KR100818724B1 - Ｃｍｏｓ 이미지 센서와 이를 이용한 이미지 센싱 방법 - Google Patents

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Abstract

CMOS 이미지 센서 회로가 개시된다.상기 CMOS 이미지 센서는 2개의 단위 픽셀들로 이루어진 다수의 단위 블록들을 구비한다. 상기 단위 픽셀들은 플로팅 디퓨전, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 및 셀렉션 트랜지스터를 공유한다. 상기 단위 픽셀들 각각은 육각형 구조의 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드로부터 발생되는 광전하의 상기 플로팅 디퓨전으로의 전송을 제어하는 트랜스퍼 트랜지스터, 및 상기 포토 다이오드로 입사되는 빛을 필터링하기 위한 컬러 필터를 더 구비한다. 상기 단위 픽셀들 각각의 필터는 동일한 색을 필터링하는 컬러 필터이다. 상기 CMOS 이미지 센서 회로는 디지털 카메라, 모바일 기기, 컴퓨터용 카메라 등에 구비될 수 있다.
육각형 포토 다이오드, 허니콤, 공유 플로팅 디퓨전

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서와 이를 이용한 이미지 센싱 방법{CMOS image sensor and sensing method thereof}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 사각형 구조의 포토 다이오드 상부에 놓여지는 마이크로렌즈 및 본 발명에 따른 육각형 구조의 포토 다이오드 상부에 놓여지는 마이크로 렌즈를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 단위 픽셀 어레이에서 픽셀 피치 및 사각형 구조의 포토 다이오드를 갖는 픽셀 어레이에서 픽셀 피치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 회로의 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 레이아웃을 나타낸다.
도 5은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 레이아웃을 타나낸다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 데이터 독출시의 타이밍도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 서메이션 모드시의 타이밍도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 인터폴레이션 방법을 나타낸다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 인터폴레이션시의 픽셀 값을 산출하는 방법을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 써메이션 모드에서의 인터폴레이션 방법을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 인터폴레이션 방법을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 인터폴레이션시의 픽셀 값을 산출하는 방법을 나타낸다.
본 발명은 CMOS 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 육각형 구조의 포토 다이오드를 구비하며 2개의 단위 픽셀들이 플로팅 디퓨전을 공유하는 허니콤(honeycomb) 구조의 CMOS 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, CCD(Charge Couple Device) 또는 씨모스 이미지센서(CMOS image sensor : 이하 CIS라 한다)에 있어서 포토 다이오드(Photo Diode; PD)는 각 파장에 따라 입사되는 광을 전기적 신호로 변환해주는 도입부로서, 이상적인 경우는 모든 파장 대에서 광전하생성율(Quantum Efficiency)이 1인 경우로 입사된 광을 모두 집속하는 경우이기 때문에 이를 달성하기 위한 노력이 진행중이다.
통상적인 CIS의 단위픽셀(Unit Pixel)은 하나의 포토 다이오드(Photodiode; PD)와 네 개의 트랜지스터(트랜스퍼 Tr, 리셋 Tr, 드라이브 Tr, 셀렉션 Tr)로 구성된다.
상기 네 개의 트랜지스터는 포토 다이오드(PD)에서 집속된 광전하(Photo-generated charge)를 플로팅 디퓨젼(Floating Diffusion; FD)으로 운송하기 위한 트랜스퍼트랜지스터(Transfer transistor), 원하는 값으로 노드의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅 디퓨젼 영역(FD)을 리셋(Reset)시키기 위한 리셋 트랜지스터(Reset transistor), 소오스팔로워-버퍼증폭기(Source Follower Buffer Amplif ier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터(Drive transistor), 스위칭으로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉션 트랜지스터(Selection transistor)로 구성된다.
하지만, CIS의 크기가 작아지면서 빛을 수광하는 액티브 픽셀 센서(Active Pixel sensor)의 크기도 계속해서 작아지고 있다. 이와 같이 액티브 픽셀 센서의 크기가 감소하면서도 CIS의 특성에 가장 많은 영향을 미치는 포토 다이오드의 크기는 일정 크기를 유지해야하는 문제가 발생한다. 상기 문제점을 해결하기 위한 방법으로 여러 가지 회로를 공유하는 기법이 연구되고 있다.
한편, 정사각형 모양의 단위 픽셀을 이용하여 픽셀 어레이를 구현하는 경우 해상도를 높이기 위해 직접도가 증가함에 따라 단위 픽셀들의 배열 길이가 증가하게 되어 기생 저항과 기생 커패시턴스가 증가하고, 또한 단위 픽셀 간의 픽셀 피치가 길어지는 문제점이 있다. 그 결과 동일한 감도를 유지하면서 해상도를 높이기 위한 방법으로 허니콤 구조의 이미지 센서를 이용하고 있다.
따라서 단위 픽셀간의 회로를 공유하는 허니콤 구조의 픽셀 아키텍쳐가 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 단위 픽셀간의 회로를 공유하는 기법인 공유 플로팅 디퓨전 기법을 사용하여 이미지 센서의 크기를 감소시킬 수 있는 CMOS 이미지 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제는 픽셀 써메이션(Pixel summation) 모드 및 고조도에서 발생할 수 있는 오버플로우 드레인 기능을 구현할 수 있는 CMOS 이미지 센서를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 상기 CMOS 이미지 센서는 2개의 단위 픽셀들로 이루어진 다수의 단위 블록들을 구비한다. 상기 단위 픽셀들은 플로팅 디퓨전, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 및 셀렉션 트랜지스터를 공유한다. 상기 단위 픽셀들 각각은 육각형 구조의 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드로부터 발생되는 광전하의 상기 플로팅 디퓨전으로의 전송을 제어하는 트랜스퍼 트랜지스터, 및 상기 포토 다이오드로 입사되는 빛을 필터링하기 위한 컬러 필터를 더 구비한다. 상기 단위 픽셀들 각각의 필터는 동일한 색을 필터링하는 컬러 필터이다.
상기 육각형 구조의 포토 다이오드들은 허니콤 구조를 이룰 수 있다.
상기 단위 블록에 포함되는 상기 2개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀은 상기 허니콤 구조에서 제n(1이상의 정수)행의 제 k(1이상의 정수) 열에 위치하고, 제2 단위 픽셀은 상기 허니콤 구조에서 제n+2행의 상기 제 k 열에 위치할 수 있다.
상기 단위 블록은 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드 각각에 연결되어 오버플로우 드레인을 하는 2개의 오버플로우 트랜지스터를 더 구비할 수 있다.
상기 2개의 오버플로우 트랜지스터 중 어느 하나는 전원전압과 연결되고, 다른 하나는 인접한 단위 블록의 플로팅 디퓨전과 연결될 수 있다.
상기 단위 블록에 포함된 상기 제1 단위 픽셀의 데이터를 독출하는 경우, 상기 단위 블록에 포함된 상기 제2 단위 픽셀에서의 오버플로우 드레인을 위해 상기 제2 단위 픽셀에 포함된 포토 다이오드와 연결된 오버플로우 트랜지스터는 턴온되고, 상기 인접한 단위 블록에서의 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접한 단위 블록의 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터는 턴온될 수 있다.
상기 단위 픽셀들 각각은 상기 컬러 필터의 상부에 위치하고 빛을 수광하기 위한 마이크로 렌즈를 더 구비할 수 있다.
삭제
상기 허니콤 구조의 제n(n은 1이상의 정수)행은 제1색 , 제2색, 제3색 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되며, 상기 허니콤 구조의 제(n+1)행은 제3색, 제1색, 제2색 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비될 수 있다.
상기 허니콤 구조의 제n행은 제1색 , 제2색 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되며, 상기 허니콤 구조의 제(n+1)행은 제3색 컬러필터가 반복되어 구비될 수도 있다.
상기 제1색은 청색, 상기 제2색은 적색, 상기 제3색은 녹색일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 허니콤 구조의 포토 다이오드들을 구비하는 CMOS 이미지 센서는 2개의 단위 픽셀들로 이루어진 다수의 단위 블록들을 구비한다. 상기 단위 픽셀들은 플로팅 디퓨전, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 및 셀렉션 트랜지스터를 공유한다. 상기 단위 픽셀들 각각은 육각형 구조의 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드로부터 발생되는 광전하의 상기 플로팅 디퓨전으로의 전송을 제어하는 트랜스퍼 트랜지스터, 및 상기 포토 다이오드로 입사되는 빛을 필터링하기 위한 컬러 필터를 더 구비한다. 상기 단위 픽셀들 각각의 필터는 동일한 색을 필터링하는 컬러 필터이다. 상기 CMOS 이미지 센서는 픽셀 써메이션 모드를 지원하기 위하여 상기 단위블록을 독출하는 경우, 상기 단위 블록에 포함된 상기 2개의 포토 다이오드들에 의하여 생성된 전하를 합하고, 합해진 전하에 의해 생성되는 전압을 출력전압으로 독출한다.
상기 단위 블록은 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드 각각에 연결되어 오버플로우 드레인을 하는 2개의 오버플로우 트랜지스터를 더 구비하며, 상기 2개의 오 버플로우 트랜지스터 중 어느 하나는 전원전압과 연결되고, 다른 하나는 인접한 단위 블록의 플로팅 디퓨전과 연결될 수 있다.
상기 CMOS 이미지 센서는 픽셀 써메이션 모드를 지원하기 위하여 상기 단위블록을 독출하는 경우, 상기 인접한 단위 블록의 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접한 단위 블록의 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터를 턴온할 수 있다.
상기 CMOS 이미지 센서를 구비하는 디지털 카메라는 상기 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 프로세서를 더 구비할 수 있다.
상기 CMOS 이미지 센서를 구비하는 컴퓨터용 카메라는 상기 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 프로세서를 더 구비할 수 있다.
상기 CMOS 이미지 센서를 구비하는 모바일 단말기는 상기 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 프로세서를 더 구비할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 각각이 육각형 포토 다이오드를 구비하는 제1 및 제2 단위 픽셀로 이루어진 단위 블록을 다수 개 구비하는 CMOS 이미지 센싱 방법은 상기 제1 단위 픽셀을 선택하는 단계, 선택된 상기 제1 단위 픽셀에 구비된 포토 다이오드에 의해 생성된 전하를 상기 제1 단위 픽셀을 포함하는 단위 블록에 구비된 제1플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계, 상기 제1플로팅 디퓨전과 연결된 인접 단위 블록에 포함된 2개의 단위 픽셀에 구비된 포토다이오드 각각에 의해 생성된 전하는 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접 단위 블록에 구비된 제2플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계, 상기 제2 단위 픽셀에 구비된 포토 다이오드에 의해 생성된 전하는 오버플로우 드레인을 위해 전원 전압 또는 상기 단위 블록의 다른 인접 단위 블록에 구비된 플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계, 및 상기 제1플로팅 디퓨전에 전송된 전하를 독출하는 단계를 구비하며, 상기 포토다이오드들에는 동일한 색으로 필터링된 빛이 입사된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 각각이 육각형 포토 다이오드를 구비하는 제1 및 제2 단위 픽셀로 이루어진 단위 블록을 다수개 구비하는 CMOS 이미지 센싱 방법은 소정의 단위 블록 열을 선택하는 단계, 선택된 상기 단위블록에 구비된 2개의 포토 다이오드에 의해 생성된 전하 각각을 상기 단위 블록에 구비된 제1플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계, 선택된 단위블록에 구비된 제1플로팅 디퓨전과 연결된 인접 단위블록에 포함된 2개의 단위 픽셀에 구비된 포토 다이오드 각각에 의해 생성된 전하는 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접 단위 블록에 구비된 제2플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계, 및 상기 제1플로팅 디퓨전에 전송된 전하를 독출하는 단계를 구비하며, 상기 포토다이오드들에는 동일한 색으로 필터링된 빛이 입사된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 회로의 회로구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 2개의 단위 픽셀(예컨대, 제1포토 다이오드(130)를 포함하는 단위 픽셀 및 제3포토 다이오드(140)를 포함하는 단위 픽셀)들로 이루어진 단위 블록(10, 20 등)을 다수 개 구비한다. 상기 단위 블록(10)과 상기 단위 블록(20)은 매우 유사한 구조를 가지므로 하나의 단위 블록(10)을 중심으로 설명하도록 한다.
상기 단위 블록(10)은 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드들(130, 140), 상기 2개의 단위 픽셀들이 공유하는 플로팅 디퓨전(135), 상기 포토 다이오드들(130, 140) 각각과 상기 플로팅 디퓨전(135) 사이에 구비되는 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터들(131, 141), 상기 플로팅 디퓨전(135)과 연결되는 리셋 트랜지스터(134), 상기 플로팅 디퓨전(135)과 게이트가 연결되는 드라이브 트랜지스터(137), 및 상기 드라이브 트랜지스터(137)와 직렬로 연결되는 셀렉션 트랜지스터(136)를 구비한다. 상기 리셋 트랜지스터(134) 및 상기 드라이브 트랜지스터(137)는 각각 전원전압(139, 및 138)과 연결된다.
즉, 2개의 단위 픽셀이 상기 플로팅 디퓨전(135), 상기 리셋 트랜지스터(134), 상기 드라이브 트랜지스터(137), 및 상기 셀렉션 트랜지스터(136)를 공유하는 구조를 가지게 됨으로써 동일한 해상도를 구현할 수 있는 CIS를 더 작게 만들 수 있게 되는 것이다.
상기 포토 다이오드들(130, 140)은 빛을 수광하여 광전하를 생성한다.
상기 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터들(131, 141)은 상기 포토 다이오드들(130,140)에서 집속된 광전하(Photo-generated charge)를 플로팅 디퓨젼(Floating Diffusion; FD)으로 운송한다.
상기 플로팅 디퓨전(135)은 상기 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터들(131, 141)을 통하여 운송된 상기 광전하를 저장한다.
상기 리셋 트랜지스터(134)는 상기 플로팅 디퓨젼(135)을 리셋(Reset)시킨다. 상기 드라이브 트랜지스터(137)은 소오스팔로워-버퍼증폭기(Source Follower Buffer Amplif ier) 역할을 한다. 상기 셀렉션 트랜지스터(136)는 스위칭으로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 한다.
상기 육각형 구조의 포토 다이오드들은 허니콤 구조를 이룰 수 있다.
상기 허니콤 구조는 도 4 또는 도 5과 같이 벌집 모양의 구조를 가지는 것을 뜻한다.
도 1a 및 도 1b는 사각형 구조의 포토 다이오드 상부에 놓여지는 마이크로렌즈 및 본 발명에 따른 육각형 구조의 포토 다이오드 상부에 놓여지는 마이크로 렌즈를 설명하는 도면이다.
도 1a의 사각형 구조의 포토 다이오드 상부에 마이크로 렌즈를 놓았을 때와 도 1b의 육각형 구조의 포토 다이오드 상부에 마이크로 렌즈를 놓았을 때를 살펴보면, 사각형 구조의 포토 다이오드를 사용한 경우(도 1a)가 데드 스페이스(dead space)가 더 큰 것을 볼 수 있다.
즉, 육각형 포토 다이오드의 면적과 사각형 포토 다이오드의 면적이 동일하 다고 가정하면, 육각형 포토 다이오드의 데드 스페이스는 21.5%를 나타내고 사각형 포토 다이오드의 데드 스페이스는 13.5%를 나타낸다. 즉, 육각형 포토 다이오드의 데드 스페이스가 사각형 포토 다이오드의 데드 스페이스 보다 8% 감소하는 것을 알 수 있다.
따라서, 물체로부터의 빛은 촬상 렌즈(lens) 광학계에 따라서 집광된 뒤에 마이크로 렌즈에 의해 집광되어 포토 다이오드에 결상되는 데, 육각형 포토 다이오드가 필 펙터(fill-factor)가 커짐을 알 수 있다.
또한, 육각형 구조의 포토 다이오트를 사용하면 픽셀 간의 피치가 사각형 구조의 포토 다이오드를 사용했을때 보다 작게 된다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 단위 픽셀 어레이에서 픽셀 피치 및 사각형 구조의 포토 다이오드를 갖는 픽셀 어레이에서 픽셀 피치를 설명하는 도면이다.
도 2a 와 도 2b를 참조하면, 정육각형의 한변의 길이가 R이라고 했을 때 정육각형 포토 다이오드의 면적은
Figure 112006051176369-pat00001
로 계산된다. 그리고, 정육각형 포토 다이오드를 갖는 픽셀의 피치는
Figure 112006051176369-pat00002
로 계산된다.
도 2c 와 도 2d를 참조하면, 정사각형의 한변의 길이를 X라고 했을 때 정사각형 포토 다이오드의 면적은
Figure 112006051176369-pat00003
이고, 픽셀 피치는 X가 된다.
동일한 면적의 정육각형 포토 다이오드와 정사각형 포토 다이오드 각각의 픽 셀 피치를 비교해 보면, 표 1과 같다.
포토 다이오드 면적(um^2) 정사각형 포토 다이오드 픽셀피치(um) 정육각형 포토 다이오드 픽셀피치(um) 육각형 한변의길이 (um)
31.4 5.6 3.0 3.5
16 4 2.1 2.5
14.4 3.8 2.0 2.4
7.8 2.8 1.5 1.7
표 1에서 볼 수 있듯이, 동일한 포토 다이오드 면적에 대하여 정육각형 포토 다이오드의 픽셀 피치가 정사각형 포토 다이오드의 픽셀 피치보다 작은 것을 볼 수 있다. 이는 영상 신호, 특히 줄무늬 패턴의 영상 신호를 디스플레이하는 데 있어서 정육각형 포토 다이오드를 갖는 픽셀이 보다 선명하게 디스플레이 할 수 있다는 것을 의미한다.
그러므로 허니콤 구조를 사용하게 되면 포토다이오드의 데드스페이스를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 픽셀간의 피치가 정사각형 구조의 피치보다 작아서 줄무늬 패턴의 영상 신호를 디스플레이하는 경우 더욱 선명하게 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 레이아웃을 나타낸다. 도 3의 회로도는 도 4의 레이아웃과 각각 대응된다.
도 3과 도 4를 참조하면, 상기 단위 블록(10)에 포함되는 상기 2개의 단위 픽셀(130을 포함하는 단위픽셀은 제1 단위픽셀, 140을 포함하는 단위픽셀은 제2 단위픽셀이라하면)들 중 상기 제1 단위 픽셀은 상기 허니콤 구조에서 제n행(1행)의 제 k 열(2열)에 위치하고, 상기 제2 단위 픽셀은 상기 허니콤 구조에서 제n+2행(3행)의 상기 제 k 열(2열)에 위치한다. 즉, 각각의 단위 블록에 포함된 2개의 단위 픽셀은 2행 간격으로 같은 열에 배치되게 된다. 여기서 n은 픽셀 어레이가 총 m행으로 구성될 때 m-1 보다 작은 자연수이다.
또한, 각각의 단위 픽셀(130을 포함하는 단위픽셀 및 140을 포함하는 단위픽셀)은 상기 각각의 포토 다이오드들(130, 140)의 상부에 위치하고 빛을 수광하기 위한 마이크로 렌즈(미도시) 및 상기 각각의 포토 다이오드(130, 140)와 상기 마이크로 렌즈사이에 위치하여 상기 마이크로 렌즈에서 수광된 빛을 필터링 하기 위한 컬러필터(미도시)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 단위 블록(10)의 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드들(130, 140)에 대응하는 상기 컬러필터들(G :녹색 컬러필터, G : 녹색 컬러필터)은 동일한 색을 필터링 하는 컬러 필터일 수 있다. 즉, 각각의 단위 블록에 포함되는 2개의 단위 픽셀은 동일한 색(예컨대, G: 녹색 컬러필터, R: 적색 컬러, B :청색 컬러필터) 컬러필터를 구비하게 되는 것이다.
상기와 같이 하나의 단위 블록에 포함되는 2개의 단위 픽셀은 동일한 컬러필터를 구비함으로써, 상기 2개의 단위픽셀이 공유하는 플로팅 디퓨전을 통하여 픽셀 써메이션(Pixel summation)을 할 수 있게 된다.
한편, 상기 허니콤 구조의 제2행은 제1색 , 제2색, 제3색(예컨대, B, R, G) 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되며, 상기 허니콤 구조의 제3행은 제3색, 제1색, 제2색(예컨대, G, B, R) 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비될 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 제2행은 B(청색), R(적색), G(녹색) 컬러필터가 순서대로 반복되어 배치되고, 제3행은 G(녹색), B(청색), R(적색) 컬러필터가 순서대로 반복되어 배치된다. 또한, 제2행에 배치되는 컬러필터의 순서가 도 4에 도시된 바와 같이 반드시 B, R, G의 순서일 필요는 없다. 하지만, 도 4에서와 같이 제2행의 제1열(B, 포토 다이오드(120)에 대응되는 컬러필터)과 제2행의 제3열(R, 포토 다이오드(160)에 대응되는 컬러필터), 및 제3행의 제2열(G, 포토 다이오드(140)에 대응되는 컬러필터)는 컬러필터는 서로 다른 색을 필터링하는 컬러필터인 것이 바람직하다.
도 5는 도 4의 레이아웃에서 컬러필터만 변경된 레이아웃을 나타낸다.
도 5와 같이 상기 허니콤 구조의 제2행은 제1색(예컨대, B) , 제2색(예컨대, R) 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되며, 상기 허니콤 구조의 제3행은 제3색(예컨대, G) 컬러필터가 반복되어 구비될 수도 있다. 이때에는 제3색은 녹색인 것이 바람직하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 않는다.
도 5과 같이 녹색 컬러필터를 다른 색 컬러필터보다 많이 사용하는 이유는 인간의 눈은 녹색에 가장 민감하게 반응하므로 화질이 선명하게 느껴 질뿐만 아니라, 녹색은 눈에 해로운 강한 빛 가운데의 자외선을 흡수하는 동시에 강한 빛으로 인하여 발생되는 눈부심을 감소시킬 수 있고 눈의 피로를 풀어 줄수 있는 효과도 있기 때문이다.
다시, 도 3을 참조하면, 상기 단위 블록(10)은 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드(130, 140) 각각에 연결되어 오버플로우 드레인을 하는 2개의 오버플로우 트랜지스터(132, 142)를 더 구비할 수 있다.
상기 2개의 오버플로우 트랜지스터(132, 142) 중 어느 하나(132)는 전원전압(133)과 연결되고, 다른 하나(142)는 인접한 단위 블록(30)의 플로팅 디퓨전과 연결될 수 있다.
즉, CIS가 고조도에 있는 경우에는 각각의 포토 다이오드에서 생성되는 광전하가 오버플로우(overflow)되는 경우가 발생할 수 있다. 오버 플로우가 발생하면 다른 단위픽셀에 전하가 흘러들어가게 되어 정확한 디스플레이를 방해하게 된다. 예컨대, 제1포토 다이오드(130)에서 생성되는 광전하가 오버플로우되어서 제1트랜스퍼 트랜지스터(131)이 턴온(turn on)되지 않은 경우에도 제1플로팅 디퓨전(135)에 전하가 전송되면, 제3포토 다이오드(140)를 포함하는 단위픽셀의 데이터를 독출할 때 상기 오버플로우 된 광전하에 의해 부정확한 데이터가 독출되게 되는 것이다.
그러므로 상기와 같은 오버플로우를 방지하기 위해 상기 2개의 오버플로우 트랜지스터(132, 142)를 이용하여 오버플로우 드레인을 하게 된다. 오버플로우 드레인을 위해서는 상기 오버플로우 트랜지스터(132, 142) 및 상기 단위 블록(10)의 인접 단위 블록(20)에 구비된 제2 및 제4 트랜스퍼 트랜지스터(121, 111)는 볼티지 컨트롤(voltage control) 할 수 있는 트랜지스터 인것이 바람직하다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 데이터 독출시의 타이밍이다. 도 6a는 제1 포토 다이오드(130)를 포함하는 단위 픽셀의 데이터를 독출하는 경우의 신호 타이밍도이다.
도 6a를 참조하여 상기 오버플로우 드레인을 설명하면, 단위블록(10)에 포함된 상기 제1포토 다이오드(130)을 포함하는 단위픽셀을 독출하는 경우에는 상기 제1포토 다이오드(130)를 포함하는 단위픽셀이 포함된 행(row) 전체가 선택된다.
이때 제1셀렉션 트랜지스터(136)이 턴온되고, 이를 위해 제1리셋 트랜지스터(134)를 제어하기 위한 리셋신호(RG1)는 하이레벨에서 로우레벨로 된다. 제1셀렉션 트랜지스터(136)에 의해서 독출될 수 있는 포토 다이오드는 제1포토 다이오드(130)과 제3포토 다이오드(140) 2 개이므로 이들 중 제1포토 다이오드(130)에 연결된 제1트랜스퍼 트랜지스터(131)만 턴온된다. 이를 위해 상기 제1 트랜스퍼 트랜지스터(131)를 제어하기 위한 제1 트랜스퍼 신호(TG1)이 소정 구간 하이레벨이 된다.
이때, 제3포토 다이오드(140)에서의 오버플로우를 방지하기 위해 제3오버플로우 트랜지스터(142)는 턴온된다. 상기 제3오버플로우 트랜지스터(142)를 턴온하기 위해서는 도 6a에 도시된 바와 같이 로우레벨과 하이레벨 전압사이의 소정의 전압을 갖는 신호(OG3)가 상기 제3오버플로우 트랜지스터(142)에 인가될 수 있다. 상기 소정의 전압은 하이레벨보다 로우레벨에 더 가까운 값을 가지는 것이 바람직하다. 상기 소정의 전압의 레벨은 오버플로우 양에 따라 조정될 수 있다.
또한, 상기 제1플로팅 디퓨전과 연결된 인접 단위 블록(10)의 두 개의 포토 다이오드(110, 120)에서의 오버플로우를 방지하기 위해 제2 및 제4 트랜스퍼 트랜지스터(121, 111) 역시 턴온된다. 이를 위해 제2 및 제4 트랜스퍼 트랜지스터(121, 111)의 게이트에 각각 인가되는 신호( TG2, TG4) 역시 OG3와 유사하게 소정의 전압레벨을 가진다.
설명한 바와 같이 상기 제1포토 다이오드(130)를 포함하는 단위 픽셀을 독출하는 경우에는 상기 제1플로팅 디퓨전(135)에는 상기 제1포토 다이오드(130)에 의해 생성된 광전하만이 저장되어야 하므로, 상기 제1포토 다이오드(130)와 같은 단위 블록(10)에 포함된 포토 다이오드(140)를 포함하는 단위 픽셀에서는 오버플로우 트랜지스터(142)를 턴온하고, 상기 제1플로팅 디퓨전(135)과 연결된 인접 단위 블록(20)에서는 2개의 트랜스퍼 트랜지스터(111, 121)이 턴온된다.
도 6b 내지 도 6d는 각각 제2, 제3, 제4 포토 다이오드(120, 140, 110)를 포함하는 각 단위픽셀의 데이터를 독출하는 경위의 신호 타이밍도이다. 이들 경우 도 6a를 참조하여 상술한 동작과 유사한 동작을 하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 써메이션 모드시의 타이밍도를 나타낸다.
일반적으로 CIS를 구비하는 광학장치에서 프리뷰(pre-view)기능을 수행할 때에는, 실제 촬영시의 해상도만큼의 고해상도를 요구하지 않고 신속한 데이터 독출이 요구되므로 픽셀 써메이션 모드가 필요하게 된다.
도 7a를 참조하면, 제1셀렉션 트랜지스터(136)가 턴온되면, 제1플로팅 디퓨전에 저장되는 광전하를 독출하여야 하므로, 제1리셋 트랜지스터(134)를 제어하기 위한 리셋 신호(RG1)는 로우가 된다. 또한, 상기 제1포토 다이오드(130) 및 제3포토 다이오드(140)에 의해 생성된 광전하가 상기 제1플로팅 디퓨전(135)으로 전송되어야 하므로, 제1 및 제3 트랜스퍼 트랜지스터(131, 141)가 턴온되어야 한다. 이를 위해 제1 및 제3 트랜스퍼 트랜지스터(131, 141)의 게이트에 각각 인가되는 신호(TG1, TG3)는 하이레벨이 된다.
또한, 상기 제1플로팅 디퓨전(135)에 연결된 인접 단위 블록(20)의 2개의 트랜스퍼 트랜지스터(111, 121)는 턴온되어 오버플로우를 방지한다.
이와 같이 픽셀 써메이션 모드시에는 단위 블록에 포함된 2개의 단위 픽셀에서 동시에 데이터를 독출하므로 하나의 단위 블록에 구비되는 2개의 컬러필터는 동일한 색을 필터링하는 컬러필터인 것이 바람직하다.
도 7b는 두 번째와 네 번째 행(row)을 동시에 독출할 때의 타이밍도를 나타내지만, 도 7a와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 디스플레이 인터폴레이션(interpolation) 방법을 나타낸다.
본 발명에 의한 CIS는 실제 픽셀의 개수보다 2배의 해상도를 구현하기 위한 인터폴레이션 기능을 제공할 수 있다.
도 8a는 실제 픽셀 어레이를 나타내고, 도 8b는 인터폴레이션을 수행한 후의 개념적인 픽셀어레이를 나타낸다.
도 8b를 참조하면, 인터폴레이션된 픽셀의 개수는 도 8a에 나타난 실제 픽셀의 갯수인 40보다 2배 많은 80개의 픽셀이 존재한다. 이와 같이 인터폴레이션을 할 때에는 실제 픽셀(점무늬로 표시)사이에 가상 픽셀(무늬 없음)을 생성하여 인터폴레이션을 수행한다.
도 8b에 나타난 각각의 픽셀들의 데이터 값을 산출하는 방법은 도 9a 내지도 9f에 도시된다.
도 9a 내지 도 9f는 도 8b에 도시된 각각의 픽셀들의 RGB 값을 산출하는 방법을 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 도 8b에 도시된 픽셀 중 실제 녹색 픽셀(11)의 청색 데이터 값은 상기 실제 녹색 픽셀(11) 주위의 실제 청색 픽셀(12, 13, 14)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 예컨대, 상기 주위의 실제 청색 픽셀(12, 13, 14)들의 데이터 값을 더하여 1/3을 할 수 있다.
상기 실제 녹색 픽셀(11)의 적색 데이터 값은 상기 실제 녹색 픽셀(11) 주위의 실제 적색 픽셀(15, 16, 17)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다.
도 9b 및 도 9c에 도시된, 실제 청색 픽셀과 실제 적색 픽셀의 RGB 값을 산출하는 방법 또한 도 9a에서 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 9d를 참조하면, 도 8b에 도시된 픽셀 중 실제 녹색 픽셀(22, 23) 사이의 가상 픽셀(21)의 녹색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(21)의 주위의 상기 실제 녹색 픽셀(22, 23)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 가상 픽셀(21)의 청색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(21)의 주위의 상기 실제 청색 픽셀(24, 25, 26)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 가상 픽셀(21)의 적색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(21)의 주위의 상기 실제 적색 픽셀(27, 28, 29)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다.
도 9e 및 도 9f에 도시된, 실제 청색 픽셀 사이의 가상 픽셀과 실제 적색 픽셀 사이의 가상 픽셀의 RGB 값을 산출하는 방법 또한 도 9d에서 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 써메이션 모드에서의 인터폴레이션 방법을 나타낸다.
도 10에 도시된 바와 같이 픽셀 써메이션 모드에서는 2개의 단위 픽셀의 데이터가 합해져서 하나의 데이터 값이 생성되므로, 실제 픽셀 어레이에서의 픽셀의 갯수의 1/2만 픽셀이 존재하는 것과 동일하게 된다. 상기 픽셀 써메이션된 1/2의 픽셀을 도 6b에 도시된 바와 같이 인터폴레이션 하면 실제 픽셀 어레이에서의 픽셀 갯수만큼의 해상도를 갖게 된다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 인터폴레이션 방법을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 도 5에서 도시된 컬러필터 레이아웃을 가지는 CIS의 노말 모드에서의 인터폴레이션 방법을 나타내는데, 그 원리는 도 8a 및 도 8b에서 설명한 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 노말 모드에서의 인터폴레이션시의 픽셀 RGB 값을 산출하는 방법을 나타낸다.
도 12a를 참조하면, 도 11b에 도시된 픽셀 중 실제 녹색 픽셀(31)의 청색 데이터 값은 상기 실제 녹색 픽셀(31) 주위의 실제 청색 픽셀(32, 33)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 실제 녹색 픽셀(31)의 적색 데이터 값은 상기 실제 녹색 픽셀(31) 주위의 실제 적색 픽셀(34, 35)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 도 11b에 도시된 픽셀 중 실제 청색 픽셀(41)의 녹색 데이터 값은 상기 실제 청색 픽셀(41) 주위의 실제 녹색 픽셀(42, 43, 44, 45)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 실제 청색 픽셀(41)의 적색 데이터 값은 상기 실제 청색 픽셀(41) 주위의 실제 적색 픽셀(46, 47)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다.
도 12c의 실제 적색 픽셀의 RGB 값을 구하는 방법은 상기 도 12b에서 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
도 12d를 참조하면, 도 11b에 도시된 픽셀 중 2개의 실제 녹색 픽셀(63과 65 또는 68과 69)들과 실제 청색 픽셀(62 또는 67), 및 실제 적색 픽셀(64) 사이에 위치하는 가상 픽셀(61 또는 66)의 녹색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(61 또는 66)의 주위의 상기 실제 녹색 픽셀(63과 65 또는 68과 69)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 가상 픽셀(61 또는 66)의 청색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(61 또는 66)의 주위의 상기 실제 청색 픽셀(62 또는 67)의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 가상 픽셀(61 또는 66)의 적색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(61 또는 66)의 주위의 상기 실제 적색 픽셀(64)의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다.
도 12e를 참조하면, 도 11b에 도시된 픽셀 중 실제 녹색 픽셀(52, 53)들과 실제 청색 픽셀(54, 55)사이에 위치하는 가상 픽셀(51)의 녹색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(51)의 주위의 상기 실제 녹색 픽셀(52, 53)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 가상 픽셀(51)의 청색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(51)의 주위의 상기 실제 청색 픽셀(54, 55)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다. 상기 가상 픽셀(51)의 적색 데이터 값은 상기 가상 픽셀(51)의 주위의 상기 실제 적색 픽셀(56, 57, 58, 59)들의 데이터 값에 기초하여 생성될 수 있다.
도 12f의 실제 녹색 픽셀들과 실제 적색 픽셀들 사이에 위치하는 가상 픽셀의 RGB 값을 구하는 방법은 상기 도 12e에서 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 의한 상기 CIS는 디지털 카메라, 컴퓨터용 카메라, 및 모바일 단말기 등에 구비될 수 있으나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 단위 픽셀간의 회로를 공유하는 기법인 공유 플로팅 디퓨전 기법을 사용하므로 집적도를 높여서 해상도를 높일 수 있고, 픽셀 써메이션(Pixel summation) 모드를 지원할 수 있으며 고조도에서 발생할 수 있는 오버플로우 드레인을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 2개의 단위 픽셀들로 이루어진 다수의 단위 블록들을 구비하는 CMOS 이미지 센서에 있어서,
    상기 단위 픽셀들은 플로팅 디퓨전, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 및 셀렉션 트랜지스터를 공유하며,
    상기 단위 픽셀들 각각은,
    육각형 구조의 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드로부터 발생되는 광전하의 상기 플로팅 디퓨전으로의 전송을 제어하는 트랜스퍼 트랜지스터; 및
    상기 포토 다이오드로 입사되는 빛을 필터링하기 위한 컬러 필터를 더 구비하며,
    상기 단위 픽셀들 각각의 필터는 동일한 색을 필터링하는 컬러 필터인 CMOS 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 육각형 구조의 포토 다이오드들은,
    허니콤 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위 블록에 포함되는 상기 2개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀은 상 기 허니콤 구조에서 제n(1이상의 정수)행의 제 k(1이상의 정수) 열에 위치하고,
    제2 단위 픽셀은 상기 허니콤 구조에서 제n+2행의 상기 제 k 열에 위치하는 CMOS 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위 블록은 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드 각각에 연결되어 오버플로우 드레인을 하는 2개의 오버플로우 트랜지스터를 더 구비하는 CMOS 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 2개의 오버플로우 트랜지스터 중 어느 하나는 전원전압과 연결되고, 다른 하나는 인접한 단위 블록의 플로팅 디퓨전과 연결되는 CMOS 이미지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단위 블록에 포함된 상기 제1 단위 픽셀의 데이터를 독출하는 경우,
    상기 단위 블록에 포함된 상기 제2 단위 픽셀에서의 오버플로우 드레인을 위해 상기 제2 단위 픽셀에 포함된 포토 다이오드와 연결된 오버플로우 트랜지스터가 턴온되며,
    상기 인접한 단위 블록에서의 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접한 단위 블록의 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터가 턴온되는 CMOS 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단위 픽셀들 각각은,
    상기 컬러 필더의 상부에 위치하고 빛을 수광하기 위한 마이크로 렌즈를 더 구비하는 CMOS 이미지 센서.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 허니콤 구조의 제n(n은 1이상의 정수)행은 제1색 , 제2색, 제3색 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되며,
    상기 허니콤 구조의 제(n+1)행은 제3색, 제1색, 제2색 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되는 CMOS 이미지 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 허니콤 구조의 제n(n은 1이상의 정수)행은 제1색 , 제2색 컬러필터가 순서대로 반복되어 구비되며,
    상기 허니콤 구조의 제(n+1)행은 제3색 컬러필터가 반복되어 구비되는 CMOS 이미지 센서.
  11. 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1색은 청색, 상기 제2색은 적색, 상기 제3색은 녹색인 CMOS 이미지 센서.
  12. 허니콤 구조의 포토 다이오드들을 구비하는 CMOS 이미지 센서에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서는 2개의 단위 픽셀들로 이루어진 단위 블록을 다수개 구비하고,
    상기 단위 픽셀들은 플로팅 디퓨전, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 및 셀렉션 트랜지스터를 공유하며,
    상기 단위 픽셀들 각각은,
    육각형 구조의 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드로부터 발생되는 광전하의 상기 플로팅 디퓨전으로의 전송을 제어하는 트랜스퍼 트랜지스터; 및
    상기 포토 다이오드로 입사되는 빛에서 동일한 색을 필터링하기 위한 컬러 필터를 더 구비하며,
    상기 CMOS 이미지 센서는 픽셀 써메이션 모드를 지원하기 위하여 상기 단위블록을 독출하는 경우,
    상기 단위 블록에 포함된 상기 2개의 포토 다이오드들에 의하여 생성된 전하를 합하고, 합해진 전하에 의해 생성되는 전압을 출력전압으로 독출하는 CMOS 이미지 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단위 블록은 2개의 육각형 구조의 포토 다이오드 각각에 연결되어 오버플로우 드레인을 하는 2개의 오버플로우 트랜지스터를 더 구비하며,
    상기 2개의 오버플로우 트랜지스터 중 어느 하나는 전원전압과 연결되고, 다른 하나는 인접한 단위 블록의 플로팅 디퓨전과 연결되는 CMOS 이미지 센서.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서는 픽셀 써메이션 모드를 지원하기 위하여 상기 단위블록을 독출하는 경우,
    상기 인접한 단위 블록의 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접한 단위 블록의 제1 및 제2 트랜스퍼 트랜지스터가 턴온되는 CMOS 이미지 센서.
  15. 제 1항 또는 제12항 중 어느 한 항에 기재된 CMOS 이미지 센서를 구비하는 디지털 카메라에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 이미지 프로세싱 하는 이미지 프로세서를 더 구비하는 디지털 카메라.
  16. 제 1항 또는 제12항 중 어느 한 항에 기재된 CMOS 이미지 센서를 구비하는 컴퓨터용 카메라에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 이미지 프로세싱 하는 이미지 프로세서를 더 구비하는 컴퓨터용 카메라.
  17. 제 1항 또는 제12항 중 어느 한 항에 기재된 CMOS 이미지 센서를 구비하는 모바일 단말기에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 이미지 프로세싱 하는 이미지 프로세서를 더 구비하는 모바일 단말기.
  18. 각각이 육각형 포토다이오드를 구비하는 제1 및 제2 단위 픽셀로 이루어진 단위 블록을 다수개 구비하는 CMOS 이미지 센싱 방법에 있어서,
    상기 제1 단위 픽셀을 선택하는 단계;
    선택된 상기 제1 단위 픽셀에 구비된 포토다이오드에 의해 생성된 전하를 상기 제1 단위 픽셀을 포함하는 단위 블록에 구비된 제1플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계;
    상기 제1플로팅 디퓨전과 연결된 인접 단위 블록에 포함된 2개의 단위 픽셀에 구비된 포토다이오드 각각에 의해 생성된 전하는 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접 단위 블록에 구비된 제2플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계;
    상기 제2 단위 픽셀에 구비된 포토다이오드에 의해 생성된 전하는 오버플로우 드레인을 위해 전원 전압 또는 상기 단위 블록의 다른 인접 단위 블록에 구비된 플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계; 및
    상기 제1플로팅 디퓨전에 전송된 전하를 독출하는 단계를 구비하며,
    상기 포토다이오드들에는 동일한 색으로 필터링된 빛이 입사되는 CMOS 이미지 센싱 방법.
  19. 각각이 육각형 포토다이오드를 구비하는 제1 및 제2 단위 픽셀로 이루어진 단위 블록을 다수개 구비하는 CMOS 이미지 센싱 방법에 있어서,
    소정의 단위 블록 열을 선택하는 단계;
    선택된 상기 단위블록에 구비된 2개의 포토다이오드에 의해 생성된 전하 각각을 상기 단위 블록에 구비된 제1플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계;
    선택된 단위블록에 구비된 제1플로팅 디퓨전과 연결된 인접 단위블록에 포함된 2개의 단위 픽셀에 구비된 포토다이오드 각각에 의해 생성된 전하는 오버플로우 드레인을 위해 상기 인접 단위 블록에 구비된 제2플로팅 디퓨전으로 전송하는 단계; 및
    상기 제1플로팅 디퓨전에 전송된 전하를 독출하는 단계를 구비하며,
    상기 포토다이오드들에는 동일한 색으로 필터링된 빛이 입사되는 CMOS 이미지 센싱 방법.
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