发明名称 具有共用输出电晶体之CMOS影像感测器及用以驱动其之方法
摘要 本发明提供一CMOS(互补金属氧化物半导体)影像感测器,其包含一单位像素,其中单位像素包含一光二极体,用于接收入射光及用于产生光电荷,单一感测节点用于选择性地接收自光二极体输 出之光电荷;一重设电晶体,用于重设单一感测节点;一驱动电晶体,用于输出与单一感测节点之电压位准相对应之电气信号,其中 CMOS影像感测器经由相关双取样来对电气信号取样,然后再输出一最后影像值至外部装置。
申请公布号 TW421961 申请公布日期 2001.02.11
申请号 TW088107285 申请日期 1999.05.05
申请人 现代电子产业股份有限公司 发明人 金显殷;姜会植
分类号 H04N1/00 主分类号 H04N1/00
代理机构 代理人 郑自添 台北巿敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一CMOS(互补金属氧化物半导体)影像感测器,包含:一单位像素,该单位像素包含:一复数个光二极体以自一物体接收入射光而产生光电电荷;复数个对应复数个光二极体之传送机构,用于自复数个光二极体传送电电荷至一单一感测节点,以回应自外部控制器之控制信号,其中控制信号控制复数个传送机构,使得自复数个光二极体之光电电荷有选择性地传送至单一感测节点;一共同重设机构,用于重设单一感测节点,其中重设机构决定对应于每一个光二极体之单一感测节点之重设位准;以及一共同输出机构,用于输出对应于单一感测节点之电压位准之电气信号,其中CMOS影像感测器经由相关双取样对电气信号进行取样,然后再输出一最后影像値至一外部装置。2.如申请专利范围第1项之CMOS影像感测器,其中单位像素更进一步包含一耦合至共同输出机构之选择机构,用于输出一影像资料以回应位址信号。3.如申请专利范围第2项之CMOS影像感测器,其中选择机构系一NMOS电晶体,与共同输出机构相耦合。4.如申请专利范围第3项之CMOS影像感测器,其中共同输出机构系一NMOS电晶体,此NMOS电晶体系由在电源供应器及选择机构之间之单一感测节点上之电压位准所驱动。5.如申请专利范围第1项之CMOS影像感测器,其中重设机构系一NMOS电晶体,此NMOS电晶体系耦合于电源供应器及单一感测节点之间。6.如申请专利范围第1项之CMOS影像感测器,其中传送机构系NMOS电晶体,而每一个NMOS电晶体系耦合于每一个光二极体及单一感测节点之间。7.如申请专利范围第1项之CMOS影像感测器,其中复数个光二极体包含一第一光二极体及一第二光二极体,而复数个传送机构包含第一传送电晶体及一第二传送电晶体,其中单位像素驱动单一感测节点至重设位准并传送一由第一光二极体产生之光电电荷之第一资料电压位准,经由第一传送电晶体,到单一感测节点,其中单位像素驱动单一感测节点至重设位准并且经由第二传送电晶体传送由第二光二极体所产生之光电电荷之第二资料电压位准至单一感测节点。8.如申请专利范围第7项之CMOS影像感测器,其中每一传送至单一感测节点之电压位准系经由共同输出机构及选择机构输出至一类比对数位转换器,将类比信号转换为数位影像资料。9.一种用于驱动影CMOS像感测器之方法,以使用一单一感测节点在数个光二极体中产生之光电电荷中藉由相关取样获得一输出信号,其中数个光二极体系电器耦合至单一感测节点,该方法包含下列之步骤:(a)在每一光二极体中产生光电电荷(b)重设单一感测节点并自单一感测节点获得一第一电气信号(c)自一光二极体传送光电电荷至单一感测节点,再自单一感测节点获得一第二电气信号(d)重设单一感测节点并自单一感测节点获得第三电气信号(e)自另一光二极体传送光电电荷至单一感测节点,再自单一感测节点获得第四电气信号。10.如申请专利范围第9项之方法,其中步骤(b)及(d)包含稳定重设位准之步骤(f)以便移除单一感测节点之突波误差(glitch error),其中步骤(f)系藉由在一延迟时间后获得第一及第三电器信号而执行。11.如申请专利范围第9项之方法,其中步骤(c)及(e)包含稳定重设位准之步骤(g)以便移动单一感测节点之突波误差,其中步骤(g)系藉由在一延迟时间后获得第二及第四电气信号。12.一种在CMOS(互补金属氧化物半导体)影像感测器之单位像素,包含:一第一光二极体,用于自一物体接收光及用于产生并积分光电电荷;一第一传送电晶体,耦合于第一光二极体及单一感测节点之间,用于传送在在第一光二极体中产生之光电电荷至单一感测节点,以回应第一控制信号;一第二光二极体,用于自物体接收光并产生及积分光电电荷;一第二传送电晶体,耦合于第二光二极体及单一感测节点之间,用于传送在第二光二极体中产生之光电电荷至单一感测节点,以回应第二控制信号;一重设电晶体,耦合于一电源供应器及单一感测节点之间用于输出储存在单一感测节点中之光电电荷,以回应第三控制信号;一驱动电晶体,耦接至电源供应器,用作为源跟随器以回应单一感测节点之输出;以及一选择电晶体,耦接至驱动电晶体,用于输出由驱动电晶体所驱动之影像资料,以回应位址信号。13.如申请专利范围第12项之单位像素,其中第一控制信号在时序上与第二控制信号不同。14.如申请专利范围第12项之单位像素,其中单位像素经由重设电晶体输出一重设电压位准,及一经由第一传送电晶体输出输入至一第光二极体之资料电压位准,其中单位像素经由重设电晶体输出重设电压位准,并经由第二传送电晶体输出输入至第二光二极体之影像之资料电压位准。15.如申请专利范围第12项之单位像素,其中单位像素系耦接于一类比对数位转换器,此转换器将类比信号转换成数位信号。16.一种用于驱动单位像素之方法,其包含自一物体接收光并用于产生及积分光电电荷之第一光二极体;一第一传送电晶体,耦合于第一光二极体及一单一感测节点之间,用于传送在第一光二极体中产生之光电电荷至单一感测节点,以回应第一控制信号;一第二光二极体用于自物接收光并产生及积分光电电荷;一第二传送电晶体,耦合于第二光二极体及单一感测节点之间,用于传送在第二光二极体中产生之光电电荷至单一感测节点,以回应第二控制信号;一重设电晶体,耦合于电源供应器及单一感测节点之间,用于输出储存在单一感测节点中之光电电荷,以回应第三控制信号;一驱动电晶体,耦接至电源供应器,用来作为一源跟随器以回应单一感测节点之输出;及一选择电晶体,耦接至驱动电晶体,用于输出由驱动电晶体所驱动之影像资料,以回应位址信号,此方法包含下列之步骤:(a)完全耗尽第一及第二光极体;(b)在第一及第二光二极中接收光并产生光电电荷;(c)开启重设电晶体,关闭第一及第二电晶体,并经由单一感测节点,驱动电晶体及选择电晶体输出一重设电压位准;(d)关闭重设电晶体,开启第一传送电晶体,并经由单一感测节点,驱动电晶体及选择电晶体输出在第一光二极体中产生之光电电荷之资料电压位准;(e)开启重设电晶体,关闭第一及第二传送电晶体,并经由单一感测节点,驱动电晶体及选择电晶体而输出重设电压位准;以及(f)关闭重设电晶体,开启第二传送电晶体,并,经由单一感测节点,驱动电晶体及选择电晶体输出在第二光二极体中产生之光电电荷之资料电压位准。17.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(b)包含产生及积分第一光二极体之光电电荷,而不论重设电晶体,第二传送电晶体及选择电晶体之状态,同时将第一传送电晶体开启。18.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(b)包含产生及积分第二光二极体之光电电荷,而不论重设电晶体,第一传送电晶体及选择电晶体之状态为何,同时将第二传送电晶体开启。19.如申请专利范围第17项之方法,其中该方法藉由调整第一及第二传送电晶体之开启及关闭时间来控制耗尽时间及光电荷之产生及积分时间。20.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(c)更进一步包含下列之步骤:关闭重设电晶体及稳定重设电压位准,以及对稳定之重设电压位准之取样。21.如申请专利范围第20项之方法,其中所取样之重设电压位准系输出至类比至数位转换器,使得所取样之重设电压位准被转换成一数位信号。22.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(d)更进一步包含下列之步骤:关闭第一传送电晶体,并稳定资料电压位准;及对稳定资料电压位准取样。23.如申请专利范围第22项之方法,其中将所取样之资料电压位准输出至类比至数位信号转换器使得所取样之资料电压位准转换成数位信号。24.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(e)更进一步包含下列步骤:关闭重设电晶体并稳定重设电压位准;及对稳定之重设电压位准取样。25.如申请专利范围第24项之方法,其中所取样之重设电压位准被输出至类比数位转换器,使得所取样之重设电压位准转换成数位信号。26.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(f)更进一步包含下列之步骤:关闭第一传送电晶体并稳定资料电压位置;及对稳定之资料电压位准取样。27.如申请专利范围第16项之方法,其中所取样之资料电压位准系输出至比类数位转换器,使得所取样之资料电压位准转换成数位信号。图式简单说明:第一图系一方块图,显示一传统之CMOS影像感测器。第二图系一电路图,显示根据习知技术之单位像素。第三图显示一时序图,其显示对第二图所示之单位像素之控制电晶体之控制信号。第四图显示一电路图,显示根据本发明之一单位像素。第五图显示一时序图,其显示对第四图所示之单位像素之控制电晶体之控制信号。
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