KR100448244B1 - 이미지센서의 화소배열부 및 그를 포함하는 이미지센서 및이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법 - Google Patents

이미지센서의 화소배열부 및 그를 포함하는 이미지센서 및이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 사용환경에 상관없이 특성 저하를 방지할 수 있는 이미지센서의 화소배열부 및 그를 포함하는 이미지센서와 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, N ×M(N,M은 자연수)의 단위화소를 포함하는 제1화소군; 상기 제1화소군의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군-상기 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 오프셋 값에 대한 평균값임; 및 상기 제1화소군과 상기 제2화소군 사이 및 상기 제2화소군의 외곽에 배치되어 상기 제2화소군으로 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군을 포함하는 이미지센서의 화소배열부를 제공한다.
또한, 본 발명은, N ×M의 단위화소를 포함하는 제1화소군과, 상기 제1화소군의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군과, 상기 제1화소군과 상기 제2화소군 사이 및 상기 제2화소군의 외곽에 배치되어 상기 제2화소군으로의 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군을 포함하는 화소배열부-상기 블랙 레벨의 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 블랙 레벨의 오프셋 값에 대한 평균값임; 및 상기 블랙 레벨의 오프셋 값에 따라 상기 제1화소군의 오프셋 값을 변화시켜 상기 블랙 레벨에 의한 오프셋 변화를 제거하기 위한 오프셋 조정부를 포함하는 이미지센서를 제공한다.

Description

이미지센서의 화소배열부 및 그를 포함하는 이미지센서 및 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법{Pixel array for image sensor and image sensor having the same and auto compensating method for black level of image sensor}
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 블랙 레벨(Black level) 즉, 암신호(Dark current)를 자동으로 보상할 수 있는 이미지센서에 관한 것이다.
이미지센서란 반도체가 빛에 반응하는 성질을 이용하여 이미지를 재생해내는 장치를 나타내는 바, 각각의 피사체에서 나오는 각기 다른 빛의 밝기 및 파장을 화소가 감지하여 전기적인 값으로 읽어내는 장치이다. 이 전기적인 값을 신호처리가 가능한 레벨로 만들어 주는 것이 바로 이미지센서의 역할이다.
즉, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이 중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인휴대용 시스템에 매우 유용하다. 따라서, 이미지센서는 PC카메라, 의학용, 완구용등 다양하게 그 응용이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지센서를 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 이미지센서는 제어 및 외부시스템 인터페이스부(10)와, 화소 배열부(Pixel array, 11)와, 아날로그 라인 버퍼부(12)와, 칼럼디코더(Column decoder, 13a)와, 로디코더(Row decoder, 13b)와, 가변증폭부(14)와, 아날로그-디지탈 변환부(Analog to Digital Converter; 이하 ADC라 함, 15)를 구비하여 구성된다.
이하, 상기한 바와 같이 이미지센서를 구성하는 각 구성 요소들의 동작을 자세히 살펴본다.
화소 배열부(11)는 빛에 반응하는 성질을 극대화 시키도록 화소(Pixel)를 가로 N개, 세로 M개(N,M은 자연수)로 배치하여, 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하는 부분으로 전체 이미지센서의 가장 핵심적인 부분이며, 제어 및 외부 시스템 인터페이스부(10)는 FSM(Finite State Machine)을 이용하여 이미지센서의 전체적인 동작을 제어하며, 외부 시스템에 대한 인터페이스 역할을 담당하는 바, 배치 레지스터(도시하지 않음)를 갖고 있어 여러 가지 내부 동작에 관련된 사항에 대한 프로그램이 가능하며, 이 프로그램된 정보에 따라 전체 칩의 동작을 제어하는 역할을 한다.
아날로그 라인 버퍼부(12)는 선택된 한 칼럼의 화소들의 전압을 감지하여 저장하는 역할을 하며, 아날로그 라인 버퍼부(12)에 저장된 아날로그 데이타는 칼럼디코더(13a)와 로디코더(13b)의 제어에 의해 선택된 데이타 값이 아날로그 버스를 통해 가변증폭부(14)로 전송된다.
가변증폭부(14) 예컨대, PGA(Programmable Gain Amplifier)는 아날로그 라인 버퍼부(12)에 저장된 화소 전압이 작은 경우 이를 증폭하는 역할을 하며, 가변증폭부(14)를 거친 아날로그 데이타는 색상 보간(Color Interpolation) 및 색상 보정등의 과정을 거친 후, ADC(15)를 통해 디지탈 값으로 변환된다.
이미지센서는 제조 공정 상의 미세한 차이에 의해 오프셋 전압(Offset voltage)에 의한 고정 패턴 잡음(Fixed pattern noise)이 발생한다. 이러한 고정 패턴 잡음을 보상하기 위해 이미지센서는 화소 배열부(11)의 각 화소에서 리셋 신호(Reset voltage signal)를 읽고 데이타 신호(Data voltage signal)를 읽은 후 그 차를 출력하는 상호연관된 이중 샘플링(Correlated Double Sampling; 이하 CDS라 함) 기법을 사용한다.
한편, 이미지센서의 동적 온도 범위는 통상 0℃ ∼40℃이나 이동(Mobile)이나 특수한 환경에서는 60℃ 이상에서도 특성의 저하없이 동작하여야 한다. 그러나, 이미지센서 역시 반도체 소자로 구성되어 있으므로 고온에서도 열로 인한 전류 성분이 발생한다. 따라서, 이러한 전류 예컨대, 암전류가 발생시 이미지센서는 광학적 요인외의 신호성분이 포함되어 아주 어두운 환경 즉, 빛을 가하지 않는 경우에서도 일정치의 신호레벨이 검출되는데 이는 열잡음 및 시스템 잡음으로 이미지센서의 잡음 성분 중 가장 중요한 요소로 블랙 레벨이라 한다.
따라서, 기존의 이미지센서에서는 이러한 블랙 레벨이 항상 존재하기 때문에 사용환경에 제약을 받거나 특성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 사용환경에 상관없이 특성 저하를 방지할 수 있는 이미지센서의 화소배열부 및 그를 포함하는 이미지센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이미지센서의 블렉레벨을 효과적으로 제거하기 위한 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지센서를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서의 화소배열부를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 화소배열부를 포함하는 이미지센서를 도시한 블럭도,
도 4 내지 도 5는 본 발명의 자동 블랙 레벨 보상을 설명하기 위한 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 제1화소군
21 : 제2화소군
22 : 제3화소군
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, N ×M(N,M은 자연수)의 단위화소를 포함하는 제1화소군; 상기 제1화소군의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군-상기 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 오프셋 값에 대한 평균값임; 및 상기 제1화소군과 상기 제2화소군 사이 및 상기 제2화소군의 외곽에 배치되어 상기 제2화소군으로 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군을 포함하는 이미지센서의 화소배열부를 제공한다.
또한, 본 발명은, N ×M의 단위화소를 포함하는 제1화소군과, 상기 제1화소군의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군과, 상기 제1화소군과 상기 제2화소군 사이 및 상기 제2화소군의 외곽에 배치되어 상기 제2화소군으로의 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군을 포함하는 화소배열부-상기 블랙 레벨의 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 블랙 레벨의 오프셋 값에 대한 평균값임; 및 상기 블랙 레벨의 오프셋 값에 따라 상기 제1화소군의 오프셋 값을 변화시켜 상기 블랙 레벨에 의한 오프셋 변화를 제거하기 위한 오프셋 조정부를 포함하는 이미지센서를 제공한다.
또한, 본 발명은, 이미지 센싱을 위한 제1화소군과 블랙 레벨 보상을 위한 제2화소군을 포함하는 화소배열부를 포함하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법에 있어서, 상기 제2화소군에 대한 RGB 각각에 대해 블랙 레벨의 오프셋 값을 측정하는 단계; 상기 블랙 레벨의 오프셋 값과 초기 설정된 오프셋 값에 의해 업데이트된 오프셋 값을 결정하는 단계; 및 상기 제1화소군에 대한 이미지 데이타에 상기 업데이트된 오프셋 값을 가산하여 블랙 레벨을 보상하는 단계를 포함하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법를 포함하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법을 제공한다.
블랙 레벨 성분이 발생하지 않는 화소를 만들기는 현재의 기술로는 거의 불가능하나, 블랙 레벨은 전체적인 신호 성분을 온도에 따라 쉬프트(Shift)시키는 특성 예컨대, 온도가 증가할수록 신호성분을 전체적으로 상향 쉬프트시키는 특성이 있어 이를 보정하는 것이 가능한 바, 본 발명은 이러한 특성을 이용하기 위해 블랙 레벨을 먼저 측정하고 이를 토대로 ADC 오프셋 기능을 이용하여 실제 화소 신호에서 블랙 레벨만큼 이를 보정함으로써, 사용 환경의 변화에 따른 블랙 레벨의 증가에 기인한 이미지센서의 특성 저하를 최소화하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 바, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서의 화소배열부를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 화소배열부를 포함하는 이미지센서를 도시한 블럭도이며, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 자동 블랙 레벨 보상을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 화소배열부는, N ×M(N,M은 자연수)의 단위화소를 포함하는 제1화소군(20) 예컨대, 코아 화소배열부(Core pixel array)와, 제1화소군(20)의 열방향(A-A')의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군(21)을 구비하여 구성된다.
전술한 오프셋 값은 제2화소군(21)를 구성하는 화소 전체의 오프셋 값에 대한 평균값이며, 제1화소군(20)과 제2화소군(21) 사이 및 제2화소군(21)의 외곽에 배치되어 제2화소군(21)으로 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군(22) 예컨대, 더미 화소배열부(Dummy pixel array)을 포함하는 바, 제3화소군(23)은 어드레스를 갖지 않는다. 한편, 종래의 경우 화소배열부의 블루밍(Blooming) 현상에 의한 화소배열부 이외의 영역으로의 광 입사를 방지하기 위해 더미픽셀을 사용하였으나, 본 발명에서의 제3화소군(22)과는 그 역할이 상이하다고 할 수 있다.
구체적으로, 제1화소군(20)의 상단과 하단에 차폐된 제2화소군(21, Shield pixel array line)을 배치하였으며, 이들의 완전한 광 차단을 위해 제3화소군(22)이 주위를 감싸고 있다. 이러한 제3화소군(22)의 내부적인 구조는 제1화소군(20) 내의 단위화소와 동일하나 어드레스가 할당되어 있지 않기 때문에 동작과는 무관하다고 할 수 있다.
또한, 블랙 레벨 검출을 위한 제2화소군(21)의 위치가 제1화소군(20)의 상단과 하단에 위치하여 있지만 도시된 바와 같이, 어드레싱은 제일 먼저 하게 된다. 예컨대, 행의 "0"에서 "m-1"의 순으로 어드레싱을 하므로 "0"에서 "3"의 어드레스는 블랙 레벨 검출을 위해 제2화소군(21)을 액세스(Access)하게 된다.
여기서는 제2화소군(21)의 화소행과 제3화소군(22)의 화소행을 각각 4와 10으로 하였으나, 정밀한 블랙 레벨 측정을 위해서 보다 많이 배열할 수도 있다.
한편, 도 3은 전술한 화소배열부를 포함하여 블랙 레벨을 보상하기 위한 이미지센서를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 이미지센서는, 빛에 반응하는 성질을 극대화 시키도록 화소(Pixel)를 가로 N개, 세로 M개(N,M은 자연수)로 배치하여, 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하는 제1화소군(20) 즉, 코아 화소배열부와, 제1화소군(20)의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군(21) 및 광차단을 위한 제3화소군(22)을 포함하는 화소배열부(30)와, 블랙 레벨의 오프셋 값에 따라 제2화소군(30)의 오프셋 값을 변화시켜 블랙 레벨에 의한 오프셋 변화를 제거하기 위한 오프셋 조정부(31)를 구비하여 구성된다.
구체적으로, 화소배열부(30)로부터의 신호를 전달받아 버퍼링하는 아날로그 라인 버퍼부(33)와, 아날로그 라인 버퍼부(33)의 출력 즉, 화소데이타을 증폭하기 위한 증폭부(34)와 ADC(35)와 화소배열부(30)의 행과 열을 각각 제어하기 위한 로디코더(32a)와, 칼럼디코더(32b)를 구비하며, 오프셋 조정부(31)는 산출된 블랙 레벨의 오프셋 값과 초기설정된 오프셋 값(Initial offset)의 차에 따라 R(적색), G(녹색), B(청색) 각 색상별로 업데이트된 오프셋 값(Update ADC offset)의 타이밍에 맞게 적용하기 위한 타이밍제어부(31a)와, 타이밍제어부(31a)에 의해 제공되는 업데이트된 오프셋 값과 제1화소군(20)으로부터의 아날로그 화소 데이타를 가산하여 아날로그 데이타를 보상하기 위한 가산부(31b)를 포함한다.
아날로그 라인 버퍼부(33)는 선택된 한 행의 화소들의 전압을 감지하여 저장하는 역할을 하며, 증폭부(34) 예컨대, PGA는 아날로그 라인 버퍼부(33)에 저장된 화소 전압이 작은 경우 이를 증폭하는 역할을 하며, 증폭부(34)를 거친 아날로그데이타는 색상 보간 및 색상 보정을 위하여 RGB 각각의 이득을 조절할 수 있으며, ADC(35)를 통해 디지탈 값으로 변환되어 출력하게 된다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 이미지센서에서의 자동 블랙 레벨 보상 동작을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
먼저, 전술한 바와 같이 예컨대, "0" 에서 "3"의 어드레스에 해당하는 행 즉, 제2화소군(21)에 대한 블랙 레벨의 평균 값을 측정한 다음, 이의 평균값과 이를 위하여 사용한 초기의 ADC 오프셋 값을 이용하여 엡데이트된 오프셋 값을 결정한 다음, 제1화소군(20)에 대한 이미지 데이타에 업데이트된 오프셋 값을 가산하여 블렉 레벨을 보상한다.
구체적으로, 도 2의 화소배열부 구조에서 자동 블랙 레벨 보상을 위해 "0" ∼"3" 까지의 라인을 먼저 읽어 들여 오프셋 조정의 초기 설정된 오프셋 값이 반영된 R, G, B 화소들의 평균값을 계산하는 바, 실제 이들 화소들의 구조는 칼라 필터와 광원이 완전 차단되었기 때문에 그 차이가 없지만, 증폭부(34)에서 R, G, B 각 색상별로 각각 이득을 제어하기 때문에 그 결과는 다르기 때문이다.
이로부터 얻어진 R, G, B 각각의 평균값은 전체 화소들의 블랙 레벨값을 대표하게 된다. 즉, 정상상태에서는 이들 각각의 평균값은 "0"에 가깝게 나와야하나 블랙 레벨 효과가 발생하면 소정의 값들을 가지게 되므로, 실제 정상 화소들을 읽을 때에는 이 값을 빼주어 화소들로부터 블랙 레벨을 보상하게 된다.
초기 설정된 오프셋 값은 초기 블랙 레벨 보상을 위한 제2화소군(21)을 읽을 때, 이로부터 R, G, B 각각의 평균값을 산출하면, 이를 이용하여 업데이트된 오프셋 값을 생성하여 실제 화소의 데이타를 읽을 때, 이를 사용하여 블랙 레벨을 보상하게 된다.
ADC(35)의 오프셋 값은 -31 ∼ 31까지 제어할 수 있으며, 이는 부호화절대치(Signed magnitude) 방식으로 6비트로 표현하였다. 이 때, MSB(Most Significant Bit)는 부호 비트로 예컨대, "0"일 경우는 "+'를 "1"을 경우는 "-"를 의미하여 [4:0]의 비트는 신호의 절대치로써 이 신호의 크기를 의미한다.
한편, 여기서는 ADC(35)가 8비트일 경우에 한정되며, ADC(35)가 10비트일 경우에는 8비트로 표현하는 바, ADC에 따라 비트의 크기가 달라질 수 있다.
따라서, 산출되어진 각각의 평균값은 다음의 수학식1에 따라 업데이트된 ADC 오프셋 값이 결정된다.
여기서, 'Update ADC offset'는 업데이트된 오프셋 값을, 'Average'는 블랙 레벨의 평균값을, 'Initial offset'은 초기설정된 오프셋 값을 각각 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 4개의 라인에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출(Evaluation)할 동안은(행어드레스 "0" ∼ "3") 블랙 레벨 산출 스위치 'S'가 '온'되어 있으며, 이 기간 동안 차폐된 화소로부터 R, G, B 각각의 평균값을 구한다. 구해진 평균값과 초기 설정된 오프셋 값을 가지고 R, G, B 각각의 구하여 저장한다. 구해진 R, G, B 각각의 오프셋 값은 제2화소군(20)의 화소데이타 값 을 산출할 때 사용되는데, 이 때 타이밍제어부(31a)에서 각각의 타이밍에 맞게 오프셋 값을 출력하여 블랙 레벨이 보상된 화소 데이타를 얻을 수 있다.
도 5의 블랙 레벨 문턱 값이라 도시된 블럭은 혹시 발생할지도 모르는 불량 화소(Dead pixel) 값은 평균값에 반영하지 않기 위해 평균값을 구하기 이전에 설치하여 특정 이상의 값들은 제거한다.
또한, 초기 설정된 오프셋 값은 블랙 레벨 측정시에는 불필요하나, 전술한 수학식1에서 "+"의 값을 갖게 되면, 블랙 레벨에 대한 보상 뿐만이 아니라 회로 내에서의 다른 에러(시스템 잡음)를 보정할 수 있게 한다.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 온도에 따라 증가하는 블랙 레벨의 오프셋 값을 자동으로 측정하여 보상할 수 있도록 간단한 디지털 로직으로 기존의 화소를 그대로 활용함으로써, 사용환경에 상관없이 이미지센서의 일정한 특성을 유지할 수 있도록 함을 실시예를 통해 알아 보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 사용환경의 변화에 상관없이 이미지센서의 특성을 일정하게 유지할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 이미지센서의 응용 분야를 확장시킬 수 있으며, 타제품과의 경쟁 우위를 확보할 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. N ×M(N,M은 자연수)의 단위화소를 포함하는 제1화소군;
    상기 제1화소군의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군-상기 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 오프셋 값에 대한 평균값임; 및
    상기 제1화소군과 상기 제2화소군 사이 및 상기 제2화소군의 외곽에 배치되어 상기 제2화소군으로 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군
    을 포함하는 이미지센서의 화소배열부.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3화소군은 어드레스를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 화소배열부.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. N ×M의 단위화소를 포함하는 제1화소군과, 상기 제1화소군의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군과, 상기 제1화소군과 상기 제2화소군 사이 및 상기 제2화소군의 외곽에 배치되어 상기 제2화소군으로의 입사하는 광을 차단하기 위한 제3화소군을 포함하는 화소배열부-상기 블랙 레벨의 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 블랙 레벨의 오프셋 값에 대한 평균값임; 및
    상기 블랙 레벨의 오프셋 값에 따라 상기 제1화소군의 오프셋 값을 변화시켜 상기 블랙 레벨에 의한 오프셋 변화를 제거하기 위한 오프셋 조정수단
    을 포함하는 이미지센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3화소군은 어드레스를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 오프셋 조정수단은,
    상기 산출된 블랙 레벨의 오프셋 값과 초기설정된 오프셋 값의 차에 따라 R(적색), G(녹색), B(청색) 각 색상별로 업데이트된 오프셋 값의 타이밍에 맞게 적용하기 위한 타이밍제어부; 및
    상기 타이밍제어부에 의해 제공되는 상기 업데이트된 오프셋 값과 상기 제1화소군으로부터의 아날로그 데이타를 가산하여 상기 아날로그 데이타를 보상하기 위한 가산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  10. 이미지 센싱을 위한 제1화소군과 블랙 레벨 보상을 위한 제2화소군을 포함하는 화소배열부를 포함하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법에 있어서,
    상기 제2화소군에 대한 RGB 각각에 대해 블랙 레벨의 오프셋 값을 측정하는 단계;
    상기 블랙 레벨의 오프셋 값과 초기 설정된 오프셋 값에 의해 업데이트된 오프셋 값을 결정하는 단계; 및
    상기 제1화소군에 대한 이미지 데이타에 상기 업데이트된 오프셋 값을 가산하여 블랙 레벨을 보상하는 단계
    를 포함하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 블랙 레벨의 오프셋 값은 상기 제2화소군를 구성하는 화소 전체의 블랙 레벨의 오프셋 값에 대한 평균값인 것을 특징으로 하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 초기 설정된 오프셋 값은 외부에서 제어가 가능한 것임을 특징으로 하는 이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법.
KR10-2002-0017263A 2002-03-29 2002-03-29 이미지센서의 화소배열부 및 그를 포함하는 이미지센서 및이미지센서의 자동 블랙 레벨 보상 방법 KR100448244B1 (ko)

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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6384394B1 (en) * 1999-08-16 2002-05-07 Intel Corporation Apparatus and method for offset reduction in the image sensors
FR2803082B1 (fr) * 1999-12-28 2002-03-22 Trixell Sas Procede de compensation en temperature de la sensibilite d'un detecteur d'image
KR100530258B1 (ko) * 2005-04-26 2005-11-22 엠텍비젼 주식회사 이미지 센서에서의 암 전류에 의한 블랙 레벨 보상 방법 및장치
JP2003348453A (ja) * 2002-05-22 2003-12-05 Mitsubishi Electric Corp 画像信号処理装置
KR100621561B1 (ko) 2004-11-05 2006-09-19 삼성전자주식회사 Ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그 구동 방법
KR100602379B1 (ko) * 2004-12-30 2006-07-18 매그나칩 반도체 유한회사 이미지 센서
JP2006217304A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Fujitsu Ltd 縦縞ノイズ低減方式
KR100530257B1 (ko) * 2005-04-26 2005-11-22 엠텍비젼 주식회사 이미지 센서에서의 암 전류에 의한 노이즈 제거 방법 및장치
JP4351658B2 (ja) * 2005-07-21 2009-10-28 マイクロン テクノロジー， インク． メモリ容量低減化方法、メモリ容量低減化雑音低減化回路及びメモリ容量低減化装置
KR100723207B1 (ko) * 2005-08-01 2007-05-29 삼성전기주식회사 암전류 보상 기능을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지 센서
KR100707071B1 (ko) * 2005-12-02 2007-04-13 매그나칩 반도체 유한회사 자동 블랙 레벨 보상 기능을 갖는 이미지 센서 및 자동블랙 레벨 보상방법
US7427735B2 (en) * 2005-12-14 2008-09-23 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for setting black level in an imager using both optically black and tied pixels
KR100746469B1 (ko) * 2005-12-28 2007-08-06 매그나칩 반도체 유한회사 블랙 시그널 개선 이미지 센서 및 그 개선 방법
KR100822849B1 (ko) * 2006-10-11 2008-04-17 주식회사 후후 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법
US7760258B2 (en) * 2007-03-07 2010-07-20 Altasens, Inc. Apparatus and method for stabilizing image sensor black level
US7964929B2 (en) * 2007-08-23 2011-06-21 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus providing imager pixels with shared pixel components
JP2009058377A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 検査装置
KR101374301B1 (ko) 2007-11-15 2014-03-17 삼성전자 주식회사 이미지 센서
KR20090050252A (ko) * 2007-11-15 2009-05-20 삼성전자주식회사 이미지 센서
US8872953B2 (en) * 2009-10-30 2014-10-28 Sony Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, camera, and electronic device
JP5513872B2 (ja) * 2009-12-18 2014-06-04 株式会社東芝 固体撮像装置
TWI422224B (zh) * 2011-05-13 2014-01-01 Himax Imaging Inc 黑階補償電路、影像感測器及相關方法
CN102811320B (zh) * 2011-05-30 2015-09-02 英属开曼群岛商恒景科技股份有限公司 黑阶补偿电路、影像传感器及相关方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001189892A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Burr-Brown Japan Ltd イメージセンサ用のフロントエンド信号処理の方法および装置
KR20010079946A (ko) * 1998-09-30 2001-08-22 마이클 골위저, 호레스트 쉐퍼 라인들 및 칼럼들로 어드레스될 수 있는 이미지센서들에서의 노출-의존성 잡음 교정 방법 및 장치
JP2001268364A (ja) * 2000-03-21 2001-09-28 Murata Mach Ltd 画像信号処理回路
KR20020044367A (ko) * 2000-12-05 2002-06-15 박용 씨모스 이미지 센서
JP2002252808A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Sony Corp イメージセンサの画像信号処理装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659355A (en) * 1994-10-31 1997-08-19 Eastman Kodak Company CCD dark mean level correction circuit employing digital processing and analog subtraction requiring no advance knowledge of dark mean level
JPH11112885A (ja) * 1997-10-03 1999-04-23 Olympus Optical Co Ltd カメラ
US6525769B1 (en) * 1998-12-30 2003-02-25 Intel Corporation Method and apparatus to compensate for dark current in an imaging device
US6774941B1 (en) * 1999-10-26 2004-08-10 National Semiconductor Corporation CCD output processing stage that amplifies signals from colored pixels based on the conversion efficiency of the colored pixels
JP2001339643A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Nec Corp 固体撮像装置用黒レベル発生回路及び固体撮像装置
US6744526B2 (en) * 2001-02-09 2004-06-01 Eastman Kodak Company Image sensor having black pixels disposed in a spaced-apart relationship from the active pixels
US7050098B2 (en) * 2001-03-29 2006-05-23 Canon Kabushiki Kaisha Signal processing apparatus and method, and image sensing apparatus having a plurality of image sensing regions per image frame

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010079946A (ko) * 1998-09-30 2001-08-22 마이클 골위저, 호레스트 쉐퍼 라인들 및 칼럼들로 어드레스될 수 있는 이미지센서들에서의 노출-의존성 잡음 교정 방법 및 장치
JP2001189892A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Burr-Brown Japan Ltd イメージセンサ用のフロントエンド信号処理の方法および装置
JP2001268364A (ja) * 2000-03-21 2001-09-28 Murata Mach Ltd 画像信号処理回路
KR20020044367A (ko) * 2000-12-05 2002-06-15 박용 씨모스 이미지 센서
JP2002252808A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Sony Corp イメージセンサの画像信号処理装置

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