KR20210012555A - 이미지 센서 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서가 개시된다. 본 개시에 따른 이미지 센서는, 액티브 픽셀 어레이, 적어도 하나의 더미 리셋 어레이(dummy reset array), 더미 리드 어레이(dummy read array) 및 이미지 프로세서를 포함하고, 이미지 프로세서는, 상기 액티브 픽셀 어레이가 리셋 블랭크(reset blank)인 동안, 상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이에 포함되는 픽셀들을 행(row)을 따라 순차적으로 리셋하고, 상기 액티브 픽셀 어레이가 리드 블랭크(read blank)인 동안, 상기 더미 리드 어레이에 포함되는 픽셀들을 순차적으로 리셋하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

이미지 센서 및 이의 동작 방법{IMAGE SENSOR AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 개시의 기술적 사상은 이미지 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤링 셔터를 수행하는 더미 픽셀을 포함하는 이미지 센서 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
디지털 카메라, 스마트폰과 같이 이미지를 촬영하는 기능을 가지는 전자 장치는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 광학 정보를 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, CCD(charged coupled device) 이미지 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서 등이 존재한다.
이미지 센서는 광전 변환 소자와 복수의 트랜지스터들을 포함하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 광전 변환 소자에 의해 광전 변환된 신호는 복수의 트랜지스터들에 의해 처리되어 출력되고, 픽셀에서 출력된 픽셀 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 각각의 픽셀은 특정 색 또는 특정 파장의 빛을 광전 변환하여 그에 따른 신호를 출력할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 롤링 셔터 동작의 수행 시, 액티브 픽셀 어레이의 행(row)마다 상이한 커플링 계수(coupling coefficient)로 인해 발생하는 밴드 노이즈(band noise)를 제거하고, 이미지의 품질을 향상시키기 위한 이미지 센서를 제공하는데 있다.
본 개시에 따른 이미지 센서는, 액티브 픽셀 어레이, 적어도 하나의 더미 리셋 어레이(dummy reset array), 더미 리드 어레이(dummy read array) 및 이미지 프로세서를 포함하고, 이미지 프로세서는, 상기 액티브 픽셀 어레이가 리셋 블랭크(reset blank)인 동안, 상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이에 포함되는 픽셀들을 행(row)을 따라 순차적으로 리셋하고, 상기 액티브 픽셀 어레이가 리드 블랭크(read blank)인 동안, 상기 더미 리드 어레이에 포함되는 픽셀들을 순차적으로 리셋하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시에 따른 복수의 공유 픽셀들을 포함하는 픽셀 이미지를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법은, 상기 액티브 픽셀 어레이가 리셋 블랭크(reset blank)인 동안, 상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이에 포함되는 픽셀들을 순차적으로 리셋하는 단계 및 상기 액티브 픽셀 어레이가 리드 블랭크(read blank)인 동안, 상기 더미 리드 어레이에 포함되는 픽셀들을 순차적으로 리드하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시에 따른 복수의 공유 픽셀들을 포함하는 픽셀 이미지를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법은, 상기 액티브 픽셀 어레이에 대하여 순차적으로 리셋 및 리드 동작을 수행하는 동작, 상기 액티브 픽셀 어레이가 리드 동작을 수행하지 않는 경우, 상기 더미 리드 어레이에 대하여 순차적으로 리드 동작을 수행하는 동작 및 상기 액티브 픽셀 어레이가 리셋 동작을 수행하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이에 대하여 순차적으로 리셋 동작을 수행하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 이미지 센서는, 더미 픽셀 어레이에서 액티브 픽셀 어레이와 동일한 순서에 따라 롤링 셔터 동작을 수행함으로써, 동일한 커플링 계수를 유지함으로써 밴드 노이즈를 제거할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2a는 2개의 픽셀들이 FD 노드를 공유함으로써 행(row)들 사이에 상이한 커플링 계수를 야기하는 일 예를 도시한다.
도 2b는 4개의 픽셀들이 FD 노드를 공유함으로써 행(row)들 사이에 상이한 커플링 계수를 야기하는 다른 예를 도시한다.
도 2c는 픽셀 마다 상이한 출력 라인에 연결됨으로써 상이한 커플링 계수를 야기하는 또 다른 예를 도시한다.
도 3은 고정된 행(row)에서 더미 픽셀 어레이를 동작시키는 경우 발생하는 문제점을 도시하는 그래프이다.
도 4a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이를 포함하는 픽셀 어레이 배치의 일 예를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이를 포함하는 픽셀 어레이 배치의 다른 예를 도시한다.
도 4c는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이를 포함하는 픽셀 어레이 배치의 또 다른 예를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 2개의 더미 리셋 어레이를 이용하는 경우의 그래프를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리셋 어레이의 크기가 변경된 경우의 그래프를 도시한다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 리셋 동작을 수행하는 경우의 그래프를 도시한다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 픽셀 어레이에 배치되는 컬러 필터의 패턴들을 도시한다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(10)는 복수의 픽셀들이 매트릭스 구조로 배열된 픽셀 어레이(pixel array, 100), 상관 이중 샘플링(correlated double sampling, CDS, 120), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter, ADC, 130), 버퍼(buffer, 140), 로우 드라이버(row driver, 150), 타이밍 생성기(timing generator, 160), 제어 레지스터(control register, 170), 및 램프 신호 생성기(ramp signal generator, 180)를 포함할 수 있다.
타이밍 생성기(160)는 로우 드라이버(150), 상관 이중 샘플링(120), 아날로그-디지털 컨버터(130) 및 램프 신호 생성기(180) 각각의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 레지스터(170)는 램프 신호 생성기(180), 타이밍 생성기(160) 및 버퍼(140) 각각의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성할 수 있다.
로우 드라이버(150)는 픽셀 어레이(100)를 로우(row line) 단위로 구동할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(150)는 복수의 로우라인(low line)들 중에서 어느 하나의 로우라인을 선택할 수 있는 선택 신호를 생성할 수 있다. 복수의 픽셀들 각각은 입사광을 감지하여 이미지 리셋 신호와 이미지 신호를 컬럼라인(column line)을 통해 상관 이중 샘플링(120)으로 출력할 수 있다. 상관 이중 샘플링(120)은 수신된 이미지 리셋 신호와 이미지 신호 각각에 대하여 샘플링을 수행할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(130)는 램프 신호 생성기(180)로부터 출력된 램프 신호와 상관 이중 샘플링(120)으로부터 출력되는 샘플링 신호를 서로 비교하여 비교 신호를 출력할 수 있다. 타이밍 생성기(160)로부터 제공되는 클럭 신호에 따라 비교 신호의 레벨 전이(transition) 시간을 카운트하고, 카운트 값을 버퍼(140)로 출력할 수 있다. 램프 신호 생성기(180)는 타이밍 생성기(160)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상관 이중 샘플링(120) 및 아날로그-디지털 컨버터(130)은 픽셀 어레이(100)로부터 출력되는 하나의 컬럼 라인 신호를 수신하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다양한 실시예들에서, 이미지 센서(10)는 2개의 상관 이중 샘플링 및 2개의 아날로그-디지털 컨버터들을 포함할 수 있다. 이 경우, 픽셀 어레이(100) 중 제1 영역(예를 들어, 픽셀 어레이(100) 중 절반의 상부 픽셀들)의 컬럼 라인 신호는 제1 상관 이중 샘플링 및 제1 아날로그-디지털 컨버터에게 전달될 수 있다. 픽셀 어레이(100) 중 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역(예를 들어, 픽셀 어레이(100) 중 절반의 하부 픽셀들)의 컬럼 라인 신호들은 제2 상관 이중 샘플링 및 제2 아날로그-디지털 컨버터에게 전달될 수 있다.
버퍼(140)는 아날로그-디지털 컨버터(130)로부터 출력된 복수의 디지털 신호 각각을 저장한 후 이들 각각을 감지 및 증폭하여 출력할 수 있다. 따라서, 버퍼(140)는 메모리(미도시)와 감지 증폭기(sensing amplifier)(미도시)를 포함할 수 있다. 메모리(미도시)는 카운트 값을 저장하기 위한 것이며, 카운트 값은 복수의 픽셀들로부터 출력된 신호에 연관된 카운트 값을 의미한다. 감지 증폭기(미도시)는 메모리(미도시)로부터 출력되는 각각의 카운트 값을 감지하여 증폭할 수 있다.
도 2a는 2개의 픽셀들이 플로팅 디퓨전(floating diffusion, FD) 노드를 공유하는 공유 픽셀의 회로도이고, 도 2b는 4개의 픽셀들이 FD 노드를 공유하는 공유 픽셀의 회로도이고, 도 2c는 상이한 출력 컬럼 라인에 연결되는 픽셀들의 회로도이다.
다양한 실시예들에 따라, 도 2a 내지 도 2c는 픽셀 어레이(100)의 행(row)마다 커플링 계수가 상이한 예들을 도시한다. 커플링 계수는 픽셀 각각의 전송 트랜지스터와 FD 노드 및/또는 컬럼 출력 라인 사이에 생성되는 기생 커패시턴스 값을 지칭할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 공유 픽셀은 2개의 픽셀들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 공유 픽셀은 복수의 광 감지 소자들(PD1, PD2), 복수의 전송 트랜지스터들(TG1, TG2), 선택 트랜지스터(SG), 구동 트랜지스터(DG), 및 리셋 트랜지스터(RG)를 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면 공유 픽셀은 4개의 픽셀들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 공유 픽셀은 복수의 광 감지 소자들(PD11, PD12, PD21, PD22), 복수의 전송 트랜지스터들(TG11, TG12, TG21, TG22), 선택 트랜지스터(SG), 구동 트랜지스터(DG), 및 리셋 트랜지스터(RG)를 포함할 수 있다.
광 감지 소자들 각각은, 입사된 광 세기에 따라 광 전하를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 감지 소자들 각각은 P-N 접합 다이오드로서, 수광량에 비례하여 전하, 즉, 음의 전하인 전자(electron)와 양의 전하인 정공(hole)을 생성할 수 있다. 광 감지 소자들 각각은, 광전 변환 소자의 예로서, 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(pinned photo diode(PPD)) 및 이들의 조합 중에서 적어도 하나에 상응할 수 있다. 전송 트랜지스터들 각각은, 활성화됨으로써 광 감지 소자들에서 각각 생성된 광 전하를 플로팅 디퓨전 노드로 전달할 수 있다. 구동 트랜지스터(DG)는 버퍼 증폭기(buffer amplifier)에 상응할 수 있다. 구동 트랜지스터(DG)는 소스 팔로워(source follower, SF)로 지칭될 수 있다. 구동 트랜지스터(DG)의 게이트 단자는 FD 노드와 연결되므로, FD 노드의 전압은 구동 트랜지스터(DG)의 게이트 전압에 대응될 수 있다. 즉, 구동 트랜지스터(DG)는 FD로 전송된 광전하에 따라 변경된 게이트 전압 값을 증폭하여 픽셀 신호로 출력할 수 있다. 선택 트랜지스터(SG)는 드레인 단자가 구동 트랜지스터(DG)의 소스 단자에 연결되고, 컬럼 출력 라인을 통해 상관 이중 샘플러(예를 들어, 도 1의 120)로 픽셀 신호(VOUT)를 출력할 수 있다. 리셋 트랜지스터(RG)는 리셋 신호에 응답하여 활성화될 수 있고, 활성화됨에 따라 FD 노드를 리셋 전압으로 변경할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 공유 픽셀들은 다양한 기생 커패시턴스 값들을 가질 수 있다. 도 2a를 참조하면, 공유 픽셀은 FD 노드와 연결되는 2개의 전송 트랜지스터 게이트 단자들과 FD 노드간에 각각 커플링(coupling)되어 커패시턴스 값들(TGFD0, TGFD1)을 가질 수 있다. 또한, 전송 트랜지스터 게이트 단자와 출력 컬럼 라인간에 각각 커플링 되어, 커패시턴스 값들(TGVO0, TGVO1)을 가질 수 있다. 다만, 상기 복수의 상호 커패시턴스 값들은 행(row)마다 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 전송 트랜지스터(TG1)와 커플링되는 커패시턴스 값들(TGFD1, TGVO1)은 제2 전송 트랜지스터(TG1)에 인접하도록 배치된 전원 전압(VPIX) 라인 또는 그라운드(GND) 라인(미도시)에 영향을 많이 받아서 커패시턴스 값이 상이해질 수 있다. 반면, 제1 전송 트랜지스터(TG0)와 커플링되는 커패시턴스 값들(TGFD0. TGVO0)은 전원 전압(VPIX) 라인 또는 그라운드 라인(미도시)로부터 제2 전송 트랜지스터(TG2)보다 멀리 이격되어 배치되기 때문에, 영향을 받지 않을 수 있다. 따라서, FD 노드를 공유하는 공유 픽셀에 있어서, 상기 복수의 커패시턴스 값들은 각각 상이해질 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 도 2b를 참조하면, 4개의 전송 트랜지스터들(TG11 내지 TG14)과 FD 노드 사이에 기생 커패시턴스들(TGFD0, TGFD1, TGFD2, TGFD3)이 존재할 수 있다. 제1 전송 트랜지스터(TG11) 내지 제4 전송 트랜지스터(TG14)는 동일한 컬럼(column)을 형성할 수 있다. 즉, 제1 전송 트랜지스터(TG11) 내지 제4 전송 트랜지스터(TG14)는 서로 다른 행(row)에 상응할 수 있다. 전술한 바와 같이, 서로 행(row)을 달리하는 제1 전송 트랜지스터(TG11) 내지 제4 전송 트랜지스터(TG14)는 서로 상이한 커플링 계수들을 가질 수 있다. 또한, 4개의 전송 트랜지스터들(TG11 내지 TG14)과 출력 컬럼 라인간에 각각 상이한 기생 커패시턴스들(TGVO0, TGVO1, TGVO2, TGVO3)이 존재할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 도 2c를 참조하면, 제1 픽셀(APS0) 및 제2 픽셀(APS1)은 상이한 컬럼 출력 라인에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(APS0)은 제1 컬럼 출력 라인(VOUT0)을 통해 이미지 신호를 출력할 수 있고, 제2 픽셀(APS1)은 제2 컬럼 출력 라인(VOUT1)을 통해 이미지 신호를 각각 출력할 수 있다. 이 경우, 제1 픽셀(APS0)의 전송 트랜지스터(TG0)와 제1 컬럼 출력 라인(VOUT0) 사이에 생성되는 커패시턴스 값(TGVO0)은 제2 픽셀(APS1)의 전송 트랜지스터(TG1)와 제2 컬럼 출력 라인(VOUT1) 사이에 생성되는 커패시턴스 값(TGVO1)과 상이할 수 있다. 제1 컬럼 출력 라인(VOUT0)과 제2 컬럼 출력 라인(VOUT1)은 물리적으로 상이한 배선이므로, 물리적으로 이격된 거리가 상이할 수 있기 때문이다.
도 2a 및 도 2b를 각각 참조하면, 공유 픽셀은 2개의 픽셀 또는 4개의 픽셀이 플로팅 디퓨전 노드를 공유하는 것으로 도시되었으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 공유 픽셀은 8개 또는 16개의 픽셀들이 하나의 플로팅 디퓨전 노드를 공유할 수도 있다. 다만, 공유 픽셀이 포함하는 픽셀들의 개수는 플로팅 디퓨전 노드를 공유하는 개수가 증가하면서 획득할 수 있는 면적 이득 및 감소될 수 있는 읽기 속도와 제어 신호의 복잡도 상승간에 적절한 균형을 유지하도록 다양한 실시예들에 따라 변경될 수 있다. 또한, 전술한 실시예들에서, FD 노드를 공유하는 공유 픽셀 또는 상이한 컬럼 출력 라인에 연결되는 픽셀들 간에 커플링 계수가 상이할 수 있음을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 픽셀 어레이는 행(row) 및/또는 열(column)마다 커플링 계수가 상이한 모든 비대칭적인 픽셀 어레이 구조를 포함할 수 있다.
도 3은 고정된 행(row)에서 더미 픽셀 어레이를 동작시키는 경우 발생하는 문제점을 도시하는 그래프이다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 액티브 픽셀 어레이가 행(row)을 따라 순차적으로 리셋 동작만을 수행하고, 리드 동작을 수행하지 않는 구간은, 리드 블랭크(read blank) 구간으로 지칭될 수 있다. 또한, 액티브 픽셀 어레이가 행(row)을 따라 순차적으로 리드 동작만을 수행하고, 리셋 동작을 수행하지 않는 구간은, 리셋 블랭크(reset blank) 구간으로 지칭될 수 있다.
도 3을 참조하면, 구간(310)에서 액티브 픽셀 어레이는 m번째 로우부터 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. 즉, 구간(310)은 리드 블랭크 구간에 대응될 수 있다.
구간(320)에서 액티브 픽셀 어레이는 k-1번째 로우까지 리셋을 완료하고, k번째 로우부터 순차적으로 리셋을 수행함과 동시에 리셋이 완료된 m번째 로우부터 순차적으로 리드를 수행할 수 있다. 즉, 구간(320)에서 액티브 픽셀 어레이는, 서로 상이한 로우에 대하여 리드 동작 및 리셋 동작을 동시에 수행할 수 있다. 구간(320)의 마지막 시점에서, 액티브 픽셀 어레이는 p번째 로우까지 순차적으로 리셋 동작을 완료할 수 있다. 다만, 구간(310) 이후에 리드 동작이 수행되었으므로, 액티브 픽셀 어레이는 l-1번째 로우까지 순차적으로 리드 동작을 완료될 수 있다.
구간(330)에서, 액티브 픽셀 어레이는 l번째 로우부터 p번째 로우까지 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. 이전 구간인 구간(320)에서 액티브 픽셀 어레이에 대한 리셋 동작은 완료되었으므로, 구간(330)은 리셋 블랭크 구간에 상응할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 구간(320)에서 리드가 수행되는 로우와 리셋이 수행되는 로우간에 동일한 커플링 계수가 반복될 수 있다. 예를 들어, 구간(320)의 시작 시점에서 m번째 로우를 리드하기 위하여 TG1을 활성화한 경우, 제2 커플링 계수에 기반한 노이즈가 야기될 수 있다. 구간(320)의 시작 시점에서 k번째 로우를 리셋하기 위하여 TG1을 활성화한 경우, 동일하게 제2 커플링 계수에 기반한 노이즈가 야기될 수 있다. 이후, 구간(320)동안 리드 동작 또는 리셋 동작을 수행할 때마다 활성화되는 전송 트랜지스터는 TG1, TG0 사이에서 반복될 수 있다. 활성화되는 전송 트랜지스터가 TG1, TG0 사이에서 반복되므로, 커플링 계수 또한 제2 커플링 계수, 제1 커플링 계수 사이에서 반복될 수 있다.
다른 예를 들어, 구간(320)의 시작 시점에서 m번째 로우를 리드하기 위하여 TG0를 활성화하고, k번째 로우를 리셋하기 위해 TG1을 활성화할 수도 있다. 이 경우, 리드 동작 시 수반되는 커플링 계수는 TG0에 기반한 제1 커플링 계수이고 리셋 동작시 수반되는 커플링 계수는 TG1에 기반한 제2 커플링 계수로 각각 상이할 수 있다. 다만, 구간(320)에서 각각의 로우마다 순차적으로 전송 트랜지스터를 활성화하는 바, 구간(320) 전체의 이미지 품질은 일정할 수 있다. 즉, 로우마다 순차적으로 리드 및 리셋을 수행하는 동안, 야기되는 커플링 계수는 서로 동일한 커플링 계수에 상응할 수 있다. 따라서, 구간(320)에서 출력되는 이미지 신호의 절대적인 품질은 일정한 커플링 계수에 기반한 노이즈를 포함할 수는 있으나, 구간(320) 전체에 걸쳐 균등한 품질의 이미지 신호를 출력할 수 있다.
다만, 구간(310) 또는 구간(330)에서 출력되는 이미지 품질의 경우, 구간(320)의 이미지 품질과 상이할 수 있다. 구체적으로, 구간(310)의 시작 시점에 액티브 픽셀 어레이가 TG0를 활성화하고, 더미 리드 어레이는 동일하게 TG0를 활성화했다고 가정해보자. m번째 로우를 리셋하는 동안에 액티브 픽셀 어레이는 TG0에 기반한 제1 커플링 계수에 영향을 받고 더미 리드 어레이 또한 TG0에 기반한 제1 커플링 계수에 의해 영향을 받을 수 있다. 이후에, 액티브 픽셀 어레이는 다음 로우인 m+1번째 로우를 리셋하기 위하여 TG1을 활성화할 수 있다. 따라서, m+1번째 로우를 리셋하는 경우 액티브 픽셀 어레이는 제2 커플링 계수에 따라 노이즈가 발생하는 반면, 더미 리드 어레이의 경우, 고정된 로우에서 토글되므로 m+1번째 로우를 리셋하는 시점에도 여전히 TG0가 활성화될 수 있다. 따라서, m+1번째 로우에서 액티브 픽셀 어레이는 제2 커플링 계수에 따라 노이즈가 발생하고, 더미 리드 어레이는 제1 커플링 계수에 따른 상이한 노이즈를 발생시키므로 전체 이미지의 품질이 로우마다 반복적으로 열화되어 구간(310) 또는 구간(330)에서 출력된 이미지 신호의 품질은 균일하지 않을 수 있다.
도 4a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이를 포함하는 픽셀 어레이 배치의 일 예를, 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이를 포함하는 픽셀 어레이 배치의 다른 예를, 도 4c는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이를 포함하는 픽셀 어레이 배치의 또 다른 예를 도시한다. 도 3과 중복되는 기재는 생략하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 구간(410)에서 액티브 픽셀 어레이는 m번째 로우부터 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. m번째 로우에서 액티브 픽셀 어레이는 TG0를 활성화시킨 것으로 가정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 더미 리드 어레이는 첫 번째 로우부터 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. 도 3의 더미 리드 어레이는 고정된 로우에서 리드 동작을 수행하는 반면, 도 4a의 더미 리드 어레이는 첫 번째 로우부터 n번째 로우까지 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 더미 리드 어레이는 첫 번째 로우에서 TG0를 활성화시킨 것으로 가정할 수 있다. 이후, 더미 리드 어레이 및 액티브 픽셀 어레이 모두 TG0, TG1을 교차하여 토글할 수 있다. 즉, 액티브 픽셀 어레이가 m+1번째 로우에서 TG1을 활성화하는 경우, 더미 리드 어레이는 두 번째 로우에서 TG1을 활성화할 수 있다. 따라서, 더미 리드 어레이 및 액티브 픽셀 어레이에서 순차적으로 로우마다 리드 동작 및 리셋 동작을 수행하더라도, 서로 동일한 커플링 계수에 기반한 노이즈가 발생할 수 있다. 따라서, 이미지의 품질이 로우마다 변동(fluctuate)되지 않을 수 있다.
다른 예로, 더미 리드 어레이는 첫 번째 로우에서 TG1을 활성화시킨 것으로 가정할 수도 있다. 따라서, 액티브 픽셀 어레이는 TG0에 따른 제1 커플링 계수의 노이즈가 발생하고, 더미 리드 어레이는 TG1에 따른 제2 커플링 계수의 노이즈가 발생할 수 있다. 더미 리드 어레이와 액티브 어레이 간에 커플링 계수가 각각 제2 커플링 계수와 제1 커플링 계수로 상이하더라도, TG0 및 TG1을 각각 교차하여 토글하기 때문에, 다음 로우에서는 더미 리드 어레이는 TG0에 따른 제1 커플링 계수의 노이즈가 발생하고, 액티브 픽셀 어레이는 TG1에 따른 제2 커플링 계수의 노이즈가 발생할 수 있다. 즉, 더미 리드 어레이와 액티브 픽셀 어레이간에 커플링 계수의 불일치가 구간(410) 내내 연속적이므로, 구간(410)에서 로우마다 이미지 품질이 변동하는 것을 방지하고, 구간(410) 전체에 걸쳐서 이미지 품질을 균일하게 형성할 수 있다.
구간(420)에서 액티브 픽셀 어레이는 k번째 로우부터 순차적으로 리셋 동작을 수행함과 동시에 m번째 로우부터 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. 이는, 도 3의 구간(320)과 동일한 바, 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
구간(430)에서 액티브 픽셀 어레이는 l번째 로우부터 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. l번째 로우에서 액티브 픽셀 어레이는 TG0를 활성화시킨 것으로 가정할 수 있다. 더미 리셋 어레이는 n번째 로우부터 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. n번째 로우에서 더미 리셋 어레이는 TG0를 활성화시킨 것으로 가정할 수 있다. 이후, 더미 리셋 어레이 및 액티브 픽셀 어레이 모두 TG0, TG1을 교차하여 토글할 수 있다. 따라서, 더미 리셋 어레이 및 액티브 픽셀 어레이에서 순차적으로 로우마다 리셋 동작 및 리드 동작을 각각 수행하더라도, 동일한 커플링 계수 차이에 기반한 노이즈가 발생할 수 있다. 따라서, 이미지의 품질이 로우마다 변동되지 않을 수 있다.
다른 예로, 더미 리셋 어레이는 n번째 로우에서 TG1을 활성화시킨 것으로 가정할 수도 있다. 따라서, 액티브 픽셀 어레이는 TG0에 따른 제1 커플링 계수의 노이즈가 발생하고, 더미 리셋 어레이는 TG1에 따른 제2 커플링 계수의 노이즈가 발생할 수 있다. 더미 어레이와 액티브 어레이 간에 커플링 계수가 다를지라도, TG0 및 TG1을 각각 교차하여 토글하기 때문에, 다음 로우에서는 더미 리셋 어레이는 TG0에 따른 제1 커플링 계수의 노이즈가 발생하고, 액티브 픽셀 어레이는 TG1에 따른 제2 커플링 계수의 노이즈가 발생할 수 있다. 즉, 커플링 계수의 불일치(또는 더미 리셋 어레이와 액티브 픽셀 어레이 간에 커플링 계수의 차이)가 구간(430) 내내 연속적이므로, 구간(430)에서 로우마다 이미지 품질이 변동되는 것은 방지될 수 있다.
도 4b 및 도 4c를 참조하면, 더미 리셋 어레이 및 더미 리드 어레이의 배치가 변경될 수 있다. 즉, 액티브 픽셀 어레이는 첫 번째 로우부터 시작할 수 있고, 더미 리드 어레이 및 더미 리셋 어레이는 픽셀 어레이(100)의 전체 영역에서 하단 영역(bottom area)으로 쉬프트될 수 있다. 구간(440), 구간(450), 및 구간(460)은 도 4a와 중복되는 내용으로 생략하기로 한다.
도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 구간(410, 440) 또는 구간(430, 460)에서 로우마다 이미지 품질의 열화가 발생하는 것은 아니다. 다만, 활성화된 액티브 픽셀 어레이의 로우와 활성화된 더미 리드 어레이 또는 더미 리셋 어레이 간에 물리적 거리에 기반하여, 이미지의 초기 품질이 상이할 수는 있다. 즉, 구간(410)의 시작 시점의 경우, 액티브 픽셀 어레이의 m번째 로우와 더미 리드 어레이의 1번째 로우가 활성화되므로, 활성화된 로우들 간에 물리적 거리는 m개 로우에 불과할 수 있다. 반면 구간(440)의 시작 시점의 경우, 액티브 픽셀 어레이의 1번째 로우와 더미 리드 어레이의 i번째 로우가 활성화되므로, 활성화된 로우들 간에 물리적 거리는 i개 로우이다. 따라서, 구간(440)의 먼 거리보다 구간(410)의 가까운 거리의 로우들간에 신호를 처리하는 경우에 이미지의 초기 품질이 더 좋을 수 있다.
전술한 실시예들에 따르면, 도 4c에 기반하여 더미 리드 어레이를 픽셀 어레이(100) 상에서 상단 영역(upper area)에 배치하고, 더리 리셋 어레이를 픽셀 어레이(100) 상에서 하단 영역(bottom area)에 배치하는 경우, 이미지의 초기 품질이 가장 향상될 수 있다. 다만, 본 개시는 이에 제한되지 않으며, 노출 시간(리셋 동작과 리드 동작간에 시간 차이)과 프레임 길이와 같은 다양한 원인에 따라 최적의 더미 어레이를 배치하는 방법은 상이해질 수 있다.
도 5a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 더미 리셋 어레이들을 이용하는 경우 그래프의 일 예를 도시한다.
다양한 실시예들에 따라, 액티브 픽셀 어레이는 제1 프레임과 제2 프레임에서 각각 노출 시간(integration time)을 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 제1 프레임에서 노출 시간은 제1 프레임의 리셋 동작을 시작하는 시점과 제1 프레임의 리드 동작을 시작하는 시점 사이의 시간 구간에 상응할 수 있고, 제2 프레임에서 노출 시간은 제2 프레임의 리셋 동작을 시작하는 시점과 제2 프레임의 리드 동작을 시작하는 시점 사이의 시간 구간에 상응할 수 있다. 제1 프레임의 노출 시간의 길이는 제2 프레임의 노출 시간의 길이보다 짧을 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(10)를 포함하는 전자 장치가 밝은 곳에서 어두운 곳으로 이동한 경우, 도 1의 제어 레지스터(170)는 제2 프레임부터 노출 시간을 길게 설정할 것을 지시하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 액티브 픽셀 어레이에서 순차적으로 리드 동작을 수행하는 시점은 고정되어 있으므로, 액티브 픽셀 어레이는, 상기 제어 신호에 기반하여 제2 프레임의 리드 동작에 대하여 제1 프레임의 노출 시간보다 긴 시간을 먼저(in advance) 리셋 동작을 수행할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 더미 어레이는 복수의 더미 리셋 어레이들을 포함할 수 있다. 복수의 더미 리셋 어레이들을 포함하는 경우, 더미 리셋 어레이들의 개수는 반복되는 커플링 계수의 n배에 상응할 수 있다. 예를 들어, 액티브 픽셀 어레이에서 2개의 행(row)마다 커플링 계수가 반복되는 경우(도 2a에서 TG0의 제1 커플링 계수, TG1의 제2 커플링 계수) 더미 리셋 어레이들의 개수는 2n에 상응할 수 있다. 다른 예를 들어, 액티브 픽셀 어레이에서 4개의 행(row)마다 커플링 계수가 반복되는 경우(도 2b에서 TG11의 제1 커플링 계수 내지 TG14의 제4 커플링 계수) 더미 리셋 어레이들의 개수는 4n에 상응할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 2개의 행(row)마다 커플링 계수가 반복되는 것을 기준으로 설명하기로 한다.
구간(510)에서, 액티브 픽셀 어레이는 행(row)을 따라 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. 액티브 픽셀 어레이는, 구간(560)에서, 리셋 동작과 리드 동작을 동시에 수행하므로, 구간(550)의 이미지 품질과 구간(560)의 이미지 품질을 균일하게 생성하기 위하여, 구간(550)에서 더미 리드 어레이의 행(row)마다 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다.
구간(520)에서 액티브 픽셀 어레이는 행(row)을 따라 순차적으로 리드 동작 및 리셋 동작을 수행할 수 있다. 이는, 도 4a의 구간(420)과 동일한 바, 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
구간(530)에서, 액티브 픽셀 어레이는 행(row)을 따라 순차적으로 리드 동작만을 수행할 수 있다. 즉, 제1 프레임에 대한 리셋 동작은 모든 행에 대하여 완료하였으나, 모든 행에 대한 리드 동작을 완료하지 않았을 수 있다. 구간(520)에서 리드 동작과 리셋 동작이 동시에 수행되었으므로, 구간(520)의 이미지 품질과 동일한 품질의 이미지를 생성하기 위하여 더미 리셋 어레이들 중 하나의 더미 리셋 어레이에서 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임에 대한 리드 동작을 수행하는 동안 활성화되는 더미 리셋 어레이는 제1 더미 리셋 어레이에 상응할 수 있다. 구간(530)에서 액티브 픽셀 어레이가 순차적으로 리드 동작을 수행하는 동안, 제1 더미 리셋 어레이에서 순차적으로 리드 동작을 수행함으로써, 이웃하는 구간(520)과 이미지 품질이 동일할 수 있고, 제1 더미 리셋 어레이 내에서 고정된 로우를 활성화시키는 것이 아니라, 로우를 따라 순차적으로 활성화시킴으로써 구간(530) 내에서 이미지 품질 또한 균일할 수 있다.
구간(540)에서, 액티브 픽셀 어레이는 리드 동작 및 리셋 동작을 동시에 수행할 수 있다. 제2 프레임에서 노출 시간이 길게 설정된 경우, 설정된 시간만큼 더 일찍 제2 프레임에 대한 리셋 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 제2 프레임에 대한 리셋 동작을 수행하는 시점과 제1 프레임에 대한 리드 동작을 수행하는 시점은 오버랩(overlap)될 수 있다. 제1 프레임의 이미지를 생성하는 구간들(510, 520, 530)은 공통적으로 하나의 리셋 동작과 하나의 리드 동작이 동시에 수행됨으로써 야기되는 노이즈에 기반하므로, 구간(540)에서도 하나의 리드 동작 및 하나의 리셋 동작이 동시에 수행되도록 더미 리셋 어레이 및 더미 리드 어레이를 활성화하지 않을 수 있다.
도 5b는, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 더미 리셋 어레이들을 이용하는 경우 그래프의 다른 예를 도시한다. 도 5a와 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
도 5b를 참조하면, 구간(550)에서 액티브 픽셀 어레이는 로우마다 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. 상기 리셋 동작은 제1 프레임을 위한 리셋 동작일 수 있다. 구간(560)과 동일한 이미지 품질을 생성하기 위하여, 더미 리드 어레이는 로우마다 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. 이는, 도 5a의 구간(510)과 중복되는 내용이므로, 생략하기로 한다.
다양한 실시예들에 따라, 구간(550)에서 제2 더미 리셋 어레이가 로우마다 순차적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 구간(550)을 살펴보면, 픽셀 어레이 전체에 있어서, 제1 프레임에 대한 리드 동작 및 리셋 동작과 함께 제2 더미 리셋 어레이가 추가적으로 리셋 동작을 수행할 수 있다. 제1 프레임의 이미지를 생성하는 데에 동일한 시점에서 서로 다른 로우들에서 하나의 리드 동작 및 2개의 리셋 동작이 수행될 수 있다. 2개의 리셋 동작 중 하나의 리셋 동작은 제1 프레임에 대한 리셋 동작이며, 다른 하나의 리셋 동작은 제2 더미 리셋 어레이가 수행하는 리셋 동작일 수 있다. 제1 프레임에 대응하여 동작하도록 설정된 더미 리셋 어레이는 제2 더미 리셋 어레이를 기준으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다양한 실시예들에 따라 제1 더미 리셋 어레이가 제1 프레임에 대응하여 동작하도록 설정될 수도 있다.
구간(570)에서, 액티브 픽셀 어레이는 리드 동작만을 수행할 수 있다. 즉, 구간(570)은 리셋 블랭크 구간에 대응될 수 있으며, 구간(570) 동안 수행되는 리드 동작은 제1 프레임에 대한 순차적인 리드 동작일 수 있다. 구간(570)에서, 더미 리셋 어레이가 활성화되지 않는다면, 구간(570)에서 생성되는 제1 프레임에 대한 이미지의 품질은 나머지 구간들(550, 560)에 대응하는 이미지 품질과 상이할 수 있다. 나머지 구간들(550, 560)에 대응하는 이미지 품질은, 픽셀 어레이 전체를 통해 하나의 리드 동작과 2개의 리셋 동작으로 기인한 커플링 계수의 차이에 기반하는 반면, 구간(570)에서 더미 리셋 어레이들이 동작하지 않는다면 하나의 리드 동작으로 기인한 커플링 계수에 따라 이미지 품질이 결정되기 때문이다. 따라서, 더미 리셋 어레이는 구간(570)에서 로우마다 순차적으로 활성화할 수 있고, 제1 더미 리셋 어레이 및 제2 더미 리셋 어레이 모두 활성화될 수 있다. 제1 더미 리셋 어레이 및 제2 더미 리셋 어레이에서 모두 순차적으로 리셋 동작을 수행해야 구간(560)과 이미지 품질을 동일하게 생성할 수 있기 때문이다.
전술한 실시예에서, 더미 리셋 어레이가 2개인 경우를 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 더미 리셋 어레이의 개수는 동일한 커플링 계수가 반복되는 최소 단위의 배수에 상응할 수 있다. 예를 들어, 도 2b와 같이 4개의 행마다 커플링 계수가 반복되는 경우, 더미 리셋 어레이의 개수는 4개, 8개, 12개 ?? 4n개일 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 리셋 동작을 수행하는 경우의 그래프를 도시한다.
도 6을 참조하면, 구간(610)에서 액티브 픽셀 어레이는 제1 프레임에 대한 리셋 동작을 수행할 수 있다. 구간(610) 동안 리셋 동작만 수행되므로, 더미 리드 어레이에서 순차적으로 리드 동작을 수행할 수 있다. 도 5b에서 전술한 바와 같이, 픽셀 어레이 전체에서 하나의 리드 동작 및 2개의 리셋 동작이 수행될 수 있다. 제1 프레임에 대한 2개의 리셋 동작은 액티브 픽셀 어레이에서 리셋 동작 및 제2 더미 리셋 어레이에서 리셋 동작을 포함할 수 있다. 구간(620) 동안 액티브 픽셀 어레이 내에서 제1 프레임에 대한 리드 동작 및 리셋 동작이 수행될 수 있다. 이는, 도 5b의 구간(560)과 중복되는 내용이므로 생략하기로 한다.
구간(630)에서, 액티브 픽셀 어레이는 동일한 시점에 하나의 리드 동작 및 2개의 리셋 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따라, 픽셀 어레이(100)를 포함하는 전자 장치가 어두운 환경으로 이동한 경우, 제2 프레임에서 노출 시간(integration time)이 길어질 수 있다. 다만, 제2 프레임에 대한 노출 시간이 증가할수록 제2 프레임에 대한 리셋 동작이 수행되는 시점이 앞당겨지므로, 제1 프레임에 대한 리드 동작뿐만 아니라, 제1 프레임에 대한 리셋 동작이 완료되기 이전에 제2 프레임에 대한 리셋 동작이 수행될 수도 있다. 즉, 액티브 픽셀 어레이 내에서 제1 프레임에 대한 리드 동작 및 리셋 동작과 제2 프레임에 대한 리셋 동작이 동일한 시점에 수행될 수 있다. 이 경우, 픽셀 어레이 중 액티브 픽셀 어레이에서 이미 하나의 리드 동작 및 2개의 리셋 동작이 수행되고 있으므로, 더미 어레이는 동작하지 않을 수 있다. 더미 어레이가 동작하는 경우, 다른 구간들(610, 620, 640)에서 수행되는 리드 동작 및 리셋 동작의 개수와 상이하게 되어, 제1 프레임 전체의 이미지 품질이 균일하지 않을 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 픽셀 어레이에 배치되는 컬러 필터의 패턴들을 도시한다.
도 7을 참조하면, 베이어 패턴 및 쿼드 베이어 패턴의 픽셀 어레이가 도시된다. 다양한 실시예들에 따라, 베이어 패턴의 픽셀 어레이는 R 픽셀, Ga 픽셀, Gb 픽셀, 및 B 픽셀을 포함할 수 있다. 쿼드 베이어(quad bayer) 패턴의 픽셀 어레이의 경우, 상기 베이어 패턴의 픽셀들 각각이 4개의 서브 픽셀들로 세분화될 수 있다. 예를 들어, 베이어 패턴의 R 픽셀의 경우, R1, R2, R3, R4 의 4개 픽셀들로 세분화될 수 있다. 다양한 실시예들에 따라, 상기 쿼드 베이어 패턴의 경우, 같은 컬러의 픽셀들끼리 FD 노드를 공유하는 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, R1 서브 픽셀 내지 R4 서브 픽셀에 대응하는 광 감지 소자와 전송 트랜지스터들은 공통의 FD 노드에 연결되도록 형성될 수 있다.
전술한 실시예에서, 쿼드 베이어 패턴의 예를 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 미 도시되었지만, 9개의 서브 픽셀들로 세분화된 베이어 패턴의 픽셀 어레이가 사용될 수 있다. 예를 들어, 베이어 패턴의 R 픽셀의 경우, R1 내지 R9의 9개의 픽셀들로 세분화될 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 8를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(800)은 이미지 프로세서(810), 메모리 장치(820), 저장 장치(830), 이미지 센서(840), 입출력 장치(850), 파워 서플라이(860)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(840)는 본 개시의 실시예에 따른 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 도 8에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템(800)은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.
이미지 프로세서(810)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(810)는 마이크로 프로세서(micro-processor), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)일 수 있다. 이미지 프로세서(810)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus)를 통하여 메모리 장치(820), 저장 장치(830) 및 입출력 장치(850)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(810)는 주변 구성요소 상호 연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다. 이미지 프로세서(810)는 호스트 등으로부터 디지털 줌 명령을 수신한 경우 이에 따른 줌 정보를 버스를 통해 이미지 센서(840)에 출력할 수 있다.
메모리 장치(820)는 컴퓨팅 시스템(800)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(820)는 DRAM, 모바일 DRAM, SRAM, 또는 불휘발성 메모리 장치로 구성될 수 있다. 상기 메모리들의 칩은 각기 혹은 함께 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있다. 예를 들면, 칩은 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP) 등의 패키지로서 패키지화될 수 있다.
스토리지 장치(830)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive(SSD)), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive(HDD)), CD-ROM 등을 포함할 수 있다. 입출력 장치(850)는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단, 및 프린터와 디스플레이 등과 같은 출력 유닛들을 포함할 수 있다. 파워 서플라이(860)는 컴퓨팅 시스템(800)의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.
이미지 센서(840)는 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 이미지 프로세서(810)와 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따라 이미지 센서(840)는 더미 리셋 어레이 또는 더미 리드 어레이에서 롤링 셔터 동작을 수행함으로써 이미지의 로우마다 품질이 열화되는 것을 방지하여 밴드 노이즈를 제거할 수 있다. 이미지 센서(840)는 이미지 프로세서(810)와 함께 하나의 칩에 집적될 수도 있고, 서로 다른 칩에 각각 집적될 수도 있다. 한편, 컴퓨팅 시스템(800)은 이미지 센서(840)를 이용하는 모든 컴퓨팅 시스템으로 해석되어야 할 것이다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(800)은 디지털 카메라, 이동 전화기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 스마트폰(Smart Phone), 태블릿 PC 등을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 액티브 픽셀 어레이;
    적어도 하나의 더미 리셋 어레이(dummy reset array);
    더미 리드 어레이(dummy read array); 및
    이미지 프로세서를 포함하고,
    상기 이미지 프로세서는,
    상기 액티브 픽셀 어레이가 리셋 블랭크(reset blank)인 동안, 상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이에 포함되는 픽셀들을 행(row)을 따라 순차적으로 리셋하고,
    상기 액티브 픽셀 어레이가 리드 블랭크(read blank)인 동안, 상기 더미 리드 어레이에 포함되는 픽셀들을 순차적으로 리셋하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리셋 블랭크는,
    상기 액티브 픽셀 어레이의 픽셀들이 리셋 동작을 수행하지 않는 구간이고,
    상기 리드 블랭크는,
    상기 액티브 픽셀 어레이의 픽셀들이 리드 동작을 수행하지 않는 구간인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 픽셀 어레이는, 서로 다른 행(row)에 상응하는 적어도 두 개 이상의 픽셀들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개 이상의 픽셀들은, 활성화되는 경우 커플링(coupling) 계수가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이의 개수는,
    상기 커플링 계수가 행(row)마다 반복되는 최소 개수의 배수에 상응하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 두 개 이상의 픽셀들은,
    플로팅 디퓨전(floating diffusion) 노드를 공유하거나, 각각 상이한 컬럼 출력 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 픽셀 어레이는,
    픽셀 어레이의 전체 영역 중에서 상단 영역(upper area)에 위치하고,
    상기 더미 리드 어레이 및 상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이는,
    상기 액티브 픽셀 어레이의 아래로 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이는,
    픽셀 어레이의 전체 영역 중에서 상단 영역(upper area)에 배치되고,
    상기 더미 리드 어레이는,
    상기 픽셀 어레이의 전체 영역 중에서 하단(bottom area)에 배치되고,
    상기 액티브 픽셀 어레이는,
    상기 적어도 하나의 더미 리셋 어레이와 상기 더미 리드 어레이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 더미 리드 어레이에 포함되는 공유 픽셀들의 개수는,
    상기 더미 리셋 어레이에 포함되는 공유 픽셀들의 개수와 상이한 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 프로세서는,
    측정된 조도가 일정 값 이하인 경우, 상기 조도를 측정한 시점 이후의 프레임에 대하여 노출 시간을 길게 설정하고,
    상기 노출 시간에 기반하여, 이웃하는 프레임간에 리셋 동작이 동시에 수행되는 경우, 상기 더미 리셋 어레이의 동작을 바이패스하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 픽셀 어레이가 복수의 행들을 동시에 리셋하는 경우, 동시에 리셋하는 행들의 개수는, 상기 액티브 픽셀 어레이가 상기 리셋 블랭크인 경우 리셋 동작을 수행하는 적어도 하나의 더미 리셋 어레이의 개수와 상응하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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