KR20080013495A - Image sensor for sharing a read out circuit and method for sharing the read out circuit - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a general image sensor.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an image sensor according to the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 하나의 CDS 회로(310) 및 ADC(410)를 공유하는 두 개의 칼럼에 각각 연결된 두 개의 단위 픽셀(110(n), 110(n+1))을 나타낸 상세 회로도이다. FIG. 3 is a detailed circuit diagram showing two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1) respectively connected to two columns sharing one
도 4는 도 3에 도시된 두 개의 단위 픽셀(110(n), 110(n+1))의 동작을 나타낸 타이밍도이다.FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation of two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1) shown in FIG. 3.
도 5는 도 2에 도시된 하나의 CDS 회로(310) 및 ADC(320)를 공유하는 두 개의 칼럼에 각각 연결된 두 개의 단위 픽셀(110(n), 110(n+1))의 다른 실시예를 나타낸 상세 회로도이다. 5 is another embodiment of two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1), each connected to two columns sharing one
도 6은 도 5에 도시된 두 개의 단위 픽셀(110(n), 110(n+1))의 동작을 나타낸 타이밍도이다.FIG. 6 is a timing diagram illustrating an operation of two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1) shown in FIG. 5.
도 7은 본 발명에 따른 이미지 센서의 다른 실시예를 나타낸 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating another embodiment of an image sensor according to the present invention.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 공유 단위 픽셀(130)을 나타낸 상세 회로 도이다. 8A and 8B are detailed circuit diagrams illustrating the shared
도 9는 도 8a에 도시된 공유 단위 픽셀(130)의 동작을 나타낸 타이밍도이다.FIG. 9 is a timing diagram illustrating an operation of the sharing
도 10은 본 발명에 따른 이미지 센서의 또 다른 실시예를 나타낸 블록도이다. 10 is a block diagram showing another embodiment of an image sensor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100, 101, 102: 픽셀 어레이100, 101, 102: pixel array
110(n), 110(n+1): 단위 픽셀110 (n), 110 (n + 1): unit pixels
111(n), 111(n+1), 131(n), 131(n+1), 141(n), 141(n+1), 141(n1), 141(n1+1): 포토 다이오드111 (n), 111 (n + 1), 131 (n), 131 (n + 1), 141 (n), 141 (n + 1), 141 (n1), 141 (n1 + 1): photodiode
112(n), 112(n+1), 132(n), 132(n+1), 142(n), 142(n+1), 142(n1), 142(n1+1): 전송 트랜지스터112 (n), 112 (n + 1), 132 (n), 132 (n + 1), 142 (n), 142 (n + 1), 142 (n1), 142 (n1 + 1): transfer transistor
113(n), 113(n+1), 133, 143: 리셋 트랜지스터113 (n), 113 (n + 1), 133, 143: reset transistor
114(n), 114(n+1), 134, 144: 구동 트랜지스터114 (n), 114 (n + 1), 134, 144: driving transistor
115(n), 115(n+1), 135, 145: 선택 트랜지스터115 (n), 115 (n + 1), 135, 145: select transistor
130: 공유 단위 픽셀130: shared unit pixels
137(n), 137(n+1): 부분 단위 픽셀137 (n), 137 (n + 1): fractional pixel
200, 201, 202: 로우 드라이버200, 201, 202: Low Driver
300, 301, 302(n), 302(n+1): 리드 아웃 회로300, 301, 302 (n), 302 (n + 1): lead out circuit
310, 311: CDS 회로310, 311: CDS circuit
320, 321: ADC320, 321: ADC
500, 501, 502(n), 502(n+1): 아날로그 제어블록500, 501, 502 (n), 502 (n + 1): analog control block
600, 601, 602(n), 602(n+1): 라인 메모리 블록600, 601, 602 (n), 602 (n + 1): line memory block
610(n), 610(n+1), 630(n), 630(n+1): 라인 메모리610 (n), 610 (n + 1), 630 (n), 630 (n + 1): line memory
700, 701, 702(n), 702(n+1): 칼럼 디코더700, 701, 702 (n), 702 (n + 1): column decoder
800: 제 1 스위치 블록800: the first switch block
810: 제1 스위치 수단810: first switch means
900, 901, 902(n), 902(n+1): 제 2 스위치 블록900, 901, 902 (n), 902 (n + 1): second switch block
910, 930: 제 2 스위치 수단910, 930: second switch means
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly to a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
이미지 센서는 외부의 광학 정보를 전기 신호로 변환하는 장치이다. 이미지 센서의 단위 픽셀은 피사체에서 발생하는 빛 에너지에 대응하는 전기적 값을 발생한다. 특히, 씨모스 이미지 센서는 씨모스 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환하는 장치로써, 각 단위 픽셀에 축적된 전하를 전압으로 출력하는 방식을 사용한다.An image sensor is a device that converts external optical information into an electrical signal. The unit pixel of the image sensor generates an electrical value corresponding to the light energy generated by the subject. In particular, the CMOS image sensor is a device for converting an optical image into an electrical signal using a CMOS manufacturing technology, and uses a method of outputting the charge accumulated in each unit pixel as a voltage.
도 1은 일반적인 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a general image sensor.
일반적인 이미지 센서는 픽셀 어레이(10), 로우 드라이버(20), 리드 아웃 회로(30), 아날로그 제어 블록(50), 라인 메모리(60) 및 칼럼 디코더(70)를 포함한다. 여기서, 리드 아웃 회로(30)는 다수의 CDS 회로(Correlated Double Sampling)(31) 및 다수의 ADC(Analog to Digital Converter)(32)를 포함한다.Typical image sensors include a
픽셀 어레이(10)는 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀(11)을 포함한다. The
로우 드라이버(20)는 픽셀 어레이(10)의 로우 라인(row line)를 선택한다. The
CDS 회로(31)는 단위 픽셀(11)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거하고, ADC(32)는 대응하는 CDS 회로(31)로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다.The
아날로그 제어 블록(50)은 리드 아웃 회로(30)의 동작을 제어한다.The
라인 메모리 블록(60)은 다수의 라인 메모리(61)를 포함하고, 각 라인 메모리(61)는 픽셀 어레이(10)의 대응하는 칼럼 라인(column line)의 영상 정보를 저장한다. 여기서, 각 라인 메모리(61)는 2개 로우 라인(row line)의 픽셀 정보를 순차적으로 저장하기 위한 2개의 래치(latch)로 구성될 수 있다.The
칼럼 디코더(70)는 칼럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하여 라인 메모리(61)에 저장되어 있는 픽셀 정보를 출력한다.The
도 1을 참조하면, 일반적인 이미지 센서는 하나의 단위 픽셀(11) 당 하나의 칼럼 버스를 통해 하나의 CDS 회로(31), 하나의 ADC(32) 및 하나의 라인 메모리(61)가 연결된다.Referring to FIG. 1, in the general image sensor, one
따라서, 단위 픽셀(11)의 피치(pitch)가 작아지면, 대응하는 CDS 회 로(31), ADC(32) 및 라인 메모리(60)가 형성되어야 하는 면적도 동일하게 작아진다. 이를 해결하기 위해, 회로들을 칼럼 방향으로 배열하여 디자인하면 칩이 칼럼 방향으로 길게 형성되어 전체 칩 크기가 증가한다.Therefore, when the pitch of the
단위 픽셀(11)의 피치(pitch)가 더욱 작아지면, 최악의 경우 주어진 피치 안에 CDS 회로(31) 및 ADC(32)를 구성하는 캐패시터 및 증폭기를 구현할 수 없게 된다.If the pitch of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 일정수의 칼럼이 리드 아웃 회로를 공유하여 칩 면적을 줄이는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to reduce a chip area by sharing a readout circuit with a certain number of columns.
본 발명자들은 리드 아웃 회로를 다수의 칼럼이 공유하여 상기한 문제를 효과적으로 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.The present inventors have found that the readout circuit can be shared by multiple columns to effectively solve the above problem and completed the present invention.
먼저, 본 발명에 따른 이미지 센서는, 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; First, an image sensor according to the present invention includes a pixel array including a plurality of unit pixels arranged in a matrix;
상기 픽셀 어레이의 로우 라인을 선택하는 로우 드라이버;A row driver to select a row line of the pixel array;
서로 다른 타이밍으로 구동되어 다수의 칼럼 라인에 공유되고, 상기 단위 픽셀의 고정 패턴 잡음을 제거하고, 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 리드 아웃 회로;A plurality of read-out circuits driven at different timings and shared by a plurality of column lines, removing fixed pattern noise of the unit pixel, and converting an analog image signal into a digital image signal;
상기 리드 아웃 회로로부터 출력된 상기 픽셀 어레이의 칼럼 라인의 적어도 2개 이상의 로우 라인의 영상 정보를 저장하는 다수의 라인 메모리;A plurality of line memories for storing image information of at least two or more row lines of the column lines of the pixel array output from the readout circuit;
칼럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 디코딩된 어드레스 신호에 대응하는 칼럼 라인에 해당하는 상기 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 칼럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a column decoder for decoding the address signal in the column direction and outputting image information stored in the line memory corresponding to the column line corresponding to the decoded address signal.
또한, 발명에 따른 이미지 센서는 매트릭스 배열되고, 포토 다이오드 및 전송 트랜지스터를 포함하는 단위 픽셀이 리셋 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 공유하는 다수의 단위 공유 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; In addition, the image sensor according to the invention is a matrix array, the pixel array comprising a plurality of unit shared pixels, wherein the unit pixels including the photodiode and the transfer transistor comprises a reset transistor, a driving transistor and a selection transistor;
상기 픽셀 어레이의 로우 라인을 선택하는 로우 드라이버;A row driver to select a row line of the pixel array;
상기 단위 픽셀의 고정 패턴 잡음을 제거하고, 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 리드 아웃 회로;A plurality of read-out circuits for removing fixed pattern noise of the unit pixel and converting an analog image signal into a digital image signal;
서로 다른 타이밍으로 상기 리드 아웃 회로로부터 출력된 상기 픽셀 어레이의 칼럼 라인의 적어도 2개 이상의 로우 라인의 영상 정보를 저장하는 다수의 라인 메모리;A plurality of line memories for storing image information of at least two row lines of the column lines of the pixel array output from the readout circuit at different timings;
칼럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 디코딩된 어드레스 신호에 대응하는 칼럼 라인의 상기 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 칼럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a column decoder for decoding the address signal in the column direction and outputting image information stored in the line memory of the column line corresponding to the decoded address signal.
한편, 본 발명에 따른 이미지 센서의 리드 아웃 회로를 공유 방법은 서로 다른 타이밍으로 다수의 칼럼 라인을 하나의 리드 아웃 회로에 연결하여 다수의 칼럼 라인이 하나의 리드 아웃 회로를 공유하는 이미지 센서의 리드 아웃 회로 공유 방법에 있어서,Meanwhile, in the method of sharing the readout circuit of the image sensor according to the present invention, a plurality of column lines are connected to one readout circuit at different timings so that the plurality of column lines share one readout circuit. In the out-circuit sharing method,
상기 리드 아웃 회로를 서로 다른 타이밍으로 구동하는 단계;Driving the readout circuit at different timings;
상기 리드 아웃 회로에서 처리된 영상 데이터를 서로 다른 타이밍으로 다수의 메모리에 저장하는 단계; 및Storing image data processed by the readout circuit in a plurality of memories at different timings; And
상기 저장된 영상 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And outputting the stored image data.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서의 리드 아웃 회로를 공유 방법은 다수의 칼럼 라인이 하나의 리드 아웃 회로를 공유하는 이미지 센서의 리드 아웃 회로 공유 방법에 있어서,In addition, the method of sharing the readout circuit of the image sensor according to the present invention is a method of sharing a readout circuit of an image sensor in which a plurality of column lines share one readout circuit,
상기 리드 아웃 회로를 서로 다른 타이밍으로 구동하는 단계;Driving the readout circuit at different timings;
상기 리드 아웃 회로에서 처리된 영상 데이터를 서로 다른 타이밍으로 다수의 메모리에 저장하는 단계; 및Storing image data processed by the readout circuit in a plurality of memories at different timings; And
상기 저장된 영상 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And outputting the stored image data.
한편, 본 발명은 공유 픽셀 구조 및 비 공유 픽셀 구조에서 모두 적용 가능하다.Meanwhile, the present invention is applicable to both shared pixel structures and non-shared pixel structures.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 당업자에 의해 본 발명의 청구범위 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in various forms by those skilled in the art within the scope of the claims. Like numbers refer to like elements throughout the specification.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다. 여기서는 두 개의 칼럼이 하나의 리드 아웃 회로(CDS 회로 및 ADC)를 공유하는 경우를 예를 들어 설명하지만, 필요에 따라 다수의 칼럼이 하나의 리드 아웃 회로를 공유할 수 있다.2 is a block diagram illustrating an image sensor according to the present invention. Here, the case where two columns share one read out circuit (CDS circuit and ADC) will be described as an example. However, a plurality of columns may share one read out circuit as needed.
본 발명에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이(100), 로우 드라이버(200), 제 1 선택 스위치 블록(800), 리드 아웃 회로(300), 제 2 선택 스위치 블록(900), 아날로그 제어 블록(500), 라인 메모리 블록(600) 및 칼럼 디코더(700)를 포함한다. 여기서, 리드 아웃 회로(300)는 다수의 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(310) 및 다수의 ADC(Analog to Digital Converter)(320)를 포함한다.The image sensor according to the present invention includes a
픽셀 어레이(100)는 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀(110(n), 110(n+1))을 포함한다. The
로우 드라이버(200)는 픽셀 어레이(100)의 로우 라인(row line)을 선택한다. The
리드 아웃 블록(300)의 CDS 회로(310)는 단위 픽셀(110)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거하고, ADC(320)은 대응하는 CDS 회로(310)로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다.The
아날로그 제어 블록(500)은 리드 아웃 회로(300)의 동작을 제어한다.The
라인 메모리 블록(600)은 다수의 라인 메모리(610(n), 610(n+1))를 포함하고, 각 라인 메모리(610(n), 610(n+1))는 픽셀 어레이(100)의 칼럼(column)의 2개 로우 라인의 영상 정보를 각각 저장하는 제 1 래치 및 제 2 래치(611(n), 612(n), 611(n+1), 612(n+1))를 포함한다.The
칼럼 디코더(700)는 칼럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 디코딩된 어드레스 신호에 해당하는 칼럼 라인에 대응하는 라인 메모리(610(n), 610(n+1))의 제 2 래치(612(n), 612(n+1))에 저장된 영상 정보를 출력한다.The
제 1 선택 스위치 블록(800)은 다수의 스위치 수단(810)을 포함하고, 각 스위치 수단(810)은 짝수 스위칭 신호 ES 또는 홀수 스위칭 신호 OS에 응답하여 대응하는 칼럼 라인을 공유된 리드 아웃 회로(300)에 연결한다.The first
제 2 스위치 블록(900)은 다수의 스위치 수단(910)을 포함하고, 각 스위치 수단(910)은 짝수 스위칭 신호 ES 및 홀수 스위칭 신호OS에 응답하여 대응하는 ADC(410)의 출력을 라인 메모리 블록(600)에 전송한다.The
도 3은 도 2에 도시된 하나의 CDS 회로(310) 및 ADC(410)를 공유하는 두 개의 칼럼 라인에 각각 연결된 두 개의 단위 픽셀들(110(n), 110(n+1))을 나타낸 상세 회로도이다. 여기서는 두 개의 칼럼 라인이 하나의 리드 아웃 회로(CDS 회로(310) 및 ADC(410))를 공유하는 경우를 예를 들어 설명하지만, 필요에 따라 다수의 칼럼 라인이 하나의 리드 아웃 회로(CDS 회로(310) 및 ADC(410))를 공유하는 구조가 사용될 수 있다.FIG. 3 shows two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1) respectively connected to two column lines sharing one
짝수 단위 픽셀(110(n))은 포토 다이오드(111(n)), 전송 트랜지스터(112(n)), 리셋 트랜지스터(113(n)), 구동 트랜지스터(114(n)) 및 선택 트랜지스터(115(n))를 포함한다. 포토 다이오드들(111(n))은 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성한다.The even unit pixel 110 (n) includes a photodiode 111 (n), a transfer transistor 112 (n), a reset transistor 113 (n), a driving transistor 114 (n) and a selection transistor 115 (n)). The photodiodes 111 (n) generate photocharges corresponding to the optical image of the subject.
전송 트랜지스터(112(n))는 짝수 전송 신호 TX(n) 에 각각 응답하여 대응하는 포토 다이오드(111(n))에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node)(116(n))로 각각 전송한다.The transfer transistor 112 (n) floats the photocharge generated by the corresponding photodiode 111 (n) in response to the even transmission signal TX (n), respectively, 116 (n). Transmit each).
리셋 트랜지스터(113(n))는 다음 영상 정보의 검출을 위해 짝수 리셋 신호 RT(n) 에 각각 응답하여 플로우팅 확산 노드(116(n))에 저장되어 있는 전하를 각각 배출한다.The reset transistor 113 (n) discharges the electric charge stored in the floating diffusion node 116 (n), respectively, in response to the even reset signal RT (n) for the detection of the next image information.
구동 트랜지스터(114(n))는 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행한다.The driving transistor 114 (n) serves as a source follower.
선택 트랜지스터(115(n))는 선택 신호 LS에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행할 수 있다. The select transistor 115 (n) may perform addressing by switching in response to the select signal LS.
홀수 단위 픽셀(110(n+1))은 포토 다이오드(111(n+1)), 전송 트랜지스터(112(n+1)), 리셋 트랜지스터(113(n+1)), 구동 트랜지스터(114(n+1)) 및 선택 트랜지스터(115(n+1))를 포함한다.The odd unit pixel 110 (n + 1) includes a photodiode 111 (n + 1), a transfer transistor 112 (n + 1), a reset transistor 113 (n + 1), and a driving transistor 114 ( n + 1) and a select transistor 115 (n + 1).
포토 다이오드(111(n+1))은 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성한다.The photodiode 111 (n + 1) generates photocharges corresponding to the optical image of the subject.
전송 트랜지스터(112(n+1))는 홀수 전송 신호 TX(n+1)에 응답하여 대응하는 포토 다이오드(111(n+1))에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node)(116(n+1))로 전송한다.The transfer transistor 112 (n + 1) floats the photocharge generated by the corresponding photodiode 111 (n + 1) in response to the odd transfer signal TX (n + 1). Send to (116 (n + 1)).
리셋 트랜지스터(113(n+1))는 다음 영상 정보의 검출을 위해 홀수 리셋 신호 RT(n+1)에 응답하여 플로우팅 확산 노드(116(n+1))에 저장되어 있는 전하를 배출한다.The reset transistor 113 (n + 1) discharges the charge stored in the floating diffusion node 116 (n + 1) in response to the odd reset signal RT (n + 1) for the detection of the next image information. .
구동 트랜지스터(114(n+1))는 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행한다.The driving transistor 114 (n + 1) serves as a source follower.
선택 트랜지스터(115(n+1))는 선택 신호 LS에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행할 수 있다. The selection transistor 115 (n + 1) may perform addressing by switching in response to the selection signal LS.
여기서, 두 개의 선택 트랜지스터들(115(n), 115(n+1))에 동일한 선택신호 LS가 인가된다.Here, the same select signal LS is applied to the two select transistors 115 (n) and 115 (n + 1).
두 개의 단위 픽셀들(110(n), 110(n+1)) 각각에 대해 동일한 노광 시간을 적용하기 위해, 홀수/짝수 리셋 신호 RT(n), RT(n+1) 및 홀수/짝수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)가 서로 다른 타이밍으로 두 개의 단위 픽셀들(110(n), 110(n+1))에 각각 인가되어 두 개의 단위 픽셀들(110(n), 110(n+1))이 서로 다른 타이밍으로 리셋 되고 서로 다른 타이밍으로 영상 정보를 전송한다. 한편, 선택 신호 LS는 두 개의 단위 픽셀들(110(n), 110(n+1))에 공유된다.To apply the same exposure time to each of the two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1), odd / even reset signals RT (n), RT (n + 1) and odd / even The signal TX (n) and TX (n + 1) are respectively applied to the two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1) at different timings so that the two unit pixels 110 (n), 110 (n + 1) is reset at different timings and transmits image information at different timings. On the other hand, the selection signal LS is shared by two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1).
도 4는 도 3에 도시된 두 개의 단위 픽셀(110(n), 110(n+1))의 동작을 나타낸 타이밍도이다.FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation of two unit pixels 110 (n) and 110 (n + 1) shown in FIG. 3.
짝수 리셋 신호 RT(n)가 하이 레벨인 상태에서, 짝수 전송 신호 TX(n)가 하이 레벨이 될 때, 짝수 칼럼 라인(CL(n))에 연결된 짝수 단위 픽셀(110(n))이 리셋 되고(t11), 일정 시간 후에, 홀수 리셋 신호 RT(n+1)가 하이 레벨인 상태에서, 홀수 전송 신호 TX(n+1)가 하이 레벨이 될 때, 홀수 칼럼 라인(CL(n+1))에 연결된 홀수 단위 픽셀(110(n+1))이 리셋 된다(t12). When the even transmission signal TX (n) becomes high level while the even reset signal RT (n) is high level, the even unit pixel 110 (n) connected to the even column line CL (n) is reset. (T11), and after a certain time, when the odd transmission signal TX (n + 1) becomes high level with the odd reset signal RT (n + 1) being high level, the odd column line CL (n + 1 The odd unit pixel 110 (n + 1) connected to the < RTI ID = 0.0 >) is reset (t12).
또한, 두 개의 포토 다이오드들(111(n), 111(n+1))은 짝수/홀수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)가 로우 레벨에서 다시 하이 레벨이 될 때까지 노광 동작을 수행한다. 여기서, 짝수 칼럼 라인(CL(n))에 연결된 짝수 단위 픽셀(110(n))의 노광 시 간(integration time)(ET(n))과 홀수 칼럼 라인(CL(n+1))에 연결된 단위 픽셀(110(n+1))의 노광 시간(ET(n+1))은 동일하게 설정된다.In addition, the two photodiodes 111 (n) and 111 (n + 1) perform exposure operations until the even / odd transmission signals TX (n) and TX (n + 1) go from low level to high level again. Do this. Here, an integration time ET (n) and an odd column line CL (n + 1) of the even unit pixel 110 (n) connected to the even column line CL (n) are connected. The exposure time ET (n + 1) of the unit pixel 110 (n + 1) is set the same.
선택 신호 LS와 짝수 스위칭 신호 ES가 하이 레벨이 되고, 짝수 리셋 신호 RT(n)가 로우 레벨이 될 때, 짝수 칼럼 라인(CL(n))에 연결된 짝수 단위 픽셀(110(n))의 기준 신호(reference signal)가 리드 된다(t13).When the selection signal LS and the even switching signal ES are at the high level and the even reset signal RT (n) is at the low level, the reference of the even unit pixel 110 (n) connected to the even column line CL (n) is satisfied. A reference signal is read (t13).
짝수 전송 신호 TX(n)가 다시 하이 레벨이 될 때 포토 다이오드(111(n))에 저장된 광전하를 플로우팅 확산 노드(116(n))에 전송한다. 이어서, 짝수 전송 신호 TX(n)가 로우 레벨이 될 때, 플로우팅 확산 노드(116(n))에 저장된 데이터가 짝수 칼럼 라인(CL(n))에 출력된다(t14). 이어서, CDS 회로(310)는 짝수 칼럼 라인(CL(n))에 실린 영상 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling)을 수행하고, ADC(320)은 CDS 수행된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 짝수 라인 메모리(610(n))의 제 1 래치(611(n))는 디지털 영상 신호를 저장한다. 이후에, 다음 로우 라인의 디지털 영상 신호가 입력되면, 짝수 라인 메모리(610(n))의 제 1 래치(611(n))에 저장된 디지털 영상 신호는 제2 래치(612(n))에 전송되고, 입력된 디지털 영상 신호는 제 1 래치(611(n))에 저장된다.When the even transmission signal TX (n) becomes high again, the photocharge stored in the photodiode 111 (n) is transmitted to the floating diffusion node 116 (n). Then, when the even transmission signal TX (n) becomes low level, the data stored in the floating diffusion node 116 (n) is output to the even column line CL (n) (t14). Subsequently, the
한편, 선택 신호 LS가 하이 레벨을 유지한 상태에서 홀수 스위칭 신호 OS가 하이 레벨이 되고, 홀수 리셋 신호 RT(n+1)가 로우 레벨이 될 때, 홀수 칼럼에 대응하는 단위 픽셀(110(n+1))의 기준 신호(reference signal)가 리드 된다(t15).On the other hand, when the odd switching signal OS becomes high level and the odd reset signal RT (n + 1) becomes low level while the selection signal LS maintains the high level, the
홀수 전송 신호 TX(n+1)가 다시 하이 레벨이 될 때, 포토 다이오드(111(n+1))에 저장된 광전하를 플로우팅 확산 노드(116(n+1))에 전송한다. 이어 서, 홀수 전송 신호 TX(n+1)가 로우 레벨이 될 때, 플로우팅 확산 노드(116(n+1))에 저장된 데이터가 홀수 칼럼 라인 CL(n+1)에 출력된다(t16).When the odd transmission signal TX (n + 1) becomes high again, the photocharge stored in the photodiode 111 (n + 1) is transmitted to the floating diffusion node 116 (n + 1). Subsequently, when the odd transmission signal TX (n + 1) becomes low level, data stored in the floating diffusion node 116 (n + 1) is output to the odd column line CL (n + 1) (t16). .
이어서, CDS 회로(310)는 홀수 칼럼 라인 CL(n+1)에 실린 영상 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling)을 수행하고, ADC(320)은 CDS 수행된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 홀수 라인 메모리(610(n+1))의 제1 래치(611(n+1))는 디지털 영상 신호를 저장한다. 이후에, 다음 로우 라인의 디지털 영상 신호가 입력되면, 홀수 라인 메모리(610(n+1))의 제 1 래치(611(n+1))에 저장된 디지털 영상 신호는 제2 래치(612(n+1))에 전송되고, 입력된 디지털 영상 신호는 제 1 래치(611(n+1))에 저장된다.Subsequently, the
도 5는 도 2에 도시된 하나의 CDS 회로(310) 및 ADC(320)를 공유하는 두 개의 칼럼 라인에 각각 연결된 두 개의 단위 픽셀들(120(n), 120(n+1))의 다른 실시예를 나타낸 상세 회로도이다. 여기서는 두 개의 칼럼 라인이 하나의 리드 아웃 회로(CDS 회로(310) 및 ADC(410))를 공유하는 경우를 예를 들어 설명하지만, 필요에 따라 다수의 칼럼 라인이 하나의 리드 아웃 회로(CDS 회로(310) 및 ADC(320))를 공유하는 구조가 사용될 수 있다.5 is another of two unit pixels 120 (n) and 120 (n + 1) respectively connected to two column lines sharing one
짝수 단위 픽셀(120(n))은 포토 다이오드(121(n)), 전송 트랜지스터(122(n)), 리셋 트랜지스터(123(n)), 구동 트랜지스터(124(n)) 및 선택 트랜지스터(125(n))를 포함한다.The even-numbered pixel 120 (n) includes a photodiode 121 (n), a transfer transistor 122 (n), a reset transistor 123 (n), a driving transistor 124 (n) and a selection transistor 125 (n)).
포토 다이오드(121(n))은 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성한다.The photodiode 121 (n) generates photocharges corresponding to the optical image of the subject.
전송 트랜지스터(122(n))은 짝수 전송 신호 TX(n)에 응답하여 포토 다이오 드(121(n))에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node)(126(n))로 전송한다.The transfer transistor 122 (n) transfers the photocharge generated at the photodiode 121 (n) to the floating diffusion node 126 (n) in response to the even transmission signal TX (n). send.
리셋 트랜지스터(123(n))은 다음 영상 정보의 검출을 위해 동일한 리셋 신호 RT에 응답하여 플로우팅 확산 노드(126(n))에 저장되어 있는 전하를 배출한다.The reset transistor 123 (n) discharges the charge stored in the floating diffusion node 126 (n) in response to the same reset signal RT to detect the next image information.
구동 트랜지스터(124(n))은 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행한다.The driving transistor 124 (n) serves as a source follower.
홀수 단위 픽셀(120(n+1))은 포토 다이오드(121(n+1)), 전송 트랜지스터(122(n+1)), 리셋 트랜지스터(123(n+1)), 구동 트랜지스터(124(n+1)) 및 선택 트랜지스터(125(n+1))를 포함한다.The odd pixel 120 (n + 1) includes a photodiode 121 (n + 1), a transfer transistor 122 (n + 1), a reset transistor 123 (n + 1), and a driving transistor 124 ( n + 1) and a select transistor 125 (n + 1).
포토 다이오드(121(n+1))은 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성한다.The photodiode 121 (n + 1) generates photocharges corresponding to the optical image of the subject.
전송 트랜지스터(122(n+1))는 홀수 전송 신호 TX(n+1)에 응답하여 대응하는 포토 다이오드(121(n+1))에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node)(126(n+1))로 전송한다.The transfer transistor 122 (n + 1) floats the photocharge generated in the corresponding photodiode 121 (n + 1) in response to the odd transfer signal TX (n + 1). Send to (126 (n + 1)).
리셋 트랜지스터(123(n+1))는 다음 영상 정보의 검출을 위해 리셋 신호 RT에 응답하여 플로우팅 확산 노드(126(n+1))에 저장되어 있는 전하를 배출한다.The reset transistor 123 (n + 1) discharges the electric charge stored in the floating diffusion node 126 (n + 1) in response to the reset signal RT to detect the next image information.
구동 트랜지스터(124(n+1))는 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행한다.The driving transistor 124 (n + 1) serves as a source follower.
선택 트랜지스터(125(n+1))는 선택 신호 LS에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행할 수 있다. The select transistor 125 (n + 1) may perform addressing by switching in response to the select signal LS.
여기서, 두 개의 선택 트랜지스터들(125(n), 125(n+1))에 동일한 선택신호 LS가 인가된다.Here, the same selection signal LS is applied to the two selection transistors 125 (n) and 125 (n + 1).
두 개의 단위 픽셀들(120(n), 120(n+1)) 각각에 대해 동일한 노광 시간을 적용하기 위해, 홀수/짝수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)가 서로 다른 타이밍으로 두 개의 단위 픽셀들(120(n), 120(n+1)) 각각에 인가되어 두 개의 단위 픽셀들(n), 120(n+1))이 순차적으로 리셋 되고 순차적으로 영상 정보를 전송한다. 한편, 선택 신호 LS는 두 개의 단위 픽셀들(120(n), 120(n+1))에 공유된다.In order to apply the same exposure time to each of the two unit pixels 120 (n) and 120 (n + 1), the odd / even transmission signals TX (n) and TX (n + 1) have different timings. Applied to each of the two unit pixels 120 (n) and 120 (n + 1), the two unit pixels n and 120 (n + 1) are sequentially reset and sequentially transmit image information. . On the other hand, the selection signal LS is shared by two unit pixels 120 (n) and 120 (n + 1).
도 6은 도 5에 도시된 두 개의 단위 픽셀(120(n), 120(n+1))의 동작을 나타낸 타이밍도이다.FIG. 6 is a timing diagram illustrating an operation of two unit pixels 120 (n) and 120 (n + 1) shown in FIG. 5.
리셋 신호 RT가 하이 레벨인 상태에서, 짝수 전송 신호 TX(n)가 하이 레벨이 될 때, 짝수 칼럼 라인 CL(n)에 연결된 단위 픽셀(120(n))이 리셋 되고(t21), 일정 시간 후에, 홀수 전송 신호 TX(n+1)가 하이 레벨이 될 때, 홀수 칼럼 라인 CL(n+1)에 연결된 단위 픽셀(120(n+1))이 리셋 된다(t22). When the reset signal RT is at the high level, when the even transmission signal TX (n) is at the high level, the unit pixel 120 (n) connected to the even column line CL (n) is reset (t21), and for a predetermined time. Later, when the odd transmission signal TX (n + 1) becomes high level, the unit pixel 120 (n + 1) connected to the odd column line CL (n + 1) is reset (t22).
또한, 짝수/홀수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)가 로우 레벨에서 다시 하이 레벨이 될 때까지 두 개의 포토 다이오드들(121(n), 121(n+1))은 노광 동작을 수행한다. 여기서, 짝수 칼럼 라인 CL(n)에 연결된 단위 픽셀(120(n))의 노광 시간 ET(n)과 홀수 칼럼 라인 CL(n+1)에 대응하는 단위 픽셀(120(n+1))의 노광 시간(integration time) ET(n+1)은 동일하게 설정된다.Further, the two photodiodes 121 (n) and 121 (n + 1) are exposed to operation until the even / odd transmission signals TX (n) and TX (n + 1) go from low level to high level again. Do this. Here, the exposure time ET (n) of the unit pixel 120 (n) connected to the even column line CL (n) and the unit pixel 120 (n + 1) corresponding to the odd column line CL (n + 1) The integration time ET (n + 1) is set equally.
선택 신호 LS와 짝수 스위칭 신호 ES가 하이 레벨이 되고, 리셋 신호 RT가 로우 레벨이 될 때, 짝수 칼럼 라인 CL(n)에 연결된 단위 픽셀(120(n))의 기준 신 호(reference signal)가 리드 된다(t23).When the selection signal LS and the even switching signal ES become high level and the reset signal RT becomes low level, the reference signal of the unit pixel 120 (n) connected to the even column line CL (n) becomes Lead (t23).
짝수 전송 신호 TX(n)가 다시 하이 레벨이 될 때 포토 다이오드(121(n))에 저장된 광전하를 플로우팅 확산 노드(126(n))에 전송한다. 이어서, 짝수 전송 신호 TX(n)가 로우 레벨이 될 때, 플로우팅 확산 노드(126(n))에 저장된 데이터가 짝수 칼럼 라인 CL(n)에 출력된다(t24).When the even transmission signal TX (n) becomes high again, the photocharge stored in the photodiode 121 (n) is transmitted to the floating diffusion node 126 (n). Then, when the even transmission signal TX (n) becomes low level, the data stored in the floating diffusion node 126 (n) is output to the even column line CL (n) (t24).
이어서, CDS 회로(310)는 짝수 칼럼 라인 CL(n)에 실린 영상 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling)을 수행하고, ADC(320)은 CDS 수행된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 짝수 라인 메모리(610(n))의 제1 래치(611(n))는 디지털 영상 신호를 저장한다. 이후에, 다음 로우 라인의 디지털 영상 신호가 입력되면, 짝수 라인 메모리(610(n))의 제1 래치(611(n))에 저장된 디지털 영상 신호는 제2 래치(612(n))에 전송되고, 입력된 디지털 영상 신호는 제1 래치(61(n))에 저장된다.Subsequently, the
한편, 선택 신호 LS가 하이 레벨을 유지한 상태에서 홀수 스위칭 신호 OS가 하이 레벨이 되고, 리셋 신호 RT가 로우 레벨이 될 때, 홀수 칼럼에 대응하는 단위 픽셀(120(n+1))의 기준 신호(reference signal)가 리드 된다(t25).On the other hand, when the odd switching signal OS becomes high level and the reset signal RT becomes low level while the selection signal LS maintains the high level, the reference of the unit pixel 120 (n + 1) corresponding to the odd column A reference signal is read (t25).
홀수 전송 신호 TX(n+1)가 다시 하이 레벨이 될 때, 포토 다이오드(121(n+1))에 저장된 광전하를 플로우팅 확산 노드(126(n+1))에 전송한다. 이어서, 홀수 전송 신호 TX(n+1)가 로우 레벨이 될 때, 플로우팅 확산 노드(126(n+1))에 저장된 데이터가 홀수 칼럼 라인 CL(n+1)에 출력된다(t26).When the odd transmission signal TX (n + 1) becomes high again, the photocharge stored in the photodiode 121 (n + 1) is transmitted to the floating diffusion node 126 (n + 1). Then, when the odd transmission signal TX (n + 1) becomes low level, the data stored in the floating diffusion node 126 (n + 1) is output to the odd column line CL (n + 1) (t26).
이어서, CDS 회로(310)는 홀수 칼럼 라인 CL(n+1)에 실린 영상 신호에 대 해 CDS(Correlated Double Sampling)을 수행하고, ADC(320)은 CDS 수행된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 홀수 라인 메모리(610(n+1))의 제1 래치(611(n+1))는 디지털 영상 신호를 저장한다. 이후에, 다음 로우 라인의 디지털 영상 신호가 입력되면, 홀수 라인 메모리(610(n+1))의 제1 래치(611(n+1))에 저장된 디지털 영상 신호는 제2 래치(612(n+1))에 전송되고, 입력된 디지털 영상 신호는 제1 래치(611(n+1))에 저장된다.Subsequently, the
도 7은 본 발명에 따른 이미지 센서의 다른 실시예를 나타낸 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating another embodiment of an image sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이(101), 리드 아웃 회로(301), 로우 드라이버(201), 제2 선택 스위치 블록(901), 아날로그 제어 블록(501), 라인 메모리 블록(601) 및 칼럼 디코더(701)를 포함한다. 여기서, 리드 아웃 회로(301)는 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(311), ADC(Analog to Digital Converter)(321)를 포함한다.The image sensor according to the present invention includes a
픽셀 어레이(101)는 매트릭스 배열된 다수의 공유 단위 픽셀(130)을 포함한다. The
로우 드라이버(201)는 픽셀 어레이(101)의 로우 라인(row line)을 선택한다. The
CDS 회로(311)는 공유 단위 픽셀(130)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거한다.The
ADC 블록(321)은 대응하는 CDS 회로(311)로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다.The
아날로그 제어 블록(501)은 리드 아웃 회로(301)의 동작을 제어한다.The
라인 메모리 블록(601)은 다수의 라인 메모리(630(n), 630(n+1))를 포함하고, 각 라인 메모리(630(n), 630(n+1))는 픽셀 어레이(101)의 칼럼 라인(column)의 2개 로우 라인의 영상 정보를 각각 저장하는 제1 래치 및 제2 래치(631(n), 632(n), 631(n+1), 632(n+1))를 포함한다.The
칼럼 디코더(701)는 칼럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 디코딩된 어드레스 신호에 해당하는 칼럼 라인에 대응하는 라인 메모리(630(n) 또는 630(n+1))의 제2 래치(632(n), 632(n+1))에 저장된 영상 정보를 출력한다.The
제2 스위치 블록(901)은 다수의 스위치 수단(930)을 포함하고, 각 스위치 수단(930)은 짝수/홀수 스위칭 신호 ES/OS에 응답하여 대응하는 ADC(321)의 출력을 라인 메모리 블록(601)에 전송한다.The
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 공유 단위 픽셀(130)을 나타낸 상세 회로도이다. 도 8a는 두 개의 단위 픽셀(137(n), 137(n+1))이 리셋 트랜지스터(133), 구동 트랜지스터(134) 및 선택 트랜지스터(135)를 공유하는 구조를 나타내고, 도 8b는 네 개의 단위 픽셀(147(n), 147(n+1), 147(n1), 147(n1+1))이 리셋 트랜지스터(143), 구동 트랜지스터(144) 및 선택 트랜지스터(145)를 공유하는 구조를 나타낸다.8A and 8B are detailed circuit diagrams illustrating the shared
먼저, 도 8a를 참조하면, 공유 단위 픽셀(130)은 두 개의 단위 픽셀(137(n), 137(n+1))이 리셋 트랜지스터(133), 구동 트랜지스터(134) 및 선택 트랜지스터(135)를 공유하는 구조이다. 여기서, 단위 픽셀(137(n), 137(n+1)) 각각은 포토 다이오드(131(n), 131(n+1)) 및 전송 트랜지스터(132(n), 132(n+1))를 포함한다.First, referring to FIG. 8A, in the shared
포토 다이오드들(131(n), 131(n+1))은 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성한다.The photodiodes 131 (n) and 131 (n + 1) generate photocharges corresponding to the optical image of the subject.
전송 트랜지스터들(132(n), 132(n+1))은 짝수/홀수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)에 각각 응답하여 포토 다이오드들(131(n), 131(n+1))에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node)(136)로 전송한다.The transfer transistors 132 (n) and 132 (n + 1) are photodiodes 131 (n) and 131 (n +) in response to the even / odd transmission signals TX (n) and TX (n + 1), respectively. The photocharge generated in 1)) is transmitted to the floating diffusion node 136.
리셋 트랜지스터(133)는 다음 영상 정보의 검출을 위해 리셋 신호 RT에 응답하여 플로우팅 확산 노드(136)에 저장되어 있는 전하를 배출한다.The
구동 트랜지스터(134)는 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행하고, 선택 트랜지스터(135)는 선택 신호 LS에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행할 수 있다. The driving
두 개의 단위 픽셀들(137(n), 137(n+1)) 각각에 대해 동일한 노광 시간을 적용하기 위해, 리셋 신호 RT 및 홀수/짝수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)가 서로 다른 타이밍으로 두 개의 단위 픽셀들(137(n), 137(n+1)) 각각에 인가되어 두 개의 단위 픽셀들(137(n), 137(n+1))이 순차적으로 리셋 되고 순차적으로 영상 정보를 전송한다. In order to apply the same exposure time to each of the two unit pixels 137 (n) and 137 (n + 1), the reset signal RT and the odd / even transmission signal TX (n), TX (n + 1) It is applied to each of the two unit pixels 137 (n) and 137 (n + 1) at different timings so that the two unit pixels 137 (n) and 137 (n + 1) are sequentially reset and sequentially Transmits video information.
도 8b를 참조하면, 공유 단위 픽셀(140)은 네 개의 단위 픽셀(147(n), 147(n+1), 147(n1), 147(n1+1))이 리셋 트랜지스터(143), 구동 트랜지스터(144) 및 선택 트랜지스터(145)를 공유하는 구조이다. 여기서, 단위 픽셀(147(n), 147(n+1), 147(n1), 147(n1+1)) 각각은 포토 다이오드(141(n), 141(n+1), 141(n1), 141(n1+1)) 및 전송 트랜지스터(142(n), 142(n+1), 142(n1), 142(n1+1))를 포함한다. 도 8b에 도시된 공유 단위 픽셀(140)의 동작은 도 8a에 도시된 공유 단위 픽셀(130)과 유사하여 여기서는 이의 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 8B, four unit pixels 147 (n), 147 (n + 1), 147 (n1), and 147 (n1 + 1) are driven by the
도 9는 도 8a에 도시된 공유 단위 픽셀(130)의 동작을 나타낸 타이밍도이다.FIG. 9 is a timing diagram illustrating an operation of the
리셋 신호 RT가 하이 레벨인 상태에서, 짝수 전송 신호 TX(n)가 하이 레벨이 될 때, 짝수 단위 픽셀(137(n))이 리셋 되고(t31), 일정 시간 후에, 리셋 신호 RT가 하이 레벨이 되고, 홀수 전송 신호 TX(n+1)가 하이 레벨이 될 때, 홀수 단위 픽셀(120(n+1))이 리셋 된다(t32). With the reset signal RT at the high level, when the even transmission signal TX (n) is at the high level, the even unit pixel 137 (n) is reset (t31), and after a certain time, the reset signal RT is at the high level. When the odd transmission signal TX (n + 1) becomes a high level, the odd unit pixel 120 (n + 1) is reset (t32).
또한, 짝수/홀수 전송 신호 TX(n), TX(n+1)가 로우 레벨에서 다시 하이 레벨이 될 때까지 두 개의 포토 다이오드들(131(n), 131(n+1))은 노광 동작을 수행한다. 여기서, 짝수 단위 픽셀(137(n))과 홀수 단위 픽셀(137(n+1))의 노광 시간(integration time)은 동일하게 설정된다.In addition, the two photodiodes 131 (n) and 131 (n + 1) are exposed to operation until the even / odd transmission signals TX (n) and TX (n + 1) go from low level to high level again. Do this. Here, the integration time of the even unit pixel 137 (n) and the odd unit pixel 137 (n + 1) is set to be the same.
선택 신호 LS와 짝수 스위칭 신호 ES가 하이 레벨이 되고, 리셋 신호 RT가 로우 레벨이 될 때, 짝수 단위 픽셀(137(n))의 기준 신호(reference signal)가 리드 된다(t33).When the selection signal LS and the even switching signal ES become high level and the reset signal RT becomes low level, a reference signal of the even unit pixel 137 (n) is read (t33).
짝수 전송 신호 TX(n)가 다시 하이 레벨이 될 때 포토 다이오드(131(n))에 저장된 광전하를 플로우팅 확산 노드(136(n))에 전송한다. 이어서, 짝수 전송 신호 TX(n)가 로우 레벨이 될 때, 플로우팅 확산 노드(136(n))에 저장된 데이터가 칼럼 라인 CL에 출력된다.When the even transmission signal TX (n) becomes high again, the photocharge stored in the photodiode 131 (n) is transmitted to the floating diffusion node 136 (n). Then, when the even transmission signal TX (n) becomes low level, the data stored in the floating diffusion node 136 (n) is output to the column line CL.
이어서, CDS 회로(311)는 칼럼 라인 CL에 실린 영상 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling)을 수행하고, ADC(321)은 CDS 수행된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 짝수 라인 메모리(630(n))의 제1 래치(631(n))는 디지털 영상 신호를 저장한다. 이후에, 다음 로우 라인의 디지털 영상 신호가 입력되면, 짝수 라인 메모리(630(n))의 제1 래치(631(n))에 저장된 디지털 영상 신호는 제2 래치(632(n))에 전송되고, 입력된 디지털 영상 신호는 제1 래치(631(n))에 저장된다.한편, 선택 신호 LS가 하이 레벨을 유지한 상태에서 홀수 스위칭 신호 OS가 하이 레벨이 되고, 리셋 신호 RT가 로우 레벨이 될 때, 홀수 단위 픽셀(137(n+1))의 기준 신호(reference signal)가 리드 된다.Subsequently, the
홀수 전송 신호 TX(n+1)가 다시 하이 레벨이 될 때, 포토 다이오드(131(n+1))에 저장된 광전하를 플로우팅 확산 노드(136(n+1))에 전송한다. 이어서, 홀수 전송 신호 TX(n+1)가 로우 레벨이 될 때, 플로우팅 확산 노드(136(n+1)c)에 저장된 데이터가 칼럼 라인 CL에 출력된다.When the odd transmission signal TX (n + 1) becomes high again, the photocharge stored in the photodiode 131 (n + 1) is transmitted to the floating diffusion node 136 (n + 1). Then, when the odd transmission signal TX (n + 1) becomes low level, the data stored in the floating diffusion node 136 (n + 1) c is output to the column line CL.
이어서, CDS 회로(311)는 칼럼 라인 CL에 실린 영상 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling)을 수행하고, ADC(321)은 CDS 수행된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 홀수 라인 메모리(630(n+1))의 제1 래치(631(n+1))는 디지털 영상 신호를 저장한다. 이후에, 다음 로우 라인의 디지털 영상 신호가 입력되면, 홀수 라인 메모리(631(n+1))의 제1 래치(631(n+1))에 저장된 디지털 영상 신호는 제2 래치(632(n+1))에 전송되고, 입력된 디지털 영상 신호 는 제1 래치(631(n+1))에 저장된다.Subsequently, the
도 10은 본 발명에 따른 이미지 센서의 또 다른 실시예를 나타낸 블록도이다. 10 is a block diagram showing another embodiment of an image sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이(102)를 기준으로 상부 및 하부에 짝수/홀수 칼럼에 대응하는 리드 아웃 회로(302(n), 302(n+1)), 제2 선택 스위치 블록(902(n), 902(n+1)), 라인 메모리 블록(602(n), 602(n+1)) 및 칼럼 디코더(702(n), 702(n+1))가 배치되고, 로우 드라이버(202) 및 아날로그 제어블록(502)은 픽셀 어레이(102)를 기준으로 좌측 또는 우측에 배치된다. 여기서, 리드 아웃 회로(30(n), 302(n+1)는 다수의 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(312) 및 다수의 ADC(Analog to Digital Converter)(322)를 포함한다. 도 10에 도시된 이미지 센서는 도 7에 도시된 이미지 센서와 유사하게 동작하므로 여기서는 이의 상세한 설명은 생략한다.The image sensor according to the present invention includes a readout circuit 302 (n) and 302 (n + 1) corresponding to even / odd columns at the top and bottom of the
본 발명은 용량이 큰 홀드 커패시터(hold capacitor) 및 샘플링 커패시터(sampling capacitor)를 사용하는 리드 아웃 회로(CDS 회로, ADC 등)를 다수의 칼럼이 공유하고, 리드 아웃 회로가 각 칼럼에 대해 동작 타이밍을 다르게 설정함으로써 칩 면적을 줄일 수 있다.In the present invention, a plurality of columns share a readout circuit (CDS circuit, ADC, etc.) using a large hold capacitor and a sampling capacitor, and the readout circuit operates timing for each column. By setting differently, the chip area can be reduced.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센서는 일정수의 칼럼이 리드 아웃 회로를 공유하여 칩 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다. As described above, the image sensor according to the present invention has an effect of reducing the chip area by sharing a readout circuit with a certain number of columns.
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