며, CCD동작을 위한 주변 IC들이 복잡하여 제작단가가 비싸지는 단점이 있었다.
이에 따라 본 발명은 상기한 단점을 해결하기 위해 종래의 구조가 2차원 영상소자를 동작시키기 위해서 갖고 있는 수직 및 수평 CCD의 관계를 탈피하여 단지 수평 CCD(HCCD)만으로도 동작시킬 수 있게한 것으로써, 제2도에 도시한 바와 같이 포토다이오드(PD)와 CCD의 연결은 A, B영역과 같이 구성되며 홀수라인(B영역)과 짝수라인(A영역)의 차이는 제3도에 도시된 바와 같이 폴리게이트(P1,P2)의 왼쪽 가장자리에 배리어 임플란트(Parrier implant)를 한것(A영역)과 폴리게이트(P1,P2)의 오른쪽 끝에 배리어 임플란트를 한(B영역) 차이가 있다.
또한 CCD각 라인의 연결부분은 C, D영역과 같이 반원형으로 구성하며 제4도에 도시된 바와 같이, 즉, 곡률부분은 짝수개의 폴리게이트(P1) 및(P2)로 구성되어 있으며 상측라인의 데이타를 하측라인으로 전송하는 기능을 갖는다.
한편 홀수라인과 짝수라인의 분리부분(E영역)은 제5도와 같이 포토다이오드(PD)의 가장 아랫라인과 폴리게리트(P1,P2)로 구성된 쉬프트게이트(Shift gate) 및 신호의 방향을 반대로 바꿔주는 HCCD영역으로 구성된다.
플로팅 디퓨전(FD) 영역(F영역)은 홀수 및 HCCD통로가 함께 동일한 FD에 연결되도록 출력게이트(OG)를 소발톱모양으로 만든다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 지그재그 인터라인 고체 촬상소자에서 포토다이오드(PD)에 저장된 영상정보는 제8도와 같이 ②-②'시간(time)에서 포토다이오드(PD)로부터 Hφ2(P2영역) 클럭이 인가되는 영역으로 넘어가며 ③-③'시간에서부터 HCCD를 따라 정보가 전송된다.
신호가 한 라인의 끝에 도달하면 제4도와 같이 곡률을 따라 다음 라인으로 이동하며 마지막 라인 포토다이오드(PD)가 위치한 곳까지 온 정보는 원래 그 정보의 위치가 홀수라인이었으면 제6도처럼 홀수 수평라인을 통해 신호의 방향을 반대로 해주고 짝수라인이면 짝수 수평라인을 통해 원래 신호방향으로 정보를 내보냄으로써 각 라인마다 홀수, 짝수라인의 신호 전송방향이 틀린 것을 한 방향으로 재정리 시켜준다. 이때 홀수라인의 신호방향을 반대로 해주기 위해서 만든 홀수 수평라인까지 정보를 전송하기 위해선 홀수라인인 경우만 제6도와 같은 타이밍으로 쉬프트클럭(φS)을 동작시켜 짝수 수평라인에 놓여진 홀수라인정보를 홀수 수평라인까지 이동시킨다. 이때의 전하흐름은 제6도의 전하흐름과 같다. 제7도의 라인단위 파형처럼 쉬프트클럭(φS)은 짝수라인에서는 로우(Low) 상태를 유지하여 짝수 수평라인에 있는 신호를 홀수 수평라인으로 넘어가는 것을 막고 홀수라인에서는 클럭(Hφ1,Hφ2)이 DC상태를 유지하는 수평블랭킹(Blamking)기간동안 짝수 수평라인에 있는 신호를 홀수 수평라인으로 넘긴다. 따라서 짝수 수평라인에 신호가 있을 경우 홀수 수평라인은 비교 홀수 수평라인에 정보가 있을 경우는 짝수 수평라인이 비게된다.
이렇게 해서 홀수나 짝수 각각을 통해서 전송되는 신호는 각각의 출력게이트(OG)를 통해 플로팅디퓨전(FO)에서 합쳐지는데 이때 한쪽 라인에 정보가 있을 경우 반대쪽라인은 비었기때문에 두개의 수평 CCD라인을 통해서 나오는 정보는 사실상 하나가 된다.
또한 이 구조는 비 인터페이스(Non interlace)이기때문에 1프레임(Frame)에서 한번 전송게이트(TG)가 동작(Turn On)된다. (제7b도참조)
결국 HCCD를 동작시키는 기존의 Hφ1, Hφ1, RG클럭과 기존의 VCCD를 동작시키는 Vφ1, Vφ2, Vφ3, Vφ4등 4개의 클럭대신 쉬프트클럭(φS)하나로 대신하여 클럭 동작방법이 간단해졌다.
이와 같이 본 발명에 따른 지그재그 인터라인 고체 촬상소자는 CCD영상소자 구동방법 및 구조가 간단하고 CCD영상소자 구동을 위한 주변 IC들이 간단해져서 양산시 원가 절감 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 고체 촬상소자를 구성함에 있어서, 수직 CCD를 제거하고 수평 CCD만으로 구성하되 짝수라인은 폴리게이트의 좌측 가장자리에 배리어 임플란트를 하고 홀수라인은 폴리게이트의 우측끝에 배리어 임플란트를 하여 포토다이오드와 CCD를 연결하고, 짝수개의 폴리게이트로 CCD 각 라인을 연결하고, 홀수라인과 짝수라인의 분리부분은 포토다이오드의 가장 아랫라인과 쉬프트게이트 및 신호방향을 바꿔주는 HCCD영역으로 구성하고, 홀수 및 짝수 HCCD통로가 함께 동일한 플로팅디퓨전에 연결되도록 출력게이트를 소발톱형으로 만든것을 특징으로 하는 지그재그 인터라인 고체 촬상소자.
  2. 제1항에 있어서, CCD각 라인을 연결하는 짝수개의 폴리게이트는 반원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 지그재그 인터라인 고체 촬상소자.
  3. 제1항에 있어서, 홀수라인과 짝수라인의 분리부분에서 쉬프트게이트는 폴리게이트로 구성한 것을 특징으로 하는 지그재그 인터라인 고체 촬상소자.
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