KR20200029328A - Image sensor incuding cmos image sensor pixel and dynamic vision sensor pixel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 서로 다른 타입의 두 종류의 픽셀을 포함하는 이미지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to an image sensor including two types of pixels of different types.
이미지 센서의 대표적인 예로써, CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서와 다이나믹 비전 센서 (Dynamic Vision Sensor)가 있다. CMOS 이미지 센서는 촬영된 이미지를 사용자에게 그대로 제공한다는 장점이 있는 반면, 처리해야 하는 데이터의 양이 많다는 단점이 있다. 다이나믹 비전 센서는 빛의 세기가 변하는 이벤트만을 감지하여 사용자에게 제공하므로, 처리해야 하는 데이터의 양이 적다는 장점이 있는 반면, 사이즈가 CMOS 이미지 센서보다 크다는 단점이 있다. Typical examples of image sensors include a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor and a dynamic vision sensor. The CMOS image sensor has an advantage of providing the captured image as it is to the user, but has a disadvantage that the amount of data to be processed is large. Since the dynamic vision sensor detects and provides only the event in which the light intensity changes, it has an advantage that the amount of data to be processed is small, but has a disadvantage that the size is larger than the CMOS image sensor.
이러한 차이점에 비하여, CMOS 이미지 센서와 다이나믹 비전 센서 모두 빛을 감지하기 위한 광전 변환 소자를 필요로 한다는 공통점이 있다. 다만, 광전 변환 소자는 일반적으로 이미지 센서의 상당한 사이즈를 차지하고 있으므로, 하나의 장치 내에 CMOS 이미지 센서와 다이나믹 비전 센서를 동시에 구현하고자 하는 경우, 장치의 사이즈가 커질 수 있다. 그러므로, 이미지 센서의 사이즈를 줄이고, 이미지 센서의 제조 단가를 낮출 수 있는 아키텍처를 마련하는 것이 중요한 문제로 부각되고 있다.Compared to these differences, there is a commonality that both CMOS image sensors and dynamic vision sensors require photoelectric conversion elements to sense light. However, since the photoelectric conversion element generally occupies a considerable size of an image sensor, when a CMOS image sensor and a dynamic vision sensor are simultaneously implemented in one device, the size of the device may increase. Therefore, it is becoming an important issue to reduce the size of the image sensor and provide an architecture that can lower the manufacturing cost of the image sensor.
본 개시의 기술 사상은, 광전 변환 소자를 서로 공유하는 CMOS 이미지 센서와 다이나믹 비전 센서를 아키텍처를 제공한다.The technical idea of the present disclosure provides an architecture for a CMOS image sensor and a dynamic vision sensor that share a photoelectric conversion element with each other.
좀 더 구체적으로, 본 개시의 기술 사상은, 다이나믹 비전 센서가 CMOS 이미지 센서에 포함된 광전 변환 소자를 이용하는 아키텍처를 제공한다.More specifically, the technical idea of the present disclosure provides an architecture in which a dynamic vision sensor uses a photoelectric conversion element included in a CMOS image sensor.
본 개시의 실시 예에 따른 이미지 센서는, 입사된 빛에 대응하는 전하들을 생성하는 광전 변환 소자, 및 상기 생성된 전하들에 대응하는 출력 전압을 생성하는 리드아웃 회로를 포함하는 CIS 픽셀, 상기 생성된 전하들에 기반하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 감지하여 이벤트 신호를 출력하는 DVS 픽셀, 그리고 상기 리드아웃 회로가 상기 출력 전압을 생성하기 위해 설정되는 제 1 경로 또는 상기 생성된 전하들이 상기 DVS 픽셀로 제공되는 제 2 경로를 제어하는 이미지 신호 프로세서를 포함한다.An image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure includes a CIS pixel including a photoelectric conversion element generating charges corresponding to incident light and a lead-out circuit generating an output voltage corresponding to the generated charges, the generation DVS pixels outputting an event signal by detecting the intensity change of the incident light based on the charged charges, and the first path or the generated charges set by the readout circuit to generate the output voltage are the DVS And an image signal processor that controls the second path provided to the pixel.
본 개시의 다른 실시 예에 따른 이미지 센서는, 입사된 빛에 대응하는 전하들을 생성하는 광전 변환 소자, 상기 생성된 전하가 전달되는 플로팅 확산 노드에 게이트 전극이 연결되는 구동 트랜지스터, 및 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키는 리셋 트랜지스터를 포함하는 CIS 픽셀, 로그 전류원을 포함하며, 상기 축적된 전하들에 기반하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 감지하여 이벤트 신호를 출력하는 DVS 픽셀, 그리고 상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 구동 트랜지스터의 일단이 상기 로그 전류원에 연결되도록 제어하는 이미지 신호 프로세서를 포함한다.An image sensor according to another exemplary embodiment of the present disclosure includes a photoelectric conversion element generating charges corresponding to incident light, a driving transistor having a gate electrode connected to a floating diffusion node to which the generated charge is transferred, and the floating diffusion node A CIS pixel including a reset transistor for resetting, a DVS pixel including a log current source, and outputting an event signal by detecting a change in intensity of the incident light based on the accumulated charges, and a gate electrode of the reset transistor And an image signal processor controlling one end of the driving transistor to be connected to the log current source.
본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 이미지 센서는, 복수의 CIS 픽셀들을 포함하는 CIS 픽셀 어레이가 형성되며, 각 CIS 픽셀은 입사된 빛에 대응하는 전하들을 생성하는 광전 변환 소자 및 상기 생성된 전하들에 대응하는 출력 전압을 생성하는 리드아웃 회로를 포함하는, 제 1 기판, 그리고 복수의 DVS 픽셀들을 포함하는 DVS 픽셀 어레이가 형성되며, 각 DVS 픽셀은 상기 생성된 전하들에 기반하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 감지하여 이벤트 신호를 출력하는 DVS 픽셀들을 포함하는, 제 2 기판, 그리고 상기 광전 변환 소자들 중 적어도 일부에 의해 생성된 전하들이, 상기 복수의 CIS 픽셀들 중 하나의 CIS 픽셀로 제공되는 경로를 제어하는 이미지 신호 프로세서를 포함한다.In an image sensor according to another embodiment of the present disclosure, a CIS pixel array including a plurality of CIS pixels is formed, and each CIS pixel is a photoelectric conversion element generating charges corresponding to incident light and the generated charges A DVS pixel array including a plurality of DVS pixels is formed, the first substrate comprising a lead-out circuit generating an output voltage corresponding to each DVS pixel, and each DVS pixel is based on the generated charges. Charges generated by at least some of the second substrate and the photoelectric conversion elements, including DVS pixels outputting an event signal by detecting a change in intensity of the, are provided as one CIS pixel of the plurality of CIS pixels It includes an image signal processor to control the path.
본 개시의 예시적인 실시 예들에 의하면, 다이나믹 비전 센서는 CMOS 이미지 센서에 포함된 광전 변환 소자를 이용한다.According to exemplary embodiments of the present disclosure, the dynamic vision sensor uses a photoelectric conversion element included in a CMOS image sensor.
그 결과, 이미지 센서의 사이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제조 비용을 낮출 수 있다.As a result, not only can the size of the image sensor be reduced, but also the manufacturing cost can be reduced.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서를 도시한다.
도 2는 도 1의 CMOS 이미지 센서의 예시적인 구성을 도시한다.
도 3은 도 2의 CIS 픽셀의 예시적인 구성을 도시하는 회로도이다.
도 4는 도 1의 다이나믹 비전 센서의 예시적인 구성을 도시한다.
도 5는 도 4의 픽셀 DVS 픽셀 어레이를 구성하는 DVS 픽셀의 예시적인 구성을 도시하는 회로도이다.
도 6은 도 5의 DVS 픽셀 백-엔드 회로의 예시적인 구성을 도시한다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따라 CIS 픽셀들과 DVS 픽셀이 광전 변환 소자PSD)들을 공유하는 것을 개념적으로 도시한다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 단면도를 도시한다.
도 9는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 10은 도 9의 이미지 센서의 제 1 모드에서의 동작을 도시한다.
도 11은 도 9의 이미지 센서의 제 2 모드에서의 동작을 도시한다.
도 12는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 13은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 14는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 15는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 16은 도 2의 CIS 픽셀의 예시적인 구성을 도시하는 회로도이다.
도 17은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 18은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 19는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 20은 도 19의 이미지 센서의 제 1 모드에서의 동작을 도시한다.
도 21은 도 19의 이미지 센서의 제 2 모드에서의 동작을 도시한다.
도 22는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 23은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.
도 24는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.1 shows an image sensor according to an example embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 shows an exemplary configuration of the CMOS image sensor of FIG. 1.
3 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the CIS pixel of FIG. 2.
FIG. 4 shows an exemplary configuration of the dynamic vision sensor of FIG. 1.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of DVS pixels constituting the pixel DVS pixel array of FIG. 4.
FIG. 6 shows an exemplary configuration of the DVS pixel back-end circuit of FIG. 5.
7 conceptually illustrates that CIS pixels and DVS pixels share photoelectric conversion elements (PSDs) according to an embodiment of the present disclosure.
8 shows a cross-sectional view of an image sensor in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
9 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 10 shows operation in the first mode of the image sensor of FIG. 9.
FIG. 11 shows the operation of the image sensor of FIG. 9 in a second mode.
12 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
13 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
14 shows a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
15 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
16 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the CIS pixel of FIG. 2.
17 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
18 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
19 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
20 shows the operation of the image sensor of FIG. 19 in the first mode.
FIG. 21 shows operation in the second mode of the image sensor of FIG. 19.
22 shows a circuit diagram of an image sensor according to an example embodiment of the present disclosure.
23 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
24 shows a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail so that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention can easily implement the present invention.
상세한 설명에서 사용되는 부 또는 유닛(unit), 모듈(module), 블록(block), ~기(~or, ~er) 등의 용어들을 참조하여 설명되는 구성 요소들 및 도면에 도시된 기능 블록들은 소프트웨어, 또는 하드웨어, 또는 그것들의 조합의 형태로 구현될 수 있다. 예시적으로, 소프트웨어는 기계 코드, 펌웨어, 임베디드 코드, 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 예를 들어, 하드웨어는 전기 회로, 전자 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어들, 압력 센서, 관성 센서, 멤즈 (microelectromechanical system; MEMS), 수동 소자, 또는 그것들의 조합을 포함할 수 있다. 나아가, 본 명세서에서 제 1 구성 요소가 제 2 구성 요소에 연결된다 함은, 제 3 구성 요소를 사이에 두고 두 구성 요소들이 연결되는 경우를 포함한다.The functional blocks shown in the drawings and components described with reference to terms such as a part or a unit, a module, a block, and ~ or (~ er) used in the detailed description It may be implemented in the form of software, hardware, or a combination thereof. Illustratively, the software can be machine code, firmware, embedded code, and application software. For example, hardware may include electrical circuits, electronic circuits, processors, computers, integrated circuits, integrated circuit cores, pressure sensors, inertial sensors, microelectromechanical systems (MEMS), passive elements, or combinations thereof. . Furthermore, in the present specification, the connection of the first component to the second component includes a case in which two components are connected with the third component interposed therebetween.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서(1000)를 도시한다. 이미지 센서(1000)는 이미지 신호 프로세서(1100), CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서(1200), 및 다이나믹 비전 센서 (Dynamic Vision Sensor; DVS)(1300)를 포함한다.1 shows an
이미지 신호 프로세서(1100)는 CMOS 이미지 센서(1200) 및/또는 다이나믹 비전 센서(1300)로부터 출력되는 신호들을 처리하여 이미지 (IMG)를 생성할 수 있다. 실시 예에 있어서, 이미지 신호 프로세서(1100)는 CMOS 이미지 센서(1200)로부터 수신되는 프레임 기반의 이미지 데이터를 처리하여 이미지(IMG)를 생성할 수 있다. 또는, 이미지 신호 프로세서(1100)는 다이나믹 비전 센서(1300)로부터 수신되는 패킷 기반 또는 프레임 기반의 이미지 데이터를 처리하여 이미지(IMG)를 생성할 수 있다.The
이미지 신호 프로세서(1100)는 CMOS 이미지 센서(1200)로부터 수신된 이미지 데이터에 대하여 다양한 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 이미지 신호 프로세서(1100)는 색 보간(Color interpolation), 색 보정(Color correction), 자동 백색 보정(Auto white balance), 감마 보정(Gamma correction), 색 포화 보정(Color saturation correction), 포맷 변환(Formatting), 불량 픽셀 보정(Bad Pixel Correction), 색도 보정(Hue correction) 등과 같은 다양한 처리를 수행할 수 있다.The
이미지 신호 프로세서(1100)는 다이나믹 비전 센서(1300)로부터 수신된 이미지 데이터에 대하여 다양한 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 이미지 신호 프로세서(1100)는 다이나믹 비전 센서(1300)를 구성하는 인접하는 픽셀들의 타임스탬프 값들의 시간적 상관 관계(temporal correlation)를 이용하여 노이즈 픽셀(noise pixel), 핫픽셀(hot pixel), 또는 데드 픽셀(dead pixel)의 타임스탬프 값을 보정할 수 있다.The
CMOS 이미지 센서(1200)는 각각이 광전 변환 소자(photoelectric conversion device; PSD)를 포함하는 복수의 CIS (CMOS Image Sensor) 픽셀들을 포함한다. 반면, 다이나믹 비전 센서(1300)를 구성하는 각 DVS 픽셀은 광전 변환 소자를 포함하지 않는다. 대신에, 다이나믹 비전 센서(1300)는 CMOS 이미지 센서(1200)의 광전 변환 소자(PSD)를 사용한다. 즉, CMOS 이미지 센서(1200)와 다이나믹 비전 센서(1300)는 광전 변환 소자를 서로 공유한다. The
실시 예에 있어서, CMOS 이미지 센서(1200)가 동작 중인 경우, 광전 변환 소자(PSD)와, DVS 픽셀을 연결하는 경로는 차단된다. 반대로, 다이나믹 비전 센서(1300)가 동작 중인 경우, 광전 변환 소자(PSD)와 DVS 픽셀이 전기적으로 연결된다. 실시 예에 있어서, 이미지 신호 프로세서(1100)는 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경할 수 있다. 예를 들어, 이미지 신호 프로세서(1100)는 동작 모드를 변경하기 위한 적어도 하나의 제어 신호를 생성하여 동작 모드들 간의 스위칭을 제어할 수 있다. CMOS 이미지 센서(1200)와 다이나믹 비전 센서(1300)가 광전 변환 소자를 공유하는 구성에 의하여, 이미지 센서(1000)의 사이즈 및 제조 비용을 줄일 수 있다. 그 구체적인 구성에 대해서는 상세하게 후술될 것이다.In an embodiment, when the
한편, 본 명세서에서는 광전 변환 소자를 공유하는 CIS 픽셀과 DVS 픽셀이 개시될 것이나, 본 발명은 다른 유형의 픽셀들에도 적용될 수 있다. 예를 들어, CCD (Charge Coupled Device) 방식의 픽셀과 CIS 픽셀 간에도 본 발명이 적용될 수 있다. 나아가, CCD 방식의 픽셀과 DVS 픽셀 간에도 본 발명이 적용될 수 있다. 더 나아가, CIS 픽셀, DVS 픽셀, CCD 방식의 픽셀을 모두 포함하는 이미지 센서에도 본 발명이 적용될 수 있다.Meanwhile, in this specification, CIS pixels and DVS pixels sharing a photoelectric conversion element will be disclosed, but the present invention can be applied to other types of pixels. For example, the present invention can be applied between a CCD (Charge Coupled Device) type pixel and a CIS pixel. Furthermore, the present invention can also be applied between CCD type pixels and DVS pixels. Furthermore, the present invention can be applied to an image sensor including all CIS pixels, DVS pixels, and CCD pixels.
도 2는 도 1의 CMOS 이미지 센서(1200)의 예시적인 구성을 도시한다.FIG. 2 shows an exemplary configuration of the
CMOS 이미지 센서(1200)는 렌즈(1201)를 통하여 입사된 피사체(10)에 대한 이미지 데이터를 생성하도록 구성된다. CMOS 이미지 센서(1200)는 CIS 픽셀 어레이(1210), 로우 디코더(1220), CDS 회로(1230), ADC 회로(1240), 출력 버퍼(1250), 타이밍 컨트롤러(1260), 및 램프 생성기(1270)를 포함한다. The
CIS 픽셀 어레이(1210)는 행과 열로 배치된 복수의 CIS 픽셀(PX)들을 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 각 CIS 픽셀은 3개의 트랜지스터들로 구성되는 3TR 픽셀 구조, 4개의 트랜지스터들로 구성되는 4TR 픽셀 구조, 또는 5개의 트랜지스터들로 구성되는 5TR 픽셀 구조를 가질 수 있다. 또는, CIS 픽셀 어레이(1210)를 구성하는 CIS 픽셀들 중 적어도 두 개의 CIS 픽셀들은 동일한 플로팅 확산 영역(floating diffusion region; FD) (또는, 플로팅 확산 노드)을 서로 공유할 수 있다. 그러나, CIS 픽셀의 구조는 전술된 구성에 한정되지 않는다.The
로우 디코더(1220)는 CIS 픽셀 어레이(1210)의 행을 선택하고 구동할 수 있다. 실시 예에 있어서, 로우 디코더(1210)는 타이밍 컨트롤러(1260)로부터 출력되는 로우 어드레스 및/또는 제어 신호들을 디코딩하여, CIS 픽셀 어레이(1210)의 행을 선택하고 구동하기 위한 제어 신호들을 생성한다. 예를 들어, 로우 디코더(1220)는 선택 신호(VSEL), 리셋 신호(VRST), 및 전송 신호(VTG)를 생성하고, 선택된 행에 대응하는 픽셀들에 전송할 수 있다.The
상관 이중 샘플러(Correlated-Double Sampler; CDS)(1230)는 CIS 픽셀 어레이(1210)로부터 컬럼 라인들(CL1~CLn)을 통하여 제공되는 기준 신호와 영상 신호 세트를 순차적으로 샘플링 및 홀딩(Sampling and Holding)할 수 있다. 다시 말해, 상관 이중 샘플러(1230)는 컬럼들 각각에 대응하는 기준 신호와 영상 신호의 레벨을 샘플링하고 유지한다. 상관 이중 샘플러(1230)는, 타이밍 컨트롤러(1260)의 제어 하에, 샘플링 된 컬럼들 각각의 기준 신호 및 영상 신호 세트를 아날로그 디지털 컨버터(1240)에 제공할 수 있다. The Correlated-Double Sampler (CDS) 1230 sequentially samples and holds a reference signal and a set of image signals provided through column lines CL1 to CLn from the CIS pixel array 1210 (Sampling and Holding) )can do. In other words, the correlated
아날로그 디지털 컨버터(1240)는 상관 이중 샘플러(1230)로부터 출력되는 각 컬럼에 대응하는 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 실시 예에 있어서, 아날로그 디지털 컨버터(1240)는 상관 이중 샘플링된 신호와 램프 생성기(1270)로부터 출력되는 램프 신호를 비교하고, 비교 결과에 대응하는 디지털 신호를 생성할 수 있다.The analog-to-
출력 버퍼(1250)는 아날로그 디지털 컨버터(1240)로부터 제공되는 디지털 신호를 일시로 저장하고 출력할 수 있다. The
타이밍 컨트롤러(1260)는 CIS 픽셀 어레이(1210), 로우 디코더(1220), 상관 이중 샘플러(1230), 아날로그 디지털 컨버터(1240), 출력 버퍼(1250), 및 램프 생성기(1270) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.The
램프 신호 생성기(1270)는 램프 신호를 생성하여 아날로그 디지털 컨버터(1240)에 제공할 수 있다. The
예를 들어, 전술된 로우 디코더(1220), 상관 이중 샘플러(1230), 아날로그 디지털 컨버터(1340), 출력 버퍼(1250), 타이밍 컨트롤러(1260), 및 램프 생성기(1270) 중 적어도 일부는, CIS 주변 회로로 일컬어질 수 있다.For example, at least some of the
도 3은 도 2의 CIS 픽셀(1211)의 예시적인 구성을 도시하는 회로도이다. 예시적으로, CIS 픽셀(1211)은 네 개의 트랜지스터들로 구성되는 4TR 구조를 가질 수 있다. CIS 픽셀(1211)은 광전 변환 소자(PSD)들, 전송 트랜지스터(TG), 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(DT), 및 선택 트랜지스터(ST)를 포함할 수 있다. 3 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the
광전 변환 소자(PSD)는 입사된 빛에 응답하여 광전하(photoelectron)(이하, 전하라 칭함)들을 생성할 수 있다. 즉, 광전 변환 소자(PSD)는 광 신호를 전기 신호로 변환시켜 광전류(photocurrent; IP)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광전 변호나 소자(PSD)는 포토다이오드(photodiode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 핀드 포토다이오드(Pinned photodiode), 또는 이와 유사한 소자 등을 포함할 수 있다. The photoelectric conversion element PSD may generate photoelectrons (hereinafter referred to as charges) in response to incident light. That is, the photoelectric conversion element (PSD) may generate a photocurrent (IP) by converting an optical signal into an electrical signal. For example, the photoelectric defense or device (PSD) may include a photodiode, a photo transistor, a pinned photodiode, or similar device.
전송 트랜지스터 (TG)는 광전 변환 소자(PCD)에 의해 생성된 전하들을 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 전송 트랜지스터(TG)의 일단은 광전 변환 소자(PSD)에 연결될 수 있으며, 타단은 플로팅 확산 영역(FD)에 연결될 수 있다. 전송 트랜지스터(TG)는 로우 디코더(도 2, 1220)로부터 수신된 전송 신호(VTG)의 제어 하에 턴-온 되거나 턴-오프 될 수 있다.The transfer transistor TG may transfer charges generated by the photoelectric conversion element PCD to the floating diffusion region FD. For example, one end of the transfer transistor TG may be connected to the photoelectric conversion element PSD, and the other end may be connected to the floating diffusion region FD. The transmission transistor TG may be turned on or off under the control of the transmission signal VTG received from the row decoder (FIGS. 2 and 1220).
플로팅 확산 영역(FD)은 입사된 광량에 대응하는 전하들을 검출하는 기능을 갖는다. 전송 신호(VTG)가 활성화되는 시간 동안, 광전 변환 소자(PCD)로부터 제공된 전하들이 플로팅 확산 영역(FD)에 축적될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 소스 팔로워(Source follower) 증폭기로 구동되는 드라이브 트랜지스터(DT)의 게이트 단과 연결될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 리셋 트랜지스터(RT)의 턴-온 시 제공되는 전원 전압(VDD)에 의해 리셋될 수 있다.The floating diffusion region FD has a function of detecting charges corresponding to the amount of incident light. During the time when the transmission signal VTG is activated, charges provided from the photoelectric conversion element PCD may accumulate in the floating diffusion region FD. The floating diffusion region FD may be connected to a gate terminal of the drive transistor DT driven by a source follower amplifier. The floating diffusion region FD may be reset by the power supply voltage VDD provided when the reset transistor RT is turned on.
리셋 트랜지스터(RT)는 리셋 신호(VRST)에 의해 턴-온 되어 플로팅 확산 영역(FD)에 전원 전압(VDD)를 제공할 수 있다. 그 결과, 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하는 전원 전압(VDD) 단으로 이동하고, 플로팅 확산 영역(FD)의 전압은 리셋될 수 있다. 비록 플로팅 확산 영역(FD)으로 인가되는 전압으로써 전원 전압(VDD)이 사용되었으나, 플로팅 확산 영역(FD)을 리셋 시키기 위한 다양한 레벨의 전압(즉, 리셋 전압)이 사용되는 것으로 이해되어야 한다.The reset transistor RT is turned on by the reset signal VRST to provide a power supply voltage VDD to the floating diffusion region FD. As a result, charges accumulated in the floating diffusion region FD move to the power supply voltage VDD stage, and the voltage of the floating diffusion region FD may be reset. Although the power supply voltage VDD is used as the voltage applied to the floating diffusion region FD, it should be understood that various levels of voltage (ie, reset voltage) for resetting the floating diffusion region FD are used.
구동 트랜지스터(DT)는 소스 팔로워 증폭기로써 동작할 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 플로팅 확산 영역(FD)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하고, 이에 대응하는 출력 전압(VOUT)을 제 1 컬럼 라인(CL1)을 통하여 출력할 수 있다. 예시적으로, CIS 픽셀(1211)은 제 1 컬럼 라인(CL1)에 연결된 것으로 도시되었다.The driving transistor DT may operate as a source follower amplifier. The driving transistor DT may amplify a change in the electrical potential of the floating diffusion region FD, and output the corresponding output voltage VOUT through the first column line CL1. For example, the
선택 트랜지스터(ST)는 선택 신호(VSEL)에 의해 구동되어 행 단위로 읽어낼 픽셀을 선택할 수 있다. 선택 트랜지스터(ST)가 턴-온 되면, 플로팅 확산 영역(FD)의 포텐셜이 구동 트랜지스터(DT)를 통하여 증폭되어 선택 트랜지스터(ST)의 드레인 전극으로 전달 것이다.The selection transistor ST is driven by the selection signal VSEL to select a pixel to be read in units of rows. When the selection transistor ST is turned on, the potential of the floating diffusion region FD is amplified through the driving transistor DT and transferred to the drain electrode of the selection transistor ST.
예시적으로, 구동 트랜지스터(DT)와 선택 트랜지스터(ST)는 리드아웃 회로로써 일컬어질 수 있다. 즉, 리드아웃 회로는 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하에 대응하는 출력 전압(VOUT)을 생성할 수 있다.For example, the driving transistor DT and the selection transistor ST may be referred to as a readout circuit. That is, the lead-out circuit may generate an output voltage VOUT corresponding to the charge accumulated in the floating diffusion region FD.
도 4는 도 1의 다이나믹 비전 센서(1300)의 예시적인 구성을 도시한다. 4 shows an exemplary configuration of the
다이나믹 비전 센서(1300)는 DVS 픽셀 어레이(1310), 컬럼 AER (address event representation) 회로 (1320), 로우 AER 회로(1330), 그리고 출력 버퍼(1340)를 포함할 수 있다. 다이나믹 비전 센서(1300)는 빛의 세기가 변화하는 이벤트(이하, '이벤트'라 칭함)를 감지하고, 이벤트의 유형을 판별하고(즉, 빛의 세기가 증가하는 이벤트인지 혹은 감소하는 이벤트인지 여부), 이벤트에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 이벤트는 움직이는 객체의 윤곽(outline)에서 주로 발생할 수 있다. 다이나믹 비전 센서(1300)는 CMOS 이미지 센서(도 1, 1200)와는 달리, 세기가 변화하는 빛에 대응하는 값만을 출력하기 때문에, 다이나믹 비전 센서(1300) 및/또는 이미지 신호 프로세서(도 1, 1100)에 의해 처리되는 데이터의 양이 크게 줄어들 수 있다.The
DVS 픽셀 어레이(1310)는 복수의 행들과 복수의 열들을 따라 매트릭스 형태로 배열된 복수의 DVS 픽셀들을 포함할 수 있다. DVS 픽셀 어레이(1310)를 구성하는 복수의 픽셀들 중 이벤트를 감지한 DVS 픽셀(1311)은, 빛의 세기가 증가하거나 감소하는 이벤트가 발생하였음을 알리는 신호(column request; CR)를 컬럼 AER 회로(1320)로 전송할 수 있다.The
컬럼 AER 회로(1320)는 이벤트를 감지한 픽셀로부터 수신된 컬럼 리퀘스트(CR)에 응답하여 응답 신호(ACK)를 픽셀로 전송할 수 있다. 응답 신호(ACK)를 수신한 픽셀은, 발생한 이벤트의 극성 정보(Pol)를 로우 AER 회로(1330)로 전송할 수 있다. 컬럼 AER 회로(1320)는 이벤트를 감지한 픽셀로부터 수신된 컬럼 리퀘스트(CR)에 기초하여 이벤트를 감지한 픽셀의 컬럼 어드레스(C_ADDR)를 생성할 수 있다. The
로우 AER 회로(1330)는 이벤트를 감지한 픽셀로부터 극성 정보(Pol)를 수신할 수 있다. 로우 AER 회로(1330)는 극성 정보(Pol)에 기초하여, 이벤트가 발생한 시간에 관한 정보를 포함하는 타임스탬프를 생성할 수 있다. 예시적으로, 타임스탬프는 로우 AER 회로(1330)에 구비되는 타임 스탬퍼(1332)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 타임 스탬퍼(1332)는 수 내지 수십 마이크로 초 단위로 생성되는 타임틱(timetick)을 이용하여 구현될 수 있다. 로우 AER 회로(1330)는 극성 정보(Pol)에 응답하여 이벤트가 발생한 DVS 픽셀(1311)로 리셋 신호(RST)를 전송할 수 있다. 리셋 신호(RST)는 이벤트가 발생한 DVS 픽셀(1311)을 리셋시킬 수 있다. 나아가, 로우 AER 회로(1330)는 이벤트가 발생한 DVS 픽셀(1311)의 로우 어드레스(R_ADDR)를 생성할 수 있다.The
로우 AER 회로(1330)는 리셋 신호(RST)가 생성되는 주기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 로우 AER 회로(1330)는 너무 많은 이벤트들이 발생하여 워크로드가 증가하는 것을 방지하기 위해 특정한 주기 동안 이벤트가 발생하지 않도록 리셋 신호(RST)가 생성되는 주기를 제어할 수 있다. 즉, 로우 AER 회로(1330)는 이벤트 생성의 불응기(refractory period)를 제어할 수 있다.The
출력 버퍼(1340)는 타임스탬프, 컬럼 어드레스(C_ADDR), 로우 어드레스(R_ADDR), 및 극성 정보(Pol)에 기초하여 패킷을 생성할 수 있다. 출력 버퍼(1340)는 패킷의 앞단에 패킷의 시작을 알리는 헤더, 뒷단에 패킷의 끝을 알리는 테일을 부가할 수 있다.The
예를 들어, 전술된 컬럼 AER(1320), 로우 AER(1330), 및 출력 버퍼(1340) 중 적어도 일부는 DVS 주변 회로로 일컬어질 수 있다.For example, at least some of the
도 5는 도 4의 픽셀 DVS 픽셀 어레이를 구성하는 DVS 픽셀의 예시적인 구성을 도시하는 회로도이다. DVS 픽셀(1311)은 광 수신단(photoreceptor)(1313), 및 DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)를 포함한다. FIG. 5 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of DVS pixels constituting the pixel DVS pixel array of FIG. 4. The
광 수신단(1313)은 로그 증폭기(Logarithmic Amplifier; LA) 및 피드백 트랜지스터(FB)를 포함할 수 있다. 그러나, 광 수신단(1313)은 일반적인 DVS 픽셀과는 달리 광전 변환 소자(PSD)를 포함하지 않는다. 도면에 도시된 광전 변환 소자(PSD)는 CIS 픽셀(도 3, 1211)의 구성 요소일 수 있다. 로그 증폭기(LA)는 CIS 픽셀의 적어도 하나의 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성되는 포토 전류(IPD)에 대응하는 전압을 증폭한다. 로그 스케일의 로그 전압(VLOG)을 출력할 수 있다. 피드백 트랜지스터(FB)는 포토리셉터(1313)와 미분기(1316)와 고립시킬 수 있다. The
DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)는 로그 전압(VLOG)에 대한 다양한 처리를 수행할 수 있다. 실시 예에 있어서, DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)는 로그 전압(VLOG)를 증폭하고, 증폭된 전압과 기준 전압을 비교하여 광전 변환 소자(PSD)로 입사된 빛이 세기가 증가하거나 감소하는 빛인지 여부를 판별하고, 판별된 값에 대응하는 이벤트 신호(즉, 온-이벤트 또는 오프-이벤트)를 출력할 수 있다. DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)가 온-이벤트 또는 오프-이벤트를 출력한 후, DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)는 리셋 신호(RST)에 의해 리셋될 수 있다.The DVS pixel back-
도 6은 도 5의 DVS 픽셀 백-엔드 회로의 예시적인 구성을 도시한다. DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)는 미분기(differentiator)(1316), 비교기(1317), 및 읽기 회로(1318)를 포함할 수 있다.FIG. 6 shows an exemplary configuration of the DVS pixel back-end circuit of FIG. 5. The DVS pixel back-
미분기(1316)는 전압(VLOG)를 증폭하여 전압(VDIFF)을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미분기(1316)는 커패시터들(C1, C2), 차동 증폭기(DA), 및 리셋 신호(RST)에 의해 동작하는 스위치(SW)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 커패시터들(C1, C2)은 적어도 하나의 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전기 에너지를 저장할 수 있다. 예를 들어, 커패시터들(C1, C2)의 정전 용량들은 하나의 픽셀에서 연속하여 발생할 수 있는 두 이벤트들 사이의 최단 시간(즉, 불응기(refractory period))를 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 스위치(SW)가 리셋 신호(RST)에 의해 스위칭-온 되면, 픽셀이 초기화될 수 있다. 리셋 신호(RST)는 로우 AER 회로(예컨대, 도3, 1330)로부터 수신될 수 있다.The
비교기(1317)는 차동 증폭기(DA)의 출력 전압(VDIFF)과 기준 전압(Vref)의 레벨을 비교하여, 픽셀에서 감지된 이벤트가 온-이벤트인지 또는 오프-이벤트인지 여부를 판별할 수 있다. 빛의 세기가 증가하는 이벤트가 감지되면, 비교기(1317)는 온-이벤트임을 나타내는 신호(ON)를 출력할 수 있으며, 빛의 세기가 감소하는 이벤트가 감지되면, 비교기(1317)는 오프-이벤트임을 나타내는 신호(OFF)를 출력할 수 있다. The
읽기 회로(1318)는 픽셀에서 발생한 이벤트에 관한 정보를 전송할 수 있다. 읽기 회로(1318)로부터 출력되는 이벤트에 관한 정보는 발생한 이벤트가 온-이벤트 인지 또는 오프-이벤트인지 여부에 관한 정보(예컨대, 비트)를 포함할 수 있다. 읽기 회로(1318)로부터 출력되는 이벤트에 관한 는 극성 정보(도 4, Pol)로 일컬어질 수 있다. 극성 정보는 로우 AER 회로(도 4, 1330)로 전송될 수 있다. The
한편, 본 실시 예에서 도시된 픽셀의 구성은 예시적인 것이며, 변화하는 빛의 세기를 감지하여 이벤트의 유형을 판별하도록 구성되는 다양한 구성의 DVS 픽셀에도 본 발명이 적용될 것이다.On the other hand, the configuration of the pixel illustrated in this embodiment is exemplary, and the present invention will also be applied to DVS pixels of various configurations configured to determine the type of event by sensing the intensity of light that changes.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따라 CIS 픽셀들과 DVS 픽셀이 광전 변환 소자PSD)들을 공유하는 것을 개념적으로 도시한다. 7 conceptually illustrates that CIS pixels and DVS pixels share photoelectric conversion elements (PSDs) according to an embodiment of the present disclosure.
예시적으로, 평면적 관점(plan view)에서 (즉, Z축 방향으로 픽셀들을 바라보는 관점에서), 하나의 DVS 픽셀에 네 개의 CIS 픽셀들이 대응할 수 있다. 이는 일반적으로 DVS 픽셀의 사이즈가 CIS 픽셀의 사이즈보다 크다는 것에 기인한다. 그러나, 하나의 DVS 픽셀에 대응하는 DVS 픽셀의 개수는 픽셀의 사이즈에 따라 다를 수 있으며, 도면에 도시된 것에 한정되지 않는다.For example, four CIS pixels may correspond to one DVS pixel in a plan view (ie, a view of pixels in the Z-axis direction). This is usually due to the size of DVS pixels being larger than the size of CIS pixels. However, the number of DVS pixels corresponding to one DVS pixel may vary depending on the size of the pixel, and is not limited to that shown in the figure.
각 CIS 픽셀(1211)의 광전 변환 소자(PSD)는 인터커넥터(IC)를 통하여 DVS 픽셀(1311)로 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 이미지 센서(도 1, 1000)가 DVS 모드로 동작하는 경우, CIS 픽셀(1211)의 구성 요소들 중 광전 변환 소자(PSD)만 동작할 수 있다. 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하는 인터커넥터(IC)를 통하여 DVS 픽셀(1311)로 전달된다. 실시 예에 있어서, 인터커넥터(IC)는 CIS 픽셀(1211)과 DVS 픽셀(1311)을 전기적으로 연결하기 위한 다양한 구성들을 의미할 수 있다. 예를 들어, 인터커넥터(IC)는 전기 배선, 와이어, 솔더 볼, 범프, TSV (Through Silicon Via) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The photoelectric conversion element PSD of each
도 8은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 단면도를 도시한다. 도 3 및 도 5를 함께 참조하여, 이미지 센서(1000)가 DVS 모드에서 동작하는 경우를 설명한다.8 shows a cross-sectional view of an image sensor in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure. Referring to FIGS. 3 and 5 together, a case where the
이미지 센서(1000)는 CIS 픽셀(1211)을 포함하는 CIS 픽셀 어레이(1210), 및 DVS 픽셀(1311)을 포함하는 DVS 픽셀 어레이(1310)를 포함한다. CIS 픽셀 어레이(1210) 상에는 렌즈(1201)들이 배치될 수 있다. CIS 픽셀 어레이(1210)와 DVS 픽셀 어레이(1310)는 각각 다른 기판 상에 형성될 수 있다.The
실시 예에 있어서, CIS 픽셀 어레이(1210)를 포함하는 제 1 기판과, DVS 픽셀 어레이(1310)를 포함하는 제 2 기판은 솔더 볼(5)을 통하여 플립-칩 본딩 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, CIS 픽셀 어레이(1210)를 포함하는 제 1 기판은 DVS 픽셀 어레이(1310)를 포함하는 제 2 기판 상에 와이어를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, CIS 픽셀 어레이(1210)를 포함하는 제 1 기판과, DVS 픽셀 어레이(1310)를 포함하는 제 2 기판은 TSV를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, CIS 픽셀 어레이(1210)를 포함하는 제 1 기판과, DVS 픽셀 어레이(1310)를 포함하는 제 2 기판은 구리-구리 접합(Cu-to-Cu bonding)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이러한 방식들은 예시적인 것이며, 본 발명은 전술된 기법들에 한정되지 않는다.In an embodiment, the first substrate including the
CIS 픽셀(1211)은 제 1 불순물 주입 영역(2)과 제 2 불순물 주입 영역(3)으로 구성되는 광전 변환 소자(PSD)를 포함한다. 제 1 불순물 주입 영역(2)과 제 2 불순물 주입 영역(3)은 서로 다른 불순물로 도핑될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 불순물 주입 영역(2)은 P형 불순물로 도핑될 수 있으며, 제 2 불순물 주입 영역(3)은 N형 불순물로 도핑될 수 있다. 렌즈(1201)들을 통해 빛이 광전 변환 소자(PSD)로 입사되면, 흡수된 빛의 세기에 대응하는 전자-정공 쌍(electron-hole pair; EHP)들이 생성된다.The
CIS 픽셀(1211)은 전송 트랜지스터(TG) 및 플로팅 확산 영역(FD)을 포함한다. 도시의 간략화를 위해 도시되지 않았지만, CIS 픽셀(1211)은 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(DT), 및 선택 트랜지스터(ST)를 더 포함할 수 있다. 전송 트랜지스터(TG)의 게이트 전극에 전송 신호(VTG)가 인가되어 전송 트랜지스터(TG)가 턴-온 되면, 제 1 불순물 주입 영역(2)과 제 2 불순물 주입 영역(3)에서 생성된 전하들은 플로팅 확산 영역(FD)으로 이동한다. 플로팅 확산 영역(FD)의 전하들은 내부 배선들(4), 솔더 볼(5), 및 내부 배선들(6)을 통하여 DVS 픽셀(1311)로 전달된다. The
DVS 픽셀(1311)은 광 수신단(1313) 및 DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)를 포함한다. 예시적으로, 하나의 DVS 픽셀(1311)은 복수의 광전 변환 소자(PSD)들로부터 수신된 전하들에 기반하여, 발생한 이벤트가 빛의 세기가 증가하는 이벤트인지 혹은 빛의 세기가 감소하는 이벤트인지 여부를 판별할 수 있다. 판별된 이벤트에 관한 정보는 내부 배선들(7)을 통하여 외부(예컨대, 도 1의 이미지 신호 프로세서(1100), CIS 주변 회로, DVS 주변 회로 등)로 전달될 수 있다.The
한편, 본 실시 예에서, CIS 픽셀 어레이(1210)와 DVS 픽셀 어레이(1310)가 각각 상부 레이어와 하부 레이어로써 직접 전기적으로 연결되는 것으로 도시되었으나, 다른 실시 예에서는 이와 다를 수 있다. 즉, CIS 픽셀 어레이(1210)와 DVS 픽셀 어레이(1310) 사이에, 이미지 신호 프로세서(1100), CIS 주변 회로, 및 DVS 주변 회로 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 다만 이 경우에도, 플로팅 확산 영역(FD)의 전하들을 DVS 픽셀(1311)로 전달하기 위한 구성(즉, 내부 배선들(4, 5, 6)과 같은 내부 배선들)이 도 8과 유사하게 구비될 것이다.On the other hand, in this embodiment, the
다시 도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 불순물 주입 영역(2)과 제 2 불순물 주입 영역(3)으로 구성된 광전 변환 소자의 사이즈는 상당하며, 이는 칩 사이즈의 크기를 증가시키는 요인이다. 그러나, 본 개시의 예시적인 실시 예에 의하면, DVS 픽셀(1311)은 복수의 CIS 픽셀들(1211)의 광전 변환 소자들을 공유한다. 그러므로, 이미지 센서의 사이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제조 단가도 절감할 수 있다.Referring back to FIG. 8, as shown in FIG. 8, the size of the photoelectric conversion element composed of the first impurity implantation region 2 and the second
도 9는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다. 이미지 센서(1000)는 CIS 픽셀들(1211) 및 DVS 픽셀(1311)을 포함한다. 예시적으로, 하나의 DVS 픽셀(1311)에 네 개의 CIS 픽셀들(1211)이 공통으로 연결되는 것으로 도시되었다.9 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure. The
CIS 픽셀(1211)은 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하에 대응하는 출력 전압(VOUT)을 출력하도록 구성된다. CIS 픽셀(1211)의 구체적인 구성 및 동작은 도 3에서 설명되었으므로, 상세한 설명은 생략한다. 다만, 도 3과는 달리, CIS 픽셀(1211)의 플로팅 확산 영역(FD)은 리셋 트랜지스터(RT)를 통하여 DVS 픽셀(1311)에 연결될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 플로팅 확산 영역(FD)은 리셋 트랜지스터(RT)를 통하여 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경하기 위한 구성(즉, SW1 및/또는 SW2)에 연결될 수 있다. 즉, 동작 모드에 따라, CIS 픽셀(1211)은 전원 전압(VDD) 또는 피드백 트랜지스터(FD)에 선택적으로 연결될 수 있다. The
DVS 픽셀(1311)은 CIS 픽셀(1211)의 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들을 통하여, 이벤트가 온-이벤트인지 혹은 오프-이벤트인지 여부를 판별하도록 구성된다. DVS 픽셀(1311)의 구체적인 구성 및 동작은 도 5, 6에서 설명되었다. 다만, 도 5, 6에서 도시된 것과는 달리, DVS 픽셀(1311)은 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경하기 위한 구성(예컨대, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2))을 더 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)은 이미지 신호 프로세서(1100) 또는 로우 AER(도 4, 1330)에 의해 생성된 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제어될 수 있다. The
실시 예에 있어서, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)은 동일한 구간에서 동시에 스위칭-온/오프 되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 스위치(SW1)가 NMOS 트랜지스터로 구성되는 경우, 제 2 스위치(SW2)는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. (혹은, 그 반대) 이 경우, 하나의 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)이 제어될 수 있다.In an embodiment, the first and second switches SW1 and SW2 may not be simultaneously switched on / off in the same section. For example, when the first switch SW1 is composed of an NMOS transistor, the second switch SW2 may be composed of a PMOS transistor. In this case, the first and second switches SW1 and SW2 may be controlled by one switch control signal SWC.
실시 예에 있어서, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)은 동일한 유형의 스위치로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2) 모두 NMOS 트랜지스터로 구성되거나, PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)이 동일한 구간에서 동시에 스위칭-온 되거나 스위칭-오프 되지 않도록 스위치 제어 신호(SWC)를 반전시키는 구성(예컨대, 인버터 등)이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어 신호(SWC)는 제 1 스위치(SW1)로 인가될 수 있으며, 반전된 스위치 제어 신호(미도시)는 제 2 스위치(SW2)로 인가될 수 있다.In an embodiment, the first and second switches SW1 and SW2 may be composed of the same type of switch. For example, both the first and second switches SW1 and SW2 may be composed of NMOS transistors or PMOS transistors. In this case, a configuration (eg, an inverter, etc.) for inverting the switch control signal SWC such that the first and second switches SW1 and SW2 are simultaneously switched-on or not switched-off in the same section may be further provided. have. For example, the switch control signal SWC may be applied to the first switch SW1, and the inverted switch control signal (not shown) may be applied to the second switch SW2.
실시 예에 있어서, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)은 동일한 유형의 스위치로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)을 각각 제어하기 위한 복수의 제어 신호들이 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)에 각각 인가될 수 있다.In an embodiment, the first and second switches SW1 and SW2 may be composed of the same type of switch. For example, a plurality of control signals for controlling the first and second switches SW1 and SW2, respectively, may be applied to the first and second switches SW1 and SW2, respectively.
한편, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)은 예시적인 것이다. 즉, 다른 실시 예들에서, CIS 픽셀들(1211)을 전원 전압(VDD) 또는 피드백 트랜지스터(FB)에 선택적으로 연결시키는 다양한 구성이 채택될 수 있다. 그리고 도면에 도시된 것과는 달리, 다른 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)은 DVS 픽셀(1311)의 외부에 구비될 수 있으며, CIS 픽셀(1211)의 내부에 구비될 수도 있다. 즉, 도면에 도시된 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)의 구성 및 배치는 본 발명을 한정하기 위해 의도된 것은 아니다. 상술된 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)의 구성 및 동작은 이하 설명될 실시 예들에도 동일/유사하게 적용될 것이다.Meanwhile, the first and second switches SW1 and SW2 are exemplary. That is, in other embodiments, various configurations for selectively connecting the
도 10은 도 9의 이미지 센서의 제 1 모드에서의 동작을 도시한다. FIG. 10 shows operation in the first mode of the image sensor of FIG. 9.
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 되며, 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-오프 된다. 그 결과, 전원 전압(VDD)는 인터커넥터(IC)를 통하여 리셋 트랜지스터(RT)의 드레인 전극으로 인가된다. CIS 픽셀(1211)을 리셋시키는 구간에서, 리셋 신호(VRST)에 의해 리셋 트랜지스터(RT)가 턴-온 되면, 전원 전압(VDD)에 의해 플로팅 확산 영역(FD)은 리셋될 것이다. 대신에, 제 1 모드에서, 제 1 및 제 2 스위치들(SW1, SW2)을 제외한 다른 구성요소들은 동작하지 않는다. In the first mode, the
도 11은 도 9의 이미지 센서의 제 2 모드에서의 동작을 도시한다. FIG. 11 shows the operation of the image sensor of FIG. 9 in a second mode.
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-오프 되며, 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-온 된다. 전송 트랜지스터(TG)가 턴-온 되면, 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들은 플로팅 확산 영역(FD)으로 이동한다. 그리고, 리셋 신호(VRST)에 의해 리셋 트랜지스터(RT)는 턴-온 되면, 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하들은 로그 증폭기(LA)로 입력된다. 즉, 제 2 모드에서, CIS 픽셀(1211)의 구성 요소들 중, 광전 변환 소자(PSD), 전송 트랜지스터(TG), 및 리셋 트랜지스터(RT)를 제외한 다른 구성 요소들은 동작하지 않는다. 마지막으로, 전하들의 이동에 의해 광전류(IP)가 발생함으로써, DVS 픽셀(1311)이 동작할 것이다.In the second mode, the
도 12는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다. 12 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
이미지 센서(1000)의 구성 및 동작은 도 9 내지 도 11을 통하여 설명된 것과 대체로 유사하다. 다만, 도 9 내지 도 11의 실시 예와는 달리, CIS 픽셀(1211)은 스위치 트랜지스터(SW2)를 더 포함할 수 있다. 그리고, DVS 픽셀(1311)은 제 1 스위치(SW1)만을 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 이미지 신호 프로세서(도 1, 1100) 또는 로우 디코더(도 2, 1220)는 스위치 트랜지스터(SW2)를 제어하기 위한 DVS 인에이블 신호(EN_DVS)를 생성할 수 있다.The configuration and operation of the
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에 스위치 트랜지스터(SW2)는 턴-오프 되며, CIS 픽셀(1211)의 다른 구성 요소들은 일반적인 CIS 픽셀과 유사하게 동작한다. 그리고, DVS 픽셀(1311)은 동작하지 않는다.In the first mode, the
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. DVS 인에이블 신호(EN_DVS)의 제어 하에 스위치 트랜지스터(SW2)는 턴-온 된다. CIS 픽셀(1211)의 구성 요소들 중 광전 변환 소자(PSD)와 스위치 트랜지스터(SW2)를 제외한 다른 구성 요소들은 동작하지 않는다. 그리고, 스위치 제어 신호(SWC)에 제어 하에 제 1 스위치(SW1)도 스위칭-온 된다. 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들의 이동에 의해 광전류(IP)가 발생한다. 광전류(IP)가 로그 증폭기(LA)로 입력됨으로써, DVS 픽셀(1311)이 동작할 것이다.In the second mode, the
도 13은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다. 본 실시 예는, CIS 픽셀(1311)이 제 1 스위치(SW1)를 포함하고, DVS 픽셀(1311)이 스위치 트랜지스터(SW2)를 포함한다는 점에서, 도 13의 실시 예와 유사하다. 다만, 스위치 트랜지스터(SW2)는 플로팅 확산 영역(FD)과 같은 노드에 연결될 수 있다. 13 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure. This embodiment is similar to the embodiment of FIG. 13 in that the
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에 스위치 트랜지스터(SW2)가 턴-오프 되며, CIS 픽셀(1211)의 다른 구성 요소들은 일반적인 CIS 픽셀과 유사하게 동작한다. 그리고, DVS 픽셀(1311)은 동작하지 않는다. 즉, 제 1 모드에서의 CIS 픽셀(1211)의 동작은 도 13의 실시 예와 동일하다.In the first mode, the
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. DVS 인에이블 신호(EN_DVS)의 제어 하에 스위치 트랜지스터(SW2)는 턴-온 된다. CIS 픽셀(1211)의 구성 요소들 중 광전 변환 소자(PSD), 전송 트랜지스터(TG), 및 스위치 트랜지스터(SW2)를 제외한 다른 구성 요소들은 동작하지 않는다. 즉, 전송 트랜지스터(TG)가 동작한다는 점에서, 도 13의 실시 예와 차이가 있다. 그리고, 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 스위치(SW1)도 스위칭-온 된다. 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들의 이동에 의해 광전류(IP)가 발생함으로써, DVS 픽셀(1311)이 동작할 것이다.In the second mode, the
도 14는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서(1000)의 회로도를 도시한다. 14 shows a circuit diagram of an
CIS 픽셀(1211)은 광전 변환 소자(PSD), 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(DT), 및 선택 트랜지스터(ST)를 포함할 수 있다. 즉, 앞선 실시 예들과는 달리, CIS 픽셀(1211)은 3 개의 트랜지스터들을 포함하며, 전송 트랜지스터(예컨대, 도 9의 TG)를 포함하지 않는다. The
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)은 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에, 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 되며 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-오프 될 수 있다. 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들은 플로팅 확산 영역(FD)으로 바로 전달될 수 있다. 선택 신호(VSEL)에 의한 선택 트랜지스터(ST)의 턴-온 시, 플로팅 확산 영역(FD)의 전하에 대응하는 출력 전압(VOUT)이 출력되는 과정은 앞서 도 3의 실시 예에서 설명된 것과 유사하다.In the first mode, the
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-오프 되며 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-온 될 수 있다. 그리고 리셋 신호(VRST)의 제어 하에 리셋 트랜지스터(RT)는 턴-온 된다. 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들에 의해 광전류(IP)가 생성되며, DVS 픽셀(1311)이 동작할 것이다.In the second mode, the
도 15는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서(1000)의 회로도를 도시한다.15 is a circuit diagram of an
CIS 픽셀(1211)은 광전 변환 소자(PSD), 전송 트랜지스터(TG), 리셋 트랜지스터(RT), 제 1 선택 트랜지스터(ST1), 및 제 2 선택 트랜지스터(ST2)를 포함할 수 있다. 즉, CIS 픽셀(1211)은 5TR 구조를 가질 수 있다. 제 2 선택 트랜지스터(ST2)은 선택 신호(VSEL)에 의해 턴-온 되어 전송 신호(VTG)를 전송 트랜지스터(TG)의 게이트 전극으로 전달하도록 구성된다. 제 1 및 제 2 선택 트랜지스터들(ST1, ST2)의 게이트 전극들은 서로 연결되어 선택 신호(VSEL)을 수신할 수 있다.The
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)은 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에, 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 되며 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-오프 될 수 있다. 광전 변환 소자(PSD)에 의해 생성된 전하들을 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달하기 위해, 선택 신호(VSEL)이 제 1 및 제 2 선택 트랜지스터들(ST1, ST2)에 인가될 수 있다. 제 2 선택 트랜지스터(ST2)가 턴-온 되어, 전송 신호(VTG)가 전송 트랜지스터(TG)로 인가되고, 전송 트랜지스터(TG)가 턴-온 된다. 그 결과, 전하들이 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달된다. 제 2 선택 트랜지스터(ST2)가 추가된다는 것을 제외하고, CIS 픽셀(1211)의 동작은 도 9 내지 도 11의 실시 예와 유사하다.In the first mode, the
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. 선택 신호(VSEL)에 의해 제 2 선택 트랜지스터(ST2)가 턴-온 된다. 전송 신호(VTG)가 전송 트랜지스터(TG)의 게이트 전극으로 인가되어 전송 트랜지스터(TG)가 턴-온 된다. 리셋 신호(VRST)에 의해 리셋 트랜지스터(RT)가 턴-온 된다. 그리고, 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에, 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-오프 되며 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-온 된다. 광전 변환 소자(PSD)의해 생성된 전하들의 이동에 의해 광전류(IP)가 생성되며, 광전류(IP)에 의해 DVS 픽셀(1311)이 동작할 것이다.In the second mode, the
도 16은 도 2의 CIS 픽셀의 예시적인 구성을 도시하는 회로도이다. 16 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the CIS pixel of FIG. 2.
CIS 픽셀(1211)은 광전 변환 소자들(PSD1~PSD4), 전송 트랜지스터들(TG1~TG4), 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(RT), 및 선택 트랜지스터(ST)를 포함할 수 있다. 제 1 광전 변환 소자(PSD1), 제 1 전송 트랜지스터(TG1), 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(RT), 및 선택 트랜지스터(ST)는 제 1 서브 CIS 픽셀(1211a)을 구성한다. 비록 도 16에는 제 1 서브 CIS 픽셀(1211a)이 제 1 광전 변환 소자(PSD1)와 제 1 전송 트랜지스터(TG1)만을 둘러싸는 것으로 도시되었으나, 이는 도시의 간략화를 위한 것이다. 유사하게, 제 2 광전 변환 소자(PSD2), 제 2 전송 트랜지스터(TG2), 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(RT), 및 선택 트랜지스터(ST)는 제 2 서브 CIS 픽셀(1211b)을 구성한다. 제 3 서브 CIS 픽셀(1211c) 및 제 4 서브 CIS 픽셀(1211d)도 마찬가지이다.The
제 1 내지 제 4 서브 CIS 픽셀들(1211a, 1211b, 1211c, 1211d)은 플로팅 확산 영역(FD)을 서로 공유할 수 있다. 예시적으로, 제 1 서브 CIS 픽셀(1211a)은 그린 필터를 포함할 수 있으며, 제 2 서브 CIS 픽셀(1211b)은 블루 필터를 포함할 수 있으며, 제 3 서브 CIS 픽셀(1211c)은 레드 필터를 포함할 수 있으며, 제 4 서브 CIS 픽셀(1211d)은 그린 필터를 포함할 수 있다. 레드 필터는 적색 파장 대역의 빛을 통과시키고, 그린 필터는 녹색 파장 대역의 빛을, 그리고 블루 필터는 청색 파장 대역의 빛을 통과시킬 수 있다. The first to fourth
실시 예에 있어서, 제 1 내지 제 4 서브 CIS 픽셀들(1211a, 1211b, 1211c, 1211d)은 순차적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 CIS 픽셀(1211a)의 동작 시, 제 1 전송 신호(VTG1)에 의해 제 1 전송 트랜지스터(TG1)가 턴-온 되면, 제 1 광전 변환 소자(PSD1)에 의해 생성된 전하들이 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달된다. 선택 신호(VSEL)에 의해 선택 트랜지스터(ST)가 턴-온 되면, 플로팅 확산 영역(FD)의 전하에 대응하는 출력 전압(VOUT)이 출력된다. 그리고, 리셋 신호(VRST)에 의해 리셋 트랜지스터(RT)가 턴-온 됨으로써, 플로팅 확산 영역(FD)이 리셋된다. In an embodiment, the first to fourth
제 1 서브 CIS 픽셀(1211a)의 동작 후, 제 2 서브 CIS 픽셀(1211b)이 전술된 제 1 서브 CIS 픽셀(1211a)과 유사하게 동작할 것이다. 제 3 서브 CIS 픽셀(1211c), 및 제 4 서브 CIS 픽셀(1211d)도 마찬가지이다.After the operation of the first
그러나, 전술된 픽셀 그룹 내에서의 컬러 필터 배치, 플로팅 확산 영역(FD)에 공통으로 연결되는 CIS 픽셀들의 개수, 픽셀 그룹의 구성, 픽셀 그룹의 동작 등은 예시적인 것이다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 광전 변환 소자들이 플로팅 확산 영역(FD)을 공유하는 다양한 구성의 CIS 이미지 센서에도 본 발명이 적용될 수 있다.However, the color filter arrangement within the aforementioned pixel group, the number of CIS pixels commonly connected to the floating diffusion region FD, the configuration of the pixel group, the operation of the pixel group, etc. are exemplary. The present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to CIS image sensors of various configurations in which a plurality of photoelectric conversion elements share a floating diffusion region (FD).
도 17은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다.17 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 17에 도시된 CIS 픽셀(1211)은 도 16의 CIS 픽셀(1211)과 실질적으로 동일하다. 그러므로, 도 17의 구성 요소들은 도 16과 동일하게 제 1 내지 제 4 서브 CIS 픽셀들(1211a, 1211b, 1211c, 1211d)로 칭해질 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 광전 변환 소자(PSD1), 제 1 전송 트랜지스터(TG1), 리셋 트랜지스터(RT), 구동 트랜지스터(RT), 및 선택 트랜지스터(ST)는 제 1 서브 CIS 픽셀로 칭해진다. 제 2 내지 제 4 서브 CIS 픽셀들도 유사하게 칭해진다. 도시의 간략화를 위해, 도 16에 도시된 도면 부호들(1211a, 1211b, 1211c, 1211d)은 도 17에서 생략되었다.The
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 되며, 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-오프 될 수 있다. CIS 모드에서 CIS 픽셀 (1211)을 구성하는 서브 CIS 픽셀들의 동작은 앞서 도 16을 통하여 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다. In the first mode, the
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. 전송 신호들(VTG1~ VTG4)이 전송 트랜지스터들(TG1~TG4)의 게이트 전극들로 각각 인가되어 전송 트랜지스터들(TG1~TG4)이 턴-온 된다. 리셋 신호(VRST)에 의해 리셋 트랜지스터(RT)가 턴-온 된다. 그리고, 스위치 제어 신호(SWC)의 제어 하에, 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-오프 되며 제 2 스위치(SW2)는 스위칭-온 된다. 광전 변환 소자들(PSD1~PSD4)에 의해 생성된 전하들의 이동에 의해 광전류(IP)가 생성되며, 광전류(IP)에 의해 DVS 픽셀(1311)이 동작할 것이다.In the second mode, the
실시 예에 있어서, 수신되는 광의 감도 (또는 세기)를 조절하기 위해, 전송 트랜지스터들(TG1~TG4)의 일부만이 턴-온 될 수 있다. 앞선 실시 예들과는 달리, 본 실시 예에서, 하나의 DVS 픽셀에는 16개의 CIS 픽셀들이 연결되어 있다. 그러므로, 수신되는 광의 감도 (또는 세기)를 조절하기 위해 또는 이미지 센서(1000)의 소모 전력을 줄이기 위해, 16개의 전송 트랜지스터들 중 일부만이 턴-온 될 수 있다. In an embodiment, only a portion of the transmission transistors TG1 to TG4 may be turned on to adjust the sensitivity (or intensity) of the received light. Unlike the previous embodiments, in this embodiment, 16 CIS pixels are connected to one DVS pixel. Therefore, to adjust the sensitivity (or intensity) of the received light or to reduce the power consumption of the
도 18은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서(1000)의 회로도를 도시한다. 18 shows a circuit diagram of an
이미지 센서(1000)는 복수의 광전 변환 소자(PSD)들, 제 1 트랜지스터(T1), 제 2 트랜지스터(T2), 로그 전류원(ILOG), 및 DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)를 포함한다. 실시 예에 있어서, 도 18은 이미지 센서의 전체 구성 요소들 중 이벤트 신호의 생성과 관련된 구성 요소들 만을 도시한다. 즉, 도 18에 도시된 구성 요소들은, 이미지 센서의 구성 요소들 중 DVS 모드에서 동작하는 구성 요소들만을 도시하며, CIS 픽셀의 일부 구성 요소들은 도시되지 않았다. The
도면에 도시된 구성 요소들의 동작을 간략히 설명하면, 광전 변환 소자(PSD)들에 의해 생성된 전하들에 의해 생성된 광전류(IP)에 의해 제 2 트랜지스터(T2)가 턴-온 될 수 있다. 그리고, 로그 전류원(ILOG)에 기반하는 로그 전압(VLOG)에 의해 제 1 트랜지스터(T1)가 턴-온 될 수 있다. 여기서 로그 전압(VLOG)의 크기는 로그 스케일의 값을 가질 수 있다. 예컨대, 로그 전류원(ILOG)의 전류가 출력되는 노드는 로그 전압 노드로 일컬어질 수 있다.Briefly describing the operation of the components shown in the drawing, the second transistor T2 may be turned on by the photocurrent IP generated by the charges generated by the photoelectric conversion elements PSD. In addition, the first transistor T1 may be turned on by the log voltage VLOG based on the log current source ILOG. Here, the magnitude of the log voltage VLOG may have a log scale value. For example, a node through which the current of the log current source ILOG is output may be referred to as a log voltage node.
실시 예에 있어서, 로그 전류원(ILOG)은 DVS 픽셀의 구성 요소일 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 트랜지스터들(T1, T2), 및 광전 변환 소자(PSD)들은 CIS 픽셀의 구성 요소들일 수 있다. 본 실시 예에 의하면, DVS 픽셀이 광전 변환 소자(PSD)를 포함하지 않을 뿐만 아니라, 다른 구성 요소들(즉, 제 1 및 제 2 트랜지스터들(T1, T2))도 포함하지 않는다. 그러므로, 일반적인 DVS 픽셀보다 사이즈를 더욱 줄일 수 있다. DVS 픽셀이 CIS 픽셀의 구성 요소들의 일부를 공유하는 이미지 센서의 구조에 대해서는 도 19 이하에서 상세히 설명한다. In an embodiment, the log current source ILOG may be a component of DVS pixels. In addition, the first and second transistors T1 and T2 and the photoelectric conversion elements PSD may be components of a CIS pixel. According to this embodiment, not only does the DVS pixel not include a photoelectric conversion element (PSD), but also does not include other components (ie, the first and second transistors T1 and T2). Therefore, it is possible to further reduce the size than a typical DVS pixel. The structure of the image sensor in which DVS pixels share some of the components of a CIS pixel will be described in detail below in FIG. 19.
도 19는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다. 실시 예에 있어서, 도 19는 도 18의 회로도를 구현하기 위한 이미지 센서(1000)를 도시한다. 이미지 센서(1000)는 CIS 픽셀들(1211) 및 DVS 픽셀(1311)을 포함한다. 예시적으로, 하나의 DVS 픽셀(1311)에 네 개의 CIS 픽셀들(1211)이 공통으로 연결되는 것으로 도시되었다. 19 is a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure. In an embodiment, FIG. 19 shows an
CIS 픽셀(1211)은 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하에 대응하는 출력 전압(VOUT)을 출력하도록 구성된다. CIS 픽셀(1211)의 구성 및 동작은 도 9에서 설명된 것과 실질적으로 동일하다. 그러나, CIS 픽셀(1211)과 DVS 픽셀(1311)의 연결에 차이가 있다. 좀 더 구체적으로, 리셋 트랜지스터(RT)의 게이트 전극은 제 1 인터커넥터(IC1)를 통하여 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경하기 위한 구성(즉, SW1 및/또는 SW2)에 연결될 수 있다. 그리고, 구동 트랜지스터(DT)의 일단은 제 2 인터커넥터(IC2)를 통하여 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경시키기 위한 구성(즉, SW2 및/또는 SW3)에 연결될 수 있다.The
DVS 픽셀(1311)은 CIS 픽셀(1211)의 광전 변환 소자(PSD)에 생성된 전하들을 통하여, 이벤트가 온-이벤트인지 혹은 오프-이벤트인지 여부를 판별하도록 구성된다. 다만, 앞선 실시 예들의 DVS 픽셀이 광전 변환 소자(PSD)를 포함하지 않는 것에서 더 나아가, 본 실시 예의 DVS 픽셀(1311)은 트랜지스터들(예컨대, 도 18의 T1 및 T2)도 포함하지 않는다. 대신에, DVS 픽셀(1311)은 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경하기 위한 구성(예컨대, 제 1 내지 제 3 스위치들(SW1~SW3))을 더 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 스위치들(SW1~SW2)은 이미지 신호 프로세서(1100) 또는 로우 AER(도 4, 1330)에 의해 생성된 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제어될 수 있다.The
한편, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드 시 구동 트랜지스터(DT)에 인가되는 전원 전압(VDD)을 선택적으로 제공하기 위한 제 4 스위치(SW4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 4 스위치(SW4)는 제 2 인터커넥터(IC2)에 연결되어, 전원 전압(VDD)을 구동 트랜지스터(DT)에 선택적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 4 스위치들(SW1~SW4)은 스위칭 회로로써 칭해질 수 있다.Meanwhile, the
도 20은 도 19의 이미지 센서의 제 1 모드에서의 동작을 도시한다. 20 shows the operation of the image sensor of FIG. 19 in the first mode.
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 되거나 스위칭-오프 될 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 플로팅 확산 영역(FD)을 리셋시키고자 하는 경우, 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 될 것이다. 제 2 및 제 3 스위치들(SW2, SW3)은 스위칭-오프 된다. 그리고, 제 4 스위치(SW4)는 스위칭-온 될 수 있다.In the first mode, the
도 21은 도 19의 이미지 센서의 제 2 모드에서의 동작을 도시한다.FIG. 21 shows operation in the second mode of the image sensor of FIG. 19.
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 및 제 4 스위치들(SW1, SW4)은 스위칭-오프 되며, 제 2 및 제 3 스위치들(SW2, SW3)은 스위칭-온 된다. 즉, 리셋 트랜지스터(RT)의 게이트 전극과 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극은 로그 전압 노드에 연결될 수 있다. 그리고, 전송 신호(VTG)에 의해 전송 트랜지스터(TG)는 턴-온 된다. In the second mode, the
출력 전압(VOUT)이 출력되는 선택 트랜지스터(ST)의 소스 전극은 접지 될 수 있다. 도시의 간략화를 위해 도시되지 않았지만, 선택 트랜지스터(ST)의 소스 전극을 접지 전극 또는 컬럼 라인(예컨대, 도 3의 CL1)과 선택적으로 연결시키기 위한 구성(예컨대, 스위치)가 더 구비될 수 있다.The source electrode of the selection transistor ST to which the output voltage VOUT is output may be grounded. Although not shown for the sake of simplicity, a configuration (eg, switch) for selectively connecting the source electrode of the selection transistor ST to the ground electrode or the column line (eg, CL1 in FIG. 3) may be further provided.
도 21의 스위칭 상태에 따른 회로도를 도 18과 비교해 보면, 도 18의 이미지 센서(1000)와 도 21의 이미지 센서(1000)는 서로 동일함을 알 수 있다. 즉, 도 18의 제 1 및 제 2 트랜지스터들(T1, T2)는 도 22의 리셋 트랜지스터(RT) 및 구동 트랜지스터(DT)에 각각 대응한다.When comparing the circuit diagram according to the switching state of FIG. 21 with FIG. 18, it can be seen that the
도 22는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다. 22 shows a circuit diagram of an image sensor according to an example embodiment of the present disclosure.
본 실시 예는 도 19 내지 도 21의 실시 예와 대체로 유사하다. 다만, 도 19 내지 도 21의 실시 예와 비교하여, 본 실시 예는 스위치들(SW1~SW4)의 구성 및 배치에 있어서 차이점 있다. 실시 예에 있어서, 제 3 스위치(SW3)는 동작 모드에 따라 전원 전압(VDD) 또는 로그 전류원(ILOG)에 선택적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 3 스위치(SW3)는 제 1 모드에서 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있으며 제 2 모드에서 로그 전류원(ILOG)에 연결될 수 있다. This embodiment is substantially similar to the embodiment of FIGS. 19 to 21. However, compared with the embodiments of FIGS. 19 to 21, this embodiment differs in configuration and arrangement of the switches SW1 to SW4. In an embodiment, the third switch SW3 may be selectively connected to the power supply voltage VDD or the log current source ILOG according to the operation mode. For example, the third switch SW3 may be connected to the power supply voltage VDD in the first mode and may be connected to the log current source ILOG in the second mode.
그러나, 제 1 모드에서 리셋 트랜지스터(RT)의 게이트 전극에 리셋 신호(VRST)를 인가하고, 구동 트랜지스터(DT)에 전원 전압(VDD)을 인가하고, 제 2 모드에서 리셋 트랜지스터(RT)의 게이트 전극 및 구동 트랜지스터(DT)에 로그 전류원(ILOG)을 인가하기 위한 구성은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 19 내지 도 22의 실시 예들 외에도, 도 18의 회로도를 구현하기 위한 다양한 구성의 스위치들이 채용될 수 있다.However, in the first mode, the reset signal VRST is applied to the gate electrode of the reset transistor RT, the power supply voltage VDD is applied to the driving transistor DT, and the gate of the reset transistor RT is applied in the second mode. The configuration for applying the log current source ILOG to the electrode and the driving transistor DT is not limited to this. That is, in addition to the embodiments of FIGS. 19 to 22, switches of various configurations for implementing the circuit diagram of FIG. 18 may be employed.
도 23은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서(1000)의 회로도를 도시한다. 23 is a circuit diagram of an
이미지 센서(1000)는 복수의 광전 변환 소자(PSD)들, 제 1 트랜지스터(T1), 제 2 트랜지스터(T2), 로그 전류원(ILOG), 및 DVS 픽셀 백-엔드 회로(1315)를 포함한다. 실시 예에 있어서, 도 23은 이미지 센서의 전체 구성 요소들 중 이벤트 신호의 생성과 관련된 구성 요소들 만을 도시한다. 즉, 도 23에 도시된 구성 요소들은, 이미지 센서의 구성 요소들 중 DVS 모드에서 동작하는 구성 요소들만을 도시하며, CIS 픽셀의 일부 구성 요소는 도시되지 않았다.The
도 23의 회로도는 도 18의 회로도와 대체로 유사하다. 다만, 제 1 트랜지스터(T1)는 PMOS 트랜지스터로 대체되었으며, 제 1 트랜지스터(T1)의 일단은 로그 전류원(ILOG)이 출력되는 로그 전압 노드에 연결된다. 로그 전류원(ILOG)은 DVS 픽셀의 구성 요소일 수 있으며, 제 1 및 제 2 트랜지스터들(T1, T2), 및 광전 변환 소자(PSD)들은 CIS 픽셀의 구성 요소들일 수 있다. 광전 변환 소자(PSD)들에 의해 생성된 전하들에 의해 생성된 광전류(IP)에 의해 제 2 트랜지스터(T2)가 턴-온 될 수 있다. 별도의 전압(V)에 의해 제 1 트랜지스터(T1)가 턴-온 될 수 있다. 로그 전압 노드는 로그 스케일의 전압 값을 가질 수 있다.The circuit diagram of FIG. 23 is largely similar to the circuit diagram of FIG. 18. However, the first transistor T1 has been replaced with a PMOS transistor, and one end of the first transistor T1 is connected to a log voltage node through which a log current source ILOG is output. The log current source ILOG may be a component of the DVS pixel, and the first and second transistors T1 and T2, and the photoelectric conversion elements PSD may be components of the CIS pixel. The second transistor T2 may be turned on by the photocurrent IP generated by the charges generated by the photoelectric conversion elements PSD. The first transistor T1 may be turned on by a separate voltage V. The log voltage node may have a logarithmic scale voltage value.
도 24는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 이미지 센서의 회로도를 도시한다. 실시 예에 있어서, 도 24는 도 23의 회로도를 구현하기 위한 이미지 센서(1000)를 도시한다. 이미지 센서(1000)는 CIS 픽셀들(1211) 및 DVS 픽셀(1311)을 포함한다.24 shows a circuit diagram of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure. In an embodiment, FIG. 24 shows an
CIS 픽셀(1211)의 구성은 도 19와 대체로 유사하다. 다만, 리셋 트랜지스터(RT)는 PMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다. 리셋 트랜지스터(RT)의 일단은 제 1 인터커넥터(IC1)를 통하여 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경하기 위한 구성(즉, SW1 및/또는 SW2)에 연결될 수 있다. 그리고, 구동 트랜지스터(DT)의 일단은 제 2 인터커넥터(IC2)를 통하여 이미지 센서(1000)의 동작 모드를 변경시키기 위한 구성(즉, SW2 및/또는 SW3)에 연결될 수 있다. The configuration of the
DVS 픽셀(1311)의 구성은, 제 1 스위치(SW1)를 통하여 전원 전압(VDD)이 CIS 픽셀(1211)에 제공된다는 점을 제외하고는 도 19와 동일하다. 그러므로 상세한 설명은 생략한다.The configuration of the
제 1 모드에서, 이미지 센서(1000)는 CIS 모드로 동작할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)을 리셋 시키고자 하는 경우, 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-온 될 것이며, 그 이외의 구간에서 제 1 스위치(SW1)는 스위칭-오프 될 것이다. 제 2 및 제 3 스위치들(SW2, SW3)은 스위칭-오프 된다. 그리고, 제 4 스위치(SW4)는 스위칭-온 될 수 있다.In the first mode, the
제 2 모드에서, 이미지 센서(1000)는 DVS 모드로 동작할 수 있다. 스위치 제어 신호(SWC)에 의해 제 1 및 제 4 스위치들(SW1, SW4)은 스위칭-오프 되며, 제 2 및 제 3 스위치들(SW2, SW3)은 스위칭-온 된다. 즉, 리셋 트랜지스터(RT)의 일단과 구동 트랜지스터(DT)의 일단은 로그 전압 노드에 연결될 수 있다. 그리고, 전송 신호(VTG)에 의해 전송 트랜지스터(TG)는 턴-온 된다. 리셋 신호(VRST)에 의해 리셋 트랜지스터(RT)는 턴-온 된다.In the second mode, the
이상 개시된 실시 예들에 의하면, 본 개시의 DVS 픽셀은 광전 변환 소자를 포함하지 않는다. 대신에, DVS 픽셀은 CIS 픽셀의 광전 변환 소자를 이용하여 이벤트의 유형을 판별한다. 나아가, 몇몇 실시 예들에서는, DVS 픽셀은 광전 변환 소자를 포함하지 않는 것 외에도, 일부 트랜지스터들을 포함하지 않으며, CIS 픽셀의 트랜지스터들을 이용한다. 그러므로, 제안된 아키텍처들에 의해, 이미지 센서의 사이즈를 줄일 수 있으며, 제조 비용도 낮출 수 있다.According to the embodiments disclosed above, the DVS pixel of the present disclosure does not include a photoelectric conversion element. Instead, DVS pixels use the photoelectric conversion elements of CIS pixels to determine the type of event. Furthermore, in some embodiments, DVS pixels do not include photoelectric conversion elements, but do not include some transistors, and use transistors of CIS pixels. Therefore, with the proposed architectures, the size of the image sensor can be reduced, and the manufacturing cost can be lowered.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The above are specific embodiments for carrying out the present invention. The present invention will include not only the above-described embodiments, but also simple design changes or easily changeable embodiments. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and implemented using embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined not only by the claims to be described later but also by the claims and equivalents of the present invention.
1000: 이미지 센서
1100: 이미지 신호 프로세서
1200: CMOS 이미지 센서
1300: 다이나믹 비전 센서1000: image sensor
1100: image signal processor
1200: CMOS image sensor
1300: dynamic vision sensor
Claims (20)
상기 생성된 전하들에 기반하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 감지하여 이벤트 신호를 출력하는 DVS (Dynamic Vision Sensor) 픽셀; 그리고
상기 리드아웃 회로가 상기 출력 전압을 생성하기 위해 설정되는 제 1 경로 또는 상기 생성된 전하들이 상기 DVS 픽셀로 제공되는 제 2 경로를 제어하는 이미지 신호 프로세서를 포함하는 이미지 센서.A CIS (CMOS Image Sensor) pixel including a photoelectric conversion element generating charges corresponding to the incident light, and a lead-out circuit generating an output voltage corresponding to the generated charges;
A DVS (Dynamic Vision Sensor) pixel outputting an event signal by detecting a change in intensity of the incident light based on the generated charges; And
And an image signal processor for controlling the first path in which the readout circuit is set to generate the output voltage or the second path in which the generated charges are provided to the DVS pixel.
상기 CIS 픽셀은:
제 1 모드 및 제 2 모드에서, 상기 생성된 전하들을 플로팅 확산 노드로 전달하는 전송 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키고, 상기 제 2 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 상기 DVS 픽셀과 연결하는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 상기 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터; 그리고
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 구동 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는 상기 리드아웃 회로를 구성하는 이미지 센서.According to claim 1,
The CIS pixels are:
In a first mode and a second mode, a transfer transistor for transferring the generated charges to a floating diffusion node;
A reset transistor that resets the floating diffusion node in the first mode and connects the floating diffusion node to the DVS pixel in the second mode;
A driving transistor generating the output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode; And
In the first mode, further comprising a selection transistor for selecting the CIS pixel so that the output voltage is output outside the CIS pixel,
The driving transistor and the selection transistor constitute the image sensor.
상기 CIS 픽셀은:
제 1 모드에서, 상기 생성된 전하들을 플로팅 확산 노드로 전달하는 전송 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터; 그리고
제 2 모드에서, 상기 생성된 전하들을 상기 DVS 픽셀로 전달하는 스위치 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 구동 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는 상기 리드아웃 회로를 구성하는 이미지 센서.According to claim 1,
The CIS pixels are:
In a first mode, a transfer transistor transfers the generated charges to a floating diffusion node;
A reset transistor for resetting the floating diffusion node in the first mode;
A driving transistor generating an output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode;
A selection transistor for selecting the CIS pixel such that the output voltage is output outside the CIS pixel in the first mode; And
In a second mode, further comprising a switch transistor for transferring the generated charges to the DVS pixel,
The driving transistor and the selection transistor constitute the image sensor.
상기 CIS 픽셀은:
제 1 모드 및 제 2 모드에서, 상기 생성된 전하들을 플로팅 확산 노드로 전달하는 전송 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 상기 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터; 그리고
상기 제 2 모드에서 상기 플로팅 확산 노드의 전하들을 상기 DVS 픽셀로 전달하는 스위치 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 구동 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는 상기 리드아웃 회로를 구성하는 이미지 센서.According to claim 1,
The CIS pixels are:
In a first mode and a second mode, a transfer transistor for transferring the generated charges to a floating diffusion node;
A reset transistor for resetting the floating diffusion node in the first mode;
A driving transistor generating the output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode;
A selection transistor for selecting the CIS pixel such that the output voltage is output outside the CIS pixel in the first mode; And
And a switch transistor for transferring charges of the floating diffusion node to the DVS pixel in the second mode,
The driving transistor and the selection transistor constitute the image sensor.
상기 CIS 픽셀은:
제 1 모드에서 플로팅 확산 노드를 리셋시키고, 제 2 모드에서 상기 플로팅 확산 노드의 전하들을 상기 DVS 픽셀로 전달하는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 상기 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터; 그리고
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 구동 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는 상기 리드아웃 회로를 구성하는 이미지 센서.According to claim 1,
The CIS pixels are:
A reset transistor that resets a floating diffusion node in a first mode and transfers the charges of the floating diffusion node to the DVS pixel in a second mode;
A driving transistor generating the output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode; And
In the first mode, further comprising a selection transistor for selecting the CIS pixel so that the output voltage is output outside the CIS pixel,
The driving transistor and the selection transistor constitute the image sensor.
상기 CIS 픽셀은:
제 1 모드 및 제 2 모드에서, 상기 생성된 전하들을 플로팅 확산 노드로 전달하는 전송 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키고, 상기 제 2 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 상기 DVS 픽셀과 연결하는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 상기 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 제 1 선택 트랜지스터; 그리고
상기 제 1 모드 및 상기 제 2 모드에서, 상기 전송 트랜지스터를 턴-온 시키기 위한 전송 신호를 상기 전송 트랜지스터로 전달하는 제 2 선택 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 구동 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는 상기 리드아웃 회로를 구성하는 이미지 센서.According to claim 1,
The CIS pixels are:
In a first mode and a second mode, a transfer transistor for transferring the generated charges to a floating diffusion node;
A reset transistor that resets the floating diffusion node in the first mode and connects the floating diffusion node to the DVS pixel in the second mode;
A driving transistor generating the output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode;
A first selection transistor for selecting the CIS pixel such that the output voltage is output outside the CIS pixel in the first mode; And
In the first mode and the second mode, further comprising a second selection transistor for transmitting a transmission signal for turning on the transfer transistor to the transfer transistor,
The driving transistor and the selection transistor constitute the image sensor.
상기 광전 변환 소자는 제 1 광전 변환 소자이고,
상기 CIS 픽셀은:
입사된 빛에 대응하는 전하들을 축적하는 제 2 광전 변환 소자;
제 1 모드 및 제 2 모드에서, 상기 제 1 및 제 2 광전 변환 소자들에 의해 생성된 전하들을 플로팅 확산 노드로 각각 전달하는 제 1 및 제 2 전송 트랜지스터들;
상기 제 1 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키고, 상기 제 2 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 상기 DVS 픽셀과 연결하는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 상기 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터; 그리고
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 구동 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는 상기 리드아웃 회로를 구성하는 이미지 센서According to claim 1,
The photoelectric conversion element is a first photoelectric conversion element,
The CIS pixels are:
A second photoelectric conversion element that accumulates charges corresponding to the incident light;
In the first mode and the second mode, first and second transfer transistors respectively transferring charges generated by the first and second photoelectric conversion elements to a floating diffusion node;
A reset transistor that resets the floating diffusion node in the first mode and connects the floating diffusion node to the DVS pixel in the second mode;
A driving transistor generating the output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode; And
In the first mode, further comprising a selection transistor for selecting the CIS pixel so that the output voltage is output outside the CIS pixel,
The driving transistor and the selection transistor are image sensors constituting the readout circuit.
상기 DVS 픽셀은:
상기 축적된 전하들에 의한 광전류에 기반하여 로그 전압을 출력하는 광 수신단;
상기 로그 전압을 증폭하고, 상기 증폭된 전압과 비교 전압을 비교하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 판별하고, 상기 판별된 값에 대응하는 상기 이벤트 신호를 출력하는 DVS 픽셀 백-엔드 회로를 포함하는 이미지 센서.According to claim 1,
The DVS pixels are:
An optical receiver outputting a log voltage based on the photocurrent caused by the accumulated charges;
And a DVS pixel back-end circuit for amplifying the log voltage, comparing the amplified voltage with a comparison voltage to determine a change in the intensity of the incident light, and outputting the event signal corresponding to the determined value. Image sensor.
상기 DVS 픽셀의 동작 시, 상기 DVS 픽셀은 상기 CIS 픽셀을 포함하는 복수의 CIS 픽셀들의 광전 변환 소자들로부터 전하들을 제공받는 이미지 센서.According to claim 1,
In the operation of the DVS pixel, the DVS pixel is an image sensor that receives electric charges from photoelectric conversion elements of a plurality of CIS pixels including the CIS pixel.
상기 CIS 픽셀을 포함하는 CIS 픽셀 어레이가 형성되는 제 1 기판과, 상기 DVS 픽셀을 포함하는 DVS 픽셀 어레이가 형성되는 제 2 기판은, 구리-구리 접합(Cu-to-Cu bonding) 방식으로 연결되는 이미지 센서.According to claim 1,
A first substrate on which a CIS pixel array including the CIS pixels is formed and a second substrate on which a DVS pixel array containing the DVS pixels is formed are connected by a copper-to-Cu bonding method. Image sensor.
상기 DVS 픽셀은 광전 변환 소자를 포함하지 않는 이미지 센서.According to claim 1,
The DVS pixel is an image sensor that does not include a photoelectric conversion element.
로그 전류원을 포함하며, 상기 축적된 전하들에 기반하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 감지하여 이벤트 신호를 출력하는 DVS (Dynamic Vision Sensor) 픽셀; 그리고
상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 구동 트랜지스터의 일단이 상기 로그 전류원에 연결되도록 제어하는 이미지 신호 프로세서를 포함하는 이미지 센서.CIS (CMOS Image) including a photoelectric conversion element generating charges corresponding to the incident light, a driving transistor having a gate electrode connected to a floating diffusion node to which the generated charge is transferred, and a reset transistor to reset the floating diffusion node Sensor) pixel;
A DVS (Dynamic Vision Sensor) pixel including a log current source and detecting an intensity change of the incident light based on the accumulated charges and outputting an event signal; And
And an image signal processor that controls one end of the gate electrode and the driving transistor of the reset transistor to be connected to the log current source.
제 1 모드에서, 상기 리셋 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 리셋 신호를 선택적으로 인가하고, 상기 구동 트랜지스터의 상기 일단에 전원 전압을 인가하도록 구성되고; 그리고
제 2 모드에서, 상기 리셋 트랜지스터의 상기 게이트 전극 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 일단을 상기 로그 전류원과 연결시키도록 구성되는 스위칭 회로를 더 포함하는 이미지 센서.The method of claim 12,
In the first mode, configured to selectively apply a reset signal to the gate electrode of the reset transistor, and to apply a power supply voltage to the one end of the drive transistor; And
In the second mode, the image sensor further comprises a switching circuit configured to connect the gate electrode of the reset transistor and the one end of the driving transistor with the log current source.
상기 CIS 픽셀은:
상기 생성된 전하들을 상기 플로팅 확산 노드로 전달하는 전송 트랜지스터; 그리고
상기 제 1 모드에서 상기 구동 트랜지스터의 타단으로부터 출력되는 출력 전압이 상기 CIS 픽셀의 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터를 더 포함하는 이미지 센서.The method of claim 13,
The CIS pixels are:
A transfer transistor transferring the generated charges to the floating diffusion node; And
And a selection transistor for selecting the CIS pixel such that an output voltage output from the other end of the driving transistor is output to the outside of the CIS pixel in the first mode.
상기 DVS 픽셀은 광전 변환 소자를 포함하지 않는 이미지 센서.The method of claim 12,
The DVS pixel is an image sensor that does not include a photoelectric conversion element.
복수의 DVS (Dynamic Vision Sensor) 픽셀들을 포함하는 DVS 픽셀 어레이가 형성되며, 각 DVS 픽셀은 상기 생성된 전하들에 기반하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 감지하여 이벤트 신호를 출력하는 DVS (Dynamic Vision Sensor) 픽셀들을 포함하는, 제 2 기판; 그리고
상기 광전 변환 소자들 중 적어도 일부에 의해 생성된 전하들이, 상기 복수의 CIS 픽셀들 중 하나의 CIS 픽셀로 제공되는 경로를 제어하는 이미지 신호 프로세서를 포함하는 이미지 센서.A CIS pixel array including a plurality of CMOS image sensor (CIS) pixels is formed, each CIS pixel generating a photoelectric conversion element generating charges corresponding to incident light and an output voltage corresponding to the generated charges A first substrate comprising a readout circuit; And
A DVS pixel array including a plurality of Dynamic Vision Sensor (DVS) pixels is formed, and each DVS pixel detects a change in intensity of the incident light based on the generated charges and outputs an event signal (DVS). Sensor) a second substrate comprising pixels; And
And an image signal processor that controls a path in which charges generated by at least some of the photoelectric conversion elements are provided to one of the plurality of CIS pixels.
상기 각 CIS 픽셀은:
제 1 모드 및 제 2 모드에서, 상기 축적된 전하들을 플로팅 확산 노드로 전달하는 전송 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 리셋시키고, 상기 제 2 모드에서 상기 플로팅 확산 노드를 상기 DVS 픽셀과 연결하는 리셋 트랜지스터;
상기 제 1 모드에서, 상기 플로팅 확산 노드의 전압에 대응하는 출력 전압을 생성하는 구동 트랜지스터; 그리고
상기 제 1 모드에서, 상기 출력 전압이 상기 CIS 픽셀 외부로 출력되도록 상기 CIS 픽셀을 선택하는 선택 트랜지스터를 더 포함하는 이미지 센서.The method of claim 16,
Each CIS pixel is:
In a first mode and a second mode, a transfer transistor transferring the accumulated charges to a floating diffusion node;
A reset transistor that resets the floating diffusion node in the first mode and connects the floating diffusion node to the DVS pixel in the second mode;
A driving transistor generating an output voltage corresponding to the voltage of the floating diffusion node in the first mode; And
In the first mode, the image sensor further comprises a selection transistor for selecting the CIS pixel such that the output voltage is output outside the CIS pixel.
상기 각 DVS 픽셀은:
상기 축적된 전하들에 의한 광전류에 기반하여 로그 전압을 출력하는 광 수신단;
상기 로그 전압을 증폭하고, 상기 증폭된 전압과 비교 전압을 비교하여 상기 입사된 빛의 세기 변화를 판별하고, 상기 판별된 값에 대응하는 상기 이벤트 신호를 출력하는 DVS 픽셀 백-엔드 회로를 포함하는 이미지 센서.The method of claim 16,
Each DVS pixel is:
An optical receiver outputting a log voltage based on the photocurrent caused by the accumulated charges;
And a DVS pixel back-end circuit for amplifying the log voltage, comparing the amplified voltage with a comparison voltage to determine a change in the intensity of the incident light, and outputting the event signal corresponding to the determined value. Image sensor.
상기 DVS 픽셀은 광전 변환 소자를 포함하지 않는 이미지 센서.The method of claim 16
The DVS pixel is an image sensor that does not include a photoelectric conversion element.
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 구리-구리 접합(Cu-to-Cu bonding) 방식으로 연결되는 이미지 센서.The method of claim 16,
The first substrate and the second substrate is an image sensor connected by a copper-copper bonding (Cu-to-Cu bonding) method.
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Cited By (9)
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---|---|---|---|---|
EP3930312A1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-12-29 | Alpsentek GmbH | Delta image sensor with digital pixel storage |
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WO2021260106A1 (en) | 2020-06-26 | 2021-12-30 | Alpsentek Gmbh | Delta image sensor with digital pixel storage |
US11962926B2 (en) | 2020-08-14 | 2024-04-16 | Alpsentek Gmbh | Image sensor with configurable pixel circuit and method |
EP4278254B1 (en) * | 2021-01-14 | 2024-06-05 | Prophesee | Digital event encoding for operating an event-based image sensor |
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