KR20130006137A - 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
실시예는 보정회로를 구비한 이미지 센서에 관한 것이다. 실시예에 따른 이미지 센서는, 외부의 빛을 흡수하여 광전하를 생성하는 광전 변환 소자(PD)와, 광전 변환 소자(PD)에 의해 생성된 광전하들을 플로팅 확산 노드(FD)으로 전송하기 위한 전송 트랜지스터(TX)와, 플로팅 확산 노드(FD)를 리셋하기 위한 리셋 트랜지스터(RX)를 포함하는 단위픽셀을 복수개 포함하는 픽셀 어레이와, 복수개의 단위픽셀에 포함된 복수개의 리셋 트랜지스터(RX)에 각각 연결되는 보정회로를 포함하며, 보정회로는 각각의 단위 픽셀에 상이한 전압을 인가하여, 광전 변환 소자(PD)에 생성되는 광전하의 양을 조절한다. 이에 의해, 선형성을 띄는 신호를 출력할 수 있고, 다이나믹 레인지(Dynamic Range)를 넓혀 광역 다이나믹 레인지(Wide Dynamic Range : WDR)를 안정적으로 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보정회로를 구비함으로써, 불완전한 전하 전달 특성으로 인한 비선형성의 문제를 개선할 수 있는 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛을 감지하여, 빛의 세기의 정도를 디지털 영상 데이터로 변환해주는 장치이며, 근래 들어 CMOS 기술이 발달하면서 CMOS를 이용한 CMOS 이미지 센서(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor : CIS)가 널리 사용되고 있다.
CMOS 이미지 센서(CIS)는 조도차가 큰 환경에서 선명한 영상을 구현할 수 있도록 역광보정과, 광 역광 보정(Wide Dynamic Range: WDR) 기능을 채택하고 있다. WDR 방식은 크게 노출이 다른 다수의 영상을 결합하여 영상을 구현하는 다중 샘플링(Multiple Sampling)방식과, 충전용량조절(Well Capacity Adjusting)방식이 있다. 다중 샘플링 방식은 결합품질은 우수하나, 다수의 영상을 시간차를 두어 결합하기에 프레임 메모리 혹은 다수의 라인 메모리가 필요한 단점이 있으며, 충전용량조절방식은 단위 픽셀과 픽셀 사이에 산포가 커져 이미지 합성에 문제가 있으며, 비선형성의 문제가 있다.
다이나믹 레인지(Dynamic Range)는 시스템이 표현할 수 있는 상대적 광량에 대한 반응의 범위(Range)로 정의되는데, 다이나믹 레인지의 하한선은 시스템이 표현해내거나 감지해 낼 수 있는 최소광량에 의해서 제한되고, 상한선은 시스템이 감지해 낼 수 있는 최대 광량으로 그 이상의 광량에서는 신호가 포화된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 별도의 보정회로를 구비하여, 넓은 다이나믹 레인지를 가질 수 있는 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 실시예에 따른 이미지 센서는, 외부의 빛을 흡수하여 광전하를 생성하는 광전 변환 소자(PD)와, 상기 광전 변환 소자(PD)에 의해 생성된 광전하들을 플로팅 확산 노드(FD)으로 전송하기 위한 전송 트랜지스터(TX)와, 상기 플로팅 확산 노드를 리셋하기 위한 리셋 트랜지스터(RX)를 포함하는 단위픽셀을 복수개 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 복수개의 단위픽셀에 포함된 복수개의 상기 리셋 트랜지스터(RX)에 각각 연결되는 보정회로를 포함하며, 상기 보정회로는 각각의 단위 픽셀에 상이한 전압을 인가하여, 상기 광전 변환 소자(PD)에 생성되는 광전하의 양을 조절한다.
상기 보정회로는, 상기 조절된 광전하의 양에 따라 상기 복수개의 단위 픽셀에서 출력되는 신호를 기초로 함수를 생성한다.
상기 보정회로는, 상기 출력되는 신호가 비선형인 경우, 상기 생성된 함수를 기초로 상기 비선형인 출력 신호를 선형 출력 신호로 보정한다.
상기 이미지 센서는, 상기 보정된 선형 출력 신호를 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변경하는 컨버터를 더 포함한다.
상기 보정회로는, 복수의 저항소자를 포함하고, 제1 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX)와 제2 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX) 사이에 상기 복수의 저항소자 중 적어도 하나가 연결되며, 상기 제2 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX)와 제3 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX) 사이에 상기 복수의 저항 소자 중 적어도 하나가 연결된다.
상기 연결되는 저항소자는 상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 제3 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX) 중 드레인에 연결된다.
상기 보정회로는, 상기 복수개의 단위 픽셀 각각에서 출력되는 신호를 판독(readout)한다.
상기 보정회로는 상기 픽셀 어레이의 내부에 포함된다.
상기 보정회로는, 상기 조절된 광전하의 양에 따라 상기 복수개의 단위 픽셀에서 출력되는 신호를 기초로 참조 테이블을 생성한다.
상기 보정회로는, 상기 출력되는 신호가 비선형인 경우, 상기 생성된 참조 테이블을 기초로 상기 비선형인 출력 신호를 선형 출력 신호로 보정한다.
상기 이미지 센서는, 상기 보정된 선형 출력 신호를 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변경하는 컨버터를 더 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 실시예에 따른 이미지 처리장치는, 상기 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서의 동작을 제어하기 위한 프로세서를 포함한다.
상기 이미지 처리 장치는 이동 전화기이다.
상기 이미지 처리 장치는 태블릿 PC(tablet personal computer)이다.
상기 이미지 처리 장치는 DSLR 카메라(digital single-lens reflex camera)이다.
실시예에 따르면, 보정회로를 구비하여, 단위 픽셀 각각에 공급되는 전압을 조정함으로써, 어떤 신호레벨에서 비선형성이 발생하는지를 판단하고, 이를 보정하여, 선형성을 띄는 신호를 출력할 수 있다.
선형성을 띄는 신호를 출력할 수 있음에 따라, 다이나믹 레인지(Dynamic Range)를 넓혀 광역 다이나믹 레인지(Wide Dynamic Range : WDR)를 안정적으로 구현할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 이미지 처리 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 이미지 센서에 구현되는 각 단위 픽셀의 회로도의 일 예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 이미지 센서에 따른 출력신호의 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 이미지 센서에 구현되는 각 단위 픽셀의 회로도의 일 예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 이미지 센서에 따른 출력신호의 변화를 도시한 그래프이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 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 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device)와 CMOS 이미지 센서를 포함한다. CCD는 CMOS 이미지 센서에 비해 잡음(noise)가 적고, 화질이 우수하지만, 고전압을 요구하며, 공정단가가 비싸다. CMOS이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning)방식으로 구현 가능하다. 또한, 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어, 제품의 소형화가 가능하며 CMOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어, 제조 단가를 낮출 수 있다. 전력 소모도 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다. 이하에서는 본 발명의 이미지 센서로 CMOS 이미지 센서를 예시하여 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 그대로 CCD에도 적용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 이미지 처리 장치의 블록도이다.
도 1a와 도 1b를 참조하면 이미지 처리 장치(100)는 디지털 카메라, 상기 디지털 카메라를 포함하는 데이터 처리 장치, 예컨대 PC(personal computer), 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 또는 IT(information technology) 장치를 포함한다. 상기 디지털 카메라는 DSLR(digital single-lens reflex) 카메라일 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 이미지 센서(100), 프로세서(10), 메모리 장치(20), 인터페이스(30), 및 광학 렌즈(50)를 포함할 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 2차원 이미지 정보 또는 3차원 이미지 정보를 처리할 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 이미지 센서(100)와 이미지 센서(100)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(10)를 포함할 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 인터페이스(30)를 더 포함할 수 있다. 인터페이스(30)는 디스플레이 장치(40)와 같은 영상 표시 장치일 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 이미지 센서의 출력 이미지를 처리하는 장치이다. 이미지 처리장치(200)는 컴퓨터 장치, 카메라 장치, 스캐너, 기계화된 시계 장치, 네비게이션(Navigation) 장치, 비디오 폰, 감독 장치, 자동 포커스 장치, 추적 장치, 동작 감시 장치, 이미지 안정화 장치 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
컴퓨터 장치와 같은 이미지 처리 장치(200)는 버스를 통해 입출력(Input/ Output : I/O)소자와 통신할 수 있는 마이크로 프로세서(10) 등과 같은 중앙 정보 처리 장치(CPU)를 포함할 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 이미지 센서(100)로부터 캡처된 정지 영상 또는 동영상을 저장할 수 있는 메모리 장치(20)를 포함할 수 있다. 메모리 장치(20)는 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다. 상기 비휘발성 메모리 장치는 복수의 비휘발성 메모리 셀들을 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리 셀들 각각은 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리, MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM), Conductive bridging RAM(CBRAM), FeRAM (Ferroelectric RAM), OUM(Ovonic Unified Memory)라고도 불리는 PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리(Resistive RAM: RRAM 또는 ReRAM), 나노튜브 RRAM(Nanotube RRAM), 폴리머 RAM(Polymer RAM: PoRAM), 나노 부유 게이트 메모리(Nano Floating Gate Memory: NFGM), 홀로그래픽 메모리 (holographic memory), 분자 전자 메모리 소자(Molecular Electronics Memory Device), 또는 절연 저항 변화 메모리(Insulator Resistance Change Memory)로 구현될 수 있다.
이미지 센서(100)는 광학 렌즈(50)를 통하여 입력된 피사체(60)의 광학 이미지 신호를 전기적인 이미지 데이터로 변환한다. 프로세서(10)는 이미지 센서(100)의 동작을 제어하고, 이미지 센서(100)로부터 출력된 이미지 데이터(Image Data)를 처리하고 처리된 이미지 데이터를 디스플레이(display)하기 위하여 디스플레이 장치(40)로 전송한다.
이미지 센서(100)는 버스 또는 다른 통신 링크를 통해서 장치와 커뮤니케이션할 수 있다. 또한 이미지 처리장치는, 버스를 통해 CPU와 통신할 수 있는 메모리장치, 저장장치, 및 포트 등을 더 포함할 수 있다.
포트는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자등을 커플링하거나, 또 다른 장치와 데이터를 통신할 수 있는 포트 일 수 있다.
이미지 센서(100)는 디지털 신호 처리장치(Digital Signal Processor : DSP) 또는 프로세서(10)등과 함께 집적될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면 메모리 장치(20)가 함께 집적될 수도 있으며, 프로세서(10)와 별개의 칩에 집적될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(200)의 개략적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 이미지 처리 장치(200)는 이미지 센서(100)와 이미지 처리 프로세서(700)를 포함할 수 있다. 이때, 이미지 센서(100)와 이미지 처리 프로세서(700) 각각은 별도의 칩(chip) 또는 모듈(moudule) 단위로 구현될 수 있다.
이미지 센서(100)는 입사되는 빛에 기초하여 피사체에 대한 이미지 신호를 생성할 수 있다. 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(active pixel array, 170), 로우 디코더/드라이버(row decoder/driver, 176), 아날로그 상관 이중 샘플링(CDS:Correlated Double Sampling) 블락(이하 CDS,178), 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter; 이하 ADC, 180), 램프 신호 발생기(Ramp Generator, 160) 및 타이밍 제너레이터(Timing Generator, 172), 제어 레지스터 블락(Control Register Block, 140), 버퍼(Buffer, 190) 및 보정회로(300)를 포함할 수 있다.
이미지 센서(100)는 이미지 처리 프로세서(DSP, 700)의 제어에 의해 렌즈(500)를 통해 촬상된 물체(object, 400)를 센싱하고, 이미지 처리 프로세서(DSP, 700)는 이미지 센서(100)에 의해 센싱되어 출력된 이미지를 디스플레이 유닛(Display Unit, 600)에 출력할 수 있다. 이때, 디스플레이 유닛(600)은 영상을 출력할 수 있는 모든 장치를 포함한다. 예컨대, 디스플레이 유닛(600)은 컴퓨터, 휴대폰 및 기타 영상 출력 단말을 포함할 수 있다.
이때, 이미지 처리 프로세서(700)는 카메라 컨트롤(710), 이미지 신호 프로세서(720) 및 PC I/F(PC InterFace, 730)를 포함한다. 상기 카메라 컨트롤(710)은 제어 레지스터 블락(140)을 제어한다. 이때, 카메라 컨트롤(710)은 I2C(Inter-Integrated Circuit)를 이용하여 이미지 센서(100), 즉, 제어 레지스터 블락(140)을 제어할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이미지 신호 프로세서(Image Signal Processor, 720)는 버퍼(190)의 출력 신호인 이미지 데이터를 입력받아 이미지를 사람이 보기 좋도록 가공/처리하여 가공/처리된 이미지를 PC I/F(730)를 통해 디스플레이 유닛(600)으로 출력한다.
도 2에서 이미지 신호 프로세서(Image Signal Processor, 720)는 이미지 처리 프로세서(700) 내부에 위치하는 것으로 도시하였으나, 이는 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다. 예컨대, 이미지 신호 프로세서(Image Signal Processor, 720)는 이미지 센서(100) 내부에 위치할 수도 있다.
픽셀 어레이(170)는 다수의 광 감지 소자, 예컨대 포토 다이오드(photo diode) 또는 핀드 포토 다이오드(pinned photo diode) 등의 광 감지 소자를 포함한다. 픽셀 어레이(170)는 다수의 광 감지 소자를 이용하여 빛을 감지하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 영상 신호를 생성한다.
광전 변환 소자의 포화 레벨은 백점 현상(White Spot) 및 암전류(Dark Current)특성과 트레이드-오프(Trade-Off)관계에 있다. 즉, 포화 레벨을 좋게 하면, 반대로 백점 현상이 많이 나타날 수 있고, 암전류의 크기가 커질 수 있다. 포화 레벨과 백점 현상 및 암전류의 측면에 있어서, 포화 레벨도 좋고, 백점 현상과 암전류의 크기도 감소시키기 위해서는 환경에 맞는 특성을 갖는 광전 변환 소자를 사용하는 것이 필요하다.
타이밍 제너레이터(172)는 로우 드라이버(176), ADC(180) 및 램프 신호 발생기(160) 각각에 제어 신호를 출력하여 로우 드라이버(176), ADC(180) 및 램프 신호 발생기(160)의 동작을 제어할 수 있으며, 제어 레지스터 블락(140)은 램프 신호 발생기(160), 타이밍 제너레이터(172) 및 버퍼(190) 각각에 제어 신호를 출력하여 동작을 제어할 수 있다. 이때, 제어 레지스터 블락(140)은 카메라 컨트롤(710)의 제어를 받아 동작한다.
로우 드라이버(176)는 픽셀 어레이(170)를 행(row) 단위로 구동한다. 예컨대, 로우 드라이버(176)는 행 선택 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 픽셀 어레이(170)는 로우 드라이버(176)로부터 제공된 행 선택 신호에 의해 선택되는 행(row)으로부터 리셋 신호와 영상 신호를 CDS(178)로 출력한다. 상기 CDS(178)는 입력받은 리셋 신호와 영상 신호에 대하여 상관 이중 샘플링을 수행할 수 있다.
ADC(180)는 램프 신호 발생기(160)로부터 제공된 램프 신호(Vramp)와, CDS(178)로부터 출력되는 상관 이중 샘플링된 신호를 비교하여 그 결과 신호를 출력하고, 결과 신호를 카운팅하여 버퍼(190)로 출력한다.
버퍼(190)는 ADC(180)로부터 출력된 디지털 신호를 임시 저장한 후 센싱(Sensing)하고 증폭하여 출력한다. 이때, 버퍼(190)는 임시 저장을 위해 각 열에 하나씩 포함된 복수의 컬럼 메모리 블락(예컨대, SRAM) 및 ADC(180)로부터 출력된 디지털 신호를 센싱하고 증폭하기 위한 센스 앰프(SA : Sense Amplifier)를 포함할 수 있다.
보정회로(300)는, 픽셀 어레이(170)를 구성하는 다수의 단위 픽셀의 광전 변환 소자(PD : Photo Diode)에 각각 전하량이 상이하게 채워지도록 외부에서 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.
즉, 보정회로(300)는, 각각의 단위 픽셀에 상이한 전압을 인가하여, 광전 변환 소자(PD)에서 생성되는 광전하의 양을 조절할 수 있다. 보정회로(300)는 조절된 광전하의 양에 따라 복수개의 단위 픽셀 각각에서 출력되는 신호를 기초로 함수를 생성할 수도 있고, 참조 테이블을 생성할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 이미지 센서에 구현되는 단위 픽셀의 회로도의 일 예이다. 도 3a를 참조하면, 복수의 단위 픽셀 각각은 광전 변환 소자(PD, photo sensitive device), 전송 트랜지스터(TX), 플로팅 확산 노드(FD, floating diffusion node), 리셋 트랜지스터(RX), 드라이브 트랜지스터(또는, 소스 팔로우 트랜지스터, DX), 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다.
광전 변환 소자(PD)는 발광체에서 발생 된 빛 에너지를 수신하여 광 전하를 생성하고 축적한다.
전송 트랜지스터(TX)는 게이트로 입력되는 전송 제어신호(TG)에 응답하여 광전 변환 소자(PD)에 의해서 축적된 전하(또는 광전류)를 플로팅 확산 노드(FD)로 전송한다.
플로팅 확산 노드(FD)는 플로팅 확산 영역(Floating diffusion region)으로 형성되며 전송 트랜지스터(TX)를 통하여 광전 변환 소자(PD)로부터 생성된 광 전하를 수신하고 저장한다.
리셋 트랜지스터(RX)는 가변 전원전압(가변 Vpix)과 플로팅 확산 노드(FD) 사이에 접속되고 리셋 신호(RS)에 응답하여 플로팅 확산 노드(FD)를 가변 전원전압(가변 Vpix)로 리셋시킨다.
드라이브 트랜지스터(DX)는 전원전압(Vpix)과 플로팅 확산 노드(FD)사이에 접속되며, 플로팅 확산 노드(FD)에 저장된 전하에 변하는 전압이 수직 신호 라인으로 출력된다. 소스는 선택 트랜지스터(SX)의 드레인에 연결되고, 드레인은 Vpix에 연결된다.
선택 트랜지스터(SX)는 플로팅 확산 노드(FD)와 출력 노드에 접속되며 선택신호(SEL)에 응답하여 플로팅 확산 노드(FD)와 출력 노드의 전기적 경로를 형성한다.
다수의 픽셀들 각각은 로우 디코더/드라이버(176)에서 발생된 다수의 제어 신호들(예컨대, 도 3a의 TG, RS, 및 SEL)에 응답하여 픽셀신호들(예컨대, 리셋 신호와 이미지 신호)을 컬럼(column) 단위로 출력할 수 있다.
픽셀로부터 출력된 Vout신호는 각각 ADC(180)를 통하여, 픽셀의 디지털 영상 신호 값들로 변환될 수 있다.
도 3a에서는 하나의 광전 변환 소자(PD)와 4개의 모스 트랜지스터들(TX, RX, DX, SX)을 구비하는 픽셀을 예시하고 있지만 본 발명에 따른 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 드라이브 트랜지스터(DX)와 선택 트랜지스터(SX)를 구비하는 적어도 3개의 트랜지스터들과 광전 변환 소자(PD)를 포함하는 모든 회로들에 본 발명에 따른 실시예가 적용될 수 있다. 픽셀의 다른 실시예가 도 3b 내지 도 3d에 도시된다.
도 3b에 도시된 픽셀은 3-트랜지스터 픽셀로서, 광전 변환 소자(PD, photo sensitive device), 리셋 트랜지스터(RX), 드라이브 트랜지스터(또는, 소스 팔로우 트랜지스터, DX), 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다.
도 3c에 도시된 픽셀은 5-트랜지스터 픽셀로서, 광전 변환 소자(PD, photo sensitive device), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(또는, 소스 팔로우 트랜지스터, DX), 및 선택 트랜지스터(SX) 외에 두 개의 트랜지스터(GX, TX)를 더 포함할 수 있다.
도 3d에 도시된 픽셀은 5-트랜지스터 픽셀의 다른 예로서, 광전 변환 소자(PD, photo sensitive device), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(또는, 소스 팔로우 트랜지스터, DX), 선택 트랜지스터(SX) 외에 두 개의 트랜지스터(GX, TX)를 더 포함할 수 있다.
다양한 형태의 픽셀은 각각 리셋 트랜지스터(RX)가 가변 전원전압(가변Vpix)과 플로팅 확산 노드(FD) 사이에 접속되고 리셋 신호(RS)에 응답하여 플로팅 확산 노드(FD)를 가변 전원전압(가변 Vpix)로 리셋시키도록 구성된다.
또한, 드라이브 트랜지스터(DX)는 전원전압(Vpix)과 플로팅 확산 노드(FD)사이에 접속되며, 플로팅 확산 노드(FD)에 저장된 전하에 변하는 전압이 수직 신호 라인으로 출력된다. 소스는 선택 트랜지스터(SX)의 드레인에 연결되고, 드레인은 전원전압(Vpix)에 연결된다.
한편, 도 3a 내지 도 3d와 같은 다양한 형태의 픽셀은 각 픽셀이 독립적인 구조를 가질 수도 있고, 적어도 하나의 구성 요소를 서로 공유(shared)할 수 있다. 예컨대, 도 3a의 구성에서 2개 또는 4개의 픽셀이 광전 변환 소자(PD), 전송 트랜지스터(TX)만을 독립적으로 구성하고, 나머지 부분은 서로 공유한 상태에서 타이밍 컨트롤을 통해 독립된 동작을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 회로도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 도 2의 이미지 센서(100)의 픽셀 어레이(170)는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 단위 픽셀(310-1, 310-2, 310-3,...310-n : n은 자연수)이 복수개 연결되며, 도 4에 도시된 보정회로(300)를 구비할 수 있다.
보정회로(300)는, 복수개의 단위 픽셀에 포함된 복수개의 리셋 트랜지스터(RX)에 각각 연결된다. 보정회로(300)는 전송 트랜지스터(TX)에 중간전압(Vm)이 인가되면, 복수의 단위픽셀 각각에서 출력되는 출력신호를 기초로 함수를 생성할 수 있다.
보정회로(300)는, 픽셀 어레이(170)에서 출력되는 출력신호가 비선형(non-linear)인 경우 출력신호가 빛의 세기에 비례할 수 있도록, 즉 선형이 될 수 있도록 보정할 수 있다. 보정된 선형(linear)의 출력신호는 ADC(180)를 통하여 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변경될 수 있다.
보정회로(300)는, 복수개의 저항 소자(301 내지 30n, n은 자연수)를 구비할 수 있다. 복수개의 저항 소자를 통하여 Vpix 전압이 분배되어, 단위픽셀 각각의 리셋 트랜지스터(RX)에 인가되는 전압을 다르게 할 수 있다.
리셋 신호(RS)에 의해 리셋 트랜지스터(RX)가 턴 오프(turn-off)되어 플로팅 확산 노드(FD)를 플로팅(floating)시킬 수 있다. 트랜스퍼 게이트 신호(TG)에 의해 전송 트랜지스터(TX)는, 제1 노출적분시간동안 광전 변환 소자(PD)에 의해 적분된 전하들을 플로팅 확산 노드(FD)로 전달한다.
다시 전송 트랜지스터(TX)가 턴 오프(turn-off)되어 광전 변환 소자(PD)와 플로팅 확산 노드(FD)를 분리시킬 수 있다. 이 때, 제1 노출적분시간동안 적분된 전하가 플로팅 확산 노드(FD)에 저장되고 광전 변환 소자(PD)는 예컨대, 반만 비워진 상태가 된다.
광전 변환 소자(PD)는 전송 트랜지스터(TX)의 턴 오프(turn-off) 상태에 따라 반이 비워진 상태에서 다시 제2 노출적분시간동안 다시 전하들을 축적할 수 있다.
선택 트랜지스터(SX)가 셀렉트 신호(SEL)에 의해 턴 온(turn-on)되어 드라이브 트랜지스터(DX)의 출력단자를 도 3a 내지 도 3d에 도시된 출력신호선(162)에 연결시킬 수 있다. 플로팅 확산 노드(FD)의 전압이 드라이브 트랜지스터(DX)에 의해 증폭되고 증폭된 전압 Vout(a)이 출력신호선(162)으로 출력된다.
이어 리셋신호(RS)가 다시 논리 하이(high) 상태로 됨에 따라 리셋 트랜지스터(RX)가 플로팅 확산 노드(FD)를 리셋하게 되고, 리셋된 플로팅 확산 노드(FD)의 전압 Vout(b)도 드라이브 트랜지스터(DX)를 통하여 출력신호선(162)으로 출력된다.
이러한 이중 샘플링 과정을 통해 전압 Vout(a)와 Vout(b)가 출력되는 동안 셀렉트 신호(SEL)는 논리 하이를 유지한다. ADC(180)는 이중 샘플링에 의한 Vout(a)와 Vout(b)의 차이인 Vout=[Vout(b)-Vout(a)]를 디지털 코드 값으로 최종 변환할 수 있다.
구체적으로, 복수의 단위 픽셀 중 제1 픽셀(310-1), 제2 픽셀(310-2) 및 제3 픽셀(310-3)의 각각의 리셋 트랜지스터(RX)에 인가되는 전압은 상이할 수 있다. 제1 픽셀(310-1)의 리셋 트랜지스터(RX)와 제2 픽셀(310-2)의 리셋 트랜지스터(RX) 사이에 적어도 하나의 저항소자가 연결되며, 제2 픽셀(310-2)의 리셋 트랜지스터(RX)와 제3 픽셀(310-3)의 리셋 트랜지스터(RX) 사이에 적어도 하나의 저항 소자가 연결될 수 있다. 또한, 연결되는 저항 소자는 리셋 트랜지스터(RX)의 드레인에 연결된다.
리셋 트랜지스터(RX)에 인가되는 전압이 상이한 경우, 광전 변환 소자(PD)에 채워지는 전하의 개수는 상이할 수 있다. 복수개의 저항소자(301 내지 30n, n은 자연수)의 저항값이 동일하다면, 제1 픽셀(310-1)에 인가되는 전압이 Vpix이고, 제2 픽셀(310-2)에 인가되는 전압과의 차는, 제2 픽셀(310-2)에 인가되는 전압과 제3 픽셀(310-3)에 인가되는 전압과의 차와 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
보정회로(300)를 통해 각각의 단위 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX)에 인가되는 전압이 상이하게 되며, 이에 따라 인티그레이션 타임을 조절하는 것과 동일하게 광전 변환 소자(PD)에서 생성되는 광전하의 양을 조절할 수 있다.
보정회로(300)는 픽셀 어레이(170)의 내부에 포함될 수도 있다. 보정회로(300)는 픽셀 어레이(170)의 출력신호 특성을 동일하게 나타낼 수 있다. 따라서, 픽셀 어레이(170)에서 출력되는 신호는 보정회로(300)를 통해 판독(readout)할 수 있다.
보정회로(300)를 통하여, 복수개의 단위 픽셀(310-1,310-2, ...310-n)에 채워지는 광전하의 양을 상이하게 조절하면서, 출력되는 신호의 선형성을 판단할 수 있다. 어느 정도의 광전하를 복수개의 각각의 광전 변환 소자(PD)에 채웠을 경우에, 보정회로(300)는 출력되는 신호의 비선형성이 발생하는 지에 관한 정보를 파악할 수 있다. 보정회로(300)는 출력되는 신호의 비선형성에 대하여 선형 출력 신호로 보정할 수 있다.
예컨대, 전송 트랜지스터(TX)에 인가되는 전압이 광전 변환 소자(PD)의 모든 광전하를 플로팅 확산 노드(FD)로 이동시킬 수 있는 최대 전압과, 광전 변환 소자(PD)의 광전하를 플로팅 확산 노드(FD)로 이동 시키지 않는 최저 전압 사이의 중간전압(Vm)이라면, 전송 트랜지스터(TX)는 광전 변환 소자(PD)의 광전하 중 반(half)을 플로팅 확산 노드(FD)로 이동시킬 수 있다.
다만, 중간전압 부근에서의 전압을 전송 트랜지스터(TX)에 인가할 때, 출력 신호는 비선형적으로 출력될 수 있다. 따라서, 보정 회로(300)는 어느 구간에서 비선형성을 띄는 출력 신호가 출력되는지를 판단하여, 함수를 생성할 수 있다.
즉, 어떤 단위 픽셀의 출력 신호의 양이 해당 단위 픽셀에서 출력되어야 하는 출력 신호의 양보다 적거나 많은 경우, 이를 보상하기 위한 함수를 생성할 수 있다.
긴 인티그레이션 타임(Tl)을 갖는 경우의 장점과 짧은 인티그레이션 타임(Ts)을 갖는 경우의 장점을 모두 갖으면서도, 긴 인티그레이션 타임과 짧은 인티그레이션 타임을 갖는 노출을 별도로 수행하지 않아 다수의 메모리 장치를 필요치 않도록 하는 이미지 센서가 필요하다.
이에 따라, 긴 인티그레이션 타임(Tl)을 통하여 광전 변환 소자를 빛에 노출시키다가, 중간 전압을 전송 트랜지스터에 인가하여 새롭게 광전 변환 소자(PD)에 채워지는 전하를 통해 이를 구현 할 수 있다. 다만, 짧은 인티그레이션 타임(Ts)을 구현하기 위하여, 중간 전압을 인가하는 경우 중간 전압 부근에서 출력신호의 비선형성이 나타날 수 있다. 보정회로(300)를 통해 광전 변환 소자(PD)에 채워지는 전하의 양을 조절하고, 어느 수준의 전하량에서 출력 신호의 비선형성이 나타나는 지 여부를 판단할 수 있다. 이를 통하여, 함수를 생성하고, 이에 기초하여 비선형성이 나타나는 출력 신호 부분을 선형적인 출력 신호로 보정할 수 있다.
도 4에 도시한 보정회로(300)는 본 발명의 일 실시예일뿐, 도면에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수의 저항으로 구성되지 않고, 복수의 광전 변환 소자(PD)에 채워지는 전하의 양을 달리할 수 있는 회로라면 어떠한 회로도 본 발명에 적용이 가능하다.
도 5는 본 발명의 이미지 센서에 따른 출력신호의 변화를 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, x축은 빛의 세기(lux)이며, y축은 출력 신호의 크기(Output signal)를 나타낸다. 보정회로(300)가 없는 경우에, 비선형적인 출력 신호가 발생한다. 보정회로(300)에 따라 어느 수준의 전하량에서 출력 신호의 비선형성이 발생하는 지에 관한 정보를 알 수 있다. 이를 보정하기 위한 함수를 생성하여, 해당하는 함수에 따라 계산된 출력신호가 출력되도록 함으로써, 선형적인 출력 신호를 출력할 수 있다. 도 5는 화살표 방향으로 보정된 출력 신호를 도시한다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 프로세서 20 : 메모리
30 : 인터페이스(I/F) 40 : 디스플레이
50 : 광학 렌즈 60 : 피사체
100 : 이미지 센서 PD : 광전 변환 소자
FD : 플로팅 확산 노드 TX : 전송 트랜지스터
TG : 전송 신호 RX : 리셋 트랜지스터
RS : 리셋 신호 DX : 드라이브 트랜지스터
SX : 선택 트랜지스터 SEL : 선택 신호
TG : 전송 제어신호 170 : 픽셀 어레이
180 : 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 200 : 이미지 처리 장치
300 : 보정회로 30n : 저항 소자
310-n : 단위픽셀
30 : 인터페이스(I/F) 40 : 디스플레이
50 : 광학 렌즈 60 : 피사체
100 : 이미지 센서 PD : 광전 변환 소자
FD : 플로팅 확산 노드 TX : 전송 트랜지스터
TG : 전송 신호 RX : 리셋 트랜지스터
RS : 리셋 신호 DX : 드라이브 트랜지스터
SX : 선택 트랜지스터 SEL : 선택 신호
TG : 전송 제어신호 170 : 픽셀 어레이
180 : 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 200 : 이미지 처리 장치
300 : 보정회로 30n : 저항 소자
310-n : 단위픽셀
Claims (10)
- 외부의 빛을 흡수하여 광전하를 생성하는 광전 변환 소자(PD)와, 상기 광전 변환 소자(PD)에 의해 생성된 광전하들을 플로팅 확산 노드(FD)으로 전송하기 위한 전송 트랜지스터(TX)와, 상기 플로팅 확산 노드를 리셋하기 위한 리셋 트랜지스터(RX)를 포함하는 단위픽셀을 복수개 포함하는 픽셀 어레이; 및
상기 복수개의 단위픽셀에 포함된 복수개의 상기 리셋 트랜지스터(RX)에 각각 연결되는 보정회로를 포함하며,
상기 보정회로는 각각의 단위 픽셀에 상이한 전압을 인가하여, 상기 광전 변환 소자(PD)에서 생성되는 광전하의 양을 조절하는 이미지 센서. - 제 1항에 있어서, 상기 보정회로는,
상기 조절된 광전하의 양에 따라 상기 복수개의 단위 픽셀에서 출력되는 신호를 기초로 함수를 생성하는 이미지 센서. - 제2항에 있어서, 상기 보정회로는,
상기 출력되는 신호가 비선형인 경우, 상기 생성된 함수를 기초로 상기 비선형인 출력 신호를 선형 출력 신호로 보정하는 이미지 센서. - 제 1항에 있어서, 상기 보정회로는,
복수의 저항소자를 포함하고, 제1 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX)와 제2 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX) 사이에 상기 복수의 저항소자 중 적어도 하나가 연결되며,
상기 제2 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX)와 제3 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX) 사이에 상기 복수의 저항 소자 중 적어도 하나가 연결되는 이미지 센서. - 제 4항에 있어서,
상기 연결되는 저항소자는 상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 제3 픽셀의 리셋 트랜지스터(RX) 중 드레인에 연결되는 이미지 센서. - 제 1항에 있어서, 상기 보정회로는,
상기 복수개의 단위 픽셀 각각에서 출력되는 신호를 판독(readout)하는 이미지 센서. - 제 1항에 있어서, 상기 보정회로는,
상기 조절된 광전하의 양에 따라 상기 복수개의 단위 픽셀에서 출력되는 신호를 기초로 참조 테이블을 생성하는 이미지 센서. - 제 7항에 있어서, 상기 보정회로는,
상기 출력되는 신호가 비선형인 경우, 상기 생성된 참조 테이블을 기초로 상기 비선형인 출력 신호를 선형 출력 신호로 보정하는 이미지 센서. - 제1항의 이미지 센서; 및
상기 이미지 센서의 동작을 제어하기 위한 프로세서를 포함하는 이미지 처리 장치. - 제 9항에 있어서,
상기 이미지 처리 장치는 DSLR 카메라(digital single-lens reflex camera)인이미지 처리 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020110068001A KR101838894B1 (ko) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 |
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Cited By (3)
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| US9762821B2 (en) | 2014-07-14 | 2017-09-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Unit pixel of image sensor, image sensor, and computing system having the same |
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| US6797933B1 (en) * | 2001-06-29 | 2004-09-28 | Vanguard International Semiconductor Corporation | On-chip design-for-testing structure for CMOS APS (active pixel sensor) image sensor |
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| JP4556722B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-10-06 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 撮像装置 |
| JP5274166B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2013-08-28 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像システム |
| KR101597785B1 (ko) * | 2009-07-14 | 2016-02-25 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 영상 처리 방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9762821B2 (en) | 2014-07-14 | 2017-09-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Unit pixel of image sensor, image sensor, and computing system having the same |
| US10687010B2 (en) | 2018-03-09 | 2020-06-16 | SK Hynix Inc. | Single-slope comparison device with high resolution and low noise and CMOS image sensor including the same |
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