KR20110037187A - 고감도 이미지 센서 및 그 이미지 센서에서의 데이터 독출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이나믹 레인지를 넓게하여 어두운 부분과 밝은 부분을 동시에 잘 표현할 수 있는 이미지 센서에 관한 것으로서, 크기가 서로 다른 포토 다이오드를 2개 이상 포함하는 하나의 픽셀; 상기 픽셀로부터 데이터를 읽되, 상기 포토 다이오드의 수와 동일한 횟수만큼 반복하여 데이터를 읽어서 출력하는 리드아웃부; 상기 리드아웃부로부터 데이터를 순차적으로 수신하고, 먼저 출력되는 데이터는 메모리에 저장한 후, 최종 데이터가 수신될 때 입력 데이터를 비교하여 이들을 합성하는 데이터 합성부;를 포함한다.
다이나믹 레인지, 마이크로 렌즈, 공유
Description
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이나믹 레인지를 넓게하여 어두운 부분과 밝은 부분을 동시에 잘 표현할 수 있는 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자를 말한다. 이미지 센서의 소자 종류에는 CCD(Charge Coupled Device) 방식과 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 방식이 있다. CCD 방식의 소자는 개개긔 MOS 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 방식의 소자는 제어회로 및 신호 처리 회로를 주변 회로로 사용하는 기술을 이용하여 화소 수만큼의 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례로 출력을 검출하는 방식을 사용한다.
CCD 이미지 센서는 구동방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 스텝수가 많아서 공정이 복잡하고 시그널 프로세싱 회로를 CCD 칩내에 구현할 수 없어 원칩(one chip)화가 곤란하다는 등의 여러 단점이 있는바, 최근에는 그러한 단 점을 극복하기 위하여 서브-마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 시모스(CMOS) 이미지 센서의 개발이 많이 연구되고 있다. CMOS 이미지 센서는 단위 화소(Pixel) 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현한다. 또한 CMOS 이미지 센서는 CMOS 제조 기술을 이용하므로 전력 소모도 적고 마스크 수도 20개 정도로 30개 내지 40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지센서로 각광을 받고 있다.
도 1은 종래의 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 등가 회로도이다.
도 1을 참조하면, 빛을 받아 광전하를 생성하는 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)에서 모아진 광전하를 플로팅확산영역(FD)으로 운송하기 위한 전송 트랜지스터(Tx)와, 원하는 값으로 플로팅확산영역의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅확산영역(FD)를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)와, 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터(Dx), 및 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(Sx)로 구성된다. 단위 픽셀 밖에는 출력신호(Output Signal)를 읽을 수 있도록 로드 트랜지스터(Load Tr)가 형성되어 있다.
포토다이오드에 전송 트랜지스터(Tx) 및 리셋 트랜지스터(Rx)가 직렬로 접속된다. 상기 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인(Drain)에는 전원 전압단의 인가전압(VDD)이 접속된다. 전송 트랜지스터(Tx)의 드레인 즉 리셋 트랜지스터(Rx)의 소스(Source)는 부유 확산층(F/D; Floating Diffusion)에 해당한다. 상기 부유 확산 층(F/D)은 드라이버 트랜지스터(Dx)의 게이트(Gate)에 접속된다. 드라이버 트랜지스터(Dx)와 선택 트랜지스터(Sx)는 직렬로 접속되고, 드라이버 트랜지스터(Dx)의 드레인에 인가전압(VDD)이 접속된다.
상기 구성을 가지는 CMOS 이미지 센서의 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 리셋 트랜지스터(Rx)가 온(On)되면 부유 확산층(F/D)의 전위는 인가전압(VDD)이 된다. 외부에서 수광부인 포토다이오드(PD)에 빛이 입사되면, 이에 비례하게 전자 홀 쌍(EHP; Electron Hole Pair)이 생성되어 신호 전하가 전송 트랜지스터(Tx)의 소스(source)에 축적된다. 전송 트랜지스터(Tx)가 온되면 상기 신호 전하는 부유 확산층(F/D)으로 전달되고, 전달된 신호 전하의 양에 비례하여 부유 확산층(F/D)의 전위는 변화된다. 이러한 부유 확산층(F/D) 전위의 변화는 드랑이버트랜지스터(Dx)의 게이트 전위의 변화에 해당한다. 이때 선택 신호(Row)에 의하여 선택 트랜지스터(Dx)가 온 되면 데이터가 칼럼(Column) 쪽으로 출력된다. 다시 리셋 트랜지스터(Rx)가 온되면 부유 확산층(F/D)의 전위가 인가전압(VDD)이 되고, 이러한 과정을 반복하여 영상 신호가 출력된다.
그러나 이러한 이미지 센서는 다이나믹 레인지(Dynamic Range)가 넓지 못하여 어두운 곳과 밝은 곳을 함께 잘 표현하지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 픽셀의 전송 트랜지스터의 중간펄스를 이용하여 와이드 다이나믹 레인지(Wide Dynmic Range, WDR)를 구현하였다.
도 2는 중간펄스를 나타낸 것이고, 도 3은 그때의 출력을 나타낸 그래프이다.
노출시간(H) 중에 전송 트랜지스터에 펄스가 인가되면 전송 트랜지스터가 턴온되어 포토 다이오드에서 생긴 전하가 플로팅 확산 영역으로 이전하게 된다. 그리고 전송 트랜지스터에 가해지는 펄스 Ro와 Ro+1 사이에 중간 펄스(22)를 인가하게 되면 광 다이오드에 생성된 전하 중 중간펄스(22) 이상의 레벨을 가지는 신호는 전압(VDD) 라인으로 흘러나가게 된다. 따라서 나머지 시간 동안 들어오는 신호를 받아들여 포화영역(Qsat)에 도달하는 시간을 줄이는 방법을 사용한다. 그러나 이러한 방법은 중간 펄스의 높이에 따라서 다이나믹 레인지가 달라지고, 중간 펄스의 위치를 결정하는 것이 어렵다. 그리고 중간 펄스를 모든 픽셀에 동일하게 적용하여야 하나 공정상 불가능에 가깝다. 그로 인해 픽셀간 신호는 전하가 달라져 FPN(fixed pattern noise)이 심하게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 어두운 영역과 밝은 영역을 동시에 표현할 수 있는 이미지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 면적인 넓은 포토 다이오드를 사용하여 고감도를 구현함으로써 움직이는 영상을 끈김없이 보다 자연스럽게 구현할 수 있는 이미지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나의 픽셀에 면적이 서로 다른 포토 다이오드를 공유함으로써 픽셀 핏치를 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 이미지 센서는 크기가 서로 다른 포토 다이오드를 2개 이상 포함하는 하나의 픽셀; 상기 픽셀로부터 데이터를 읽되, 상기 포토 다이오드의 수와 동일한 횟수만큼 반복하여 데이터를 읽어서 출력하는 리드아웃부; 상기 리드아웃부로부터 데이터를 순차적으로 수신하고, 먼저 출력되는 데이터는 메모리에 저장한 후, 최종 데이터가 수신될 때 입력 데이터를 비교하여 이들을 합성하는 데이터 합성부;를 포함한다.
그리고 상기 포토 다이오드의 상부에는 각각의 포토 다이오드에 대응하는 빛을 집광하는 유사한 크기의 마이크로 렌즈가 형성되어 있으며, 상기 마이크로 렌즈의 광학 특성은 상기 포토 다이오드 중 면적이 적은 포토 다이오드를 기준으로 설정되는것이 바람직하다.
또한, 상기 픽셀은 포토 다이오드의 수와 동일한 수를 구비하고 각각의 대응하는 포토 다이오드의 광전하를 제어신호에 의해 전송하는 전송수단; 상기 전송수단들을 통해 전송되는 광전하를 전달받는 플로팅 확산 영역; 상기 플로팅 확산 영역의 전위를 리셋하는 리셋 수단; 일측이 전원공급단에 연결되어 상기 플로팅 확산 영역의 전위를 증폭하는 드라이브 수단; 및 상기 드라이브 수단의 일측에 접속되어 칼럼 라인으로 데이터를 출력하는 선택수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 포토 다이오드와 전송수단들은 상기 플로팅 확산 영역, 리셋 수단, 드라이버 수단 및 선택수단을 공유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합성부는 상기 리드아웃부로부터 수신되는 신호를 저장하는 메모리부와, 상기 메모리부에 저장된 신호와 최종 수신되는 신호를 비교하여 합성하는 합성로직부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 센서의 데이터 독출 방법은 하나의 픽셀에 크기가 서로 다른 다수의 포토 다이오드를 포함하는 픽셀에서, 동일한 로오 신호에 의해 상기 포토 다이오드의 수만큼 픽셀 정보를 독출하는 단계; 상기 독출된 정보를 순차적으로 수신하고 먼저 수신된 정보를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 정보와 최종 수신된 정보를 비교하여 합성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 고감도 이미지 센서를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 넓은 다이나믹 레인지를 구현하여 어두운 곳과 밝은 곳을 동시에 표현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 하나의 부유확산영역을 두 개 이상의 포토 다이오드와 전송 트랜지스터가 공유하여 픽셀 핏치를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 리셋 트랜지스터, 드라이버 트랜지스터, 선택 트랜지스터 등을 공유함으로써 픽셀 핏치를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 면적이 넓은 픽셀을 사용하여 고감도를 구현함으로 인해 항상 높은 FPS를 유지할 수 있어 움직이는 영상을 끈김없이 구현할 수 있다.
본 발명은 하나의 픽셀에 두 개 이상의 포토다이오드와 전송 트랜지스터를 사용하여 감도가 우수하고 다이나믹 레인지가 넓은 이미지 센서를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 이미지 센서의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 이미지 센서는 픽셀부(410), 리드아웃부(420), 및 데이터 합성부(430)를 포함한다.
상기 픽셀부(410)는 크기가 서로 다른 포토 다이오드(PD1, PD2)와 각각의 포토 다이오드에 의해 생성된 전하를 전송하기 위한 전송 트랜지스터(TX1, TX2)를포함하고, 공통 플로팅 확산 영역(FD), 리셋 트랜지스터(RX), 드라이버 트랜지스터(DX), 선택 트랜지스터(SX) 및 부하 트랜지스터(LX)를 포함한다.
상기 포토 다이오드(PD1, PD2)는 빛을 받아 광전하를 생성하고, 전송트랜지스터(TX1, TX2)는 이들을 플로팅 확산 영역(FD)로 전송한다. 상기 제 1 포토 다이 오드(PD1)은 고감도 특성을 갖도록 사이즈를 크게 하여 어두운 부분도 밝게 표현할 수 있고, 상기 제 2 포토 다이오드(PD2)는 저감도 특성을 갖도록 사이즈를 상대적으로 작게하여 밝은 빛에서도 하이라이트가 발생하지 않도록 한다. 종래에는 밝은 영역과 어두운 영역을 표현하기 위해 노출시간을 조절하여야만 했기 때문에 별도로 타이밍을 제어하여야 했으나, 본 발명에서와 같이 포토 다이오드의 수광 면적을 달리하는 경우에는 노출 시간을 동일하게 적용하여도 밝은 영역과 어두운 영역을 동시에 표현할 수 있다. 또한, 자동으로 노출 시간을 제어하여 제 1 포토 다이오드의 출력신호가 고감도 특성을 나타내고 제 2 포토 다이오드의 출력신호가 저감도 특성을 나타내도록 제어할 수 있다. 즉, 제 1 포토 다이오드가 제 1 노출시간 동안 인테그레이션을 수행하여 제 1 신호를 출력하고, 제 2 포토 다이오드가 제 2 노출시간 동안 인터그레이션을 수행하여 제 2 신호를 출력한다고 하면, 제 1 노출시간은 고감도 특성을, 제 2 노출시간은 저감도 특성을 나타내도록 제 1 출력신호를 감지하여 제 2 노출시간을 자동으로 길게 또는 짧게 제어된다. 제 1 노출시간과 제 2 노출시간의 기간은 상이하지만 끝나는 시점은 동일하다. 상기 제 1 노출시간과 제 2 노출시간은 제 1 전송 트랜지스터(TX1)와 제 2 전송 트랜지스터(TX2)의 게이트 입력신호에 의해 각각 독립적으로 제어된다. 상기 포토 다이오드는 광변환 소자의 일 실시예에 불과하고 다른 소자로 치환 가능하다.
상기 리셋 트랜지스터(RX)는 전원 공급단(VDD)과 상기 플로팅 확산 영역(FD) 사이에 형성되어 플로팅 확산 영역(FD)를 주기적으로 리셋시킨다.
상기 드라이버 트랜지스터(DX)는 소스단이 상기 전원공급단(VDD)에 연결되고 게이트가 상기 플로팅 확산 영역(FD)에 접속되어 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source follower buffer amplifier)역할을 한다.
상기 선택 트랜지스터(SX)는 상기 드라이버 트랜지스터의 드레인단과 픽셀 출력단(Vout) 사이에 연결되어 행선택 라인(미도시)에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동된다.
상기 리드아웃부(420)는 한 로오(row)의 제 1 포토 다이오드(PD1)를 리드 아웃하는 제 1 리드아웃부(422)와 동일 로오(row)의 제 2 포토 다이오드(PD2)를 리드 아웃하는 제 2 리드아웃부(424)를 포함한다. 상기 제 1 리드아웃부(422)와 제 2 리드아웃부(424)는 픽셀부(410)에서 출력되는 데이터 라인을 공유하고 있으며, 픽셀부의 두 포토 다이오드의 데이터를 번갈아 가며 읽는다.
상기 데이터 합성부(430)는 리드아웃부(420)로부터 수신한 두 데이터를 합성하고 합성된 값을 이미지 센서의 최종 출력값으로 출력한다. 상기 리드아웃부에서 수신되는 데이터는 약간의 시간차가 있으므로 먼저 수신되는 데이터를 메모리에 저장한 후 나중에 들어오는 데이터와 상호 비교하여 아날로그 혹은 디지털 합성을 수행한다. 이와 같이 리드 아웃부를 두개를 두어 이중 샘플링을 수행하는 경우 제 1 포토 다이오드 데이터와 제 2 포토 다이오드의 데이터가 리드 아웃되어 상기 합성부(430)로 입력 될 때 두 데이터는 시간차가 존재하게 된다. 따라서 먼저 리드아웃되는 데이터는 메모리에 일시 저장하고 나중에 리드아웃되는 데이터가 입력되는 순간 두 데이터를 합성한다.
데이터 합성방법은 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 상기 데이터 합성부(430)를 도시한 블록도로서, 메모리(432)와 합성로직부(434)를 포함한다.
제 1 리드 아웃부(422)를 통해 입력되는 제 1 데이터(DATA1)가 먼저 입력되기 때문에 메모리(432)에 저장된 후, 제 2 데이터(DATA2)가 입력되면 합성로직부(434)를 통해 두 데이터가 합성된다.
상기 리드아웃부에서 먼저 입력되는 신호를 INT1, 다음에 입력되는 신호를 INT2라 하면 다음과 같은 방법으로 합성할 수 있다.
If(data(int1)<255) data_out=((255-E)/255)*data(int1)
else
data_out=((255-E)/255)*(data(int1)+data(int2)-offset)
상기 예에서 data(int1)는 INT1 데이터를, data(int2)는 INT2 데이터를 의미한다. 한편, E는 확장 범위(Extended Range)로 다이내믹 레인지가 넓어지는 입력에 얼마만큼의 코드를 부여할지를 나타낸 값이다. INT1 데이터가 255(표시 가능한 가장 큰 값)보다 작은 값, 즉 포화상태가 아닌 경우에는 INT1 데이터에 (255-E)/255를 곱한 값이 최종 출력 값이며, INT1 데이터가 255인 경우, 즉 포화상태인 경우에는 "INT1 데이터 + INT2 데이터 - 오프셋"을 하여 얻은 값에 (255-E)/255를 곱한 값이 최종 출력 값이다. 이때 (255-E)/255는 1보다 작은 값이며, 오프셋(offset)은 센서의 특성에 의존하며 이상적인 이미지 센서의 경우 0일 수도 있다. 상기 오프셋은 이미지 센서가 제조되면 테스트한 후 일정한 값을 지정하는 방식으로 레지스터에 저장된다. 상기 확장범위(E)는 넓어지는 입력에 얼마만큼의 코드를 부여할지를 나타낸 값으로, 확장범위(E)를 크게 하면 다이나믹 레인지가 넓어지는 반면 원래 잘 표현되는 구간에서 표현할 수 있는 코드 값이 작아지는 단점이 있다.
도 6은 상기 픽셀부(410)의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 픽셀부(410)는 제 1 포토 다이오드(PD1)과 제 2 포토 다이오드(PD2)가 배치되어 있고, 일측면에 각각 전송 트랜지스터(TX1, TX2)가 형성되고, 플로팅 확산 영역(FD1)이 배치되어 있다. 그리고 리셋 게이트(RX), 드라이버 게이트(TX), 및 선택 게이트(SX)가 배치되어 제 1 포토 다이오드(PD1)와 제 2 포토 다이오드(PD2)에 공통으로 연결된다.
편의상 메탈 라인을 도시를 생략하였으나, 리셋 게이트(RX)와 드라이버 게이트(DX)의 일측에는 전원(VDD)가 공급되고, 상기 리셋 게이트(RX)의 일측에는 플로팅 확산 영역(FD2)이 형성된다. 상기 플로팅 확산 영역(FD2)는 플로팅 확산 영역(FD1)과 일체로 형성될 수도 있고 도시된 것과 같이 별도로 형성되어 메탈 라인으로 연결될 수도 있다.
상기 제 1 포토 다이오드(PD1)는 제 2 포토 다이오드(PD2)보다 넓은 면적이 걸쳐 형성되어 고감도 특성을 가질 수 있고, 제 2포토 다이오드(PD2)는 상대적으로 적은 사이즈로 저감도 특정을 가질 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다. 제 1 포토 다이오드와 제 2 포토 다이오드의 중간 영역 사이즈를 가지고 중간 영역 감도를 가지는 포토 다이오드도 형성할 수 있으나 본 실시예에서는 도시하지 않았다.
그리고 상기 포토 다이오드들이 수광하기 위해서는 그 상부에 마이크로 렌즈가 배치되어야 한다. 수광 효율을 높이기 위해서는 각각의 포토 다이오드 위에 배 치되는 렌즈의 크기를 해당 다이오드의 크기에 따라 조절하는 것이 좋으나 공정상 마이크로 렌즈의 특성을 달리 조절하고 이를 적용하는 것은 매우 어렵다. 따라서 본 실시예에서는 상대적으로 면적이 더 적은 제 2 포토 다이오드(PD2)에 맞도록 마이크로 렌즈의 특성을 조절하여 동일한 마이크로 렌즈를 배치한다. 즉, 도시된 것과 같이 제 2 포토 다이오드 위에는 하나의 마이크로 렌즈(ML1)가 배치되고 제 1 포토 다이오드 위에는 동일한 크기의 마이크로 렌즈가 3(ML2, ML3, ML4)개 배치될 수 있다. 물론 그 수, 모양, 또는 크기는 포토 다이오드의 크기에 따라 적당하게 조절할 수 있다. 도면에서 포토 다이오드와 구별하기 위해서 마이크로 렌즈는 파란색으로 표시하였다.
면적이 적은 제 2 포토 다이오드에 맞도록 마이크로 렌즈의 특성, 예를 들어 초점거리(thickness), 을 결정하게 되면 제 1 포토 다이오드의 면적이 넓으므로 CRA(Chief Ray Angle)가 높더라도 제 1 포토 다이오드의 면적이 크기 때문에 이를 벗어나서 촛점이 맺힐 확률이 적어진다. 따라서 별도의 초점 쉬프 등을 사용하지 않아도 수광효율을 높일 수 있다. 즉, 면적이 적은 포토 다이오드에 초점이 형성되도록 마이크로 렌즈를 배치하여도 면적이 큰 포토 다이오드의 수광 효율도 어느 정도 보장할 수 있다.
도 7은 상기 픽셀부(410)의 다른 실시예에 다른 레이아웃을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 제 1 포토 다이오드(PD1)가 상부에 배치되어 있고 그 하부(일측)에 제 2 포토 다이오드(PD2)가 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 도 6과 마찬가지로 각각의 포토 다이오드의 일측에 전송 게이트(TX1, TX2)가 형 성되고, 이들은 플로팅 확산 영역(FD1)을 공유하고 있으며, 리셋 게이트(Rx)와 드라이버 게이트(DX) 및 선택 게이트(SX)가 제 2 포토 다이오드(PD2)의 양쪽에 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 앞서 살펴본 도 6과 마찬가지로 메탈 라인은 생략되어 있으며, 리셋 게이트(RX)의 일측에 배치되어 있는 플로팅 확산 영역(FD2)는 전송 게이트 사이의 플로팅 확산 영역(FD1)과 일체로 형성될 수도 있고 별도로 형성되어 메탈라인을 통해 연결될 수도 있다.
지금까지 포토 다이오드와 전송 트랜지스터가 각각 2개인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 중간 크기의 포토 다이오드를 추가할 수 있음은 물론, 필요에 따라 포토 다이오드와 전송 트랜지스터의 수를 늘릴 수 있다.
본 실시예에서는 포토 다이오드의 상부에 각각의 크기에 맞는 마이크로 렌즈를 배치하여 집광 효율을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 픽셀의 레이아웃의 다양한 실시예의 사진을 나타낸 것이다.
도 8 (a), (b)는 도 6, 7에 대응하는 사진이고, 도 8(c), (d)는 4개의 포토 다이오드를 사용한 실시예를 도시한 것이다. 도 8 (c)에서는 면적이 큰 포토 다이오드 3개에 전송 트랜지스터가 하나로 연결되어 있고 도 8(d)에서는 분리되어 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지 센서 픽셀의 등가 회로도
도 2는 다이나믹 레인지를 넓히기 위해 인가되는 펄스 파형도
도 3은 도 2에 따른 포화상태를 도시한 그래프
도 4는 본 발명에 따른 이미지 센서의 블럭도
도 5는 도4의 데이터 합성부(430)의 내부 블럭도
도 6은 본 발명에 따른 이미지 센서의 픽셀 레이아웃
도 7은 본 발명에 따른 이미지 센서의 다른 실시예에 따른 레이아웃
도 8은 본 발명에 따른 이미지 센서의 또 다른 실시예에 따른 레이아웃
Claims (7)
- 수광 면적이 서로 다른 광변환 소자를 2개 이상 포함하는 단위 픽셀;상기 서로 다른 광변환 소자 중 면적이 좁은 광변환 소자의 수광 효율을 높일 수 있도록 초점 거리가 결정된 마이크로 렌즈;상기 픽셀로부터 데이터를 읽되, 상기 포토 다이오드의 수와 동일한 횟수만큼 반복하여 데이터를 읽어서 출력하는 리드아웃부; 및상기 리드아웃부로부터 데이터를 순차적으로 수신하고, 먼저 출력되는 데이터는 메모리에 저장한 후, 최종 데이터가 수신될 때 입력 데이터를 비교하여 이들을 합성하는 데이터 합성부;를 포함하는 CMOS 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 광변환 소자 중 면적이 넓은 광변환 소자는 제 1 노출시간 동안 인터그레이션을 수행하여 제 1 신호를 출력하고,상기 광변환 소자 중 면적이 좁은 광변환 소자는 제 2 노출시간 동안 인터그레이션을 수행하여 제 2 신호를 출력하되,상기 제 2 노출시간은 상기 제 1 신호의 값에 따라 자동으로 조절되는 CMOS 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 픽셀은 포토 다이오드의 수와 동일한 수를 구비하고 각각의 대응하는 포토 다이오드의 광전하를 제어신호에 의해 전송하는 전송수단;상기 전송수단들을 통해 전송되는 광전하를 전달받는 플로팅 확산 영역;상기 플로팅 확산 영역의 전위를 리셋하는 리셋 수단;일측이 전원공급단에 연결되어 상기 플로팅 확산 영역의 전위를 증폭하는 드라이브 수단; 및상기 드라이브 수단의 일측에 접속되어 칼럼 라인으로 데이터를 출력하는 선택수단을 포함하는 CMOS 이미지 센서.
- 제 4항에 있어서,상기 다수의 포토 다이오드와 전송수단들은 상기 플로팅 확산 영역, 리셋 수단, 드라이버 수단 및 선택수단을 공유하는 CMOS 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 합성부는 상기 리드아웃부로부터 수신되는 신호를 저장하는 메모리부와,상기 메모리부에 저장된 신호와 최종 수신되는 신호를 비교하여 합성하는 합성로직부를 포함하는 CMOS 이미지 센서.
- 수광 면적이 서로 상이한 광변환 소자를 포함하는 픽셀에서, 상기 광변환 소 자 중 면적이 큰 광변환 소자를 제 1 노출기간 동안 집적된 제 1 신호를 독출하고, 면적이 작은 광변환 소자를 제 2 노출기간 동안 집적된 제 신호를 독출하는 단계;상기 독출된 정보를 순차적으로 수신하고 먼저 수신된 정보를 저장하는 단계; 및상기 저장된 정보와 최종 수신된 정보를 비교하여 합성하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 데이터 독출 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 2 노출기간은 제 2 신호가 제 1 신호보다 저감도 특성을 나타내도록 자동 조절되는 데이터 독출 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020090094500A KR20110037187A (ko) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | 고감도 이미지 센서 및 그 이미지 센서에서의 데이터 독출 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110037187A true KR20110037187A (ko) | 2011-04-13 |
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| KR (1) | KR20110037187A (ko) |
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-
2009
- 2009-10-06 KR KR1020090094500A patent/KR20110037187A/ko not_active Application Discontinuation
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