KR101159014B1 - ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법 - Google Patents

ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101159014B1
KR101159014B1 KR1020107029344A KR20107029344A KR101159014B1 KR 101159014 B1 KR101159014 B1 KR 101159014B1 KR 1020107029344 A KR1020107029344 A KR 1020107029344A KR 20107029344 A KR20107029344 A KR 20107029344A KR 101159014 B1 KR101159014 B1 KR 101159014B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
circuits
samples
banks
bank
Prior art date
Application number
KR1020107029344A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110003600A (ko
Inventor
로버트 마이클 구이데쉬
Original Assignee
옴니비전 테크놀러지즈 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 옴니비전 테크놀러지즈 인코포레이티드 filed Critical 옴니비전 테크놀러지즈 인코포레이티드
Publication of KR20110003600A publication Critical patent/KR20110003600A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101159014B1 publication Critical patent/KR101159014B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/767—Horizontal readout lines, multiplexers or registers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
    • H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
    • H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
    • H04N3/155—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor
    • H04N3/1562—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor for selective scanning, e.g. windowing, zooming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, (a) 어레이에 배열되는 복수의 광 측정 소자 - 이 소자의 적어도 일부는 광 측정 소자에 의한 선택적 컬러 수용을 허용하는 광 수용 소자와 짝을 이루는 컬러 필터를 가짐 - 와, (b) 복수의 광 수용 소자와 각각 짝을 이루는 복수의 부동 확산부(floating diffusions)와, (c) 2개 이상의 부동 확산부에 전기 접속되는 출력 구조체를 포함하는데, 동일한 컬러를 수용하는 적어도 2개의 광 수용 소자는 실질적으로 동시에 상기 출력 구조체로 전송된다.

Description

ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법{IMAGE SENSOR WITH CHARGE BINNING}
본 발명은 능동 픽셀 이미지 센서(APS), 수동 픽셀 이미지 센서(PPS)와 같은 반도체 기반 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 전하 비닝(charge bining), 고감도, 저잡음 및 병렬 채널 판독을 갖는 APS 및 PPS에 관한 것이다.
APS 및 PPS는 각 픽셀이 광 감지 소자 및 선택 소자 모두를 포함하는 x-y 어드레싱 가능한 고체 상태 이미저(imagers)이다. APS에 있어서, 각 픽셀은 적어도 하나의 다른 능동 회로 구성요소도 포함한다. APS 및 PPS 모두에서, 입사 조명이 (전압 또는 전류) 신호로 변환된다. 신호는 픽셀 광 사이트에 입사하는 광의 양을 나타낸다. 전형적으로, 이 신호는 한번에 한 행씩 판독되고, 주어진 행에 대한 신호는 이미지 센서의 각 열과 관련되는 회로에 임시 저장된다. 이 열 회로는 전형적으로 픽셀의 사이즈 또는 피치(pitch)에 맞게 구성된다.
많은 디지털 이미징 애플리케이션에 있어서, 이미지 센서의 해상도를 증가시키기 위해 주어진 사이즈 이미지 센서 내에 다수의 픽셀을 갖는 것이 바람직하다. 해상도 요구조건이 증가함에 따라, 요구되는 픽셀 사이즈는 감소한다. 픽셀 사이즈가 감소됨에 따라, 이미지 센서 설계 및 성능에 여러 가지 단점이 발생된다. 첫째, 저잡음 열 저장 및 판독 회로를 구성하는 것이 더욱 어려워 진다. 둘째, 픽셀이 작아질수록 감도도 떨어지므로 낮은 레벨의 조명에 대해 부적합한 신호 레벨을 제공할 수 있다. 셋째, 다수의 픽셀로 인해, 판독 시간이 길어질 것이다. 많은 경우에, 카메라는 이미지 외에 비디오도 제공할 것이 요구된다.
전형적으로, 바람직한 비디오 레이트는 초당 30프레임이다. 종래 APS 및 PPS 센서는 APS 및 PPS 센서의 x-y 어드레싱 가능성 특징을 이용하여 이미지 어레이를 윈도우잉(windowing) 또는 세부 표본화함으로써 대형 해상도 센서로부터 비디오 레이트를 달성하였다. 이 접근 방안은 비디오 레이트 데이터를 제공하지만, 소형 픽셀의 선택적 판독에 의해 제공하고 낮은 광 레벨 환경에서는 여전히 열악한 이미지를 가지며, 소위 이미지 아티팩트(artifact)를 발생시킨다.
몇몇 APS 및 PPS는 판독 경로에 프로그래밍 가능한 이득 증폭기 PGA를 배치함으로써 센서상에 백색 균형을 포함하는데, 이 이득은 픽셀 데이터 레이트에서 변할 수 있다. 고해상도 센서에 있어서, 이는 고성능 PGA를 필요로 하는 단점을 갖는다.
전술한 바로부터, 저잡음과 고감도를 가지면서 높은 판독 레이트와 가변 해상도를 제공하는 고해상도의 소형 픽셀 장치가 종래 기술에 필요함을 명백히 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 기술의 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 본 발명에서는, 소형 픽셀, 고 해상도 센서, 저잡음 열 저장 및 판독 회로와 고성능의 저해상도 판독을 위한 인접한 동일 컬러 표본 평균화를 가능하게 하는 선택 가능한 채널 판독 아키텍처를 갖는 APS 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공유되는 증폭기 픽셀을 갖는 선택 가능한 채널 판독 아키텍처를 채택하여 선택 가능한 전하 도메인 비닝을 제공함으로써 감도를 향상시키고 잡음 성능에 대한 낮은 광 신호를 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태, 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하는 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 의하면, 단일 이미지 센서로부터 저잡음, 고감도의 복수의 해상도 이미징을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 센서에 대한 블록도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 센서에 대한 아키텍쳐 도면.
도 3a는 컬러 차 판독에 대한 블록도.
도 3b는 도 3a의 타이밍도.
도 4는 4개의 트랜지스터 능동 픽셀의 개략도.
도 5a는 본 발명의 제 3 실시예의 센서에 대한 블록도.
도 5b는 픽셀 피치의 2배인 열 뱅크를 갖는 도 5a의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 6a는 도 2에 도시된 센서의 동작에 대한 블록도.
도 6b는 도 6a의 제 1 타이밍도.
도 6c는 본 발명의 제 3 실시예의 동작에 대한 블록도.
도 6d는 도 6c의 타이밍도.
도 6e는 도 5a에 도시된 센서의 인접 표본 평균화 동작에 대한 동작 블록도.
도 6f는 도 5a에 도시된 센서의 2개의 행 판독 동작에 대한 제 3 동작 블록도.
도 7은 본 발명의 픽셀 아키텍처의 개략도.
도 8a는 본 발명의 제 1 감소된 해상도 판독 동작의 블록도.
도 8b는 본 발명의 제 2 감소된 해상도 판독 동작의 블록도.
도 8c는 본 발명의 감소된 해상도 판독 동작의 동작 블록도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 제 1 감소된 해상도 판독 동작의 블록도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예의 제 2 감소된 해상도 판독 동작의 블록도.
도 11은 본 발명의 공개된 실시예 모두를 구현한 카메라를 도시한 도면.
본 발명의 상세한 설명에서 제공하는 예와 도면은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예를 나타낸다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수많은 다른 특정 실시예가 가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 이미지 센서(10)의 상부 레벨 블록도가 도시되어 있다. 이 센서 어레이는 복수의 픽셀(20)을 포함한다. 픽셀은 임의의 알려진 APS 또는 PPS x-y 어드레싱 가능한 픽셀 디자인일 수 있다. (도 1에서는 도시 생략된) 각각 복수의 열 표본 및 유지 회로(column sample and hold circuits)를 포함하는 (저장 영역이라고도 하는) 2개의 열 회로 뱅크(bank, 80)는 센서 어레이(10)의 출력 신호 라인(90)에 전기 접속된다. (판독 영역이라고도 하는) 2개의 병렬 아날로그 신호 처리(ASP) 체인(110)은 각 열 회로 뱅크(80)에 개별 접속된다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC, 120)는 신호를 디지털화하기 위해 각 처리 체인(110)에 전기 접속된다. 2:1 디지털 멀티플렉서(130)는 아날로그-디지털 컨버터(120) 모두에 접속되어 2개의 아날로그 디지털 컨버터(120)로부터의 출력을 선택적으로 선택한다. 디지털 신호 처리(DSP) 블록(140)은 멀티플렉서로부터 신호를 수신하여 이 신호를 추가 처리한다. 인터페이스가 제공되어 센서에 대한 다양한 모드와 특정 파라미터를 동작시키고 프로그래밍한다.
도 2를 참조하면, 행과 열로 배열되는 복수의 픽셀(20)의 블록도가 도시되어 있는데, (문자 R,G,B로 표시되는) 컬러 필터와 짝을 이루어 각 픽셀이 컬러 필터에 대역 통과에 의해 결정되는 특정 컬러의 광을 선택적으로 수용하게 한다. 이 도면에서, 컬러 필터 패턴은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 대역 통과 필터인 베이어 패턴(a Bayer pattern)이다. 각 픽셀의 R,G,B 문자는 그 픽셀과 관련되는 컬러 필터를 나타낸다. 또한, 각 픽셀의 문자 E와 O는 짝수(Even)와 홀수(Odd)로서의 행과 열의 구분을 나타낸다. 예를 들어, 문자 EO는 한 픽셀이 짝수 행과 홀수 열에 있다는 것을 나타낸다. 도시를 용이하게 하기 위해, 도면은 4개의 행과 6개의 열을 도시하고 있는데, 이는 이미징 어레이와 관련 회로의 단지 일부분이다. 2개의 열 회로 뱅크(80)는 복수의 열 표본 및 유지 회로(150)를 포함하는데, 이는 픽셀 열에 전기 접속된다. 보다 구체적으로, 각 뱅크는 2대1 픽셀 출력 아날로그 멀티플렉서(160)를 통해 픽셀(20)의 2개의 열에 각각 전기 접속되는 3개의 열 표본 및 유지 회로(150)를 포함하는데, 이 멀티플렉서(160)에 의해 2개의 픽셀(20) 열 중 하나로부터 관련 열 회로 중 하나로의 신호를 표본화 및 유지할 수 있다. 앞서 도 1에 도시된 바와 같이, 각 열 뱅크(80)는 관련 ASP 체인(110)과 ADC(120)에 접속된다. 이 예에서, 열 표본 및 유지 회로(150)는 픽셀 피치의 2배로 구성된다. 이는 소형 픽셀에 대해 저잡음 열 표본 및 유지 회로를 실현할 수 있게 하는 장점을 제공한다. 고정 패턴 잡음은 신호 차단 및 레이아웃 일치를 위해 더 큰 공간을 갖게 함으로써 개선된다. 열 표본 및 유지 회로(150)의 일시적 잡음은 더 큰 캐패시터와 스위치를 이용함으로써 감소될 수 있다. 어레이 상부의 하나의 뱅크와 어레이 하부의 하나의 뱅크로 물리적 평면도(floor plan)가 구현될 수 있거나, 2개의 뱅크 모두가 어레이 한 측면에 적층될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 2개의 채널 아키텍처를 이용하는 종래 기술의 한가지 단점은 2개의 채널간의 오프셋과 이득 일치이다. 이는 GNU(green non-uniformity) 아티팩트를 유도할 것이다.
도 2의 아키텍처를 다시 참조하면, 각 열 내의 화살표와 파선은 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 있어서 특정 픽셀이 표본 및 유지되는 방향과 열 회로의 뱅크를 표시한다. 이 제 1 구성에서, 한 행의 특정 컬러의 모든 픽셀은 공통 열 회로 뱅크로 송신된다. 예를 들어, 각 행의 모든 적색 픽셀은 열 회로 뱅크(2)로 송신되고, 각 행의 모든 녹색 픽셀은 열 회로 뱅크(1)로 송신된다. 홀수 행에서, 모든 청색 픽셀은 열 회로 뱅크(2)로 송신되고 모든 녹색 픽셀은 열 회로 뱅크(1)로 송신된다. 이 방식에서, 녹색 컬러판은 한 ASP 체인(110)과 ADC(120)를 통과할 것이고, 적색 및 청색은 다른 ASP 체인(110) 및 ADC(120)를 통과할 것이다. 그 결과, 녹색-적색 행(Gr)의 녹색 픽셀들 사이와, 녹색-청색 행(Gb)의 녹색 픽셀들 사이에서 오프셋 또는 이득 일치가 발생하지 않을 것이다. 이는 픽셀 출력 멀티플렉서(130)를 타이밍함으로써 달성된다. 이 예에서 이 특정 타이밍은 도 6a 및 6b에 도시되어 있다. 신호 Bank1_e 및 Bank1_o는 주어진 행의 짝수 및 홀수 픽셀 각각이 열 회로 뱅크(1)로 송신되는지를 판단한다. Bank2_e 및 Bank2_o는 열 회로 뱅크(2)에 대해 동일한 목적을 제공한다. 홀수 행에 있어서, Bank1_e는 하이(high), Bank1_o는 로우(low), Bank2_e는 로우이고 Bank2_o는 하이이다. 짝수 행에 있어서, Bank1_e는 로우, Bank1_o는 하이, Bank2_e는 하이이고 Bank2_o는 로우이다. 본 발명에 의해 가능한 이 컬러판 분리 방안은 GNU 문제점을 완화시킬 수 있다. 일반적으로, 픽셀 출력 멀티플렉서의 타이밍은 관련 열 표본 및 유지 회로 중 한쪽 또는 양쪽으로 임의의 픽셀을 송신하는 데 이용된다.
선택 가능한 이중 채널 아키텍처에 의해 제공되는 컬러판 분리로 인해, 각 열 회로 뱅크 및 ASP 체인이 임의의 주어진 행에 대해 동일한 컬러 표본을 포함하므로, 이제 파이프라인 방식으로 동일한 컬러 신호의 평균을 구할 수 있다. 또한, 이 방식으로 동작함으로써, 픽셀 레이트 백색 균형(WB) 프로그래밍 가능한 이득 증폭기(PGA)가 필요치 않은데, 왜냐하면 임의의 주어진 행에 있어서 각 ASP 체인(110)이 단일 컬러판으로부터의 신호를 포함하기 때문이다. 이 경우에, WB PGA는 소정 라인 레이트로 변경하고 ASP 체인(1)에 대해서는 Gr과 Gb 사이에서, ASP 체인(2)에 대해서는 R과 B 사이에서 변경되어야 한다. ASP 체인(1) 및 체인(2)은 동일하며, 최종 픽셀 출력 데이터 레이트의 1/2로 동작한다.
이 동일한 아키텍처의 다른 구성에서는, 컬러 차 판독이 제공될 수 있다. 컬러 차 판독 동작은 도 4에 도시된 4개의 트랜지스터 능동 픽셀을 이용하여 설명할 것이지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 픽셀 아키텍처가 사용될 수도 있다. 도 3a 및 3b의 센서 블록도와 타이밍도를 참조하면, 컬러 차 판독은 다음의 방식으로 달성된다. 도 3a, 3b, 3c 및 4를 참조하면, 일체화(integration)가 완료된 후, 그 행의 픽셀의 부동 확산(190) 리셋 후에 행(1)의 판독이 시작된다. 그 후 녹색 픽셀의 부동 확산(190)의 리셋 레벨이 한 열 회로 뱅크(80)의 기준 레벨로 저장된다. 이를 Resetg라 한다. 다음으로, 광 다이오드(170)의 신호가 그 행의 모든 픽셀에 대한 부동 확산(190)으로 전송된다. 적색 픽셀의 부동 확산(190)에 대한 신호 레벨은 이제 제 2 열 회로 뱅크(80)의 기준 레벨로서 저장된다. 저장되는 전압 레벨은 R+Resetg이다. 다음으로, 녹색 픽셀의 부동 확산(190)의 신호 레벨이 열 회로 뱅크 모두의 신호 레벨로서 저장된다. 이는 G+Resetg이다. 이제 저장된 신호의 판독이 시작된다. 하나의 열 뱅크(80)는 식 1에 나타낸 바와 같은 녹색 신호의 참 관련 이중 표본 판독(a true correlated double sample readout)을 발생시킨다.
Figure 112010086473508-pat00001
다른 열 회로 뱅크는 식2에 나타낸 바와 같은 색상 차 신호 판독을 제공한다.
Figure 112010086473508-pat00002
이 과정을 센서의 모든 행에 대해 반복한다.
본 발명의 선택 가능한 이중 채널 센서 아키텍터의 다른 실시예가 도 6c 및 6d에 도시되어 있다. 아날로그 멀티플렉서(앞선 도면에서는 160)는 제거되고 각 뱅크에 대한 표본 및 유지 신호의 개별 제어가 제공된다. 이들 신호는 각각 짝수 및 홀수 표본 및 유지 신호에 대해 SHS_e 및 SHS_o으로 표시되고, 각각 짝수 및 홀수 표본 및 유지 기준에 대해 SHR_e 및 SFR_o로 표시된다. 이들은 열 회로 뱅크 1과 2(80)에 대해 각각 제공되며 이에 따라 도 6 c 및 6d에 나타나 있다. 이 아키텍처를 이용하는 도 6a 및 6b에 대한 유사한 타이밍이 도 6c 및 6d에 도시되어 있다. 일반적으로, 뱅크 표본 및 유지 신호의 타이밍은 관련 열 표본 및 유지 회로(150)의 한쪽 또는 양쪽으로 임의의 픽셀을 송신하는 데 이용될 수 있다.
다른 센서 아키텍처가 도 5a 및 5b에 도시되어 있다. 도 5a의 경우에서, 2개의 열 표본 및 유지 회로의 2개의 뱅크(80)가 존재하지만, 열 표본 및 유지 회로(150)는 픽셀 피치로 구성된다. 픽셀 출력 멀티플렉서(160)는 이제 2:2 구성인데, 이 구성에서는 주어진 행의 홀수 및 짝수 픽셀은 그 멀티플렉서(160)와 관련되는 2개의 열 표본 및 유지 회로(150) 중 한쪽 또는 양쪽으로 송신될 수 있다. 멀티플렉서는 상세히 도시하지 않았으며 종래의 임의의 구성도 가능하다. 도 5b는 열 뱅크(80)가 픽셀 피치의 2배로 구성되는 2개의 서브-뱅크(150)로 분할된다는 점을 제외하고는 도 5a와 전기적으로 등가이다. 도 5b에 도시된 이 적층 또는 스태거(staggered) 접근 방안은 도 2의 아키텍처에 관해 설명한 바와 같은 더 넓은 열 회로의 장점을 지닌다.
도 2,3a 및 3b의 센서 아키텍처에 대해 설명한 바와 유사한 방식으로, 도 5a 및 5b의 2개의 채널 센서 아키텍처를 이용하여 동일한 컬러판 분리가 달성될 수 있다. 도 5a 및 5b의 센서 아키텍처는 이미 설명한 것에 더하여 추가적 특성을 제공한다. 열 표본 및 유지 회로(150)가 픽셀 피치로 구성되므로, 2개의 채널 아키텍처는 이미지 데이터의 단일 행의 각 픽셀의 2개의 표본을 동시에 효율적으로 저장하고 판독할 수 있다. 픽셀 출력 멀티플렉서(160)를 타이밍함으로써, 센서 데이터의 각 행의 2개의 픽셀 값 표본이 효율적인 인접 표본 평균화를 위해 분리되는 컬러판으로 저장될 수 있다. 이는 도 6e에 도시되어 있다. 이 동작은 롤링 셔터 모드(a rolling shutter mode)의 도 4에 도시된 픽셀에서 설명한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 픽셀 아키텍처 및 동작 모드가 이용될 수 있다. 일체화가 종료된 후, 행 0, 짝수 행의 표본 및 유지가 시작된다. 픽셀 출력 멀티플렉서(160)를 이용하여 Gr 픽셀 출력을 뱅크 1(80)의 관련 열 표본 및 유지 회로(150) 양쪽에 접속시킴으로써, 각 Gr 픽셀 신호 레벨이 열 회로 뱅크 1(80)의 2개의 인접 열 위치에 저장된다. 각 열 표본 및 유지 회로에 저장되는 G 픽셀 각각은 G0X로 표시되는데, 0은 행 0을 나타내고 X는 그 행의 열 번호를 나타낸다. 도 6e에 도시된 바와 같이, 행의 각 G 픽셀은 열 회로 뱅크 1(80)의 2개의 인접 열 위치에 저장된다. 이와 유사하게, 행 0의 R 신호 값의 각각은 뱅크 2(80)의 2개의 인접 열 표본 및 유지 회로(150)에서 표본 및 유지된다. 이제, 2개의 뱅크(80)가 병렬로 판독될 수 있고 단일 픽셀로부터 저장된 2개의 인접 신호의 평균을 구하여 저잡음 값을 발생시킬 수 있다. 아날로그-디지털 변환 후에 디지털 도메인에서 평균이 가장 쉽게 달성된다. 이 과정은 다음 행, 홀수 행에 대해 반복되는데, 여기서 2개의 Gb 표본은 뱅크 1(80)에 저장되고, 각 B에 대한 2개의 인접 표본은 뱅크 2(80)에 저장된다. 일반적으로, 이 접근 방안은 n-표본 평균화를 제공하도록 단일 픽셀에 접속되는 n-표본 및 유지와 함께 채택될 수 있다.
도 2, 6c 및 6d의 2개의 채널 센서 아키텍처에 의해 제공되는 동일한 컬러판 분리는 병렬인 2개의 행의 저장 및 판독에 의해 도 5a 및 5b의 2개의 채널 센서 아키텍처로도 달성될 수 있다. 도 6f를 참조하면, 일체화 종료 후, 행 0과 짝수 행의 표본 및 유지가 시작된다. 각 Gr 픽셀 신호 레벨은 픽셀 출력 멀티플렉서(160)를 이용하여 Gr 픽셀 출력을 뱅크 1(80) 내의 관련 열 표본 및 유지 회로(150)의 짝수 열 위치에 접속시킴으로써 열 회로 뱅크 1(80)의 짝수 열 위치에 저장된다. 이와 유사하게, R 픽셀 신호 값의 각각은 뱅크 2(80) 내의 홀수 열 표본 및 유지 회로(150)에서 표본화되고 유지된다. 다음으로, 홀수 행이 표본화되고 유지된다. 각 Gb 픽셀 신호 레벨은 픽셀 출력 멀티플렉서(160)를 이용하여 Gb 픽셀 출력을 뱅크 1(80) 내의 관련 열 표본 및 유지 회로(150)의 홀수 열 위치에 접속시킴으로써 열 회로 뱅크 1(80)의 홀수 열 위치에 저장된다. 이와 유사하게, B 픽셀 신호 값의 각각은 뱅크 2(80) 내의 짝수 열 표본 및 유지 회로(150)에서 표본화되고 유지된다. 이제 2개의 뱅크(80)가 병렬로 판독될 수 있다. 이는 특정 R,G 및 B 픽셀을 Cxy 값을 갖는 열 회로에 배치하여 도시되어 있는데, 여기서 C는 컬러를 나타내고, x는 행을 나타내며 y는 열을 나타낸다. 예를 들어, B10은 행 1과 열 0의 청색 픽셀이다. 이 과정은 어레이의 2개의 행 그룹마다 반복된다. 이 방식으로 저장하고 판독함으로써, 어레이의 2x2 영역은 디지털 도메인에서 항상 이용 가능하며, 이는 온-칩 파이프라인 컬러 프로세싱용으로 이용될 수 있다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 설명된 이 선택 가능한 2개의 채널 저장과 판독 아키텍처와 결합하여 임의의 픽셀 아키텍처가 사용될 수 있다는 점을 유의하자. 또한, 이중 채널 개념은 임의의 뱅크에 임의의 픽셀을 저장하고 판독하는 기능을 갖는 복수의 채널로 연장될 수 있다.
선택 가능한 멀티-채널 센서 아키텍처의 다른 장점은 특정 픽셀 아키텍처의 이용에 의해 실현될 수 있다. 공유되는 증폭기 픽셀은 선택 가능한 2-채널 센서 아키텍처로 채택될 수 있어서, 전하 도메인 비닝(binning) 및 인접 표본 평균화가 보다 낮은 해상도가 여전히 투영하거나 낮은 광, 보다 낮은 해상도 비디오가 요구되는 경우에 대해 고감도 및 저잡음을 제공할 수 있게 한다. 공유되는 픽셀 아키텍처의 일실시예가 도 7에 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 공유되는 증폭기 픽셀의 개략도가 도시되어 있다. 이 픽셀 아키텍처는 동일한 컬러 픽셀의 전하 전하 비닝뿐만 아니라 동일한 증폭기를 공유하는 모든 픽셀의 전하 도메인 비닝을 가능하게 한다. 본 발명의 바람직한 실시예로서 이 픽셀이 사용되지만, 전하 도메인 비닝 모두와, 선택 가능한 이중 채널 저장 및 판독 아키텍처에서 사용을 위해 다른 픽셀 아키텍거가 채택될 수 있다. 4개의 픽셀(20)이 도면에 도시되어 있다. 이들 4개의 픽셀(20)은 각 픽셀(20)이 주저진 행과 관련되도록 열에서 배치된다. 이 4개 픽셀(20) 세트는 센서 어레이 유닛 셀을 포함한다. 각 픽셀은 포토 디텍터(170)와 전송 게이트(180)를 포함한다. 부동 확산(190), 리셋 게이트(210)를 갖는 리셋 트랜지스터(200), 소스 추종 입력 트랜지스터(200), 행 선택 트랜지스터(230) 및 출력 신호 라인(240)은 4개의 픽셀들간에서 공유된다. 복수의 유닛 셀은 센서 어레이를 포함한다. 다른 특정 실시예도 가능하며 당업자에게 명백할 것이다.
단일 행 선택 라인과 관련되는 4개의 TG 신호와 하나의 RG 신호가 존재한다. 이는 4-공유 픽셀이라 할 것이다. 4-공유 픽셀의 결과로서, 4개의 광 다이오드는 동일한 부동 확산 노드를 공유한다. 한 열 내의 컬러 패턴은 교번 컬러(예: G,R 또는 B,G)이므로, 동일 컬러 광 다이오드에 수집되는 광 전자는 적합한 광 다이오드 세트로부터 부동 확산(FD)으로 전하를 전송함으로써 공통 FD상에서 합해지거나 비닝될 수 있다. 이는 임의의 주어진 광 레벨 또는 일체화 시간에 대해 수집되는 전자의 수가 두 배가 될 것이므로 센서의 유효 반응 또는 감도를 증가시킬 것이다. 또한, 컬러 정보가 절대적으로 필요치는 않은 매우 낮은 광 레벨에 있어서, 모든 4개의 광 다이오드는 공통 FD로 비닝되어 감도를 더 증가시킬 수 있다.
제 1 예에서, 전체 해상도 이미지의 16x 해상도 감소가 달성된다. 예를 들어, 1632 x 1224인 2개의 메가 픽셀 센서는 408 x 306 이미지로 감소될 것이다. 이 해상도 감소는 4개의 픽셀 영역에 의한 4개의 픽셀로부터의 신호를 팩셀(paxel, 300)이라 지칭되는 단일의 새로운 화면 구성 요소로 결합시킴으로써 수행된다. 이 팩셀(300)이 도 8a에 도시되어 있다. 도 2,7,8a 및 8c를 참조하면, 롤링 셔터 스타트가 팩셀(300)의 4개의 행의 짝수 및 홀수 쌍에 적용되어, 팩셀(300)의 짝수 및 홀수 행은 동일한 일체화 시간을 가질 것이다. 원하는 일체화의 최종 단계에서, 열 표본 및 유지 회로(80)의 리셋 레벨의 RG(210) 및 저장을 펄싱(pulsing)하고 나서, 열 표본 및 유지 회로의 신호 + 리셋 레벨의 저장이 이어지는 PD(170)로부터 FD(190)로의 변경을 전송하도록 TG(180)를 펄싱함으로써 판독이 시작된다. 이는 행 0과 2에 대해 동시에 수행된다(즉, 행 선택이 4-공유 그룹에 대해 온(on)이고, PG(210)가 펄싱되고, 리셋 레벨이 표본화 및 유지되고, TG0(310) 및 TG2(320)이 동시에 펄싱되며, 이 신호 레벨이 표본화되고 유지된다). 여기서, 짝수 열의 부동 확산에 비닝되는 2개의 녹색 픽셀과, 홀수 열의 부동 확산(190)에 비닝되는 2개의 적색 픽셀이 존재한다. 이는 각 열 표본 및 유지 회로(150)에 위치되는 2개의 픽셀 값의 합으로서 도 8c에 표시된다. 이중 채널 아키텍처 동작에서 설명한 바와 같이, 녹색 신호는 한 ASP 채널을 통해 파이프라인될 것이며 적색 신호는 다른 ASP 채널을 통해 파이프라인될 것이다.
이제 이중 채널 아키텍처 열의 핵심 장점이 채택될 수 있다. 각 ASP 채널에 저장되는 신호는 동일한 컬러이므로, 인접 신호 표본은 파이프라인 방식으로 직접적이고 간단하게 평균을 구하여 4x4 픽셀의 2개의 인접 컬러 값으로부터 단일의 값을 구성할 수 있다. 예를 들어, ADC의 120 후에, 각 컬러의 2개의 인접 표본(2-Gr 및 2-R의 표본)의 디지털 평균을 구하여 단일 10비트 R 값 및 Gr 값으로 출력된다. 이는 도 8c에 도시되어 있다. 이 경우, R 및 Gr 값은 4개의 개별 픽셀로부터 실제로 유도되며, 2개의 픽셀은 전하 도메인에서 비닝되고 2개의 비닝된 값은 디지털 도메인으로 평균을 구한다. 따라서, 감도는 증가되고 잡음은 감소된다.
다음으로, 팩셀(300)의 홀수 행은 유사한 방식으로 판독된다(TG1(315)을 제외한 짝수 행과 동일하고 TG3(325)은 동시에 펄싱된다). 청색 픽셀은 짝수 열에서 비닝되고 Gb 픽셀은 홀수 열에서 비닝된다. Gb 값은 표본화 및 유지되고 나서 Gr과 동일한 채널을 통해 파이프라인되며, 청색 값은 표본화 및 유지되고 나서 적색 픽셀과 동일한 채널을 통해 파이프라인된다. B와 Gb의 2개의 인접 값을 이제 디지털적으로 평균을 구하고, B와 Gb의 단일 10 비트 값이 센서로부터 출력될 수 있다. Gr 및 Gb 값은 잡음을 더 감소시키기 원하는 경우에는 칩 밖으로 평균화될 수 있다.
이 접근 방안은 APS 장치의 종래 세부-표본화 방법에 비해 여러 장점을 지닌다. 첫째, 감도가 증가된다. 둘째, 잡음이 감소된다. 이는 보다 높은 동적 범위를 유도한다. 또한, 세부-표본화에 의해 초래되는 소위 아티팩트가 발생되지 않는다.
이 동일한 전하 도메인 비닝 전압 또는 디지털 도메인 인접 표본 평균화는 도 5a 및 5b의 센서 아키텍처로 이용될 수 있다. 도 5a 및 5b의 센서 아키텍처는 전술한 바에 더하여 추가 특성을 제공한다. 열 표본 및 유지 회로(150)가 픽셀 피치로 제공되므로, 2개의 채널 아키텍처는 이미지 데이터의 2개의 행을 동시에 효율적으로 저장할 수 있다. 픽셀 출력 멀티플렉서를 타이밍함으로써, 센서 데이터의 2개의 행이 분리된 컬러판으로 저장되어 인접 표본 평균화를 효율적으로 할 수 있다. 도 5a, 7, 6e를 참조하면, R,B,Gr 및 Gb의 픽셀 값은 도 9에 도시된 바와 같이 열 회로 뱅크(80)에 저장될 수 있는데, R,B,Gr 및 Gb의 픽셀 값은 그 픽셀에 대한 전하 도메인 비닝된 값이다. 이들은 각 열 회로(150) 위치에 도시된 2개의 픽셀 값의 합으로서 도 9에 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, Gr 및 Gb는 뱅크 1(80)에 저장되며, R 및 B의 픽셀 값은 뱅크 2(80)에 저장된다. 이제, 각 컬러의 인접 값은 센서가 판독되는 것과 같이 파이프라인 방식으로 평균을 구할 수 있다.
또한, 이제 모든 컬러 값이 동시에 이용 가능하므로, 4x4 픽셀 당 RGB 값을 얻기 위해 보간법(interpolation)이 요구되지 않는다. 또한, 팩셀(300) 당 RGB는 디지털 도메인의 칩 상에서 선택적으로 쉽게 YUV 또는 YCC로 변환될 수 있다. 백색 균형 및 컬러 교정은 픽셀마다 디지털적으로 간단하게 수행될 수도 있다. 이는 카메라 미리보기 모드 및 기타 비디오 모드용의 직접 출력 비디오에 대해 장점을 갖는다.
도 10 및 8b를 참조하면, 해상도의 4x 감소가 달성될 수 있다. B10 및 R10은 픽셀(400)에 대해 각각 B 및 R이 되며, G00 및 G11의 평균은 픽셀(400)에 대해 G 값이 된다. 이 판독은 전체 해상도 모드와 동일한 방식으로 수행된다(행 0에 있어서, Gr은 1 ASP 체인(110)을 통해 판독되고, R은 다른 것을 통해 판독되며, 행 1에 있어서는, Gb는 1 ASP 체인을 통해 판독되고 B는 다른 것을 통해 판독된다). G 채널 평균화는 DSP 블록(140)에서 수행된다.
도 11은 본 발명의 개시된 실시예 모두를 구현하는 카메라(500)이다.
본 발명에 의한 가장 바람직한 실시예를 전술하였다. 당업자에게 많은 변형은 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 개시된 실시예가 아니라 첨부된 청구 범위에 의해 정해져야 한다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 당업자에 의해 이루어질 수 있음은 명백할 것이다.

Claims (24)

  1. x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서로서,
    (a) 행과 열로 구성되는 어레이로 배열되어 광을 신호로 변환하는 복수의 광 수신 소자와,
    (b) 적어도 하나의 행 내의 각각의 광 수신 소자로부터 동일한 신호의 둘 이상의 샘플을 동시에 판독하는 수단 - 상기 동일한 신호는 상기 적어도 하나의 행 내의 상기 광 수신 소자 모두에 대해 단일 통합 주기(a single integration period) 후에 생성됨 - 과,
    (c) 열 표본 및 유지 회로(column sample and hold circuits)로 이루어진 적어도 2개의 뱅크 - 상기 적어도 2개의 뱅크 각각은 상기 어레이 내의 광 수신 소자의 상기 적어도 하나의 행으로부터의 신호를 저장하기에 충분한 열 표본 및 유지 회로를 가짐 - 와,
    (d) 상기 복수의 광 수신 소자로부터의 신호를 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 뱅크 중 임의의 단일 뱅크 또는 상기 뱅크의 조합으로 전송하는 픽셀 출력 멀티플렉서
    를 포함하고,
    상기 동일한 신호의 둘 이상의 샘플은 다른 열 표본 및 유지 회로에 동시에 저장되는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광 수신 소자와 짝을 이루는 복수의 컬러 필터를 더 포함하되,
    상기 픽셀 출력 멀티플렉서는, 임의의 주어진 행에 있어서 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 단일 뱅크가 단일 컬러 타입으로부터의 신호를 포함하도록, 단일 컬러 필터 타입과 짝을 이루는 상기 광 수신 소자로부터의 신호를 열 표본 및 유지 회로의 선택된 뱅크로 송신하는데 이용되는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 단일 컬러 타입으로부터의 신호가 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 적어도 2개의 뱅크 중 하나로만 송신되는 베이어 패턴(a Bayer pattern)인
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    열 표본 및 유지 회로로 이루어진 하나의 뱅크로만 송신되는 상기 단일 컬러 타입은 녹색인
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 뱅크에서의 상기 열 표본 및 유지 회로는 광 측정 소자 피치(pitch)보다 큰
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 출력 멀티플렉서는 상기 복수의 광 수신 소자 각각으로부터의 신호를 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 적어도 2개의 뱅크 중 두개의 뱅크로 전송하는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 출력 멀티플렉서는 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 복수의 뱅크로 신호를 전송하는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    단일 픽셀은 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 임의의 뱅크 내의 복수의 열 표본 및 유지 회로로 전송될 수 있는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    인접 열 표본 및 유지 회로 내의 인접 광 수신 소자로부터의 신호는 단일 값을 발생시키도록 평균화되는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    단일 픽셀은 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 임의의 뱅크 내의 인접 열 표본 및 유지 회로로 전송될 수 있는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    인접 열 표본 및 유지 회로 내의 인접 광 수신 소자로부터의 신호는 단일 값을 발생시키도록 평균화되는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서.
  12. 카메라로서,
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서를 포함하며,
    상기 x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서는
    (a) 행과 열로 구성되는 어레이에 배열되어 광을 신호로 변환하는 복수의 광 수신 소자와,
    (b) 적어도 하나의 행 내의 각각의 광 수신 소자로부터 동일한 신호의 둘 이상의 샘플을 동시에 판독하는 수단 - 상기 동일한 신호는 상기 적어도 하나의 행 내의 상기 광 수신 소자 모두에 대해 단일 통합 주기 후에 생성됨- 과,
    (c) 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 적어도 2개의 뱅크 - 상기 적어도 2개의 뱅크 각각은 상기 어레이 내의 광 수신 소자의 상기 적어도 하나의 행으로부터의 신호를 저장하기에 충분한 열 표본 및 유지 회로를 가짐 - 와,
    (d) 상기 복수의 광 수신 소자로부터의 신호를 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 뱅크 중 임의의 단일 뱅크 또는 상기 뱅크의 조합으로 전송할 수 있는 픽셀 출력 멀티플렉서
    를 포함하고,
    상기 동일한 신호의 둘 이상의 샘플은 다른 열 표본 및 유지 회로에 동시에 저장되는
    카메라.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 광 수신 소자와 짝을 이루는 복수의 컬러 필터를 더 포함하되,
    상기 픽셀 출력 멀티플렉서는, 임의의 주어진 행에 있어서 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 단일 뱅크가 단일 컬러 타입으로부터의 신호를 포함하도록, 단일 컬러 필터 타입과 짝을 이루는 상기 광 수신 소자로부터의 신호를 열 표본 및 유지 회로의 선택된 뱅크로 송신하는데 이용되는
    카메라.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 단일 컬러 타입으로부터의 신호가 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 적어도 2개의 뱅크 중 하나로만 송신되는 베이어 패턴인
    카메라.
  15. 제 14 항에 있어서,
    열 표본 및 유지 회로로 이루어진 하나의 뱅크로만 송신되는 상기 단일 컬러 타입은 녹색인
    카메라.
  16. 제 12 항에 있어서,
    열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 뱅크 내의 상기 열 표본 및 유지 회로는 광 측정 소자 피치보다 큰
    카메라.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 픽셀 출력 멀티플렉서는 상기 복수의 광 수신 소자 각각으로부터의 신호를 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 적어도 2개의 뱅크 중 두개의 뱅크로 전송하는
    카메라.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 픽셀 출력 멀티플렉서는 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 복수의 뱅크로 신호를 전송하는
    카메라.
  19. 제 12 항에 있어서,
    단일 픽셀은 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 임의의 뱅크 내의 복수의 열 표본 및 유지 회로로 전송될 수 있는
    카메라.
  20. 제 19 항에 있어서,
    인접 열 표본 및 유지 회로 내의 인접 광 수신 소자로부터의 신호는 단일 값을 발생시키도록 평균화되는
    카메라.
  21. 제 12 항에 있어서,
    단일 픽셀은 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 임의의 뱅크 내의 인접 열 표본 및 유지 회로로 전송될 수 있는
    카메라.
  22. 제 21 항에 있어서,
    인접 열 표본 및 유지 회로 내의 인접 광 수신 소자로부터의 신호는 단일 값을 발생시키도록 평균화되는
    카메라.
  23. 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 적어도 2개의 뱅크 - 상기 적어도 2개의 뱅크 각각은 광 수신 소자의 적어도 하나의 행으로부터의 신호를 저장하기에 충분한 열 표본 및 유지 회로를 가짐 - 를 포함하는 x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법으로서,
    적어도 하나의 행 내의 상기 광 수신 소자 모두에 대한 단일 통합 주기를 이용하여 단일 이미지를 캡처하는 단계와,
    상기 단일 통합 주기 후에, 상기 적어도 하나의 행 내의 각각의 광 수신 소자로부터 동일한 신호의 둘 이상의 샘플을 동시에 판독하는 단계와,
    각 열 표본 및 유지 회로 내의 상기 동일한 신호의 상기 둘 이상의 샘플을 열 표본 및 유지 회로로 이루어진 상기 적어도 2개의 뱅크 중 적어도 하나에 동시에 저장하는 단계를 포함하는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 행 내의 각각의 광 수신 소자에 대하여, 각 열 표본 및 유지 회로로부터의 상기 동일한 신호의 상기 둘 이상의 샘플을 판독하는 단계와,
    상기 둘 이상의 샘플을 평균화하여 단일 평균 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는
    x-y 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법.
KR1020107029344A 2003-07-15 2004-07-01 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법 KR101159014B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/620,060 2003-07-15
US10/620,060 US7859581B2 (en) 2003-07-15 2003-07-15 Image sensor with charge binning and dual channel readout
PCT/US2004/021235 WO2005011264A2 (en) 2003-07-15 2004-07-01 Image sensor with charge binning

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067000844A Division KR20060122806A (ko) 2003-07-15 2004-07-01 이미지 센서, 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110003600A KR20110003600A (ko) 2011-01-12
KR101159014B1 true KR101159014B1 (ko) 2012-06-21

Family

ID=34062702

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067000844A KR20060122806A (ko) 2003-07-15 2004-07-01 이미지 센서, 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지센서
KR1020107029344A KR101159014B1 (ko) 2003-07-15 2004-07-01 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067000844A KR20060122806A (ko) 2003-07-15 2004-07-01 이미지 센서, 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지센서

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7859581B2 (ko)
EP (2) EP1656799A2 (ko)
JP (1) JP4611296B2 (ko)
KR (2) KR20060122806A (ko)
CN (2) CN1823532B (ko)
TW (1) TWI358942B (ko)
WO (1) WO2005011264A2 (ko)

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6239456B1 (en) 1998-08-19 2001-05-29 Photobit Corporation Lock in pinned photodiode photodetector
DE19947536A1 (de) * 1999-10-02 2001-04-05 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren zum Auslesen der Sensorelemente eines Sensors sowie Sensor
US7492391B1 (en) * 2003-07-14 2009-02-17 Arecont Vision, Llc. Wide dynamic range network camera
US20050062866A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-24 Ang Lin Ping Multiplexed pixel column architecture for imagers
US7443437B2 (en) 2003-11-26 2008-10-28 Micron Technology, Inc. Image sensor with a gated storage node linked to transfer gate
US11282891B2 (en) 2003-11-26 2022-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor with a gated storage node linked to transfer gate
US7087883B2 (en) * 2004-02-04 2006-08-08 Omnivision Technologies, Inc. CMOS image sensor using shared transistors between pixels with dual pinned photodiode
KR100871687B1 (ko) * 2004-02-11 2008-12-05 삼성전자주식회사 서브 샘플링 모드에서 디스플레이 품질을 개선한 고체촬상 소자 및 그 구동 방법
JP4107269B2 (ja) * 2004-02-23 2008-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置
KR100871688B1 (ko) * 2004-02-27 2008-12-08 삼성전자주식회사 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법
JP2005312025A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Magnachip Semiconductor Ltd 高速アナログ信号処理可能なｃｍｏｓイメージセンサ
US20050237407A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Chang-Min Bae CMOS image sensor for processing analog signal at high speed
JP2005318544A (ja) * 2004-04-26 2005-11-10 Magnachip Semiconductor Ltd 高速アナログ信号処理可能なｃｍｏｓイメージセンサ
JP4971586B2 (ja) * 2004-09-01 2012-07-11 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP4306603B2 (ja) * 2004-12-20 2009-08-05 ソニー株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
KR100657863B1 (ko) 2005-02-07 2006-12-14 삼성전자주식회사 핑거드 타입 소스 폴로워 트랜지스터를 이용한 상보성금속 산화막 반도체 액티브 픽셀 센서
JP4969792B2 (ja) * 2005-04-14 2012-07-04 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
US7238926B2 (en) * 2005-06-01 2007-07-03 Eastman Kodak Company Shared amplifier pixel with matched coupling capacitances
US7705900B2 (en) * 2005-06-01 2010-04-27 Eastman Kodak Company CMOS image sensor pixel with selectable binning and conversion gain
US8253214B2 (en) * 2005-06-02 2012-08-28 Omnivision Technologies, Inc. CMOS shared amplifier pixels with output signal wire below floating diffusion interconnect for reduced floating diffusion capacitance
US7671314B2 (en) * 2005-07-09 2010-03-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including active pixel sensor array with photoelectric conversion region
US7541628B2 (en) 2005-07-09 2009-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensors including active pixel sensor arrays
KR100787938B1 (ko) * 2005-07-15 2007-12-24 삼성전자주식회사 공유 능동 화소 센서 구조의 씨모스 이미지 센서 및 그구동 방법
JP4827524B2 (ja) * 2005-12-26 2011-11-30 キヤノン株式会社 撮像装置
US7427736B2 (en) * 2006-03-23 2008-09-23 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for providing a rolling double reset timing for global storage in image sensors
JP5123601B2 (ja) * 2006-08-31 2013-01-23 キヤノン株式会社 光電変換装置
US7773138B2 (en) * 2006-09-13 2010-08-10 Tower Semiconductor Ltd. Color pattern and pixel level binning for APS image sensor using 2×2 photodiode sharing scheme
TWI345910B (en) * 2006-10-02 2011-07-21 Novatek Microelectronics Corp Cmos image sensor for high-speed operation
US7768562B2 (en) * 2006-10-10 2010-08-03 Micron Technology, Inc. Method, apparatus and system providing imager vertical binning and scaling using column parallel sigma-delta digital conversion
US8013920B2 (en) 2006-12-01 2011-09-06 Youliza, Gehts B.V. Limited Liability Company Imaging system for creating an image of an object
WO2008088981A1 (en) 2007-01-11 2008-07-24 Micron Technology, Inc. Missing pixel architecture
US8009211B2 (en) * 2007-04-03 2011-08-30 Canon Kabushiki Kaisha Image sensing apparatus and image capturing system
US20090033389A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 Abadeer Wagdi W Micro-phase adjusting and micro-phase adjusting mixer circuits designed with standard field effect transistor structures
US7755121B2 (en) * 2007-08-23 2010-07-13 Aptina Imaging Corp. Imagers, apparatuses and systems utilizing pixels with improved optical resolution and methods of operating the same
JP4386118B2 (ja) 2007-08-31 2009-12-16 ソニー株式会社 撮像回路
US8144226B2 (en) 2008-01-04 2012-03-27 AltaSens, Inc Two-by-two pixel structure in an imaging system-on-chip
US8743247B2 (en) * 2008-01-14 2014-06-03 International Business Machines Corporation Low lag transfer gate device
US8227844B2 (en) * 2008-01-14 2012-07-24 International Business Machines Corporation Low lag transfer gate device
US7999870B2 (en) * 2008-02-01 2011-08-16 Omnivision Technologies, Inc. Sampling and readout of an image sensor having a sparse color filter array pattern
US8081247B2 (en) * 2008-06-18 2011-12-20 Omnivision Technologies, Inc. Partial row readout for image sensor
EP2154879A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-17 Thomson Licensing CMOS image sensor with selectable hard-wired binning
JP2010098516A (ja) * 2008-10-16 2010-04-30 Sony Corp 撮像素子およびその制御方法並びにカメラ
TWI520030B (zh) 2009-05-21 2016-02-01 原相科技股份有限公司 互補式金氧半導體影像感測器及其操作方法
CN101924944B (zh) 2009-06-15 2013-06-05 华为技术有限公司 可伸缩视频编码操作点选择方法、信息提供方法及设备
WO2011053711A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Invisage Technologies, Inc. Systems and methods for color binning
CN102055919B (zh) * 2009-11-04 2012-11-07 原相科技股份有限公司 互补型金属氧化物半导体图像感测器及其操作方法
KR101198249B1 (ko) * 2010-07-07 2012-11-07 에스케이하이닉스 주식회사 이미지센서의 컬럼 회로 및 픽셀 비닝 회로
JP5500007B2 (ja) * 2010-09-03 2014-05-21 ソニー株式会社 固体撮像素子およびカメラシステム
US9191582B1 (en) * 2011-04-29 2015-11-17 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Multi-mode high speed sensor
WO2013009428A2 (en) * 2011-07-14 2013-01-17 Analog Devices, Inc. Image sensor with a charge-based readout circuit
JP2013150116A (ja) * 2012-01-18 2013-08-01 Canon Inc 撮像装置及び撮像装置の駆動方法
KR102087225B1 (ko) * 2013-05-30 2020-03-11 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR20150014007A (ko) * 2013-07-25 2015-02-06 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 촬상 장치
KR102084543B1 (ko) * 2013-09-25 2020-03-04 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 구동 장치
JP6180882B2 (ja) * 2013-10-31 2017-08-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、信号処理装置、および電子機器
US9277136B2 (en) 2013-11-25 2016-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Imaging systems and methods with pixel sensitivity adjustments by adjusting demodulation signal
JP6369015B2 (ja) * 2013-11-28 2018-08-08 株式会社ニコン 撮像装置
KR101541123B1 (ko) * 2013-11-29 2015-08-03 (주)실리콘화일 이미지 시그널 프로세서의 이미지 데이터 출력 장치
US9578267B2 (en) * 2013-12-23 2017-02-21 Alexander Krymski Cameras and methods with data processing, memories, and an image sensor with multiple data ports
US9871065B2 (en) 2014-12-22 2018-01-16 Google Inc. RGBZ pixel unit cell with first and second Z transfer gates
US9741755B2 (en) 2014-12-22 2017-08-22 Google Inc. Physical layout and structure of RGBZ pixel cell unit for RGBZ image sensor
US9425233B2 (en) 2014-12-22 2016-08-23 Google Inc. RGBZ pixel cell unit for an RGBZ image sensor
KR101631061B1 (ko) * 2015-02-05 2016-06-16 동국대학교 산학협력단 다중 모드 해상도를 갖는 cmos 이미지 센서
JP2017017624A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 ソニー株式会社 撮像素子、画像処理方法、および電子機器
JP2017085065A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN107018297B (zh) * 2015-11-27 2020-10-13 钰立微电子股份有限公司 图像获取装置
US10313610B2 (en) 2016-04-14 2019-06-04 Qualcomm Incorporated Image sensors with dynamic pixel binning
US10313609B2 (en) 2016-04-14 2019-06-04 Qualcomm Incorporated Image sensors having pixel-binning with configurable shared floating diffusion
US10362255B2 (en) 2017-02-09 2019-07-23 Semiconductor Components Industries, Llc Multi-conversion gain pixel configurations
JP6918517B2 (ja) * 2017-02-21 2021-08-11 キヤノン株式会社 撮像素子及びその制御方法、及び撮像装置
JP6726160B2 (ja) * 2017-12-22 2020-07-22 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、信号処理装置及び信号処理方法
KR20210076238A (ko) * 2019-12-13 2021-06-24 삼성전자주식회사 이미지 센서, 그것을 포함하는 이미지 장치 및 그것의 동작 방법
JP2023542627A (ja) * 2020-09-03 2023-10-11 ザ・リサーチ・ファウンデーション・フォー・ザ・ステイト・ユニヴァーシティ・オブ・ニューヨーク 結晶とチャネルの結合のためのシステムおよび方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620315A (ja) * 1992-06-30 1994-01-28 Kyocera Corp 光磁気記録素子及びその製造方法
JP2000261815A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Canon Inc 撮像装置及びそれを用いた撮像システム

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971065A (en) * 1975-03-05 1976-07-20 Eastman Kodak Company Color imaging array
FR2503502B1 (fr) * 1981-03-31 1985-07-05 Thomson Csf Dispositif d'analyse d'images en couleur utilisant le transfert de charges electriques et camera de television comportant un tel dispositif
US4658287A (en) * 1984-02-29 1987-04-14 Fairchild Camera And Instrument Corp. MOS imaging device with monochrome-color compatibility and signal readout versatility
US5543838A (en) * 1993-08-31 1996-08-06 Xerox Corporation Signal multiplexing system for an image sensor array
US5949483A (en) * 1994-01-28 1999-09-07 California Institute Of Technology Active pixel sensor array with multiresolution readout
JP3432051B2 (ja) * 1995-08-02 2003-07-28 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP3031606B2 (ja) 1995-08-02 2000-04-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置と画像撮像装置
JPH1098648A (ja) * 1996-09-25 1998-04-14 Nec Corp 固体撮像装置
US6690421B1 (en) * 1996-10-30 2004-02-10 Fuji Photo Film Co., Ltd. Structure of solid state image pickup device
JP3830590B2 (ja) * 1996-10-30 2006-10-04 株式会社東芝 固体撮像装置
CN1222029A (zh) * 1997-11-11 1999-07-07 日本电气株式会社 输出量高的以cmos为基础的图像传感器
JP3548410B2 (ja) * 1997-12-25 2004-07-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の信号読み出し方法
JP4377976B2 (ja) 1997-12-26 2009-12-02 キヤノン株式会社 カラー撮像装置、画像信号読み出し方法、画像処理装置、画像処理システム、及び記憶媒体
US6008486A (en) * 1997-12-31 1999-12-28 Gentex Corporation Wide dynamic range optical sensor
JP4140077B2 (ja) * 1998-02-18 2008-08-27 ソニー株式会社 固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像素子、並びにカメラ
US6584235B1 (en) * 1998-04-23 2003-06-24 Micron Technology, Inc. Wide dynamic range fusion using memory look-up
US6977684B1 (en) 1998-04-30 2005-12-20 Canon Kabushiki Kaisha Arrangement of circuits in pixels, each circuit shared by a plurality of pixels, in image sensing apparatus
US6466265B1 (en) 1998-06-22 2002-10-15 Eastman Kodak Company Parallel output architectures for CMOS active pixel sensors
KR100265364B1 (ko) * 1998-06-27 2000-09-15 김영환 넓은 동적 범위를 갖는 씨모스 이미지 센서
US6512546B1 (en) * 1998-07-17 2003-01-28 Analog Devices, Inc. Image sensor using multiple array readout lines
JP3592106B2 (ja) * 1998-11-27 2004-11-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
US6850278B1 (en) * 1998-11-27 2005-02-01 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup apparatus
US6657665B1 (en) * 1998-12-31 2003-12-02 Eastman Kodak Company Active Pixel Sensor with wired floating diffusions and shared amplifier
US6661457B1 (en) 1999-03-22 2003-12-09 Biomorphic Vlsi, Inc. Pixel read-out architecture
JP2001292453A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Canon Inc カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム
JP3501694B2 (ja) * 1999-07-21 2004-03-02 キヤノン株式会社 撮像装置及びそれを用いた撮像システム
US6750912B1 (en) * 1999-09-30 2004-06-15 Ess Technology, Inc. Active-passive imager pixel array with small groups of pixels having short common bus lines
US7324144B1 (en) * 1999-10-05 2008-01-29 Canon Kabushiki Kaisha Solid image pickup device, image pickup system and method of driving solid image pickup device
US6486504B1 (en) * 1999-10-26 2002-11-26 Eastman Kodak Company CMOS image sensor with extended dynamic range
US6867806B1 (en) * 1999-11-04 2005-03-15 Taiwan Advanced Sensors Corporation Interlace overlap pixel design for high sensitivity CMOS image sensors
EP1102323B1 (en) * 1999-11-19 2012-08-15 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Method for detecting electromagnetic radiation using an optoelectronic sensor
US6710804B1 (en) * 2000-01-18 2004-03-23 Eastman Kodak Company CMOS active pixel image sensor with extended dynamic range and sensitivity
JP3658278B2 (ja) * 2000-05-16 2005-06-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびそれを用いた固体撮像システム
EP1353791A4 (en) * 2000-11-27 2006-11-15 Vision Sciences Inc REDUCING THE PRONOUNCE OF IMAGE SENSORS
JP2003007995A (ja) * 2001-06-20 2003-01-10 Iwate Toshiba Electronics Co Ltd Ｃｍｏｓイメージセンサ
JP2003189316A (ja) * 2001-12-19 2003-07-04 Minolta Co Ltd 撮像センサ
JP4135360B2 (ja) * 2001-12-25 2008-08-20 ソニー株式会社 固体撮像装置
US7471324B2 (en) * 2002-08-28 2008-12-30 Aptina Imaging Corporation Amplifier shared between two columns in CMOS sensor
US7382407B2 (en) * 2002-08-29 2008-06-03 Micron Technology, Inc. High intrascene dynamic range NTSC and PAL imager
JP4499348B2 (ja) * 2002-11-28 2010-07-07 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその信号読み出し方法
US7408443B2 (en) * 2003-01-13 2008-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Circuit and method for reducing fixed pattern noise
JP4276879B2 (ja) * 2003-04-28 2009-06-10 オリンパス株式会社 撮像素子
US7443437B2 (en) * 2003-11-26 2008-10-28 Micron Technology, Inc. Image sensor with a gated storage node linked to transfer gate
US7087883B2 (en) * 2004-02-04 2006-08-08 Omnivision Technologies, Inc. CMOS image sensor using shared transistors between pixels with dual pinned photodiode
KR100752646B1 (ko) * 2005-10-01 2007-08-29 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620315A (ja) * 1992-06-30 1994-01-28 Kyocera Corp 光磁気記録素子及びその製造方法
JP2000261815A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Canon Inc 撮像装置及びそれを用いた撮像システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060122806A (ko) 2006-11-30
CN101778193B (zh) 2012-01-04
JP4611296B2 (ja) 2011-01-12
JP2007531351A (ja) 2007-11-01
WO2005011264A2 (en) 2005-02-03
CN1823532B (zh) 2010-09-08
TW200509689A (en) 2005-03-01
EP2323409A2 (en) 2011-05-18
EP2323409B1 (en) 2017-08-23
KR20110003600A (ko) 2011-01-12
CN101778193A (zh) 2010-07-14
WO2005011264A3 (en) 2005-06-02
EP1656799A2 (en) 2006-05-17
TWI358942B (en) 2012-02-21
CN1823532A (zh) 2006-08-23
EP2323409A3 (en) 2013-08-28
US7859581B2 (en) 2010-12-28
US20050012836A1 (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101159014B1 (ko) ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법
US20240006427A1 (en) Imaging device and imaging system
US10165212B2 (en) Solid-state imaging device having voltage lines including openings corresponding to pixel units
JP5290923B2 (ja) 固体撮像装置および撮像装置
JP4475665B2 (ja) 固体撮像装置
KR20110023802A (ko) 촬상 소자 및 카메라 시스템
KR100660862B1 (ko) 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법
US8754971B2 (en) Image sensing apparatus and image capturing system
JP2004180045A (ja) 固体撮像装置及びその信号読み出し方法
US7760959B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
US8582006B2 (en) Pixel arrangement for extended dynamic range imaging
KR20140039953A (ko) 고체 촬상 장치, 촬상 방법 및 카메라 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
N231 Notification of change of applicant
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170330

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 8