KR20070062777A - 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로, 이미지 센서의 포화레벨 검출 방법 및 포화 레벨 검출 회로를 구비하는 이미지센서 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (31)
- 포토 다이오드를 구비하는 이미지 센서의 포화 레벨을 검출하는 회로에 있어서,상기 포토 다이오드와 연결 또는 차단되는 플로팅 디퓨젼(Floating diffusion) 노드를 구비하며, 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압에 상응하는 전압 신호를 출력하는 픽셀부;상기 플로팅 디퓨젼 노드와 연결 또는 차단되는 리셋 노드; 및상기 리셋 노드로 전원 전압 또는 기준 전압을 전달하는 검출 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 검출 제어부는,상기 리셋 노드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 제 1 리셋 스위치;상기 리셋 노드로 상기 전원 전압을 전달하는 제 2 리셋 스위치; 및상기 리셋 노드로 상기 기준 전압을 전달하는 기준 전압 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 리셋 스위치는,상기 리셋 노드에 연결되는 제 1 단자, 상기 플로팅 디퓨젼 노드에 연결되는 제 2 단자 및 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자의 개폐를 제어하는 제어 신호를 입력받는 제어 단자를 구비하는 MOSFET 스위치인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 리셋 스위치는,상기 전원 전압에 연결되는 제 1 단자, 상기 리셋 노드에 연결되는 제 2 단자 및 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자의 개폐를 제어하는 제어 신호를 입력받는 제어 단자를 구비하는 MOSFET 스위치인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기준 전압 스위치는,상기 기준 전압에 연결되는 제 1 단자, 상기 리셋 노드에 연결되는 제 2 단자 및 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자의 개폐를 제어하는 제어 신호를 입력받는 제어 단자를 구비하는 MOSFET 스위치인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 픽셀부는,상기 포토 다이오드;상기 포토 다이오드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 전송 스위치;상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압에 상응하는 전압을 출력하는 전압 추종기; 및상기 전압 추종기가 출력하는 전압을, 선택 제어 신호에 응답하여 상기 픽셀부의 출력단에 전달하는 선택 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 6 항에 있어서,상기 전송 스위치는, 상기 포토 다이오드에 연결되는 제 1 단자, 상기 플로팅 디퓨젼 노드에 연결되는 제 2 단자 및 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자의 개폐를 제어하는 제어 신호를 입력받는 제어 단자를 구비하는 MOSFET 스위치이고,상기 선택 스위치는, 상기 전압 추종기에 연결되는 제 1 단자, 상기 픽셀부의 출력단에 연결되는 제 2 단자 및 상기 선택 제어 신호를 입력받는 제어 단자를 구비하는 MOSFET 스위치인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전압 추종기는,상기 전원 전압에 연결되는 제 1 단자, 상기 선택 스위치에 연결되는 제 2 단자 및 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압을 입력받는 제어 단자를 구비하는 소스 폴로워(Source follower)인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 6 항에 있어서, 상기 포토 다이오드는,상기 기준 전압이 상기 기준 전압 스위치, 상기 리셋 노드, 상기 제 1 리셋 스위치, 상기 플로팅 디퓨젼 노드 및 상기 전송 스위치를 거쳐 상기 포토 다이오드에 전달되는 경우에 포화 상태로 되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 9 항에 있어서, 상기 플로팅 디퓨젼 노드는,상기 전원 전압이 상기 제 2 리셋 스위치, 상기 리셋 노드 및 상기 제 1 리셋 스위치를 거쳐 상기 플로팅 디퓨젼 노드에 전달되는 경우에 리셋 상태로 되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 10 항에 있어서, 상기 픽셀부는,상기 플로팅 디퓨젼 노드의 리셋 상태에 상응하는 리셋 레벨의 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 플로팅 디퓨젼 노드는,상기 포화 상태의 포토 다이오드와 연결되어 포화 상태로 되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 12 항에 있어서, 상기 픽셀부는,상기 플로팅 디퓨젼 노드의 포화 상태에 상응하는 포화 레벨의 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 이미지 센서의 옵티컬 블랙 영역(Optical black region)에 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기준 전압은,접지 전압인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 이미지 센서는,CMOS 이미지 센서(CIS: CMOS Image Sensor)인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로.
- 포토 다이오드와 연결 또는 차단되는 플로팅 디퓨젼(Floating diffusion) 노드, 상기 플로팅 디퓨젼 노드와 연결 또는 차단되는 리셋 노드 및 상기 리셋 노드로 전원 전압 또는 기준 전압을 전달하는 검출 제어부를 구비하며 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압에 상응하는 전압 신호를 출력하는 블랙 픽셀 회로를 이용하여, 상기 포토 다이오드를 구비하는 이미지 센서의 포화 레벨을 검출하는 방법에 있어 서,(a) 상기 기준 전압을 상기 리셋 노드 및 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 거쳐 상기 포토 다이오드에 전달하여 상기 포토 다이오드를 포화 상태로 만드는 단계;(b) 상기 전원 전압을 상기 리셋 노드를 거쳐 상기 플로팅 디퓨젼 노드에 전달하여 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 리셋 상태로 만드는 단계;(c) 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 리셋 상태에 상응하는 리셋 레벨의 전압 신호를 출력하는 단계;(d) 상기 포화 상태의 포토 다이오드를 상기 리셋 상태의 플로팅 디퓨젼 노드에 연결하여 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 포화 상태로 만드는 단계; 및(e) 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 포화 상태에 상응하는 포화 레벨의 전압 신호를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 리셋 레벨의 전압 신호와 상기 포화 레벨의 전압 신호를 비교함으로써 상기 이미지 센서의 포화 레벨을 검출하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 (a) 단계는,상기 리셋 노드로 상기 기준 전압을 전달하는 기준 전압 스위치, 상기 리셋 노드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 제 1 리셋 스위치 및 상기 포토 다이오드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 전송 스위치를 턴 온(Turn on)함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,상기 리셋 노드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 제 1 리셋 스위치 및 상기 리셋 노드로 상기 전원 전압을 전달하는 제 2 리셋 스위치를 턴 온(Turn on)함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,상기 플로팅 디퓨젼 노드의 리셋 상태에 상응하는 전압을 출력하는 소스 폴로워(Source follower) 및 상기 소스 폴로워가 출력하는 상기 리셋 레벨의 전압 신호를 선택 제어 신호에 응답하여 상기 블랙 픽셀 회로의 출력단으로 전달하는 선택 스위치에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 (d) 단계는,상기 포토 다이오드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 전송 스위치를 턴 온(Turn on)함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 (e) 단계는,상기 플로팅 디퓨젼 노드의 포화 상태에 상응하는 전압을 출력하는 소스 폴로워(Source follower) 및 상기 소스 폴로워가 출력하는 상기 포화 레벨의 전압 신호를 선택 제어 신호에 응답하여 상기 블랙 픽셀 회로의 출력단으로 전달하는 선택 스위치에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 블랙 픽셀 회로는,상기 이미지 센서의 옵티컬 블랙 영역(Optical black region)에 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 기준 전압은,접지 전압인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 포화 레벨 검출 방법.
- 입력되는 빛에 상응하는 전압 신호를 출력하는 영상 픽셀 회로;포토 다이오드와 연결 또는 차단되는 플로팅 디퓨젼(Floating diffusion) 노드, 상기 플로팅 디퓨젼 노드와 연결 또는 차단되는 리셋 노드 및 상기 리셋 노드 로 전원 전압 또는 기준 전압을 전달하는 검출 제어부를 구비하며, 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압에 상응하는 전압 신호를 출력하는 블랙 픽셀 회로;상기 영상 픽셀 회로가 출력하는 전압 신호에서 상기 블랙 픽셀 회로가 출력하는 전압 신호를 감산하고, 감산된 결과에 상응하는 디지털 영상 신호를 출력하는 아날로그 디지털 컨버터; 및상기 블랙 픽셀 회로로부터 리셋 레벨의 전압 신호와 포화 레벨의 전압 신호를 입력받아 상기 아날로그 디지털 컨버터의 최소 출력 레벨과 최대 출력 레벨을 설정하는 레벨 설정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 26 항에 있어서, 상기 리셋 레벨의 전압 신호는,상기 전원 전압을 전달받음으로써 리셋 상태로 된 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압에 상응하는 전압 신호인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 27 항에 있어서, 상기 포화 레벨의 전압 신호는,상기 기준 전압을 전달받아 포화 상태로 된 상기 포토 다이오드와 상기 리셋 상태로 된 상기 플로팅 디퓨젼 노드가 연결됨으로써 포화 상태로 된 상기 플로팅 디퓨젼 노드의 전압에 상응하는 전압 신호인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 26 항에 있어서, 상기 검출 제어부는,상기 리셋 노드와 상기 플로팅 디퓨젼 노드를 연결 또는 차단하는 제 1 리셋 스위치;상기 리셋 노드로 상기 전원 전압을 전달하는 제 2 리셋 스위치; 및상기 리셋 노드로 상기 기준 전압을 전달하는 기준 전압 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 26 항에 있어서, 상기 블랙 픽셀 회로는,상기 이미지 센서의 옵티컬 블랙 영역(Optical black region)에 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 26 항에 있어서, 상기 기준 전압은,접지 전압인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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