문맥 (context)
본 발명은 2006년 2월 15일 일본 특허청에 제출된 일본특허 JP 2006-038448호와, 2006년 7월 14일 일본 특허청에 제출된 일본특허 JP 2006-194913호와 2006년 7월 28일 일본 특허청에 제출된 일본특허 JP 2006-206141호에 관련된 주제 및 참조로서 여기에 반영된 모든 내용을 포함한다.
본 발명은 고체촬상장치 및 그 구동방법 및 카메라에 관한 것이며, 특히 오버플로우 드레인(OFD) 구조를 가지는 CCD(Charge Coupled Device)형태의 고체촬상소자(이하, CCD 촬상소자라 칭한다)를 이용한 고체촬상장치 및 그 구동방법 및 카메라에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 전하전송장치, 고체촬상장치, 카메라 및 고체촬상장치의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 용량성 리액턴스 또는 유도성 리액턴스 등의 부하를 펄스신호로 구동하는 구동방법 및 구동장치와 이 구동방법 및 구동장치가 적용되는 전자기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 소정의 일시적인 속도를 가짐으로써, 부하 출력신호가 완만하게 변화되도록, 펄스구동을 행할 때의 각종의 격차나 환경 변동의 영향을 경감하는 구조에 관한 것이다.
n형 반도체 기판을, 예를 들면, 이 n형 반도체 기판에 p형의 웰(well) 영역이 형성되고, 예를 들면, 이 웰 영역의 표면에 n형의 광전전환부, 즉 수광부가 형성되며, CCD 고체촬상소자의 촬상영역은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 수광부를 가진다.
이러한 CCD 고체촬상소자에 있어서, 빛의 입사에 의해 수광부에 축적되는 신호전하(e)의 허용량, 이른바 수광부의 취급 전하량(handling charge amount)을 도 1a와 도1b를 참조하여 설명한다.
도 1a와 도 1b는 일반적인 수직형 오버플로우 드레인 구조를 가지는 고체촬상소자의 광전변환을 실시하는 수광부의 전위 분포를 나타내는 도면이다. 도 1a는 기판전압(Vsub)의 조정전의 전위 분포도이며, 도 1b는 기판전압(Vsub)의 조정 후의 전위 분포도이다.
도 1a와 도 1b의 전위 분포도에 도시된 바와 같이, 이른바 수광부의 취급 전하량은 p형의 웰 영역으로 구성되는 오버플로우 배리어(barrier)(OFB)의 전위 장벽(φa)의 높이로 결정된다.
즉, 수광부에 축적되는 신호전하(e)가 취급 전하량을 넘었을 경우, 그 초과한 만큼의 전하가 오버플로우 배리어의 전위 장벽(φa)을 넘어, 오버플로우 드레인(OFD)을 구성하는 n형 기판으로 오버플로우 하게 되어, 결과적으로 버려진다. 도 1의 부호 a는 수광부 상의 산화막을 나타내고 있다.
이 수광부의 취급 전하량, 즉 오버플로우 배리어(OFB)의 전위 장벽 (φa)의 높이는, 오버플로우 드레인으로서 기능하는 기판에 인가되는 바이어스 전압, 즉 이른바 기판전압(Vsub)에 의해서 제어된다.
그러나, 이 구조는, 디바이스의 제조 격차(manufacturing variation)에 의해, 오버플로우 배리어(OFB)의 전위 장벽(φ)의 높이가 도 1a의 파선으로 도시된 바와 같이, 각 칩마다 변화되며, 또 동일한 칩이라도 각 수광부에 대하여 변화된다. 여기서, 고체촬상소자는 수광부에 축적되는 신호전하의 최대량(포화 신호량)을 품질관리상 일정한 사양치 이상으로 할 필요가 있기 때문에, 어느 칩의 기판 전압(Vsub)이 기판 바이어스 전압(Vsub)으로 설정되어, 칩 내의 수광부 모두가, 전기 사양을 만족하는 포화 신호량을 나타낼 수 있게 된다.
이 기판 바이어스 전압(Vsub)의 설정 회로 내에는, 예를 들면, 이미터 팔로워(emitter follower) 회로가 형성되어 있으며, 이미터 팔로워 회로를 포함한 기판전압 설정회로는 여러 가지로 제안되고 있다(예를 들면, 일본 미심사 특허출원 공개번호 8-32065, 2004-328203호 및 일본특허번호 제 3440722호 참조).
도 2는 기본적인 기판 바이어스 전압설정회로를 탑재한 고체촬상장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 고체촬상장치를 구성하는 CCD 칩(1)에, 기판 바이어스 설정회로(2)가 설치되어 있다. 기판 바이어스 설정회로(2)는 이미터 팔로워 회로를 형성하는 NPN 트랜지스터(3), 바이어스 회로(4), 저항소자(5) 및 커플링 캐패시터(6)를 가진다.
트랜지스터(3)의 컬렉터는 전원 전위(VDD)에 접속되며, 베이스가 저항 분압에 의해 소정 전압을 발생시키는 바이어스 회로(4)에 접속되며, 이미터가 저항소자(5)를 통해 접지(GND)에 접속되어 있다.
트랜지스터(3)의 이미터와 저항소자(5)의 접속점에 커플링 캐패시터(6)가 접속되며, 트랜지스터(3)의 이미터와 저항소자(5)의 사이에, 커플링 캐패시터(6)를 통해 기판 외부로부터 공급되는 셔터 펄스들에 대하여, 기판 바이어스 전압(Vsub)에 교류 펄스를 입력하기 위한 단자로부터, 이른바 전자셔터펄스(φSUB)가 인가된다.
여기서, 전자가 이미터 팔로워 회로를 흐르고, 전자들이 트랜지스터 내의 PN접합부를 통과할 때, 전계에 의해 전자들이 가속되어 실리콘 결정 격자에 충돌하여, 2차 전자와 포톤(photons)을 방출한다. 이때, 이미터 팔로워 회로가 화소영역 부근에 설치되어 있는 경우, 이 2차 전자와 포톤이 CCD 칩의 화소영역 내에 진입하여, 노이즈로서 검출되는 현상이 확인되고 있다.
즉, 도 3의 개략도에 도시된 바와 같이, 도 3의 부호 A로 나타내는 2차 전자 및 포톤이 영향을 미치는 영역과 도 3의 부호 B로 나타내는 CCD 칩의 화소 영역이 중복되는, 도 3의 부호 C로 표시된 영역에서는, 2차 전자가 화소 전하로서 혼합되어, 발광하고 있는 것처럼 보이거나, 또는 포톤이 화소 영역에 혼합되어 광전변환되어, 역시 발광하고 있는 것처럼 보이거나 하는 것이 나타나므로, 화질 이상으로 인식되고 있었다.
특히, CCD 카메라로 어두움을 촬영하는데 이용되는, 대체로 노출시간이 1초-몇 분 정도인 촬영모드(이하, 장시간 노출모드라 한다)에 의해, 예를 들면, 야경 등을 촬영하는 경우에는, 2차 전자 또는 포톤에 의한 발광현상이 현저하게 나타난다. 초당 3- 5매의 촬영을 행하는 통상의 촬영모드(이하, 통상 노출모드라 한다)에서는, 노출시간이 짧으므로, 발생하는 2차 전자 또는 포톤의 양이 적고, 발광 현상이 화질 이상으로서 인식되는 레벨에는 도달하지 않는다.
그리고, 장시간 노출시에는, 암전류의 발생 등이 있으며, 신호 화상을 촬영한 후에, 연속해서 차광 화상을 촬영하고, 그 차분을 취하여, 어두울 때의 고정 패턴의 노이즈 제거를 행하고 있다.
고체촬상장치, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 영역 센서의 수평전송 레지스터에는 2상 구동방식이 이용되고 있다.
도 14는 2상 구동의 구동신호 예를 나타낸다. 부호(H1, H2)는 구동 펄스를 나타내며, 부호(RG)는 리셋 게이트 펄스를 나타내며, 부호(CCDout)는 CCD의 출력을 나타낸다.
일본 미심사 특허출원번호 2004-328203호는 고속성을 중시한 저장 전송 구조를 이용한 기본적인 2상 구동기술을 개시하고 있다.
전기회로나 전자기기에 대하여는, 임피던스 성분을 부하로서 이용하며, 이 부하는 펄스신호에 의해 구동되는 구조가 여러 가지 이용되고 있다.
예를 들면, 전자기기로서는, 용량성 리액턴스가 되는 전송전극을 가지는 CCD 고체촬상소자가 2차원 형태로 배열된 촬상장치가 있다. 또, 유도성 리액턴스가 되는 코일을 가지는 모터가 있다.
한편, 용량성 리액턴스나 유도성 리액턴스 등의 임피던스 성분을 펄스신호를 이용하여, 부하로서 구동할 때, 이 부하와 구동 기기의 관계에 의해, 구체적으로는 부하 격차와 기기의 성능 격차와 환경 변동과의 관계에 의해, 구동 펄스의 위상이나 천이특성이 영향을 받으며, 결과적으로, 이 부하를 적절하게 구동할 수 없게 되는 문제가 일어날 수 있다. 저속 구동이면, 그 영향이 적지만, 고속 구동의 경우에는, 1분의 편차가 성능에 큰 영향을 미치는 일이 있다.
또, 예를 들면, 복수의 부하를 위상이 약간 차이가 나는 펄스신호로 구동하는 경우, 각 위상의 1분의 편차가 때때로 적정한 구동을 할 수 없게 한다. 또, 2개의 부하를 역상 펄스신호로 구동하는 경우에도, 각 위상의 1분의 편차가 적정한 구동을 할 수 없게 한다.
이하, 구체적인 사례를 이용해 설명한다. 용량성 리액턴스가 되는 전송전극을 가지는 촬상장치에 대해서는, 근년, CCD 고체촬상소자를 탑재한 비디오 카메라에 있어서, TV(텔레비젼) 방식과 무관하게 카메라 부분을 고속으로 촬영하여 슬로우 재생을 행하는 요구가 강하고, 또, CCD 고체촬상소자를 탑재한 디지털 카메라에서는, 복수 화소화 (multiple pixilation)에 따라 속도가 저하해 버리는 것이 문제가 되어, 촬상소자의 고속화가 요구되고 있다.
도 49a 및 도 49b는 종래의 촬상장치의 구조를 설명하는 도면이다. 여기서, 도 49a는 인터라인(interline) 전송(IT) 방식의 CCD 고체촬상소자를 이용한 종래의 촬상장치의 한 구성 예의 주요부를 나타내는 도면이며, 도 49b는, CCD 고체촬상소자의 구동방법의 일례를 나타내는 도면이다.
종래의 촬상장치(1003)는, CCD 고체촬상소자(1030)와, 이 CCD 고체촬상소자(1030)를 구동하는 구동장치로서의 구동회로(1004)를 갖추고 있다.
CCD 고체촬상소자(1030)에서는, 화소가 되는 복수의 수광센서(1031)가 2차원 매트릭스 형태로 배열된다. CCD 고체촬상소자(1030)는, 각 수광센서 열에 대응하여, 복수의 CCD 구조의 수직전송 레지스터(1033)가 형성된 촬상부(수광부)(30a)를 갖추고 있다. 촬상부(수광부)(30a)의 외측에는, 각 수직전송 레지스터(1033)의 최종단에 접속하도록 CCD 구조의 수평전송 레지스터(1034)가 형성되며, 수평전송 레지스터(1034)의 후단에는 출력부(36)가 접속되어 있다.
열(수직) 방향으로 연장하는 수직전송 레지스터(1033)의 상부(수광면 측)에는, 각 열의 동일한 수직위치의 수직전송 레지스터(1033)를 공유하기 위해 수평방향으로 연장하는 4종류의 수직전송전극(1032)(각각 _1, _2, _3, _4로 표시됨)이 수직방향으로 소정의 순서로, 수광센서(1031)의 수광면에 개구부를 형성하도록 배치되어 있다.
4종류의 수직전송전극(1032)은, 1개의 수광센서(1031)에 2개의 수직전송전극(1032)이 대응하도록 형성되며, 구동회로(1004)로부터 공급되는 4종류의 수직전송펄스(ΦV_1, Φ V_2, ΦV_3, ΦV_4)를 이용하여 신호전하를 수직방향으로 전송 구동하도록 구성되어 있다. 즉, 2개의 수광센서(1031)를 한 쌍으로 하고(단, 수평전송 레지스터(1034) 측의 최종단을 제외한다), 4개의 수직전송전극(1032)에 각각 수직전송펄스(ΦV_1, ΦV_2, ΦV_3, ΦV_4)가 구동회로(1004)로부터 인가되는 배열이 형성되어 있다.
도시한 예에서는, 수평전송 레지스터(1034) 측에서, 수직방향으로 4개의 수직전송 레지스터(1033) 중 한 쌍에 대응하여 수직전송전극(1032)이 설치된다. 수직방향의 최상부에 위치하는 수광센서(1031)는, 수직전송펄스(ΦV_1)가 인가되는 수직전송전극(1032_1)에 대응하고 있다. 한 단계 이전이 되는(수평전송 레지스터(1034)와 가까운) 수직전송전극(1032_2)에는 수직전송펄스(ΦV_2)가 인가되며, 한 단계 이전이 되는(수평전송 레지스터(1034) 측과 가까운) 수직전송전극(1032_3)에는 수직전송펄스(ΦV_3)가 인가되며, 수평전송 레지스터(1034) 측과 가장 가까운 수직전송전극(1032_4)에는 수직전송펄스(ΦV_4)가 인가된다.
수직전송 레지스터(1033)는, 한 쌍의 수직전송전극(1032)(ΦV_1~ΦV_4)이 인가되는 전송전극(32_1~32_4))의 최종단을 통해 수평전송 레지스터(1034)에 접속된다.
수평전송 레지스터(1034)는 각 수직전송 레지스터(1033)에 대응하여 2개의 수평전송전극(1035)(각각 _1, _2로 표시됨)이 형성되며, 구동회로(1004)로부터 공급되는 2상의 수평구동펄스(ΦH_1, ΦH_2)를 이용하여 신호전하를 수평방향으로 전송 및 구동하도록 구성되어 있다.
이러한 구조의 CCD 고체촬상소자(1030)에서는, 수광센서(1031)에서 수광 및 광전변환되어, 수광량에 대응하는 신호전하가 축적된다. 이 수광센서(1031)의 신호전하는, 수직 블랭킹 기간(vertical blanking period)에 수광센서(1031)로부터 수직전송 레지스터(1033)로 판독된 후에, 수평 블랭킹 기간(horizontal blanking period)에 하나의 수평 라인마다 신호전하가 수직전송되어, 수직 라인 시프트(vertical line shift)가 행해지고, 수평전송 레지스터(1034)에 전송된다. 그리고, 수평전송 레지스터(1034)에 전송된 신호전하는 수평 유효 전송기간(horizontal valid transfer period)에 수평방향으로 전송되어 출력부(1036)를 통해 외부에 출력된다.
종래의 CCD 고체촬상소자(1030)에 있어서의 신호전하의 수직 라인 시프트는, 도 49b에 도시된 수직 라인 시프트의 구동 타이밍과 같이, TV 방식의 수평 블랭킹 기간(Hb) 중에 수직전송펄스(ΦV_1~ΦV_4)를 이용하여 전송 및 구동하도록 설계되어 있었다. 구체적으로는, 도 49b에 도시한 바와 같이, 신호전하의 수직 라인 시프트에서는, 4종류의 수직구동펄스(ΦV_1~ΦV_4)에 의해, 예를 들면, ΦV_2, ΦV_3에 대응하는 수직전송전극(1032_2, 1032_3)에 대기하고 있던 신호전하가 수평전송 레지스터(1034)로 라인 시프트된다. 즉, 수직전송전극(1032_4)의 수직구동펄스(ΦV_4)의 하강부에서, 수평전송 레지스터(1034)의 각 수평구동펄스(ΦH_1)가 인가되는 수평전송전극(1035_1)에 신호전하가 전송된다.
도시하지 않았으나, 수직 라인 시프트 시에, 수평 블랭킹 기간(Hb)의 수직전송전극(32_1~32_4)에 인가되는 각 수직구동펄스(ΦV_1~ΦV_4)의 상승 및 하강단의 기울기(ΔV/ΔT)(ΔV는 전압, ΔT는 시간을 가리킨다), 이른바 일시적인 속도(Δ V/ΔT)는, 수직 블랭킹 기간에 수직전송전극(1032_1~1032_4)에 인가되는 수직전송펄스(ΦV_1~ΦV_4)의 일시적인 속도(ΔV/ΔT)와 유사하다. 도 49b는 수직으로 상승하고, 하강하는 직사각형 펄스를 이용하는 구동펄스를 나타내고 있다.
한편, 예를 들면, CCD 고체촬상소자를 이용한 비디오 카메라와 같은 촬상장치에 있어서의 전자 카메라 편차 보정시의 동작과, 방송 업무용의 프레임 인터라인 전송(FIT)방식의 CCD 고체촬상소자에서는, 수직 블랭킹 기간에 고속의 수직전송을 필요로 하고 있다.
또한, CCD 촬상소자가 수평 블랭킹 기간에 4종류의 수직전송펄스를 이용하여 수직 라인 시프트를 행하는 구조가 제안되었다(예를 들면, 일본 미심사 특허출원 공개번호 2000-138943호의 도 3 참조).
그런데, 종래, 상술한 CCD 고체촬상소자(1030)에 대해서는, 수직 라인 시프트 및 수직 고속전송을, 동일 특성의 수직 구동 주사회로, 이른바 수직 드라이버를 구동회로(1004)에 설치함으로써 구동되며, 일반적으로 고속 CMOS 형태의 수직 드라이버가 이용되고 있다. 따라서, 수평 유효 주사기간에 이 수직전송을 행하면, 수직전송펄스(Φ V_1~ΦV_4)가 인가되는 순간에, CCD 고체촬상소자(1030) 내에서 크로스토크(crosstalk)에 의한 노이즈(커플링 노이즈)가 발생한다.
즉, 수평 유효 주사기간 중에 수직전송을 행할 때, 구동파형의 상승과 하강단에서는 일시적인 속도가 빠르고, 즉 수직전송펄스(ΦV_1~ΦV_4)의 상승 및 하강단의 기울기(ΔV/ΔT)가 크기 때문에, CCD 출력 신호에 크로스토크 노이즈가 중첩되며, 수직라인의 화상 노이즈가 나타난다. 즉, 구동파형의 고속의 일시적인 속도에 의해서 화질 열화(노이즈 발생)가 생겨 버린다. 이 점에 대해서, 실시예에서는 더욱 상세하게 설명하나, 그 원인은, 1개의 전극에 대한 구동전압의 과도기적인 변동이 다른 전극에 대한 구동전압에 간섭하기 때문이다.
따라서, 종래는, 이 화질 열화를 방지하기 위해, 수직구동(수직전송)을 수평 유효 주사기간이 아닌 기간에 실행하였다. 즉, 수직 라인 시프트를 행하는 경우, 수직전송펄스(ΦV_1~ΦV_4)의 인가는 수평 블랭킹 기간에만 화상에 나쁜 영향을 미치지 않으므로, 종래의 CCD 고체촬상소자에서는, 이 수평 블랭킹기간에 수직 라인 시프트용의 수직전송이 실행되었다.
TV가 주류였을 무렵에는, 그 TV 방식으로 수평 블랭킹 기간이 정의되고 있었으므로, 수평 블랭킹 기간 내에 수직 라인 시프트를 행하는 것으로 충분했다. 그렇지만, TV 방식과는 관계없이 다화소화, 또는 고 프레임 속도화를 행하려고 하면, 수직 라인 시프트에 필요한 수평 블랭킹 기간이 쓸데없는 시간이 되어, 고 프레임 속도화의 장해가 되었다.
고 프레임 속도화를 위해서는, 수평 블랭킹 기간을 단축할 필요가 있으나, 수직 라인 시프트를 고속으로 행할 필요가 있어, 그러기 위해서는 전송전극의 저항을 감소시키는 것이 필요하게 된다. 저항의 감소를 도모하기 위한 방법으로서, 전극 단면적을 넓게 하는 것이 생각되지만, 가로방향(면적방향)으로는 넓히는 것이 어렵고, 전송전극의 막 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 그렇지만, 전송전극의 막 두께를 두껍게 하면, 센서 통로 주위의 단차(step)가 높아져 버려, 빛이 입사되었을 때 경사진 빛의 비뉴엣(vignette)의 현상이 발생하여, 감도 저하나 쉐이딩(shading)의 발생을 일으킨다는 문제가 생기며, 따라서 수직전송 속도 향상을 실현하는 것이 곤란하다.
이와 같이, 고 프레임 속도화를 행할 때, TV 방식이 아닌 CCD 고체촬상소자를 이용하는 디지털 카메라 등의 전자기기에서는, 신호의 출력속도를 올리더라도, 수평 블랭킹 시간이 늘어나, 어느 일정 이상 고속으로 하는 것은 어려웠다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 출원인은, 수평 블랭킹 기간을 대폭 줄이고, 고 프레임 속도화를 실현하는 구조를 제안하고 있다(일본 미심사 특허출원 공보 2005-269060호 참조).
이 특허문헌 2005-269060호에 기재된 구조에서는, 일시적인 속도(V/T)(단, V는 전압, T는 시간)가 되는 상승 및 하강단의 기울기를 가지는 구동 클럭 파형, 즉, 매끄럽고 기울기가 완만한 펄스신호를 특히 전송펄스로 이용하여, 용량성 리액턴스 부하로서의 전송전극에 공급하도록 하고 있다. 이것에 의해, 고화소 CCD에서, 유효 화소기간 중에 수직전송을 하여, 낮은 클럭 속도에 의해 프레임 속도를 올릴 수 있지만, 이 때문에, 매끄럽고 기울기가 완만한 펄스신호가 필요하게 된다.
그러나, 어두움에서 고정 패턴 노이즈의 제거는 상기 방법에 의해 실행되지만, 비싼 단일 렌즈 반사 카메라의 디지털화가 진행되고 있으므로, 연속적인 촬영을 위한 시간 손실은 문제를 일으키며, 어두움에서 고정 패턴 노이즈 차이의 제거를 실행하지 않는 모드가 요구되었다.
그러나, 이때, 기존의 CCD 내장 기판 바이어스 회로에서는, 최종단의 NPN 트랜지스터(3)의 베이스와 이미터 간의 결합부에 흐르는 전류에 비례하는 핫 캐리어(hot carrier)와 휘도가 남아 있으며, 핫 스팟(hot spot) 현상은 화상을 손상시킨다.
핫 스팟이란, 핫 캐리어나 발광의 발생장소를 중심으로, 원형으로 센서에 불필요한 전하가 축적되어 발광하도록 돌출되는 현상을 말한다.
본 발명의 장점은, 핫 스팟의 발생을 억제할 수 있고 화상 열화를 억제할 수 있는 고체촬상장치 및 그 구동방법 및 카메라를 제공하는 것이다.
일본 미심사 특허출원 공개번호 2004-328203호에 기재된 기술에서는, 디지털 카메라에 있어서의, 동영상·정지화면의 구동을 가정하는 2상 구동용의, 저장-전송 구조를 이용하고 있으므로, 구동펄스가 로(Low) 레벨이 되는 기간에 전송할 필요가 있으며, 의무비(duty ratio)를 많은 구동상(driving phases) 중 한 개의 구동상에 설정하지 않을 수 없다.
그 때문에, 전하 축적량은 2상과 같은. 예를 들면, 단지 1게이트의 저장부와 동일하며, 또한, 구동진폭도 2상과 같으므로, 동적 범위(dynamic range)의 확대와 전력감소를 도모하는 것이 곤란하다.
즉, 일본 미심사 특허출원 공개번호 2004-328203호에 개시된 기술에서는, 통상의 다상(multi-phases) 구동과 같은 다게이트(multigate) 축적이 이용되지 않고, 취급 전하량의 향상과, 진폭 저하에 의한 전력감소를 실현하는 것이 곤란했다.
대신에, 2상 구동방식에 비해 저전압 구동화가 가능한 3상 구동과 같은 이른바 다상 구동방식이 제안되고 있다.
도 15는 3상 구동의 구동신호 예를 나타낸다. 부호(H1, H2, H3)는 구동 펄스를 나타내며, 부호(RG)는 리셋 게이트 펄스를 나타내며, 부호(CCDout)는 CCD의 출력을 나타내며, 부호(SHP, SHD)는 샘플 홀드 펄스를 나타내고 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 일반적인 3상 구동방식에 대해서는, CDS 샘플링 부분에서의 크로스토크 노이즈의 문제나, 데이터 출력 기간을 취하기 어려운 일 등의 단점들이 있다.
즉, 통상의 다상 구동에서는, 전송과 축적이라고 하는 동작에 따라, 적어도 하나의 게이트는 로 레벨이 되어 있는 상태에서, 다른 게이트가 전송을 위해 변화되므로, 2개의 게이트가 로 레벨이 되는 기간이 존재한다.
이러한 다상의 연속적인 구동에서는, 천이 부분이 많아지므로, 신호의 샘플링을 실시하는 수평 CCD의 구동에서는 크로스토크 노이즈의 문제로 채용되지 않았다.
일본특허번호 3440722호에는, 3상 구동을 이용하는 크로스토크 노이즈 개선기술이 개시되어 있다.
그렇지만, 일본특허번호 3440722호에 개시된 기술에서는, 짧은 리셋 기간에만 전송할 필요가 있으므로, 고속화에 적합하지 않았다.
본 발명의 장점은, 다상의 원래 장점들, 취급 전하량의 향상과 저진폭화에 의한 전력감소를 유지하면서, 크로스토크의 억제와 고속화를 도모하는 것이 가능한 전하전송장치, 고체촬상장치 및 카메라 및 고체촬상장치의 구동방법을 제공하는 것이다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
CCD 고체촬상소자의 수직전송펄스(ΦV_1~ΦV_4)의 상승 및 하강단의 기울기(ΔV/ΔT)가 클 때 발생하는 화질 저하의 원인과 그 현상은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
-
1과제 해석
task_interpretation수직전송펄스의 기울기가 클 때 발생하는 기술적 문제(원인 및 현상)를 묻는 질문이다.
-
2정보 추출
information_extraction기울기(ΔV/ΔT)가 클 때 발생하는 현상과 그 원인에 대한 정보를 추출한다.
- 구동파형의 고속의 일시적인 속도에 의해서 화질 열화(노이즈 발생)가 생겨 버린다.
- 그 원인은, 1개의 전극에 대한 구동전압의 과도기적인 변동이 다른 전극에 대한 구동전압에 간섭하기 때문이다.
-
3근거 선택
evidence_selection현상(화질 열화/노이즈)과 원인(전압 변동의 간섭)을 직접적으로 나타내는 구절을 선별한다.
- CCD 출력 신호에 크로스토크 노이즈가 중첩되며, 수직라인의 화상 노이즈가 나타난다.
- 1개의 전극에 대한 구동전압의 과도기적인 변동이 다른 전극에 대한 구동전압에 간섭하기 때문이다.
-
4논리 통합
logical_integration기울기가 크다는 것은 일시적인 속도가 빠름을 의미하며, 이것이 전압 변동의 간섭을 일으켜 크로스토크 노이즈를 유발한다는 인과관계를 정리한다.
- 구동파형의 상승과 하강단에서는 일시적인 속도가 빠르고, 즉 수직전송펄스(ΦV_1~ΦV_4)의 상승 및 하강단의 기울기(ΔV/ΔT)가 크기 때문에, CCD 출력 신호에 크로스토크 노이즈가 중첩되며, 수직라인의 화상 노이즈가 나타난다.
-
5결론 도출
conclusion_formulation원인(전압 변동 간섭)과 현상(크로스토크 노이즈 및 화상 노이즈)을 결합하여 결론을 도출한다.
- 1개의 전극에 대한 구동전압의 과도기적인 변동이 다른 전극에 대한 구동전압에 간섭하기 때문이다.
- CCD 출력 신호에 크로스토크 노이즈가 중첩되며, 수직라인의 화상 노이즈가 나타난다.
-
6답변 생성
answer_generation질문에 대해 원인과 현상을 명확히 구분하여 답변을 작성한다.
- 1개의 전극에 대한 구동전압의 과도기적인 변동이 다른 전극에 대한 구동전압에 간섭하기 때문이다.
- CCD 출력 신호에 크로스토크 노이즈가 중첩되며, 수직라인의 화상 노이즈가 나타난다.
최종 답변 (final_answer)
원인은 1개의 전극에 대한 구동전압의 과도기적인 변동이 다른 전극에 대한 구동전압에 간섭하기 때문이며, 이로 인해 CCD 출력 신호에 크로스토크 노이즈가 중첩되어 수직라인의 화상 노이즈가 나타나는 현상이 발생한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
CCD 고체촬상소자의 수직전송펄스 구동 파형의 급격한 전압 변화가 인접 전극 간의 전압 간섭을 유발하여 크로스토크 노이즈와 수직라인 화상 노이즈를 발생시킨다.