KR100593155B1 - Cmos image sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동일 특성의 픽셀데이터는 동일한 경로를 통해 전송되도록 하여 옵셋을 제거할 수 있는 CMOS이미지 센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스; 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전달되는 데이터 중 동일 특성의 픽셀데이터가 동일한 경로를 거치도록 스와핑하여 출력하기 위한 스와핑 수단; 및 상기 스와핑수단의 출력신호를 각각 인가받아 증폭하므로써, 순수한 픽셀 데이터를 축출하기 위한 아날로그신호 처리수단을 구비하는 CMOS 이미지 센서를 제공한다.The present invention is to provide a CMOS image sensor that can remove the offset by allowing the pixel data of the same characteristics to be transmitted through the same path, the first and second analog data bus for transmitting pixel data with the present invention for this purpose ; Swapping means for swapping and outputting pixel data having the same characteristic from the data transmitted through the first and second analog data buses through the same path; And analog signal processing means for extracting pure pixel data by receiving and amplifying the output signal of the swapping means, respectively.

스와핑, 옵셋, 픽셀 데이터, 경로, 아날로그신호처리(ASP)Swapping, offset, pixel data, path, analog signal processing (ASP)

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서{CMOS IMAGE SENSOR} CMOS image sensor {CMOS IMAGE SENSOR}             

도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도.1 is a block diagram of a CMOS image sensor according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도.2 is a block diagram of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.

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

132 : 스와핑부132 swapping part

134a, 134b : ASP-A, ASP-B134a, 134b: ASP-A, ASP-B

본 발명은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서(Image sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경로 차이로 인한 옵셋을 제거하여 이미지 품질을 향상시키기 위한 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.The present invention relates to a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor, and more particularly, to a CMOS image sensor for improving image quality by eliminating offset due to a path difference.

잘 알려진 바와 같이, 이미지 센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이 중 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 CMOS 집적 회로 제조 기술을 이용하여 픽셀 어레이를 구성하고 이를 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인 휴대용 시스템에 매우 유용하다. As is well known, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Among these, a charge coupled device (CCD) includes individual MOS capacitors in close proximity to each other. A charge carrier is a device that is stored and transported in a capacitor, and a CMOS image sensor is a device that employs a switching method of forming a pixel array using a CMOS integrated circuit fabrication technology and sequentially detecting an output thereof. CMOS image sensors have the great advantage of low power consumption, which is very useful for personal portable systems such as mobile phones.

도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도로서, 픽셀로부터 얻어진 이미지 데이터(아날로그 신호)가 처리되는 과정을 보여주는 구성도이다.1 is a configuration diagram of a CMOS image sensor according to the related art, and illustrates a process of processing image data (analog signals) obtained from pixels.

도 1를 참조하면, 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀(Pixel)들이 로우(row) 방향으로 N개, 컬럼(column) 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치되어 픽셀어레이부(10)를 구성하고 있으며, 각 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling)로 구성된 CDS부(12)가 픽셀어레이부(10)의 하단측에 배치된다. 픽셀어레이부(10) 우측방에는 CDS부(12)로 부터 출력된 아날로그 신호를 처리하기 위한 ASP부(Analog Signal Processor)(13)가 배치된다.Referring to FIG. 1, a CMOS image sensor according to the prior art includes N (R), G (Green), and B (Blue) pixels in a row direction and M in a column direction. (N, M are integers) arranged in a matrix to form the pixel array unit 10, and the CDS unit 12 composed of one CDS (Correlated Double Sampling) for each column has a lower side of the pixel array unit 10. Is placed on. In the right side of the pixel array unit 10, an ASP unit (Analog Signal Processor) 13 for processing an analog signal output from the CDS unit 12 is disposed.

아울러, CDS부(12)에서 출력된 신호는 아날로그 데이터 버스를 통해 ASP부(13)로 전달되는 바, 아날로그 데이터 버스는 제1 아날로그데이터버스(15a)와 제2 아날로그데이터버스(15b)로 구성된다.In addition, the signal output from the CDS unit 12 is transmitted to the ASP unit 13 through the analog data bus, the analog data bus is composed of a first analog data bus 15a and a second analog data bus 15b. do.

그리고, CDS부(12)의 각 CDS의 출력은 컬럼드라이버(14)에서 생성된 선택신호(CS0, CS1, CS2, …)에 제어받는 선택부(16)에 의해서 제1 또는 제2 아날로그데이터버스(15a, 15b)에 실린다. 선택부(16)는 CDS 출력단과 아날로그 데이터 버스를 연결하는 통상의 스위치로 구성된다.The output of each CDS of the CDS unit 12 is controlled by the selection unit 16 controlled by the selection signals CS0, CS1, CS2,... Generated by the column driver 14. (15a, 15b). The selector 16 is composed of a conventional switch connecting the CDS output terminal and the analog data bus.

또한, ASP부는 제1 및 제2 아날로그데이터버스를 통해 전송된 각각의 아날로그 데이터를 증폭하기 위한 ASP-A 및 ASP-B(13a 및 13b)를 구비한다.The ASP section also includes ASP-A and ASP-B 13a and 13b for amplifying respective analog data transmitted through the first and second analog data buses.

참고적으로, CDS(12)는 각 픽셀에서 리셋 신호(Reset signal) 및 데이터 신호(Data signal)를 각각 샘플링하여 아날로그 데이터 버스에 실어주고, ASP부(16)에서 리셋신호와 데이터신호의 차이값을 구한 다음 증폭하는 기능을 한다. 따라서, 실질적인 피사체의 이미지에 대한 순수한 픽셀 데이터를 얻도록 한다.For reference, the CDS 12 samples the reset signal and the data signal from each pixel and loads the reset signal and the data signal on the analog data bus, respectively, and the difference value between the reset signal and the data signal in the ASP unit 16. And then amplify. Thus, it is possible to obtain pure pixel data for the image of the actual subject.

또한, 컬럼드라이버(14)는 컬럼 어드레스를 인가받아 선택신호(CS0, CS1, CS2....)를 생성한다.In addition, the column driver 14 receives the column address to generate selection signals CS0, CS1, CS2 .....

종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 동작을 간략히 살펴보도록 한다.Let us briefly look at the operation of the CMOS image sensor according to the prior art.

CMOS 이미지 센서는 픽셀의 데이터를 읽을 때, 픽셀어레이부(10)의 어느한 로오(row)의 픽셀들은 동시(동일 클럭)에 한꺼번에 CDS부(12)의 각 CDS로 전달된다. 이어, CDS(12)의 출력은 컬럼드라이버(14)에 제어받아 선택부(16)에 의해 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(15a, 15b)에 인가되어 순차적으로 ASP부(13)로 전달된다.When the CMOS image sensor reads the data of the pixels, the pixels of any row of the pixel array unit 10 are transferred to each CDS of the CDS unit 12 at the same time (same clock). Subsequently, the output of the CDS 12 is controlled by the column driver 14 and is applied to the first and second analog data buses 15a and 15b by the selection unit 16 and sequentially transferred to the ASP unit 13. .

한편, 첫째 및 둘째 로우에 위치하는 픽셀의 데이터가 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스에 실리는 순서를 생각해 보면, 하기 표 1과 같다.On the other hand, considering the order in which the data of the pixels located in the first and second rows are loaded on the first and second analog data buses, it is shown in Table 1 below.

첫번째 로우First row 두번째 로우Second row 제1 아날로그 데이터 버스First analog data bus B11 B 11 B13 B 13 B15 B 15 …… G21 G 21 G23 G 23 G25 G 25 …… 제2 아날로그 데이터 버스Second analog data bus G12 G 12 G14 G 14 G16 G 16 …… R22 R 22 R24 R 24 R26 R 26 ……

상기 표 1을 살펴보면, 동일 로우에 위치하는 픽셀 중에서도, 홀수번째 컬럼의 픽셀 데이터는 제1 아날로그 데이터버스에 인가되며, 짝수번째 컬럼의 픽셀 데이터는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that pixel data of odd-numbered columns is applied to the first analog data bus and pixel data of even-numbered columns is applied to the second analog data bus among pixels positioned in the same row.

그런데, 동일 G 픽셀 데이터라도 위치하는 컬럼에 따라 제1 아날로그 데이터 버스를 통해 경로 A를 지나거나, 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 경로 B를 지나게된다. R, B 픽셀 데이터도 위치하는 컬럼에 따라 경로 A 또는 B를 지나게된다. 이와같이 동일 데이터 임에도 불구하고 다른 경로를 거치됨으로 인해 옵셋을 갖게된다.However, even the same G pixel data passes through path A through the first analog data bus or through path B through the second analog data bus, depending on the column in which the same G pixel data is located. R, B pixel data also passes the path A or B depending on the column in which it is located. In this way, even though the data is the same, they have an offset due to different paths.

이와같이 경로의 차이로 인해 옵셋이 발생하면, 실제 이미지 상에 옵셋 노이즈가 나타나게 되어 이미지의 품질을 떨어뜨린다.When offset occurs due to the difference in paths, offset noise appears on the actual image, thereby degrading the quality of the image.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동일 특성의 픽셀데이터는 동일한 경로를 통해 전송되도록 하여 옵셋을 제거할 수 있는 CMOS이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a CMOS image sensor capable of removing offset by allowing pixel data having the same characteristic to be transmitted through the same path.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 CMOS 이미지센서는 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스; 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전달되는 데이터 중 동일 픽셀데이터가 동일한 경로를 거치도록 스와핑하여 출력하기 위한 스와핑 수단; 및 상기 스와핑수단의 출력신호를 각각 인가받아 증폭하므로써, 순수한 픽셀 데이터를 축출하기 위한 아날로그신호 처리수단을 구비한다.According to an aspect of the present invention, a CMOS image sensor includes a first and a second analog data bus for transmitting pixel data; Swapping means for swapping and outputting the same pixel data among the data transmitted through the first and second analog data buses through the same path; And analog signal processing means for extracting pure pixel data by receiving and amplifying the output signal of the swapping means, respectively.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지센서로서, 픽셀로부터 얻어진 이미지 데이터(아날로그 신호)가 처리되는 과정을 보여주는 구성도이다.2 is a configuration diagram showing a process of processing image data (analog signal) obtained from a pixel as a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀 들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치되어 픽셀어레이(100)를 구성하고 있으며, 각 컬럼별로 하나씩의 CDS로 구성된 CDS부(120)가 픽셀어레이부(100)의 하단측에 배치된다. 픽셀어레이부(100) 우측에는 CDS부(120)로 부터 출력된 아날로그 신호를 처리하기 위한 ASP부(Analog Signal Processor)(130)가 배치된다.Referring to FIG. 2, in the CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, R (Red), G (Green), and B (Blue) pixels include N pixels in a row direction and M pixels in a column direction. Arranged in a matrix to form the pixel array 100, and a CDS unit 120 composed of one CDS for each column is disposed at the lower side of the pixel array unit 100. An ASP signal (Analog Signal Processor) 130 for processing an analog signal output from the CDS unit 120 is disposed on the right side of the pixel array unit 100.

그리고 컬럼드라이버(140)에서 생성된 선택신호(CS0, CS1, CS2....)에 제어받는 선택부(160)에 의해 CDS부의 출력신호가 제1 또는 제2 아날로그데이터버스(15a, 15b)에 인가된다.In addition, the output signal of the CDS unit is controlled by the selection unit 160 controlled by the selection signals CS0, CS1, CS2... Generated by the column driver 140 to output the first or second analog data buses 15a and 15b. Is applied to.

특별히 ASP부(130)를 살펴보면, 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(152, 154)를 통해 전송되는 데이터 중 동일 특성의 픽셀 데이터는 동일한 경로를 지나도록 스와핑(swapping)하는 스와핑부(132)와, 스와핑부(132)의 출력신호를 각각 증폭하기 위한 증폭부(134a, 134b)를 구비한다.In particular, referring to the ASP unit 130, among the data transmitted through the first and second analog data buses 152 and 154, pixel data having the same characteristic may be swapped along the same path. And amplifying units 134a and 134b for amplifying the output signal of the swapping unit 132, respectively.

전술한 바와같이 스와핑부(132)는 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(152, 154)를 통해 전송되는 R 및 B 픽셀 데이터는 경로 A로, G 픽셀 데이터는 경로 B로 전송되도록 한다.As described above, the swapping unit 132 transmits the R and B pixel data transmitted through the first and second analog data buses 152 and 154 to the path A and the G pixel data to the path B.

즉, 상기 표 1를 참조하여 스와핑부(132)의 동작을 살펴보면, 첫번째 로우에 위치하는 픽셀데이터를 전송하는 경우 스와핑부(132)는 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(152, 154)의 데이터를 그대로 패스(pass)하여 해당 증폭부(134a, 134b)에 전달한다. 반면, 두번째 로우에 위치하는 픽셀 데이터를 전송하는 경우에 스와핑부(132)는 제1 아날로그 데이터 버스(152)의 데이터를 경로 B를 지나도록 증폭부 134b에 데이터를 인가하고, 제2 아날로그 데이터 버스(154)의 데이터가 경로 A를 지나도록 증폭부 134a에 데이터를 인가한다. 이를 정리하면 하기 표 2와 같다.That is, referring to the operation of the swapping unit 132 with reference to Table 1, when transmitting the pixel data located in the first row, the swapping unit 132 is the data of the first and second analog data buses (152, 154) Pass as it is and delivers to the corresponding amplification unit (134a, 134b). On the other hand, in the case of transmitting pixel data positioned in the second row, the swapping unit 132 applies data to the amplifier 134b so that the data of the first analog data bus 152 passes the path B, and the second analog data bus. Data is applied to the amplifier 134a so that the data of 154 crosses the path A. FIG. This is summarized in Table 2 below.

첫번째 로우First row 두번째 로우Second row 제1 아날로그 데이터 버스First analog data bus B11 B 11 B13 B 13 B15 B 15 …… R22 R 22 R24 R 24 R26 R 26 …… 제2 아날로그 데이터 버스Second analog data bus G12 G 12 G14 G 14 G16 G 16 …… G21 G 21 G23 G 23 G25 G 25 ……

이와같이, 스와핑부의 동작에 의해 G 픽셀데이터는 경로 B를 지나게 되면, R 및 B 픽셀 데이터는 경로 A를 거치게된다.As such, when the G pixel data passes the path B by the operation of the swapping unit, the R and B pixel data pass through the path A. FIG.

그러므로, 전술한 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 스와핑부를 구비하여 동일 특성의 픽셀 데이터가 동일 경로를 통해 전송되도록 하므로서, 동일 특성의 픽셀 데이터가 전송되는 경로의 불일치에 의해 발생되는 옵셋 노이즈를 제거하여 이미지 품질을 향상시킨다.Therefore, the above-described CMOS image sensor according to the present invention includes a swapping unit so that pixel data of the same characteristic is transmitted through the same path, thereby removing offset noise caused by a mismatch of a path through which pixel data of the same characteristic is transmitted. Improve image quality.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

전술한 본 발명은 동일 특성의 픽셀 데이터는 동일한 경로를 통해 전송되도록 스와핑하므로써, 경로의 차이로 인해 발생하던 옵셋 노이즈를 제거하여 이미지의 품질을 향상시킨다.
In the above-described present invention, the pixel data having the same characteristic is swapped to be transmitted through the same path, thereby improving the quality of the image by removing offset noise caused by the path difference.

Claims (3)

픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스;First and second analog data buses for transmitting pixel data; 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전달되는 데이터 중 동일 특성의 픽셀데이터가 동일한 경로를 거치도록 스와핑하여 출력하기 위한 스와핑 수단; 및Swapping means for swapping and outputting pixel data having the same characteristic from the data transmitted through the first and second analog data buses through the same path; And 상기 스와핑수단의 출력신호를 각각 인가받아 증폭하므로써, 순수한 픽셀 데이터를 축출하기 위한 아날로그신호 처리수단Analog signal processing means for extracting pure pixel data by receiving and amplifying the output signals of the swapping means, respectively 을 구비하는 CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor having a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스와핑수단은,The swapping means, 홀수번째 로우에 위치하는 데이터가 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전송되는 경우에는 패스하여 출력하며,When data located in odd-numbered rows is transmitted through the first and second analog data buses, the data is passed and output. 짝수번째 로우에 위치하는 데이터가 상기 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전송되는 경우에는 스와핑하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And swapping data positioned on even-numbered rows when transmitted through the first and second analog data buses. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 다수의 픽셀들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개로 매트릭스 배치된 픽셀 어레이;A pixel array in which a plurality of pixels are arranged in a matrix in N rows and in M columns; 상기 픽셀의 리셋신호와 데이터신호를 샘플링하기 위한 CDS부;A CDS unit for sampling the reset signal and the data signal of the pixel; 선택신호를 생성하는 컬럼 드라이버; 및A column driver for generating a selection signal; And 상기 선택신호에 응답하여 상기 CDS부의 출력신호를 상기 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가하기 위한 선택부A selection unit for applying an output signal of the CDS unit to the first or second analog data bus in response to the selection signal; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor further comprising.
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