KR101209506B1 - CMOS image sensor and operating method thereof - Google Patents

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신현택
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Abstract

이미지 센서 및 그 동작 방법이 개시된다. 이미지 센서는, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이 영역; 및 디지털 블록을 포함하되, 각 단위 픽셀은 상기 디지털 블록으로부터 입력되는 구동 신호에 따라 데이터 전위 및 레퍼런스 전위의 순서로 픽셀 신호를 상기 디지털 블록으로 출력한다. 본 발명에 의해, 흑태양 현상의 방지를 위해 이용되던 클램프 회로를 제거함으로써 칩 면적을 감소시킬 수 있고, 칩 면적의 감소로 인해 생산성을 증가시킬 수 있다.An image sensor and its operating method are disclosed. The image sensor may include an active pixel sensor array region including a plurality of unit pixels; And a digital block, wherein each unit pixel outputs pixel signals to the digital block in the order of data potential and reference potential according to a driving signal input from the digital block. According to the present invention, the chip area can be reduced by eliminating the clamp circuit used for the prevention of the black sun phenomenon, and the productivity can be increased due to the reduction of the chip area.

Description

이미지 센서 및 그 동작 방법{CMOS image sensor and operating method thereof}Image sensor and its operation method

본 발명은 이미지 센서 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an image sensor and a method of operating the same.

이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 CCD(charge coupled device) 이미지 센서와 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서로 구분된다. CCD 이미지 센서는 구동 방식이 복잡하고 전력 소비가 상대적으로 커서 CMOS 이미지 센서가 널리 이용된다.An image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. The image sensor is classified into a charge coupled device (CCD) image sensor and a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor. The CCD image sensor has a complicated driving method and a relatively high power consumption. Therefore, a CMOS image sensor is widely used.

CMOS 이미지 센서는 제어 회로 및 신호 처리 회로 등을 주변 회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 단위 픽셀의 수량에 해당하는 모스 트랜지스터(MOS Transistor)들을 반도체 기판에 형성함으로써, 모스 트랜지스터들에 의해 각 단위 픽셀의 출력을 순차적으로 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다.CMOS image sensor uses CMOS technology that uses a control circuit, a signal processing circuit, and the like as peripheral circuits to form MOS transistors corresponding to the number of unit pixels on a semiconductor substrate, thereby forming each unit pixel by MOS transistors. The device adopts a switching method for sequentially detecting the output of the.

CMOS 이미지 센서는 CMOS 제조 기술을 이용하므로 적은 전력 소모, 적은 포토 공정 스텝에 따른 단순한 제조공정 등의 장점을 가진다. 또한, CMOS 이미지 센서는 각종 회로를 단일칩에 집적시킬 수가 있어 제품의 소형화가 용이한 장점도 가진다.CMOS image sensor has advantages such as low power consumption, simple manufacturing process according to a few photo process step because of the CMOS manufacturing technology. In addition, since the CMOS image sensor can integrate various circuits on a single chip, it is easy to miniaturize the product.

이미지 센서는 제조 공정 상의 오프셋 전압에 의한 고정 패턴 잡음(Fixed pattern noise)이 발생한다. 이 고정 패턴 잡음을 보정하기 위해 이미지 센서는 픽셀 어레이(pixel array)의 각 단위 픽셀에서의 리셋 전압 신호(reset voltage signal)를 읽고 데이터 전압 신호(data voltage signal)를 읽은 후 그 차를 출력하는 상관 이중 샘플링(CDS, Correlated Double Sampling) 방법을 사용한다.The image sensor generates fixed pattern noise due to an offset voltage on the manufacturing process. To correct this fixed pattern noise, the image sensor reads the reset voltage signal at each unit pixel of the pixel array, reads the data voltage signal, and then outputs the difference. Correlated Double Sampling (CDS) method is used.

이미지 센서의 단위 픽셀로부터 픽셀 출력을 획득하는 CDS 방법의 동작 원리는 다음과 같다.The operation principle of the CDS method of obtaining pixel output from unit pixels of an image sensor is as follows.

전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴온(turn on)시켜 단위 픽셀을 리셋시킨다. 이때, 포토 다이오드(PD)는 공핍되기 시작하여 전하 축적(carrier charging)이 이루어지고, 플로팅 확산 영역(FD)은 공급 전압(VDDP)에 비례하여 전하가 축적된다. The unit pixel is reset by turning on the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx. At this time, the photodiode PD starts to deplete, and carrier charging occurs. In the floating diffusion region FD, charge is accumulated in proportion to the supply voltage VDDP.

전송 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 턴오프(turn off)시키고 광전하를 포토 다이오드(PD)에 모은다. 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴오프시키고 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 턴온시켜 단위 픽셀을 온(on) 시킨다. 드라이브 트랜지스터(Dx)의 제1 출력 전압(V1)을 측정하는 바, 이 값은 플로팅 노드(FN)의 직류 전위 변화(DC level shift)를 의미한다. The transfer transistor Tx, the reset transistor Rx, and the select transistor Sx are turned off and the photocharges are collected in the photodiode PD. The unit pixel is turned on by turning off the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx and turning on the select transistor Sx. The first output voltage V1 of the drive transistor Dx is measured, and this value represents a DC level shift of the floating node FN.

그리고 전송 트랜지스터(Tx)를 턴온시켜 포토 다이오드(PD)의 모든 광전하가 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송되도록 한다. 드라이브 트랜지스터(Dx)의 제2 출력 전압(V2)을 측정하면, 제1 및 제2 출력 신호의 차(V1-V2)가 광전하 전송의 결과이며, 이는 잡음(noise)이 제거된 순수한 픽셀 출력(전압) 신호가 된다.The transfer transistor Tx is turned on so that all photocharges of the photodiode PD are transferred to the floating diffusion region FD. When the second output voltage V2 of the drive transistor Dx is measured, the difference between the first and second output signals V1-V2 is the result of photocharge transfer, which is a pure pixel output with noise removed. It becomes a (voltage) signal.

잡음으로 인한 전압인 리셋 전압(즉, 제1 출력 전압) 및 잡음 성분과 이미지 정보(데이터)가 합해진 전압인 데이터 전압(즉, 제2 출력 전압)을 측정하여, 제1 출력 전압과 제2 출력 전압의 차를 연산함으로서 정확한 이미지 정보가 얻어질 수 있다.The first output voltage and the second output are measured by measuring the reset voltage (that is, the first output voltage), which is the voltage due to noise, and the data voltage (that is, the second output voltage), which is a voltage obtained by adding noise components and image information (data). By calculating the difference in voltage, accurate image information can be obtained.

전술한 바와 같이, CDS 방법을 사용하여 포토 다이오드에 축적된 광전하를 읽어내는 동작을 수행하기 전에 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)를 이용하여 포토 다이오드(PD)를 리셋시킨다. As described above, the photodiode PD is reset using the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx before performing the operation of reading out the photocharges accumulated in the photodiode using the CDS method.

그러나, 단위 픽셀에서 출력되는 잡음으로 인한 전압인 제1 출력 전압은 태양광 등의 외부 환경의 강한 빛에 의해 그 전압 레벨이 적정 범위를 벗어나서 이미지 센서의 출력 화상의 왜곡이 발생되는 원인이 되기도 한다. 즉, 이러한 출력 화상의 왜곡으로 인해 출력 이미지가 검게 나오는 현상인 흑태양(black sun) 현상이 야기된다.However, the first output voltage, which is a voltage due to noise output from the unit pixel, may cause distortion of the output image of the image sensor because its voltage level is out of an appropriate range by strong light from an external environment such as sunlight. . That is, the distortion of the output image causes a black sun phenomenon, which is a phenomenon in which the output image is black.

흑태양 현상을 방지하기 위해, 잡음으로 인한 전압인 제1 출력 전압이 소정의 기준 전압 레벨 이하로 된 때에 CDS 회로에 공급하는 제1 출력 전압의 레벨을 일정 범위 내에서 유지시키기 위해 외부에서 직접 리셋 전압을 제공하는 클램프 회로(Clamp circuit)가 개발되었다.In order to prevent the black sun phenomenon, when the first output voltage, which is a voltage due to noise, becomes below a predetermined reference voltage level, the external direct reset to maintain the level of the first output voltage supplied to the CDS circuit within a certain range. Clamp circuits have been developed that provide voltage.

그러나, 클램프 회로를 채택한 종래의 CMOS 이미지 센서의 경우 클램프 회로가 소정의 공간을 차지하기 때문에 칩 면적이 증가되고, 칩 면적의 증가로 인해 생산성이 감소되는 문제점이 있었다.However, the conventional CMOS image sensor adopting the clamp circuit has a problem in that the chip area is increased because the clamp circuit occupies a predetermined space and the productivity is reduced due to the increase in the chip area.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
The above-described background technology is technical information that the inventor holds for the derivation of the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and can not necessarily be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

본 발명은 픽셀 타이밍(Pixel timing)의 개선만으로 흑태양 현상을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an image sensor and a method of operating the same, which can prevent a black sun phenomenon only by improving pixel timing.

본 발명은 흑태양 현상의 방지를 위해 이용되던 클램프 회로를 제거함으로써 칩 면적을 감소시킬 수 있고, 칩 면적의 감소로 인해 생산성을 증가시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an image sensor and a method of operating the same that can reduce the chip area by removing the clamp circuit used to prevent the black sun phenomenon, and can increase the productivity due to the reduction of the chip area.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이미지 센서에 있어서, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이 영역; 및 디지털 블록을 포함하되, 각 단위 픽셀은 상기 디지털 블록으로부터 입력되는 구동 신호에 따라 데이터 전위(Vsig) 및 레퍼런스 전위(Vref)의 순서로 픽셀 신호를 상기 디지털 블록으로 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서가 제공된다.According to an aspect of the present invention, an image sensor comprising: an active pixel sensor array region including a plurality of unit pixels; And a digital block, wherein each unit pixel outputs a pixel signal to the digital block in order of a data potential Vsig and a reference potential Vref according to a driving signal input from the digital block. Is provided.

상기 디지털 블록은 상기 데이터 전위의 값과 상기 레퍼런스 전위의 값의 차이값을 순수 픽셀 신호의 출력으로 산출할 수 있다.The digital block may calculate a difference value between the value of the data potential and the value of the reference potential as an output of a pure pixel signal.

상기 순수 픽셀 신호의 산출은 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler)에 의해 수행될 수 있다.Calculation of the pure pixel signal may be performed by a correlated double sampler.

상기 디지털 블록은 전송 트랜지스터를 온(on)시켜 포토 다이오드(PD)에 생성된 전하가 부유 확산(FD) 영역으로 전달되도록 하여 상기 데이터 전위가 출력되도록 한 후, 상기 포토 다이오드 및 상기 부유 확산 영역이 리셋되도록 하여 상기 레퍼런스 전위가 출력되도록 하는 구동 신호를 각 단위 픽셀로 입력할 수 있다.The digital block turns on a transfer transistor to transfer charges generated in the photodiode PD to a floating diffusion region so that the data potential is output, and then the photodiode and the floating diffusion region A driving signal may be input to each unit pixel to reset the driving signal to output the reference potential.

상기 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서일 수 있다.
The image sensor may be a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이 영역 및 디지털 블록을 포함하는 이미지 센서의 구동 방법에 있어서, 상기 디지털 블록이 각 단위 픽셀로 구동 신호를 출력하는 단계; 및 상기 디지털 블록이 각 단위 픽셀로부터 입력되는 픽셀 신호를 데이터 전위 및 레퍼런스 전위의 순서로 독출하고, 상기 데이터 전위와 상기 레퍼런스 전위의 차이값을 순수 픽셀 신호로 산출하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 구동 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a driving method of an image sensor including an active pixel sensor array region including a plurality of unit pixels and a digital block, the digital block outputting a driving signal to each unit pixel; And reading, by the digital block, a pixel signal input from each unit pixel in the order of a data potential and a reference potential, and calculating a difference value between the data potential and the reference potential as a pure pixel signal. A method is provided.

상기 순수 픽셀 신호의 산출은 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler)에 의해 수행될 수 있다.Calculation of the pure pixel signal may be performed by a correlated double sampler.

상기 구동 신호는 상기 단위 픽셀의 전송 트랜지스터를 온(on)시켜 포토 다이오드에 생성된 전하가 부유 확산 영역으로 전달되도록 하여 상기 데이터 전위가 출력되도록 한 후, 상기 포토 다이오드 및 상기 부유 확산 영역이 리셋되도록 하여 상기 레퍼런스 전위가 출력되도록 하는 신호일 수 있다.The driving signal turns on the transfer transistor of the unit pixel so that the charge generated in the photodiode is transferred to the floating diffusion region so that the data potential is output, and then the photodiode and the floating diffusion region are reset. The reference potential may be a signal for outputting.

상기 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서일 수 있다.
The image sensor may be a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 픽셀 타이밍(Pixel timing)의 개선만으로 흑태양 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the black sun phenomenon can be prevented only by improving the pixel timing.

또한, 흑태양 현상의 방지를 위해 이용되던 클램프 회로를 제거함으로써 칩 면적을 감소시킬 수 있고, 칩 면적의 감소로 인해 생산성을 증가시킬 수 있는 효과도 있다.
In addition, it is possible to reduce the chip area by removing the clamp circuit used for the prevention of the black sun phenomenon, there is an effect that can increase the productivity by reducing the chip area.

도 1은 일반적인 이미지 센서의 블록 구성도.
도 2는 일반적인 이미지 센서의 평면 레이아웃을 나타낸 도면.
도 3은 흑태양 현상을 방지하기 위한 일반적인 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도.
도 4는 일반적인 이미지 센서의 타이밍도(timing diagram).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑태양 현상을 방지하기 위한 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 동작 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 타이밍도(timing diagram).
1 is a block diagram of a general image sensor.
2 shows a planar layout of a typical image sensor.
3 is a circuit diagram of a unit pixel of a general image sensor for preventing a black sun phenomenon.
4 is a timing diagram of a typical image sensor.
5 is a circuit diagram of a unit pixel of an image sensor for preventing a black sun phenomenon according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of operating an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a timing diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 일반적인 이미지 센서의 블록 구성도이고, 도 2는 일반적인 이미지 센서의 평면 레이아웃을 나타낸 도면이며, 도 3은 흑태양 현상을 방지하기 위한 일반적인 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도이고, 도 4는 일반적인 이미지 센서의 타이밍도(timing diagram)이다.1 is a block diagram of a general image sensor, FIG. 2 is a diagram illustrating a planar layout of a general image sensor, FIG. 3 is a circuit diagram of a unit pixel of a general image sensor for preventing a black sun phenomenon, and FIG. Timing diagram of the image sensor.

도 1을 참조하면, 이미지 센서는 수광 소자를 포함하는 픽셀들이 이차원적으로 배열되어 이루어진 액티브 픽셀 센서(APS) 어레이 영역(10), APS 어레이 영역(10)을 제어하는 디지털 블록(20)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the image sensor includes an active pixel sensor (APS) array region 10 in which pixels including a light receiving element are two-dimensionally arranged, and a digital block 20 for controlling the APS array region 10. do.

APS 어레이 영역(10)은 2차원 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 복수의 단위 픽셀들을 포함하며, 광 신호를 전기적 신호로 변환한다. The APS array region 10 includes a plurality of unit pixels arranged in a two-dimensional matrix, and converts an optical signal into an electrical signal.

도 2 및 도 3에는 이미지 센서의 평면 레이아웃 및 단위 픽셀의 회로도가 도시되어 있다.2 and 3 show a planar layout of the image sensor and a circuit diagram of the unit pixels.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 센서의 단위 픽셀(100)는 1개의 포토 다이오드(Photo Diode, PD)(111), 전송 트랜지스터(Transfer transistor, PTG)(112), 부유 확산(Floating Diffusion, FD) 영역(113), 리셋 트랜지스터(Reset transistor, RST)(114), 구동 트랜지스터(Drive transistor, DX)(115) 및 선택 트랜지스터(Select transistor, RSEL)(116)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the unit pixel 100 of the image sensor includes one photo diode (PD) 111, a transfer transistor (TGT) 112, and floating diffusion. Diffusion (FD) region 113, a reset transistor (RST) 114, a drive transistor (DX) 115, and a select transistor (RSEL) 116 are included.

포토 다이오드(111)는 활성 영역(active region) 중 폭이 넓은 부분에 형성되며, 빛을 받아 광전하를 생성한다. 전송 트랜지스터(112)는 포토 다이오드(111)에서 모아진 광전하를 부유 확산 영역(113)으로 전달한다.The photodiode 111 is formed in a wide portion of the active region and receives light to generate photocharges. The transfer transistor 112 transfers the photocharge collected from the photodiode 111 to the floating diffusion region 113.

리셋 트랜지스터(114)는 부유 확산 영역(113)의 전위를 세팅 또는 리셋시킨다. 게이트를 가지는 구동 트랜지스터(115)는 게이트를 가지는 선택 트랜지스터(116)에 연결된다. 도펀트(dopant)가 도핑된 소스/드레인 영역들이 게이트들 주변에 제공된다.The reset transistor 114 sets or resets the potential of the floating diffusion region 113. The driving transistor 115 having a gate is connected to the selection transistor 116 having a gate. Dopant doped source / drain regions are provided around the gates.

단위 픽셀(100) 내에 태양광이나 강한 빛이 입사되면, 빛을 입사받은 포토 다이오드(111)가 받아들일 수 있는 용량의 한계를 넘어 인접 픽셀 또는 부유 확산 영역(113)으로 넘어가 레퍼런스(Reference) 전위를 낮추어 도리어 출력 이미지가 검게 출력되는 흑태양(black sun) 현상이 발생된다.When sunlight or strong light is incident in the unit pixel 100, the photo potential 111 passes over the limit of the capacity that can be accepted by the incident light to the adjacent pixel or the floating diffusion region 113. Rather, the black sun phenomenon occurs in which the output image is black.

도 4에는 일반적인 이미지 센서의 타이밍도(timing diagram)가 도시되어 있다. 도 4의 (a)는 정상적인 상태에서의 타이밍도이고, (b)는 태양광이나 강한 빛이 입사된 경우의 타이밍도이다.4 is a timing diagram of a general image sensor. 4A is a timing diagram in a normal state, and FIG. 4B is a timing diagram when sunlight or strong light is incident.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 정상적인 동작이 가능한 세기의 빛이 입사되면, 레퍼런스 전위(Vref)와 데이터 전위(Vsig)의 픽셀 출력(pixel out)이 발생되어 디지털 블록(20)의 상관 이중 샘플러(CDS, Correlated Double Sampler)(60)로 입력되며, 상관 이중 샘플러(60)는 레퍼런스 전위와 데이터 전위의 차이 값(즉, Vref-Vsig)을 이용하여 최종 출력을 얻는다. 레퍼런스 전위는 고정된 값이 아니므로, 각 단위 픽셀별로 상이한 값으로 출력될 수 있다.As shown in (a) of FIG. 4, when light having a normal operating intensity is incident, a pixel out of the reference potential Vref and the data potential Vsig is generated to generate a pixel out of the digital block 20. A correlated double sampler (CDS) 60 is input, and the correlated double sampler 60 obtains a final output by using a difference value between the reference potential and the data potential (ie, Vref-Vsig). Since the reference potential is not a fixed value, the reference potential may be output as a different value for each unit pixel.

여기서, 레퍼런스 전위(Vref)는 부유 확산 영역(113)이 리셋(reset)된 후의 전압값을 의미하고, 데이터 전위(Vsig)는 포토 다이오드(111)가 빛을 받아 생성된 전자가 전송 트랜지스터(112)가 온(on)되어 부유 확산 영역(113)으로 전달된 후의 부유 확산 영역(113)의 전압값을 의미한다.Here, the reference potential Vref refers to a voltage value after the floating diffusion region 113 is reset, and the data potential Vsig indicates that the electrons generated when the photodiode 111 receives light are transferred to the transistor 112. ) Is on to mean the voltage value of the floating diffusion region 113 after being transferred to the floating diffusion region 113.

그러나, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 강한 빛이 특정 단위 픽셀에 입사되면, 레퍼런스 전위값이 낮아져 데이터 전위값과의 차이가 작아지거나 동일한 값으로 되어 검은색으로 표현되는 것이다. However, as shown in (b) of FIG. 4, when a strong light is incident on a specific unit pixel, the reference potential value is lowered so that the difference with the data potential value is small or becomes the same value and is represented in black.

즉, 강한 빛이 들어오면, 전송 트랜지스터(112)의 오프(off) 후 부유 확산 영역(113)의 전위가 공급전압(VDDP)에 가까운 값을 나타내야 하지만, 포토 다이오드(111)에 너무 많은 전자가 생성되어 오버플로우(over flow)되어 부유 확산 영역(113)으로 넘어오게 되고, 그로 인해 부유 확산 영역(113)의 레퍼런스 전위가 낮아지게 되고, 데이터 전위도 레퍼런스 전위와 같거나 작은 차이를 가지는 값으로 유지된다. 따라서, 레퍼런스 전위와 데이터 전위의 차이가 0(zero) 또는 0에 가까운 값이 되어 실제로는 태양과 같이 강한 빛을 발산하는 사물이지만 검정색으로 출력되는 현상이 발생되는 것이다. That is, when strong light enters, the potential of the floating diffusion region 113 should be close to the supply voltage VDDP after the transfer transistor 112 is turned off, but there are too many electrons in the photodiode 111. Generated and overflowed to the floating diffusion region 113, whereby the reference potential of the floating diffusion region 113 is lowered, and the data potential is equal to or smaller than the reference potential. maintain. Therefore, the difference between the reference potential and the data potential becomes zero (zero) or a value close to zero, which is an object that emits strong light such as the sun, but is output in black.

따라서 종래의 이미지 센서는 도 3에 도시된 바와 같이 레퍼런스 전위(Vref)가 특정 전위레벨 이하로 낮아지면 동작시켜 밝은 영역이 어두워지는 현상을 방지하기 위해 컬럼(column)별로 클램프 회로(clamp circuit)를 추가한 구성을 채택하고 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, the conventional image sensor is operated when the reference potential Vref is lowered below a specific potential level to prevent the bright area from darkening. The added configuration is adopted.

다시 도 1을 참조하면, APS 어레이 영역(10)은 디지털 블록(20)의 로우 드라이버(50)로부터 픽셀 선택 신호, 리셋 신호, 전하 전송 신호 등의 구동 신호를 수신하여 구동될 수 있다. 변환된 전기적 신호는 수직 신호 라인을 통해 디지털 블록(20)의 상관 이중 샘플러(60)에 제공된다.Referring back to FIG. 1, the APS array region 10 may be driven by receiving driving signals such as a pixel selection signal, a reset signal, and a charge transfer signal from the row driver 50 of the digital block 20. The converted electrical signal is provided to the correlated double sampler 60 of the digital block 20 via a vertical signal line.

디지털 블록(20)은 타이밍 발생기(timing generator)(30), 로우 디코더(row decoder)(40), 로우 드라이버(row driver)(50), 상관 이중 샘플러(CDS)(60), 아날로그 디지털 컨버터(ADC, Analog to Digital Converter)(70), 래치부(latch)(80), 컬럼 디코더(column decoder)(90)를 포함할 수 있다.The digital block 20 may include a timing generator 30, a row decoder 40, a row driver 50, a correlated double sampler (CDS) 60, and an analog to digital converter ( An analog to digital converter (ADC) 70, a latch 80, and a column decoder 90 may be included.

타이밍 발생기(30)는 로우 디코더(40) 및 컬럼 디코더(90)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공한다.The timing generator 30 provides a timing signal and a control signal to the row decoder 40 and the column decoder 90.

로우 드라이버(50)는 로우 디코더(40)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 APS 어레이 영역(10)으로 제공한다. 일반적으로 행렬 형태로 단위 픽셀이 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호를 제공한다.The row driver 50 provides a plurality of driving signals to the APS array region 10 for driving the plurality of unit pixels according to the result decoded by the row decoder 40. In general, when unit pixels are arranged in a matrix form, a driving signal is provided for each row.

상관 이중 샘플러(60)는 APS 어레이 영역(10)에 형성된 전기 신호를 수직 신호 라인을 통해 수신하여 유지(hold) 및 샘플링한다. 즉, 특정한 잡음 레벨(noise level)과 형성된 전기적 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력한다.The correlated double sampler 60 receives, holds, and samples electrical signals formed in the APS array region 10 through vertical signal lines. In other words, the signal level due to the specific noise level and the formed electrical signal is sampled twice, and the difference level corresponding to the difference between the noise level and the signal level is output.

아날로그 디지털 컨버터(70)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.The analog-to-digital converter 70 converts an analog signal corresponding to the difference level into a digital signal and outputs the digital signal.

래치부(80)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(90)에서 디코딩 결과에 따라 순차적으로 후속하는 영상 신호 처리부(도시되지 않음)로 출력된다.
The latch unit 80 latches the digital signal, and the latched signal is sequentially output from the column decoder 90 to a subsequent image signal processing unit (not shown) according to the decoding result.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑태양 현상을 방지하기 위한 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 동작 방법을 나타낸 순서도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 타이밍도(timing diagram)이다.FIG. 5 is a circuit diagram of a unit pixel of an image sensor for preventing a black sun phenomenon according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of operating an image sensor according to an embodiment of the present invention. Is a timing diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀은 포토 다이오드(Photo Diode, PD), 전송 트랜지스터(Transfer transistor, PTG), 부유 확산(Floating Diffusion, FD) 영역, 리셋 트랜지스터(Reset transistor, RST), 구동 트랜지스터(Drive transistor, DX) 및 선택 트랜지스터(Select transistor, RSEL)를 포함한다. As shown in FIG. 5, a unit pixel of an image sensor according to an embodiment of the present invention may include a photo diode (PD), a transfer transistor (TGT), a floating diffusion (FD) region, The reset transistor includes a reset transistor (RST), a drive transistor (DX), and a select transistor (RSEL).

즉, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 액티브 픽셀 센서(APS) 어레이 영역(10), APS 어레이 영역(10)을 제어하는 디지털 블록(20)을 포함하여 구성되고, 흑태양 현상을 방지하는 기능을 구비하지만, 도 5에 도시된 바와 같이 흑태양 현상을 방지하기 위해 레퍼런스 전위를 관리하는 클램프 회로가 구비되지 않는 구조적 특징을 가진다.That is, as described above with reference to FIG. 1, the image sensor according to the embodiment of the present invention includes an active pixel sensor (APS) array region 10 and a digital block 20 for controlling the APS array region 10. It is configured to have a function to prevent the black solar phenomenon, but has a structural feature that is not provided with a clamp circuit for managing the reference potential to prevent the black solar phenomenon as shown in FIG.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 클램프 회로를 구비하지 않는 본 실시예에 따른 이미지 센서가 흑태양 현상을 방지하도록 구동되는 방법을 설명한다.6 and 7, a method in which the image sensor according to the present embodiment without a clamp circuit is driven to prevent a black sun phenomenon will be described.

도 6을 참조하면, 단계 610에서 디지털 블록(20)은 각 단위 픽셀로 구동 신호를 출력한다. 구동 신호는 예를 들어 로우 드라이버(50)로부터 출력될 수 있고, 픽셀 선택 신호, 리셋 신호, 전하 전송 신호 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 구동 신호는 도 7에 도시된 바와 같이 데이터 전위(Vsig) 및 레퍼런스 전위(Vref)의 순서로 픽셀 출력이 발생되도록 하는 제어 신호를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, in operation 610, the digital block 20 outputs a driving signal to each unit pixel. The driving signal may be output from, for example, the row driver 50, and may include one or more of a pixel selection signal, a reset signal, a charge transfer signal, and the like. In addition, the driving signal may include a control signal for generating the pixel output in the order of the data potential Vsig and the reference potential Vref as shown in FIG. 7.

디지털 블록(20)은 단계 620에서 각 단위 픽셀로부터 픽셀 출력을 입력받고, 단계 630으로 진행하여 데이터 전위값(Vsig) 및 레퍼런스 전위값(Vref)의 순서로 전위값을 독출한 후 각 전위값의 차이(즉, Vsig-Vref)인 순수 픽셀 출력을 산출한다. 픽셀 출력의 입력 및 순수 픽셀 출력의 산출은 예를 들어 디지털 블록(20)의 상관 이중 샘플러(CDS)(60)에 의해 수행될 수 있다.The digital block 20 receives the pixel output from each unit pixel in step 620, proceeds to step 630, reads the potential value in the order of the data potential value Vsig and the reference potential value Vref, Produces a pure pixel output that is the difference (ie, Vsig-Vref). The input of the pixel output and the calculation of the pure pixel output can be performed by, for example, a correlated double sampler (CDS) 60 of the digital block 20.

도 7에는 디지털 블록(20)으로 입력되는 픽셀 출력의 타이밍도가 도시되어 있다. 도 7의 (a)는 적당한 광원으로부터 빛이 입사되는 정상적인 상태에서의 타이밍도이고, (b)는 태양광이나 강한 빛이 입사된 경우의 타이밍도이다.7 illustrates a timing diagram of pixel outputs input to the digital block 20. FIG. 7A is a timing diagram in a normal state in which light is incident from a suitable light source, and (b) is a timing diagram in the case where sunlight or strong light is incident.

도시된 바와 같이, 선택 트랜지스터가 하이(High) 상태로 전환되고, 리셋 트랜지스터(RST)가 하이(High)에서 로우(Low) 상태로 전환되며, 전송 트랜지스터(PTG)가 온(on)되면 데이터 전위값(Vsig)가 출력되어 디지털 블록(20)은 데이터 전위값(Vsig)을 독출한다. As shown, when the selection transistor is switched to the high state, the reset transistor RST is switched from the high to the low state, and the transfer transistor PTG is turned on, the data potential is turned on. The value Vsig is output so that the digital block 20 reads the data potential value Vsig.

만일 강한 빛이 단위 픽셀에 입사된 경우에도, 리셋 트랜지스터의 오프(off)후 전송 트랜지스터의 온(On) 이전에 포토 다이오드로부터 전자가 부유 확산 영역으로 오버플로우하여 데이터 전위값은 이미 낮은 전압으로 떨어지게 되고, 전송 트랜지스터가 온되면 포토 다이오드로부터 부유 확산 영역으로 전자가 전송되어 데이터 전위값은 더 낮아지거나 유사한 전위값을 유지하게 되고, 디지털 블록은 이때의 전위값을 데이터 전위값으로 독출하는 것이다.Even if strong light is incident on the unit pixel, electrons from the photodiode overflow into the floating diffusion region after the reset transistor is turned off and before the transfer transistor is turned on, so that the data potential value already falls to a low voltage. When the transfer transistor is turned on, electrons are transferred from the photodiode to the floating diffusion region so that the data potential value is lower or maintains a similar potential value, and the digital block reads the potential value as the data potential value.

이후, 전송 트랜지스터와 리셋 트랜지스터가 다시 온(on)되어 포토 다이오드(PD)와 부유 확산(FD) 영역이 리셋되면 레퍼런스 전위값(Vref)이 출력되어 디지털 블록(20)은 레퍼런스 전위값(Vref)을 독출한다. 이와 같이, 포토 다이오드(PD)와 부유 확산(FD) 영역을 리셋시킨 후 레퍼런스 전위값을 독출함으로써 강한 빛이 입사되어 포토 다이오드로부터 부유 확산 영역으로 전자가 오버플로우되어 레퍼런스 전위값이 비정상적으로 낮아지는 현상이 제거된다.After that, when the transfer transistor and the reset transistor are turned on again and the photodiode PD and the floating diffusion FD region are reset, the reference potential value Vref is output, and the digital block 20 generates the reference potential value Vref. Read out. As described above, after resetting the photodiode PD and the floating diffusion region, the reference potential value is read out so that strong light is incident and electrons overflow from the photodiode to the floating diffusion region so that the reference potential value is abnormally lowered. The phenomenon is eliminated.

이후, 디지털 블록(20)은 독출한 데이터 전위값과 레퍼런스 전위값의 차이값인 순수 픽셀 출력을 산출한다.Thereafter, the digital block 20 calculates a pure pixel output which is a difference value between the read data potential value and the reference potential value.

전술한 바와 같이, 디지털 블록(20)이 데이터 전위값과 레퍼런스 전위값의 순서로 픽셀 출력을 독출하고, 레퍼런스 전위값의 독출 이전에 포토 다이오드와 부유 확산 영역을 리셋시키므로, 클램프 회로를 구비하지 않더라도 적당한 빛이 유입되는 경우뿐 아니라 태양광 등과 같이 강한 빛이 유입되는 경우에도 정확한 순수 픽셀 출력을 산출할 수 있다.
As described above, the digital block 20 reads the pixel outputs in the order of the data potential value and the reference potential value, and resets the photodiode and the floating diffusion region before the reference potential value is read out, even though no clamp circuit is provided. Accurate pure pixel output can be calculated not only when proper light is introduced but also when strong light such as sunlight is introduced.

상술한 이미지 센서의 동작 방법은 이미지 센서에 내장된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
Naturally, the above-described method of operating the image sensor may be performed by an automated procedure according to a time series sequence by a program built in the image sensor. Codes and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art. The program is also stored in a computer readable media that can be read by a digital processing device, and read and executed by the digital processing device to implement the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium and a carrier wave medium.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 액티브 픽셀 센서 어레이 영역 20 : 디지털 블록
30 : 타이밍 발생기 40 : 로우 디코더
50 : 로우 드라이버 60 : 상관 이중 샘플러
70 : 아날로그 디지털 컨버터 80 : 래치부
90 : 컬럼 디코더 100 : 단위 픽셀
111 : 포토 다이오드 112 : 전송 트랜지스터
113 : 부유 확산 영역 114 : 리셋 트랜지스터
115 : 구동 트랜지스터 116 : 선택 트랜지스터
10: active pixel sensor array area 20: digital block
30: timing generator 40: low decoder
50: low driver 60: correlated double sampler
70: analog to digital converter 80: latch portion
90: column decoder 100: unit pixel
111: photodiode 112: transfer transistor
113: floating diffusion region 114: reset transistor
115: driving transistor 116: selection transistor

Claims (10)

이미지 센서에 있어서,
복수의 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이 영역; 및
디지털 블록을 포함하되,
각 단위 픽셀은 상기 디지털 블록으로부터 입력되는 구동 신호에 따라 데이터 전위(Vsig) 및 레퍼런스 전위(Vref)의 순서로 픽셀 신호를 상기 디지털 블록으로 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
In the image sensor,
An active pixel sensor array region including a plurality of unit pixels; And
Including digital blocks,
Each unit pixel outputs a pixel signal to the digital block in the order of data potential (Vsig) and reference potential (Vref) according to a driving signal input from the digital block.
제1항에 있어서,
상기 디지털 블록은 상기 데이터 전위의 값과 상기 레퍼런스 전위의 값의 차이값을 순수 픽셀 신호의 출력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 1,
And the digital block calculates a difference value between the value of the data potential and the value of the reference potential as an output of a pure pixel signal.
제2항에 있어서,
상기 순수 픽셀 신호의 산출은 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 2,
The calculation of the pure pixel signal is performed by a correlated double sampler.
제1항에 있어서,
상기 디지털 블록은 전송 트랜지스터를 온(on)시켜 포토 다이오드(PD)에 생성된 전하가 부유 확산(FD) 영역으로 전달되도록 하여 상기 데이터 전위가 출력되도록 한 후, 상기 포토 다이오드 및 상기 부유 확산 영역이 리셋되도록 하여 상기 레퍼런스 전위가 출력되도록 하는 구동 신호를 각 단위 픽셀로 입력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 1,
The digital block turns on a transfer transistor to transfer charges generated in the photodiode PD to a floating diffusion region so that the data potential is output, and then the photodiode and the floating diffusion region And a driving signal inputted to each unit pixel to reset the reference potential.
제1항에 있어서,
상기 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 1,
The image sensor is a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor.
복수의 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이 영역 및 디지털 블록을 포함하는 이미지 센서의 구동 방법에 있어서,
상기 디지털 블록이 각 단위 픽셀로 구동 신호를 출력하는 단계; 및
상기 디지털 블록이 각 단위 픽셀로부터 입력되는 픽셀 신호를 데이터 전위 및 레퍼런스 전위의 순서로 독출하고, 상기 데이터 전위와 상기 레퍼런스 전위의 차이값을 순수 픽셀 신호로 산출하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 구동 방법.
A driving method of an image sensor including a digital block and an active pixel sensor array region including a plurality of unit pixels,
Outputting a driving signal to each unit pixel by the digital block; And
Reading a pixel signal input from each unit pixel in the order of a data potential and a reference potential, and calculating a difference value between the data potential and the reference potential as a pure pixel signal. .
제6항에 있어서,
상기 순수 픽셀 신호의 산출은 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 구동 방법.
The method according to claim 6,
The method of driving the image sensor, characterized in that the calculation of the pure pixel signal is performed by a correlated double sampler.
제6항에 있어서,
상기 구동 신호는 상기 단위 픽셀의 전송 트랜지스터를 온(on)시켜 포토 다이오드에 생성된 전하가 부유 확산 영역으로 전달되도록 하여 상기 데이터 전위가 출력되도록 한 후, 상기 포토 다이오드 및 상기 부유 확산 영역이 리셋되도록 하여 상기 레퍼런스 전위가 출력되도록 하는 신호인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 구동 방법.
The method according to claim 6,
The driving signal turns on the transfer transistor of the unit pixel so that the charge generated in the photodiode is transferred to the floating diffusion region so that the data potential is output, and then the photodiode and the floating diffusion region are reset. And a signal for outputting the reference potential.
제6항에 있어서,
상기 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 구동 방법.
The method according to claim 6,
And the image sensor is a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor.
제6항 내지 제9항 중 어느 하나에 기재된 이미지 센서의 구동 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체.A program of instructions that can be executed by a digital processing apparatus is tangibly embodied in order to perform the method of driving an image sensor according to any one of claims 6 to 9, and a program that can be read by the digital processing apparatus is recorded. Record carrier.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11323639B2 (en) 2019-09-27 2022-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and operation method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102136851B1 (en) * 2013-04-23 2020-07-23 삼성전자 주식회사 Image sensor compensating column mismatch and image processing method using the same
CN109618114B (en) * 2018-12-20 2021-05-18 上海微阱电子科技有限公司 Sun blackcurrant correction structure suitable for image sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100644129B1 (en) * 2005-08-22 2006-11-10 (주) 픽셀플러스 Reset signal compensator circuit and cmos image sensor with the same
KR100782308B1 (en) * 2006-07-14 2007-12-06 삼성전자주식회사 Cmos image sensor and method for selecting the photo current path according to quantity of light incident
KR100826513B1 (en) * 2006-09-08 2008-05-02 삼성전자주식회사 Correlated Double Sampling and Analogue to Digital Converting Apparatus using multiple sampling in CMOS image Sensor
KR100967845B1 (en) * 2008-02-28 2010-07-05 재단법인서울대학교산학협력재단 Multiplying digital to analog converter and pipelined analog to digital converter having the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100644129B1 (en) * 2005-08-22 2006-11-10 (주) 픽셀플러스 Reset signal compensator circuit and cmos image sensor with the same
KR100782308B1 (en) * 2006-07-14 2007-12-06 삼성전자주식회사 Cmos image sensor and method for selecting the photo current path according to quantity of light incident
KR100826513B1 (en) * 2006-09-08 2008-05-02 삼성전자주식회사 Correlated Double Sampling and Analogue to Digital Converting Apparatus using multiple sampling in CMOS image Sensor
KR100967845B1 (en) * 2008-02-28 2010-07-05 재단법인서울대학교산학협력재단 Multiplying digital to analog converter and pipelined analog to digital converter having the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11323639B2 (en) 2019-09-27 2022-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and operation method thereof

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