광역 동적범위를 가지는 이미지 센서, 그 화소 회로 및 구동 방법 document_id 1020110040181

[청구항 1] 이미지 센서의 화소 회로에 있어서, 포토 다이오드; 제1 축적시간 동안 상기 포토 다이오드에 축적된 광전하에 상응하는 1회차 화소 신호를 생성하고, 제1 독출시간 동안 출력 노드를 통해 독출되도록 하는 제1 화소 신호 생성부; 및 제2 축적시간 동안 상기 포토 다이오드에 축적된 광전하에 상응하는 2회차 화소 신호를 생성하고, 제2 독출시간 동안 상기 출력 노드를 통해 독출되도록 하는 제2 화소 신호 생성부를 포함하되, 상기 1회차 화소 신호와 상기 2회차 화소 신호를 합성시켜 광역 동적범위를 구현하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 화소 회로 [청구항 2] 제1항에 있어서,상기 제1 화소 신호 생성부 및 상기 제2 화소 신호 생성부는 상기 포토 다이오드와 상기 출력 노드 사이에병렬연결되는것을특징으로 하는이미지 센서의 화소 회로. [청구항 3] 제1항에 있어서,상기 제1 화소 신호 생성부는, 제1 전송 제어 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드에 축적된 광전하를 제1 부유 확산 영역으로 전송하는 제1 전송 트랜지스터와, 제1 리셋 제어 신호에 응답하여 상기 제1 부유 확산 영역을 제1 전원전압으로 리셋시키는 제1 리셋 트랜지스터와, 상기 제1 부유 확산 영역에 전송된 광전하에 상응하는 신호를 소스 팔로우하는 제1 구동 트랜지스터와, 제1 선택 신호에 따라 상기 제1 구동 트랜지스터의 출력을 상기 1회차 화소 신호로 출력하는 제1 선택 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 화소 신호 생성부는, 제2 전송 제어 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드에 축적된 광전하를 제2 부유 확산 영역으로 전송하는 제2 전송 트랜지스터와, 제2 리셋 제어 신호에 응답하여 상기 제2 부유 확산 영역을 제2 전원전압으로 리셋시키는 제2 리셋 트랜지스터와, 상기 제2 부유 확산 영역에 전송된 광전하에 상응하는 신호를 소스 팔로우하는 제2 구동 트랜지스터와, 제2 선택 신호에 따라 상기 제2 구동 트랜지스터의 출력을 상기 2회차 화소 신호로 출력하는제2선택트랜지스터포함하는것을특징으로 하는이미지 센서의 화소 회로. [청구항 4] 제1항에 있어서,상기 제1 화소 신호 생성부는, 제1 리셋 제어 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드에 접속되는 제1 부유 확산 영역을 제1 전원전압으로 리셋시키는 제1 리셋 트랜지스터와, 상기 제1 부유 확산 영역에 전송된 광전하에 상응하는 신호를 소스 팔로우하는 제1 구동 트랜지스터와, 제1 선택 신호에 따라 상기 제1 구동 트랜지스터의 출력을 상기 1회차 화소 신호로 출력하는 제1 선택 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 화소 신호 생성부는, 제2 리셋 제어 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드에 접속되는 상기 제2 부유 확산 영역을 제2 전원전압으로 리셋시키는 제2 리셋 트랜지스터와, 상기 제2 부유 확산 영역에 전송된 광전하에 상응하는 신호를 소스 팔로우하는 제2 구동 트랜지스터와, 제2 선택 신호에 따라 상기 제2 구동 트랜지스터의 출력을 상기 2회차 화소 신호로 출력하는제2선택트랜지스터포함하는것을특징으로 하는이미지 센서의 화소 회로. [청구항 5] 제3항 또는 제4항에 있어서,상기 제1 축적시간의 길이 및 상기 제2 축적시간의 길이, 상기 제1 부유 확산 영역의 커패시턴스 값 및 상기 제2 부유 확산 영역의 커패시턴스 값 중 적어도 하나를 조절하여상기1회차화소신호및상기2회차화소신호의출력제어하는것을특징으로 하는이미지 센서의 화소 회로. [청구항 6] 제5항에 있어서,상기 커패시턴스 값은 부유 확산 영역의 면적, 게이트가 상기 부유 확산 영역에 연결되는 구동 트랜지스터의 크기 중 적어도 하나에 의해결정되는것을특징으로 하는이미지 센서의 화소 회로. [청구항 7] 제1항에 있어서,상기 제1 축적시간, 상기 제1 독출시간, 상기 제2 축적시간, 상기 제2 독출시간은 순서대로 하나의 영상 프레임을 위한단위노출시간포함되는것을특징으로 하는이미지 센서의 화소 회로. [청구항 8] 이미지 센서에 있어서, 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드에 병렬 연결되고 하나의 영상 프레임을 위한 단위 노출 시간 내에 서로 구분되는 복수의 축적시간 동안 상기 포토 다이오드에 축적된 광전하에 따른 복수의 화소 신호를 생성하는 복수의 화소 신호 생성부를 포함하는 복수의 단위 화소가 2차원 행렬 형태로 배치된 화소 어레이 상기 복수의 화소 신호를 합성하는 신호 합성부 상기 화소 어레이와 상기 신호 합성부 사이에 병렬 연결되며, 상기 복수의 화소 신호 각각을 독립적으로 독출 처리하는 복수의 독출 유닛; 및 상기 화소 어레이, 상기 신호 합성부, 상기 복수의 독출 유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 이미지 센서 [청구항 9] 제8항에 있어서,상기 단위 노출 시간은 제1 축적시간, 제1 독출시간, 제2 축적시간,제2독출시간순서구분되는것을특징으로 하는이미지 센서. [청구항 10] 제9항에 있어서,상기 복수의 화소 신호 생성부는 상기 제1 축적시간 동안 상기 포토 다이오드에 축적된 1회차 광전하에 상응하는 1회차 화소 신호를 생성하는 제1 화소 신호 생성부와, 상기 제2 축적시간 동안 상기 포토 다이오드에 축적된 2회차 광전하에 상응하는 2회차 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성부를 포함하고, 상기 복수의 독출 유닛은 상기 제1 독출시간 동안 상기 제1 화소 신호 생성부에서 생성된 상기 1회차 화소 신호를 독출하는 제1 독출 유닛과, 상기 제2 독출시간 동안 상기 제2 화소 신호 생성부에서 생성된 상기 2회차 화소 신호를 독출하는 제2 독출유닛포함하는것을특징으로 하는이미지 센서. [청구항 11] 제10항에 있어서,상기 제1 독출 유닛은 임의의 행에 속하는 단위 화소에 대한 1회차 화소 신호를 독출한 직후 다음 행에 속하는 단위 화소에 대한 1회차 화소 신호를 연속적으로 독출하는 것특징으로 하는이미지 센서. [청구항 12] 제8항에 있어서,상기 신호 합성부는 상기 복수의 화소 신호 각각을 저장하는 복수의 저장영역을 포함하는 메모리를 더 포함하되, 상기 저장영역에의 저장 순서, 저장 위치 중 적어도 하나를 이용하여 서로 매칭되는화소신호끼리합성수행하는것을특징으로 하는이미지 센서. [청구항 13] 제8항에 있어서,상기 복수의 화소 신호 생성부는 4-트랜지스터구조가지는것을특징으로 하는이미지 센서. [청구항 14] 제8항에 있어서,상기 복수의 화소 신호 생성부는 3-트랜지스터구조가지는것을특징으로 하는이미지 센서.