KR100707073B1 - CMOS image sensor removing horizontal noise - Google Patents

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김영진
이범하
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매그나칩 반도체 유한회사
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Abstract

본 발명은 단위 화소를 직접 구동하는 구동부를 아날로그 전원으로 동작시켜 화면의 평형 잡음을 제거한 씨모스 이미지 센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 평형 잡음을 제거하기 위한 씨모스 이미지 센서에 있어서, 단위 화소들로 어레이된 화소 어레이; 디지털 전원으로 동작하며 임의의 타이밍으로 상기 화소 어레이의 동작을 제어하기 위해 다수의 제어신호를 생성하는 디지털 제어 수단; 아날로그 전원으로 동작하며 상기 디지털 제어 수단으로부터의 제어신호를 상기 화소 어레이로 구동하는 구동 수단; 및 상기 디지털 제어 수단과 상기 구동 수단 사이에 쉴딩(shielding) 역할을 수행하는 쉴딩 수단을 포함한다.
The present invention is to provide a CMOS image sensor to remove the balanced noise of the screen by operating the drive unit for driving the unit pixel directly with an analog power supply, for this purpose, in the CMOS image sensor for removing the balanced noise, A pixel array arranged into unit pixels; Digital control means operating on a digital power supply and generating a plurality of control signals for controlling the operation of the pixel array at an arbitrary timing; Drive means for operating with an analog power source and driving a control signal from said digital control means to said pixel array; And shielding means for performing a shielding role between the digital control means and the driving means.

씨모스 이미지 센서, 평형 잡음, 디지털 전원, 아날로그 전원, 구동 버퍼부, 디지털 제어부, 쉴드부CMOS image sensor, balanced noise, digital power supply, analog power supply, driving buffer part, digital control part, shield part

Description

평형 잡음을 제거한 씨모스 이미지 센서{CMOS image sensor removing horizontal noise} CMOS image sensor removing horizontal noise             

도 1은 일반적인 씨모스 이미지 센서의 로우 디코더 및 단위 화소에 대한 구성도.1 is a block diagram of a row decoder and a unit pixel of a general CMOS image sensor.

도 2는 종래의 씨모스 이미지 센서를 개념적으로 도시한 구성도.2 is a block diagram conceptually showing a conventional CMOS image sensor.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 블록도.
3 is a block diagram of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing

200 : 디지털 제어부200: digital control unit

210 : 쉴드부210: shield

220 : 구동버퍼부220: driving buffer

230 : 화소 어레이
230: pixel array

본 발명은 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 평형 잡음을 제거한 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a CMOS image sensor, and more particularly to a CMOS image sensor to remove the balanced noise.

일반적으로, 이미지 센서란 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 찍어(capture)내는 장치를 말하는 것이다. 자연계에 존재하는 각 피사체의 부분부분은 빛의 밝기 및 파장 등이 서로 달라서 감지하는 장치의 각 화소(pixel)에서 다른 전기적인 값을 보이는데, 이 전기적인 값을 신호처리가 가능한 레벨로 만들어 주는 것이 바로 이미지 센서가 하는 일이다. In general, an image sensor refers to a device that captures an image by using a property of a semiconductor that reacts to light. Part of each subject in the natural world has different electrical values at each pixel of the sensing device because the brightness and wavelength of light are different from each other. That's what image sensors do.

이를 위해 씨모스 이미지 센서는 수만에서 수십만 개의 단위 화소로 구성된 화소 어레이와, 수천개 정도의 화소에서 감지한 아날로그(analog) 전압을 디지털(digital) 전압으로 바꿔주는 장치와, 수백에서 수천 개의 저장 장치 등으로 구성된다. To do this, the CMOS image sensor is a pixel array consisting of tens of thousands to hundreds of thousands of unit pixels, a device that converts the analog voltage detected by thousands of pixels into a digital voltage, and hundreds to thousands of storage devices. And the like.

또한, 씨모스 이미지 센서는 광전하(photon)에 의해 발생된 전하를 집적하는 집적 시간을 제어하는 신호, 집적된 전하량을 전압 변화로 나타내 읽어내는 신호 및 화소의 초기화를 담당하는 신호를 입력받아 상기 신호들에 응답하여 전기적인 셔터(shutter)의 기능을 수행하게 되는 데, 이때 이미지 센서를 통해 화소 어레이의 행(line) 단위로 이루어지는 이미지 찍기(capturing)를 위해 상기 세 가지 신호와 행 별로 집적의 시작을 알리는 집적 어드레스 및 스캔 어드레스로부터 각 행의 단위 화소를 직접 제어하는 적절한 타이밍을 가진 제어 신호(집적 신호, 스캔 신호 및 리셋 신호)의 발생이 필요하게 된다. In addition, the CMOS image sensor receives a signal for controlling the integration time for accumulating the charge generated by the photon, a signal for indicating the amount of integrated charge as a voltage change, and a signal for initializing the pixel. In response to the signals, an electric shutter is performed, wherein the three signals and rows are integrated for capturing an image in units of lines of a pixel array through an image sensor. Generation of control signals (integrated signal, scan signal and reset signal) with appropriate timing for directly controlling the unit pixels of each row from the integrated address and the scan address indicating the start is required.

도 1은 일반적인 씨모스 이미지 센서의 로우 디코더 및 단위 화소에 대한 구 성도이다. 1 is a diagram illustrating a row decoder and a unit pixel of a general CMOS image sensor.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 이미지 센서는 단위 화소(140)와, 적절한 타이밍으로 단위 화소를 구성하는 다수의 트랜지스터를 제어하기 위해 제어신호(집적 신호, 스캔 신호 및 리셋 신호)를 생성하는 디지털 제어부(100) 및 디지털 제어부(100)에 직접 연결되어 상기 단위 화소(140)를 직접 구동하는 구동 버퍼부(120)를 구비한다.As shown in the figure, a conventional image sensor is a digital generation of a control signal (integrated signal, scan signal and reset signal) for controlling the unit pixel 140 and a plurality of transistors constituting the unit pixel at an appropriate timing. The driving buffer unit 120 is directly connected to the control unit 100 and the digital control unit 100 to directly drive the unit pixel 140.

이와 같이 씨모스 이미지 센서의 구성은 이미 종래에 널리 공지된 기술인 관계로 그 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 직접 관련이 있는 단위 화소의 구동부에 대해서만 설명한다.As described above, since the configuration of the CMOS image sensor is already well known in the art, the detailed description thereof will be omitted, and only the driving unit of the unit pixel directly related to the present invention will be described.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 씨모스 이미지 센서는 디지털 전원을 인가받아 동작하는 디지털 제어부(100)(로우 디코더 포함)에서 단위 화소(140)를 제어하기 위한 집적 신호(Transfer), 스캔 신호(select) 및 리셋 신호(reset)를 생성하고, 디지털 전원을 인가받는 구동 버퍼부(120)에서 디지털 제어부(100)의 집적 신호(Transfer), 스캔 신호(select) 및 리셋 신호(reset)를 단위 화소(140)로 직접 구동하게 된다. 즉, 종래의 씨모스 이미지 센서는 도 2에 도시된 바와 같이 디지털 제어부(100) 및 구동 버퍼부(120)를 디지털 전원으로 동작시키고, 단위 화소들이 어레이된 화소 어레이(150)를 아날로그 전원으로 동작시키는 데, 여기서 문제는 화소 어레이(150)를 구동하는 구동 버퍼부(120)의 전원을 디지털 전원으로 동작시킴으로써 디지털 잡음이 도 1의 'A'와 같이 발생되고, 발생된 디지털 잡음이 단위 화소에 영향을 미쳐 화면에 가로방향으로 줄이 생기는 평형 잡음(horizontal noise) 이 발생하게 된다는 것이다.
As shown in FIG. 1, the conventional CMOS image sensor is an integrated signal (Transfer), a scan signal for controlling the unit pixel 140 in the digital control unit 100 (including a row decoder) that is operated by receiving a digital power source (select) and reset signals (reset) are generated, and the driving buffer unit 120 to which the digital power is applied unit the integrated signal (Transfer), the scan signal (select) and the reset signal (reset) of the digital control unit 100 Drive directly to the pixel 140. That is, the conventional CMOS image sensor operates the digital controller 100 and the driving buffer unit 120 using a digital power source, and operates the pixel array 150 in which unit pixels are arrayed as an analog power source, as shown in FIG. 2. In this case, the problem is that digital noise is generated as shown in 'A' of FIG. 1 by operating the power of the driving buffer unit 120 driving the pixel array 150 as a digital power source, and the generated digital noise is applied to the unit pixel. This affects the horizontal noise generated by horizontal stripes on the screen.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 단위 화소를 직접 구동하는 구동부를 아날로그 전원으로 동작시켜 화면의 평형 잡음을 제거한 씨모스 이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a CMOS image sensor which removes an equilibrium noise of a screen by operating a driver that directly drives a unit pixel using an analog power supply.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 평형 잡음을 제거하기 위한 씨모스 이미지 센서에 있어서, 단위 화소들로 어레이된 화소 어레이; 디지털 전원으로 동작하며 임의의 타이밍으로 상기 화소 어레이의 동작을 제어하기 위해 다수의 제어신호를 생성하는 디지털 제어 수단; 아날로그 전원으로 동작하며 상기 디지털 제어 수단으로부터의 제어신호를 상기 화소 어레이로 구동하는 구동 수단; 및 상기 디지털 제어 수단과 상기 구동 수단 사이에 쉴딩(shielding) 역할을 수행하는 쉴딩 수단을 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor for removing balanced noise, comprising: a pixel array arrayed with unit pixels; Digital control means operating on a digital power supply and generating a plurality of control signals for controlling the operation of the pixel array at an arbitrary timing; Drive means for operating with an analog power source and driving a control signal from said digital control means to said pixel array; And shielding means for performing a shielding role between the digital control means and the driving means.

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 3은 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 블록도로서, 본 발명의 씨모스 이미지 센서는 평형 잡음을 제거하기 위하여 구동 버퍼부를 아날로그 전원으로 동작시킨다.3 is a block diagram of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention, in which the CMOS image sensor of the present invention operates the driving buffer unit using an analog power source to remove balance noise.

구체적으로, 본 발명의 씨모스 이미지 센서는 단위 화소들로 어레이된 화소 어레이(240)와, 디지털 전원으로 동작하며 적절한 타이밍으로 화소 어레이의 동작을 제어하기 위해 다수의 제어신호(집적 신호, 스캔 신호 및 리셋 신호)를 생성하는 디지털 제어부(200) 및 아날로그 전원으로 동작하며 디지털 제어부(200)로부터 의 제어신호를 화소 어레이(240)로 구동하는 구동 버퍼부(220)로 이루어지되, 상기 디지털 제어부(200)와 구동 버퍼부(220) 사이에 쉴딩(shielding) 역할을 할 수 있는 쉴드부(210)가 추가된다. Specifically, the CMOS image sensor of the present invention includes a pixel array 240 arrayed with unit pixels, and a plurality of control signals (integrated signal, scan signal) for operating the digital array and controlling the operation of the pixel array at an appropriate timing. And a driving buffer unit 220 that operates with a digital control unit 200 generating a reset signal and an analog power source and drives a control signal from the digital control unit 200 to the pixel array 240. A shield unit 210 may be added between the 200 and the driving buffer unit 220 to serve as a shielding.

이와 같이 구성되는 씨모스 이미지 센서는 구동 버퍼부(220)의 전원을 디지털 전원에서 아날로그 전원으로 바꾸어 사용함으로써 앞 단에 있는 디지털 제어부(200)의 디지털 잡음이 화소 어레이(240)에 미치는 영향을 줄일 수 있다.The CMOS image sensor configured as described above reduces the influence of digital noise of the digital control unit 200 on the pixel array 240 by changing the power of the driving buffer unit 220 from the digital power source to the analog power source. Can be.

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 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 화소 어레이를 직접 구동하는 구동부의 전원을 아날로그 전원으로 사용함으로써 이미지 센서의 평형 잡음을 줄여 화질을 개선할 수 있는 탁월한 효과가 있다.The present invention made as described above has an excellent effect of improving the image quality by reducing the balance noise of the image sensor by using the power of the driving unit for directly driving the pixel array as an analog power source.

Claims (1)

평형 잡음을 제거하기 위한 씨모스 이미지 센서에 있어서,CMOS image sensor for eliminating balance noise, 단위 화소들로 어레이된 화소 어레이;A pixel array arranged into unit pixels; 디지털 전원으로 동작하며 임의의 타이밍으로 상기 화소 어레이의 동작을 제어하기 위해 다수의 제어신호를 생성하는 디지털 제어 수단; Digital control means operating on a digital power supply and generating a plurality of control signals for controlling the operation of the pixel array at an arbitrary timing; 아날로그 전원으로 동작하며 상기 디지털 제어 수단으로부터의 제어신호를 상기 화소 어레이로 구동하는 구동 수단; 및Drive means for operating with an analog power source and driving control signals from said digital control means to said pixel array; And 상기 디지털 제어 수단과 상기 구동 수단 사이에 쉴딩(shielding) 역할을 수행하는 쉴딩 수단Shielding means for performing a shielding role between the digital control means and the driving means; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.CMOS image sensor, characterized in that comprises a.
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