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KR950013435B1 - 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자 - Google Patents

정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자 Download PDF

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KR950013435B1
KR950013435B1 KR1019920008682A KR920008682A KR950013435B1 KR 950013435 B1 KR950013435 B1 KR 950013435B1 KR 1019920008682 A KR1019920008682 A KR 1019920008682A KR 920008682 A KR920008682 A KR 920008682A KR 950013435 B1 KR950013435 B1 KR 950013435B1
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김광호
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Abstract

내용 없음.

Description

정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자
제 1 도는 종래 기술에 따른 2출력단자형 정상상 및 거울상을 위한 고체촬상소자를 나타내는 구조도.
제 2 도는 종래 기술에 따른 1출력단자형 정상상 및 거울상을 위한 고체촬상소자를 나타내는 구조도.
제 3 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자의 일실시예를 나타내는 구조도.
제 4 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자의 수평전송 CCD에 배치되는 게이트를 나타낸 평면도.
제 5 도는 제 4 도의 A-A'선을 따라 절단된 상태를 나타내는 단면도.
제 6 도 (a) 및 (b)는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자의 제어게이트에 의해 전하 전송되는 때의 전위분포도.
제 7 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 고체촬상소자의 다른 실시예를 나타내는 구조도이다.
이 발명은 전하결합소자(CCD)형 고체촬상소자에 관한 것으로, 특히 상열수평전송단의 정보가 제어용 게이트에 의하여 하열 수평전송단에 병렬로 전송되게 하거나 상기 상열 수평전송단의 정보가 상기 상열 수평전송단과 연결된 하열 수평전송단에 직렬로 전송되게 하여 정상상 및 상기 정상상에 대하여 좌우반전된 거울상을 선택적으로 형성시킬 수 있는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자에 관한 것이다.
일반적으로 CCD형 고체촬상소자를 구성하는 주요소자인 CCD는 실리콘 기판상에 실리콘 산화막이 얇게 형성되고 상기 산화막의 상부에 미세한 전극이 다수개 배열되어 있어 일전극에 이웃하는 전극보다 높은 전압을 인가하면 상기 일전극의 하부의 실리콘층내에 전하를 축적해 두는 전위우물(potential well)이 형성된다. 이후 상기 일전극의 전압을 저하시키며 이웃하는 전극의 전압을 높게하면 이웃하는 우물이 깊어져서 상기 전하는 이웃하는 우물로 유입된다. 이러한 동작이 순차적으로 진행되어 전하가 외부의 신호에 의해 전송된다. CCD의 이러한 특성을 이용하여 종횡으로 배열된 CCD구조로서 신호전하를 임의의 출력단에 순차적으로 전송시킬 수 있어 된다.
한편, 배열된 광 다이오드등의 구조를 이용하여 각 화소에 입사되는 광량에 비례하는 신호전하를 만들고 이를 CCD 구조를 이용하여 전송시키면, 차례로 끄집어내는 신호는 TV의 화상신호가 된다. 이러한 화소를 1차원으로 배열하여 응용한 것을 라인(line) 센서, 상기 화소를 2차원으로 배열하여 응용한 것을 에리어(area) 센서 혹은 고체촬영소자(Solid-Stote Image Sensor)라고 하며 라인센서는 팩스(FAX), 복사기 등에 사용되고 에리어 센서는 가정용 카메라 일체형 VTR 등에 사용된다. 또한, CCD는 전극구조에 따라 가상게이트 구조, 2상 구조, 3상 구조 및 4상등의 구조로 구분되며 에리어 센서는 빛을 전하로 바꾸는 수광부와 CCD로 이루어진 전송부의 소자 구성방법에 따라 IT-CCD형, FT-CCD형으로 분류되며 최근에는 상기 두가지 형을 겸한 FIT-CCD 형도 등장하고 있다. 먼저 전극 구조에 따른 분류중에서 가장 많이 사용되는 2상 구조 및 4상 구조에 대해 알아보면, 2상 구조에는 신호전하를 원하는 방향으로 전송하기 위해 채널의 전위분포를 경사지게 하는 방법으로서 게이트 산화막의 두께를 다르게 하는 구조와 채널의 불순물 농도를 다르게 하는 구조가 있다. 게이트 산화막의 두께를 다르게 하는 구조는 각 전극에 동일한 전압을 인가하여도 얇은 산화막의 하부에 형성된 표면전위가 두꺼운 산화막의 하부에 형성된 표면전위보다 크게 된다. 따라서 주입된 신호전하는 보다 높은 전위의 웰에 모이게 된다. 상기 신호전하는 이웃하는 전극의 아래로 전송하기 위해서는 이웃하는 전극에 더 큰 전압을 인가하여 보다 높은 전위의 웰에 모이게 된다.
한편, 채널의 불순물 농도를 다르게 하는 구조를 각 전극의 하부에 불순물 농도를 다르게 하여 표면전위차를 형성시키는 것으로서 P형 실리콘 기판의 표면의 일부에 붕소를 이온주입하면 동일한 게이트 전압을 인가하여도 붕소가 주입되지 않은 부분과는 표면전위치가 발생하므로 상기 표면전위차를 전위장벽으로 하여 신호전하가 전송될 수 있다. 2상 구조에서는 신호전하를 한개의 전극아래에만 축적할 수 있으므로 전송가능한 신호전하량이 적지만 2가지의 구동펄스만을 필요로 하므로 CCD형 에리어 센서에서는 면적의 제한을 받지 않는 수평전송 CCD용으로 주로 이용된다. 4상 구조에서는 1개의 단위 셀은 4개의 다결정 실리콘 전극으로 구성되며 각 전극은 독립된 4개의 펄스전압으로 구동된다. 신호전하의 전송시 4개의 전극중 2개의 전극 아래의 웰에 신호전하를 담아서 전송할 수 있으므로 전하전송량이 많다. 따라서 고체촬상소자에서는 가능한한 좁은 면적으로 많은 신호전하를 전송해야 하는 수직전송 CCD용으로 주로 이용된다. 또한, 소자 구성방법에 따른 분류에서 IT-CCD형은 입사되는 빛의 세기에 따라 신호전하를 발생하는 광다이오드, 수직방향으로 전송하는 수직전송 CCD, 수직전송 CCD에서 전송된 신호전하를 수평방향으로 전송하는 수평전송 CCD 및 신호전하를 검출하는 출력부로 구성된다. 그리고 FT-CCD형은 입사광을 전기신호로 변화시키는 촬영부, 신호전하의 축적을 행하는 축적부 및 수직전송용 CCD로 구성된다. 마지막으로, CCD는 신호전하를 전송하는 통로의 위치에 따라 SCCD(surface cannel CCD)와 BCCD(buried channel CCD)로 나뉘어지며 SCCD는 실리콘 산화막과 실리콘 기판사이의 계면을 통해 신호전하가 전송되므로 계면결함에 의한 전송 손실이 많은 반면에 BCCD는 실리콘 기판의 내부를 전송통로로 하여 전송효율이 좋으므로 현재 대부분 BCCD가 채용되고 있다.
이와같이 다양한 형태의 CCD형 고체촬영소자는 종래의 촬상관에 비하여 소형경량, 저전압 동작, 장수명, 저잔상, 도형왜곡의 없음, 영상의 늘어붙음의 없음, 내진동, 내충격성에 강하다. 고신뢰성등의 특성을 가지고 있어 가정용 비데오 카메라를 필두로 가정용 카메라 일체형 비데오 테이프 레코더(VTR)에서 감시용 카메라, 사무기기 및 의료기기등의 산업용, 의료용, 군사용 및 방송용에 광범위하게 이용되고 있으며, 화소수의 증가, 감도의 개선, 저 노이즈(noise)화, 소형화의 추세에 있다.
최근, 감시용 TV 카메라의 응용으로 차의 후방을 확인하기 위하여 정상적인 상과 좌우반전되는 거울상을 형성시키는 고체촬영소자가 개발되고 있다.
제 1 도는 종래 기술에 따른 2출력 단자형 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자를 나타내는 구조도이다.
수직전송 CCD(1)는 가로방향으로 각 열에 1개씩 배열되고, 광다이오드(3)는 상기 각열의 수직전송 CCD(1)에 대해 세로방향으로 다수개 배열되며, 전송게이트를 통하여 상기 각열의 수직전송 CCD(1)에 각각 연결되고, 수평전송 CCD(5)는 상기 각열의 수직전송 CCD(1)의 일단과 연결되고, 2개의 출력부(7),(9)는 상기 수평전송 CCD(5)의 좌,우의 양단에 각각 연결된다.
이와같이 구성된 2출력 단자형 고체촬영소자에서는 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(3)에서 생성된 신호가 상기 다수개의 광다이오드(3)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 다수개의 광다이오드(3)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(1)로 전송되고, 상기 수직전송 CCD(1)로 전송된 신호는 각 라인별로 수평전송 CCD(5)에 입력되고, 상기 수평전송 CCD(5)에 입력된 신호는 상기 수평전송 CCD(5)에 인가되는 클럭신호의 조합에 의해 상기 수평전송 CCD(5)의 좌단에 연결된 출력부(7) 또는 상기 수평전송 CCD(5)의 우단에 연결된 출력부(9)를 통하여 출력된다. 한편, 정상적인 상이 출력되는 정상모드의 경우에 있어서, 1라인(1L),2라인(2L),3라인(3L) 및 4라인(4L)의 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(3)에서 생성된 신호는 상기 광다이오드(3)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 광다이오드(3)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(1)로 전송된다. 이후, 1라인(1L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 수평전송 CCD(5)에 전송되고, 2라인(2L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 비워있는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)에 각각 전송되고, 3라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 각각 전송되고, 4라인에서는 1열(1C), 2열 (2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 비워있는 3라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)에 각각 전송된다. 수평전송 CCD(5)에 전송되는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합에 의해 실선으로 표시된 방향으로 전송된다.
따라서, 출력부(7)는 1열(1C)의 신호, 2열(2C)의 신호, 3열(3C)의 신호 및 4열(4C)의 신호를 순차적으로 출력한다. 이후, 수평전송 CCD(5)에 전송되는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합에 의해 실선으로 표시된 방향으로 출력부(7)에 전송되어 출력된다. 또한, 수평전송 CCD(5)에 순차적으로 전송되는 3라인 및 4라인의 신호도상기클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합에 의해 실선으로 표시된 방향으로 출력부(5)에 전송되어 출력된다.
이에 반하여, 정상적인 상과 좌우반전되는 거울상이 출력되는 거울상 모드의 경우에 있어서, 1라인(1L),2라인(2L),3라인(3L) 및 4라인(4L)의, 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(3)에서 생성된 신호는 상기 광다이오드(3)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 광다이오드(3)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(1)로 전송된다. 이후, 1라인(1L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 수평전송 CCD(5)에 전송되고, 2라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 비워있는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)에 전송되고, 3라인에서의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)에 전송되고 4라인에서의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)의 신호가 비워있는 3라인의1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(1)에 전송된다. 수평전송 CCD(5)에 전송되는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합과 다른 제2조합에 의해 점선으로 표시된 방향으로 전송된다. 따라서, 출력부(9)는 4열(4C)의 신호, 3열(3C)의 신호, 2열(2C)의 신호, 및 1열(1C)의 신호를 순차적으로 출력한다.
이후, 수평전송 CCD(5)에 전송되는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제2조합에 의해 점선으로 표시된 방향으로 출력부(9)에 전송되어 출력된다. 또한, 수평전송 CCD(5)에 순차적으로 전송되는 3라인 및 4라인의 신호도 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제2조합에 의해 점선으로 표시된 방향으로 출력부(9)에 전송되어 출력된다.
따라서, 상기의 2출력단자형 고체촬영소자는 수평전송 CCD 의 수평전송 방향을 변환하기 위하여 클럭신호의 조합을 변경시켜야 하고, 상기 수평전송 CCD의 양단에 출력부 및 상기 출력부의 출력핀을 각각 형성하여야 하며, 상기 출력부의 특성이 동일하여야 하는 문제점을 갖는다.
제 2 도는 종래 기술에 따른 1출력단자형 고체촬영소자를 나타낸 구조도이다.
수직 전송 CCD(11)는 가로방향으로 각열에 1개씩 배열되고 광다이오드(13)는 상기 각열의 수직전송 CCD(11)에 대해 세로방향으로 다수개 배열되며 전송게이트를 통하여 상기 각열의 수직전송 CCD에 각각 연결되고, 수평전송 CCD(15)는 상선의 수평전송 CCD(15a)와 하선의 수평전송 CCD(15b)의 우단 및 좌단을 각각 연결하는 회전부(15c) 및 혼합부(15d)로 구성되고 상기 상선의 수평전송 CCD(15a)는 상기 각열의 수직전송 CCD(11)의 일단과 연결되며, 1개의 출력부(17)는 상기 혼합부(15d)의 일단에 연결된다. 또한, 상기 수평전송 CCD(15)에 각 단위별로 형성되는 4개의 게이트에는 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)가 각각 인가된다.
이와같이 구성된 1출력단자형 고체촬상소자에서는 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(13)에서 생성된 신호가 상기 다수개의 광다이오드(13)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 다수개의 광다이오드(13)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(11)에 전송되고, 상기 수직전송 CCD(11)로 전송된 신호는 각 라인별로 상선의 수평전송 CCD(15a)에 입력되고, 상기 상선의 수평전송 CCD(15a)에 입력된 신호는 상기 상선의 수평전송 CCD(15a)에 인가되는 클럭신호의 조합에 의해 상기 상, 하선의 수평전송 CCD(15a), (15b)의 좌단에 연결된 혼합부(15d)를 거쳐 출력부(17)에 출력된다.
한편, 정상적인 상이 출력되는 정상모드의 경우에 있어서, 1라인(1L), 2라인(2L), 3라인(3L) 및 4라인(4L)의 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(13)에서 생성된 신호는 상기 광다이오드(13)와 각각 배열된 전송게이트를 통하여 상기 광다이오드(13)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(11)로 전송된다.
이후, 1라인(1L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 상선의 수평전송 CCD(15a)에 전송되고, 2라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 비워있는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)에 전송되고, 3라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)에 수직전송되고, 4라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 비워있는 3라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)에 전송된다. 상선의 수평전송 CCD(15a)에 전송되는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합에 의해 실선으로 표시된 방향으로 전송되므로 혼합부(15d)를 거쳐 출력부(17)에 전송된다. 따라서, 출력부(17)는 1열(1C)의 신호, 2열(2C)의 신호, 3열(3C)의 신호 및 4열(4C)의 신호를 순차적으로 출력한다.
이후, 상선의 수평전송 CCD(15a)에 전송되는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합에 의해 실선으로 표시된 방향으로 혼합부(15d)를 거쳐 출력부(17)에 전송되어 출력된다. 또한, 상선의 수평전송 CCD(15a)에 순차적으로 전송되는 3라인 및 4라인의 신호도 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합에 의해 실선으로 표시된 방향으로 혼합부(15d)를 거쳐 출력부(17)에 전송되어 출력된다.
이에 반하여, 정상적인 상과 좌우반전되는 거울상이 출력되는 거울상 모드의 경우에 있어서, 1라인(1L),2라인(2L),3라인(3L) 및 4라인(4L)의 각 라인에 배열된 다수의 광다이오드(13)에서 생성되는 신호는 상기 광다이오드(13)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 광다이오드(13)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(11)로 전송된다. 이후, 1라인(1L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 상선의 수평전송 CCD(15a)에 전송되고, 2라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)에 전송되고, 3라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)에 전송되고 4라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)의 신호가 비워있는 3라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(11)에 전송된다.
상선의 수평전송 CCD(15a)에 전송되는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제1조합과 다른 제2조합에 의해 점선으로 표시된 방향으로 전송되므로 회전부(15c)와 하선의 수평전송 CCD(15b) 및 혼합부(15d)를 거쳐 출력부(17)에 전송된다.
따라서, 출력부(17)는 4열(4C)의 신호, 3열(3C)의 신호, 2열(2C)의 신호, 1열(1C)의 신호를 순차적으로 출력한다.
이후, 상선의 수평전송 CCD(15a)에 전송되는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제2조합에 의해 점선으로 표시된 방향으로 출력부(17)에 전송되어 출력된다. 또한, 상선의 수평전송 CCD(15a)에 순차적으로 전송되는 3라인 및 4라인의 신호도 상기 클럭신호(H1),(H2),(H3),(H4)의 제2조합에 의해 점선으로 표시된 방향으로 회전부(15c)와 하선의 수평전송 CCD(15b) 및 혼합부(15d)를 거쳐 출력부(17)에 전송되어 출력된다.
따라서, 상기의 1출력단자형 고체촬영소자는 1개의 출력부를 형성하여 소비전류가 작으며 출력핀이 단일화되어 주변회로도 간소화되는 이점을 가지는 반면에 상선의 수평전송 CCD부에서 신호전송의 방향을 전환하기 위하여 상선의 수평전송 CCD에 인가되는 클럭신호의 조합을 변화시켜야 하므로 설계가 복잡하고 상, 하선의 수평전송 CCD가 서로 반대되는 방향의 신호를 전송하게 되므로 신호의 오전송을 방지하는 별도의 클럭신호의 혼합부에 필요하게 되는 문제점을 갖는다.
이 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 수평전송 CCD의 클럭신호의 조합을 변화시키지 않고 상선의 수평전송 CCD의 신호를 하선의 수평전송 CCD에 병렬전송 또는 직렬전송하여 정상상 및 거울상을 선택적으로 형성할 수 있게 하는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
이 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 각열에 배열된 수직전송 CCD와, 각각의 전송게이트를 통하여 상기 각열의 수직전송 CCD에 연결되는 광다이오드와, 상기 각열의 수직전송 CCD의 일단과 연결된 상선의 수평전송 CCD와, 상기 상선의 수평전송 CCD와 하선의수평전송 CCD의 일단을 서로 연결시키는 연결부와, 상기 하선의 수평전송 CCD의 타단에 연결되는 하나의 출력부와, 상기 상,하선의 수평전송 CCD사이에 형성되는 제어게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 이 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제 3 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자의 일실시예를 나타내는 구조도이다.
수직전송 CCD(21)는 가로방향으로 각열에 1개씩 배열되고, 광다이오드(23)는 상기 각열의 수직전송 CCD(21)에 대해 세로방향으로 다수개 배열되며 전송게이트를 통하여 상기 수직전송 CCD(21)에 각각 연결되고, 수평전송 CCD(25)는 상선의 수평전송 CCD(25a)와 하선의 수평전송 CCD(25b) 및 상기 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(25b)의 우단을 서로 연결하는 회전부(25c)로 구성되고 상기 상선의 수평전송 CCD(25a)는 상기 각열의 수직전송 CCD(21)의 일단과 연결되며, 1개의 출력부(27)는 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)의 좌단에 연결된다.
또한, 제어게이트(29)는 상기 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(26b)의 사이에 형성되어 제어신호(CG)를 공급받으며, 상기 수평전송 CCD(25)는 2상의 클럭신호( 1),( 2)를 공급받는다.
이와같이 구성된 고체촬영소자에서는 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(23)에서 생성된 신호가 상기 다수개의 광다이오드(23)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 다수개의 광다이오드(23)에 해당되는 각 열의 수직전송 CCD(21)로 전송되고, 상기 수직전송 CCD(21)로 전송된 신호는 각 라인별로 상선의 수평전송 CCD(25a)에 입력되고, 상기 상선의 수평전송 CCD(25a)에 입력된 신호는 상기 상선의 수평전송 CCD(25a)에 인가되는 클럭신호에 의해 상기 회전부(25c)를 거쳐 하선의 수평전송 CCD(25b)에 직렬로 전송되거나 제어신호(CG)에 의해 회전부(25c)를 거치지 않고 제어게이트(29)영역을 통하여 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬로 전송되고, 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)에 전송된 신호는 상기 클럭신호에 의해 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)의 일단에 연결된 출력부(27)를 통하여 출력된다.
한편, 정상적인 상이 출력되는 정상모드의 경우에 있어서, 1라인(1L), 2라인(2L), 3라인(3L) 및 4라인(4L)의 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(23)에서 생성된 신호가 상기 광다이오드(23)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 광다이오드(23)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(21)로 전송된다. 이후, 1라인(1L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되고, 2라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 비워있는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)에 전송되고, 3라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21) 신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)에 전송되고, 4라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 비워있는 3라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C) 및 수직전송 CCD(21)에 전송된다.
이때, 제어게이트(29)는 제어신호(CG)를 인가받아 "전송"의 상태가 되므로 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 제어게이트(29) 영역을 통과하여 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬로 전송이다.
이후, 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬된 전송된 신호는 2상의 클럭신호( 1), ( 2)에 의해 직렬로 출력부(27)에 전송된다. 따라서, 출력부(27)는 1열(1C)의 신호, 2열(2C)의 신호, 3열(3C)의 신호 및 4열(4C)의 신호를 순차적으로 출력한다. 그리고, 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 "전송"상태가 된 제어게이트(29)에 의해 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬로 전송된다. 이후, 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬로 전송된 신호는 2상의 클럭신호( 1), ( 2)에 의해 출력부(27)에 순차적으로 전송되어 출력된다.
또한, 상선의 수평전송 CCD(25a)에 순차적으로 전송되는 3라인 및 4라인의 신호도 "전송"상태의 제어게이트(29)에 의해 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)의 병렬로 전송된 후 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)의 병렬로 전송된 신호는 2상의 클럭신호( 1),( 2)에 의해 출력부(29)에 순차적으로 전송되어 출력된다. 따라서, 정상모드에 있어서 상선의 수평전송 CCD에 입력된 신호는 실선으로 표시된 방향과 같이 하선의 수평전송 CCD로 전송된 후 출력된다.
이에 반하여, 정상적인 상과 좌우반전되는 거울상이 출력되는 거울상 모드의 경우에 있어서, 1라인(1L),2라인(2L),3라인(3L) 및 4라인(4L)의 각 라인에 배열된 다수개의 광다이오드(23)에서 생성된 신호는 상기 광다이오드(23)와 각각 연결된 전송게이트를 통하여 상기 광다이오드(23)에 해당되는 각열의 수직전송 CCD(21)로 전송된다. 이후, 1라인(1L)에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되고, 2라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 비워있는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)에 전송되고, 3라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 비워있는 2라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)에 전송되고, 4라인에서는 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)의 신호가 비워있는 3라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 수직전송 CCD(21)에 전송된다.
이때, 제어게이트(29)는 제어신호(CG)를 인가받아 않아 "비전송"의 상태가 되므로 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되는 1라인의 1열(1C), 2열(2C), 3열(3C) 및 4열(4C)의 신호는 클럭신호( 1),( 2)의 2상동작에 의해 회전부(25c)를 거쳐 하선의 수평전송 CCD(25a)에 직렬로 전송된다. 따라서, 출력부(27)는 4열(4C)의 신호, 3열(3C)의 신호, 2열(2C)의 신호 및 1열(1C)의 신호를 순차적으로 출력한다.
그리고, 상기 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되는 2라인의 4열(4C), 3열(3C), 2열(2C) 및 1열(1C)의 신호는 2상의 클럭신호( 1),( 2)에 의해 회전부(25c)를 거쳐 하선의 수평전송 CCD(25b)에 순차적으로 전송되어 출력된다.
또한, 상선의 수평전송 CCD(25a)에 순차적으로 전송되는 3라인 및 4라인의 신호도 2상의 클럭신호( 1),( 2)에 의해 회전부(25c)를 거쳐 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)에 순차적으로 전송되어 출력된다.
따라서, 거울상 모드에 있어서, 상선의 수평전송 CCD에 입력된 신호는 점선으로 표시된 방향과 같이 회전부를 거쳐 하선의 수평전송 CCD로 전송되어 출력된다.
제 4 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬상소자의 수평전송 CCD에 배치되는 게이트를 나타내는 평면도이다.
제어게이트(29)는 상선의 수평전송 CCD(25a) 채널부와 하선의 수평전송 CCD(25b) 채널부의 사이에 형성되고, 일정한 간격으로 분리된 다수개의 제1수평전송 게이트(41)는 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(25b) 채널부와 제어게이트(29)를 직각으로 횡단한다. 일정한 간격으로 분리된 다수개의 제2수평전송 게이트(43)는 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(25b) 채널부를 직각으로 횡단하고 제어게이트(29)의 영역을 비직각으로 횡단한다. 또한, 상기 제2수평전송 게이트(43)는 상,하선의수평전송 CCD(25a),(25b) 채널부에서 이웃하는 제1수평전송 게이트(41)의 양단을 오버랩(overlap)한다. 제1클럭신호( 1)는 홀수번째(또는 짝수번째)의 제1,2수평전송 게이트(41a),(43a)에 인가되고 제2클럭신호 ( 2)는 짝수번째(또는 홀수번째)의 제1,2게이트(41a),(43b)에 인가된다.
채널스톱영역(49a),(49b)은 제1게이트사이의 영역중에서 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(25b) 사이에 형성되며 또한, 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)의 외면부에 형성된다.
제 5 도는 제 4 도의 A-A'선을 따라 절단된 상태를 나타내는 단면도로서 벌크채널 CCD(BCCD) 구조로 구현한 경우이다.
n형 영역(45)과 n+형 영역(47) 및 p+형 영역(49b)은 p-형 실리콘 기판의 표면에 각각 형성된다. 여기서, n+영역(47)은 하선의 수평전송 CCD(25b)의 채널을 형성시키는 영역이고, p+영역(49b)은 상기 하선의 수평전송 CCD(25b)의 채널을 통하여 전송되는 신호가 외부로 유출되는 것을 방지하는 영역이다.
한편, 그림에는 나타나지 않은 제2게이트(43)와 인접하는 n형영역(45) 및 n+형 영역(47)에는 약한 p형 불순물이 추가되어 제1게이트(41)와 인접하는 영역보다 전위가 낮도록 한다. 제어게이트(29)는 산화막에 의해 p+형 실리콘 기판과 절연되어 n형 영역(45)의 상부에 형성된다. 제1게이트(41)는 산화막에 의해 제어게이트(29)와 절연되며 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(25b)와 제어게이트(29) 영역의 상부에 형성된다. 제2게이트(43)는 산화막에 의해 제1게이트(41)와 절연되며 제어게이트(29) 영역과 제1게이트(41)의 상부에 형성된다.
따라서, 제1 또는 제2게이트의 동일한 게이트에 일정한 전압이 인가되면 상선의 수평전송 CCD채널의 전위는 하선의 수평전송 CCD 채널의 전위보다 낮아진다. 그리고, 제2게이트에 의해 형성되는 상선(또는 하선)의 수평전송 CCD채널의 전위는 제1게이트에 의해 형성되는 상기 상선(또는 하선)의 수평전송 CCD채널의 전위보다 낮게 형성된다.
제 6(a) 도 및 제 6(b) 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬상소자의 제어게이트에 의해 전하 전송되는 때의 전위분포도이다.
제 6(a) 도를 참조하면, 제어게이트가 제어신호에 의해 전송상태가 될 경우 제어게이트의 하부에 형성되는 채널영역(B)의 전위는 상선의 수평전송 CCD 채널영역(A)의 전위보다 높아지고 하선의 수평전송 CCD 채널영역(C)의 전위보다 낮으면서 수직전송 CCD로부터 전송된 상선의 수평전송 CCD의 신호는 제어게이트의 하부에 형성되는 채널을 통하여 하선의 수평전송 CCD에 병렬로 전송되고 이후 2상의 클럭신호에 의해 순차적으로 출력부에 수평전송되어 정상상을 출력시킨다.
제 6(b) 도를 참조하면, 제어게이트가 제어신호에 의해 비전송 상태가 될 경우 제어게이트의 하부의 영역(B)의 전위가 상선의 수평전송 CCD 채널영역(A)의 전위보다 낮으므로 수직전송 CCD 로부터 전송된 상선의 수평전송 CCD의 신호는 제어게이트의 하부의 영역(B)을 통과하지 못하여 하선의 수평전송 CCD에 병렬로 전송되지 않는다. 따라서 상선의 수평전송 CCD의 신호는 2상의 클럭신호에 의해 순차적으로 회전부와 하선의 수평전송 CCD 및 출력부에 수평전송되어 거울상을 출력시킨다.
제 7 도는 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자의 다른 실시예를 나타내는 구조도이다.
여기에서 이 발명에 따른 일 실시예의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호가 부여된다. 수직전송 CCD(21)는 가로방향으로 각 열에 배열되고, 광다이오드(23)는 상기 각열의 수직전송 CCD(21)에 대해 세로방향으로 다수개 배열되며 전송게이트를 통하여 상기 수직전송 CCD(21)에 각각 연결되고, 수평전송 CCD(25)는 상선의 수직전송 CCD(25b) 및 상기 상,하선의 수평전송 CCD의 좌단을 서로 연결되는 회전부(25c)로 구성되고 상기 상선의 수평전송 CCD(25a)는 상기 각열의 수직전송 CCD(21)의 일단과 연결되며, 1개의 출력부(27)는 상기 하선의 수평전송 CCD의 우단에 연결된다.
또한, 제어게이트(29)는 상기 상,하선의 수평전송 CCD(25a),(25b)의 사이에 형성되어 제어신호 (CG)를 공급받으며, 상기 수평전송 CCD(25)는 2상의 클럭신호( 1),( 2)를 공급받는다.
이와같이 구성된 고체촬영소자에서는 정상모드의 경우에 있어서 제어게이트(29)는 제어신호(CG)를 인가받지 않아 "비전송"의 상태가 되므로 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되는 신호는 클럭신호( 1),( 2)의 2상 동작에 의해 회전부(25c)를 거쳐 하선의 수평전송 CCD(25b)에 직렬로 전송되고 이어서 출력부(27)에 순차적으로 출력된다.
한편, 거울상 모드의 경우에 있어서, 제어게이트(29)는 제어신호(CG)를 인가받아 "전송"의 상태가 되므로 상선의 수평전송 CCD(25a)에 전송되는 신호는 제어게이트(29) 영역을 통과하여 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬로 전송되고 이어서 하선의 수평전송 CCD(25b)에 병렬로 전송된 신호는 클럭신호( 1),( 2)의 2상 동작에 의해 직렬로 출력부(27)에 전송되어 출력된다.
따라서, 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자는 상,하선의 수평전송 CCD의 사이에 형성되는 제어게이트에 의해 상선의 수평전송 CCD에 입력된 신호를 하선의 수평전송 CCD에 병렬로 전송시킬 수 있게 하여 클럭신호의 조합을 변경하지 않고도 거울상을 형성시킨다.
그러므로 상기 고체촬영소자는 수평전송의 방향을 전환시키기 위한 클럭신호의 조합이 없이 클럭신호에 대한 설계가 단순해지고 감시용 TV 카메라 분야에서 차의 후방 확인용으로 사용될 수 있는 것이다.
한편, 이 발명에 따른 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자가 상기의 실시예에 나타난 4개의 라인 및 4개의 열에 한정되지 않음은 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 명백하게 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 각열에 배열된 수직전송 CCD와, 각각의 전송게이트를 통하여 상기 각열의 수직전송CCD에 연결되는 광다이오드와, 상기 각열의 수직전송 CCD의 일단과 연결되는 상선의 수평전송 CCD와, 상기 상선의 수평전송 CCD와 하선의 수평전송 CCD의 일단을 서로 연결시키는 연결부와, 상기 하선의 수평전송 CCD의 타단에 연결되는 하나의 출력부와, 상기 상, 하선의 수평전송 CCD 사이에 형성되는 제어게이트를 포함하는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬상소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 제어게이트는 제어신호에 의해 전송 또는 비전송의 상태가 되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 제어게이트가 전송상태인 경우 상선의 수평전송 CCD의 신호는 제거게이트를 통하여 하선의 수평전송 CCD에 전송되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
  4. 제 2 항에 있어서, 제어게이트가 비전송상태인 경우 상선의 수평전송 CCD의 신호는 연결부를 통하여 하선의 수평전송 CCD에 전송되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 제어게이트가 전송상태인 경우 정상상이 출력되고 제어게이트가 비전송상태인 경우 거울상이 출력되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 제어게이트가 전송상태인 경우 거울상이 출력되고 제어게이트가 비전송상태인 경우 정상상이 출력되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
  7. 제 3 항에 있어서, 상선의 수평전송 CCD의 신호는 하선의 수평전송 CCD에 병렬 전송되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상선의 수평전송 CCD 채널의 전위는 동일한 게이트에 의해 형성된 하선의 수평전송 CCD채널의 전위보다 높은 정상상 및 거울상을 위한 고체촬상소자.
  9. 제 4 항에 있어서, 상선의 수평전송 CCD의 신호를 하선의 수평전송 CCD에 직렬전송되는 정상상 및 거울상을 위한 고체촬영소자.
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