JP2005318544A - Cmos image sensor capable of high-speed processing of analog signal - Google Patents

Cmos image sensor capable of high-speed processing of analog signal Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CMOS image sensor capable of layout of CDS circuit for every 2 pixel pitch while the totally high speed operation of the element is attained even if a relatively low speed system is used. <P>SOLUTION: In a pixel array unit, first, second and third pixels corresponding to a plurality of first, second and third colors respectively are arranged in matrix, and one CDS circuit for every two adjoining rows of the pixel array unit, and a first CDS unit for reciving an output signal of the first pixel corresponding to one of these two rows are provided. A first analog signal processing path on one side of the pixel array unit and one CDS circuit for every two adjoining rows of the pixel array unit are provided, and a second CDS unit for receiving an output signal of the second or third pixel corresponding to one row of these two rows. In addition, a second analog signal processing path at the other side of the pixel array unit is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサに関し、特にアナログ信号を高速に処理することができるCMOSイメージセンサに関する。   The present invention relates to a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, and more particularly to a CMOS image sensor that can process an analog signal at high speed.

周知の如く、イメージセンサとは、光学映像を電気信号に変換する半導体素子であり、通常、電荷結合素子(ChargeCoupled Device、以下「CCD」と記す)と、CMOSイメージセンサとの2種類に大きく分けられる。   As is well known, an image sensor is a semiconductor element that converts an optical image into an electric signal, and is generally divided into two types: a charge coupled device (hereinafter referred to as “CCD”) and a CMOS image sensor. It is done.

このうち、CCDは、個々のMOSキャパシタが相互に非常に近接した位置に配置され、電荷キャリアがキャパシタに格納されて移送される素子である。これに対し、CMOSイメージセンサは、CMOS集積回路の製造技術を利用してピクセルアレイを形成し、スイッチング動作を通じて順に出力を検出する方式を採用する素子である。CMOSイメージセンサは、低消費電力という大きな利点を有しているため、携帯電話など個人携帯用システムに広く用いられている。   Among them, the CCD is an element in which individual MOS capacitors are arranged at positions very close to each other, and charge carriers are stored in the capacitors and transferred. In contrast, a CMOS image sensor is an element that employs a method in which a pixel array is formed using a manufacturing technology of a CMOS integrated circuit, and an output is sequentially detected through a switching operation. Since the CMOS image sensor has a great advantage of low power consumption, it is widely used in personal portable systems such as mobile phones.

図1は、従来の技術に係るCMOSイメージセンサの、ピクセルから得られたイメージデータ(アナログ信号)を処理する構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration for processing image data (analog signal) obtained from a pixel in a CMOS image sensor according to the prior art.

図1に示しているように、従来の技術に係るイメージセンサは、R(赤)、G (緑)、B(青)のピクセルが行方向にN個、列方向にM個(N、Mは整数)のマトリックス状に配置されて、ピクセルアレイ部11を構成しており、列毎に1つずつ設けられた複数のCDS(Correlated Double Sampling)回路がCDS部12を構成し、ピクセルアレイ部11の下部側に配置されている。ピクセルアレイ部11の右側には、CDS部12から出力されたアナログ信号を処理するためのASP部(Analog Signal Processor)13が配置されている。   As shown in FIG. 1, an image sensor according to the prior art has R (red), G (green), and B (blue) pixels in the row direction and N pixels in the column direction (N, M Are arranged in a matrix form to constitute a pixel array unit 11, and a plurality of CDS (Correlated Double Sampling) circuits provided for each column constitute a CDS unit 12, and the pixel array unit 11 is arranged on the lower side. On the right side of the pixel array unit 11, an ASP unit (Analog Signal Processor) 13 for processing an analog signal output from the CDS unit 12 is arranged.

CDS回路は、各ピクセルからリセット信号及びデータ信号をそれぞれサンプリングしてアナログデータバス15に出力し、そしてASP部13は、リセット信号とデータ信号との差を求めた後に増幅を行う。これにより、実質的な被写体のイメージとなる純粋なピクセルデータが得られる。   The CDS circuit samples the reset signal and the data signal from each pixel and outputs them to the analog data bus 15, and the ASP unit 13 performs amplification after obtaining the difference between the reset signal and the data signal. Thereby, pure pixel data that is a substantial image of the subject is obtained.

ピクセルのデータを読み出す時、ピクセルアレイ部11のある行の全てのピクセルのデータは、一斉に同時(同一クロックで)にCDS部12の各対応するCDS回路に伝達されるが、CDS回路の出力は、カラム駆動部14に制御されて、アナログデータバス15を介して順にASP部13に伝達され処理される。   When the pixel data is read, the data of all the pixels in a certain row of the pixel array unit 11 are simultaneously transmitted to the corresponding CDS circuits of the CDS unit 12 simultaneously (with the same clock). Are controlled by the column driving unit 14 and sequentially transmitted to the ASP unit 13 via the analog data bus 15 for processing.

上述のように、従来のCMOSイメージセンサは、ある行が選択されると、その行の各ピクセル信号(リセット信号及びデータ信号)が一斉にそれぞれの対応するCDS回路に格納され、次いで、カラム駆動部14によって順に各CDS回路の信号がASP部に伝達される方式を採用している。   As described above, in a conventional CMOS image sensor, when a certain row is selected, each pixel signal (reset signal and data signal) of that row is stored in the corresponding CDS circuit at the same time, and then the column drive A method is adopted in which the signal of each CDS circuit is transmitted to the ASP unit in order by the unit 14.

ところで、上述の従来の駆動方式及び構成では、ピクセルが数百万個以上アレイされる場合、行方向のピクセルの数が増加し、その増加した数だけCDS回路も増加させる必要があり、また増加した分だけ多くなったCDS回路が1つのアナログデータバス15に共通接続するため、アナログデータバス15の負荷キャパシタンスも大きくなる。   By the way, in the above-described conventional driving method and configuration, when millions of pixels are arrayed, the number of pixels in the row direction increases, and it is necessary to increase the number of CDS circuits by the increased number. Since the number of CDS circuits increased by that amount is commonly connected to one analog data bus 15, the load capacitance of the analog data bus 15 also increases.

このため、従来のCMOSイメージセンサを使用したシステムでは高速動作が困難であり、高速動作のためには所望の信号処理の性能を有するように機能ブロック(特にASP)を改善する必要がある。また、高速動作のシステムを設計すると、定められた時間内に信号値を安定化させるためのタイムマージンが小さくなり、よって素子の信頼性及び量産性に悪影響を及ぼしてしまう。   For this reason, it is difficult for a system using a conventional CMOS image sensor to perform high-speed operation. For high-speed operation, it is necessary to improve functional blocks (particularly ASP) so as to have a desired signal processing performance. In addition, when a system that operates at high speed is designed, the time margin for stabilizing the signal value within a predetermined time is reduced, thereby adversely affecting the reliability and mass productivity of the element.

また、図1に示しているように、従来のCMOSイメージセンサは、列別に1つのCDS回路を備えているため、CDSの回路を構成するトランジスタは1つのピクセルの広さに相当するピクセルピッチの中にレイアウトされる必要がある。しかし、数百万画素級のイメージセンサの場合、ピクセルサイズが非常に小さいため、ピクセルピッチ内に対応するCDS回路をレイアウトすることが困難であるという問題が生じる。   Further, as shown in FIG. 1, the conventional CMOS image sensor has one CDS circuit for each column, so that the transistors constituting the CDS circuit have a pixel pitch corresponding to the width of one pixel. Need to be laid out inside. However, in the case of an image sensor of several million pixel class, since the pixel size is very small, there arises a problem that it is difficult to lay out the corresponding CDS circuit within the pixel pitch.

本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、相対的に低速のシステムを用いても、素子の全体的な高速動作が可能であると同時に、オフセットの問題を解決し、且つ2ピクセルピッチ当りに一つのCDS回路をレイアウトすることが可能なCMOSイメージセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and is capable of high-speed operation of the entire device even when a relatively low-speed system is used. An object of the present invention is to provide a CMOS image sensor capable of solving the above problem and laying out one CDS circuit per 2 pixel pitch.

上記目的を達成するため、本発明に係るCMOSイメージセンサは、第1色に対応する複数の第1ピクセル、第2色に対応する複数の第2ピクセル、及び第3色に対応する複数の第3ピクセルが行及び列方向にマトリックス状に配置されたピクセルアレイ部と、前記ピクセルアレイ部の一方の側に配置されて、該ピクセルアレイ部内の前記第1ピクセルから出力されるアナログ信号を処理する第1アナログ信号処理パスと、前記ピクセルアレイ部の他方の側に配置されて、該ピクセルアレイ部内の前記第2ピクセル、または前記第3ピクセルから出力されるアナログ信号を処理する第2アナログ信号処理パスとを備え、前記第1アナログ信号処理パスは、前記ピクセルアレイ部の隣接した2列毎に一つのCDS回路を有し、前記2列のうち、いずれかの1列に対応する前記第1ピクセルの出力信号を受信する第1CDS部を備え、前記第2アナログ信号処理パスは、前記ピクセルアレイ部の隣接した2列毎に一つのCDS回路を有し、前記2列のうち、いずれかの1列に対応する前記第2ピクセル、または前記第3ピクセルの出力信号を受信する第2CDS部とを備える。   To achieve the above object, a CMOS image sensor according to the present invention includes a plurality of first pixels corresponding to a first color, a plurality of second pixels corresponding to a second color, and a plurality of second pixels corresponding to a third color. A pixel array unit in which three pixels are arranged in a matrix in the row and column directions, and one side of the pixel array unit, which processes an analog signal output from the first pixel in the pixel array unit A first analog signal processing path, and a second analog signal processing disposed on the other side of the pixel array unit for processing an analog signal output from the second pixel or the third pixel in the pixel array unit And the first analog signal processing path has one CDS circuit for every two adjacent columns of the pixel array unit, and among the two columns, A first CDS unit that receives an output signal of the first pixel corresponding to one of the columns; and the second analog signal processing path includes one CDS circuit for every two adjacent columns of the pixel array unit. And a second CDS unit that receives an output signal of the second pixel or the third pixel corresponding to one of the two columns.

本発明において、前記第1アナログ信号処理パスが、同一行に存在し、隣接した2列に対応する2個のピクセルのうち、一方の前記第1ピクセルの信号を前記第1CDSのCDS回路に伝達する第1選択手段をさらに備え、前記第2アナログ信号処理パスは、前記2個のピクセルのうち、他方のピクセルの信号を前記第2CDS部のCDS回路に伝達する第2選択手段をさらに備える。   In the present invention, the first analog signal processing path exists in the same row, and one of the two pixels corresponding to two adjacent columns is transmitted to the CDS circuit of the first CDS. The second analog signal processing path further includes second selection means for transmitting the signal of the other pixel of the two pixels to the CDS circuit of the second CDS unit.

また、前記第1アナログ信号処理パスが、前記第1CDS部の各CDS回路の出力を伝達する、少なくとも1つの第1アナログデータバスと、該第1アナログデータバスに接続された第1ASPとをさらに備え、前記第2アナログ信号処理パスが、前記第2CDS部の各CDS回路の出力を伝達する、少なくとも1つの第2アナログデータバスと、該第2アナログデータバスに接続された第2ASPとを備える。   Further, the first analog signal processing path further includes at least one first analog data bus that transmits an output of each CDS circuit of the first CDS unit, and a first ASP connected to the first analog data bus. And the second analog signal processing path includes at least one second analog data bus for transmitting an output of each CDS circuit of the second CDS unit, and a second ASP connected to the second analog data bus. .

また、前記第1アナログ信号処理パスが、カラムアドレスに応答して前記第1CDS部の各CDS回路の出力を前記第1アナログデータバスに伝達するための選択信号を生成する第1カラム駆動部をさらに備え、前記第2アナログ信号処理パスが、カラムアドレスに応答して前記第2CDS部の各CDS回路の出力を前記第2アナログデータバスに伝達するための選択信号を生成する第2カラム駆動部をさらに備える。   A first column driving unit configured to generate a selection signal for transmitting an output of each CDS circuit of the first CDS unit to the first analog data bus in response to a column address; And a second column driver for generating a selection signal for transmitting an output of each CDS circuit of the second CDS unit to the second analog data bus in response to a column address. Is further provided.

また、好ましくは、前記第1、第2、第3ピクセルはそれぞれ、Gピクセル、Rピクセル、及びBピクセルである。   Preferably, the first, second, and third pixels are a G pixel, an R pixel, and a B pixel, respectively.

本発明では、多重パス(path)を介してアナログ信号を処理するようにしたので、安定な信号処理システムを通じても信号処理速度を向上させることができる。また、多重パス(path)を介して信号を処理しながらもピクセルアレイ内の同種ピクセルの信号は、各々同一のパス(path)を介して処理されているので、同種ピクセル間のオフセットが最小になり、よって画質を改善することができるという効果が得られる。   In the present invention, since an analog signal is processed through multiple paths, the signal processing speed can be improved even through a stable signal processing system. In addition, while processing signals through multiple paths, signals of the same type of pixels in the pixel array are processed through the same path, so that the offset between the same types of pixels is minimized. Therefore, the effect that the image quality can be improved is obtained.

また、2ピクセルピッチ当りに1つのCDS回路をレイアウトするようにしたので、ピクセルピッチが小さくなるに伴って発生するCDS回路のレイアウトの問題を解決することができるという効果が得られる。   In addition, since one CDS circuit is laid out per two pixel pitches, the effect of solving the CDS circuit layout problem that occurs as the pixel pitch decreases can be obtained.

さらに、2ピクセルピッチ当りに1つのCDS回路がレイアウトされるようにしたので、ピクセルピッチが小さいため発生するトランジスタ間のミスマッチが最小になる。これにより、カラムFPN(Fixed Pattern Noise)を最大限に抑制することができる。さらに、より少数のCDS回路を使用しているため消費電力を削減することができる。   Furthermore, since one CDS circuit is laid out per two pixel pitches, the mismatch between the transistors generated due to the small pixel pitch is minimized. Thereby, column FPN (Fixed Pattern Noise) can be suppressed to the maximum. Furthermore, since fewer CDS circuits are used, power consumption can be reduced.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付する図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

1)第1の実施の形態
図2は、本発明の第1の実施の形態に係るCMOSイメージセンサの構成を示す図である。
1) First Embodiment FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a CMOS image sensor according to a first embodiment of the present invention.

図2に示しているように、本発明の第1の実施の形態に係るイメージセンサでは、そのCDS回路部において、ピクセルから信号をサンプリングするパスが全体的に2つに分けられており、それぞれのパスにおいて2ピクセルが1つのCDS回路を共有するように2ピクセルピッチ当りに1つのCDS回路がレイアウトされている。   As shown in FIG. 2, in the image sensor according to the first embodiment of the present invention, in the CDS circuit portion, the path for sampling the signal from the pixel is divided into two as a whole, In this pass, one CDS circuit is laid out per two pixel pitches so that two pixels share one CDS circuit.

より詳細に、本発明の第1の実施の形態に係るイメージセンサは、R(赤)、G(緑)、B(青)ピクセルが行方向にN個、列方向にM個(N、Mは整数)のマトリックス状に配置されて、ピクセルアレイ部21を構成しており、隣接した2列毎に1つのCDS回路を備えてなるCDS部22、26がピクセルアレイ部21の下段側及び上段側にそれぞれ配置されている。ピクセルアレイ部21の右下側には、下段側のCDS部22から出力されたアナログ信号を処理するための第1ASP部23が配置され、ピクセルアレイ部21の右上側には、上段側のCDS部26から出力されたアナログ信号を処理するための第2ASP部27が配置されている。   More specifically, the image sensor according to the first embodiment of the present invention has N (R, red), G (green), and B (blue) pixels in the row direction and M (N, M) pixels in the column direction. Are arranged in a matrix form to constitute a pixel array unit 21, and CDS units 22 and 26 each having one CDS circuit for every two adjacent columns are arranged on the lower and upper stages of the pixel array unit 21. It is arranged on each side. A first ASP unit 23 for processing an analog signal output from the lower CDS unit 22 is disposed on the lower right side of the pixel array unit 21, and an upper CDS on the upper right side of the pixel array unit 21. A second ASP unit 27 for processing the analog signal output from the unit 26 is arranged.

ピクセルアレイ部21は、最初の列にGピクセルが配置され、その後の列にRピクセル及びGピクセルが交互に配置された複数の奇数行(Odd row)と、最初の列にBピクセルが配置され、その後の列にGピクセル及びBピクセルが交互に配置された複数の偶数行(Even row)とを備えている。   The pixel array unit 21 includes a plurality of odd rows (Odd row) in which G pixels are arranged in the first column, R pixels and G pixels are alternately arranged in the subsequent columns, and B pixels are arranged in the first column. And a plurality of even rows in which G pixels and B pixels are alternately arranged in the subsequent columns.

上下側のそれぞれに配置された各CDS回路は、同一行に存在し、隣接した2列に対応する2個のピクセルを共有しているが、隣接した2個のピクセルのうち何れか一方のピクセルの信号が下段側のCDS回路に伝達されると、もう一方のピクセルの信号は、上段側のCDS回路に出力されなけれならず、このため、ピクセルアレイ部21の出力信号は選択部20A、20Bを介してCDS部に伝達される。   Each CDS circuit arranged on each of the upper and lower sides exists in the same row and shares two pixels corresponding to two adjacent columns, but either one of the two adjacent pixels. Is transmitted to the lower CDS circuit, the signal of the other pixel must be output to the upper CDS circuit. Therefore, the output signal of the pixel array unit 21 is selected by the selection units 20A and 20B. To the CDS section.

本第1の実施の形態では、選択部20A、20Bは、行選択信号Row_Selに応じて駆動されるスイッチから構成されており、偶数行(Even row)が選択された場合、行選択信号Row_Selが論理値「0」に対応するレベルになり、奇数行(Odd row)が選択された場合、行選択信号Row_Selが論理値「1」に対応するレベルになる。これによって、ピクセルアレイ部内のGピクセルの信号は全て下段側のCDS回路に伝達され、BまたはRピクセルの信号は、上段側のCDS回路に伝達される。   In the first embodiment, the selection units 20A and 20B are configured by switches that are driven according to a row selection signal Row_Sel. When an even row (Even row) is selected, the row selection signal Row_Sel is When the level corresponds to the logical value “0” and an odd row is selected, the row selection signal Row_Sel becomes a level corresponding to the logical value “1”. As a result, all G pixel signals in the pixel array section are transmitted to the lower CDS circuit, and B or R pixel signals are transmitted to the upper CDS circuit.

選択部20A、20Bは、上述の機能さえあれば、いかなる回路構成を有してもよい。例えば、制御信号を複数用いることも可能で、スイッチの代りにマルチプレクサなどを用いることもできる。   The selection units 20A and 20B may have any circuit configuration as long as the above-described functions are provided. For example, a plurality of control signals can be used, and a multiplexer or the like can be used instead of the switch.

下段側のCDS部22から出力された信号は、第1アナログデータバス25を介して第1ASP部23に伝達され、上段側のCDS部26から出力された信号は、第2アナログデータバス29を介して第2ASP部27に伝達される。   A signal output from the lower CDS unit 22 is transmitted to the first ASP unit 23 via the first analog data bus 25, and a signal output from the upper CDS unit 26 passes through the second analog data bus 29. Via the second ASP unit 27.

そして、下段側のCDS部22の各CDS回路の出力は、第1カラム駆動部24で生成された選択信号CSに応じて、第1アナログデータバス25に送信され、上段側のCDS部26の各CDS回路の出力は、第2カラム駆動部28で生成された選択信号CSに応じて、第2アナログデータバス29に送信される。   Then, the output of each CDS circuit of the lower CDS unit 22 is transmitted to the first analog data bus 25 according to the selection signal CS generated by the first column driving unit 24, and the output of the upper CDS unit 26. The output of each CDS circuit is transmitted to the second analog data bus 29 in accordance with the selection signal CS generated by the second column driver 28.

次に、ピクセルのデータを読み出すための全体的な動作を説明する。   Next, an overall operation for reading out pixel data will be described.

ピクセルアレイ部21のいずれかの行が選択されると、選択された行のGピクセルの出力信号は下段側のCDS部22の各CDS回路に一度に伝達され、選択された行のBまたはRピクセルの出力信号は、上段側のCDS部26の各CDS回路に一度に伝達される。   When any row of the pixel array unit 21 is selected, the output signal of the G pixel of the selected row is transmitted to the respective CDS circuits of the CDS unit 22 on the lower side at a time, and B or R of the selected row is selected. The pixel output signal is transmitted to each CDS circuit of the upper CDS unit 26 at a time.

次いで、第1カラム駆動部24は、下段側のCDS部22の各CDS回路を順に駆動してその出力信号を第1アナログデータバス25に載せる。これらの出力信号は、第1ASP部23で処理される。また、第2カラム駆動部28は、上段側のCDS部26の各CDS回路を順に駆動してその出力信号を第2アナログデータバス29に載せる。これらの出力信号は、第2ASP部27で処理される。   Next, the first column driving unit 24 sequentially drives each CDS circuit of the lower CDS unit 22 and places the output signal on the first analog data bus 25. These output signals are processed by the first ASP unit 23. The second column drive unit 28 sequentially drives the CDS circuits of the upper CDS unit 26 and places the output signal on the second analog data bus 29. These output signals are processed by the second ASP unit 27.

上述のように、本発明の第1の実施の形態では、Rピクセル又はBピクセルの信号と、Gピクセルの信号とが相互に異なるパスを介して処理されるため、1クロックで同時に2つの信号を処理することが可能であり、したがって2倍の帯域幅を有するアナログシステムを具現することができる。   As described above, in the first embodiment of the present invention, since the signal of the R pixel or the B pixel and the signal of the G pixel are processed through different paths, two signals are simultaneously transmitted with one clock. Thus, an analog system having twice the bandwidth can be implemented.

また、ASPが2つに分割されて役割が半減したため、それぞれのASPはデータ信号が定められた時間に安定化するタイムマージンが、充分である程度の相対的に低速のシステムを用いることができる。   Further, since the ASP is divided into two and the role is halved, each ASP can use a relatively low speed system with a sufficient time margin for stabilizing the data signal at a predetermined time.

また、多重経路を通じて信号を処理しながらも、各色信号(すなわち、R、G、またはB信号)が各々同一のASPのパスで処理されているため、オフセットの問題が最小になり、2ピクセルピッチ当りに1つのCDS回路をレイアウトすることができる。これにより、CDS回路の数が減少してCDS回路のレイアウトマージンが向上し、消費電力が少なくなるという利点がある。   Also, while processing signals through multiple paths, each color signal (ie, R, G, or B signal) is processed in the same ASP path, minimizing the offset problem and 2 pixel pitch One CDS circuit can be laid out per hit. Thereby, there is an advantage that the number of CDS circuits is reduced, the layout margin of the CDS circuit is improved, and the power consumption is reduced.

2)第2の実施の形態
上記で説明したように、本発明の第1の実施の形態では、アナログ信号処理パスを2つに分割し、各アナログ信号処理パスに1つのアナログデータバスを設けた場合のCMOSイメージセンサを説明した。これに対し、本第2の実施の形態は、各アナログ信号処理パスに複数のアナログデータバスを設けた場合のCMOSイメージセンサに関する。
2) Second Embodiment As described above, in the first embodiment of the present invention, the analog signal processing path is divided into two, and one analog data bus is provided for each analog signal processing path. A CMOS image sensor has been described. On the other hand, the second embodiment relates to a CMOS image sensor when a plurality of analog data buses are provided in each analog signal processing path.

図3は、本発明の第2の実施の形態に係るCMOSイメージセンサの構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a CMOS image sensor according to the second embodiment of the present invention.

図3に示しているように、本第2の実施の形態に係るCMOSイメージセンサは、上側のパスに8つのアナログデータバス(BR′_D、BR_D、BR′_C、BR_C、BR′_B、BR_B、BR′_A、BR_A)、下側のパスにも8つのアナログデータバス(G′_A、G_A、G′_B、G_B、G′_C、G_C、G′_D、G_D)を設けている。ピクセルアレイ部21、及び選択部20A、20Bの構成は、上記第1の実施の形態のものと同じである。   As shown in FIG. 3, the CMOS image sensor according to the second embodiment includes eight analog data buses (BR′_D, BR_D, BR′_C, BR_C, BR′_B, BR_B) on the upper path. , BR′_A, BR_A), and eight analog data buses (G′_A, G_A, G′_B, G_B, G′_C, G_C, G′_D, G_D) are also provided in the lower path. The configurations of the pixel array unit 21 and the selection units 20A and 20B are the same as those in the first embodiment.

このように、本第2の実施の形態に係るCMOSイメージセンサでは、1つのアナログ信号処理パスに複数のアナログデータパスを設けることにより、各パスのアナログデータラインの負荷キャパシタンスが大きく低減され、よってASPの設計負担を軽減し、信号処理速度を一層向上させることができる。   As described above, in the CMOS image sensor according to the second embodiment, by providing a plurality of analog data paths in one analog signal processing path, the load capacitance of the analog data line in each path is greatly reduced. The ASP design burden can be reduced and the signal processing speed can be further improved.

尚、本発明は、上記した実施の形態に限られるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention, and these also belong to the technical scope of the present invention.

従来の技術に係るCMOSイメージセンサのアナログ信号処理パスの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the analog signal processing path of the CMOS image sensor which concerns on a prior art. 本発明の第1の実施の形態に係るCMOSイメージセンサのアナログ信号処理パスの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the analog signal processing path of the CMOS image sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るCMOSイメージセンサのアナログ信号処理パスの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the analog signal processing path of the CMOS image sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11、21 ピクセルアレイ部
12、22、26 CDS部
13 ASP部
14 カラム駆動部
15 アナログデータバス
20A、20B 選択部
23 第1ASP部
24 第1カラム駆動部
25 第1アナログデータバス
27 第2ASP部
28 第2カラム駆動部
29 第2アナログデータバス
11, 21 Pixel array unit 12, 22, 26 CDS unit 13 ASP unit 14 Column driving unit 15 Analog data buses 20A, 20B Selection unit 23 First ASP unit 24 First column driving unit 25 First analog data bus 27 Second ASP unit 28 Second column drive unit 29 Second analog data bus

Claims (9)

第1色に対応する複数の第1ピクセル、第2色に対応する複数の第2ピクセル、及び第3色に対応する複数の第3ピクセルが行及び列方向にマトリックス状に配置されたピクセルアレイ部と、
前記ピクセルアレイ部の一方の側に配置されて、該ピクセルアレイ部内の前記第1ピクセルから出力されるアナログ信号を処理する第1アナログ信号処理パスと、
前記ピクセルアレイ部の他方の側に配置されて、該ピクセルアレイ部内の前記第2ピクセル、または前記第3ピクセルから出力されるアナログ信号を処理する第2アナログ信号処理パスと、を備え、
前記第1アナログ信号処理パスは、前記ピクセルアレイ部の隣接した2列毎に一つのCDS回路を有し、前記2列のうち、いずれかの1列に対応する前記第1ピクセルの出力信号を受信する第1CDS部を備え、
前記第2アナログ信号処理パスは、前記ピクセルアレイ部の隣接した2列毎に一つのCDS回路を有し、前記2列のうち、いずれかの1列に対応する前記第2ピクセル、または前記第3ピクセルの出力信号を受信する第2CDS部を備えることを特徴とするCMOSイメージセンサ。
A pixel array in which a plurality of first pixels corresponding to the first color, a plurality of second pixels corresponding to the second color, and a plurality of third pixels corresponding to the third color are arranged in a matrix in the row and column directions And
A first analog signal processing path disposed on one side of the pixel array unit to process an analog signal output from the first pixel in the pixel array unit;
A second analog signal processing path disposed on the other side of the pixel array unit and processing an analog signal output from the second pixel or the third pixel in the pixel array unit,
The first analog signal processing path includes one CDS circuit for every two adjacent columns of the pixel array unit, and outputs an output signal of the first pixel corresponding to one of the two columns. A first CDS unit for receiving,
The second analog signal processing path includes one CDS circuit for every two adjacent columns of the pixel array unit, and the second pixel corresponding to any one of the two columns, or the first A CMOS image sensor comprising a second CDS unit that receives an output signal of 3 pixels.
前記第1アナログ信号処理パスが、同一行に存在し、隣接した2列に対応する2個のピクセルのうち、一方の前記第1ピクセルの信号を前記第1CDS部のCDS回路に伝達する第1選択手段をさらに備え、
前記第2アナログ信号処理パスが、前記2個のピクセルのうち、他方のピクセルの信号を前記第2CDS部のCDS回路に伝達する第2選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサ。
The first analog signal processing path exists in the same row, and a first pixel signal is transmitted to the CDS circuit of the first CDS unit from two pixels corresponding to two adjacent columns. Further comprising a selection means,
The second analog signal processing path further comprises second selection means for transmitting a signal of the other pixel of the two pixels to a CDS circuit of the second CDS unit. CMOS image sensor.
前記第1アナログ信号処理パスが、
前記第1CDS部の各CDS回路の出力を伝達する、少なくとも1つの第1アナログデータバスと、
前記第1アナログデータバスに接続された第1ASPとをさらに備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のCMOSイメージセンサ。
The first analog signal processing path comprises:
At least one first analog data bus for transmitting an output of each CDS circuit of the first CDS unit;
The CMOS image sensor according to claim 1, further comprising a first ASP connected to the first analog data bus.
前記第2アナログ信号処理パスが、
前記第2CDS部の各CDS回路の出力を伝達する、少なくとも1つの第2アナログデータバスと、
前記第2アナログデータバスに接続された第2ASPとを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のCMOSイメージセンサ。
The second analog signal processing path comprises:
At least one second analog data bus for transmitting the output of each CDS circuit of the second CDS unit;
4. The CMOS image sensor according to claim 1, further comprising a second ASP connected to the second analog data bus. 5.
前記第1アナログ信号処理パスが、
カラムアドレスに応答して前記第1CDS部の各CDS回路の出力を前記第1アナログデータバスに伝達するための選択信号を生成する第1カラム駆動部をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載のCMOSイメージセンサ。
The first analog signal processing path comprises:
4. The apparatus of claim 3, further comprising a first column driver that generates a selection signal for transmitting an output of each CDS circuit of the first CDS unit to the first analog data bus in response to a column address. The described CMOS image sensor.
前記第2アナログ信号処理パスが、
カラムアドレスに応答して前記第2CDS部の各CDS回路の出力を前記第2アナログデータバスに伝達するための選択信号を生成する第2カラム駆動部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のCMOSイメージセンサ。
The second analog signal processing path comprises:
5. The apparatus of claim 4, further comprising a second column driver that generates a selection signal for transmitting an output of each CDS circuit of the second CDS unit to the second analog data bus in response to a column address. The described CMOS image sensor.
前記ピクセルアレイ部が、
最初の列に前記第3ピクセルが配置され、その後の列に前記第1ピクセル及び前記第3ピクセルが交互に配列された複数の偶数行と、
最初の列に第1ピクセルが配置され、その後の列に前記第2ピクセル及び前記第1ピクセルが交互に配列された複数の奇数行とを備えることを特徴とする請求項2に記載のCMOSイメージセンサ。
The pixel array portion is
A plurality of even rows in which the third pixel is arranged in a first column and the first pixel and the third pixel are alternately arranged in a subsequent column;
3. The CMOS image of claim 2, comprising a first pixel in a first column and a plurality of odd rows in which the second pixel and the first pixel are alternately arranged in a subsequent column. Sensor.
前記第1選択手段及び第2選択手段が、奇数行または偶数行に関する情報を有する行選択信号により制御されるスイッチング素子から構成されることを特徴とする請求項7に記載のCMOSイメージセンサ。   8. The CMOS image sensor according to claim 7, wherein each of the first selection unit and the second selection unit includes a switching element controlled by a row selection signal having information related to an odd row or an even row. 前記第1ピクセルはGピクセルであり、前記第2ピクセルはRピクセルであり、前記第3ピクセルはBピクセルであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のCMOSイメージセンサ。   The CMOS according to any one of claims 1 to 8, wherein the first pixel is a G pixel, the second pixel is an R pixel, and the third pixel is a B pixel. Image sensor.
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