KR20150037018A - CMOS image sensor for preventing flicker noise - Google Patents

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KR20150037018A
KR20150037018A KR20130116176A KR20130116176A KR20150037018A KR 20150037018 A KR20150037018 A KR 20150037018A KR 20130116176 A KR20130116176 A KR 20130116176A KR 20130116176 A KR20130116176 A KR 20130116176A KR 20150037018 A KR20150037018 A KR 20150037018A
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신현택
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클레어픽셀 주식회사
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Abstract

Disclosed is a CMOS image sensor for preventing flicker noise. The CMOS image sensor includes: a first photo diode which has a first size and is operated for a first exposure time; a first transfer transistor which transfers charges stored in the first photo diode to a floating diffusion region; a second photo diode which has a second size which is relatively larger than the first size; and a second transfer transistor which transfers charges stored in the second photo diode to the floating diffusion region.

Description

플리커 노이즈 방지를 위한 씨모스 이미지 센서{CMOS image sensor for preventing flicker noise}Technical Field [0001] The present invention relates to a CMOS image sensor for preventing flicker noise,

본 발명은 플리커 노이즈 방지를 위한 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a CMOS image sensor for preventing flicker noise.

플리커(flicker) 노이즈는 상용 교류 전원에 의해 점등되는 형광등의 조명상태에서 카메라 등의 광학 영상장치를 이용하여 피사체가 촬영되는 경우 발생하는 일종의 주파수 불일치에 의한 줄무늬 형태의 노이즈로서, 형광등의 휘도 변화의 주파수와 카메라의 수직 동기 주파수의 차이에 의해 출력된 영상신호에 시간적인 명암의 변화가 발생하게 되는 노이즈를 의미한다.Flicker noise is a noise in the form of a stripe pattern caused by a kind of frequency mismatch that occurs when a subject is photographed using an optical imaging device such as a camera in a lighting state of a fluorescent lamp illuminated by a commercial AC power source. Refers to a noise in which a temporal change in brightness occurs in a video signal output due to a difference between a frequency and a vertical synchronization frequency of the camera.

일반적으로 씨모스 이미지 센서는 이미지를 찍어내는 화소부와 화소부에서 생성된 이미지 정보를 처리하는 신호처리부로 구성된다. Generally, a CMOS image sensor is composed of a pixel portion for taking an image and a signal processing portion for processing image information generated in the pixel portion.

이미지 센서의 화소부는 수십 내지 수백만개의 미세한 단위 화소가 모여서 구성되는데, 이미지를 찍기 위해서 화소를 빛에 노출시킬 때, 모든 화소를 한꺼번에 노출시키지는 않는다. 이는 씨모스 이미지 센서의 특징으로, 모든 화소를 빛에 한꺼번에 노출시키게 되면 누설 전류가 증가하는 단점이 있기 때문이다. The pixel portion of the image sensor is composed of several tens to several millions of fine unit pixels. When a pixel is exposed to light in order to take an image, not all the pixels are exposed at the same time. This is because of the feature of the CMOS image sensor that if all the pixels are exposed to light at once, the leakage current increases.

이 때문에 씨모스 이미지 센서에서는 예를 들어 800x600급의 이미지 센서의 경우 800개의 단위 화소가 배열된 로우(row), 즉 라인(line) 별로 화소를 빛에 차례로 노출시키는 방법(롤링 셔터 방식)을 채택하고 있다. For this reason, in the CMOS image sensor, for example, 800 × 600 image sensor adopts a method of sequentially exposing pixels to light in a row where 800 unit pixels are arranged, that is, a line (rolling shutter method) .

이를 참조하여 씨모스 이미지 센서의 동작을 설명하면 먼저, 하나의 라인을 빛에 노출시켜 일정한 집광시간 동안 광전변환소자(예를 들면, 포토 다이오드)로 빛을 받아들인다. 다음으로, 일정간격 후에 다음 라인이 노출되어 일정한 집광시간 동안 이미지정보를 생성해 낸다. 이와 같이 생성된 이미지정보는 외부의 메모리 등에 저장되었다가 신호 처리부에서 처리하여 이미지 재현에 사용된다.Referring to the operation of the CMOS image sensor, one line is exposed to light and receives light through a photoelectric conversion element (for example, a photodiode) for a predetermined light-condensing time. Next, after a predetermined interval, the next line is exposed and image information is generated for a constant light-condensing time. The image information thus generated is stored in an external memory or the like, and then processed by the signal processing unit and used for image reproduction.

이러한 라인별 집광 시간이, 형광등에 사용되는 전원 주기의 정수배가 아닐 경우에는 플리커 노이즈가 발생한다.Flicker noise occurs when the line-by-line convergence time is not an integral multiple of the power supply period used for a fluorescent lamp.

이와 관련하여, 각 라인별 에너지 분포와 플리커 노이즈 발생 상태를 도시한 도 1을 참조하여 간략히 설명한다.In this connection, a brief description will be made with reference to Fig. 1 showing the energy distribution and flicker noise occurrence state for each line.

형광등 광원의 에너지 분포는 주기적으로 변화하며, 광원의 공급 전원이 60Hz인 경우를 가정하면 주기(T)는 1/120초(8.33ms)이다. 도 1은 이미지 센서의 라인별 노출시간(t, 집광시간)이 형광등의 공급 전원의 주기(T)의 정수배가 아닌 경우를 가정하며, 도면에서 △는 하나의 라인이 노출되고 다음 라인이 노출되기까지의 시간간격을 나타낸다,The energy distribution of the fluorescent light source periodically changes. Assuming that the power source of the light source is 60 Hz, the period T is 1/120 second (8.33 ms). 1, it is assumed that the exposure time (t, condensing time) per line of the image sensor is not an integral multiple of the period T of the power supply of the fluorescent lamp. In the drawing,? Indicates that one line is exposed and the next line is exposed , ≪ / RTI >

이와 같이 라인별 노출시간이 형광등 주기의 정수배가 아니라면, 각각의 라인이 집광하는 시간이 모두 t 로써 동일할지라도, 각각의 라인별로 들어오는 빛의 에너지는 차이가 있게 된다. 이러한 에너지 차이는 각 라인의 휘도(bright)에 영향을 주게 되며, 이러한 휘도 차이가 이미지에 줄무늬 굴곡을 발생시키는 것이다. Thus, if the exposure time per line is not an integer multiple of the fluorescent lamp cycle, the energy of light entering each line will be different, although the time for each line to converge is the same as t. Such an energy difference affects the brightness of each line, and this difference in brightness causes a stripe bend in the image.

일반적으로 이미지 센서는 자동노출(AE, Auto Exposure) 이라는 기능을 가지고 있는데, 이는 노출시간을 조절하거나 또는 이미지 정보를 처리할 때의 이득(gain) 값을 조절함으로써, 피사체 주위의 밝기에 따라 휘도를 조절하여 사람이 편하게 느낄 수 있는 이미지를 찍을 수 있게 하는 기능이다.In general, the image sensor has a function called auto exposure (AE, Auto Exposure), which adjusts the exposure time or the gain value when processing image information, thereby adjusting the brightness according to the brightness around the subject This function allows you to take an image that you feel comfortable with.

그러나, 자동노출에서 노출시간을 조정함으로써 적절한 휘도값을 얻는 경우라도 조정된 노출시간이 형광등 주기의 정수배가 아니라면 전술한 바와 같은 플리커 노이즈가 발생하는 단점이 있었다.
However, even when an appropriate luminance value is obtained by adjusting the exposure time in the automatic exposure, there is a disadvantage that the above-described flicker noise occurs if the adjusted exposure time is not an integer multiple of the fluorescent lamp cycle.

본 발명은 형광등과 같이 교류 전원을 이용하는 광원에 의한 조명 상황에서 광학 영상장치를 이용하여 피사체를 촬영하는 경우에도 플리커 노이즈의 발생이 방지될 수 있는 씨모스 이미지 센서를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a CMOS image sensor capable of preventing flicker noise from occurring even when an object is photographed using an optical imaging device in an illumination state by a light source using an AC power source such as a fluorescent lamp.

본 발명은 저조도 환경에서는 고감도용 포토 다이오드와 플리커 제거용 포토 다이오드를 함께 이용함으로써 밝은 영상과 높은 프레임 레이트의 유지가 가능하고, 또한 노출제어 및 ISO 감도 조절이 용이해질 수 있는 플리커 노이즈 방지를 위한 씨모스 이미지 센서를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a flicker noise preventing method which can maintain a bright image and a high frame rate by using a high sensitivity photodiode and a flicker removing photodiode together in a low illumination environment, And to provide a MOS image sensor.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

참고로, 본 출원은 지식경제부가 지원하는 국가연구개발사업인 "시스템반도체상용화기술개발사업”을 통해 개발된 결과임을 밝혀둔다. [10041125, SXGA급 자동차용 고화질 영상처리기능 및 ECU통합 SoC개발]
[Refer to 10041125, Development of high-resolution image processing function and ECU integrated SoC for SXGA-grade automobile]. This application was developed through the "System Semiconductor Commercialization Technology Development Project", a national research and development project supported by the Ministry of Knowledge Economy.

본 발명의 일 측면에 따르면, 씨모스 이미지 센서에 있어서, 제1 크기로 형성되고, 제1 노출시간으로 동작되는 제1 포토 다이오드; 상기 제1 포토 다이오드에 축적된 전하를 부유 확산 영역으로 운송하는 제1 트랜스퍼 트랜지스터; 상기 제1 크기보다 상대적으로 큰 제2 크기로 형성되는 제2 포토 다이오드; 및 상기 제2 포토 다이오드에 축적된 전하를 상기 부유 확산 영역으로 운송하는 제2 트랜스퍼 트랜지스터를 포함하는 씨모스 이미지 센서가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor, comprising: a first photodiode formed at a first size and operated at a first exposure time; A first transfer transistor for transferring charges accumulated in the first photodiode to a floating diffusion region; A second photodiode having a second size relatively larger than the first size; And a second transfer transistor for transferring the charge accumulated in the second photodiode to the floating diffusion region.

플리커 노이즈가 발생되는 촬영 환경에서, 상기 제2 트랜스퍼 트랜지스터의 동작이 중지될 수 있다.The operation of the second transfer transistor can be stopped in a shooting environment in which flicker noise is generated.

상기 제1 노출시간은 광원에 공급되는 교류 전원의 주기의 정수배로 설정될 수 있다.The first exposure time may be set to an integral multiple of the period of the AC power supplied to the light source.

상기 씨모스 이미지 센서는, 상기 제2 크기로 형성되는 n(여기서 n은 임의의 자연수)개의 제3 포토 다이오드; 및 상기 n개의 제3 포토 다이오드 각각에 축적된 전하를 상기 부유 확산 영역으로 각각 운송하기 위하여 각각의 제3 포토 다이오드에 개별적 대응하도록 구비되는 n개의 제3 트랜스퍼 트랜지스터를 더 포함할 수도 있다.
The CMOS image sensor may further include: n third photo-diodes (where n is an arbitrary natural number) formed in the second size; And n third transfer transistors provided to individually correspond to the respective third photodiodes so as to transfer charges accumulated in each of the n third photodiodes to the floating diffusion region, respectively.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 형광등과 같이 교류 전원을 이용하는 광원에 의한 조명 상황에서 광학 영상장치를 이용하여 피사체를 촬영하는 경우에도 플리커 노이즈의 발생이 방지될 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, flicker noise can be prevented from occurring even when an object is photographed using an optical imaging apparatus in an illumination state by a light source using an AC power source such as a fluorescent lamp.

또한 저조도 환경에서는 고감도용 포토 다이오드와 플리커 제거용 포토 다이오드를 함께 이용함으로써 밝은 영상과 높은 프레임 레이트의 유지가 가능하고, 또한 노출제어 및 ISO 감도 조절이 용이해지는 효과도 있다.
In addition, in a low-light environment, a high-sensitivity photodiode and a flicker removal photodiode are used together to maintain a bright image and a high frame rate, and exposure control and ISO sensitivity can be easily controlled.

도 1은 각 라인별 에너지 분포와 플리커 노이즈 발생 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소에 대한 등가 회로를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 동작 타이밍도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소에 대한 등가 회로를 나타낸 도면.
1 is a diagram showing an energy distribution and a flicker noise occurrence state for each line.
2 is a diagram illustrating an equivalent circuit for a unit pixel of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is an operation timing diagram of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention;
4 illustrates an equivalent circuit for a unit pixel of a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 동작 타이밍도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an equivalent circuit for a unit pixel of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a timing chart of operation of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention. Is an equivalent circuit diagram of a unit pixel of a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 씨모스 이미지 센서의 단위 화소는 2개의 포토 다이오드(PD, Photo Diode)(210, 230)와 5개의 NMOS 트랜지스터(Tx, Rx, Sx 및 Dx)로 구성된다. 2, a unit pixel of the CMOS image sensor is composed of two photodiodes (PDs) 210 and 230 and five NMOS transistors Tx, Rx, Sx, and Dx.

2개의 포토 다이오드(210, 230)는 후술되는 바와 같이 플리커 노이즈 방지용인 제1 포토 다이오드(210)와 고감도용인 제2 포토 다이오드(230)로 구성될 수 있다.The two photodiodes 210 and 230 may include a first photodiode 210 for preventing flicker noise and a second photodiode 230 for high sensitivity, as described later.

제2 포토 다이오드(230)는 어두운 저조도 환경에서도 밝은 영상과 높은 프레임 레이트를 확보할 수 있도록 하기 위해 제1 포토 다이오드(210)에 비해 큰 면적의 포토 다이오드 영역을 가지도록 형성될 수 있다.The second photodiode 230 may be formed to have a photodiode region having a larger area than that of the first photodiode 210 in order to secure a bright image and a high frame rate even in a dark low illumination environment.

제2 포토 다이오드(230)는 고감도용으로서 플리커 노이즈의 발생을 방지하기 위해 설정되는 노출시간을 적용하는 경우 최소 ISO 감도에서도 이미지가 포화되는 현상이 발생될 수 있으므로, 플리커 제거용으로 이용될 제1 포토 다이오드(210)에 비해 짧은 노출시간을 가지도록 설정될 수 있다. 물론 제1 포토 다이오드(210)와 같은 노출시간을 가지거나 필요에 따라서는 오히려 큰 노출시간을 가지도록 설정될 수도 있다.The second photodiode 230 may experience a phenomenon that the image is saturated even at the minimum ISO sensitivity when the exposure time set for preventing occurrence of flicker noise is applied for high sensitivity, May be set to have a shorter exposure time than the photodiode 210. Of course, it may be set to have the same exposure time as the first photodiode 210 or to have a rather large exposure time if necessary.

따라서, 제2 포토 다이오드(230)에 의해 방지되지 못하는 플리커 노이즈가 제1 포토 다이오드(210)의 구동에 의해 방지될 수 있도록 하기 위해 제1 포토 다이오드(210)의 노출시간은 광원에 공급되는 교류 전원의 주기의 정수배가 되도록 설정될 수 있다. 또한 주변 밝기 환경에 따라 ISO 감도 조절을 통해 출력의 밝기가 조정될 수도 있다.Accordingly, in order to prevent the flicker noise, which can not be prevented by the second photodiode 230, from being generated by driving the first photodiode 210, the exposure time of the first photodiode 210 is controlled by the alternating current Can be set to be an integral multiple of the period of the power supply. Also, the brightness of the output may be adjusted by adjusting the ISO sensitivity according to the surrounding brightness environment.

제1 포토 다이오드(210)와 제2 포토 다이오드(230) 각각은 각 포토 다이오드에 축적된 광전하를 부유 확산 영역(FD, Floating Diffusion)으로 운송하기 위한 제1 트랜스퍼 트랜지스터(Tx, Transfer Transistor)(220) 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터(240)에 전기적으로 각각 연결될 수 있다.Each of the first photodiode 210 and the second photodiode 230 includes a first transfer transistor Tx for transferring light charges accumulated in each photodiode to a floating diffusion region FD 220 and the second transfer transistor 240, respectively.

또한, 도시된 바와 같이 원하는 값으로 부유 확산 영역(FD)의 전위를 세팅(setting)하고 전하를 배출하여 부유 확산 영역을 리셋(reset)시키기 위한 기능을 수행하는 리셋 트랜지스터(Rx, Reset Transistor), 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 수행하는 소스 팔로워 트랜지스터(Dx, Source Follower Transistor) 및 스위칭(switching) 역할로 어드레싱(addressing)할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(Sx, Select Transistor)가 더 포함될 수 있다. As shown in the figure, a reset transistor (Rx) for setting the potential of the floating diffusion region FD to a desired value and discharging charge to reset the floating diffusion region, A source follower transistor Dx acting as a source follower buffer amplifier and a select transistor Sx allowing addressing as a switching function are further included .

이러한 씨모스 이미지 센서의 단위 화소의 동작 방식을 간단히 설명하면 다음과 같다. The operation of the unit pixel of the CMOS image sensor will be briefly described below.

먼저, 리셋 트랜지스터(Rx)가 턴 온(turn on)되면 부유 확산 영역(FD)의 전위가 인가전압(VDD)이 된다. 외부에서 포토 다이오드(PD)(210, 230)에 빛이 입사되면 전자-홀 쌍(EHP, Electron-Hole Pair)이 생성되어 신호 전하가 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)(220, 240)의 소스 영역에 축적된다. First, when the reset transistor Rx is turned on, the potential of the floating diffusion region FD becomes the applied voltage VDD. When light is incident on the photodiodes (PD) 210 and 230 from the outside, an electron-hole pair (EHP) is generated and the signal charge is accumulated in the source region of the transfer transistors Tx do.

트랜스퍼 트랜지스터(Tx)(220, 240)가 턴 온되면 축적된 신호 전하는 부유 확산 영역(FD)으로 전달되어 부유 확산 영역(FD)의 전위가 변화됨과 동시에 소스 팔로워 트랜지스터(Dx)의 게이트 전위가 변화된다. 이때, 선택 신호에 의해 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 턴 온되면 데이터(data)가 출력단(Out)으로 출력된다. When the transfer transistors Tx 220 and 240 are turned on, the stored signal charge is transferred to the floating diffusion region FD to change the potential of the floating diffusion region FD and at the same time the gate potential of the source follower transistor Dx changes do. At this time, when the select transistor Sx is turned on by the selection signal, the data data is output to the output terminal Out.

리셋 트랜지스터(Rx)가 다시 턴 온되면 부유 확산 영역(FD)의 전위가 인가 전압(VDD)이 되고, 이러한 과정을 반복하여 영상 신호가 출력된다. When the reset transistor Rx is turned on again, the potential of the floating diffusion region FD becomes the applied voltage VDD, and this process is repeated to output the video signal.

전술한 과정에서, 플리커 노이즈가 발생되는 환경에서 촬영되는 경우(즉, 교류 전원이 인가되는 광원의 조명상태에서 촬영하는 경우)라면 제1 트랜스퍼 트랜지스터(220)가 동작하여 플리커 노이즈 방지용인 제1 포토 다이오드(210)에 축적된 전하를 부유 확산(FD) 영역으로 운송함으로써 플리커 노이즈가 방지되도록 처리된다(도 3의 (a) 참조).If the image is photographed in an environment in which flicker noise is generated (that is, when the image is photographed in the illuminated state of the light source to which the AC power is applied), the first transfer transistor 220 operates to generate a first photo And the charge accumulated in the diode 210 is transferred to the floating diffusion (FD) region so as to prevent flicker noise (see Fig. 3 (a)).

이때 제1 포토 다이오드(210)에 적용되는 노출시간은 플리커 노이즈가 발생되지 않는 노출시간(예를 들어, 광원에 공급되는 교류 전원 주기의 정수배인 노출시간)을 가지도록 설정될 수 있고, 주변 밝기에 따라서 ISO 감도 조절을 통한 출력 밝기가 조절될 수 있다. 플리커 노이즈 제거의 목적으로 제1 포토 다이오드(210)가 구동되는 경우에는 제2 포토 다이오드(230)의 동작은 중지될 수 있다.The exposure time applied to the first photodiode 210 may be set to have an exposure time at which flicker noise is not generated (for example, an exposure time that is an integer multiple of the AC power supply period supplied to the light source) The brightness of the output through the ISO sensitivity adjustment can be adjusted. When the first photodiode 210 is driven for the purpose of flicker noise removal, the operation of the second photodiode 230 can be stopped.

또한 저조도 환경에서는 고감도용 포토 다이오드인 제2 포토 다이오드(230)가 독립적으로 동작되거나 더 높은 감도의 확보를 위해 플리커 노이즈 방지용인 제1 포토 다이오드(210)와 함께 동작될 수 있고, 이에 상응하여 제2 트랜스퍼 트랜지스터(240)만 독립적으로 동작(도 3의 (b) 참조)되거나 제1 트랜스퍼 트랜지스터(220)와 함께 동작(도 3의 (c) 참조)될 수 있다. In addition, in a low-illuminance environment, the second photodiode 230, which is a high-sensitivity photodiode, can be operated independently or can be operated together with the first photodiode 210 for preventing flicker noise for securing a higher sensitivity, (See FIG. 3 (b)) or only with the first transfer transistor 220 (see FIG. 3 (c)).

또한, 제2 포토 다이오드(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 이미지 센서의 단위 화소 내에 복수개 병렬 연결되어 구성될 수도 있다.
In addition, the second photodiodes 230 may be connected in parallel in a unit pixel of the image sensor as shown in FIG.

본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 소스 팔로워 트랜지스터, 셀렉트 트랜지스터 등 4개 유형의 트랜지스터를 포함하는 단위 화소를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명은 3개의 트랜지스터를 포함하는 단위 화소 또는 5개의 트랜지스터를 포함하는 단위 화소 등에 제한없이 적용될 수 있음은 당연하다.
For convenience of description, unit pixels including four types of transistors such as a transfer transistor, a reset transistor, a source follower transistor, and a select transistor are exemplified in the present specification, but the present invention is not limited thereto. For example, it is natural that the present invention can be applied without limitation to a unit pixel including three transistors or a unit pixel including five transistors.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

210 : 제1 포토 다이오드 220 : 제1 트랜스퍼 트랜지스터
230 : 제2 포토 다이오드 240 : 제2 트랜스퍼 트랜지스터
210: first photodiode 220: first transfer transistor
230: second photodiode 240: second transfer transistor

Claims (4)

씨모스 이미지 센서에 있어서,
제1 크기로 형성되고, 제1 노출시간으로 동작되는 제1 포토 다이오드;
상기 제1 포토 다이오드에 축적된 전하를 부유 확산 영역으로 운송하는 제1 트랜스퍼 트랜지스터;
상기 제1 크기보다 상대적으로 큰 제2 크기로 형성되는 제2 포토 다이오드; 및
상기 제2 포토 다이오드에 축적된 전하를 상기 부유 확산 영역으로 운송하는 제2 트랜스퍼 트랜지스터를 포함하는 씨모스 이미지 센서.
In the CMOS image sensor,
A first photodiode having a first size and operated at a first exposure time;
A first transfer transistor for transferring charges accumulated in the first photodiode to a floating diffusion region;
A second photodiode having a second size relatively larger than the first size; And
And a second transfer transistor for transferring the charge accumulated in the second photodiode to the floating diffusion region.
제1항에 있어서,
플리커 노이즈가 발생되는 촬영 환경에서, 상기 제2 트랜스퍼 트랜지스터의 동작이 중지되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.
The method according to claim 1,
The operation of the second transfer transistor is stopped in a shooting environment in which flicker noise is generated.
제1항에 있어서,
상기 제1 노출시간은 광원에 공급되는 교류 전원의 주기의 정수배로 설정되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the first exposure time is set to an integral multiple of a period of the AC power supplied to the light source.
제1항에 있어서,
상기 제2 크기로 형성되는 n(여기서 n은 임의의 자연수)개의 제3 포토 다이오드; 및
상기 n개의 제3 포토 다이오드 각각에 축적된 전하를 상기 부유 확산 영역으로 각각 운송하기 위하여 각각의 제3 포토 다이오드에 개별적 대응하도록 구비되는 n개의 제3 트랜스퍼 트랜지스터를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서.
The method according to claim 1,
N (n is an arbitrary natural number) third photodiodes formed in the second size; And
Further comprising n third transfer transistors each of which is provided to individually correspond to each third photodiode for transferring the charge accumulated in each of the n third photodiodes to the floating diffusion region, respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11658193B2 (en) 2018-01-23 2023-05-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
US10714517B2 (en) 2018-01-23 2020-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4323343B2 (en) * 2004-02-13 2009-09-02 株式会社ルネサステクノロジ Imaging apparatus and flicker detection method
JP4215167B2 (en) * 2007-01-16 2009-01-28 シャープ株式会社 Amplification type solid-state imaging device and electronic information device
KR20110037187A (en) * 2009-10-06 2011-04-13 클레어픽셀 주식회사 High sensitivity image sensor and data readout method of the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200033756A (en) * 2018-09-19 2020-03-30 삼성전자주식회사 Image sensor with lfm and reduced motion blur

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