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KR100913797B1 - CMOS image sensor - Google Patents

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KR100913797B1
KR100913797B1 KR1020080009837A KR20080009837A KR100913797B1 KR 100913797 B1 KR100913797 B1 KR 100913797B1 KR 1020080009837 A KR1020080009837 A KR 1020080009837A KR 20080009837 A KR20080009837 A KR 20080009837A KR 100913797 B1 KR100913797 B1 KR 100913797B1
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KR
South Korea
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switch
amplifier
pixel
signal
unit pixels
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이재웅
민대성
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(주) 픽셀플러스
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Abstract

본 발명은 CMOS 이미지 센서에 관한 것으로서, 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 더하거나, 평균하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이를 위해, 본 발명은 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이와, 픽셀 어레이의 로오 라인(Row line)을 선택하는 로오 드라이버와, 다수의 단위 픽셀이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거하는 다수의 CDS 회로와, 다수의 단위 픽셀 중 동일한 색을 갖는 단위 픽셀끼리의 픽셀 정보를 합하고, 다수의 CDS 회로로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 ADC와, 다수의 ADC로부터 출력된 디지털 영상 신호를 저장하는 다수의 라인 메모리, 및 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 다수의 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 컬럼 디코더를 포함한다 The present invention relates to a CMOS image sensor, and discloses a technique for improving sensing sensitivity by adding or averaging pixels of the same color in an analog domain. To this end, the present invention provides a pixel array including a plurality of unit pixels arranged in a matrix, a row driver for selecting a row line of the pixel array, and fixed pattern noise of the plurality of unit pixels. A plurality of CDS circuits for removing a plurality of pixels, a plurality of ADCs for combining pixel information of unit pixels having the same color among the plurality of unit pixels, and converting analog image signals output from the plurality of CDS circuits into digital image signals; A plurality of line memories for storing the digital image signals output from the ADC, and a column decoder for decoding the address signals in the column direction and outputting the image information stored in the plurality of line memories.

이미지 센서, CDS, ADC, 픽셀, 스위치 Image Sensors, CDS, ADCs, Pixels, Switches

Description

CMOS 이미지 센서{Complementary Metal-Oxide Semiconductor image sensor}CMOS image sensor {Complementary Metal-Oxide Semiconductor image sensor}

도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서를 나타낸 구성도. 1 is a block diagram showing a general CMOS image sensor.

도 2는 일반적인 CMOS 이미지 센서를 나타낸 다른 실시예. 2 illustrates another embodiment of a general CMOS image sensor.

도 3은 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서를 나타낸 구성도. 3 is a block diagram showing a CMOS image sensor according to the present invention.

도 4는 도 3에서 단위 픽셀, CDS(Correlated Double Sampling) 회로 및 ADC(Analog Digital Converter)를 나타낸 회로도. 4 is a circuit diagram illustrating a unit pixel, a correlated double sampling (CDS) circuit, and an analog digital converter (ADC) in FIG. 3.

도 5는 도 4의 CDS 회로 및 ADC를 간략하게 도시한 회로도. 5 is a circuit diagram schematically showing the CDS circuit and the ADC of FIG.

도 6은 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 동작 타이밍도. 6 is an operation timing diagram of a CMOS image sensor according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 다른 실시예. 7 is another embodiment of a CMOS image sensor in accordance with the present invention.

도 8은 도 7의 단위 픽셀, CDS 회로 및 ADC를 나타낸 회로도. FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a unit pixel, a CDS circuit, and an ADC of FIG. 7.

도 9는 도 8의 CDS 회로 및 ADC를 간략하게 도시한 회로도. 9 is a circuit diagram schematically showing the CDS circuit and ADC of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

200 : 픽셀 어레이 200: pixel array

210 : 단위 픽셀210: unit pixels

220 : 로오 드라이버 220: roo driver

230 : CDS(Correlated Double Sampling) 회로230: CDS (Correlated Double Sampling) Circuit

240 : ADC(Analog-Digital Converter) 240: ADC (Analog-Digital Converter)

250 : 아날로그 제어 블록250: analog control block

260 : 라인 메모리 260: line memory

270 : 타이밍 제너레이터(Timing Generator)270: Timing Generator

280 ; 컬럼 디코더280; Column decoder

본 발명은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서에 관한 것으로서, 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 더하거나, 평균하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있도록 하는 기술이다. The present invention relates to a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor, and is a technology for improving sensing sensitivity by adding or averaging pixels of the same color in an analog domain.

일반적으로 이미지 센서는 외부의 광학 영상신호를 전기 영상신호로 변환하는 장치이다. 이미지 센서는 크게 상보형-모스(CMOS) 기술을 사용하는 CMOS 이미지 센서와 전하결합소자(CCD;Charge Coupled Device) 기술을 사용하는 CCD 이미지 센서로 나뉘고 이들은 모두 반도체 기술을 이용하여 제작한다. In general, an image sensor is a device that converts an external optical image signal into an electrical image signal. Image sensors are largely divided into CMOS image sensors using complementary-MOS (CMOS) technology and CCD image sensors using Charge Coupled Device (CCD) technology, all of which are manufactured using semiconductor technology.

특히, CMOS 이미지 센서는 CMOS 제조 기술을 이용하여 제작된 이미지 센서이다. CMOS 이미지 센서에서 각 픽셀(Pixel)은 피사체의 대응 부분에서 복사되는 빛 신호를 포토 다이오드를 이용하여 전자로 바꾼 후에 저장하고, 축적된 전자의 수에 비례하여 나타나는 전하량을 전압 신호로 바꾸어서 출력하는 방식을 사용한다. In particular, CMOS image sensors are image sensors fabricated using CMOS fabrication techniques. Each pixel in the CMOS image sensor converts the light signal radiated from the corresponding part of the subject into electrons using a photodiode and stores it, and then converts the amount of charge that appears in proportion to the number of accumulated electrons into a voltage signal and outputs the voltage signal. Use

이러한 CMOS 이미지 센서는 다양한 전자제품들, 예컨대, 모바일 폰(Mobile Phone), PC(Personal Computer)용 카메라(Camera), 비디오 카메라, 및 디지털 카메라 등에서 광범위하게 사용되고 있는 디바이스(Device) 이다. Such a CMOS image sensor is a device widely used in various electronic products, for example, a mobile phone, a camera for a personal computer (PC), a video camera, a digital camera, and the like.

CMOS 이미지 센서는 기존에 이미지 센서로 사용되던 CCD에 비해 구동방식이 간편하며, 신호 처리 회로(Signal Processing Circuit)를 한 칩에 집적할 수 있어서 SoC(System On Chip)가 가능하므로 모듈의 소형화를 가능하게 한다. 또한, 기존에 셋-업(Set-up) 된 CMOS 기술을 호환성 있게 사용할 수 있으므로 제조 단가를 낮출 수 있는 등 많은 장점이 있기 때문에 그 수요가 날로 급증하고 있는 상황이다. The CMOS image sensor is simpler to drive than the CCD used as an image sensor, and it is possible to integrate a signal processing circuit into one chip so that a system on chip (SoC) can be used to make the module smaller. Let's do it. In addition, since the conventional set-up (CMOS) technology can be used interchangeably, there are many advantages such as lowering the manufacturing cost, so the demand is increasing rapidly.

최근 CMOS 이미지 센서는 좀 더 저렴하면서도 더 좋은 이미지 품질을 요구하는 시장의 요구에 부응하기 위해 점점 더 작은 크기의 픽셀을 고해상도 센서에 사용하고 있다. 그런데, 작은 크기의 픽셀은 작은 크기의 포토 다이오드를 의미하고 작은 포토 다이오드는 받아들 수 있는 빛의 양이 제한된다는 것을 의미한다. Recently, CMOS image sensors are using smaller and smaller pixels in high resolution sensors to meet market demands for cheaper and better image quality. By the way, a small pixel means a small photodiode, and a small photodiode means that the amount of light that is acceptable is limited.

즉, 받아들 수 있는 빛의 양이 제한되는 것은 빛에 의해 생성, 흡수되는 전자의 수가 줄어든다는 것을 의미하게 되며 결국 양질의 이미지를 생성하는데 한계를 갖게 되는 문제가 있다.That is, limiting the amount of light that is acceptable means that the number of electrons generated and absorbed by the light is reduced, and thus there is a problem in that a limit in generating a good image is obtained.

이를 해결하기 위해 CMOS 이미지 센서 픽셀에 사용하는 트랜지스터를 이웃한 픽셀들과 공유하여 사용함으로써 상대적으로 포토 다이오드의 면적을 크게 하는 공유(Shared) 픽셀 구조가 널리 사용되고 있다. 이러한 공유 픽셀 구조를 사용하면 같은 크기의 픽셀에서 포토 다이오드의 크기가 커지고 받아들일 수 있는 전자의 수를 증가시킬 수 있어 이미지 품질을 높일 수 있다. In order to solve this problem, a shared pixel structure that increases the area of a photodiode is relatively widely used by sharing a transistor used in a CMOS image sensor pixel with neighboring pixels. This shared pixel structure increases the image quality by increasing the size of the photodiode and increasing the number of acceptable electrons in pixels of the same size.

그러나, 공유 픽셀의 구조의 사용시 플로팅 확산(Floating diffusion) 노드의 기생 커패시턴스(Capacitance)가 증가함에 따라 변환 이득(Conversion gain)의 감소로 인한 감도 저하가 발생할 수 있으며, 포토 다이오드의 배열이 비대칭 되어 오히려 이미지 질을 저하시킬 수 있는 단점이 있다. However, as the parasitic capacitance of the floating diffusion node increases when the structure of the shared pixel is used, sensitivity deterioration may occur due to the reduction of the conversion gain, and the arrangement of the photodiodes is asymmetric, rather There are disadvantages that can degrade image quality.

도 1은 모든 픽셀의 정보를 리드 아웃(Full resolution read out) 하는 일반적인 풀 모드(Full mode) 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a general full mode image sensor that reads out all pixel information.

일반적인 이미지 센서는 픽셀 어레이(Pixel Array; 10), 로오 드라이버(Row Driver; 20), 리드 아웃 회로(30), 아날로그 제어 블록(Analog control block; 40), 라인 메모리(Line Memory; 50), TG(Timing Generator; 60) 및 컬럼 디코더(Column Decoder; 70)를 포함한다. Typical image sensors include a pixel array (10), a row driver (20), a read out circuit (30), an analog control block (40), a line memory (50), and a TG. (Timing Generator 60) and Column Decoder (70).

여기서, 픽셀 어레이(10)는 로오 및 컬럼 방향으로 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀(Unit Pixel; 11)을 포함한다. 로오 드라이버(20)는 픽셀 어레이(10)의 로오 라인(row line)을 선택한다. Here, the pixel array 10 includes a plurality of unit pixels 11 arranged in a matrix in the row and column directions. The row driver 20 selects a row line of the pixel array 10.

그리고, 리드 아웃 회로(30)는 다수의 CDS(Correlated Double Sampling, 상관 이중 샘플링) 회로 및 다수의 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter;ADC)를 포함한다. CDS 회로는 단위 픽셀(11)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거한다. 그리고, ADC는 이와 대응하는 CDS 회로로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다.The readout circuit 30 may include a plurality of correlated double sampling (CDS) circuits and a plurality of analog to digital converters (ADCs). The CDS circuit eliminates fixed pattern noise of the unit pixel 11. The ADC converts the analog video signal output from the corresponding CDS circuit into a digital video signal.

또한, 아날로그 제어 블록(40)은 리드 아웃 회로(30)의 동작을 제어한다. 그리고, 각 라인 메모리(50)는 픽셀 어레이(10)에 대응하는 컬럼 라인(column line)의 영상 정보를 저장한다. 여기서, 각 라인 메모리(50)는 2개의 로오 라인(row line)의 픽셀 정보를 순차적으로 저장하기 위한 2개의 래치(latch)로 구성될 수 있다.The analog control block 40 also controls the operation of the readout circuit 30. Each line memory 50 stores image information of a column line corresponding to the pixel array 10. Here, each line memory 50 may be composed of two latches for sequentially storing pixel information of two row lines.

또한, TG(60)는 타이밍 제너레이터(Timing Generator)를 나타내는 것으로, 센서의 동작에 필요한 타이밍을 생성하여 각 블록에 공급하는 역할을 수행한다. 즉, TG(60)는 로오 드라이버(20)와, 아날로그 제어 블록(40) 및 컬럼 디코더(70)에 필요한 공급신호를 생성하게 된다. In addition, the TG 60 represents a timing generator, and generates a timing required for the operation of the sensor and supplies the generated timing to each block. That is, the TG 60 generates a supply signal for the row driver 20, the analog control block 40, and the column decoder 70.

또한, 컬럼 디코더(70)는 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하여 라인 메모리(50)에 저장되어 있는 픽셀 정보를 출력한다.In addition, the column decoder 70 decodes the address signal in the column direction and outputs pixel information stored in the line memory 50.

이러한 구성을 갖는 일반적인 이미지 센서는 하나의 단위 픽셀(11) 당 하나의 컬럼 버스를 통해 하나의 CDS 회로, ADC, 및 하나의 라인 메모리(50)가 연결된다. 이에 따라, 모든 픽셀 어레이(10)의 정보를 독출하여 리드 아웃 회로(30)에 전달하고, 이를 라인 메모리(50)에 저장하게 된다. In a typical image sensor having such a configuration, one CDS circuit, an ADC, and one line memory 50 are connected through one column bus per unit pixel 11. Accordingly, information of all the pixel arrays 10 is read and transferred to the readout circuit 30, and the information is stored in the line memory 50.

도 2는 픽셀의 정보를 샘플링하여 리드 아웃(1×2 sub sampling mode read out) 하는 종래의 서브 샘플링 모드(Sub Sampling mode) 이미지 센서를 나타낸 실시예이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional sub sampling mode image sensor that reads out information of a pixel and reads it out (1 × 2 sub sampling mode read out).

이미지 센서는 픽셀 어레이(100), 로오 드라이버(120), 리드 아웃 회로(130), 아날로그 제어 블록(140), 라인 메모리(150), TG(160) 및 컬럼 디코더(170)를 포함한다. The image sensor includes a pixel array 100, a row driver 120, a read out circuit 130, an analog control block 140, a line memory 150, a TG 160, and a column decoder 170.

여기서, 픽셀 어레이(100)는 로오 및 컬럼 방향으로 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀(Unit Pixel; 110)을 포함한다. 로오 드라이버(120)는 픽셀 어레이(100)의 로오 라인(row line)을 선택한다. Here, the pixel array 100 includes a plurality of unit pixels 110 arranged in a matrix in the row and column directions. The row driver 120 selects a row line of the pixel array 100.

그리고, 리드 아웃 회로(130)는 다수의 CDS(Correlated Double Sampling) 회로 및 다수의 ADC(Analog to Digital Converter)를 포함한다. CDS 회로는 단위 픽셀(110)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거한다. The readout circuit 130 includes a plurality of correlated double sampling (CDS) circuits and a plurality of analog to digital converters (ADCs). The CDS circuit eliminates fixed pattern noise of the unit pixel 110.

일반적으로 CMOS 이미지 센서는 신호 전하를 리드 아웃(Read-Out) 할 때 픽셀에서 발생하는 리셋 노이즈 성분을 제거하기 위해 CDS 회로를 사용하게 된다. 이러한 CDS 회로는 픽셀의 리셋 동작시 전압을 읽어내고, 신호 전하를 저장한 후 신호레벨을 읽어내어 그 차이를 출력하게 된다. In general, CMOS image sensors use CDS circuits to eliminate the reset noise component that occurs at the pixel when the signal charge is read out. The CDS circuit reads the voltage during the pixel reset operation, stores the signal charge, reads the signal level, and outputs the difference.

그리고, ADC는 이와 대응하는 CDS 회로로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다. 또한, 아날로그 제어 블록(140)은 리드 아웃 회로(130)의 동작을 제어한다. The ADC converts the analog video signal output from the corresponding CDS circuit into a digital video signal. In addition, the analog control block 140 controls the operation of the readout circuit 130.

그리고, 각 라인 메모리(150)는 픽셀 어레이(110)에 대응하는 컬럼 라인(column line)의 영상 정보를 저장한다. 여기서, 각 라인 메모리(150)는 2개의 로오 라인(row line)의 픽셀 정보를 순차적으로 저장하기 위한 2개의 래치(latch)로 구성될 수 있다.Each line memory 150 stores image information of a column line corresponding to the pixel array 110. Here, each line memory 150 may be composed of two latches for sequentially storing pixel information of two row lines.

또한, TG(160)는 타이밍 제너레이터(Timing Generator)를 나타내는 것으로 센서의 동작에 필요한 타이밍을 생성하여 공급하는 역할을 수행한다. 즉, TG(160)는 로오 드라이버(120)와, 아날로그 제어 블록(140) 및 컬럼 디코더(170)에 필요한 공급신호를 생성하게 된다. In addition, the TG 160 represents a timing generator, and generates and supplies a timing necessary for the operation of the sensor. That is, the TG 160 generates the supply signals required for the row driver 120, the analog control block 140, and the column decoder 170.

또한, 컬럼 디코더(170)는 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하여 라인 메모리(150)에 저장되어 있는 픽셀 정보를 출력한다.In addition, the column decoder 170 decodes the address signal in the column direction and outputs pixel information stored in the line memory 150.

이러한 구성을 갖는 일반적인 이미지 센서는 하나의 단위 픽셀(110) 당 하나의 컬럼 버스를 통해 하나의 CDS 회로, ADC 및 하나의 라인 메모리(150)가 연결된다. 그리고, 서브 샘플링 모드(Sub sampling mode)에서는 모든 픽셀의 정보가 리드 아웃(Read Out) 되는 것이 아니라, 일부의 픽셀 정보를 샘플링하여 해당 픽셀의 정보를 리드 아웃하고, 일부의 픽셀 정보는 리드 아웃 되지 않는다. In a typical image sensor having such a configuration, one CDS circuit, an ADC, and one line memory 150 are connected through one column bus per unit pixel 110. In the sub-sampling mode, all pixel information is not read out, but some pixel information is sampled to read out the corresponding pixel information, and some pixel information is not read out. Do not.

이에 따라, 픽셀의 정보를 리드 아웃 하는데 걸리는 시간이 줄어들게 되어 프레임 레이트(Frame rate)가 증가하게 된다. 하지만, 서브 샘플링 모드에서는 일부 픽셀의 정보가 스킵(Skip) 되어 모든 픽셀의 정보를 리드 아웃 하는 경우보다 이미지 질이 떨어지게 된다. As a result, the time taken to read out the pixel information is reduced, thereby increasing the frame rate. However, in the sub-sampling mode, the information of some pixels is skipped and the image quality is lower than that of reading out the information of all the pixels.

또한, 종래의 이미지 센서는 픽셀의 차지 도메인(Charge Domain)에서 컬러를 비닝(Binning) 할 수 있게 된다. 하지만, 이러한 경우 플로팅 확산 커패시턴스(Floating Diffusion Capacitance) 및 기생 커패시턴스(Parasitical Capacitance)의 증가로 인하여 변환 이득(Conversion Gain)이 오히려 떨어지게 된다. In addition, the conventional image sensor may bin the color in the charge domain of the pixel. However, in this case, the conversion gain is lowered due to the increase in floating diffusion capacitance and parasitical capacitance.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 더하거나, 평균하여 아날로그-디지털 변환(ADC)을 수행함으로써 서브 샘플링(Sub sampling)을 구현할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and can implement sub-sampling by adding or averaging pixels of the same color in an analog domain to perform analog-to-digital conversion (ADC). The purpose is to make it.

이러한 본 발명은 서브 샘플링 모드(Sub sampling mode)에서 모든 픽셀의 정보를 독출하고 같은 색상의 픽셀을 더하거나 평균하여 센싱 감도를 향상시키면서도 픽셀의 정보를 리드 아웃 하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. The present invention is to reduce the time required to read out the information of the pixel while reading the information of all the pixels in the sub-sampling mode and add or average the pixels of the same color to improve the sensing sensitivity. have.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는, 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 픽셀 어레이의 로오 라인을 선택하는 로오 드라이버; 다수의 단위 픽셀이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거하는 다수의 CDS 회로; 다수의 단위 픽셀 중 동일한 색을 갖는 단위 픽셀끼리의 픽셀 정보를 합하고, 다수의 CDS 회로로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 ADC; 다수의 ADC로부터 출력된 디지털 영상 신호를 저장하는 다수의 라인 메모리; 및 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 다수의 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 컬럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, a CMOS image sensor includes: a pixel array including a plurality of unit pixels arranged in a matrix; A row driver for selecting row lines of the pixel array; A plurality of CDS circuits for removing fixed pattern noise of a plurality of unit pixels; A plurality of ADCs for adding pixel information of unit pixels having the same color among a plurality of unit pixels, and converting analog image signals output from a plurality of CDS circuits into digital image signals; A plurality of line memories for storing digital image signals output from the plurality of ADCs; And a column decoder for decoding the address signal in the column direction and outputting image information stored in a plurality of line memories.

그리고, 본 발명은 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 픽셀 어레이의 로오 라인을 선택하는 로오 드라이버; 다수의 단위 픽셀이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거하고, 다수의 단위 픽셀 중 동일한 색을 갖는 단위 픽셀끼리의 픽셀 정보를 평균화하는 다수의 CDS 회로; 다수의 CDS 회로로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 ADC; 다수의 ADC로부터 출력된 디지털 영상 신호를 저장하는 다수의 라인 메모리; 및 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 다수의 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 컬럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention provides a pixel array including a plurality of unit pixels arranged in a matrix; A row driver for selecting row lines of the pixel array; A plurality of CDS circuits for removing fixed pattern noise of a plurality of unit pixels and averaging pixel information of unit pixels having the same color among the plurality of unit pixels; A plurality of ADCs for converting analog video signals output from a plurality of CDS circuits into digital video signals; A plurality of line memories for storing digital image signals output from the plurality of ADCs; And a column decoder for decoding the address signal in the column direction and outputting image information stored in a plurality of line memories.

또한, 본 발명은 제 1픽셀 정보를 저장하는 제 1단위 픽셀; 제 1픽셀 정보와 동일한 색을 갖는 제 2픽셀 정보를 저장하는 제 2단위 픽셀; 제 1단위 픽셀의 출력을 선택적으로 공급하는 제 1스위치; 제 2단위 픽셀의 출력을 선택적으로 공급하는 제 2스위치; 제 1스위치의 출력 전압을 방전하는 제 1커패시터; 제 2스위치의 출력 전압을 방전하는 제 2커패시터; 제 1스위치로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 3커패시터; 제 2스위치로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 4커패시터; 제 3커패시터의 출력과 제 4커패시터의 출력을 비교하여 해당하는 디지털 값을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention includes a first unit pixel for storing the first pixel information; A second unit pixel for storing second pixel information having the same color as the first pixel information; A first switch for selectively supplying an output of the first unit pixel; A second switch for selectively supplying an output of a second unit pixel; A first capacitor for discharging the output voltage of the first switch; A second capacitor for discharging the output voltage of the second switch; A third capacitor for storing a signal voltage applied from the first switch; A fourth capacitor for storing a signal voltage applied from the second switch; And an amplifier comparing the output of the third capacitor with the output of the fourth capacitor and outputting a corresponding digital value.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 CMOS 이미지 센서에 관한 구성도이다. 본 발명에서는 픽셀의 정보를 샘플링하여 1×2 서브 샘플링 모드(sub sampling mode)로 리드 아웃(read out) 하는 경우를 그 실시예로 설명하기로 한다. 3 is a block diagram of a CMOS image sensor of the present invention. In the present invention, a case where the information of the pixel is sampled and read out in a 1 × 2 sub sampling mode will be described as an embodiment.

본 발명은 픽셀 어레이(Pixel Array; 200), 로오 드라이버(Row Driver; 220), CDS(Correlated Double Sampling; 상관 이중 샘플링) 회로(230), ADC(Analog to Digital Converter;240), 아날로그 제어 블록(Analog Control Block; 250), 라인 메모리(Line Memory; 260), TG(Timing Generator; 270) 및 컬럼 디코더(Column Decoder; 280)를 포함한다. The present invention relates to a pixel array 200, a row driver 220, a correlated double sampling (CDS) circuit 230, an analog to digital converter 240, an analog control block An analog control block 250, a line memory 260, a timing generator 270, and a column decoder 280.

여기서, 픽셀 어레이(200)는 로오 및 컬럼 방향으로 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀(Unit Pixel; 210)을 포함한다. 로오 드라이버(220)는 픽셀 어레이(200)의 로오 라인(row line)을 선택한다. Here, the pixel array 200 includes a plurality of unit pixels 210 arranged in a matrix in the row and column directions. The row driver 220 selects a row line of the pixel array 200.

그리고, CDS 회로(230)는 단위 픽셀(210)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거한다. 그리고, ADC(240)는 이와 대응하는 CDS 회로(230)로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다.The CDS circuit 230 removes fixed pattern noise of the unit pixel 210. The ADC 240 converts the analog video signal output from the corresponding CDS circuit 230 into a digital video signal.

또한, 아날로그 제어 블록(250)은 CDS 회로(230) 및 ADC(240)의 동작을 제어한다. 그리고, 각 라인 메모리(260)는 픽셀 어레이(200)에 대응하는 컬럼 라인(column line)의 영상 정보를 저장한다. 여기서, 각 라인 메모리(260)는 2개의 로오 라인(row line)의 픽셀 정보를 순차적으로 저장하기 위한 2개의 래치(latch)로 구성될 수 있다.The analog control block 250 also controls the operation of the CDS circuit 230 and the ADC 240. Each line memory 260 stores image information of a column line corresponding to the pixel array 200. Here, each line memory 260 may be composed of two latches for sequentially storing pixel information of two row lines.

또한, TG(270)는 타이밍 제너레이터(Timing Generator)를 나타내는 것으로, 센서의 동작에 필요한 타이밍을 생성하여 각 블록에 공급하는 역할을 수행한다. 즉, TG(270)는 로오 드라이버(220)와, 아날로그 제어 블록(250) 및 컬럼 디코더(280)에 필요한 공급신호를 생성하게 된다. In addition, the TG 270 represents a timing generator, and generates a timing required for the operation of the sensor and supplies the generated timing to each block. That is, the TG 270 generates a supply signal for the row driver 220, the analog control block 250, and the column decoder 280.

또한, 컬럼 디코더(280)는 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하여 라인 메모리(260)에 저장되어 있는 픽셀 정보를 출력한다.In addition, the column decoder 280 decodes the address signal in the column direction and outputs pixel information stored in the line memory 260.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 이미지 센서는 모든 픽셀 어레이(200)의 정보가 리드 아웃 되어 CDS 회로(230) 및 ADC(240)를 통해 컬러 픽셀 정보가 합해지게 된다. 그리고, CDS 회로(230) 및 ADC(240)를 통해 합해진 컬러 정보는 ADC(240)를 거쳐 라인 메모리(260)에 저장된다. In the image sensor of the present invention having such a configuration, information of all the pixel arrays 200 is read out so that color pixel information is summed through the CDS circuit 230 and the ADC 240. The color information summed by the CDS circuit 230 and the ADC 240 is stored in the line memory 260 via the ADC 240.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the present invention having such a configuration as follows.

도 3의 픽셀 어레이(200)에서 첫 번째 로오 라인(Row line)에 R,Gr,R,Gr...순의 컬러 픽셀이 나열되며, 두 번째 로오 라인에 Gb,B,Gb,B... 순의 컬러 픽셀이 나열된다고 가정한다. In the pixel array 200 of FIG. 3, color pixels in the order of R, Gr, R, Gr ... are listed in the first row line, and Gb, B, Gb, B .. Assume that the sequence of color pixels is listed.

도 2의 종래 구조에서는 픽셀 어레이의 첫 번째와 두 번째 컬럼 라인에서 리드된 픽셀 정보가 CDS 회로, ADC를 거쳐 컬럼 디코더를 통해 리드 아웃 된다. 그리고, 세 번째와 네 번째 컬럼 라인의 픽셀 정보는 리드 아웃 하지 않고 스킵(Skip) 하게 된다. In the conventional structure of FIG. 2, pixel information read in the first and second column lines of the pixel array is read out through the column decoder through the CDS circuit and the ADC. The pixel information of the third and fourth column lines is skipped without reading out.

즉, 하나의 로오 라인 상에서 첫 번째와 두 번째 컬럼 라인의 R,Gr 픽셀은 리드 아웃하고, 그 다음 세 번째와 네 번째 컬럼 라인의 R,GR은 스킵(Skip) 하게 되며, 그 다음의 로오 라인에서도 마찬가지로 픽셀을 리드 아웃 하게 된다. That is, R, Gr pixels of the first and second column lines are read out on one row line, and R, GR of the third and fourth column lines are skipped, and the next row line In the same way, the pixel is read out.

하지만, 본 발명에서는 픽셀 어레이(200)의 모든 단위 픽셀(210)을 리드 아웃 하게 된다. 즉, 모든 픽셀 어레이(200)의 픽셀 정보가 CDS 회로(230) 및 ADC(240)에 전달된 이후에, 아날로그 비닝(Analog Binning) 동작에 의해 동일한 색상의 픽셀이 더해지게 된다. However, in the present invention, all the unit pixels 210 of the pixel array 200 are read out. That is, after the pixel information of all the pixel arrays 200 is transferred to the CDS circuit 230 and the ADC 240, pixels of the same color are added by an analog binning operation.

그리고, CDS 회로(230)를 통해 하나의 증폭기 A에서 아날로그-디지털 변환된 이후에, 디지털 데이터가 라인 메모리(260)에 저장된다. 이후에, 라인 메모리(260)에 저장된 디지털 데이터 값을 컬럼 디코더(280)를 통해 후단의 영상 신호 처리기(Image Signal Processing;ISP)로 전달하게 된다. And, after analog-to-digital conversion in one amplifier A through the CDS circuit 230, the digital data is stored in the line memory 260. Thereafter, the digital data value stored in the line memory 260 is transferred to the image signal processing (ISP) at a later stage through the column decoder 280.

여기서, ISP는 CMOS 이미지 센서에서 검출된 영상신호와 화면에 디스플레이되어야 할 영상 신호와의 차이를 보정하여 신호의 일그러짐을 보정하고(gamma correction), 감마 보정된 영상 신호 중 불충분한 색상에 대한 화소 입력으로부터 완전한 영상 데이터를 변환하도록 한다. Here, the ISP corrects the difference between the image signal detected by the CMOS image sensor and the image signal to be displayed on the screen (gamma correction), and inputs a pixel for insufficient color among the gamma corrected image signals. To convert the complete image data.

도 4는 도 3의 픽셀 어레이(200), CDS(Correlated Double Sampling) 회로(230) 및 ADC(240)에 관한 상세 회로도이다. 본 발명에서는 픽셀 어레이(200)의 단위 픽셀(210)이 4TR 구조인 것을 그 실시예로 설명하기로 한다. 4 is a detailed circuit diagram illustrating the pixel array 200, the correlated double sampling (CDS) circuit 230, and the ADC 240 of FIG. 3. According to the exemplary embodiment of the present invention, the unit pixel 210 of the pixel array 200 has a 4TR structure.

각각의 단위 픽셀(210)은 포토 다이오드 PD, 리셋 트랜지스터 T1, 전송 트랜지스터 T2, 구동 트랜지스터 T3 및 선택 트랜지스터 T4를 포함한다.Each unit pixel 210 includes a photodiode PD, a reset transistor T1, a transfer transistor T2, a driving transistor T3, and a selection transistor T4.

여기서, 포토 다이오드 PD는 전송 트랜지스터 T2와 접지전압단 사이에 연결되어 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성한다. 리셋 트랜지스터 T1는 전원전압 VDD 인가단과 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node) FD 사이에 연결된다. 이러한 리셋 트랜지스터 T1는 다음 영상 정보의 검출을 위해 리셋 신호 RT에 응답하여 플로우팅 확산 노드 FD에 저장되어 있는 전하를 배출한다.Here, the photodiode PD is connected between the transfer transistor T2 and the ground voltage terminal to generate a photocharge corresponding to the optical image of the subject. The reset transistor T1 is connected between the supply voltage VDD applying stage and the floating diffusion node FD. This reset transistor T1 discharges the charge stored in the floating diffusion node FD in response to the reset signal RT for detection of the next image information.

그리고, 전송 트랜지스터 T2는 플로우팅 확산 노드 FD와 포토 다이오드 PD 사이에 연결되고, 전송 신호 TX에 응답하여 포토 다이오드 PD에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드 FD로 전송한다. Then, the transfer transistor T2 is connected between the floating diffusion node FD and the photodiode PD, and transmits the photocharge generated in the photodiode PD to the floating diffusion node FD in response to the transmission signal TX.

구동 트랜지스터 T3는 전원전압 VDD 인가단과 선택 트랜지스터 T4 사이에 연결되어 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행한다. 또한, 선택 트랜지스터 T4는 구동 트랜지스터 T3와 픽셀 정보 출력단 사이에 연결되고, 선택 신호 LS에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행할 수 있다. The driving transistor T3 is connected between the supply voltage VDD applying terminal and the selection transistor T4 to serve as a source follower. In addition, the selection transistor T4 is connected between the driving transistor T3 and the pixel information output terminal, and may perform addressing by switching in response to the selection signal LS.

이러한 구성을 갖는 단위 픽셀(210)은 단위 픽셀(210_1)을 통해 픽셀 정보 P0_Gr0를 출력하고, 단위 픽셀(210_2)을 통해 픽셀 정보 P0_R0를 출력한다. 그리고, 단위 픽셀(210_3)을 통해 픽셀 정보 P0_Gr1를 출력하고, 단위 픽셀(210_4)을 통해 픽셀 정보 P0_R1를 출력한다. The unit pixel 210 having such a configuration outputs pixel information P0_Gr0 through the unit pixel 210_1 and outputs pixel information P0_R0 through the unit pixel 210_2. The pixel information P0_Gr1 is output through the unit pixel 210_3, and the pixel information P0_R1 is output through the unit pixel 210_4.

한편, CDS 회로(230_1)는 스위치 SW1와, 커패시터 Ch1,Cs1를 포함한다. 그리고, CDS 회로(230_2)는 스위치 SW2와, 커패시터 Ch2,Cs2를 포함한다. CDS 회로(230_3)는 스위치 SW3와, 커패시터 Ch3,Cs3를 포함한다. CDS 회로(230_4)는 스위치 SW4와, 커패시터 Ch4,Cs4를 포함한다.On the other hand, the CDS circuit 230_1 includes a switch SW1 and capacitors Ch1 and Cs1. The CDS circuit 230_2 includes a switch SW2 and capacitors Ch2 and Cs2. The CDS circuit 230_3 includes a switch SW3 and capacitors Ch3, Cs3. CDS circuit 230_4 includes switch SW4 and capacitors Ch4, Cs4.

여기서, 단위 픽셀(210_1~210_4)의 어레이와 CDS 회로(230_1~230_4)는 일대일 대응하여 형성되며, 그 개수는 동일하다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 4개의 단위 픽셀(210_1~210_4)과 4개의 CDS 회로(230_1~230_4)가 구비된 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 픽셀 및 CDS 회로의 개수는 제한되지 않는다. Here, the array of unit pixels 210_1 to 210_4 and the CDS circuits 230_1 to 230_4 are formed in one-to-one correspondence, and the number thereof is the same. In the exemplary embodiment of the present invention, for the convenience of description, four unit pixels 210_1 to 210_4 and four CDS circuits 230_1 to 230_4 are provided. However, the present invention is not limited thereto. The number is not limited.

스위치 SW1~SW4는 단위 픽셀(210)과 CDS 회로(230)를 선택적으로 연결한다. 그리고, 홀수 컬럼에 연결된 스위치 SW1,SW3는 동일한 제어 스위치에 의해 구동되며, 짝수 컬럼에 연결된 스위치 SW2,SW4는 또 다른 제어 스위치에 의해 구동된다. 그리고, 스위치 SW1~SW4는 픽셀 어레이의 수가 증가할수록 그 개수도 함께 증가하게 된다. 또한, 스위치 SW1~SW4가 턴 온 된 경우 단위 픽셀(210)의 픽셀 정보가 CDS회로(230)에 전달된다. The switches SW1 to SW4 selectively connect the unit pixel 210 and the CDS circuit 230. The switches SW1 and SW3 connected to the odd column are driven by the same control switch, and the switches SW2 and SW4 connected to the even column are driven by another control switch. The number of switches SW1 to SW4 increases with the number of pixel arrays. In addition, when the switches SW1 to SW4 are turned on, pixel information of the unit pixel 210 is transmitted to the CDS circuit 230.

그리고, 커패시터 Ch1~Ch4는 스위치 SW1~SW4와 접지전압단 사이에 각각 연결되어, 스위치 SW1~SW4로부터 인가되는 신호 전압을 방전한다. 또한, 커패시터 Cs1~Cs4는 스위치 SW1~SW4와 증폭기 A1~A4의 네가티브(-) 입력단 사이에 각각 연결된다. 이러한 커패시터 Cs1~Cs4는 스위치 SW1~SW4를 통해 인가된 단위 픽셀(210)의 감지 전압을 저장하게 된다. The capacitors Ch1 to Ch4 are connected between the switches SW1 to SW4 and the ground voltage terminal, respectively, to discharge the signal voltages applied from the switches SW1 to SW4. In addition, capacitors Cs1 to Cs4 are connected between the switches SW1 to SW4 and the negative input terminals of the amplifiers A1 to A4, respectively. The capacitors Cs1 to Cs4 store the sensing voltage of the unit pixel 210 applied through the switches SW1 to SW4.

여기서, 커패시터 Ch1~Ch4의 사이즈는 모두 동일하며, 커패시터 Cs1~Cs4의 사이즈도 모두 동일하게 설정된다. Here, the sizes of the capacitors Ch1 to Ch4 are all the same, and the sizes of the capacitors Cs1 to Cs4 are all set the same.

또한, ADC(240_1)는 스위치 SS1,S1,SW5와, 증폭기 A1를 포함한다. ADC(240_2)는 스위치 SS2,S2,SW6와, 증폭기 A2를 포함한다. ADC(240_3)는 스위치 S3,SW7와, 증폭기 A3를 포함한다. ADC(240_4)는 스위치 S4,SW8와, 증폭기 A4를 포함한다. In addition, ADC 240_1 includes switches SS1, S1, SW5, and amplifier A1. ADC 240_2 includes switches SS2, S2, SW6 and amplifier A2. ADC 240_3 includes switches S3, SW7 and amplifier A3. ADC 240_4 includes switches S4, SW8 and amplifier A4.

홀수 컬럼에 연결된 스위치 SW5,SW7는 스위치 SS1에 의해 연결되어 구동되며, 짝수 컬럼에 연결된 스위치 SW6,SW8는 다른 스위치 SS2에 의해 연결되어 구동된다. 그리고, 홀수 컬럼에 연결된 스위치 SW5,SW7는 동일한 제어 스위치에 의해 연결되어 구동되며, 짝수 컬럼에 연결된 스위치 SW6,SW8는 또 다른 제어 스위치에 의해 연결되어 구동된다. Switches SW5 and SW7 connected to odd columns are connected and driven by switches SS1, and switches SW6 and SW8 connected to even columns are connected and driven by other switches SS2. The switches SW5 and SW7 connected to the odd columns are connected and driven by the same control switch, and the switches SW6 and SW8 connected to the even columns are connected and driven by another control switch.

여기서, 스위치 SS1는 동일한 컬러를 갖는 단위 픽셀(210_1,210_3)에서 증폭기 A1의 포지티브(+) 입력단과 증폭기 A3의 네가티브(-) 입력단을 연결한다. 그리고, 스위치 SS2는 동일한 컬러를 갖는 단위 픽셀(210_2,210_4)에서 증폭기 A2의 포 지티브(+) 입력단과 증폭기 A4의 네가티브(-) 입력단을 연결한다. Here, the switch SS1 connects the positive input terminal of the amplifier A1 and the negative input terminal of the amplifier A3 in the unit pixels 210_1 and 210_3 having the same color. The switch SS2 connects the positive input terminal of the amplifier A2 and the negative input terminal of the amplifier A4 in the unit pixels 210_2 and 210_4 having the same color.

또한, 스위치 S1~S4는 전압 VRAMP을 선택적으로 공급 또는 차단할 수 있도록 한다. 여기서, 스위치 S1~S4는 각 컬럼 라인에 하나씩 구비되며, 동일한 타이밍에서 그 구동이 제어된다. In addition, the switches S1 to S4 allow the voltage VRAMP to be selectively supplied or cut off. Here, one switch S1 to S4 is provided in each column line, and its driving is controlled at the same timing.

이러한 스위치 SS1,SS2,S1~S4는 1×2 서브 샘플링 모드에서만 동작되며, 모든 픽셀의 정보를 리드아웃(Full resolution read out) 하는 풀 모드(Full Mode)에서는 스위치 SS1,SS2는 항상 오프 상태이고, 스위치 S1~S4는 항상 턴 온 상태를 유지하게 된다.The switches SS1, SS2, S1 to S4 operate only in the 1 × 2 subsampling mode. In the full mode, which reads out all pixel information, the switches SS1 and SS2 are always in the OFF state. , Switches S1 ~ S4 are always turned on.

본 발명에서는 스위치 SS1가 두 개의 컬럼(예를 들면, 홀수 컬럼) 당 하나 구비되며, 스위치 SS2가 두 개의 컬럼(예를 들면, 짝수 컬럼) 당 하나 구비되도록 한다. In the present invention, one switch SS1 is provided per two columns (eg, odd columns) and one switch SS2 is provided per two columns (eg, even columns).

도 5는 도 4의 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(230) 및 ADC(240)를 간략하게 도시한 회로도이다. 본 발명은 2개의 단위 픽셀(210_1,210_3)에 하나의 스위치 S1가 포함되며, 하나의 증폭기 A1가 연결되어 있다. 그리고, 2개의 단위 픽셀(210_2,210_4)에 하나의 스위치 S2가 포함되며, 하나의 증폭기 A2가 연결되어 있다.FIG. 5 is a circuit diagram schematically illustrating a correlated double sampling (CDS) circuit 230 and an ADC 240 of FIG. 4. In the present invention, one switch S1 is included in two unit pixels 210_1 and 210_3, and one amplifier A1 is connected. In addition, one switch S2 is included in the two unit pixels 210_2 and 210_4, and one amplifier A2 is connected.

도 5에서는 그린 컬러를 갖는 단위 픽셀(210_1,210_3)의 픽셀 정보를 합산하는 경우를 그 실시예로 설명하기로 한다. In FIG. 5, a case in which the pixel information of the unit pixels 210_1 and 210_3 having the green color are added together will be described as an exemplary embodiment.

그린 컬러를 갖는 단위 픽셀(210_1,210_3)을 연결하는 스위치 SS1가 턴 온 될 경우를 가정한다. 이러한 경우, 증폭기 A1의 네가티브(-) 단자인 노드 NDB는 단위 픽셀(210_1)과 연결되고, 포지티브(+) 단자인 노드 NDA는 단위 픽셀(210_3)과 연결된다. Assume that the switch SS1 connecting the unit pixels 210_1 and 210_3 having the green color is turned on. In this case, the node NDB which is the negative terminal of the amplifier A1 is connected to the unit pixel 210_1, and the node NDA which is the positive terminal is connected to the unit pixel 210_3.

이러한 증폭기 A1는 노드 NDB,NDA로부터 인가되는 픽셀 정보 P0_Gr0,P0_Gr1를 수신하여 비교하여 해당하는 디지털 값을 출력하게 된다. The amplifier A1 receives and compares pixel information P0_Gr0 and P0_Gr1 applied from the nodes NDB and NDA, and outputs corresponding digital values.

본 발명에서는 동일한 컬러를 갖는 2개의 단위 픽셀 정보를 합산하는 경우를 그 실시예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 경우에 따라서 2개 이상의 단위 픽셀 정보를 스위칭 소자를 통해 합산할 수도 있다. In the present invention, a case in which two unit pixel information having the same color is added is described as an embodiment. However, the present invention is not limited thereto, and in some cases, at least two unit pixel information may be summed through a switching element. .

이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 도 6의 동작 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. An operation process of the present invention having such a configuration will be described below with reference to the operation timing diagram of FIG. 6.

먼저, 도 4에서와 같이 한 개의 로오 라인에 4개의 컬럼 라인과 4개의 단위 픽셀(210_1~210_4)이 있다고 가정한다. 이러한 경우 4개의 컬럼 라인에 있는 단위 픽셀(210_1~210_4)은 그린(Green), 레드(Red), 그린(Green), 레드(Red) 등의 순서로 신호를 독출할 수 있도록 순차적으로 나열된다. 즉, 각각의 단위 픽셀(210_1~210_4)은 픽셀 정보 P0_Gr0, P0_R0, P0_Gr1, P0_R1를 출력한다. First, it is assumed that there are four column lines and four unit pixels 210_1 to 210_4 in one row line as shown in FIG. 4. In this case, the unit pixels 210_1 to 210_4 in the four column lines are sequentially arranged to read signals in the order of Green, Red, Green, Red, and the like. That is, each unit pixel 210_1 to 210_4 outputs pixel information P0_Gr0, P0_R0, P0_Gr1, and P0_R1.

이 중에서 그린 정보를 출력하는 단위 픽셀(210_1,210_3)은 스위치 SS1를 통해 연결된다. 이때, 단위 픽셀(210_1)에서 증폭기 A1의 포지티브 단자(+)와, 단위 픽셀(210_3)에서 증폭기 A3의 네가티브(-) 단자가 스위치 SS1를 통해 서로 연결된다. The unit pixels 210_1 and 210_3 that output the green information are connected through the switch SS1. In this case, the positive terminal (+) of the amplifier A1 in the unit pixel 210_1 and the negative (−) terminal of the amplifier A3 in the unit pixel 210_3 are connected to each other through the switch SS1.

반면에, 레드 정보를 출력하는 단위 픽셀(210_2,210_4)은 스위치 SS2를 통해 연결된다. 이때, 단위 픽셀(210_2)에서 증폭기 A2의 포지티브 단자(+)와, 단위 픽 셀(210_4)에서 증폭기 A4의 네가티브(-) 단자가 스위치 SS2를 통해 서로 연결된다. On the other hand, unit pixels 210_2 and 210_4 that output red information are connected through the switch SS2. At this time, the positive terminal (+) of the amplifier A2 in the unit pixel 210_2 and the negative terminal (-) of the amplifier A4 in the unit pixel 210_4 are connected to each other through the switch SS2.

본 발명에서는 4개의 컬럼 라인이 있는 경우를 그 실시예로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 이러한 4개의 컬럼 라인이 연속적으로 반복 형성되어 픽셀과 컬럼 라인이 전체 어레이로 연결되어 구현될 수도 있다. In the present invention, a case in which there are four column lines is described as an embodiment. However, the present invention is not limited thereto, and the four column lines may be repeatedly formed in succession so that the pixel and the column lines are connected to the entire array. have.

또한, 본 발명은 1×2 서브 샘플링 모드(sub sampling mode)에서 스위치 SS1,SS2가 항상 턴 온 상태를 유지한다. In addition, in the present invention, the switches SS1 and SS2 are always turned on in the 1 × 2 sub sampling mode.

그리고, 구간(1)에서 신호 샘플링(Signal Sampling)을 수행하기 위해 선택 신호 LS가 활성화되면 선택 트랜지스터 T4가 턴 온 된다. 이 상태에서 리셋 신호 RT가 활성화되면 리셋 트랜지스터 T1가 턴 온 된다. 이에 따라, 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node) FD에 저장되어 있는 전하를 배출하여 리셋 전압을 리드 하게 된다. In addition, when the selection signal LS is activated to perform signal sampling in the interval 1, the selection transistor T4 is turned on. In this state, the reset transistor T1 is turned on when the reset signal RT is activated. Accordingly, the charge stored in the floating diffusion node FD is discharged to lead the reset voltage.

그리고, 스위치 S1가 턴 온 된 상태에서 스위치 SW1,SW3가 턴온되어 단위 픽셀(210_1,210_3)의 리셋 신호가 독출된다. 이때, 증폭기 A1의 포지티브(+) 단자는 레퍼런스 전압 VREFP이 인가되는 것이 바람직하다. 그리고, 전송 신호 TX,TX_S는 비활성화 상태를 유지하여 전송 트랜지스터 T2는 턴 오프 상태를 유지하게 된다. Then, while the switch S1 is turned on, the switches SW1 and SW3 are turned on to read the reset signals of the unit pixels 210_1 and 210_3. At this time, it is preferable that the reference voltage VREFP is applied to the positive terminal of the amplifier A1. In addition, the transmission signals TX and TX_S remain in an inactive state, and thus the transmission transistor T2 is maintained in a turned off state.

이후에, 구간(1)과 구간(2) 사이에서 리셋 신호 RT가 비활성화되어 리셋 트랜지스터 T1가 턴 오프 됨으로써 리셋 동작이 중지된다. 그리고, 구간(1)과 구간(2) 사이에서 스위치 S1가 턴 오프 된다. 이에 따라, 증폭기 A1에 전압 VRAMP이 공급되지 않도록 한다. Thereafter, the reset signal RT is deactivated between the interval 1 and the interval 2 so that the reset transistor T1 is turned off to stop the reset operation. The switch S1 is turned off between the section 1 and the section 2. Accordingly, the voltage VRAMP is not supplied to the amplifier A1.

다음에, 구간(2)에서 전송 신호 TX_S가 활성화되면, 단위 픽셀 (210_3,210_4)의 전송 트랜지스터 T2가 턴 온 된다. 이에 따라, 단위 픽셀(210_3)의 픽셀 정보 P0_Gr1와, 단위 픽셀(210_4)의 픽셀 정보 P0_R1가 독출된다. 따라서, 도 5의 노드 NDA에는 VREF-ΔV1의 전압이 저장된다. 여기서, ΔV1=Vreset of Gr1-Vsignal of Gr1를 나타낸다. Next, when the transmission signal TX_S is activated in the section 2, the transmission transistor T2 of the unit pixels 210_3 and 210_4 is turned on. Accordingly, the pixel information P0_Gr1 of the unit pixel 210_3 and the pixel information P0_R1 of the unit pixel 210_4 are read. Accordingly, the voltage of VREF-ΔV1 is stored in the node NDA of FIG. 5. Here, ΔV1 = Vreset of Gr1-Vsignal of Gr1.

이어서, 구간(3)에서 스위치 SW5가 턴 온 되면, 노드 NDA의 샘플링 전압 VREF-ΔV1이 노드 NDB에 전달되어 증폭기 A1의 노드 NDB에 샘플링된다. Subsequently, when the switch SW5 is turned on in the section 3, the sampling voltage VREF-ΔV1 of the node NDA is transferred to the node NDB and sampled by the node NDB of the amplifier A1.

다음에, 구간(4)에서 이후에 더해질 픽셀의 전송 신호 TX가 활성화되면, 단위 픽셀(210_1,210_2)의 전송 트랜지스터 T2가 턴 온 된다. 이에 따라, 단위 픽셀(210_1)의 픽셀 정보 P0_Gr0와, 단위 픽셀(210_2)의 픽셀 정보 P0_R0가 독출된다. Next, when the transmission signal TX of the pixel to be added later is activated in the interval 4, the transmission transistor T2 of the unit pixels 210_1 and 210_2 is turned on. Accordingly, the pixel information P0_Gr0 of the unit pixel 210_1 and the pixel information P0_R0 of the unit pixel 210_2 are read.

이때, 노드 NDB는 VREF-ΔV1-ΔV0로 전위 변동이 발생한다. 여기서, ΔV0=Vreset of Gr0-Vsignal of Gr0를 나타낸다. 그리고, 샘플링 스위치인 스위치 SW1가 턴 오프 됨으로써 아날로그-디지털 변환을 수행하기 위한 준비를 하게 된다. At this time, the node NDB has a potential change to VREF-ΔV1-ΔV0. DELTA V0 = Vreset of Gr0-Vsignal of Gr0. Then, the switch SW1, which is a sampling switch, is turned off to prepare for performing analog-to-digital conversion.

이후에, 아날로그-디지털 변환을 수행하기 위해 스위치 S1가 턴 온 된다. 그리고, 구간(5)에서 전압 VRAMP이 두 개의 동일한 컬러(예를 들면, Gr)의 신호의 합을 나타내는 전압 (ΔV1+ΔV0)으로 떨어질 때 ADC(240)가 동작하게 된다. Thereafter, the switch S1 is turned on to perform the analog-to-digital conversion. In operation 5, the ADC 240 operates when the voltage VRAMP drops to a voltage ΔV1 + ΔV0 representing a sum of signals of two identical colors (eg, Gr).

그리고, ADC(240)에서 카운팅 된 정보가 라인 메모리(260)의 래치에 저장된다. 이때, 전압 VRAMP의 스윙 범위(Swing range)는 풀 모드(Full Mode)와 비교했을 경우 2 배가 되어야 한다. Information counted by the ADC 240 is stored in a latch of the line memory 260. At this time, the swing range of the voltage VRAMP should be doubled when compared to the full mode.

[표 1]은 도 6의 동작 타이밍도에서 각 구간의 전압 레벨을 나타낸다. Table 1 shows voltage levels of respective sections in the operation timing diagram of FIG. 6.

구간(1)Section (1) 구간(2)Section (2) 구간(3)Section (3) 구간(4)Section (4) 구간(5)Section (5) 노드 NDA의 전압Voltage at node NDA VREFPVREFP VREFP-ΔV1VREFP-ΔV1 VREFP-ΔV1VREFP-ΔV1 VREFP-ΔV1VREFP-ΔV1 from VREFP to VREFNfrom VREFP to VREFN 노드 NDB의 전압Voltage at node NDB unknownunknown unknownunknown VREFP-ΔV1VREFP-ΔV1 VREFP-ΔV1-ΔV0VREFP-ΔV1-ΔV0 VREFP-ΔV1-ΔV0VREFP-ΔV1-ΔV0

[표 1]에서 보는 바와 같이, 구간(5)에서 ADC(240)가 동작하는 시점은 VREFP-(ΔV1+ΔV0) 전압보다 전압 VRAMP 레벨이 작아질 때이다. 따라서, 정확히 전압 (ΔV1+ΔV0)이 되는 시점에서 ADC(240)가 동작하게 된다. 이에 따라, 구간(5)에서 전압 VRAMP 레벨을 VREFP 전압에서 VREFN 전압 레벨로 변화시켜 아날로그-디지털 변환을 수행하게 된다. As shown in Table 1, the time point at which the ADC 240 operates in the section 5 is when the voltage VRAMP level is smaller than the VREFP- (ΔV1 + ΔV0) voltages. Therefore, the ADC 240 operates at the time when the voltage DELTA V1 + DELTA V0 is exactly reached. Accordingly, analog-to-digital conversion is performed by changing the voltage VRAMP level from the VREFP voltage to the VREFN voltage level in the section 5.

즉, 증폭기 A의 출력은 라인 메모리(260)에 제공되며, ADC의 구간 중 순차적으로 변화되는 디지털 코드의 값을 증폭기 A의 출력 전압이 변화되는 순간부터 라인 메모리(260)에 저장함으로써 ADC 동작이 이루어진다 That is, the output of the amplifier A is provided to the line memory 260, the ADC operation by storing the value of the digital code that is sequentially changed in the period of the ADC in the line memory 260 from the moment the output voltage of the amplifier A is changed Is done

이러한 본 발명은 동일한 색을 갖는 픽셀의 신호 전압이 정확히 가산되어 ADC 동작이 수행되도록 한다. 이에 따라, 동일한 신호에 해당하는 픽셀의 값을 더함으로써 신호 감도가 증가하게 된다. 이러한 본 발명은 별도의 커패시터의 추가가 불필요하고 스위치를 통해 간단한 방법으로 구현할 수 있게 된다. The present invention accurately adds signal voltages of pixels having the same color to perform ADC operation. Accordingly, the signal sensitivity is increased by adding the values of the pixels corresponding to the same signal. This invention does not require the addition of a separate capacitor and can be implemented in a simple manner through a switch.

한편, 도 7은 본 발명의 CMOS 이미지 센서에 관한 다른 실시예이다. 본 발명에서는 픽셀의 정보를 샘플링하여 1×2 서브 샘플링 모드(sub sampling mode)로 리드 아웃(read out) 하는 경우를 그 실시예로 설명하기로 한다. 7 is another embodiment of the CMOS image sensor of the present invention. In the present invention, a case where the information of the pixel is sampled and read out in a 1 × 2 sub sampling mode will be described as an embodiment.

본 발명은 픽셀 어레이(Pixel Array; 300), 로오 드라이버(Row Driver; 320), CDS(Correlated Double Sampling,상관 이중 샘플링) 회로(330), ADC(Analog to Digital Converter;340), 아날로그 제어 블록(Analog Control Block; 350), 라인 메모리(Line Memory; 360), TG(Timing Generator; 370) 및 컬럼 디코더(Column Decoder; 380)를 포함한다. The present invention relates to a pixel array 300, a row driver 320, a correlated double sampling (CDS) circuit 330, an analog to digital converter (ADC) 340, an analog control block ( An analog control block 350, a line memory 360, a timing generator 370, and a column decoder 380.

여기서, 픽셀 어레이(300)는 로오 및 컬럼 방향으로 매트릭스 배열된 다수의 단위 픽셀(Unit Pixel; 310)을 포함한다. 로오 드라이버(320)는 픽셀 어레이(300)의 로오 라인(row line)을 선택한다. Here, the pixel array 300 includes a plurality of unit pixels 310 arranged in a matrix in the row and column directions. The row driver 320 selects a row line of the pixel array 300.

그리고, CDS 회로(330)는 단위 픽셀(310)이 갖는 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거한다. 그리고, ADC(340)는 이와 대응하는 CDS 회로(330)로부터 출력된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다.The CDS circuit 330 removes fixed pattern noise of the unit pixel 310. The ADC 340 converts the analog video signal output from the corresponding CDS circuit 330 into a digital video signal.

또한, 아날로그 제어 블록(350)은 CDS 회로(330) 및 ADC(340)의 동작을 제어한다. 그리고, 각 라인 메모리(360)는 픽셀 어레이(300)에 대응하는 컬럼 라인(column line)의 영상 정보를 저장한다. 여기서, 각 라인 메모리(360)는 2개의 로오 라인(row line)의 픽셀 정보를 순차적으로 저장하기 위한 2개의 래치(latch)로 구성될 수 있다.The analog control block 350 also controls the operation of the CDS circuit 330 and the ADC 340. Each line memory 360 stores image information of a column line corresponding to the pixel array 300. Here, each line memory 360 may include two latches for sequentially storing pixel information of two row lines.

또한, TG(370)는 타이밍 제너레이터(Timing Generator)를 나타내는 것으로 센서의 동작에 필요한 타이밍을 생성하여 공급하는 역할을 수행한다. 즉, TG(370)는 로오 드라이버(320)와, 아날로그 제어 블록(350) 및 컬럼 디코더(380)에 필요한 공급신호를 생성하게 된다. In addition, the TG 370 represents a timing generator and generates and supplies a timing necessary for the operation of the sensor. That is, the TG 370 generates the supply signals required for the row driver 320, the analog control block 350, and the column decoder 380.

또한, 컬럼 디코더(380)는 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하여 라인 메모리(360)에 저장되어 있는 픽셀 정보를 출력한다.In addition, the column decoder 380 decodes the address signal in the column direction and outputs pixel information stored in the line memory 360.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 이미지 센서는 모든 픽셀 어레이(300)의 정보가 리드 아웃 되어 CDS 회로(330) 및 ADC(340)를 통해 컬러 픽셀 정보가 합해져 평균화된다. 그리고, CDS 회로(330) 및 ADC(340)를 통해 평균화된 컬러 정보는 ADC(340)를 거쳐 라인 메모리(260)에 저장된다. In the image sensor of the present invention having such a configuration, information of all the pixel arrays 300 is read out and the color pixel information is summed and averaged through the CDS circuit 330 and the ADC 340. Color information averaged through the CDS circuit 330 and the ADC 340 is stored in the line memory 260 via the ADC 340.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the present invention having such a configuration as follows.

도 7의 픽셀 어레이(300)에서 첫 번째 로오 라인(Row line)에 R,Gr,R,Gr...순의 컬러 픽셀이 나열되며, 두 번째 로오 라인에 Gb,B,Gb,B... 순의 컬러 픽셀이 나열된다고 가정한다. In the pixel array 300 of FIG. 7, color pixels in the order of R, Gr, R, Gr ... are listed in the first row line, and Gb, B, Gb, B .. Assume that the sequence of color pixels is listed.

도 2의 종래 구조에서는 픽셀 어레이의 첫 번째와 두 번째 컬럼 라인에서 리드된 픽셀 정보가 CDS 회로, ADC를 거쳐 컬럼 디코더를 통해 리드 아웃 된다. 그리고, 세 번째와 네 번째 컬럼 라인의 픽셀 정보는 리드 아웃 하지 않고 스킵(Skip) 하게 된다. In the conventional structure of FIG. 2, pixel information read in the first and second column lines of the pixel array is read out through the column decoder through the CDS circuit and the ADC. The pixel information of the third and fourth column lines is skipped without reading out.

즉, 하나의 로오 라인 상에서 첫 번째와 두 번째 컬럼 라인의 R,Gr 픽셀은 리드 아웃하고, 그 다음 세 번째와 네 번째 컬럼 라인의 R,GR은 스킵(Skip) 하게 되며, 그 다음의 로오 라인에서도 마찬가지로 픽셀을 리드 아웃 하게 된다. That is, R, Gr pixels of the first and second column lines are read out on one row line, and R, GR of the third and fourth column lines are skipped, and the next row line In the same way, the pixel is read out.

하지만, 본 발명에서는 픽셀 어레이(300)의 모든 단위 픽셀(310)을 리드 아웃 하게 된다. 즉, 모든 픽셀 어레이(300)의 픽셀 정보가 CDS 회로(330) 및 ADC(340)에 전달된 이후에, 아날로그 비닝(Analog Binning) 동작에 의해 동일한 색상의 픽셀이 더해져서 평균화된다. However, in the present invention, all the unit pixels 310 of the pixel array 300 are read out. That is, after the pixel information of all the pixel arrays 300 are transferred to the CDS circuit 330 and the ADC 340, pixels of the same color are added and averaged by an analog binning operation.

그리고, CDS 회로(330)를 통해 하나의 증폭기 A에서 아날로그-디지털 변환된 이후에, 라인 메모리(360)에 저장된다. 이후에, 라인 메모리(360)에 저장된 디지털 데이터 값을 컬럼 디코더(380)를 통해 후단의 영상 신호 처리기(Image Signal Processing;ISP)로 전달하게 된다. Then, after analog-to-digital conversion in one amplifier A through the CDS circuit 330, it is stored in the line memory 360. Thereafter, the digital data value stored in the line memory 360 is transferred to the image signal processing (ISP) at a later stage through the column decoder 380.

여기서, ISP는 CMOS 이미지 센서에서 검출된 영상신호와 화면에 디스플레이되어야 할 영상 신호와의 차이를 보정하여 신호의 일그러짐을 보정하고(gamma correction), 감마 보정된 영상 신호 중 불충분한 색상에 대한 화소 입력으로부터 완전한 영상 데이터를 변환하도록 한다. Here, the ISP corrects the difference between the image signal detected by the CMOS image sensor and the image signal to be displayed on the screen (gamma correction), and inputs a pixel for insufficient color among the gamma corrected image signals. To convert the complete image data.

도 8은 도 7의 픽셀 어레이(300), CDS(Correlated Double Sampling) 회로(330) 및 ADC(340)에 관한 상세 회로도이다. 본 발명에서는 픽셀 어레이(300)의 단위 픽셀(310)이 4TR 구조인 것을 그 실시예로 설명하기로 한다. FIG. 8 is a detailed circuit diagram of the pixel array 300, the correlated double sampling (CDS) circuit 330, and the ADC 340 of FIG. 7. In the present invention, the unit pixel 310 of the pixel array 300 has a 4TR structure.

각각의 단위 픽셀(310)은 포토 다이오드 PD, 리셋 트랜지스터 T1, 전송 트랜지스터 T2, 구동 트랜지스터 T3 및 선택 트랜지스터 T4를 포함한다.Each unit pixel 310 includes a photodiode PD, a reset transistor T1, a transfer transistor T2, a driving transistor T3, and a selection transistor T4.

여기서, 포토 다이오드 PD는 전송 트랜지스터 T2와 접지전압단 사이에 연결되어, 피사체의 광학상에 대응하는 광 전하를 생성한다. 리셋 트랜지스터 T1는 전원전압 VDD 인가단과 플로우팅 확산 노드(Floating Diffusion Node) FD 사이에 연결된다. 이러한 리셋 트랜지스터 T1는 다음 영상 정보의 검출을 위해 리셋 신호 RT에 응답하여 플로우팅 확산 노드 FD에 저장되어 있는 전하를 배출한다.Here, the photodiode PD is connected between the transfer transistor T2 and the ground voltage terminal to generate an optical charge corresponding to the optical image of the subject. The reset transistor T1 is connected between the supply voltage VDD applying stage and the floating diffusion node FD. This reset transistor T1 discharges the charge stored in the floating diffusion node FD in response to the reset signal RT for detection of the next image information.

그리고, 전송 트랜지스터 T2는 플로우팅 확산 노드 FD와 포토 다이오드 PD 사이에 연결되고, 전송 신호 TX에 응답하여 포토 다이오드 PD에서 생성된 광 전하를 플로우팅 확산 노드 FD로 전송한다. Then, the transfer transistor T2 is connected between the floating diffusion node FD and the photodiode PD, and transmits the optical charge generated at the photodiode PD to the floating diffusion node FD in response to the transmission signal TX.

구동 트랜지스터 T3는 전원전압 VDD 인가단과 선택 트랜지스터 T4 사이에 연결되어 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행한다. 또한, 선택 트랜지스터 T4는 구동 트랜지스터 T3과 픽셀 정보 출력단 사이에 연결되고, 선택 신호 LS에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행할 수 있다. The driving transistor T3 is connected between the supply voltage VDD applying terminal and the selection transistor T4 to serve as a source follower. In addition, the selection transistor T4 is connected between the driving transistor T3 and the pixel information output terminal, and may perform addressing by switching in response to the selection signal LS.

이러한 구성을 갖는 단위 픽셀(310)은 단위 픽셀(310_1)을 통해 픽셀 정보 P0_Gr0를 출력하고, 단위 픽셀(310_2)을 통해 픽셀 정보 P0_R0를 출력한다. 그리고, 단위 픽셀(310_3)을 통해 픽셀 정보 P0_Gr1를 출력하고, 단위 픽셀(310_4)를 통해 픽셀 정보 P0_R1를 출력한다. The unit pixel 310 having such a configuration outputs pixel information P0_Gr0 through the unit pixel 310_1 and outputs pixel information P0_R0 through the unit pixel 310_2. The pixel information P0_Gr1 is output through the unit pixel 310_3, and the pixel information P0_R1 is output through the unit pixel 310_4.

한편, CDS 회로(330_1)는 스위치 SW1,SS3와, 커패시터 Ch1,Cs1,Chr1를 포함한다. 그리고, CDS 회로(330_2)는 스위치 SW2,SS4와, 커패시터 Ch2,Cs2,Chr2를 포함한다. CDS 회로(330_3)는 스위치 SW3,SS5와, 커패시터 Ch3,Cs3,Chr3를 포함한다. CDS 회로(330_4)는 스위치 SW4,SS6와, 커패시터 Ch4,Cs4,Chr4를 포함한다.Meanwhile, the CDS circuit 330_1 includes switches SW1 and SS3 and capacitors Ch1, Cs1 and Chhr1. The CDS circuit 330_2 includes switches SW2 and SS4 and capacitors Ch2, Cs2 and Chhr2. The CDS circuit 330_3 includes switches SW3 and SS5 and capacitors Ch3, Cs3 and Chhr3. The CDS circuit 330_4 includes switches SW4 and SS6 and capacitors Ch4, Cs4 and Chhr4.

여기서, 스위치 SW1~SW4는 단위 픽셀(310)의 출력단과 커패시터 Cs1~Cs4 사이에 각각 연결되어, 단위 픽셀(310)과 CDS 회로(330)를 선택적으로 연결한다. 스위치 SW1~SW4가 턴 온 된 경우 단위 픽셀(310)의 픽셀 정보가 CDS회로(330)에 전달된다. Here, the switches SW1 to SW4 are connected between the output terminal of the unit pixel 310 and the capacitors Cs1 to Cs4, respectively, to selectively connect the unit pixel 310 and the CDS circuit 330. When the switches SW1 to SW4 are turned on, pixel information of the unit pixel 310 is transferred to the CDS circuit 330.

그리고, 커패시터 Ch1~Ch4는 스위치 SW1~SW4와 접지전압단 사이에 연결되어, 스위치 SW1~SW4로부터 인가되는 신호 전압을 방전한다. The capacitors Ch1 to Ch4 are connected between the switches SW1 to SW4 and the ground voltage terminal to discharge signal voltages applied from the switches SW1 to SW4.

또한, 커패시터 Cs1~Cs4는 스위치 SW1~SW4와 증폭기 A1~A4의 네가티브(-) 단자 사이에 연결되어, 스위치 SW1~SW4를 통해 인가된 단위 픽셀(310)의 감지 전압을 저장한다. 이러한 커패시터 Cs의 값과 커패시터 Chr의 값이 같을 경우 동일한 색상을 갖는 두 개의 픽셀에서 독출된 신호의 평균값이 ADC(340)로 전달된다. In addition, the capacitors Cs1 to Cs4 are connected between the switches SW1 to SW4 and the negative terminals of the amplifiers A1 to A4 to store the sensing voltages of the unit pixels 310 applied through the switches SW1 to SW4. When the value of the capacitor Cs and the value of the capacitor Chr are the same, the average value of the signal read out from two pixels having the same color is transferred to the ADC 340.

또한, 커패시터 Chr1~Chr4는 스위치 SS3~SS6와 접지전압단 사이에 연결되어, 스위치 SS3~SS6으로부터 인가되는 신호 전압을 방전한다. 그리고, 스위치 SS3~SS6는 커패시터 Cs1~Cs4와 커패시터 Chr1~Chr4 사이에 각각 연결되어, 각각의 커패시터 Cs1~Cs4와 커패시터 Chr1~Chr4를 선택적으로 연결한다. In addition, the capacitors Chr1 to Chhr4 are connected between the switches SS3 to SS6 and the ground voltage terminal to discharge signal voltages applied from the switches SS3 to SS6. The switches SS3 to SS6 are connected between the capacitors Cs1 to Cs4 and the capacitors Chr1 to Chhr4, respectively, and selectively connect the capacitors Cs1 to Cs4 and the capacitors Chr1 to Chr4.

또한, ADC(340_1)는 스위치 SS1,S1,SW5와 증폭기 A1를 포함한다. 그리고, ADC(340_2)는 스위치 SS2,S2,SW6와 증폭기 A2를 포함한다. 또한, ADC(340_3)는 스위치 S3,SW7와 증폭기 A3를 포함한다. 또한, ADC(340_4)는 스위치 S4,SW8와 증폭기 A4를 포함한다.In addition, ADC 340_1 includes switches SS1, S1, SW5 and amplifier A1. ADC 340_2 includes switches SS2, S2, SW6 and amplifier A2. In addition, ADC 340_3 includes switches S3, SW7 and amplifier A3. In addition, ADC 340_4 includes switches S4, SW8 and amplifier A4.

여기서, 스위치 SS1는 동일한 컬러를 갖는 단위 픽셀(310_1,310_3)에서 증폭기 A1의 포지티브(+) 입력단과 증폭기 A3의 네가티브(-) 입력단을 연결한다 그리고, 스위치 SS2는 동일한 컬러를 갖는 단위 픽셀(310_2,310_4)에서 증폭기 A2의 포지티브(+) 입력단과 증폭기 A4의 네가티브(-) 입력단을 연결하기 위한 구성이다. Here, the switch SS1 connects the positive input terminal of the amplifier A1 and the negative input terminal of the amplifier A3 at the unit pixels 310_1 and 310_3 having the same color, and the switch SS2 has the unit pixel 310_2 having the same color. (310_4) is a configuration for connecting the positive input terminal of amplifier A2 and the negative input terminal of amplifier A4.

또한, 스위치 S1~S4는 증폭기 A1~A4의 포지티브(+) 단자와 전압 VRAMP 인가단 사이에 각각 연결되어, 전압 VRAMP을 선택적으로 공급 또는 차단할 수 있도록 한다. In addition, the switches S1 to S4 are connected between the positive (+) terminals of the amplifiers A1 to A4 and the voltage VRAMP applying terminal, respectively, to selectively supply or cut off the voltage VRAMP.

각각의 CDS 회로(330_1~330_4)는 커패시터 Cs1~Cs4와 커패시터 Chr1~Chr4의 비율에 의하여 커패시턴스(Capacitance) 값이 분할된다. 즉, 도 4에서와 같이 동일한 색상의 픽셀이 서로 합해지지만, 샘플링 커패시터 Cs1~Cs4와 노드 NDB(또는, 노드 NDA)의 홀드 커패시턴스(Hold capacitance)와의 비율에 의해 그 값이 합산된다. 여기서, 커패시터 Chr1~Chr4의 사이즈는 모두 동일하게 설정된다. Each CDS circuit 330_1 to 330_4 divides a capacitance value by a ratio of capacitors Cs1 to Cs4 and capacitors Chr1 to Chhr4. That is, as shown in FIG. 4, pixels of the same color are summed with each other, but the values are summed by a ratio between the sampling capacitors Cs1 to Cs4 and the hold capacitance of the node NDB (or node NDA). Here, the sizes of the capacitors Chr1 to Chhr4 are all set the same.

이러한 스위치 SS1,SS2,S1~S4,SS3~SS6는 1×2 서브 샘플링 모드에서만 동작되며, 모든 픽셀의 정보를 리드아웃(Full resolution read out) 하는 모드에서는 스위치 SS1,SS2는 항상 오프 상태이고, 스위치 S1~S4는 항상 턴 온 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 그리고, 스위치 SS3~SS6는 항상 턴 오프 상태를 유지하여야 한다.The switches SS1, SS2, S1 to S4, and SS3 to SS6 operate only in the 1 × 2 subsampling mode, and the switches SS1 and SS2 are always in the OFF state in a full resolution read out mode. It is preferable that the switches S1 to S4 always be turned on. In addition, the switches SS3 to SS6 should always be turned off.

도 9는 도 8의 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(330) 및 ADC(340)를 간략하게 도시한 회로도이다. 도 9에서는 그린 컬러를 갖는 단위 픽셀(310_1,310_3)의 픽셀 정보를 합산하는 경우를 그 실시예로 설명하기로 한다. 9 is a circuit diagram schematically illustrating a correlated double sampling (CDS) circuit 330 and an ADC 340 of FIG. 8. In FIG. 9, a case in which the pixel information of the unit pixels 310_1 and 310_3 having the green color is summed will be described as an exemplary embodiment.

그린 컬러를 갖는 단위 픽셀(310_1,310_3)을 연결하는 스위치 SS1가 턴온될 경우를 가정한다. 이러한 경우, 증폭기 A1의 네가티브(-) 단자인 노드 NDB는 단위 픽셀(310_1)과 연결되고, 포지티브(+) 단자인 노드 NDA는 단위 픽셀(310_3)과 연결된다. Assume that the switch SS1 connecting the unit pixels 310_1 and 310_3 having the green color is turned on. In this case, the node NDB which is the negative terminal of the amplifier A1 is connected to the unit pixel 310_1, and the node NDA which is the positive terminal is connected to the unit pixel 310_3.

이때, 스위치 SS3가 턴 온 된 경우 노드 NDB에 인가되는 커패시턴스의 값은 커패시터 Cs1와 커패시터 Chr1의 비율에 의해 결정된다. 그리고, 스위치 SS5가 턴 온 된 경우 노드 NDA에 인가되는 커패시턴스의 값은 커패시터 Cs3와 커패시터 Chr3의 비율에 의해 결정된다. At this time, when the switch SS3 is turned on, the value of the capacitance applied to the node NDB is determined by the ratio of the capacitor Cs1 and the capacitor Chr1. When the switch SS5 is turned on, the value of the capacitance applied to the node NDA is determined by the ratio of the capacitor Cs3 and the capacitor Chr3.

이러한 증폭기 A1는 노드 NDB,NDA로부터 인가되는 픽셀 정보 P0_Gr0,P0_Gr1를 수신하고 비교하여 해당하는 디지털 값을 출력하게 된다. The amplifier A1 receives and compares pixel information P0_Gr0 and P0_Gr1 applied from the nodes NDB and NDA, and outputs corresponding digital values.

[표 2]는 도 8의 실시예에 따른 도 6의 동작 타이밍도에서 각 구간의 전압 레벨을 나타낸다. 여기서, 커패시터 Chr1, Chr3, Ch1,Ch3의 값의 모두 같은 경우를 가정한다. Table 2 shows voltage levels of respective sections in the operation timing diagram of FIG. 6 according to the embodiment of FIG. 8. It is assumed here that all of the values of the capacitors Chr1, Chr3, Ch1, Ch3 are the same.

구간(1)Section (1) 구간(2)Section (2) 구간(3)Section (3) 구간(4)Section (4) 구간(5)Section (5) 노드 NDA의 전압Voltage at node NDA VREFPVREFP VREFP- (ΔV1/2)VREFP- (ΔV1 / 2) VREFP- (ΔV1/2)VREFP- (ΔV1 / 2) VREFP-(ΔV1/2)VREFP- (ΔV1 / 2) from VREFP to VREFNfrom VREFP to VREFN 노드 NDB의 전압Voltage at node NDB unknownunknown unknownunknown VREFP- (ΔV1/2VREFP- (ΔV1 / 2 VREFP-(ΔV1/2) -(ΔV0/2)VREFP- (ΔV1 / 2)-(ΔV0 / 2) VREFP-(ΔV1/2) -(ΔV0/2)VREFP- (ΔV1 / 2)-(ΔV0 / 2)

[표 2]에서 보는 바와 같이, 구간(5)에서 ADC(340)가 동작하는 시점은 VREFP-(ΔV1/2+ΔV0/2) 전압보다 전압 VRAMP 레벨이 작아질 때이다. 따라서, 정확히 전압 (ΔV1+ΔV0)/2이 되는 시점에서 ADC(340)가 동작하게 된다. As shown in Table 2, the time point at which the ADC 340 operates in the section 5 is when the voltage VRAMP level is smaller than the voltage VREFP- (ΔV1 / 2 + ΔV0 / 2). Therefore, the ADC 340 operates at the time when the voltage DELTA V1 + DELTA V0 / 2 is achieved.

여기서, ΔV1=Vreset of Gr1-Vsignal of Gr1를 나타낸다. 그리고, ΔV0=Vreset of Gr0-Vsignal of Gr0를 나타낸다. 이때, 증폭기 A의 오프셋 전압(Offset voltage)은 고려하지 않도록 한다. Here, ΔV1 = Vreset of Gr1-Vsignal of Gr1. And? V0 = Vreset of Gr0-Vsignal of Gr0. At this time, the offset voltage of the amplifier A should not be considered.

만약, 커패시터 Chr3과 커패시터 Cs3의 값이 다를 경우 노드 NDA의 전압은 구간(3)에서 VREFP-ΔV1*(Cs3/(Cs3+Chr3))이 된다. 그리고, 커패시터 Chr1과 커패시터 Cs1의 값이 다를 경우 노드 NDB의 전압은 구간(4)에서 VREFP-(ΔV1*(Cs3/(Cs3+Chr3))-(ΔV0*(Cs1/(Cs1+Chr1))이 된다.If the values of the capacitors Chr3 and Cs3 are different from each other, the voltage of the node NDA becomes VREFP-ΔV1 * (Cs3 / (Cs3 + Chr3)) in the interval (3). If the values of the capacitors Chr1 and Cs1 are different, the voltage of the node NDB is VREFP- (ΔV1 * (Cs3 / (Cs3 + Chr3))-(ΔV0 * (Cs1 / (Cs1 + Chr1)) in the interval (4). do.

즉, 증폭기 A의 출력은 라인 메모리(360)에 제공되며, ADC의 구간 중 순차적으로 변화되는 디지털 코드의 값을 증폭기 A의 출력 전압이 변화되는 순간부터 라인 메모리(360)에 저장함으로써 ADC 동작이 이루어진다 That is, the output of the amplifier A is provided to the line memory 360, and the ADC operation is performed by storing the value of the digital code which is sequentially changed in the period of the ADC in the line memory 360 from the moment when the output voltage of the amplifier A is changed. Is done

이와 같이, 도 8의 실시예는 신호 감쇠기(Signal Attenuator)로 동작하게 되어 커패시터 Cs와 커패시터 Chr의 값이 같을 경우 서브 모드(Sub mode)와 풀 모드(Full mode)에서 전압 VRAMP을 같은 범위(Range)에서 운영할 수 있도록 한다. 그리고, 동일한 색을 갖는 2개의 픽셀에서 신호 평균을 구함으로써 노이즈가 줄어들어 전체적인 이미지 질이 향상된다. As such, the embodiment of FIG. 8 operates as a signal attenuator so that when the values of the capacitor Cs and the capacitor Chr are the same, the voltage VRAMP is equal to the range in the sub mode and the full mode. ) To operate. The noise is reduced by obtaining a signal average from two pixels having the same color, thereby improving the overall image quality.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다. As described above, the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명은 아날로그 도메인(Analog Domain)에서 같은 색상의 픽셀을 리드아웃(Readout) 하여 픽셀들의 정보를 더함으로써 센싱 감도를 향상시킬 수 있도록 한다. First, the present invention reads out pixels of the same color in the analog domain and adds information of the pixels to improve sensing sensitivity.

둘째, 본 발명은 아날로그 도메인 신호 합산의 기능과 결합된 신호 감쇠기(Signal Attenuator) 회로에 의하여 신호 합산시의 포화 현상을 막고, 신호 노드에서 발생하는 노이즈를 줄임으로써 이미지 질을 향상시킬 수 있도록 한다. Second, the present invention prevents saturation during signal summation by reducing a signal attenuator circuit combined with the function of analog domain signal summation, and improves image quality by reducing noise generated at a signal node.

셋째, 본 발명은 서브 샘플링 모드(Sub sampling mode)에서 모든 픽셀의 정보를 독출하여 센싱 감도를 향상시키면서도 픽셀의 정보를 리드 아웃 하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있도록 하는 효과를 제공한다. Third, the present invention provides an effect of reducing the time taken to read out the pixel information while improving the sensing sensitivity by reading the information of all the pixels in the sub sampling mode.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (31)

광학상에 대응하는 픽셀 정보를 생성하는 다수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이;A pixel array including a plurality of unit pixels for generating pixel information corresponding to an optical image; 상기 픽셀 어레이의 로오 라인을 선택하는 로오 드라이버;A row driver to select a row line of the pixel array; 상기 다수의 단위 픽셀에서 생성된 픽셀 정보에 포함된 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise)을 제거하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 다수의 CDS 회로; A plurality of CDS circuits for outputting an analog image signal by removing fixed pattern noise included in pixel information generated from the plurality of unit pixels; 아날로그 도메인에서 아날로그 비닝(analog binning) 동작에 의해 상기 아날로그 영상 신호 중에서 동일한 색을 갖는 단위 픽셀의 픽셀 정보를 합하고, 아날로그 비닝 동작이 수행된 상기 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 ADC;A plurality of ADCs for adding pixel information of unit pixels having the same color among the analog image signals by an analog binning operation in the analog domain and converting the analog image signal subjected to the analog binning operation into a digital image signal; 상기 다수의 ADC로부터 출력된 상기 디지털 영상 신호를 저장하는 다수의 라인 메모리; 및 A plurality of line memories for storing the digital image signals output from the plurality of ADCs; And 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 상기 다수의 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 컬럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And a column decoder for decoding the address signals in the column direction and outputting image information stored in the plurality of line memories. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다수의 CDS 회로와 상기 다수의 ADC의 동작을 제어하는 아날로그 제어 블록; 및 An analog control block for controlling operations of the plurality of CDS circuits and the plurality of ADCs; And 상기 로오 드라이버와, 상기 아날로그 제어블록 및 상기 컬럼 디코더에 필요한 공급신호를 생성하는 타이밍 제너레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a timing generator for generating a supply signal for the row driver, the analog control block and the column decoder. 제 1항에 있어서, 상기 동일한 색을 갖는 단위 픽셀끼리의 픽셀 정보를 합하는 경우 상기 다수의 ADC는 상기 다수의 단위 픽셀의 절반 개수가 동작하게 되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 1, wherein when the sum of pixel information of unit pixels having the same color is added, the plurality of ADCs operate at half of the plurality of unit pixels. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 단위 픽셀 각각은 The method of claim 1, wherein each of the plurality of unit pixels 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성하는 포토 다이오드;A photodiode for generating a photocharge corresponding to the optical image of the subject; 전송 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드에서 생성된 광전하를 플로우팅 확산 노드로 전송하는 전송 트랜지스터;A transfer transistor for transmitting the photocharge generated by the photodiode to a floating diffusion node in response to a transmission signal; 다음 영상 정보의 검출을 위해 리셋 신호에 응답하여 상기 플로우팅 확산 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하는 리셋 트랜지스터;A reset transistor for discharging charge stored in the floating diffusion node in response to a reset signal for detecting next image information; 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행하는 구동 트랜지스터; 및A driving transistor serving as a source follower; And 선택 신호에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행하는 선택 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And a selection transistor for performing addressing with switching in response to the selection signal. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로 각각은 The method of claim 1, wherein each of the plurality of CDS circuits is 상기 다수의 단위 픽셀로부터 인가되는 픽셀 정보를 선택적으로 공급하는 제 1스위치; A first switch for selectively supplying pixel information applied from the plurality of unit pixels; 상기 제 1스위치로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 1커패시터; 및 A first capacitor storing a signal voltage applied from the first switch; And 상기 제 1스위치에 연결된 제 2커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a second capacitor connected to the first switch. 제 5항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로에 각각 포함된 상기 제 1커패시터는 동일한 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.The CMOS image sensor of claim 5, wherein each of the first capacitors included in the plurality of CDS circuits has the same size. 제 5항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로에 각각 포함된 상기 제 2커패시터는 동일한 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 5, wherein each of the second capacitors included in the plurality of CDS circuits has the same size. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 ADC 각각은 The method of claim 1, wherein each of the plurality of ADCs 제 1노드의 신호와 제 2노드의 신호를 비교하여 해당하는 디지털 값을 출력하는 증폭기; An amplifier for comparing the signal of the first node and the signal of the second node and outputting a corresponding digital value; 상기 다수의 단위 픽셀 중 동일한 색을 갖는 증폭기의 입력단끼리를 선택적으로 연결하는 제 2스위치; A second switch for selectively connecting input terminals of an amplifier having the same color among the plurality of unit pixels; 상기 제 2노드와 기준전압 입력단을 선택적으로 연결하는 제 3스위치; 및 A third switch selectively connecting the second node and a reference voltage input terminal; And 상기 증폭기의 입력단과 출력단을 선택적으로 연결하는 제 4스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a fourth switch for selectively coupling an input terminal and an output terminal of the amplifier. 제 8항에 있어서, 상기 제 2스위치는 상기 증폭기 중 동일한 픽셀 정보가 인가되는 제 1증폭기와 제 2증폭기를 연결하되, 상기 제 1증폭기의 포지티브 단자와 상기 제 2증폭기의 네가티브 단자를 연결하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The method of claim 8, wherein the second switch connects a first amplifier and a second amplifier to which the same pixel information of the amplifier is applied, and connects a positive terminal of the first amplifier and a negative terminal of the second amplifier. CMOS image sensor. 제 8항에 있어서, 상기 제 3스위치는 각 컬럼 라인당 하나씩 구비되며, 상기다수의 CDS 회로에 포함된 상기 제 3스위치는 동일한 타이밍에서 그 동작이 제어됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 8, wherein one third switch is provided for each column line, and the third switch included in the plurality of CDS circuits is controlled at the same timing. 제 8항에 있어서, 상기 제 2스위치는 동일한 색을 갖는 2개의 컬럼 라인당 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 8, wherein one second switch is provided for each of two column lines having the same color. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 단위 픽셀과 상기 다수의 CDS 회로는 동일한 개수로 형성됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 1, wherein the plurality of unit pixels and the plurality of CDS circuits are formed in the same number. 광학상에 대응하는 픽셀 정보를 생성하는 다수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; A pixel array including a plurality of unit pixels for generating pixel information corresponding to an optical image; 상기 픽셀 어레이의 로오 라인을 선택하는 로오 드라이버;A row driver to select a row line of the pixel array; 상기 다수의 단위 픽셀에 의해 생성된 픽셀 정보에 포함된 고정 패턴 잡음을 제거하고, 아날로그 도메인에서 아날로그 비닝 동작에 의해 상기 다수의 단위 픽셀 중 동일한 색을 갖는 단위 픽셀의 픽셀 정보를 평균화하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 다수의 CDS 회로; An analog image signal is obtained by removing fixed pattern noise included in pixel information generated by the plurality of unit pixels and averaging pixel information of unit pixels having the same color among the plurality of unit pixels by an analog binning operation in the analog domain. A plurality of CDS circuits for outputting; 상기 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 다수의 ADC;A plurality of ADCs for converting the analog video signal into a digital video signal; 상기 다수의 ADC로부터 출력된 상기 디지털 영상 신호를 저장하는 다수의 라인 메모리; 및 A plurality of line memories for storing the digital image signals output from the plurality of ADCs; And 컬럼 방향의 어드레스 신호를 디코딩하고, 상기 다수의 라인 메모리에 저장된 영상 정보를 출력하는 컬럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And a column decoder for decoding the address signals in the column direction and outputting image information stored in the plurality of line memories. 제 13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 다수의 CDS 회로와 상기 다수의 ADC의 동작을 제어하는 아날로그 제어 블록; 및 An analog control block for controlling operations of the plurality of CDS circuits and the plurality of ADCs; And 상기 로오 드라이버와, 상기 아날로그 제어블록 및 상기 컬럼 디코더에 필요한 공급신호를 생성하는 타이밍 제너레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a timing generator for generating a supply signal for the row driver, the analog control block and the column decoder. 제 13항에 있어서, 상기 동일한 색을 갖는 단위 픽셀끼리의 픽셀 정보를 평균하는 경우 상기 다수의 ADC는 상기 다수의 단위 픽셀의 절반 개수가 동작하게 되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 13, wherein when the pixel information of the unit pixels having the same color is averaged, the plurality of ADCs operate half of the plurality of unit pixels. 제 13항에 있어서, 상기 다수의 단위 픽셀 각각은 The method of claim 13, wherein each of the plurality of unit pixels 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성하는 포토 다이오드;A photodiode for generating a photocharge corresponding to the optical image of the subject; 전송 신호에 응답하여 상기 포토 다이오드에서 생성된 광전하를 플로우팅 확 산 노드로 전송하는 전송 트랜지스터;A transfer transistor for transmitting the photocharge generated by the photodiode to a floating diffusion node in response to a transmission signal; 다음 영상 정보의 검출을 위해 리셋 신호에 응답하여 상기 플로우팅 확산 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하는 리셋 트랜지스터;A reset transistor for discharging charge stored in the floating diffusion node in response to a reset signal for detecting next image information; 소스 팔로워(source follower) 역할을 수행하는 구동 트랜지스터; 및A driving transistor serving as a source follower; And 선택 신호에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 수행하는 선택 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And a selection transistor for performing addressing with switching in response to the selection signal. 제 13항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로 각각은 The method of claim 13, wherein each of the plurality of CDS circuits is 상기 다수의 단위 픽셀로부터 인가되는 픽셀 정보를 선택적으로 공급하는 제 1스위치; A first switch for selectively supplying pixel information applied from the plurality of unit pixels; 상기 제 1스위치로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 1커패시터; A first capacitor storing a signal voltage applied from the first switch; 상기 제 1스위치에 연결되어 신호 전압을 저장하는 제 2커패시터; A second capacitor connected to the first switch to store a signal voltage; 상기 제 2커패시터로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 3커패시터; 및 A third capacitor for storing a signal voltage applied from the second capacitor; And 상기 제 3커패시터와 상기 제 2커패시터를 선택적으로 연결하는 제 2스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a second switch for selectively coupling the third capacitor and the second capacitor. 제 17항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로 각각은 상기 제 2커패시터와 상기 제 3커패시터의 비율에 의해 커패시턴스의 값이 분할되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 18. The CMOS image sensor of claim 17, wherein each of the plurality of CDS circuits has a capacitance value divided by a ratio of the second capacitor and the third capacitor. 제 17항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로에 각각 포함된 상기 제 1커패시터는 동일한 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 18. The CMOS image sensor of claim 17, wherein the first capacitors each included in the plurality of CDS circuits have the same size. 제 17항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로에 각각 포함된 상기 제 2커패시터는 동일한 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 18. The CMOS image sensor of claim 17, wherein the second capacitors each included in the plurality of CDS circuits have the same size. 제 17항에 있어서, 상기 다수의 CDS 회로에 각각 포함된 상기 제 3커패시터는 동일한 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 18. The CMOS image sensor of claim 17, wherein the third capacitors each included in the plurality of CDS circuits have the same size. 제 13항에 있어서, 상기 다수의 ADC 각각은 The method of claim 13, wherein each of the plurality of ADCs 제 1노드의 신호와 제 2노드의 신호를 비교하여 해당하는 디지털 값을 출력하는 증폭기; An amplifier for comparing the signal of the first node and the signal of the second node and outputting a corresponding digital value; 상기 단위 픽셀 중 동일한 색을 갖는 단위 픽셀과 연결된 증폭기의 입력단끼리를 선택적으로 연결하는 제 3스위치; A third switch for selectively connecting input terminals of an amplifier connected to unit pixels having the same color among the unit pixels; 상기 제 2노드와 기준전압 입력단을 선택적으로 연결하는 제 4스위치; 및 A fourth switch for selectively connecting the second node and a reference voltage input terminal; And 상기 증폭기의 입력단과 출력단을 선택적으로 연결하는 제 5스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a fifth switch for selectively coupling an input terminal and an output terminal of the amplifier. 제 22항에 있어서, 상기 제 3스위치는 상기 증폭기 중 동일한 픽셀 정보가 인가되는 제 1증폭기와 제 2증폭기를 연결하되, 상기 제 1증폭기의 포지티브 단자 와 상기 제 2증폭기의 네가티브 단자를 연결하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The method of claim 22, wherein the third switch connects a first amplifier and a second amplifier to which the same pixel information of the amplifier is applied, and connects a positive terminal of the first amplifier and a negative terminal of the second amplifier. CMOS image sensor. 제 13항에 있어서, 상기 다수의 단위 픽셀과 상기 다수의 CDS 회로는 동일한 개수로 형성됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. The CMOS image sensor of claim 13, wherein the plurality of unit pixels and the plurality of CDS circuits are formed in the same number. 제 1픽셀 정보를 저장하는 제 1단위 픽셀; A first unit pixel for storing first pixel information; 상기 제 1픽셀 정보와 동일한 색을 갖는 제 2픽셀 정보를 저장하는 제 2단위 픽셀; A second unit pixel storing second pixel information having the same color as the first pixel information; 상기 제 1단위 픽셀의 출력을 선택적으로 공급하는 제 1스위치; A first switch for selectively supplying an output of the first unit pixel; 상기 제 2단위 픽셀의 출력을 선택적으로 공급하는 제 2스위치; A second switch for selectively supplying an output of the second unit pixel; 상기 제 1스위치의 출력 전압을 저장하는 제 1커패시터; A first capacitor storing an output voltage of the first switch; 상기 제 2스위치의 출력 전압을 저장하는 제 2커패시터; A second capacitor storing an output voltage of the second switch; 상기 제 1스위치로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 3커패시터; A third capacitor for storing a signal voltage applied from the first switch; 상기 제 2스위치로부터 인가되는 신호 전압을 저장하는 제 4커패시터; A fourth capacitor for storing a signal voltage applied from the second switch; 상기 제 3커패시터의 출력과 상기 제 4커패시터의 출력을 비교하여 해당하는 디지털 값을 출력하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And an amplifier comparing the output of the third capacitor with the output of the fourth capacitor and outputting a corresponding digital value. 제 25항에 있어서, 상기 증폭기의 출력단과 네가티브 입력단 사이에 연결된 제 3스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 27. The CMOS image sensor of claim 25, further comprising a third switch coupled between an output terminal of the amplifier and a negative input terminal. 제 25항에 있어서, 상기 증폭기의 포지티브 입력단과 기준전압 인가단 사이에 연결된 제 4스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 27. The CMOS image sensor of claim 25, further comprising a fourth switch connected between the positive input terminal of the amplifier and the reference voltage applying terminal. 제 27항에 있어서, 상기 제 4스위치는 상기 제 1픽셀 정보와 상기 제 2픽셀 정보를 리드 아웃 하는 구간에서는 턴오프 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 CMMOS 이미지 센서. 28. The CMMOS image sensor of claim 27, wherein the fourth switch maintains a turn-off state during a readout period of the first pixel information and the second pixel information. 제 25항에 있어서, The method of claim 25, 상기 증폭기의 네가티브 입력단과 접지전압단 사이에 연결된 제 5커패시터; A fifth capacitor connected between the negative input terminal and the ground voltage terminal of the amplifier; 상기 증폭기의 포지티브 입력단과 접지전압단 사이에 연결된 제 6커패시터; A sixth capacitor connected between the positive input terminal and the ground voltage terminal of the amplifier; 상기 네가티브 입력단과 상기 제 5커패시터를 선택적으로 연결하는 제 5스위치; 및 A fifth switch for selectively connecting the negative input terminal and the fifth capacitor; And 상기 포지티브 입력단과 상기 제 6커패시터를 선택적으로 연결하는 제 6스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. And a sixth switch for selectively connecting the positive input terminal and the sixth capacitor. 제 25항에 있어서, 상기 제 1스위치는 상기 제 1픽셀 정보와 상기 제 2픽셀 정보가 리드 아웃 되는 구간에서 턴 온 상태를 유지하고, 상기 제 2스위치는 상기 제 1픽셀 정보가 리드 아웃 되는 구간에서 턴 온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 26. The method of claim 25, wherein the first switch maintains a turn-on state in a section in which the first pixel information and the second pixel information are read out, and the second switch in a section in which the first pixel information is read out. CMOS image sensor, characterized in that it is kept on. 제 25항에 있어서, 상기 제 1픽셀 정보와 상기 제 2픽셀 정보는 전송 신호에 의해 서로 다른 시점에서 상기 증폭기로 전달되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서. 26. The CMOS image sensor of claim 25, wherein the first pixel information and the second pixel information are transmitted to the amplifier at different points in time by a transmission signal.
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