Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR20110108987A - Cmos image sensor - Google Patents

Cmos image sensor Download PDF

Info

Publication number
KR20110108987A
KR20110108987A KR1020100028512A KR20100028512A KR20110108987A KR 20110108987 A KR20110108987 A KR 20110108987A KR 1020100028512 A KR1020100028512 A KR 1020100028512A KR 20100028512 A KR20100028512 A KR 20100028512A KR 20110108987 A KR20110108987 A KR 20110108987A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transistor
sample
image sensor
sampling
cmos image
Prior art date
Application number
KR1020100028512A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
손영철
김광오
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020100028512A priority Critical patent/KR20110108987A/en
Publication of KR20110108987A publication Critical patent/KR20110108987A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/74Circuitry for scanning or addressing the pixel array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

리셋 트랜지스터, 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터 및 포토 다이오드를 구비한 단위 픽셀을 포함하는 CMOS 이미지 센서에 있어서, 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 기준 전압을 샘플링하는 제1 샘플 및 홀드부와, 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 포토 다이오드에서 광전 변환된 영상 신호를 샘플링하는 제2 샘플 및 홀드부를 포함하는 CMOS 이미지 센서 픽셀가 제공되며, 제2 샘플 및 홀드부는, 제1 샘플 및 홀드부가 기준 전압을 샘플링한 후에, 전송 트랜지스터가 온 상태인 동안에 영상 신호를 샘플링한다.A CMOS image sensor comprising a unit pixel having a reset transistor, a transfer transistor, a selection transistor, and a photodiode, comprising: a first sample and hold portion connected to a source of the selection transistor to sample a reference voltage; A CMOS image sensor pixel is provided that includes a second sample and a hold portion coupled to sample an image signal converted photoelectrically from a photodiode, wherein the second sample and hold portion is a transfer transistor after the first sample and hold portion sample the reference voltage. The video signal is sampled while is on.

Description

CMOS 이미지 센서{CMOS IMAGE SENSOR}CMOS image sensor {CMOS IMAGE SENSOR}

본 발명은 CMOS 이미지 센서에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 전송 트랜지스터의 클록 피드스루, 전압 유입 에러 및 전하 재분배에 의한 노이즈를 제거할 수 있는 CMOS 이미지 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a CMOS image sensor, and more particularly, to a CMOS image sensor capable of removing noise due to clock feedthrough, voltage inflow error, and charge redistribution of a transfer transistor.

일반적으로, 이미지 센서(image sensor)란 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 포착(capture)하는 장치이다. 이미지 센서는 복수의 포토 다이오드와 같은 이미지 센싱 소자들과 트랜지스터들을 갖는 픽셀 어레이를 포함하고, 물체로부터 빛을 수신하여 전기적인 이미지 신호를 발생시킨다. 특히, CMOS 기술을 이용하여 제조된 이미지 센서를 CMOS 센서라고 한다.
In general, an image sensor is an apparatus for capturing an image by using a property of a semiconductor that responds to light. The image sensor includes a pixel array having transistors and image sensing elements, such as a plurality of photodiodes, and receives light from an object to generate an electrical image signal. In particular, an image sensor manufactured using CMOS technology is called a CMOS sensor.

CMOS 센서의 단위 픽셀은 포토 다이오드, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 구비하고, 각 트랜지스터의 동작에 의해 기준 전압 및 포토 다이오드에서 수광된 광전하에 의한 영상 신호가 샘플링되어 이미지 데이터로 처리된다.
The unit pixel of the CMOS sensor includes a photodiode, a transfer transistor, a reset transistor, a driving transistor, and a selection transistor. By operation of each transistor, an image signal obtained by the reference voltage and the photocharge received from the photodiode is sampled and processed into image data. do.

도 1은 CMOS 이미지 센서 픽셀에서의 리셋 또는 전송 트랜지스터인 MOS 스위치와 플로팅 커패시터 부분을 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 1에서는 제어 신호(SAMPLE)에 응답하는 스위칭 동작을 통해 입력 신호(Vin)를 출력하는 MOS 스위치(SW)와, MOS 스위치에서 출력되는 신호를 샘플링하는 샘플링 커패시터(Cs)가 도시된다. 이러한 회로는 MOS(Metal Oxide Semiconductor)를 스위치로 사용함으로 인해 발생되는 클록 피드스루(clock feedthrough), 전하 주입 에러(charge injection error) 및 전하 재분배의 문제가 있다.
1 is a circuit diagram schematically illustrating a portion of a MOS switch and a floating capacitor which are reset or transfer transistors in a CMOS image sensor pixel. In FIG. 1, a MOS switch SW for outputting an input signal Vin and a sampling capacitor Cs for sampling a signal output from the MOS switch are illustrated through a switching operation in response to a control signal SAMPLE. Such a circuit has problems of clock feedthrough, charge injection error, and charge redistribution caused by using a metal oxide semiconductor (MOS) as a switch.

클록 피드스루 또는 전하 주입 에러란, MOS 트랜지스터(SW)가 스위치로서 사용되는 경우, MOS 트랜지스터(SW)가 온에서 오프로 스위칭할 때 MOS 스위치(SW)의 기생 용량을 통해 샘플링 커패시터(Cs)에 발생하는 노이즈 현상을 말한다.
Clock feedthrough or charge injection error means that when the MOS transistor SW is used as a switch, the parasitic capacitance of the MOS switch SW is applied to the sampling capacitor Cs when the MOS transistor SW switches from on to off. A noise phenomenon that occurs.

또한, 전하 재분배란, MOS 트랜지스터(SW)가 온에서 오프로 스위칭할 때 MOS 스위치(SW)의 외부로 전하의 유출이 이루어지게 되는데, 유출된 전하는 MOS 트랜지스터(SW1)의 소스와 드레인 측으로 각각 재분배되는 현상을 말하며, 전하 재분배에 의해 샘플링 커패시터(Cs)에 노이즈를 더 제공할 수 있다.
In addition, charge redistribution causes the outflow of charges to the outside of the MOS switch SW when the MOS transistor SW is switched from on to off, and the discharged charges are redistributed to the source and drain sides of the MOS transistor SW1, respectively. In this case, noise may be further provided to the sampling capacitor Cs by charge redistribution.

따라서, 샘플링 커패시터(Cs)에 샘플링된 전하량은 클럭 피드스루, 전하 주입 에러 및 전하 재분배에 의해 발생한 노이즈 성분을 포함하게 되어, 결과 이미지의 품질이 저하될 수 있다.
Therefore, the amount of charge sampled in the sampling capacitor Cs may include noise components generated by clock feedthrough, charge injection error, and charge redistribution, thereby degrading the quality of the resultant image.

본 발명의 일 실시예는 전송 트랜스포머의 스위칭 동작에 의한 클록 피드스루, 전하 유입 에러 및 전하 재분배에 의한 노이즈를 제거할 수 있는 CMOS 이미지 센서를 제공한다.
One embodiment of the present invention provides a CMOS image sensor capable of removing clock feedthrough, charge inflow error, and noise due to charge redistribution due to switching operations of a transmission transformer.

본 발명의 일 양태에 따르면, 리셋 트랜지스터, 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터 및 포토 다이오드를 구비한 단위 픽셀을 포함하는 CMOS 이미지 센서에 있어서, 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 기준 전압을 샘플링하는 제1 샘플 및 홀드부와, 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 포토 다이오드에서 광전 변환된 영상 신호를 샘플링하는 제2 샘플 및 홀드부를 포함하는 CMOS 이미지 센서 픽셀가 제공되며, 제2 샘플 및 홀드부는, 제1 샘플 및 홀드부가 기준 전압을 샘플링한 후에, 전송 트랜지스터가 온 상태인 동안에 영상 신호를 샘플링한다.
According to one aspect of the invention, a CMOS image sensor comprising a unit pixel having a reset transistor, a transfer transistor, a select transistor and a photodiode, comprising: a first sample and hold connected to a source of the select transistor to sample a reference voltage; And a second sample and hold portion connected to a source of a selection transistor and sampling a video signal photoelectrically converted by a photodiode, wherein the second sample and hold portion is provided with reference to the first sample and hold portion; After sampling the voltage, the image signal is sampled while the transfer transistor is on.

일 실시예에서, 제1 샘플 및 홀드부는, 기준 전압을 샘플링하는 제1 샘플링 커패시터와, 선택 트랜지스터 및 제1 샘플링 커패시터 사이에 연결되어 제1 샘플링 커패시터의 샘플링 동작을 스위칭하는 제1 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 제2 샘플 및 홀드부는, 영상 신호를 샘플링하여 출력하는 제2 샘플링 커패시터와, 선택 트랜지스터 및 제2 샘플링 커패시터 사이에 연결되어 제2 샘플링 커패시터의 샘플링 동작을 스위칭하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
In one embodiment, the first sample and hold unit may include a first sampling capacitor for sampling a reference voltage and a first transistor connected between the selection transistor and the first sampling capacitor to switch a sampling operation of the first sampling capacitor. The second sample and hold unit may include a second sampling capacitor for sampling and outputting an image signal, and a second transistor connected between the selection transistor and the second sampling capacitor to switch a sampling operation of the second sampling capacitor. Can be.

일 실시예에서, 제1 트랜지스터는, 리셋 트랜지스터가 온-오프 동작한 후에 제1 샘플링 커패시터가 기준 전압을 샘플링하도록 스위칭 동작하고, 제2 트랜지스터는, 전송 트랜지스터가 온인 동안에 제2 샘플링 커패시터가 영상 신호를 샘플링하도록 스위칭 동작할 수 있다.
In one embodiment, the first transistor is switched so that the first sampling capacitor samples the reference voltage after the reset transistor is on-off, and the second transistor is configured such that the second sampling capacitor is connected to the image signal while the transfer transistor is on. The switching operation may be performed to sample.

본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서에 의하면, 전송 트랜지스터가 영상 신호의 샘플링 후에 온 상태에서 오프 상태로 천이하므로, 전송 트랜지스터의 온에서 오프로의 스위칭에서 발생하는 클록 피드스루, 전하 주입 오류 및 전하 재분배에 의한 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있어, 결과 이미지의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the CMOS image sensor according to the embodiment of the present invention, since the transfer transistor transitions from the on state to the off state after the sampling of the image signal, the clock feedthrough and the charge injection error occurring in the switching of the transfer transistor from on to off. And noise due to charge redistribution can be effectively removed, thereby improving the quality of the resulting image.

도 1은 이미지 센서 픽셀에서의 리셋 또는 전송 트랜지스터와 플로팅 커패시터 부분을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀에 대한 회로도이다.
도 3는 종래 기술에 따른 CMOS 이미지 센서 픽셀의 동작 타이밍 차트를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 픽셀의 동작 타이밍 차트를 도시한다.
1 is a circuit diagram schematically illustrating a reset or transfer transistor and a floating capacitor portion in an image sensor pixel.
2 is a circuit diagram of a pixel of a CMOS image sensor according to the present invention.
3 shows an operation timing chart of a CMOS image sensor pixel according to the prior art.
4 illustrates an operation timing chart of a CMOS image sensor pixel according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서를 상세히 설명한다.
Hereinafter, a CMOS image sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서에 포함된 단위 픽셀에 대한 개략적인 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 센서의 단위 픽셀은 1개의 포토 다이오드(PD)와 4개의 트랜지스터(Tx, Rx, Dx, Sx)와, 4개의 트랜지스터는 포토 다이오드(PD)에 생성된 광전하를 센싱 노드(FD)로 전달하기 위한 전송 트랜지스터(Tx)와, 다음 신호 검출을 위해 센싱 노드(FD)에서 플로팅 커패시터(Cf)에 저장되어 있는 전하를 배출하며, 기준 전압의 레벨을 읽기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)와, 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 영상 신호에 의한 센싱 노드(FD)의 수광 전압을 제1 및 제2 샘플 및 홀드부(210, 220)에 전송하기 위한 소스 팔로워인 구동 트랜지스터(Dx) 및 행 단위로 픽셀의 센싱 노드(FD) 전압을 샘플링하도록 어드레싱하는 선택 트랜지스터(Sx)이다. 또한, 이미지 센서는, 도시된 바와 같이, 제1 샘플 및 홀더부(210)와, 제2 샘플 및 홀더부(220)를 더 구비한다.
2 is a schematic circuit diagram of a unit pixel included in a CMOS image sensor according to the present invention. As shown in FIG. 2, the unit pixel of the image sensor includes one photodiode PD and four transistors Tx, Rx, Dx, and Sx, and four transistors are photoelectric charges generated in the photodiode PD. Is transferred to the sensing node FD and the charge stored in the floating capacitor Cf is discharged from the sensing node FD to detect the next signal and resets to read the level of the reference voltage. A drive that is a source follower for transmitting the received voltage of the sensing node FD by the transistor Rx and the image signal photoelectrically converted by the photodiode PD to the first and second samples and the holding units 210 and 220. The selection transistor Sx addresses the sampling of the sensing node FD voltage of the pixel in units of the transistor Dx and the row. In addition, the image sensor further includes a first sample and holder unit 210 and a second sample and holder unit 220.

이러한 이미지 센서의 동작을 설명하면, 행 선택 신호(SL)가 논리 하이 상태로 액티브된 상태에서, 리셋 게이트 신호(RS)가 논리 하이 상태로 액티브되면 리셋 트랜지스터(Rx)가 턴 온됨에 따라서 센싱 노드(FD)의 전압(기준 전압)이 소스 팔로워 트랜지스터인 구동 트랜지스터(Dx)의 소스 단자로 출력된다. 논리 하이 레벨의 행 선택 신호(SL)에 의해서 선택 트랜지스터(Sx)가 턴 온 상태이므로 구동 트랜지스터(Dx)의 소스 단자의 전압은 선택 트랜지스터(Sx)의 소스 즉, 노드(N)를 통해 제1 및 제2 샘플 및 홀드부(210, 220)에 공급된다.
Referring to the operation of the image sensor, when the reset gate signal RS is activated in the logic high state while the row select signal SL is activated in the logic high state, the sensing transistor is turned on and thus the sensing node is turned on. The voltage (reference voltage) of FD is output to the source terminal of the driving transistor Dx which is a source follower transistor. Since the selection transistor Sx is turned on by the row select signal SL having a logic high level, the voltage of the source terminal of the driving transistor Dx is controlled by the first source through the source of the selection transistor Sx, that is, the node N. And the second sample and hold portions 210 and 220.

한편, 행 선택 신호(SL)가 논리 하이 상태로 액티브된 상태에서, 리셋 게이트 신호(Rx)가 논리 로우 상태로 천이하고 나면, 전송 트랜지스터(Tx)가 논리 하이로 천이함에 따라 영상 신호가 센싱 노드(FD)에 공급되고, 구동 트랜지스터(Dx) 및 선택 트랜지스터(Sx)를 통하여 센싱 노드(FD)의 영상 신호가 노드(N)에서 제1 및 제2 샘플 및 홀드부(210, 220)에 공급된다.
On the other hand, after the reset gate signal Rx transitions to the logic low state while the row select signal SL is active in the logic high state, the image signal is sensed as the transfer transistor Tx transitions to the logic high state. And an image signal of the sensing node FD through the driving transistor Dx and the selection transistor Sx to the first and second samples and the holding parts 210 and 220 at the node N. do.

제1 샘플 및 홀드부(210)는 선택 트랜지스터(Sx)의 소스에 연결되어 기준 전압을 샘플링하며, 제2 샘플 및 홀드부(220)는 선택 트랜지스터(Sx)의 소스에 연결되어 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환된 영상 신호를 샘플링한다.
The first sample and hold unit 210 is connected to the source of the select transistor Sx to sample the reference voltage, and the second sample and hold unit 220 is connected to the source of the select transistor Sx to connect the photodiode PD. Sample a photoelectrically converted image signal.

제1 샘플 및 홀드부(210)는 아날로그 스위치로서의 제1 트랜지스터(SW1)와, 제1 샘플링 커패시터(Cs1)를 포함한다. 제1 샘플 및 홀드부(210)는 리셋 트랜지스터(Rx)가 리셋 게이트 신호(RS)에 의해 온이 되었다가 다시 오프로 된 후, 리셋 판독 신호(RST)에 따라 제1 트랜지스터(SW1)가 턴 온되고, 제1 트랜지스터(SW1)가 턴 온 상태를 유지하는 동안 노드(N)에서 공급되는 기준 전압이 샘플링되어 제1 샘플링 커패시터(Cs1)에 홀딩된다.
The first sample and hold unit 210 includes a first transistor SW1 as an analog switch and a first sampling capacitor Cs1. In the first sample and hold unit 210, after the reset transistor Rx is turned on by the reset gate signal RS and then turned off again, the first transistor SW1 is turned on according to the reset read signal RST. While on, the reference voltage supplied from the node N is sampled and held in the first sampling capacitor Cs1 while the first transistor SW1 is turned on.

이와 유사하게, 제2 샘플 및 홀드부(220)는 아날로그 스위치로서의 제2 트랜지스터(SW2)와, 제2 샘플링 커패시터(Cs2)를 포함한다. 제2 샘플 및 홀드부(220)는 전송 트랜지스터(Tx)가 전송 게이트 신호(TF)에 의해 온이 되고, 전송 트랜지스터(Tx)가 온 상태를 유지하는 동안, 신호 판독 신호(SIG)에 따라 제2 트랜지스터(SW2)가 턴 온된다. 제2 트랜지스터(SW2)가 턴 온 상태를 유지하고 있는 동안에 노드(N)에서 공급되는 영상 전압이 샘플링되어 제2 샘플링 커패시터(Cs2)에 홀딩된다.
Similarly, the second sample and hold unit 220 includes a second transistor SW2 as an analog switch and a second sampling capacitor Cs2. The second sample and hold unit 220 may be configured according to the signal read signal SIG while the transfer transistor Tx is turned on by the transfer gate signal TF and the transfer transistor Tx remains on. 2 transistor SW2 is turned on. The image voltage supplied from the node N is sampled and held in the second sampling capacitor Cs2 while the second transistor SW2 is kept turned on.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 픽셀은 영상 신호의 샘플링시에 전송 트랜지스터를 온 상태를 유지하고 있는 동안 영상 신호를 샘플링함으로써, 전송 트랜지스터의 스위칭 동작에 의해 발생하는 클록 피드스루와 전류 주입 에러에 의한 노이즈가 제거된 영상 신호를 샘플링할 수 있다.
That is, the CMOS image sensor pixel according to the exemplary embodiment of the present invention is configured to sample the video signal while the transfer transistor is turned on at the time of sampling the image signal, thereby providing a clock feedthrough generated by the switching operation of the transfer transistor. An image signal from which noise caused by a current injection error is removed may be sampled.

한편, 리셋 트랜지스터(Rx)의 스위칭 동작에 의해 발생하는 클록 피드스루와 전류 주입 에러에 의한 노이즈는 CDS(Correlated Double Sampling) 동작을 통해 제거될 수 있기 때문에 큰 문제가 되지 않는다.
On the other hand, the noise due to the clock feed-through and the current injection error generated by the switching operation of the reset transistor Rx is not a big problem because it can be eliminated through the CDS (Correlated Double Sampling) operation.

도 3는 종래 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 동작 타이밍 차트를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 리셋 게이트 신호(RS) 펄스에 의해 리셋 트랜지스터(Rx)가 스위칭된 후에 리셋 판독 신호(RST) 펄스에 따라 기준 전압이 샘플링된다. 기준 전압의 샘플링이 완료된 다음, 전송 게이트 신호(TF) 펄스에 의해 전송 트랜지스터(Tx)가 스위칭된 후에, 신호 판독 신호(SIG) 펄스에 따라 영상 신호가 샘플링된다.
3 shows an operation timing chart of a CMOS image sensor according to the prior art. As shown in FIG. 3, the reference voltage is sampled according to the reset read signal RST pulse after the reset transistor Rx is switched by the reset gate signal RS pulse. After the sampling of the reference voltage is completed, after the transfer transistor Tx is switched by the transfer gate signal TF pulse, the image signal is sampled according to the signal read signal SIG pulse.

이와 같이, 종래의 CMOS 이미지 센서는 전송 게이트 신호(TF)가 논리 하이에서 논리 로우로 전이함에 따라 전송 트랜지스터(Tx)가 온에서 오프 상태로 스위칭된 후에 영상 신호를 샘플링하기 때문에 클록 피드스루 및 전하 주입 오류에 의한 노이즈를 포함한 영상 신호가 샘플링되어 이미지 품질을 악화시키는 요인이 된다.
As such, conventional CMOS image sensors sample clock signals after the transfer transistor Tx is switched from on to off as the transfer gate signal TF transitions from a logic high to a logic low, thereby providing clock feedthrough and charge. An image signal including noise caused by an injection error is sampled, which causes deterioration of image quality.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 동작 타이밍 차트를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 리셋 게이트 신호(RS) 펄스에 의해 리셋 트랜지스터(Rx)가 스위칭된 후에 리셋 판독 신호(RST) 펄스가 제1 샘플 및 홀드부(210)의 제1 스위치(SW1)에 인가되어 제1 샘플링 커패시터(Cs1)에서 기준 전압이 샘플링된다. 기준 전압의 샘플링이 완료된 다음, 전송 게이트 신호(TF) 펄스에 의해 전송 트랜지스터(Tx)가 턴 온되어 온 상태를 유지하고 있는 동안, 제2 샘플 및 홀드부(220)의 제2 스위치(SW2)에 신호 판독 신호(SIG) 펄스가 인가되어 제2 샘플링 커패시터(Cs2)에서 영상 신호가 샘플링된다. 영상 신호의 샘플링이 완료되면, 즉, 제2 MOS 스위치(SW2)가 턴 오프되면, 전송 트랜지스터(Tx)가 턴 오프된다.
4 shows an operation timing chart of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, after the reset transistor Rx is switched by the reset gate signal RS, the reset read signal RST pulse is applied to the first switch SW1 of the first sample and hold unit 210. The reference voltage is applied to the first sampling capacitor Cs1 to sample the reference voltage. After the sampling of the reference voltage is completed, while the transfer transistor Tx is turned on by the transfer gate signal TF pulse, the second switch SW2 of the second sample and hold unit 220 is maintained. A signal read signal SIG pulse is applied to the image signal from the second sampling capacitor Cs2. When the sampling of the video signal is completed, that is, when the second MOS switch SW2 is turned off, the transfer transistor Tx is turned off.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 전송 트랜지스터(Tx)가 영상 신호의 샘플링 후에 온 상태에서 오프 상태로 천이하므로, 전송 트랜지스터(Tx)의 온에서 오프로의 스위칭에서 발생하는 클록 피드스루, 전하 주입 에러 및 전하 재분배에 의한 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있어, 결과 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
As such, in the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention, since the transfer transistor Tx transitions from the on state to the off state after sampling of the image signal, the CMOS image sensor is generated in the switching of the on / off state of the transfer transistor Tx. Noise caused by clock feedthrough, charge injection error and charge redistribution can be effectively removed, resulting in improved image quality.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되는 것으로 의도된다. 따라서, 청구범위에 기재된 범위 및 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
It is intended that the present invention not be limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but only by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and alteration may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the claims and the technical spirit of the present invention. Will belong.

Tx: 전송 트랜지스터 Rx: 리셋 트랜지스터
Dx: 구동 트랜지스터 Sx: 선택 트랜지스터
PD: 포토 다이오드
210: 제1 샘플 및 홀드부 220: 제2 샘플 및 홀드부
SW1: 제1 트랜지스터 SW2: 제2 트랜지스터
Cs1: 제1 샘플링 커패시터 Cs2: 제2 샘플링 커패시터
Tx: transfer transistor Rx: reset transistor
Dx: drive transistor Sx: select transistor
PD: photodiode
210: first sample and hold part 220: second sample and hold part
SW1: first transistor SW2: second transistor
Cs1: first sampling capacitor Cs2: second sampling capacitor

Claims (3)

리셋 트랜지스터, 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터 및 포토 다이오드를 구비한 단위 픽셀을 포함하는 CMOS 이미지 센서에 있어서,
상기 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 기준 전압을 샘플링하는 제1 샘플 및 홀드부; 및
상기 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 상기 포토 다이오드에서 광전 변환된 영상 신호를 샘플링하는 제2 샘플 및 홀드부;
를 포함하고,
상기 제2 샘플 및 홀드부는, 상기 제1 샘플 및 홀드부가 상기 기준 전압을 샘플링한 후에, 상기 전송 트랜지스터가 온 상태인 동안에 상기 영상 신호를 샘플링하는,
CMOS 이미지 센서.
A CMOS image sensor comprising a unit pixel having a reset transistor, a transfer transistor, a selection transistor, and a photodiode,
A first sample and hold unit connected to a source of the selection transistor to sample a reference voltage; And
A second sample and hold unit connected to a source of the selection transistor to sample an image signal photoelectrically converted by the photodiode;
Including,
The second sample and hold unit samples the image signal while the transfer transistor is in an on state after the first sample and hold unit samples the reference voltage.
CMOS image sensor.
제1항에 있어서,
상기 제1 샘플 및 홀드부는,
상기 기준 전압을 샘플링하는 제1 샘플링 커패시터; 및
상기 선택 트랜지스터와 상기 제1 샘플링 커패시터 사이에 연결되어 상기 제1 샘플링 커패시터의 샘플링 동작을 스위칭하는 제1 트랜지스터;
를 포함하고,
상기 제2 샘플 및 홀드부는,
상기 영상 신호를 샘플링하여 출력하는 제2 샘플링 커패시터; 및
상기 선택 트랜지스터와 상기 제2 샘플링 커패시터 사이에 연결되어 상기 제2 샘플링 커패시터의 샘플링 동작을 스위칭하는 제2 트랜지스터;
를 포함하는,
CMOS 이미지 센서.
The method of claim 1,
The first sample and hold unit,
A first sampling capacitor sampling the reference voltage; And
A first transistor coupled between the selection transistor and the first sampling capacitor to switch a sampling operation of the first sampling capacitor;
Including,
The second sample and hold unit,
A second sampling capacitor that samples and outputs the video signal; And
A second transistor coupled between the selection transistor and the second sampling capacitor to switch a sampling operation of the second sampling capacitor;
Including,
CMOS image sensor.
제2항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터는, 상기 리셋 트랜지스터가 온-오프 동작한 후에 상기 제1 샘플링 커패시터가 상기 기준 전압을 샘플링하도록 스위칭 동작하고,
상기 제2 트랜지스터는, 상기 전송 트랜지스터가 온인 동안에 상기 제2 샘플링 커패시터가 상기 영상 신호를 샘플링하도록 스위칭 동작하는,
CMOS 이미지 센서.
The method of claim 2,
The first transistor is configured to switch to cause the first sampling capacitor to sample the reference voltage after the reset transistor is on-off,
The second transistor is operative to switch such that the second sampling capacitor samples the image signal while the transfer transistor is on;
CMOS image sensor.
KR1020100028512A 2010-03-30 2010-03-30 Cmos image sensor KR20110108987A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100028512A KR20110108987A (en) 2010-03-30 2010-03-30 Cmos image sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100028512A KR20110108987A (en) 2010-03-30 2010-03-30 Cmos image sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110108987A true KR20110108987A (en) 2011-10-06

Family

ID=45026368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100028512A KR20110108987A (en) 2010-03-30 2010-03-30 Cmos image sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110108987A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103945148A (en) * 2014-04-02 2014-07-23 长春长光辰芯光电技术有限公司 High-speed global-shutter image sensor pixel and pixel signal collecting method
CN110071718A (en) * 2019-03-11 2019-07-30 西安电子科技大学 A kind of sub-sampling phase discriminator and its phaselocked loop

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103945148A (en) * 2014-04-02 2014-07-23 长春长光辰芯光电技术有限公司 High-speed global-shutter image sensor pixel and pixel signal collecting method
CN103945148B (en) * 2014-04-02 2017-01-25 长春长光辰芯光电技术有限公司 High-speed global-shutter image sensor pixel and pixel signal collecting method
CN110071718A (en) * 2019-03-11 2019-07-30 西安电子科技大学 A kind of sub-sampling phase discriminator and its phaselocked loop

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4251811B2 (en) Correlated double sampling circuit and CMOS image sensor having the correlated double sampling circuit
JP4937380B2 (en) CMOS image sensor
US20060262209A1 (en) Image sensing device and control method therefor
JP5959186B2 (en) Solid-state imaging device, imaging device, and signal readout method
JP6120091B2 (en) Solid-state imaging device, driving method, and electronic apparatus
JP6045156B2 (en) Solid-state imaging device
US20140078336A1 (en) Imaging pixels with improved dynamic range
US8830368B2 (en) Solid-state imaging device
US20060186313A1 (en) Solid state imaging device, method of driving solid state imaging device, and image pickup apparatus
US9565384B2 (en) Radiation imaging apparatus and control method thereof
US7652697B2 (en) Circuit and method of detecting saturation level of image sensor and image sensor including saturation level detecting circuit
JP4916517B2 (en) A / D converter using transfer gate clock with slope
KR20170117259A (en) Unit Pixel Apparatus and Operation Method Thereof, and CMOS Image Sensor Using That
US9325924B2 (en) Solid-state image-capturing device having lines that connect input units and electronic camera using the same
EP2793460B1 (en) Solid state imaging device
KR20110108987A (en) Cmos image sensor
US8144224B2 (en) Binning circuit and method for an image sensor
JP2017108066A (en) Imaging apparatus, imaging system and driving method of imaging apparatus
US10187599B2 (en) Pixel signal readout device, method thereof, and CMOS image sensor including the same
US8462250B2 (en) Imager pixel architecture with enhanced column discharge and method of operation
US9906750B2 (en) Image pickup device driving method, image pickup device, and image pickup system using reset cancellation
JP2008042347A (en) Imaging element, its control method, and imaging device
JP2010011246A (en) Solid-state imaging element
JP2014222797A (en) Solid state image pickup element, solid state image pickup element driving method, and electronic apparatus
JP2014042211A (en) Solid state image pickup device and imaging device