KR20110028622A - 넓은 애퍼처 이미지 센서 픽셀 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서는 4개의 픽셀들의 단위 셀(204)을 포함한다. 단위 셀은 빛에 응답하여 전하를 수집하는 4개의 감광성 영역들(211, 212, 213, 214); 상기 4개의 감광성 영역들 각각으로부터의 전하를 하나의 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘(203)으로 각각 전달하는 4개의 전송 트랜지스터들(207, 208, 209, 210); 3개의 제어 와이어들(TG1, TG2, TG3) ― 제 1 제어 와이어(TG2)는 상기 전송 트랜지스터들 중 2개(208, 210)를 제어하고 제 2 제어 와이어(TG1)는 상기 전송 트랜지스터들 중 1개(207)를 제어하며 제 3 제어 와이어(TG3)는 상기 전송 트랜지스터들 중 1개(206)를 제어함 ―; 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘으로부터의 신호에 응답하여 출력 신호를 출력하는, 상기 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결되는 증폭기(205); 및 미리결정된 신호 레벨(VDD)로 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘을 리셋하기 위한, 상기 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결되는 리셋 트랜지스터(206)를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 이미지 센서들에 관한 것이고 보다 구체적으로는 감도를 증가시키기 위해 포토다이오드를 커버하는 금속 와이어들 사이에 개선된 개구들을 갖는 이러한 이미지 센서들에 관한 것이다.
픽셀 크기들이 요구를 충족하기 위해 1.7μm 미만으로 감소됨에 따라, 트레이드 오프들이 있다. 주요한 단점은, 픽셀 영역이 더 작아지고 픽셀 와이어들 사이의 더 작아진 개구가 너무 많은 빛을 막기 때문에, 감도가 감소된다는 점이다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, US 특허 공개 2008/0062290 A1로부터의 픽셀 개략도가 도시된다. 단위 픽셀은 각각 포토다이오드들(112, 113, 114 및 111) 및 플로팅 확산 사이의 전하 흐름을 제어하는 4개의 전송 게이트들(107, 108, 109 및 110)을 가진다. 트랜지스터(106)는 전력 공급원(VDD)의 레벨로 플로팅 확산을 리셋한다. 트랜지스터(105)는 플로팅 확산 전압을 버퍼링하고 로우 선택 트랜지스터(103)는 출력 신호 라인 상으로 상기 전압을 스위칭한다. 이러한 픽셀 개략도에서는, 전체 6개의 수평 와이어들 및 2개의 수직 와이어들이 있다. 1.4μm 픽셀 크기가 요구되는 경우, 2.8μm의 단위 픽셀은 6개의 수평 와이어들을 포함해야 한다. 전형적인 금속 2 와이어 라인 및 공간 요구사항이 0.18μm인 경우, 이러한 6개의 와이어들은 2.8μm로부터 1.8μm를 차지하여 픽셀 단위 셀 내의 2개의 포토다이오드들에 대해 단지 1.0μm 홀을 남겨둔다. 각 포토다이오드에 대한 0.5μm 개구는 적색 광 파장(650nm)보다 더 작다. 결과적으로 픽셀 양자 효율은 매우 불량할 것이다.
금속 와이어들 내의 개구는 3개 이상의 금속 층들을 이용함으로써 더 커질 수 있다. 셀 폰들을 위한 카메라 렌즈들은 전형적으로 법선으로부터 25도의 각도로 입사할 수 있는 광선들을 가진다. 3개 이상의 층들 높이의 금속 와이어들의 높은 스택은 25도로 입사하는 빛이 포토다이오드들에 도달하지 못하도록 차단할 것이다.
본 발명은 저 해상도 이미징 모드들에서 픽셀들을 합산(sum)함으로써 개선된 감도를 허용하면서 동시에 포토다이오드들 위의 금속 와이어들 사이의 좁은 개구들의 문제점을 다룬다.
이미지 센서는 4개의 픽셀들의 단위 셀을 포함한다. 단위 셀은 빛에 응답하여 전하를 수집하는 4개의 광감성(photosensitive) 영역들; 4개의 광감성 영역들 각각으로부터의 전하를 하나의 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘으로 각각 전달하는 4개의 전송 트랜지스터들; 제 1 제어 와이어가 전송 트랜지스터들 중 2개를 제어하고 제 2 제어 와이어가 전송 트랜지스터들 중 하나를 제어하며 제 3 제어 와이어가 전송 트랜지스터들 중 1개를 제어하는 3개의 제어 와이어들; 전하-대-전압 변환 메커니즘으로부터의 신호에 응답하여 출력 신호를 출력하는 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결된 증폭기; 및 미리결정된 신호 레벨로 전하-대-전압 변환 메커니즘을 리셋하기 위한, 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결된 리셋 트랜지스터를 포함한다.
본 발명의 목적은 저 해상도 모드들에서 픽셀들을 합산함으로써 개선된 감도를 허용하면서 동시에 포토다이오드 위의 개구 영역을 증가시키는 것이다.
본 발명의 이러한 양상들, 목적들, 특징들 및 장점들 및 다른 양상들, 목적들, 특징들 및 장점들은 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구항들에 대한 검토로부터 그리고 첨부된 도면들을 참조함으로써 보다 명확히 이해되고 인식될 것이다.
본 발명은 포토다이오드의 개선된 감도를 위해 포토다이오드를 커버하는 개구 영역을 증가시키는 장점을 갖는다.
도 1은 종래 기술의 이미지 센서에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 단위 셀 구성의 영역 및 형상을 도시한다.
도 3은 기존 정사각형 픽셀들에 대해 직사각형 형상의 픽셀들을 가지는 본 발명의 단위 셀 픽셀 구성을 도시한다.
도 4는 종래 기술의 베이어 컬러 필터 배열을 도시한다.
도 5는 팬-크로매틱(pan-chromatic) 필터들을 이용하는 종래 기술의 팬-크로매틱 컬러 필터 배열을 도시한다.
도 6은 팬-크로매틱 필터들을 이용하는 종래 기술의 또 다른 팬-크로매틱 컬러 필터 배열을 도시한다.
도 7은 본 발명의 단위 셀에 대한 개략도이다.
도 8은 도 7의 단위 셀에 대한 레이아웃이다.
도 9는 본 발명의 단위 셀의 대안적 실시예이다.
도 10은 도 9의 개략도의 레이아웃이다.
도 11은 도 10 위에 덧씌워진 금속 와이어링을 도시한다.
도 12는 도 11의 수평 단면 B-B를 도시한다.
도 13은 도 11의 수직 단면 A-A를 도시한다.
도 14는 본 발명의 이미지 센서에 대한 평면도이다.
도 15는 본 발명의 이미지 센서를 가지는 이미지 캡처 디바이스에 대한 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명의 단위 셀 구성의 영역 및 형상을 도시한다.
도 3은 기존 정사각형 픽셀들에 대해 직사각형 형상의 픽셀들을 가지는 본 발명의 단위 셀 픽셀 구성을 도시한다.
도 4는 종래 기술의 베이어 컬러 필터 배열을 도시한다.
도 5는 팬-크로매틱(pan-chromatic) 필터들을 이용하는 종래 기술의 팬-크로매틱 컬러 필터 배열을 도시한다.
도 6은 팬-크로매틱 필터들을 이용하는 종래 기술의 또 다른 팬-크로매틱 컬러 필터 배열을 도시한다.
도 7은 본 발명의 단위 셀에 대한 개략도이다.
도 8은 도 7의 단위 셀에 대한 레이아웃이다.
도 9는 본 발명의 단위 셀의 대안적 실시예이다.
도 10은 도 9의 개략도의 레이아웃이다.
도 11은 도 10 위에 덧씌워진 금속 와이어링을 도시한다.
도 12는 도 11의 수평 단면 B-B를 도시한다.
도 13은 도 11의 수직 단면 A-A를 도시한다.
도 14는 본 발명의 이미지 센서에 대한 평면도이다.
도 15는 본 발명의 이미지 센서를 가지는 이미지 캡처 디바이스에 대한 블록 다이어그램을 도시한다.
본 발명은 우선 포토다이오드를 커버하는 와이어들 사이의 개구의 증가된 영역을 가진 픽셀 구조를 개시한다. 도 2를 참조하면, 전형적인 픽셀은 동일한 폭, W 및 높이, H를 가진다. 따라서 1.4μm 픽셀은 1.4μm 제곱이다. 픽셀들이 정사각형이어야 하는 어떠한 기본적 요구사항은 없다. 픽셀 종횡비는 그것이 폭보다 큰 높이를 갖도록 변경될 수 있다. 이러한 종횡비는 수평 와이어들을 이격시킨다. 그것은 수직 와이어들 사이의 공간을 감소시키지만, 수평 와이어들보다 더 적은 수직 와이어들이 있다. 그러므로 직사각형 모양의 픽셀을 가진 금속 와이어들 사이에 빛을 위한 개구의 순 증가가 있다.
이미지 센서 내의 직사각형 픽셀들을 가지고, 카메라는 이미지 센서의 직사각형 픽셀들을 디스플레이를 위해 정사각형 픽셀들을 가진 것으로 변형시키기 위해 이미지 프로세싱을 이용할 것이다. 픽셀의 종횡비를 16:9 또는 25:16 및 다른 유사한 종횡비와 같은 2개의 완전 제곱수들의 비가 되도록 하는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하면, 이것은 정사각형 픽셀들을 생성하기 위한 이미지 프로세싱 알고리즘을 보다 쉽게 만든다. 도 3의 왼쪽 편은 5개의 로우들 및 4개의 컬럼들을 가진 정사각형 픽셀들의 어레이이다. 직사각형 픽셀이 25 대 16, 2개의 완전 제곱수들의 종횡비를 갖는 경우, 4개의 로우들 및 5개의 컬럼들을 가지는 직사각형 픽셀들의 어레이는 정사각형 픽셀들의 어레이와 정확히 동일한 수의 픽셀들 및 동일한 면적을 가진다. 그러므로 직사각형 및 정사각형 어레이 레이아웃들은 픽셀 수가 동일하다. 직사각형 어레이는 정사각형 어레이보다 더 적은 수직 해상도를 가지지만, 또한 더 많은 수평 해상도를 가진다.
일반화된 경우는 폭 
, 및 높이 
를 갖는 직사각형 픽셀이 될 것이고, 여기서 A는 요구되는 픽셀 면적이고 n은 정수이다. 픽셀의 종횡비는 
이 될 것이다.
직사각형 픽셀의 폭 및 높이는 이러한 값들에 제한되지 않지만, 이러한 값들은 단순한 이미지 프로세싱 알고리즘의 구현을 허용한다. 1.4μm 픽셀을 예로서 고려해보자. 25:16(n=4)의 종횡비에 대해 폭은 1.12μm이고 높이는 1.75μm이다. 6개의 0.18μm 수평 금속 와이어들의 경우에 대해, 이것은 그것을 0.85μm로 만들기 위해 0.5μm 금속 개구 상에 0.35μm를 부가한다. 이것은 상당한 개선이다.
VDD 전력 공급원을 클럭킹(clock)함으로써 그리고 리셋 트랜지스터(106)를 로우 선택기로 사용함으로써 도 1의 로우 선택 트랜지스터가 제거될 수 있다는 점을 실현시킴으로써 추가적인 개선이 획득될 수 있다. 이것은 RS 수평 와이어를 제거한다.
본 발명은 또 다른 수평 와이어를 제거할 수 있는 컬러 필터 레이아웃들을 포함함에 주목해야 한다. 도 4는 다수의 이미지 센서들에 의해 사용되는 전통적인 베이어 컬러 필터를 도시한다. 픽셀 합산은 이러한 패턴으로 곤란하고 각 픽셀은 단지 하나의 컬러를 수용할 수 있다. 적색, 녹색, 청색을 사용하는 컬러 필터 패턴들 및 팬-크로매틱 픽셀들은 US 특허 공개 2007/0024879 A1에서 기술되고 도 5 및 도 6에 재현되어 있다. 도 5 및 도 6의 패턴들 양자 모두에 대해, 픽셀 단위 셀은 2개의 팬-크로매틱 픽셀들 및 2개의 컬러 픽셀들을 포함할 것이다. 팬-크로매틱 픽셀들은 베이어 패턴의 녹색 컬러 채널보다 우수한(superior) 최종 이미지의 고-해상도 휘도 컴포넌트를 형성한다. 팬-크로매틱 픽셀 패턴들은 인간의 눈이 컬러 해상도보다 휘도 해상도에 더 민감하다는 사실을 레버리지(leverage)한다. 픽셀 아키텍처 또한 4-픽셀 단위 셀 내의 2개의 컬러 픽셀들을 합산함으로써 이러한 사실을 레버리지한다. 2개의 컬러 픽셀들 각각이 디지털화된 후에 디지털 도메인 대신에 픽셀 플로팅 확산 상의 전하 도메인에서 컬러 픽셀들을 합산하는 것에 노이즈 장점(noise advantage)이 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 대한 개략도를 도시한다. 이것은 도 5에 도시된 컬러 필터 패턴과 함께 동작하도록 설계된다. 이러한 개략도는 동일한 제어 와이어(TG2)에 의해 제어되는 2개의 전송 게이트들(208 및 210)을 가지는 단위 셀(204)에 관한 것이다. 전송 게이트들(208 및 210)은 광감성 영역들, 바람직하게는 입사광에 응답하여 전하를 수집하는 포토다이오드들(211 및 213)로부터 전하를 전송한다. 포토다이오드들(213 및 211)은 적색, 녹색, 또는 청색 컬러 필터들 아래에 있고, 이들의 전하들은 TG2가 활성화될 때 전하-대-전압 변환 메커니즘, 바람직하게는 플로팅 확산(203) 상에서 합산된다. 포토다이오드들(212 및 214)은 팬-크로매틱 필터들 아래에 있고 전송 게이트들(207 및 209)이 활성화될 때 플로팅 확산(203)으로 독립적으로 전송된다. 트랜지스터(206)는 전력 공급원 전압(VDD)의 레벨로 플로팅 확산(203)을 리셋한다. 트랜지스터(206)는 또한 로우 선택 트랜지스터로서 기능한다. 증폭기 트랜지스터(205)는 출력 신호 와이어(출력) 상으로 플로팅 확산(203) 전압을 버퍼링한다. 이러한 단위 셀 픽셀(204)은 수평 방향으로 단지 4개의 와이어들을 포함하는 설계를 가진다. 1.75μm 높이 및 0.18μm 수평 금속 와이어들을 가진 직사각형 1.4μm 픽셀에 대한 이전의 예를 이용하면, 금속 와이어들의 쌍들 사이의 개구는 이제 1.21μm이다. 이것은 0.5μm의 종래 기술 금속 개구의 두 배가 넘는다. 그러므로, 본 발명의 양자 효율은 종래 기술보다 훨씬 크다.
도 8은 4개의 픽셀들을 가지는 단위 셀(204)의 실리콘 레이아웃을 도시한다. 4개의 전송 게이트들(207 내지 210)은 플로팅 확산(203) 주위에 대칭적으로 배열된다. 트랜지스터들(205 및 206)은 포토다이오드들의 다른 측면 상에 위치된다. 이러한 픽셀(204) 레이아웃은 X로 표시된 이들의 광학적 중심들을 가진 수평 방향 및 수직 방향으로 규칙적으로 이격된 포토다이오드들을 제공한다. 규칙적으로 이격된 포토다이오드들은 일정 각도로 입사하는 빛에 대해 광학적 대칭을 유지하기 위해 중요하다.
도 9는 도 6에 도시된 컬러 필터 패턴과 함께 동작하도록 설계된, 본 발명의 대안적 실시예에 대한 개략도를 도시한다. 이러한 개략도는 동일한 제어 와이어(TG3)에 의해 제어되는 2개의 전송 게이트들(309 및 310)을 갖는 단위 셀(304)에 대한 것이다. 전송 게이트들(309 및 310)은 입사광에 응답하여 전하를 수집하는 포토다이오드들(311 및 314)로부터 전하를 전송한다. 포토다이오드들(311 및 314)은 적색, 녹색, 또는 청색 컬러 필터들 아래에 있고, 이들의 전하들은 TG2가 활성화될 때 플로팅 확산(303) 상에서 합산된다. 포토다이오드들(312 및 313)은 팬-크로매틱 필터들 아래에 있고 전송 게이트들(307 및 308)이 활성화될 때 플로팅 확산(303)으로 독립적으로 전송된다. 트랜지스터(306)는 전력 공급원 전압(VDD)의 레벨로 플로팅 확산(303)을 리셋한다. 트랜지스터(306)는 또한 로우 선택 트랜지스터로서 기능한다. 증폭기 트랜지스터(305)는 출력 신호 와이어(출력) 상으로 플로팅 확산(303) 전압을 버퍼링한다. 이러한 픽셀(304)은 수평 방향으로 단지 4개의 와이어들을 포함하는 설계를 가진다. 1.75μm 높이 및 0.18μm 수평 금속 와이어들을 가진 직사각형 1.4μm 픽셀에 대한 이전의 예를 이용하면, 금속 와이어들의 쌍들 사이의 개구는 이제 1.21μm이다. 이것은 0.5μm의 종래 기술 금속 개구의 두 배가 넘는다. 그러므로, 본 발명의 양자 효율은 종래 기술보다 훨씬 크다.
도 10은 또한 4개의 픽셀들을 포함하는 도 9의 단위 셀(304)의 실리콘 레이아웃을 도시한다. 4개의 전송 게이트들(307 내지 310)은 플로팅 확산(303) 주위에 대칭적으로 배열된다. 트랜지스터들(305 및 306)은 포토다이오드들의 다른 측면 상에 위치된다. 이러한 픽셀(304) 레이아웃은 X로 표시된 이들의 광학적 중심들을 가진 수평 방향 및 수직 방향으로 규칙적으로 이격된 포토다이오드들을 제공한다. 규칙적으로 이격된 포토다이오드들은 일정 각도로 입사하는 빛에 대해 광학적 대칭을 유지하기 위해 중요하다. 팬-크로매틱 픽셀들은 모두 하나의 로우에 있으므로, 실린더형 마이크로-렌즈가 포토다이오드들 상에 빛을 집중시키는데 이용될 수 있다.
도 11은 도 10의 위에 덧씌워진 금속 와이어링을 도시한다. 4개의 수평 와이어들(TG1, TG2, TG3 및 RG)은 포토다이오드들의 로우들 간의 경계의 2개의 오버탑(overtop)의 쌍들로 배열된다. 이것은 포토다이오드들까지의 빛의 전달을 위해 와이어들 사이의 최대 개구를 제공한다. 수직 와이어들(출력 및 VDD)은 금속피복(metallization)의 상이한 레벨 상에서 제조된다.
도 12는 도 11의 수평 단면 B-B를 도시한다. 이러한 픽셀 레이아웃의 특별한 장점 중에, 수평 단면 B-B가 입사광을 최소한 방해하도록 단지 하나의 금속 층을 가진다는 점이 있다. 와이어들은 포토다이오드들 사이의 하나의 플로팅 확산(315)과 포토다이오드들의 다음 쌍 사이의 2개의 와이어들(출력 및 VDD) 사이에서 교호(alternate)한다. 이것은 플로팅 확산 와이어(315)를 더 넓게 함으로써 완화될 수 있는 광학적 좌우 비대칭을 도입한다.
도 13은 도 11의 수직 단면 A-A를 도시한다. 이러한 단면은 제 2 금속 층 상의 TG1, TG2, TG3 및 RG 와이어들을 도시한다. 직사각형 픽셀의 더 긴 측면은 제 2 레벨 금속 와이어들 사이의 개구들을 최대화하도록 이러한 단면을 따라 배열된다.
본 발명의 제 1 실시예는 도 11, 도 12 및 도 13에 도시된 것처럼 유사한 와이어링 배열을 가진다.
본 발명의 실시예들 양자 모두는 전자들이 전하 캐리어들인 NMOS 픽셀들, 또는 정공들이 전하 캐리어들인 PMOS 픽셀들로 제조될 수 있다.
도 14는 2차원 어레이로 배열되는 다수의 픽셀들(321)을 가지는 본 발명의 이미지 센서(320)에 대한 평면도이다. 픽셀들(321)은 단위 셀들(204 및 304)에서 전기적으로 그룹핑된다. 각각의 단위 셀(204 및 304)은 4개의 픽셀들을 포함한다. 본 발명에 대해서, 단위 셀은 4개의 픽셀들로 정의된다.
도 15는 본 발명에 따라 픽셀 구조를 통합하는 이미지 센서와 함께 이용될 수 있는 이미징 시스템의 블록 다이어그램이다. 이미징 시스템(1200)은 디지털 카메라 폰(1202) 및 컴퓨팅 디바이스(1204)를 포함한다. 디지털 카메라 폰(1202)은 본 발명을 통합하는 이미지 센서를 이용할 수 있는 이미지 캡처 디바이스의 예이다. 예를 들어 디지털 스틸 카메라들 및 디지털 비디오 캠코더들과 같은 다른 유형의 이미지 캡처 디바이스들 또한 본 발명과 함께 이용될 수 있다.
디지털 카메라 폰(1202)은 본 발명에 따른 실시예에서 휴대가능하고, 핸드헬드, 배터리-작동되는 디바이스이다. 디지털 카메라 폰(1202)은 메모리(1206)에 저장되는 디지털 이미지들을 생성하고, 이러한 메모리(1206)는 예를 들면 내부 플래쉬 EPROM 메모리 또는 착탈식 메모리 카드일 수 있다. 자기 하드 드라이브들, 자기 테이프, 또는 광학적 디스크들과 같은 다른 유형의 디지털 이미지 저장 매체가 대안적으로 메모리(1206)를 구현하는데 이용될 수 있다.
디지털 카메라 폰(1202)은 장면(미도시)으로부터의 빛을 이미징 집적 회로(1212)의 이미지 센서 어레이(320) 상으로 집중시키는데 렌즈(1208)를 이용한다. 이미지 센서 어레이(320)는 본 발명에 따른 실시예에서 베이어 컬러 필터 패턴을 이용하는 컬러 이미지 정보를 제공한다. 이미지 센서 어레이(320)는 타이밍 생성기(1214)에 의해 제어되고, 이러한 타이밍 생성기(1214)는 또한 주변 조명이 어두울 때 장면을 조명하기 위해 플래쉬(1216)를 제어한다.
이미지 센서 어레이(320)로부터 출력된 아날로그 출력 신호들은 증폭되고 아날로그-디지털(A/D) 변환기 회로(1218)에 의해 디지털 데이터로 변환된다. 디지털 데이터는 버퍼 메모리(1220)에 저장되고 디지털 프로세서(1222)에 의해 이후 처리된다. 디지털 프로세서(1222)는 펌웨어 메모리(1224)에 저장된 펌웨어에 의해 제어되고, 이러한 펌웨어 메모리(1224)는 플래쉬 EPROM 메모리일 수 있다. 디지털 프로세서(1222)는 실시간 클럭(1226)을 포함하고, 이러한 실시간 클럭(1226)은 디지털 카메라 폰(1202) 및 디지털 프로세서(1222)가 저 전력 상태에 있을 때에도 날짜 및 시간을 맞춘다. 처리된 디지털 이미지 파일들은 메모리(1206)에 저장된다. 메모리(1206)는 또한 예를 들어 음악 파일들(예를 들면, MP3 파일들), 호출음들, 전화 번호들, 캘린더들, 해야 할 일 목록들과 같은 다른 유형의 데이터들도 저장할 수 있다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 디지털 카메라 폰(1202)은 스틸 이미지들을 캡처한다. 디지털 프로세서(1222)는 렌더링된 sRGB 이미지 데이터를 생성하기 위해서 컬러 보간(interpolation)에 이어 컬러 및 색조 보정을 수행한다. 렌더링된 sRGB 이미지 데이터는 그 다음 압축되고 메모리(1206)에 이미지 파일로 저장된다. 단지 예로서, 이미지 데이터는 JPEG 포맷에 따라 압축될 수 있고, 이는 공지된 "Exif" 이미지 포맷을 이용한다. 이러한 포맷은 다양한 TIFF 태그들을 이용하여 특정 이미지 메타데이터를 저장하는 Exif 애플리케이션 세그먼트를 포함한다. 별개의 TIFF 태그들이 예를 들어 사진이 캡처된 날짜 및 시간, 렌즈 f/수 및 다른 카메라 설정들을 저장하고 이미지 캡션들을 저장하는데 이용될 수 있다.
디지털 프로세서(1222)는 본 발명에 따른 실시예에서 사용자에 의해 선택되는 상이한 이미지 크기들을 생성한다. 하나의 그러한 크기는 저-해상도 "썸네일" 크기 이미지이다. 썸네일-크기 이미지들을 생성하는 것은 Kuchta 등의, 발명의 명칭이 "Electronic Still Camera Providing Multi-Format Storage Of Full And Reduced Resolution Images"인, 공동 양도된 USP 제 5,164,831에 기술되어 있다. 썸네일 이미지들은 RAM 메모리(1228)에 저장되고 디스플레이(1230)에 공급되며, 이러한 디스플레이(1230)는 예를 들어 능동 매트릭스 LCD 또는 유기 발광 다이오드(OLED)일 수 있다. 썸네일 크기 이미지들을 생성하는 것은 컬러 디스플레이(1230) 상에서 캡처된 이미지들을 신속히 리뷰할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 디지털 카메라 폰(1202)은 또한 비디오 클립들을 생성 및 저장한다. 비디오 클립은 보다 낮은 해상도 비디오 이미지 프레임을 생성하기 위해, 이미지 센서 어레이(320)의 다수의 픽셀들을 합산함으로써(예를 들어, 이미지 센서 어레이(320)의 각 4 컬럼 × 4 로우 영역 내에 동일한 컬러의 픽셀들을 합산함으로써) 생성된다. 비디오 이미지 프레임들은 예를 들어 초당 15 프레임 판독 속도를 이용하여 규칙적인 인터벌로 이미지 센서 어레이(320)로부터 판독된다.
오디오 코덱(1232)은 디지털 프로세서(1222)에 연결되고 마이크(Mic)(1234)로부터 오디오 신호를 수신한다. 오디오 코덱(1232)은 또한 스피커(1236)에 오디오 신호를 제공한다. 이러한 컴포넌트들은 비디오 시퀀스 또는 스틸 이미지와 함께, 전화 통화들을 위해 그리고 오디오 트랙을 녹음 및 재생하기 위해 이용된다.
스피커(1236)는 또한 본 발명에 따른 실시예에서 사용자에게 착신 전화 호출을 알리는데 이용된다. 이것은 펌웨어 메모리(1224)에 저장된 표준 호출음을 이용하거나, 모바일 폰 네트워크(1238)로부터 다운로드되어 메모리(1206)에 저장된 커스텀 호출음을 이용함으로써 수행될 수 있다. 부가적으로, 진동 디바이스(미도시)가 착신 전화 호출에 대한 무음의(예를 들어, 청취불가능한) 통지를 제공하는데 이용될 수 있다.
디지털 프로세서(1222)는 무선 모뎀(1240)에 연결되고, 이것은 디지털 카메라 폰(1202)이 무선 주파수(RF) 채널(1242)을 통해 정보를 송신 및 수신할 수 있도록 한다. 무선 모뎀(1240)은 3GSM 네트워크와 같은 또 다른 RF 링크(미도시)를 이용하여 모바일 폰 네트워크(1238)와 통신한다. 모바일 폰 네트워크(1238)는 사진 서비스 제공자(1244)와 통신하고, 이러한 사진 서비스 제공자(1244)는 디지털 카메라 폰(1202)으로부터 업로드된 디지털 이미지들을 저장한다. 컴퓨팅 디바이스(1204)를 포함하는 다른 디바이스들도 인터넷(1246)을 통해 이러한 이미지들에 액세스한다. 모바일 폰 네트워크(1238)는 또한 본 발명에 따른 실시예에서 통상의 전화 서비스를 제공하기 위해 표준 전화 네트워크(미도시)에 연결한다.
그래픽 사용자 인터페이스(미도시)가 디스플레이(1230) 상에 디스플레이되고 사용자 컨트롤들(1248)에 의해 제어된다. 사용자 컨트롤들(1248)은 본 발명에 따른 실시예들에서 전화 번호로 전화를 걸기 위한 전용화된 푸쉬 버튼들(예를 들어 전화 키패드), 모드(예를 들어, "전화" 모드, "캘린더" 모드, "카메라" 모드)를 설정하기 위한 컨트롤, 4-방향 컨트롤(상,하,좌,우) 및 푸쉬-버튼 중앙 "OK" 또는 "선택" 스위치를 포함하는 조이스틱 제어기를 포함한다.
도크(1250)는 디지털 카메라 폰(1202) 내의 배터리들(미도시)을 재충전한다. 도크(1250)는 도크 인터페이스(1252)를 통해 컴퓨팅 디바이스(1204)에 디지털 카메라 폰(1202)을 연결한다. 도크 인터페이스(1252)는 본 발명에 따른 실시예에서 USB 인터페이스와 같은 유선 인터페이스로 구현된다. 대안적으로, 본 발명에 따른 다른 실시예들에서, 도크 인터페이스(1252)는 블루투스 또는 IEEE 802.11b 무선 인터페이스와 같은 무선 인터페이스로 구현된다. 도크 인터페이스(1252)는 메모리(1206)로부터 컴퓨팅 디바이스(1204)로 이미지들을 다운로드하는데 이용된다. 도크 인터페이스(1252)는 또한 컴퓨팅 디바이스(1204)로부터 디지털 카메라 폰(1202)의 메모리(1206)로 캘린더 정보를 전송하는데 이용될 수 있다.
본 발명은 몇몇 바람직한 실시예들을 특별히 참조하여 상세하게 기술되었지만, 다양한 변형들 및 수정들이 본 발명의 사상 및 범위 내에서 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
107 전송 게이트
108 전송 게이트
109 전송 게이트
110 전송 게이트
111 포토다이오드들
112 포토다이오드들
113 포토다이오드들
114 포토다이오드들
203 플로팅 확산
204 단위 셀
205 증폭기
206 리셋 트랜지스터
207 전송 게이트
208 전송 게이트
209 전송 게이트
210 전송 게이트
211 포토다이오드들
212 포토다이오드들
213 포토다이오드들
214 포토다이오드들
303 플로팅 확산
304 단위 셀
305 증폭기
306 리셋 트랜지스터
307 전송 게이트
308 전송 게이트
309 전송 게이트
310 전송 게이트
311 포토다이오드들
312 포토다이오드들
313 포토다이오드들
314 포토다이오드들
320 이미지 센서
321 픽셀들
1200 이미징 시스템
1202 디지털 카메라 폰
1204 컴퓨팅 디바이스
1206 메모리
1208 렌즈
1212 이미징 집적 회로
1214 타이밍 생성기
1216 플래쉬
1218 A/D 변환 회로
1220 버퍼 메모리
1224 펌웨어 메모리
1226 클럭
1228 램 메모리
1230 컬러 디스플레이
1232 오디오 코덱
1234 마이크
1236 스피커
1238 모바일 폰 네트워크
1240 무선 모뎀
1242 RF 채널
1244 사진 서비스 제공자
1246 인터넷
1248 사용자 컨트롤들
1250 도크
1252 도크 인터페이스
108 전송 게이트
109 전송 게이트
110 전송 게이트
111 포토다이오드들
112 포토다이오드들
113 포토다이오드들
114 포토다이오드들
203 플로팅 확산
204 단위 셀
205 증폭기
206 리셋 트랜지스터
207 전송 게이트
208 전송 게이트
209 전송 게이트
210 전송 게이트
211 포토다이오드들
212 포토다이오드들
213 포토다이오드들
214 포토다이오드들
303 플로팅 확산
304 단위 셀
305 증폭기
306 리셋 트랜지스터
307 전송 게이트
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320 이미지 센서
321 픽셀들
1200 이미징 시스템
1202 디지털 카메라 폰
1204 컴퓨팅 디바이스
1206 메모리
1208 렌즈
1212 이미징 집적 회로
1214 타이밍 생성기
1216 플래쉬
1218 A/D 변환 회로
1220 버퍼 메모리
1224 펌웨어 메모리
1226 클럭
1228 램 메모리
1230 컬러 디스플레이
1232 오디오 코덱
1234 마이크
1236 스피커
1238 모바일 폰 네트워크
1240 무선 모뎀
1242 RF 채널
1244 사진 서비스 제공자
1246 인터넷
1248 사용자 컨트롤들
1250 도크
1252 도크 인터페이스
Claims (20)
- 이미지 센서로서,
다수의 픽셀들을 포함하고,
상기 다수의 픽셀들은 4개의 픽셀들의 단위 셀을 포함하며, 상기 4개의 픽셀들의 단위 셀은:
a) 빛에 응답하여 전하를 수집하는 4개의 감광성(photosensitive) 영역들;
b) 상기 4개의 감광성 영역들 각각으로부터의 전하를 하나의 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘으로 각각 전달하는 4개의 전송 트랜지스터들;
c) 제 1, 제 2 및 제 3 제어 와이어들 ― 상기 제 1 제어 와이어는 상기 전송 트랜지스터들 중 2개를 제어하고 제 2 제어 와이어는 상기 전송 트랜지스터들 중 1개를 제어하며 제 3 제어 와이어는 상기 전송 트랜지스터들 중 1개를 제어함 ―;
d) 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘으로부터의 신호에 응답하여 출력 신호를 출력하는, 상기 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결되는 트랜지스터; 및
e) 미리결정된 신호 레벨로 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘을 리셋하기 위한, 상기 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결되는 리셋 트랜지스터
를 포함하는, 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 감광성 영역은 포토다이오드인,
이미지 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 전하-대-전압 변환 메커니즘은 플로팅 확산인,
이미지 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 제어 와이어에 연결되는 그들의 연관된 전송 트랜지스터를 갖는 2개의 포토다이오드들은 동일한 컬러로 커버되는,
이미지 센서. - 제 4 항에 있어서,
직사각형 형상인 상기 단위 셀의 각각의 픽셀을 더 포함하는,
이미지 센서. - 제 5 항에 있어서,
2개의 완전 제곱 수들의 비와 동일한 종횡비를 더 포함하는,
이미지 센서. - 제 4 항에 있어서,
나머지 2개의 포토다이오드들은 팬-크로매틱(pan-chromatic) 컬러에 의해 커버되는,
이미지 센서. - 제 4 항에 있어서,
제 1 금속 층 상에 위치되는 전력 공급원 및 출력을 더 포함하고, 상기 3개의 제어 와이어들은 제 2 금속 층 상에 위치되는,
이미지 센서. - 제 7 항에 있어서,
2개의 완전 제곱 수들의 비와 동일한 종횡비를 더 포함하는,
이미지 센서. - 제 4 항에 있어서,
4μ㎡ 미만인 각 픽셀 영역을 더 포함하는,
이미지 센서. - 이미지 캡처 디바이스로서,
이미지 센서를 포함하고,
상기 이미지 센서는 다수의 픽셀들을 포함하며,
상기 다수의 픽셀들은 4개의 픽셀들의 단위 셀을 포함하며, 상기 4개의 픽셀들의 단위 셀은:
a) 빛에 응답하여 전하를 수집하는 4개의 감광성(photosensitive) 영역들;
b) 상기 4개의 감광성 영역들 각각으로부터의 전하를 하나의 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘으로 각각 전달하는 4개의 전송 트랜지스터들;
c) 제 1, 제 2 및 제 3 제어 와이어들 ― 상기 제 1 제어 와이어는 상기 전송 트랜지스터들 중 2개를 제어하고 제 2 제어 와이어는 상기 전송 트랜지스터들 중 1개를 제어하며 제 3 제어 와이어는 상기 전송 트랜지스터들 중 1개를 제어함 ―;
d) 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘으로부터의 신호에 응답하여 출력 신호를 출력하는, 상기 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결되는 트랜지스터; 및
e) 미리결정된 신호 레벨로 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘을 리셋하기 위한, 상기 공통 전하-대-전압 변환 메커니즘에 연결되는 리셋 트랜지스터
이미지 캡처 디바이스. - 제 11 항에 있어서,
상기 감광성 영역은 포토다이오드인,
이미지 캡처 디바이스. - 제 12 항에 있어서,
상기 전하-대-전압 변환 메커니즘은 플로팅 확산인,
이미지 캡처 디바이스. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 제어 와이어에 연결되는 그들의 연관된 전송 트랜지스터를 갖는 2개의 포토다이오드들은 동일한 컬러로 커버되는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 14 항에 있어서,
직사각형 형상인 상기 단위 셀의 각각의 픽셀을 더 포함하는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 15 항에 있어서,
2개의 완전 제곱 수들의 비와 동일한 종횡비를 더 포함하는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 14 항에 있어서,
나머지 2개의 포토다이오드들은 팬-크로매틱 컬러에 의해 커버되는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 14 항에 있어서,
제 1 금속 층 상에 위치되는 전력 공급원 및 출력을 더 포함하고, 상기 3개의 제어 와이어들은 제 2 금속 층 상에 위치되는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 17 항에 있어서,
2개의 완전 제곱 수들의 비와 동일한 종횡비를 더 포함하는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 14 항에 있어서,
4μ㎡ 미만인 각 픽셀 영역을 더 포함하는,
이미지 캡처 디바이스.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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