KR100593155B1

KR100593155B1 - Ｃｍｏｓ 이미지 센서

Info

Publication number: KR100593155B1
Application number: KR1020040069218A
Authority: KR
Inventors: 오학수; 배창민
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-06-26
Anticipated expiration: 2024-08-31
Also published as: KR20060020382A

Abstract

본 발명은 동일 특성의 픽셀데이터는 동일한 경로를 통해 전송되도록 하여 옵셋을 제거할 수 있는 CMOS이미지 센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스; 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전달되는 데이터 중 동일 특성의 픽셀데이터가 동일한 경로를 거치도록 스와핑하여 출력하기 위한 스와핑 수단; 및 상기 스와핑수단의 출력신호를 각각 인가받아 증폭하므로써, 순수한 픽셀 데이터를 축출하기 위한 아날로그신호 처리수단을 구비하는 CMOS 이미지 센서를 제공한다.

스와핑, 옵셋, 픽셀 데이터, 경로, 아날로그신호처리(ASP)

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서{CMOS IMAGE SENSOR}

도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

132 : 스와핑부

134a, 134b : ASP-A, ASP-B

본 발명은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서(Image sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경로 차이로 인한 옵셋을 제거하여 이미지 품질을 향상시키기 위한 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 이미지 센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이 중 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 CMOS 집적 회로 제조 기술을 이용하여 픽셀 어레이를 구성하고 이를 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인 휴대용 시스템에 매우 유용하다.

도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도로서, 픽셀로부터 얻어진 이미지 데이터(아날로그 신호)가 처리되는 과정을 보여주는 구성도이다.

도 1를 참조하면, 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀(Pixel)들이 로우(row) 방향으로 N개, 컬럼(column) 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치되어 픽셀어레이부(10)를 구성하고 있으며, 각 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling)로 구성된 CDS부(12)가 픽셀어레이부(10)의 하단측에 배치된다. 픽셀어레이부(10) 우측방에는 CDS부(12)로 부터 출력된 아날로그 신호를 처리하기 위한 ASP부(Analog Signal Processor)(13)가 배치된다.

아울러, CDS부(12)에서 출력된 신호는 아날로그 데이터 버스를 통해 ASP부(13)로 전달되는 바, 아날로그 데이터 버스는 제1 아날로그데이터버스(15a)와 제2 아날로그데이터버스(15b)로 구성된다.

그리고, CDS부(12)의 각 CDS의 출력은 컬럼드라이버(14)에서 생성된 선택신호(CS0, CS1, CS2, …)에 제어받는 선택부(16)에 의해서 제1 또는 제2 아날로그데이터버스(15a, 15b)에 실린다. 선택부(16)는 CDS 출력단과 아날로그 데이터 버스를 연결하는 통상의 스위치로 구성된다.

또한, ASP부는 제1 및 제2 아날로그데이터버스를 통해 전송된 각각의 아날로그 데이터를 증폭하기 위한 ASP-A 및 ASP-B(13a 및 13b)를 구비한다.

참고적으로, CDS(12)는 각 픽셀에서 리셋 신호(Reset signal) 및 데이터 신호(Data signal)를 각각 샘플링하여 아날로그 데이터 버스에 실어주고, ASP부(16)에서 리셋신호와 데이터신호의 차이값을 구한 다음 증폭하는 기능을 한다. 따라서, 실질적인 피사체의 이미지에 대한 순수한 픽셀 데이터를 얻도록 한다.

또한, 컬럼드라이버(14)는 컬럼 어드레스를 인가받아 선택신호(CS0, CS1, CS2....)를 생성한다.

종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 동작을 간략히 살펴보도록 한다.

CMOS 이미지 센서는 픽셀의 데이터를 읽을 때, 픽셀어레이부(10)의 어느한 로오(row)의 픽셀들은 동시(동일 클럭)에 한꺼번에 CDS부(12)의 각 CDS로 전달된다. 이어, CDS(12)의 출력은 컬럼드라이버(14)에 제어받아 선택부(16)에 의해 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(15a, 15b)에 인가되어 순차적으로 ASP부(13)로 전달된다.

한편, 첫째 및 둘째 로우에 위치하는 픽셀의 데이터가 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스에 실리는 순서를 생각해 보면, 하기 표 1과 같다.

	첫번째 로우				두번째 로우
제1 아날로그 데이터 버스	B₁₁	B₁₃	B₁₅	…	G₂₁	G₂₃	G₂₅	…
제2 아날로그 데이터 버스	G₁₂	G₁₄	G₁₆	…	R₂₂	R₂₄	R₂₆	…

상기 표 1을 살펴보면, 동일 로우에 위치하는 픽셀 중에서도, 홀수번째 컬럼의 픽셀 데이터는 제1 아날로그 데이터버스에 인가되며, 짝수번째 컬럼의 픽셀 데이터는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가되는 것을 알 수 있다.

그런데, 동일 G 픽셀 데이터라도 위치하는 컬럼에 따라 제1 아날로그 데이터 버스를 통해 경로 A를 지나거나, 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 경로 B를 지나게된다. R, B 픽셀 데이터도 위치하는 컬럼에 따라 경로 A 또는 B를 지나게된다. 이와같이 동일 데이터 임에도 불구하고 다른 경로를 거치됨으로 인해 옵셋을 갖게된다.

이와같이 경로의 차이로 인해 옵셋이 발생하면, 실제 이미지 상에 옵셋 노이즈가 나타나게 되어 이미지의 품질을 떨어뜨린다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동일 특성의 픽셀데이터는 동일한 경로를 통해 전송되도록 하여 옵셋을 제거할 수 있는 CMOS이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 CMOS 이미지센서는 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스; 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전달되는 데이터 중 동일 픽셀데이터가 동일한 경로를 거치도록 스와핑하여 출력하기 위한 스와핑 수단; 및 상기 스와핑수단의 출력신호를 각각 인가받아 증폭하므로써, 순수한 픽셀 데이터를 축출하기 위한 아날로그신호 처리수단을 구비한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지센서로서, 픽셀로부터 얻어진 이미지 데이터(아날로그 신호)가 처리되는 과정을 보여주는 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀 들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치되어 픽셀어레이(100)를 구성하고 있으며, 각 컬럼별로 하나씩의 CDS로 구성된 CDS부(120)가 픽셀어레이부(100)의 하단측에 배치된다. 픽셀어레이부(100) 우측에는 CDS부(120)로 부터 출력된 아날로그 신호를 처리하기 위한 ASP부(Analog Signal Processor)(130)가 배치된다.

그리고 컬럼드라이버(140)에서 생성된 선택신호(CS0, CS1, CS2....)에 제어받는 선택부(160)에 의해 CDS부의 출력신호가 제1 또는 제2 아날로그데이터버스(15a, 15b)에 인가된다.

특별히 ASP부(130)를 살펴보면, 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(152, 154)를 통해 전송되는 데이터 중 동일 특성의 픽셀 데이터는 동일한 경로를 지나도록 스와핑(swapping)하는 스와핑부(132)와, 스와핑부(132)의 출력신호를 각각 증폭하기 위한 증폭부(134a, 134b)를 구비한다.

전술한 바와같이 스와핑부(132)는 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(152, 154)를 통해 전송되는 R 및 B 픽셀 데이터는 경로 A로, G 픽셀 데이터는 경로 B로 전송되도록 한다.

즉, 상기 표 1를 참조하여 스와핑부(132)의 동작을 살펴보면, 첫번째 로우에 위치하는 픽셀데이터를 전송하는 경우 스와핑부(132)는 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(152, 154)의 데이터를 그대로 패스(pass)하여 해당 증폭부(134a, 134b)에 전달한다. 반면, 두번째 로우에 위치하는 픽셀 데이터를 전송하는 경우에 스와핑부(132)는 제1 아날로그 데이터 버스(152)의 데이터를 경로 B를 지나도록 증폭부 134b에 데이터를 인가하고, 제2 아날로그 데이터 버스(154)의 데이터가 경로 A를 지나도록 증폭부 134a에 데이터를 인가한다. 이를 정리하면 하기 표 2와 같다.

	첫번째 로우				두번째 로우
제1 아날로그 데이터 버스	B₁₁	B₁₃	B₁₅	…	R₂₂	R₂₄	R₂₆	…
제2 아날로그 데이터 버스	G₁₂	G₁₄	G₁₆	…	G₂₁	G₂₃	G₂₅	…

이와같이, 스와핑부의 동작에 의해 G 픽셀데이터는 경로 B를 지나게 되면, R 및 B 픽셀 데이터는 경로 A를 거치게된다.

그러므로, 전술한 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 스와핑부를 구비하여 동일 특성의 픽셀 데이터가 동일 경로를 통해 전송되도록 하므로서, 동일 특성의 픽셀 데이터가 전송되는 경로의 불일치에 의해 발생되는 옵셋 노이즈를 제거하여 이미지 품질을 향상시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 본 발명은 동일 특성의 픽셀 데이터는 동일한 경로를 통해 전송되도록 스와핑하므로써, 경로의 차이로 인해 발생하던 옵셋 노이즈를 제거하여 이미지의 품질을 향상시킨다.

Claims

픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스;

상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전달되는 데이터 중 동일 특성의 픽셀데이터가 동일한 경로를 거치도록 스와핑하여 출력하기 위한 스와핑 수단; 및

상기 스와핑수단의 출력신호를 각각 인가받아 증폭하므로써, 순수한 픽셀 데이터를 축출하기 위한 아날로그신호 처리수단

을 구비하는 CMOS 이미지 센서.
제1항에 있어서,

상기 스와핑수단은,

홀수번째 로우에 위치하는 데이터가 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전송되는 경우에는 패스하여 출력하며,

짝수번째 로우에 위치하는 데이터가 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전송되는 경우에는 스와핑하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

다수의 픽셀들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개로 매트릭스 배치된 픽셀 어레이;

상기 픽셀의 리셋신호와 데이터신호를 샘플링하기 위한 CDS부;

선택신호를 생성하는 컬럼 드라이버; 및

상기 선택신호에 응답하여 상기 CDS부의 출력신호를 상기 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가하기 위한 선택부

를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.