KR102159261B1 - 출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서 - Google Patents

출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR102159261B1
KR102159261B1 KR1020140007397A KR20140007397A KR102159261B1 KR 102159261 B1 KR102159261 B1 KR 102159261B1 KR 1020140007397 A KR1020140007397 A KR 1020140007397A KR 20140007397 A KR20140007397 A KR 20140007397A KR 102159261 B1 KR102159261 B1 KR 102159261B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array
signal
output
signals
active array
Prior art date
Application number
KR1020140007397A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150087032A (ko
Inventor
오민석
김승식
김영찬
김태한
심은섭
양동주
임무섭
Original Assignee
삼성전자 주식회사
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 삼성전자 주식회사 filed Critical 삼성전자 주식회사
Priority to KR1020140007397A priority Critical patent/KR102159261B1/ko
Priority to US14/499,658 priority patent/US9392203B2/en
Publication of KR20150087032A publication Critical patent/KR20150087032A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102159261B1 publication Critical patent/KR102159261B1/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
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • 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
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

출력 신호를 보정할 수 있는 이미지 센서가 개시된다. 이미지 센서는 로우 드라이버, 픽셀 어레이, 아날로그-디지털 컨버터 및 출력 보정 회로를 포함할 수 있다. 로우 드라이버는 스토리지 제어신호(SG), 전달 제어신호(TG), 리셋 제어신호(RG) 및 로우 선택신호(SEL)를 발생한다. 픽셀 어레이는 액티브 어레이와 상기 액티브 어레이의 측변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이를 포함하고, 상기 전기적 신호를 영상 신호로서 출력한다. 아날로그-디지털 컨버터는 영상 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하고 제 1 신호들을 발생한다. 출력 보정 회로는 제 1 신호들 중 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정하여 제 2 신호들을 발생한다. 따라서, 이미지 센서는 광 누설 또는 암 전류에 기인하는 이미지 출력신호의 옵셋을 보정할 수 있다.

Description

출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서{IMAGE SENSOR CAPABLE OF CORRECTING OUTPUT SIGNAL}
본 발명은 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치에 관한 것이다.
이미지 센서, 특히 CMOS 이미지 센서는 휴대폰 카메라, 디지털 스틸 카메라등에 장착되어, 시야에 전개되는 영상을 촬상하여 전기적 신호로 변환하고, 변환된 영상 신호를 디지털 신호로 바꾸어 전송한다. CMOS 이미지 센서에서 출력되는 디지털 영상 신호는 3 가지 색(Red, Green, Blue) 칼라 이미지 데이터이고, 디지털 영상 신호는 신호처리되어 LCD(Lyquid Crystal Display)와 같은 디스플레이 장치를 구동한다.
본 발명의 목적은 출력 신호를 보정할 수 있는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 이미지 센서는 로우 드라이버, 픽셀 어레이, 아날로그-디지털 컨버터 및 출력 보정 회로를 포함할 수 있다.
로우 드라이버는 스토리지 제어신호(SG), 전달 제어신호(TG), 리셋 제어신호(RG) 및 로우 선택신호(SEL)를 발생한다. 픽셀 어레이는 액티브 어레이와 상기 액티브 어레이의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이를 포함하고, 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 상기 스토리지 제어신호(SG), 상기 전달 제어신호(TG), 상기 리셋 제어신호(RG) 및 상기 로우 선택신호(SEL)에 응답하여 상기 전기적 신호를 영상 신호로서 출력한다. 아날로그-디지털 컨버터는 상기 영상 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하고 제 1 신호들을 발생한다. 출력 보정 회로는 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정하여 제 2 신호들을 발생한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 픽셀 어레이에 포함된 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이에는 빛이 완전히 차폐될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들은 광 신호에 대응하는 신호 성분과 스토리지 다이오드 누설(storage diode leakage) 신호 성분을 포함하고, 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들은 스토리지 다이오드 누설 신호 성분만을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 출력 보정 회로는 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 수직 명암 차이(vertical shading)를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 출력 보정 회로는 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 크기에서 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 감산(subtraction)하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 수직 명암 차이(vertical shading)를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 출력 보정 회로는 상기 액티브 어레이와 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이의 동일한 로우(row)로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이는 상기 액티브 어레이의 우측 변 또는 좌측 변에 인접하여 배치될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이는 상기 액티브 어레이의 우측 변 및 좌측 변에 인접하여 배치될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 출력 보정 회로는 상기 액티브 어레이의 좌 반면으로부터 출력된 신호들은 상기 액티브 어레이의 좌측 변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들에 의해 보정되고, 상기 액티브 어레이의 우 반면으로부터 출력된 신호들은 상기 액티브 어레이의 우측 변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들에 의해 보정될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 상기 이미지 센서는 상기 제 2 신호들을 래치하고 증폭하여 출력신호를 발생하는 버퍼 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 이미지 센서는 로우 드라이버, 픽셀 어레이, 아날로그-디지털 컨버터 및 출력 보정 회로를 포함할 수 있다.
로우 드라이버는 스토리지 제어신호(SG), 전달 제어신호(TG), 리셋 제어신호(RG), 로우 선택신호(SEL) 및 오버 플로우(overflow) 제어신호(OG)를 발생한다. 픽셀 어레이는 액티브 어레이, 상기 액티브 어레이를 둘러싸도록 배치된 더미(dummy) 어레이, 및 상기 더미 어레이의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이를 포함하고, 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 상기 스토리지 제어신호(SG), 상기 전달 제어신호(TG), 상기 리셋 제어신호(RG) 및 상기 로우 선택신호(SEL)에 응답하여 상기 전기적 신호를 영상 신호로서 출력할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터는 상기 영상 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하고 제 1 신호들을 발생한다. 출력 보정 회로는 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 암 전류(dark current)를 보정하고, 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 더미 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 광 누설(light leakage)를 보정하여 제 2 신호들을 발생한다.
본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 액티브 어레이와 액티브 어레이의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이를 포함하고, 액티브 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정한다. 따라서, 이미지 센서는 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들을 이용하여 이미지 센서 출력 신호들에 포함된 암 전류(dark current)를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 액티브 어레이, 상기 액티브 어레이를 둘러싸도록 배치된 더미(dummy) 어레이, 및 상기 더미 어레이의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이를 포함하고, 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 암 전류(dark current)를 보정하고, 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 더미 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 광 누설(light leakage)를 보정한다. 따라서, 이미지 센서는 암 전류(dark current) 또는 광 누설(light leakage)에 기인하는 이미지 출력신호의 옵셋을 보정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 최종 이미지의 명암 현상(shading)을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 수평 구조를 갖는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서를 사용하여 이미지 센서의 출력신호를 보정하는 과정을 나타내는 도면들이다.
도 5는 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 다른 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 또 다른 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 단위 픽셀을 구동하는 픽셀 구동회로의 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 9는 도 7의 픽셀 구동회로에 대한 반도체 집적회로의 수직 구조의 하나의예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 8의 픽셀 구동회로의 위치에 따른 에너지를 나타내는 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 11은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 옵티컬 블랙 샘플 어레이를 구성하는 단위 픽셀을 구동하는 픽셀 구동회로의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 12는 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 또 다른 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 더미 어레이를 구성하는 단위 픽셀을 구동하는 픽셀 구동회로의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 14는 도 13의 픽셀 구동회로의 위치에 따른 에너지를 나타내는 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 15는 도 1에 도시된 이미지 센서를 포함하는 이미지 처리 장치의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 1에 도시된 이미지 센서를 포함하는 전자 시스템의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이미지 센서(100)를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 타이밍 컨트롤러(110), 로우 드라이버(120), 램프(ramp) 신호 발생기(130), 픽셀 어레이(140), 아날로그-디지털 컨버터(150), 출력 보정 회로(160) 및 버퍼 회로(170)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(110)는 로우(row) 드라이버(120) 및 아날로그-디지털 컨버터(150)의 동작을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 로우 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(110)의 제어에 응답하여 픽셀 어레이(140)의 동작을 제어하기 위한 제어신호들(SG, TG, RG, SEL)을 발생한다. 픽셀 어레이(140)는 복수의 픽셀(pixel)들을 포함하며, 레드(red) 스펙트럼 영역의 빛을 전기신호로 변환하기 위한 레드 픽셀, 그린(green) 스펙트럼 영역의 빛을 전기신호로 변환하기 위한 그린 픽셀, 및 블루(blue) 스펙트럼 영역의 빛을 전기신호로 변환하기 위한 블루 픽셀을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 어레이(140)는 액티브 어레이와 상기 액티브 어레이의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이를 포함하고, 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 상기 스토리지 제어신호(SG), 상기 전달 제어신호(TG), 상기 리셋 제어신호(RG) 및 상기 로우 선택신호(SEL)에 응답하여 상기 전기적 신호를 영상 신호로서 출력한다.
램프 신호 발생기(130)는 램프(ramp) 신호를 발생한다. 아날로그-디지털 컨버터(150)는 상기 램프(ramp)와 상기 타이밍 컨트롤러(110)로부터 수신한 클럭신호(CLK_CNT)에 응답하여 신호 픽셀 어레이(140)로부터 아날로그 형태의 영상 신호를 수신하고, 이 영상 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하고 제 1 신호들을 발생한다. 아날로그-디지털 컨버터(150)는 CDS(Correlated Double Sampling) 방식을 이용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
출력 보정 회로(160)는 상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정하여 제 2 신호들을 발생한다. 버퍼 회로(170)는 출력 보정 회로(160)의 출력신호를 래치하고 증폭하여 센서 출력신호(SOUT)를 발생한다.
도 2는 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이(140)의 수평 구조의 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 픽셀 어레이(140a)는 액티브 어레이(141)와 액티브 어레이(141)의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이(142)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(140a)는 로우(row)들(R1 ~ Rn)을 포함할 수 있다. 액티브 어레이(141)는 로우(row)들(144_1 ~ 144_n)을 포함하고, 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)는 픽셀들(145_1 ~ 145_n)을 포함할 수 있다.
본 발명의 이미지 센서(100)는 액티브 어레이(141)로부터 출력된 신호들과 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 액티브 어레이(141)로부터 출력된 신호들을 보정할 수 있다. 예를 들어, 액티브 어레이(141)의 제 1 로우(144_1)로부터 출력된 신호들은 픽셀 어레이(140a)의 제 1 로우(R1)에 위치한 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)의 픽셀(145_1)로부터 출력된 신호들을 이용하여 보상하고, 액티브 어레이(141)의 제 2 로우(144_2)로부터 출력된 신호들은 픽셀 어레이(140a)의 제 2 로우(R2)에 위치한 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)의 픽셀(145_2)로부터 출력된 신호들을 이용하여 보상할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2의 수평 구조를 갖는 픽셀 어레이(140a)를 포함하는 이미지 센서를 사용하여 이미지 센서의 출력신호를 보정하는 과정을 나타내는 도면들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 광 신호(LIGHT SIGNAL)과 스토리지 다이오드 누설(SD LEAKAGE)을 포함하는 액티브 어레이(141)의 출력 신호는 스토리지 다이오드 누설(SD LEAKAGE)을 포함하는 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)의 출력 신호를 이용하여 보상할 수 있다. 스토리지 다이오드 누설(SD LEAKAGE)의 크기는 맨 위 로우(top row)에서 맨 아래 로우로 갈수록 증가한다. 본 발명의 이미지 센서는 액티브 어레이(141)의 출력 신호에서 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)의 출력 신호를 감산(subtraction)함으로써 스토리지 다이오드 누설(SD LEAKAGE)을 제거할 수 있다.
도 5는 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 다른 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 픽셀 어레이(140b)는 액티브 어레이(141)와 액티브 어레이(141)의 좌 측변(left side)과 우 측변(right side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이들(143, 142)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(140a)는 로우(row)들(R1 ~ Rn)을 포함할 수 있다. 액티브 어레이(141)는 로우(row)들(144_1 ~ 144_n)을 포함하고, 우 측변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)는 픽셀들(145_1 ~ 145_n)을 포함하고, 좌 측변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이(143)는 픽셀들(146_1 ~ 146_n)을 포함할 수 있다.
본 발명의 이미지 센서(100)는 액티브 어레이(141)로부터 출력된 신호들과 옵티컬 블랙 샘플 어레이들(142, 143)로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 액티브 어레이(141)로부터 출력된 신호들을 보정할 수 있다.
예를 들어, 액티브 어레이(141)의 좌 반면의 제 1 로우(144_1)로부터 출력된 신호들은 픽셀 어레이(140a)의 제 1 로우(R1)에 위치한 옵티컬 블랙 샘플 어레이(143)의 픽셀(146_1)로부터 출력된 신호들을 이용하여 보정하고, 액티브 어레이(141)의 우 반면의 제 1 로우(144_1)로부터 출력된 신호들은 픽셀 어레이(140a)의 제 1 로우(R1)에 위치한 옵티컬 블랙 샘플 어레이(142)의 픽셀(145_1)로부터 출력된 신호들을 이용하여 보정할 수 있다.
도 6은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 또 다른 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 픽셀 어레이(140c)는 액티브 어레이(141), 액티브 어레이(141)의 좌 측변(left side)과 우 측변(right side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이들(143, 142), 및 액티브 어레이(141)의 윗 변과 아랫 변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이들(147, 148)을 포함할 수 있다.
액티브 어레이(141)의 좌 측변(left side)과 우 측변(right side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이들(143, 142)은 픽셀 어레이의 수직 방향으로 존재하는 출력신호의 옵셋을 보정하는 데 사용되며, 윗 변과 아랫 변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이들(147, 148)은 픽셀 어레의 전체 픽셀에 대해 출력신호의 옵셋을 보정하는 데 사용될 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이(140)의 단위 픽셀을 구동하는 픽셀 구동회로의 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 7을 참조하면, 픽셀 구동회로(12)는 포토 다이오드(PD), 스토리지 다이오드(SD) 및 NMOS 트랜지스터들(MN1, MN2, MN3, MN4, MN5)을 포함할 수 있다. 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)는 스토리지 트랜지스터(storage transistor)라고 불리며, 스토리지 제어신호(SG)에 응답하여 동작하며 포토 다이오드(PD)에서 발생된 전하를 스토리지 다이오드(SD)에 전달한다. 스토리지 다이오드(SD)의 캐소드(cathode)는 스토리지 다이오드 영역이 된다. 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)는 전달 트랜지스터(transfer transistor)라고 불리며, 전달 제어신호(TG)에 응답하여 동작하며 스토리지 다이오드(SD)에 축적된 전하를 플로팅 확산(floating diffusion) 노드(FD)에 전달한다. 제 3 NMOS 트랜지스터(MN3)는 리셋 트랜지스터(reset transistor)라고 불리며, 리셋 제어신호(RG)에 응답하여 동작하며 전원 전압(VDD)을 사용하여 플로팅 확산 노드(FD)를 리셋시킨다. 제 4 NMOS 트랜지스터(MN4)는 구동 트랜지스터(driving transistor)라고 불리며, 플로팅 확산 노드(FD)의 전압에 응답하여 동작하며 스토리지 다이오드(SD)에서 플로팅 확산노드(FD)에 전달된 전하의 양에 비례하는 전기 신호를 출력한다. 제 5 NMOS 트랜지스터(MN5)는 선택 트랜지스터(selecting transistor)라고 불리며, 로우(row) 선택 신호(SEL)에 응답하여 동작하며 제 4 NMOS 트랜지스터(MN4)의 출력신호를 아날로그-디지털 컨버터(150)에 전송한다. 도 3을 참조하면, 반도체 집적회로에서 제 1 NMOS 트랜지스터(MN1)의 게이트 단자는 스토리지 다이오드(SD) 표면까지 덮고 있다.
픽셀 구동회로(12)는 동작에 필요한 제어신호들(SG, TG, RG, SEL)의 상태에 따라 롤링 셔터(rolling shutter) 모드 또는 글로벌 셔터(global shutter) 모드로 동작할 수 있다. 롤링 셔터 모드에서는, 한 프레임 내의 각 로우(row)의 포토 다이오드(PD)로부터 광전 변화된 신호가 차례로 선택되고 한 로우씩 플로팅 확산노드(FD)에 전달되어 해당 영상 신호가 출력된다. 글로벌 셔터 모드에서는, 한 프레임 내의 모든 포토 다이오드(PD)로부터 광전 변화된 전체 신호가 한번에 플로팅 확산노드(FD)에 전달된 후, 선택된 로우(row)로부터 순서대로 해당 영상 신호가 출력된다.
도 7의 픽셀 구동회로(12)가 롤링 셔터 모드 또는 글로벌 셔터 모드로 동작할 때, 로우 선택 신호(SEL)에 의해 선택된 로우의 각 픽셀에서 리셋 제어신호(RG)가 인에이블될 때 전원전압(VDD)으로부터 전달된 플로팅 확산노드(FD)의 신호가 리셋 신호(VRES)로서 출력되고, 전달 제어신호(TG)가 인에이블될 때 포토 다이오드(PD)로부터 플로팅 확산노드(FD)에 전달된 신호가 영상 신호(VSIG)로서 출력된다. 일반적으로, 롤링 셔터 모드에서는 리셋 신호(VRES)가 먼저 출력된 후, 영상 신호(VSIG)가 출력되지만, 글로벌 셔터 모드에서는 영상 신호(VSIG)가 먼저 출력된 후, 리셋 신호(VRES)가 출력된다. CDS(Correlated Double Sampling) 방식을 이용하여 아날로그-디지털 변환을 수행할 경우, 아날로그-디지털 컨버터(150)는 영상 신호(VSIG)와 리셋 신호(VRES)의 차이에 기초하여 아날로그 형태의 영상 신호(VSIG)를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 픽셀 구동회로(12)에 인가되는 제어신호들(SG, TG, RG, SEL)은 도 1의 로우 드라이버(120)에 의해 발생될 수 있다.
도 8을 참조하면, 픽셀 구동회로(14)는 포토 다이오드(PD), 스토리지 다이오드(SD) 및 NMOS 트랜지스터들(MN1, MN2, MN3, MN4, MN5, MN6)을 포함할 수 있다. 픽셀 구동회로(14)는 도 7의 픽셀 구동회로(12)에 NMOS 트랜지스터(MN6)가 더 포함된 구조를 갖는다. NMOS 트랜지스터(MN6)는 오버 플로우(overflow) 제어신호에 응답하여 동작하며, 포토 다이오드(PD) 영역, 즉 포토 다이오드(PD)의 캐소드에 전하가 넘치는 것을 방지하는 기능을 한다. 픽셀 구동회로(14)는 도 3의 픽셀 구동회로(12)와 유사하게 동작한다.
도 9는 도 7의 픽셀 구동회로에 대한 반도체 집적회로의 수직 구조의 하나의예를 나타내는 단면도이다. 도 9에는 포토 다이오드(PD), 스토리지 다이오드(SD) 및 NMOS 트랜지스터들(MN1, MN2, MN3)가 도시되어 있다.
도 10은 도 8의 픽셀 구동회로의 위치에 따른 에너지를 나타내는 에너지 밴드 다이어그램이다. 포토 다이오드(PD) 영역에서 발생된 전하가 스토리지 제어신호(SG)에 응답하여 스토리지 다이오드(SD) 영역에 전달되고, 다시 스토리지 다이오드(SD) 영역의 전하는 전달 제어신호(TG)에 응답하여 플로팅 확산노드(FD)로 전달된다. 포토 다이오드(PD) 영역에서 발생된 전하는 전자(electron)에 의해 전달될 수 있다.
도 11은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 옵티컬 블랙 샘플 어레이를 구성하는 단위 픽셀을 구동하는 픽셀 구동회로(16)의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 11을 참조하면, 픽셀 구동회로(16)는 스토리지 다이오드(SD), 제 1 MOS 트랜지스터(MN2), 제 2 MOS 트랜지스터(MN3), 제 3 MOS 트랜지스터(MN4) 및 제 4 MOS 트랜지스터(MN5)를 포함할 수 있다.
스토리지 다이오드(SD)는 접지 전압에 연결된 애노드를 갖는다. 제 1 MOS 트랜지스터(MN2)는 스토리지 다이오드(SD)의 캐소드에에 연결된 제 1 출력단자, 전달 제어신호(TG)가 인가되는 제어 단자, 및 플로팅 확산노드(FD)에 연결된 제 2 출력 단자를 갖는다. 제 2 MOS 트랜지스터(MN3)는 플로팅 확산노드(FD)에 연결된 제 1 단자, 전원전압(VDD)에 연결된 제 2 출력 단자, 및 리셋 제어신호(RG)가 인가되는 제어 단자를 갖는다. 제 3 MOS 트랜지스터(MN4)는 상기 플로팅 확산노드(FD)에 연결된 제어 단자, 및 상기 전원 전압에 연결된 제 1 출력 단자를 갖는다. 제 4 MOS 트랜지스터(MN5)는 상기 로우 선택신호(SEL)가 인가되는 제어 단자, 상기 제 3 MOS 트랜지스터의 제 2 출력 단자에 연결된 제 1 출력 단자, 및 상기 영상 신호가 출력되는 제 2 출력 단자를 갖는다.
픽셀 어레이의 옵티컬 블랙 샘플 어레이는 빛으로부터 완전히 차단되므로, 옵티컬 블랙 샘플 어레이의 픽셀 구동회로(16)는 포토 다이오드(PD)를 포함하지 않는 도 11의 구성을 가질 수 있다.
도 12는 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 수평 구조의 또 다른 하나의 예를 나타내는 평면도이다.
도 12를 참조하면, 픽셀 어레이(180)는 액티브 어레이(181), 액티브 어레이(181)를 둘러싸도록 배치된 더미(dummy) 어레이(189), 및 더미 어레이(189)의 좌 측변(left side)과 우 측변(right side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이들(183, 182)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(180)는 로우(row)들(R1 ~ Rn)을 포함할 수 있다. 액티브 어레이(181)는 로우(row)들(184_1 ~ 184_n)을 포함하고, 우 측변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이(182)는 픽셀들(185_1 ~ 185_n)을 포함할 수 있다. 좌 측변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이(18)도 픽셀들 포함할 수 있다(미도시).
본 발명의 이미지 센서(100)는 액티브 어레이(181)로부터 출력된 신호들과 옵티컬 블랙 샘플 어레이(182, 183)로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 액티브 어레이(181)로부터 출력된 신호들의 암 전류(dark current)를 보정하고, 액티브 어레이(181)로부터 출력된 신호들과 더미 어레이(189)로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 액티브 어레이(181)로부터 출력된 신호들의 광 누설(light leakage)를 보정할 수 있다. 따라서, 이미지 센서(100)는 암 전류(dark current) 또는 광 누설(light leakage)에 기인하는 이미지 출력신호의 옵셋을 보정할 수 있다. 광 누설(light leakage)은 빛이 존재하는 상태에서 스토리지 다이오드에 발생하는 누설이다.
도 13은 도 1의 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이의 더미 어레이(189)를 구성하는 단위 픽셀을 구동하는 픽셀 구동회로(17)의 하나의 예를 나타내는 회로도이다.
도 13을 참조하면, 픽셀 구동회로(17)는 포토 다이오드(PD), 제 1 MOS 트랜지스터(MN1), 스토리지 다이오드(SD), 제 2 MOS 트랜지스터(MN2), 제 3 MOS 트랜지스터(MN3), 제 4 MOS 트랜지스터(MN4), 제 5 MOS 트랜지스터(MN5) 및 제 6 MOS 트랜지스터(MN6)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(PD)는 접지 전압에 연결된 애노드를 갖는다. 제 1 MOS 트랜지스터(MN1)는 포토 다이오드(PD)의 캐소드에 연결된 제 1 출력 단자, 및 스토리지 제어신호(SG)가 인가되는 제어 단자를 갖는다. 스토리지 다이오드(SD)는 제 1 MOS 트랜지스터(MN1)의 제 2 출력 단자에 연결된 캐소드, 및 상기 접지 전압에 연결된 애노드를 갖는다. 제 2 MOS 트랜지스터는 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 제 2 출력 단자에 연결된 제 1 출력단자, 상기 전달 제어신호(TG)가 인가되는 제어 단자, 및 플로팅 확산노드(FD)에 연결된 제 2 출력 단자를 갖는다. 제 3 MOS 트랜지스터(MN3)는 플로팅 확산노드(FD)에 연결된 제 1 단자, 전원 전압(VDD)에 연결된 제 2 출력 단자, 및 리셋 제어신호(RG)가 인가되는 제어 단자를 갖는다. 제 4 MOS 트랜지스터(MN4)는 플로팅 확산노드(FD)에 연결된 제어 단자, 및 전원 전압(VDD)에 연결된 제 1 출력 단자를 갖는다. 제 5 MOS 트랜지스터(MN5)는 로우 선택신호(SEL)가 인가되는 제어 단자, 제 4 MOS 트랜지스터(MN4)의 제 2 출력 단자에 연결된 제 1 출력 단자, 및 상기 영상 신호가 출력되는 제 2 출력 단자를 갖는다. 제 6 MOS 트랜지스터(MN6)는 포토 다이오드(PD)의 캐소드에 연결된 제 1 출력 단자, 전원 전압(VDD)에 공통 연결된 제어 단자 및 제 2 출력 단자를 갖는다.
도 13의 픽셀 구동회로(17)는 제 6 MOS 트랜지스터(MN6)가 다이오드 형태로 연결되어 있고, 게이트와 드레인이 전원전압(VDD)에 연결되어 있으므로, 포토 다이오드(PD)의 캐소드에 발생되는 전하를 방전시키는 기능을 한다. 따라서, 도 13의 픽셀 구동회로(17)는 픽셀 어레이의 더미 어레이(189)에 사용될 수 있다.
도 14는 도 13의 픽셀 구동회로의 위치에 따른 에너지를 나타내는 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 14를 참조하면, 포토 다이오드(PD)에서는 전하가 생성되지 않고, 스토리지 다이오드에는 광 누설(light leakage)에 기인하는 전하만 축적될 수 있다.
도 15는 도 1에 도시된 이미지 센서(100)를 포함하는 이미지 처리 장치(500) 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 이미지 처리 장치(500)는 이미지 센서(510), 이미지 프로세서(530), 디스플레리 유닛(550) 및 광학 렌즈(560)를 포함할 수 있다.
이미지 처리 장치(500)는 디지털 카메라, 상기 디지털 카메라를 포함하는 데이터 처리 장치, 예컨대 PC(personal computer), 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 테블릿(tablet) PC, 또는 IT(information technology) 장치를 포함할 수 있다. 상기 디지털 카메라는 DSLR(digital single-lens reflex) 카메라일 수 있다.
이미지 센서(510)는 이미지 프로세서(530)의 제어 하에 광학 렌즈(560)를 통하여 입력된 피사체(570)의 광학 이미지 신호를 전기적 이미지 신호로 변환한다.
이미지 센서(510)는 제어 레지스터 블록(518)을 포함할 수 있다. 제어 레지스터 블록(518)은 램프 신호 발생기(516), 타이밍 발생기(517), 및 버퍼(515) 각각의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 발생할 수 있다. 제어 레지스터 블록(518)의 동작은 카메라 컨트롤러(532)에 의해 제어될 수 있다.
이미지 프로세서(530)는 이미지 센서(510)의 동작을 제어하고, 이미지 센서(510)로부터 출력된 이미지 데이터(image data)를 처리하고, 처리된 이미지 데이터를 디스플레이하기 위해 디스플레이 유닛(550)으로 전송한다. 이미지 데이터는 버퍼(515)의 출력신호에 따라 발생될 수 있다. 여기서 디스플레이 유닛(550)은 영상을 출력하기 위한 모든 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 유닛(550)은 컴퓨터, 휴대폰 및 기타 영상 출력 단말을 포함할 수 있다.
이미지 프로세서(530)는 카메라 컨트롤러(532), 이미지 신호 프로세서(534) 및 PC I/F(536)를 포함할 수 있다.
카메라 컨트롤러(532)는 제어 레지스터 블록(518)을 제어한다. 이미지 신호 프로세서(534)는 버퍼(515)의 출력신호인 이미지 데이터(image data)를 가공/처리하고, 가공/처리된 이미지 데이터를 PC I/F(536)를 통해 디스플레이 유닛(550)으로 출력한다.
도 15에 도시된 이미지 신호 프로세서(534)는 이미지 프로세서(530)에 포함될 수 있지만, 이미지 센서(510)에 포함될 수도 있다. 즉, 이미지 센서(510)는 이미지 신호 프로세서(534)와 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
도 16은 도 1에 도시된 이미지 센서(100)를 포함하는 전자 시스템(1000)의 하나의 예를 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, 전자 시스템(1000)은 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 인터페이스를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치, 예컨대 이동 전화기, PDA(personal digital assistant), PMP(Portable Multimddia Player), 또는 스마트 폰으로 구현될 수 있다.
전자 시스템(1000)은 어플리케이션 프로세서(1010), 이미지 센서(1040), 및 디스플레이(1050)을 포함할 수 있다.
어플리케이션 프로세서(1010)에 구현된 CSI HOST(1012)는 카메라 시리얼 인터페이스(camera serial interface; CSI)를 통하여 이미지 센서(1040)의 CSI 장치(1041)와 시리얼 통신을 할 수 있다. CSI HOST(1012)에는 광 시리얼라이저가 포함될 수 있고, DSI 장치(1051)에는 광 디시리얼라이저가 포함될 수 있다.
전자 시스템(1000)은 어플리케이션 프로세서(1010)와 통신을 할 수 있는 RF 칩(1060)을 더 포함할 수 있다. 전자 시스템(1000)의 PHY(1061)와 어플리케이션 프로세서(1010)의 PHY는 MIPI DigRF에 따라 데이터를 주고받을 수 있다.
전자 시스템(1000)은 GPS(Global Positioning System)(1020), 스토리지(1070), 마이크(1080), DRAM(1085), 및 스피커(1090)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전자 시스템(1000)은 Wimax(Word Interoperability for Microwave Access)(1030), WLAN(Wireless Lan)(1100), 및 UWB(Ultra Wideband)(1110) 등을 이용하여 통신할 수 있다.
본 발명은 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치에 적용이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.
100: 이미지 센서
110: 타이밍 컨트롤러
120: 로우 드라이버
130: 램프(ramp) 신호 발생기
140: 픽셀 어레이
150: 아날로그-디지털 컨버터
160: 출력 보정 회로
170: 버퍼 회로

Claims (10)

  1. 스토리지 제어신호(SG), 전달 제어신호(TG), 리셋 제어신호(RG) 및 로우 선택신호(SEL)를 발생하는 로우 드라이버;
    액티브 어레이와 상기 액티브 어레이의 측변(side)에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙(optical black) 샘플 어레이를 포함하고, 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 상기 스토리지 제어신호(SG), 상기 전달 제어신호(TG), 상기 리셋 제어신호(RG) 및 상기 로우 선택신호(SEL)에 응답하여 상기 전기적 신호를 영상 신호로서 출력하는 픽셀 어레이;
    상기 영상 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하고 제 1 신호들을 발생하는 아날로그-디지털 컨버터; 및
    상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정하여 제 2 신호들을 발생하는 출력 보정 회로를 포함하고,
    상기 출력 보정 회로는,
    상기 액티브 어레이의 복수의 로우(row) 중 하나의 로우로부터 출력된 신호와 동일한 로우의 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호의 크기를 비교함으로써 로우마다 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들을 보정하는,
    이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이에 포함된 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이에는 빛이 완전히 차폐된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들은 광 신호에대응하는 신호 성분과 스토리지 다이오드 누설(storage diode leakage) 신호 성분을 포함하고, 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들은 스토리지 다이오드 누설 신호 성분만을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 보정 회로는
    상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들과 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 비교하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 수직 명암 차이(vertical shading)를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 보정 회로는
    상기 제 1 신호들 중 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 크기에서 상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들의 크기를 감산(subtraction)하여 상기 액티브 어레이로부터 출력된 신호들의 수직 명암 차이(vertical shading)를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이는 상기 액티브 어레이의 우측 변 또는 좌측 변에 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 블랙 샘플 어레이는 상기 액티브 어레이의 우측 변 및 좌측 변에 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 출력 보정 회로는
    상기 액티브 어레이의 좌 반면으로부터 출력된 신호들은 상기 액티브 어레이의 좌측 변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들에 의해 보정되고, 상기 액티브 어레이의 우 반면으로부터 출력된 신호들은 상기 액티브 어레이의 우측 변에 인접하여 배치된 옵티컬 블랙 샘플 어레이로부터 출력된 신호들에 의해 보정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 이미지 센서는
    상기 제 2 신호들을 래치하고 증폭하여 출력신호를 발생하는 버퍼 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
KR1020140007397A 2014-01-21 2014-01-21 출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서 KR102159261B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140007397A KR102159261B1 (ko) 2014-01-21 2014-01-21 출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서
US14/499,658 US9392203B2 (en) 2014-01-21 2014-09-29 Image sensor and method of correction output signal of the image sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140007397A KR102159261B1 (ko) 2014-01-21 2014-01-21 출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150087032A KR20150087032A (ko) 2015-07-29
KR102159261B1 true KR102159261B1 (ko) 2020-09-23

Family

ID=53545915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140007397A KR102159261B1 (ko) 2014-01-21 2014-01-21 출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9392203B2 (ko)
KR (1) KR102159261B1 (ko)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102125812B1 (ko) * 2014-03-28 2020-07-09 에스케이하이닉스 주식회사 아날로그-디지털 변환 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서
KR102515664B1 (ko) 2016-03-08 2023-03-29 삼성전자주식회사 Led 플리커 완화 기능을 가지는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서를 포함하는 이미지 처리 시스템
US10419701B2 (en) 2017-06-26 2019-09-17 Facebook Technologies, Llc Digital pixel image sensor
US10686996B2 (en) 2017-06-26 2020-06-16 Facebook Technologies, Llc Digital pixel with extended dynamic range
US10598546B2 (en) 2017-08-17 2020-03-24 Facebook Technologies, Llc Detecting high intensity light in photo sensor
US11393867B2 (en) 2017-12-06 2022-07-19 Facebook Technologies, Llc Multi-photodiode pixel cell
US10969273B2 (en) 2018-03-19 2021-04-06 Facebook Technologies, Llc Analog-to-digital converter having programmable quantization resolution
US11004881B2 (en) 2018-04-03 2021-05-11 Facebook Technologies, Llc Global shutter image sensor
US10804926B2 (en) 2018-06-08 2020-10-13 Facebook Technologies, Llc Charge leakage compensation in analog-to-digital converter
US11089241B2 (en) 2018-06-11 2021-08-10 Facebook Technologies, Llc Pixel cell with multiple photodiodes
US11089210B2 (en) 2018-06-11 2021-08-10 Facebook Technologies, Llc Configurable image sensor
US11906353B2 (en) 2018-06-11 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel with extended dynamic range
US11463636B2 (en) 2018-06-27 2022-10-04 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes
US10897586B2 (en) 2018-06-28 2021-01-19 Facebook Technologies, Llc Global shutter image sensor
US10931884B2 (en) 2018-08-20 2021-02-23 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having adaptive exposure time
US11956413B2 (en) 2018-08-27 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes and shared comparator
US10917596B2 (en) * 2018-08-29 2021-02-09 Himax Imaging Limited Pixel circuit for generating output signals in response to incident radiation
TWI747052B (zh) * 2018-10-24 2021-11-21 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司 具有加密功能的光學感測器及影像資料加密方法
US11595602B2 (en) 2018-11-05 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Image sensor post processing
US11102430B2 (en) 2018-12-10 2021-08-24 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes
US11218660B1 (en) 2019-03-26 2022-01-04 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having shared readout structure
US11943561B2 (en) 2019-06-13 2024-03-26 Meta Platforms Technologies, Llc Non-linear quantization at pixel sensor
KR20210044433A (ko) 2019-10-15 2021-04-23 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치
US11936998B1 (en) 2019-10-17 2024-03-19 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel sensor having extended dynamic range
US11902685B1 (en) 2020-04-28 2024-02-13 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having hierarchical memory
US11910114B2 (en) 2020-07-17 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Multi-mode image sensor
US11956560B2 (en) 2020-10-09 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Digital pixel sensor having reduced quantization operation
US12022218B2 (en) 2020-12-29 2024-06-25 Meta Platforms Technologies, Llc Digital image sensor using a single-input comparator based quantizer

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030202111A1 (en) 2002-04-30 2003-10-30 Jaejin Park Apparatus and methods for dark level compensation in image sensors using dark pixel sensor metrics
KR100790982B1 (ko) * 2006-02-14 2008-01-03 삼성전자주식회사 옵티컬 블랙 화소들의 리셋 신호 레벨들의 평균값을이용하여 활성 화소의 리셋 신호 레벨을 보정하는 이미지센서 및 이미지 센서의 활성 화소의 리셋 신호 레벨보정방법
US7760258B2 (en) * 2007-03-07 2010-07-20 Altasens, Inc. Apparatus and method for stabilizing image sensor black level
US8018505B2 (en) 2007-08-09 2011-09-13 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus
JP4991494B2 (ja) 2007-11-19 2012-08-01 キヤノン株式会社 撮像装置
KR101703746B1 (ko) * 2010-06-04 2017-02-08 삼성전자주식회사 빛 샘 보상을 하는 단위이미지센서, 상기 단위이미지센서로 구현된 이미지센서어레이 및 상기 이미지센서어레이의 빛 샘 보상방법
US8507962B2 (en) 2010-10-04 2013-08-13 International Business Machines Corporation Isolation structures for global shutter imager pixel, methods of manufacture and design structures
KR20120118348A (ko) 2011-04-18 2012-10-26 삼성전자주식회사 이미지 센서, 이를 포함하는 이미지 처리 장치, 및 이들의 제조 방법
KR20130033830A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 삼성전자주식회사 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
US20130113967A1 (en) 2011-11-04 2013-05-09 Honeywell International Inc. Doing Business As (D.B.A.) Honeywell Scanning & Mobility Apparatus comprising image sensor array having global shutter shared by a plurality of pixels
KR102125812B1 (ko) * 2014-03-28 2020-07-09 에스케이하이닉스 주식회사 아날로그-디지털 변환 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150087032A (ko) 2015-07-29
US9392203B2 (en) 2016-07-12
US20150208009A1 (en) 2015-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102159261B1 (ko) 출력신호를 보정할 수 있는 이미지 센서
KR102275711B1 (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 데이터 출력 방법
US9282264B2 (en) Analog-to-digital conversion circuit, and image sensor including the same
US9232161B2 (en) Unit pixels configured to output different pixel signals through different lines and image sensors including the same
US8493489B2 (en) Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
KR102503213B1 (ko) 세틀링 타임을 감소시키는 cds 회로, 이를 포함하는 이미지 센서
KR102383101B1 (ko) 다른 기판 바이어스 전압들을 갖는 이미지 센서
KR102244679B1 (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 동작 방법
US10397508B2 (en) Image sensor having LED flicker mitigation function and image processing system including the image sensor
KR102072359B1 (ko) 이미지 센서
US9571771B2 (en) Data transfer circuit, imaging device and imaging apparatus
KR20150146308A (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 동작 방법
KR102017713B1 (ko) 시모스 이미지 센서
US9800843B2 (en) Image sensor for reducing channel variation and image processing system including the same
US10084981B2 (en) Signal processing apparatus, control method, image sensor, and electronic apparatus
KR20120031403A (ko) 이미지 센서, 이의 동작 방법, 및 이를 포함하는 장치들
KR102160805B1 (ko) 이미지 센서의 출력 데이터 보정 방법
KR20140126871A (ko) 컬럼 미스매치를 보상하는 이미지 센서 및 이의 이미지 처리 방법
US20160021318A1 (en) Image sensor
Takayanagi et al. A 1-inch optical format, 80fps, 10.8 Mpixel CMOS image sensor operating in a pixel-to-ADC pipelined mode

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant