KR101452496B1 - Data transfer circuit, solid-state imaging device and camera system - Google Patents
Data transfer circuit, solid-state imaging device and camera system Download PDFInfo
- Publication number
- KR101452496B1 KR101452496B1 KR1020080044159A KR20080044159A KR101452496B1 KR 101452496 B1 KR101452496 B1 KR 101452496B1 KR 1020080044159 A KR1020080044159 A KR 1020080044159A KR 20080044159 A KR20080044159 A KR 20080044159A KR 101452496 B1 KR101452496 B1 KR 101452496B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- data
- clock signal
- clock
- line
- signal
- Prior art date
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000013481 data capture Methods 0.000 claims abstract description 167
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 289
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 26
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 37
- 101100421142 Mus musculus Selenon gene Proteins 0.000 description 16
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 14
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 208000036075 Autosomal dominant tubulointerstitial kidney disease Diseases 0.000 description 7
- 101001133056 Homo sapiens Mucin-1 Proteins 0.000 description 7
- 102100034256 Mucin-1 Human genes 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 101100464070 Arabidopsis thaliana PIGM gene Proteins 0.000 description 4
- 101100520635 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) PNT1 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 101150110971 CIN7 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150110298 INV1 gene Proteins 0.000 description 3
- 101100397044 Xenopus laevis invs-a gene Proteins 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000005571 horizontal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- -1 ... Proteins 0.000 description 1
- 102100032814 ATP-dependent zinc metalloprotease YME1L1 Human genes 0.000 description 1
- 101100191136 Arabidopsis thaliana PCMP-A2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100286980 Daucus carota INV2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100508840 Daucus carota INV3 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100023122 Glycylpeptide N-tetradecanoyltransferase 2 Human genes 0.000 description 1
- 101000979544 Homo sapiens Glycylpeptide N-tetradecanoyltransferase 2 Proteins 0.000 description 1
- 101001069962 Mus musculus Golgi apparatus protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 101800000795 Proadrenomedullin N-20 terminal peptide Proteins 0.000 description 1
- 101100048260 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) UBX2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100397045 Xenopus laevis invs-b gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 244000145845 chattering Species 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- PIRWNASAJNPKHT-SHZATDIYSA-N pamp Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(N)=O)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](C)N)C(C)C)C1=CC=CC=C1 PIRWNASAJNPKHT-SHZATDIYSA-N 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/771—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
복수의 데이터 전송선, 복수의 데이터 출력부, 복수의 데이터 유지부, 데이터 포획 클럭 공급부 데이터 포획 클럭 공급부, 클럭 공급부 및 열 주사부를 포함하는 데이터 전송 회로가 개시된다.
고체 촬상 소자, 화소 어레이부, 행 주사 회로, 열 주사 회로
A data transfer circuit including a plurality of data transfer lines, a plurality of data output units, a plurality of data holding units, a data capture clock supply unit, a data capture clock supply unit, a clock supply unit, and a column scan unit.
A solid-state imaging device, a pixel array unit, a row scanning circuit, a column scanning circuit
Description
관련 출원의 상호 참조Cross reference of related application
본 발명은 2007년 5월 10일과 2007년 9월 28일에 일본 특허청에 제출된 일본특허출원 JP 2007-125741과 JP 2007-256856와 관련된 기술 내용을 포함하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조된다.The present invention includes technical contents relating to Japanese Patent Application JP 2007-125741 and JP 2007-256856 submitted to the Japanese Patent Office on May 10, 2007 and September 28, 2007, the entire contents of which are incorporated herein by reference .
본 발명은, 데이터 전송 회로, CMOS 이미지 센서로 대표되는 고체 촬상 소자 및 카메라 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a data transfer circuit, a solid-state image pickup device represented by a CMOS image sensor, and a camera system.
최근, CCD를 대신하는 이미지 센서로서 이용되는 고체 촬상 장치로서, CMOS 이미지 센서가 주목 받고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, a CMOS image sensor has attracted attention as a solid-state imaging device used as an image sensor instead of a CCD.
이것은, CCD 화소의 제조에 전용 프로세스를 필요로 하고, 또한, CCD 화소의 동작에 복수의 전원 전압이 필요하기 때문이다. 거기에다, CCD의 경우, 복수의 또는 주변 칩을 조합하여 칩을 동작시킬 필요가 있다. 따라서, CMOS 이미지 센서는 시스템을 복잡하게 만드는 문제와 같이 CCD 화소에 기초한 시스템에 제기되는 각각의 다양한 문제를 해결하기 위한 센서로서 사용된다.This is because an exclusive process is required for manufacturing the CCD pixel and a plurality of power source voltages are required for the operation of the CCD pixel. In addition, in the case of a CCD, it is necessary to operate a chip by combining a plurality of chips or peripheral chips. Therefore, a CMOS image sensor is used as a sensor for solving each of various problems raised in a system based on CCD pixels, such as a problem of complicating a system.
CMOS 이미지 센서는 일반적인 CMOS형 집적 회로와 마찬가지의 제조 프로세스의 적용에 의해 제조하는 것이 가능하다. 또한, CMOS 이미지 센서는 단일 전원을 이용함으로써 구동이 가능하다. 또한 CMOS 프로세스를 이용한 아날로그 회로나 논리 회로를 CMOS 이미지 센서와 동일한 칩 내에 서로 혼재시킬 수 있다. 따라서, CMOS 이미지 센서는 주변 IC의 수를 줄일 수 있다고 하는, 복수의 큰 장점을 갖고 있다.The CMOS image sensor can be manufactured by applying the same manufacturing process as a general CMOS type integrated circuit. Further, the CMOS image sensor can be driven by using a single power source. In addition, an analog circuit or a logic circuit using a CMOS process can be mixed in the same chip as the CMOS image sensor. Therefore, the CMOS image sensor has a plurality of great advantages, which can reduce the number of peripheral ICs.
CCD의 데이터 출력 회로는 FD(Floating Diffusion) 층을 갖는 FD 앰프(amplifier)를 이용한 1채널 데이터 출력 회로이다. 한편, CMOS 이미지 센서의 경우, 각 화소는 일반적으로 각각 FD 앰프를 갖는다. 그 출력은, 화소 어레이 중의 임의의 1행을 선택하고, 정보의 피스들을 선택된 행의 화소로부터 행 방향으로 동시에 읽어내어, CMOS 화상 센서의 출력을 생성한다. 따라서, CMOS 이미지 센서의 출력은 일반적으로 화소 어레이의 화소 열에 병렬인 출력이다.The data output circuit of the CCD is a one-channel data output circuit using an FD amplifier having a floating diffusion (FD) layer. On the other hand, in the case of a CMOS image sensor, each pixel generally has an FD amplifier. The output selects any one row of the pixel array and simultaneously reads the pieces of information from the pixels of the selected row in the row direction to generate the output of the CMOS image sensor. Thus, the output of the CMOS image sensor is generally an output that is parallel to the pixel column of the pixel array.
이것은, 화소 내에 배치된 FD 앰프에서는 충분한 구동 능력을 얻는 것은 어렵기 때문이다. 따라서 데이터 레이트를 낮추는 것이 필요하여, 병렬 처리가 유리하게 되어 있다.This is because it is difficult to obtain a sufficient driving capability in the FD amplifier disposed in the pixel. Therefore, it is necessary to lower the data rate, and parallel processing is advantageous.
이 화소 어레이의 화소 행에 병렬인 출력을 갖는 CMOS 이미지 센서의 데이터 출력 회로에 대해서는 실로 다양한 것이 제안되어 있다. 데이터 출력 회로의 가장 진보된 형태 중 하나에 따르면, 각 열마다 아날로그-디지털 변환 장치를 구비하고, 디지털 신호로서 화소 신호를 출력한다. 후속하는 설명에서는, 아닐로그-디지털 변환 장치를 ADC(Analog Digital Converter)라 지칭한다.A variety of data output circuits of a CMOS image sensor having an output in parallel to a pixel row of the pixel array have been proposed. According to one of the most advanced forms of the data output circuit, each column is provided with an analog-to-digital converter and outputs a pixel signal as a digital signal. In the following description, the analog-digital conversion device is referred to as an ADC (Analog Digital Converter).
이러한 열 병렬형의 ADC(on-a-row ADC for every pixel column)를 탑재한 CMOS 이미지 센서는, 예를 들면, W. Yang 등의 "An Integrated 800x600 CMOS Image System," ISSCC Digest of Technical Papers, pp.304-305,Feb., 1999) 및 일본 특개 2005-323331호 공보와 같은 문헌에 개시되어 있다.A CMOS image sensor equipped with such an on-row ADC for every pixel column (ADC) is disclosed in, for example, "An Integrated 800x600 CMOS Image System," ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 304-305, Feb., 1999) and Japanese Patent Laid-Open No. 2005-323331.
도 1은 열 병렬 ADC 탑재 고체 촬상 소자(1)(CMOS 이미지 센서)의 구성예를 도시하는 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration example of a column-parallel ADC-mounted solid-state image pickup device 1 (CMOS image sensor).
이 고체 촬상 소자(1)는, 촬상부로서의 화소 어레이부(2), 행 주사 회로(3), 열 주사 회로(4), 타이밍 제어 회로(5), ADC군(6), 디지털-아날로그 변환 장치(7), 카운터(8), 및 센스 앰프 회로(S/A)를 포함하는 데이터 출력 회로(9)를 갖는다. 이하, 디지털-아날로그 변환 장치(7)는 DAC(Digital-Analog Converter)라고 약칭한다.The solid-state
화소 어레이부(2)는, 포토다이오드와 화소내 앰프를 각각 포함하는 단위 화소(2-1)가 매트릭스 형상으로 배치되어 구성된다. 타이밍 제어 회로(5)는 내부 클럭을 생성하기 위한 회로이고, 행 주사 회로(3)는 행 어드레스나 행 주사를 제어하기 위한 회로이다. 열 주사 회로(4)는 열 어드레스를 생성하고 열 주사를 제어하기 위한 회로이다. 고체 촬상 소자(1)에서는, 행 주사 회로(3), 열 주사 회로(4) 및 타이밍 제어 회로(5)가 화소 어레이부(2)로부터의 신호의 판독을 위한 제어 회로로서 채용된다.The
ADC군(6)은, 아날로그 신호를 n비트 형태의 디지털 데이터로 변환하는 기능을 갖고, 복수의 각 열선(column line) V0, V1,…마다 ADC 블록(6-3)을 포함한다. 구체적으로, ADC군(6)에는, 각각이 화소 열선 V0, V1,… 중 하나에 접속되는 동일한 복수의 비교기(6-1)와 각각이 비교기(6-1) 중 하나와 연관된 동일한 복수의 메모리부(6-2)가 설치되어 있다. 각각의 비교기(6-1)는 계단 파형을 갖는 신호로서 DAC(7)에 의해 생성되는 램프 파형 참조 전압 RAMP를 행선(row line) H0, H1,… 중 하나에 의해 선택되고 화소 열선 V0, V1… 중 하나에 의해 비교기(6-1)에 접속되는 단위 화소(2-1)에 의해 생성되는 아날로그 신호와 비교한다. 각 메모리부(6-2)는 비교기(6-1)에 의해 수행되는 비교 시간의 길이를 측정하기 위해 카운팅 동작을 수행하는 카운터의 컨텐츠를 저장하는데 사용된다. 전술한 병렬형(on-a-row) ADC에는, 비교기(6-1) 중 특정 비교기 각각과 특정 비교기에 접속된 메모리부(6-2)가 제공된다.The
메모리 장치(6-2)의 출력은, 2n 비트 폭의 수평 전송선(6-4), 즉, 2n 수평 데이터 전송선에 접속되어 있다. 또한, 수평 전송선(6-4)은, 각각, 2n 비트에 대해 2n 센스 앰프를 포함하는 데이터 출력 회로(9)를 통해 출력 회로에 접속된다.The output of the memory device 6-2 is connected to a horizontal transmission line 6-4 of 2n-bit width, that is, a 2n horizontal data transmission line. Further, the horizontal transmission line 6-4 is connected to the output circuit via a
여기서, 고체 촬상 소자(CMOS 이미지 센서)(1)의 동작을, 도 2의 타이밍차트와 도 1의 블록도에 관련지어 설명한다.Here, the operation of the solid-state image sensor (CMOS image sensor) 1 will be described with reference to the timing chart of Fig. 2 and the block diagram of Fig.
임의의 행 Hx의 단위 화소(2-1)로부터 데이터를 판독하고, 화소 열선 V0, V1…에 데이터를 전송하는 제1 동작이 안정된 후, DAC(7)에 의해 비교기(6-1)에 대하여, 참조 전압을 시간 변화시킨 계단 형상의 램프 파형 PAMP를 입력한다. 비교기(6-1)는 각각 램프 파형 참조 전압 RAMP를 화소 열선 Vx의 전압과의 비교를 행한다.Data is read out from the unit pixel 2-1 of an arbitrary row Hx, and the pixel column lines V0, V1 ... The
DAC(7)가 램프 파형 참조 전압 RAMP를 계단파를 갖는 신호로서 비교기(6-1)에 제공하는 동안, 카운터(8)에서 1회째의 카운트가 이루어진다. 여기서, 램프 파형 참조 전압 RAMP와 화소 열선의 전압 Vx가 동일하게 되었을 때 비교기(6-1)의 출력은, 비교 기간을 나타내는 데이터로서 메모리 장치(6-2)에 카운터(8)의 콘텐츠를 유지하기 위해 반전된다. 이 1회째의 판독 시에는, 단위 화소(2-1)의 리세트 성분 ΔV를 읽어낸다. 리세트 성분 ΔV 내에는, 단위 화소(2-1)마다 변동되는 잡음이 오프셋으로서 포함되어 있다. 그러나, 이 리세트 성분 ΔV의 변동은 일반적으로 작다. 리세트 레벨은 전체 단위 화소(2-1)에 대해 균일하다. 따라서, 임의의 열선(column line) Vx의 출력은 대략 알려져 있다.The first count is made in the
따라서, 1회째의 리세트 성분 ΔV 판독 시에는, 램프 파형 참조 전압 RAMP을 조정함으로써 비교기(6-1)에 의해 행해지는 비교 기간을 짧게 하는 것이 가능하다. 이 예에서는 128 클럭 펄스까지를 나타내는 7비트분의 데이터를 카운트함으로써 비교를 행하고 있다.Therefore, at the time of reading the first reset component? V, it is possible to shorten the comparison period performed by the comparator 6-1 by adjusting the ramp waveform reference voltage RAMP. In this example, 7-bit data representing up to 128 clock pulses are counted to perform comparison.
2회째의 판독은, 1회째의 판독과 마찬가지의 동작으로 이루어진다. 그러나, 제2 판독 동작에서는, 단위 화소(2-1)로부터 리세트 성분 ΔV과 입사 광량에 따른 신호 성분을 읽어낸다.The second reading is performed by the same operation as the first reading. However, in the second reading operation, the reset component? V and the signal component corresponding to the incident light amount are read out from the unit pixel 2-1.
즉, 임의의 행 Hx의 단위 화소(2-1)로부터 데이터를 판독하고, 열선 V0, V1…에 데이터를 전송하는 2회째의 판독이 안정된 후, DAC(7)는, 비교기(6-1)에 대하여, 램프 파형 참조 전압 RAMP를 계단 형상의 신호로서 공급한다. 각 비교기(6-1)는 램프 파형 참조 전압 RAMP를 화소 열선 Vx의 임의의 전압과 비교를 행한다.That is, the data is read out from the unit pixel 2-1 of an arbitrary row Hx, and the heat lines V0, V1 ... The
DAC(7)가 계단 파형을 갖는 신호인 램프 파형 참조 전압 RAMP을 공급하는 동안, 카운터(8)에서 2회째의 카운트가 이루어진다. 여기서, RAMP와 화소 열선의 전압 Vx가 동일하게 되었을 때 비교기(6-1)의 출력은, 메모리 장치(6-2) 내에 카운터(8)의 콘텐츠를 유지하기 위해 반전된다. 이때, 2회째 판독 동작에서 비교기(6-1)에 의해 수행되는 비교 기간의 길이는 1회째 판독 동작에서 비교기(6-1)에 의해 수행되는 비교 기간의 길이를 저장하는 위치와 상이한 위치에 저장된다.The second count is made in the
이상의 AD 변환 기간 종료시, 열 주사 회로(4)는 1회째 판독 동작에서 비교기(6-1)에 의해 수행된 비교 기간의 길이를 나타내는 n비트 디지털 신호와 2회째 판독 동작에서 비교기(6-1)에 의해 수행되는 비교 기간의 길이를 나타내는 n비트 디지털 신호를 메모리부(6-2)로부터, 2n 비트의 폭을 갖는 수평 데이터 송신선(6-4)를 통해, 데이터 출력 회로(9)로 전송한다. 데이터 출력 회로(9)에서, 순차적 감산 회로는 2회째 판독 동작에서 수행되는 비교 기간의 길이를 나타내는 n 비트 디지털 신호로부터 1회째 판독 동작에서 수행되는 비교 기간의 길이를 나타내는 n 비트 디지털 신호를 차감하고, 차감 결과로서 외부 회로에 그 차를 출력한다. 그런 다음, 동일한 동작을 각 행에 대해 계속 수행하여, 2차원 화상을 생성한다.At the end of the AD conversion period, the
상술한 바와 같은 고체 촬상 소자(CMOS 이미지 센서)(1)에서는, 병렬 판독 방식을 채용하고 있다. 따라서, 행 방향의 주사(수직 주사)는 매우 저속이다. 한편, 열 방향의 주사 동작은, 1H(수평 주사) 기간 내에 1행분의 단위 화소의 데이터를 모두 다 읽어야만 하기 때문에, 매우 고속으로 된다.In the solid-state image pickup device (CMOS image sensor) 1 as described above, a parallel reading method is employed. Therefore, the scanning in the row direction (vertical scanning) is very slow. On the other hand, the scanning operation in the column direction is very fast because all data of a unit pixel of one row must be read within a 1H (horizontal scan) period.
그런데, 상술한 바와 같은 고체 촬상 소자(1)(CMOS 이미지 센서)에서는, 수평 데이터 전송선은 매우 길다. 수평 데이터 전송선은 전형적으로 7㎜의 길이를 갖는다. 따라서, 수평 데이터 전송선의 기생 용량 및 기생 저항과 같은 요소로 인해, 센스 회로에 가까운 데이터 전송선 세그먼트와 데이터 출력 회로로부터 떨어진, 센스 앰프를 포함하는 데이터 전송선 세그먼트 사이에서 검지 시간 차가 크게 변동한다.However, in the solid-state image pickup device 1 (CMOS image sensor) as described above, the horizontal data transmission line is very long. Horizontal data transmission lines typically have a length of 7 mm. Therefore, due to factors such as the parasitic capacitance and the parasitic resistance of the horizontal data transmission line, the detection time difference largely fluctuates between the data transmission line segment close to the sense circuit and the data transmission line segment including the sense amplifier, which is separated from the data output circuit.
일반적으로, 광범위하게 배치되어 있는 각 화소 열의 카운터 래치 메모리부(6-2)로부터의 카운팅 데이터를 시리얼로 읽어내어, 수평 데이터 전송선(6-4)을 통해 데이터 출력 회로(9)에 데이터를 전송하는 처리 시에, 모든 메모리부(6-2)로부터 수신된 데이터의 피스가 센스 앰프 회로를 포함하는 데이터 출력 회로(9)의 데이터 래치 타이밍에 대하여 동시에 판독된다.Generally, the counting data from the counter latch memory unit 6-2 of each pixel string arranged in a wide range is serially read and data is transferred to the
이 경우, 데이터 출력 회로(9)는 데이터 출력 회로(9)에 가까운 메모리부(6-2)로부터 유입되는 데이터와, 데이터 출력 회로(9)로부터 먼 메모리부(6-2)로부터 유입되는 데이터를 항상 동일한 타이밍에 래치할 필요가 있다.In this case, the
그러나, 메모리부(6-2)가 광범위한 영역에 서로 떨어져 있는 경우에는, 메모리부(6-2) 간의 데이터 전송선 지연 시간의 차는 매우 커서, 소스로부터 데이터의 피스를 동시에 래치하는 것이 곤란하게 된다. 전송 속도가 높을수록(즉, 클럭 주파수가 높을수록), 수평 데이터 전송선(6-4)을 따라 전송되는 촬상 데이터의 시간 지연의 효과가 더 커진다.However, when the memory section 6-2 is separated from each other in a wide area, the difference in data transmission line delay time between the memory sections 6-2 is very large, making it difficult to simultaneously latch the data pieces from the source. The higher the transmission rate (i.e., the higher the clock frequency), the greater the effect of the time delay of the imaging data transmitted along the horizontal data transmission line 6-4.
최근, 이미지 센서는 다수의 단위 화소 채용 및 고속화 동작뿐만 아니라, 대형화도 상당히 진행되어 있다. 결과적으로, 수평 데이터 전송선을 따라 전송된 촬상 데이터의 시간 지연의 영향은, 이미지 센서의 열(수평) 주사 고속화를 방해한다.2. Description of the Related Art In recent years, image sensors have been progressing not only in the adoption of a plurality of unit pixels and in the speedup operation but also in the enlargement. As a result, the effect of the time delay of the imaging data transmitted along the horizontal data transmission line hampers the thermal (horizontal) scanning acceleration of the image sensor.
본 발명의 발명자는, 데이터 출력 회로에의 전송선을 따라 전송된 촬상 데이터의 시간 지연에 의한 영향을 저감할 수 있고, 데이터를 정확하고 정밀하게 판독하도록 데이터 출력 회로를 구동하는 것이 가능하며, 나아가서는 주사의 고속화를 도모하는 것이 가능한 데이터 전송 회로를 혁신하였고, 데이터 전송 회로를 채용한 고체 촬상 소자뿐만 아니라, 고체 촬상 소자를 채용한 카메라 시스템을 혁신하였다.The inventor of the present invention can reduce the influence of the time delay of the imaging data transmitted along the transmission line to the data output circuit and drive the data output circuit to read the data accurately and precisely, A data transfer circuit capable of accelerating the scanning speed has been revolutionized, and a camera system employing a solid-state image pickup device as well as a solid-state image pickup device employing a data transfer circuit has been revolutionized.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각이 데이터를 전송하는데 이용되는 복수의 전송선과, 상기 전송선 중 하나에 의해 전송되는 상기 데이터를 검출하고, 데이터 포획(acquire) 클럭 신호에 동기하여 검출된 상기 데이터를 포획하는 복수의 데이터 출력부와, 병렬 회로를 형성하도록 배치되고, 각각이 입력 레벨에 따라 데이터를 유지하는데 이용되고, 각각이 선택 신호에 응답하여, 유지된 상기 데이터와 연관된 데이터 전송선으로서 상기 데이터 전송선에 포함되는 하나의 데이터 전송선에 유지된 상기 데이터를 전송하는데 이용되는 복수의 유지부와, 상기 포획 클럭 신호를 상기 데이터 출력부의 각각에 공급하도록 구성된 포획 클럭 신호 공급부와, 적어도 마스터 클럭 신호를 생성하도록 구성된 클럭 신호 공급부와, 구동 클럭 신호에 동기하여 상기 선택 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 선택 신호를 상기 유지부의 각각에 출력하는 주사부를 포함하며, 상기 데이터 전송선은, 상기 유지부가 상기 병렬 회로를 형성하도록 배치되는 방향으로 배치되고, 동일한 방향으로 배치된 각각의 데이터 출력부에 접속되고, 상기 열 주사부는, 상기 데이터 유지부가 상기 병렬 회로를 형성하도록 배치된 방향으로 배치되고, 각각이 수신된 상기 구동 클럭 신호에 동기하여 상기 선택 신호를 생성하는데 이용되고, 상기 선택 신호를 상기 선택 신호에 대응하는 데이터 유지부로서 상기 데이터 유지부에 포함되는 데이터 유지부에 출력하는데 이용되는 복수의 선택 신호 생성부와, 상기 마스터 클럭 신호를 전파하고, 상기 마스터 클럭 신호를 상기 선택 신호 생성부 각각에 상기 구동 클럭 신호로서 공급하는 구동 클럭 전파선을 포함하고, 상기 데이터 포획 클럭 공급부는, 상기 마스터 클럭 신호, 또는 상기 마스터 클럭 신호를 기준 신호로 하는 클럭 신호를, 상기 포획 클럭 신호서 상기 복수의 데이터 출력부 각각에 공급하는 데이터 전송 회로가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a data transmission system comprising: a plurality of transmission lines, each of which is used to transmit data; a transmission line for detecting the data transmitted by one of the transmission lines, A plurality of data output sections arranged to form a parallel circuit and each used to hold data in accordance with an input level and each of which is responsive to the selection signal to output the data A plurality of holding units used to transfer the data held in one data transmission line included in a transmission line; a capture clock signal supply unit configured to supply the capture clock signal to each of the data output units; A clock signal supply unit configured to supply a clock signal, And a scanning unit configured to generate a signal and output the selection signal to each of the holding units, wherein the data transmission line is arranged in a direction in which the holding unit is arranged to form the parallel circuit, Wherein the column scanning unit is arranged in a direction in which the data holding unit is arranged to form the parallel circuit and is used to generate the selection signal in synchronization with the received driving clock signal, A plurality of selection signal generation units for outputting the selection signal to a data holding unit included in the data holding unit as a data holding unit corresponding to the selection signal; And a plurality of driving clock signals And the data capture clock supply unit supplies a clock signal having the master clock signal or the master clock signal as a reference signal to the data transfer circuit for supplying the capture clock signal to each of the plurality of data output units, Is provided.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 매트릭스를 형성하도록 배치되고, 각각이 광전 변환 처리를 수행하는데 이용되는 복수의 화소를 포함하는 촬상부와, 각각이 데이터를 전송하는데 이용되는 복수의 데이터 전송선과, 각각이 상기 데이터 전송선 중 하나에 의해 전송되는 데이터를 검출하고, 데이터 포획 클럭 신호에 동기하여 상기 검출된 데이터를 포획하는데 이용되는 복수의 데이터 출력부와, 병렬 회로를 형성하도록 배치되고, 각각이 입력 레벨에 따라 데이터를 유지하는데 이용되고, 각각이 선택 신호에 응답하여, 유지된 상기 데이터를 상기 유지된 데이터와 연관된 데이터 전송선으로서 상기 데이터 전송선에 포함되는 상기 데이터 전송선에 전송하는데 이용되는 복수의 데이터 유지부와, 상기 데이터 포획 클럭 신호를 상기 데이터 출력부 각각에 공급하도록 구성된 데이터 포획 클럭 공급부와, 적어도 마스터 클럭 신호를 생성하도록 구성된 클럭 공급부와, 구동 클럭 신호에 동기하여 상기 선택 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 선택 신호를 상기 데이터 유지부 각각에 출력하는 열 주사부를 포함하고, 상기 데이터 전송선은, 상기 데이터 유지부가 상기 병렬 회로를 형성하도록 배치되는 방향으로 배치되고, 동일 방향으로 배치된 상기 데이터 출력부 각각에도 접속되고, 상기 열 주사부는, 상기 데이터 유지부가 상기 병렬 회로를 형성하도록 배치되는 방향으로 배치되고, 각각이 수신된 상기 구동 클럭 신호와 동기하여 상기 선택 신호를 생성하는데 이용되고, 상기 선택 신호를 상기 선택 신호에 대응하는 데이터 유지부로서 상기 데이터 유지부에 포함되는 데이터 유지부에 출력하는 복수의 선택 신호 생성부와, 상기 마스터 클럭 신호를 전파하고, 상기 마스터 클럭 신호를 상기 구동 클럭 신호로서 상기 선택 신호 생성부의 각각에 공급하는 구동 클럭 전파선을 포함하고, 상기 데이터 포획 클럭 공급부는 상기 마스터 클럭 신호, 또는 상기 마스터 클럭 신호를 기준 신호로 하는 클럭 신호를 상기 데이터 포획 클럭 신호로서 상기 데이터 출력부 각각에 공급하는 고체 촬상 소자가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an image sensing apparatus comprising: an image sensing unit arranged to form a matrix and each including a plurality of pixels used for performing photoelectric conversion processing; a plurality of data transmission lines each used for transmitting data; A plurality of data output sections each of which is used to detect data transmitted by one of the data transmission lines and to capture the detected data in synchronization with a data capture clock signal; Each of which is used to hold data in accordance with a level and which is responsive to a select signal to transmit the held data to a data transmission line associated with the held data, And the data capture clock signal to the data output section A clock supply unit configured to generate at least a master clock signal; and a column selection unit configured to generate the selection signal in synchronization with the driving clock signal, Wherein the data retaining unit is arranged in a direction in which the data retaining unit is arranged to form the parallel circuit and is also connected to each of the data output units arranged in the same direction, Each of which is used to generate the selection signal in synchronization with the received driving clock signal, and which, as a data holding section corresponding to the selection signal, Which is output to the data holding unit included in the And a drive clock propagation line for propagating the master clock signal and supplying the master clock signal as the drive clock signal to each of the select signal generators, wherein the data capture clock supplier comprises: Signal or a clock signal having the master clock signal as a reference signal is supplied to each of the data output sections as the data capture clock signal.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 고체 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 화상을 결상하는 광학계와, 상기 고체 촬상 소자에 의해 출력되는 화상 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하고, 상기 고체 촬상 소자는, 매트릭스를 형성하도록 배치되고, 각각이 광전 변환 처리를 수행하는데 이용되는 복수의 화소를 포함하는 촬상부와, 각각이 데이터를 송신하는데 이용되는 복수의 데이터 전송선과, 각각이 상기 데이터 전송선 중 하나에 의해 전송되는 상기 데이터를 검출하고, 데이터 포획 클럭 신호에 동기하여 검출된 상기 데이터를 포획하는데 이용되는 복수의 데이터 출력부와, 병렬 회로를 형성하도록 배치되고, 각각이 입력 레벨에 따라 데이터를 유지하는데 이용되고, 각각이 선택 신호에 응답하여, 유지된 상기 데이터와 연관된 데이터 전송선으로서 상기 데이터 전송선에 포함되는 상기 데이터 전송선에 유지된 상기 데이터를 전송하는데 이용되는 복수의 데이터 유지부와, 상기 데이터 포획 클럭 신호를 상기 데이터 출력부 각각에 공급하도록 구성된 데이터 포획 클럭 공급부와, 적어도 마스터 클럭 신호를 생성하도록 구성된 클럭 공급부와, 구동 클럭 신호에 동기하여 상기 선택 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 선택 신호를 상기 데이터 유지부 각각에 출력하는 열 주사부를 포함하고, 상기 데이터 전송선은, 상기 데이터 유지부가 병렬 회로를 형성하도록 배치되는 방향으로 배치되고, 동일한 방향으로 배치된 상기 데이터 출력부 각각에도 접속되고, 상기 열 주사부는, 상기 데이터 유지부가 상기 병렬 회로를 형성하도록 배치되는 방향으로 배치되고, 각각이 수신된 상기 구동 클럭 신호와 동기하여 상기 선택 신호를 생성하는데 이용되고, 각각이 상기 선택 신호를 상기 선택 신호에 대응하는 데이터 유지부로서 상기 데이터 유지부에 포함되는 데이터 유지부에 출력하는데 이용되는 복수의 선택 신호 생성부와, 상기 마스터 클럭 신호를 전파하고, 상기 마스터 클럭 신호를 상기 선택 신호 생성부의 각각에 상기 구동 클럭 신호로서 공급하는 구동 클럭 전파선을 포함하고, 상기 데이터 포획 클럭 공급부는 상기 마스터 클럭 신호, 또는 상기 마스터 클럭 신호를 기준 신호로 하는 클럭 신호를 상기 데이터 포획 클럭 신호로서 상기 데이터 출력부에 공급하는 카메라 시스템이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a solid-state imaging device including a solid-state imaging device, an optical system for imaging an image on the imaging device, and a signal processing circuit for processing an image signal output by the solid- An image sensing unit arranged to form a matrix and each including a plurality of pixels used for performing a photoelectric conversion process, a plurality of data transmission lines each used for transmitting data, and a plurality of data transmission lines, A plurality of data output sections used to capture the data detected in synchronization with the data capture clock signal and a data latch circuit arranged to form a parallel circuit, And in response to the selection signal, each of the data transmission lines associated with the held data A data capture clock supply unit configured to supply the data capture clock signal to each of the data output units; and a control unit configured to control at least a master And a column scanning unit configured to generate the selection signal in synchronization with the driving clock signal and outputting the selection signal to each of the data holding units, Wherein the data holding section is arranged in a direction in which the holding section is arranged to form a parallel circuit and is also connected to each of the data output sections arranged in the same direction, Each of the received drive clock signals A plurality of selection signal generation units used for generating the selection signal in synchronization with each other and used for outputting the selection signal to a data holding unit included in the data holding unit as a data holding unit corresponding to the selection signal, And a drive clock propagation line for propagating the master clock signal and supplying the master clock signal as the drive clock signal to each of the selection signal generators, wherein the data capture clock supplier supplies the master clock signal, A clock signal having a signal as a reference signal is supplied to the data output section as the data capture clock signal.
본 발명에 따르면, 데이터 출력부에 수평 데이터 전송선을 따라 전송된 촬상 데이터의 시간 지연에 의한 영향을 저감할 수 있다. 따라서, 데이터 출력부는 촬상 데이터를 매우 정확하고 고정밀하게 포획할 수 있다.According to the present invention, the influence of the time delay of the imaging data transmitted along the horizontal data transmission line to the data output unit can be reduced. Therefore, the data output unit can capture the imaging data with high accuracy and high precision.
이하, 본 발명의 실시예를 도면과 관련지어 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 회로를 포함하는 병렬(on-a row) ADC형 고체 촬상 소자(CMOS 이미지 센서)의 전형적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도 4는, 도 3의 병렬 ADC형 고체 촬상 소자의 데이터 전송계의 보다 구체적인 구성예를 도시하는 도면이다.3 is a block diagram showing an exemplary configuration of an on-a-row ADC type solid-state image pickup device (CMOS image sensor) including a data transfer circuit according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing a more specific configuration example of the data transmission system of the parallel ADC type solid-state image pickup device of Fig.
도 3에 도시된 바와 같이, 고체 촬상 소자(10)는, 촬상부로서의 화소 어레이부(11), 행 주사 회로(12), 열 주사 회로(13), 타이밍 제어 회로(14), ADC군(15), DAC(16), 및 각각 센스 앰프(S/A) 회로(171)를 포함하는 복수의 데이터 출력 회로(데이터 검출 회로)(17)를 갖는다.3, the solid-state
화소 어레이부(11)는 단위 화소(111)가 M행 N열의 매트릭스 형상(행렬 형상)으로 배치되어 구성된다. 단위 화소(111) 각각은 포토다이오드와 화소 내 앰프를 포함한다.The
타이밍 제어 회로(14)는 내부 클럭 신호를 생성하는 회로이고, 행 주사 회로(12)는 행 어드레스를 생성하고 행 주사 동작을 제어하는 회로이다. 열 주사 회로(13)는 열 어드레스를 생성하고 열 주사 동작을 제어하는 회로이다. 또한, 고체 촬상 소자(10)에서는, 화소 어레이부(11)의 신호를 순차적으로 판독하기 위한 제어 회로로서, 행 주사 회로(12), 열 주사 회로(13) 및 타이밍 제어 회로(14)가 배치된다.The
아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 기능을 갖는 ADC군(15)은, 복수의 열선 V0, V1,...에 대해 병렬 ADC 블록(153)을 형성한다. 구체적으로, ADC군(15)은, 각각이 화소 열선 V0, V1,... 중 하나에 접속된 동일한 복수의 비교기(151)뿐만 아니라, 각각이 비교기(151) 중 하나에 접속되는 동일한 복수의 비동기 업다운 카운터(이하, 카운터 래치)(152)로 이루어진다. 도 3의 전형적인 구성에서, ADC군(152)은, 도 4에 도시된 바와 같이, (n+1) 비교기(151), 즉, 비교기(151-0 내지 151-n)를 포함한다. 비교기 중 각각의 특정 비교기(151)와 특정 비교기(151)에 함께 접속된 카운터 래치(152)는 특정 비교기(151)와 연관된 화소열에 대해 병렬 ADC(15A)를 형성한다. 비교기(151) 각각은, 계단 파형을 갖는 신호로서 DAC(16)에 의해 생성된 램프 파형 기준 전압 RAMP를, 행선 H0, H1,... 중 하나에 의해 선택되고 화소 열선 V0, V1,... 중 하나에 의해 비교기(151)에 접속되는 특정 단위 화소(111)에 의해 생성되는 아날로그 신호와 비교한다. 비교기(151)의 출력을 수신하는 동안, 카운터 래치(152) 각각은, 비교기(151)에 의해 수행되는 비교의 시간 길이, 즉, 화소 매트릭스의 화소 열의 특정 단위 화소(111)에 의해 생성되는 아날로그 신호의 양을 측정하기 위해, 타이밍 제어 회로(14)에 의해 생성되는 클럭 펄스의 횟수를 카운트하는 카운트-업 또는 카운트-다운 동작을 수행한다.The
각 카운터 래치(152)의 출력은, 데이터 전송선(154)에 접속되어 있다. 데이터 전송선(154)은 또한, 데이터 출력 회로(17)의 센스 앰프 회로의 입력 단자에 접속되어 있다.The output of each
카운터 래치(152)는 다음과 같이 데이터 유지 회로의 기능을 실행한다. 초기 시, 카운터 래치(152)는 단위 화소(111) 상에 나타나는 리세트 전압의 양을 측정하기 위해, 카운트 다운 동작을 수행하는 카운트-다운 상태로 설정되어 있다. 비교기(151)의 출력 COMPOUTi가 반전되면, 카운터 래치(152)는 카운트-다운 동작을 정지하고, 그 카운트값를 유지한다.The
카운터 래치(152)가 카운트-다운 동작을 개시할 때, 카운터 래치(152)는 전형적으로 초기값 0을 포함한다. 초기 카운트 값은 ADC(15A)에 의해 수행되는 AD 변환의 계조의 임의의 값이다. 따라서, 카운트-다운 동작의 끝에서 래치되는 카운트 값은 전술한 단위 화소(111)의 리세트 성분 ΔV에 비례하는 리세트 카운트 기간을 나타낸다.When
그 후, 카운터 래치(152)는 단위 화소(111)에 입사하는 광량을 나타내는 데이터를 측정하기 위해 카운트-업 동작을 수행하는 카운트-업 상태로 설정된다.Thereafter, the
비교기(151)의 출력 COMPOUTi가 반전되면, 카운터 래치(152)는 카운트-업 동작으 정지하고, 비교기(151)에 의해 수행되는 비교 처리의 기간을 나타내는 카운트 값, 즉, 단위 화소(111)의 리세트 성분 ΔV와 단위 화소(111)에서 생성된 촬상 데 이터 사이의 차이를 나타내는 카운트 값을 래치한다.When the output COMPOUTi of the
카운터 래치(152)에 마지막으로 래치된 카운터 값은, 열 주사 회로(13)에 의해 수행되는 주사 동작이 카운터 래치(152)를 히트(hit)하는 경우, 디지털 신호로서 데이터 전송선(154)을 통해 센스 증폭 회로(171)에 공급된다. The counter value finally latched in the
전형적으로, 열 주사 회로(13)는, 예를 들면 개시 펄스 STR가 공급된 후 마스터 클럭 MCK에 의해 구동됨으로써 활성화된다. 열 주사 회로(13)는 선택 신호를 선택선 SEL을 통해 카운터 래치(152)에 공급해서, 카운터 래치(152)에 래치된 데이터를 데이터 전송선(154) 상에 어써트한다. 열 주사 회로(13)는 마스터 클럭 펄스 MCK로부터 유도되는 구동 클럭 펄스 CLK, 즉, 마스터 클럭 펄스 MCK를 기준으로 하는 구동 클럭 펄스 CLK에 동기하여, 선택 신호를 선택선 SEL을 통해 카운터 래치(152)에 공급한다. Typically, the
도 3에 도시된 고체 촬상 소자(10)에 설치된 ADC(15A)는, 보다 구체적인 데이터 전송계의 전형적 구성을 나타내는 블럭 다이아그램인 도 4를 참조하여 설명된다. The
도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 전송계는 카운터 래치(152-0~152-n)를 포함하며, 데이터 비트 많큼 많은 직렬 회로를 사용한다. 데이터 비트가 각각 제공되는 직렬 회로는 각각 카운터 CNT, 래치 LTC, 및 서로 직렬로 접속된 드라이브 트랜지스터 회로 DRV Tr를 포함한다. 전형적으로 데이터 비트의 수는 10 또는 12이다. 전술한 카운터 래치(152-0~152-n)의 수는 n+1이고, 도 4에 도시된 데이터 전송계는 (n+1) 병렬 ADC(15A)로 구성된다.As shown in Fig. 4, the data transmission system includes counter latches 152-0 to 152-n, and uses as many serial circuits as data bits. The serial circuits provided with the data bits respectively include a counter CNT, a latch LTC, and a drive transistor circuit DRV Tr connected in series with each other. Typically the number of data bits is 10 or 12. The number of counter latches 152-0 to 152-n described above is n + 1, and the data transmission system shown in Fig. 4 is composed of (n + 1)
전송 데이터의 동작에서, 열 스캔 회로(13)는 선택 신호를 선택선 SEL0 내지 SELn 각각을 통해 카운터 래치(152-0~152-n)에 순차적으로 공급한다. 선택 신호를 카운터 래치(152-0~152-n)에 순차적을 공급하는 순차적 동작은 선택된 개시 위치에서 개시 펄스에 의해 개시되며, 열 주사 회로(13)에 사용되는 시프트 레지스터 등을 통해 시프트되는 비트로 표시되는 화소 열을 순차적으로 선택함으로써 계속된다. 각각의 드라이브 트랜지스터 회로 DRV Tr에 의해 생성되는 0 또는 1의 정보는 데이터 전송선(154)에 의해 판독된다. 데이터 전송선(154) 상에 나타나는 정보는, 데이터 전송선(154)에 접속된 데이터 출력 회로(171) 내에서 사용되는 센스 앰프 회로(171)에 의해 검출된다. 데이터 출력 회로(17)는 데이터 출력 회로(17)에 의해 검출된 정보를 출력 데이터 처리 회로(20)에 출력한다.In the operation of the transmission data, the
도 5는 본 실시예에 따른 카운터 래치(152) 내에 사용되는 드라이브 트랜지스터 회로 DRV Tr의 구체적 예를 나타내는 다이아그램이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 드라이브 트랜지스터 회로 DRV Tr는 전형적으로 NMOS(n-채널 MOS) 선택 트랜지스터 NT1과 NMOS 데이터 트랜지스터 NT2를 포함하는데, 이들은 데이터 전송선(154)과 그라운드의 전위와 같이 소정의 전위를 갖는 선 사이에서 서로 직렬로 접속된다. NMOS 선택 트랜지스터 NT1의 게이트는 열 주사 회로(13)에 의해 구동되는 선택선 SEL0 내지 SELn 중 하나에 접속된다. 한편, NMOS 데이터 트랜지스터 NT2는 래치 LTC에 접속된다. 5 is a diagram showing a specific example of the drive transistor circuit DRV Tr used in the
열 주사 회로(13)에 접속되는 선택선 SEL0~SELn 중 하나는, NMOS 선택 트랜지스터 NT1의 게이트를, NMOS 데이터 트랜지스터 NT2를 구동하는 래치 LTC 내에 래치되는 데이터에 따라 온 또는 오프 상태로 진입하는 NMOS 데이터 트랜지스터 NT2에 데이터 전송선(154)을 접속시키는 상태로 구동한다. NMOS 데이터 트랜지스터 NT2에 의해 생성된 정보는 데이터 전송선(154)에서 판독되고, 데이터 검출회로로서의 역할을 하는 센스 앰프 회로(171)에 의해 검출된다.One of the selection lines SEL0 to SELn connected to the
래치 LTC에 래치된 데이터가 1일 경우에는, 전류 패스가 생성되어, 전류가 흐른다. 또한, 래치 LTC에 래치된 데이터가 0일 경우에는, 전류 패스가 차단되어 전류가 흐르지 않는다.When the data latched in the latch LTC is 1, a current path is generated and a current flows. When the data latched in the latch LTC is 0, the current path is cut off and no current flows.
본 실시예에 따른 데이터 전송계에서는, 카운터 래치(152)의 래치된 데이터를 데이터 전송선(154) 상에서 판독하는 동작과, 데이터 전송선(154) 상에서 판독된 데이터를 검출하는 동작은, 출력 데이터 처리 회로(20)의 데이터 입력 단계에서 제공되는, 마스터 클럭 공급 회로(21)에 의해 생성되는 마스터 클럭 신호 MCK에 기초하여, 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 수행된다. In the data transmission system according to the present embodiment, the operation of reading the latched data of the
본 실시예는, 선택 신호를 카운터 래치(152)에 공급하는 열 주사 회로(13)에서 생성되는 구동 클럭 펄스 CLK의 시간 지연의 적절한 변동에 의해 데이터 버스의 역할을 하는 데이터 전송선(154)를 통해 카운터 래치(152)로부터 센스 증폭 회로(171)로 전파되는 데이터의 시간 지연의 변동을 보상할 수 있는 구성으로 설계되어 있다. The present embodiment is characterized in that the clock signal CLK is supplied to the
후속하는 기술은, 선택 신호를 카운터 래치(152)에 공급하는 열 주사 회로(13)에서 생성되는 구동 클럭 펄스 CLK의 시간 지연의 적절한 변동에 의해 데이터 전송선(154)을 통해 카운터 래치(152)로부터 센스 앰프 회로(171)로 전파되는 데이터의 시간 지연의 변화를 보상할 수 있는 데이터 전송계를 예증하기 위해 사용되는 복수의 예를 설명한다.The following description is directed to the
<데이터 전송계의 제1 구성예>≪ First Configuration Example of Data Transmission System &
도 6은, 본 실시예에 따른 데이터 전송계(30)의 제1 구성예를 도시하는 도면이다.Fig. 6 is a diagram showing a first configuration example of the
본 실시예의 데이터 전송계(30)에서의 열 주사 회로(13)는, 기본적으로 마스터 클럭 MCK에 기초하는 구동 클럭 CLK에 동기하여 개시 펄스 STRT를 순차적으로 시프트하는 시프트 레지스터(131)이다. 순차적으로 시프트된 개시 펄스 STRT는 선택선 SEL0 내지 SELn을 각각 구동하는 선택 신호 HSEL0 내지 HSELn을 생성한다. 전형적으로, 시프트 레지스터(131)는, 각각 선택 신호 생성부로서 역할을 하고 개시 펄스 STRT를 래치하여 선택 신호 HSEL0 내지 HSELn 중 하나로서 역할을 하도록 구성된 플립플롭(131-0 내지 131n)을 사용한다. The
도 6에 도시된 데이터 전송계에 사용된 열 주사 회로(13)에서는, 마스터 클럭 공급 회로(21)는 마스터 클럭 신호 MCK를, 선택 신호 생성부(131-0~131-n)로 이루어진 시프트 레지스터(131)의 대략 중앙에 근접한 위치에 제공되는 버퍼(132)의 입력에 접속되는 마스터 클럭 전파선 LMCK1을 통해 열 주사 회로(13)에 공급해서, 버퍼(132)로부터 볼 때 병렬 회로를 형성하는 선택 신호 생성부(131-0~131-n)에, 버퍼(132)에 의해 생성된 구동 클럭 신호 CLK가 균등하게 전파되게 한다.In the
또한, 버퍼(132)는 마스터 클럭 신호 MCK를 수신하고, 구동 클럭 신호 CLK를 구동 클럭 전파선 LCLK1 및 구동 클럭 분배선 LCLK2-0~LCLK2-n을 통해 각각 선택 신호 생성부(131-0~131-n)에 공급한다. 구동 클럭 전파선 LCLK1은, 선택 신호 생성부(131-0~131-n)가 배치되는 방향으로 배치된다.The
구동 클럭 분배선 LCLK2-0~LCLK2-n은 구동 클럭 전파선 LCLK1 상의 접합점으로부터 개시하여 그들 각각의 선택 신호 생성부(131-0~131-n)의 클럭 입력 단자에 근접한 위치에서 종료한다. 구동 클럭 분배선 LCLK2-0~LCLK2-n은 선택 신호 HSEL0~HSELn을 각각 전달하는 선택선 SEL0~SELn의 방향, 즉, 선택 신호 생성부(131-0~131-n)의 배치 방향에 수직인 방향 또는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 배치 방향에 수직인 방향으로 배치된다.The driving clock distribution lines LCLK2-0 to LCLK2-n start from the junction point on the driving clock propagation line LCLK1 and terminate at positions close to the clock input terminals of their respective selection signal generation units 131-0 to 131-n. The driving clock distribution lines LCLK2-0 to LCLK2-n are vertical to the direction of the selection lines SEL0 to SELn for conveying the selection signals HSEL0 to HSELn, that is, the arrangement directions of the selection signal generation units 131-0 to 131- Direction or in a direction perpendicular to the arrangement direction of the drive clock propagation lines LCLK1.
또한, 마스터 클럭 생성부(21)는 선택 신호 생성부(131-0)의 데이터 입력 단자에 접속되는 개시 펄스 전파선 LSTRT를 통해 개시 펄스 STRT를 열 주사 회로(13)에 공급한다. 또한, 마스터 클럭 생성부(21)는, 마스터 클럭 신호 MCK를, 데이터 포획 클럭 신호 SACK로서 SACK선을 통해 데이터 출력 회로(17-0~17-n)에 전달하는 위상 조정부(22)를 통해, 데이터 출력 회로(17-0~17-n)에 공급한다. 데이터 포획 클럭 신호 SACK선은 위상 조정부(22)로부터 최원단의 데이터 출력 회로(17-0)의 데이터 입력 단자에 대략 근접한 위치로부터 위상 조정부(22)로부터 최근단의 데이터 출력부(17-n)의 데이터 입력 단자에 대략 근접한 위치까지 배치된다. 데이터 출력 회로(17-n)의 데이터 입력 단자는, 데이터 출력 회로(17)에 사용되는 센스 앰프 회로(171)의 입력 단자이다. 데이터 포획 클럭 신호 SACK 선은, 선택 신호 HSEL0~HSELn을 각각 전달하는 선택선 SEL0~SELn과 동일한 방향, 즉, 구동 클럭 전파선 LCLK1의 배치 방향에 수직인 방향으로 배치된다.The
데이터 출력 회로(17-0~17-n)는, 각 데이터 전송선(154-0~154-n)에 접속된다. 데이터 출력 회로(17-0~17-n)는, 센스 앰프 회로(171-0~171-n), 및 데이터 동기 회로(172-0~172-n)를 각각 포함한다. 센스 앰프 회로(171)는 데이터 전송선(154) 상의 촬상 데이터를 검출한다. 즉, 센스 앰프 회로(171)는 촬상 데이터를 수신 및 증폭한다. 데이터 동기 회로(172-0~172-n)는, 데이터 포획 클럭 신호 SACK선에 의해 공급되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 센스 앰프 회로(171)에 의해 출력되는 촬상 데이터를 포획하고, 이 데이터를 출력 데이터 처리부(20)에 출력한다. 전형적으로, 데이터 동기 회로(172)는 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 의해 구동되는 플립플롭이다.The data output circuits 17-0 to 17-n are connected to the respective data transmission lines 154-0 to 154-n. The data output circuits 17-0 to 17-n include sense amplifier circuits 171-0 to 171-n and data synchronization circuits 172-0 to 172-n, respectively. The
도 6에 도시된 데이터 전송계(30)의 전형적 구성에서는, 마스터 클럭 공급 회로(21)는 마스터 클럭 신호 MCK를, 전술한 데이터 포획 클럭 신호 SACK 선을 통해 데이터 포획 클럭 신호 SACK로서 데이터 출력 회로(17-0~17-n) 내에서 각각 사용되는 데이터 동기 회로(172-0~172-n)에 전달하는 위상 조정부(22)를 통해 데이터 출력 회로(17-0~17-n)에 공급한다.In the typical configuration of the
위상 조정부(22)는 시간 지연 조정 처리 시 마스터 클럭 신호 MCK의 위상을 조정해서, 센스 앰프 회로(171)에 의해 출력된 촬상 데이터가 데이터 동기 회로(172)에 의해 높은 정확도로 포획될 수 있게 한다.
위상 조정부(22)는, 열 주사 회로(13)를 통해 전파되는 마스터 클럭 신호 MCK의 전파 지연으로서, 열 주사 회로(13)에서 발생되는 전파 지연을 고려하여 마스터 클럭 신호 MCK의 위상을 조정한다.The
The
위상 조정부(22)는, 촬상 데이터를, 카운터 래치(152-0~152-n)로부터, 구동 클럭 신호 CLK에 따라 각각 선택선 SEL0~SELn 상에 나타나는 선택 신호선 HSEL0~HSELn에 의해 구동되는 데이터 전송선(154-0~154-n)을 통해 데이터 출력 회로(17-0~17-n)로 전송하는 동작에서 생성된 시간 지연을 고려한다.The
또한, 도 6에 도시된 바와 같은 데이터 전송계(30)의 전형적인 구성은, 마스터 클럭 생성부(21)에 의해 생성된 개시 펄스 STRT를 전파하는 개시 펄스 전파선 LSTRT과 마스터 클럭 전파선 LMCK1 사이, 개시 펄스 전파선 LSTRT과 구동 클럭 전파선 LCLK1 사이, 및 개시 펄스 전파선 LSTRT과 구동 클럭 분배선 LCLK2-0 사이에 제공되는 실드선 LSLD1을 이용한다. 그라운드의 전위와 같은 소정의 고정 전위로 유지되는, 실드선 LSLD1은, 개시 펄스 전파선 LSTRT와 마스터 클럭 전파선 LMCK1 사이, 개시 펄스 전파선 LSTRT와 구동 클럭 전파선 LCLK1 사이, 및 개시 펄스 전파선 LSTRT과 구동 클럭 분배선 LCLK2 사이의 간섭의 효과와 같은 바람직하지 못한 효과를 제거하는데 사용된다.The typical configuration of the
마찬가지로, 도 6에 도시된 데이터 전송계(30)의 전형적인 구성 역시 마스터 클럭 전파선 LMCK1과, 마스터 클럭 전파선 LMCK1에 병렬이고 마스터 클럭 신호 MCK의 위상을 조정하는 위상 조정부(22) 출력측에 배치되는 구동 클럭 전파선 LCLK1 사이에 제공되는 실드선 LSLD2를 사용한다. 그라운드의 전위와 같은 소정의 고정 전위가 유지되는 실드선 LSLD2은 마스터 클럭 전파선 LMCK1, 구동 클럭 전파선 LCLK1, 및 다른 클럭 전파선 사이의 간섭의 효과와 같은 바람직하지 못한 효과를 제거하기 위해 사용된다. Likewise, the typical configuration of the
도 7은 도 6에 도시된 데이터 전송계(30)의 타이밍 차트를 나타낸다. 먼저, 도 7의 타이밍 차트에 의해 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 데이터 전송계(30)에서, 열(수평) 주사 동작을 수행하는 시프트 레지스터(131)는, 마스터 클럭 생성부(21)에 의해 생성되는 마스터 클럭 신호 MCK에 기초해서, 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 동작해서, 몇 시간 지연 후, 선택선 SEL0, SEL1,..., SELn을 통해 각각 선택 신호 HSEL0, HSEL1,..., HSELn을 순차적으로 카운터 래치(152)(각각 데이터 기억부로서 역할을 함)를 선택하는 신호로서 출력한다.Fig. 7 shows a timing chart of the
픽셀 열 상의 카운터 래치(152)가 선택되는 경우, 카운터 래치(152)에 기억된 촬상 데이터의 피스가 데이터 전송선(154-0~154-n) 상에서 판독되고, 데이터 출력 회로(17-0~17-n) 내에서 각각 사용되는 센스 앰프(171-0~171-n)에 의해 각각 증폭된다. 센스 앰프(171-0~171-n)는, 증폭의 결과로서, 데이터 AMPOUT [n:0]을 출력한다. The pieces of the image pickup data stored in the
데이터 전송선(154-0~154-n)으로부터 센스 앰프(171-0~171-n)에 의해 판독된 데이터 AMPOUT [n:0]는, 최종적으로 각각, 데이터 포획 클럭 신호 SACK선 상에서 어써트되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 데이터 동기 회로(172-0~172-n)에, 마스터 클럭 신호 MCK 상의 위상 조정부(22)에 의해 수행되는 위상 조정 처리로부터 유래하는 신호로서 출력된다. 그런 다음, 데이터 동기 회로(172-0~172-n)는 데이터 AMPOUT [n:0]을 출력 데이터 처리 회로(20)에 전달한다. Data AMPOUT [n: 0] read by the sense amplifiers 171-0 to 171-n from the data transmission lines 154-0 to 154-n are finally asserted on the data capture clock signal SACK line In synchronization with the data capture clock signal SACK, to the data synchronization circuits 172-0 to 172-n as a signal derived from the phase adjustment processing performed by the
도 6에 도시된 구성을 갖는 데이터 전송계(30)에서, 기본적으로 위상 조정부(22)는, 위상 조정부(22)를 통해 데이터 동기 회로(172)에 공급되는 마스터 클럭 펄스 MCK를 지연시킴으로써, 데이터 전송선(또는 데이터 버스)(154)에 의한 시간 지연 변동(즉, 카운터 래치(152)로부터 데이터 전송선(154)을 통해 센스 증폭 회로(171)로 전파되는 촬상 데이터의 시간 지연의 변동)을 적절한 값에 의해 보상하 도록, 적절한 값에서 위상 조정의 양을 설정한다. 따라서, 데이터 전송선(154-0~154-n) 사이의 데이터 전송 지연 변동이 흡수될 수 있다. 그 결과, 촬상 데이터가 높은 정확도로 검출 및 출력될 수 있다.6, the
그런데, 일부 경우에서는, 다음과 같은 이유로 인하여, 데이터 전송계(30)가 데이터 전송선(154-0~154-n)에 나타나는 촬상 데이터를 높은 정확도로 검출 및 출력하는 것이 곤란할 수 있다. However, in some cases, it may be difficult for the
특히, 위상 조정부(2)가 위상 조정 처리만을 수행하기 위해 사용되는 경우에는, 클럭 주파수 및 데이터 전송 시간 지연의 변동에 의해 상기 처리를 수행하는 능력이 제한된다. 마스터 클럭 신호 MCK 상에서 위상 조정부(22)에 의해 수행되는 위상 조정 처리(즉, 위상 지연 처리)로부터 유래하는 신호로서 데이터 포획 클럭 신호 SACK선 상에 어써트되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 동기하여 센스 앰프(171-0~171-n)로부터 데이터 AMPOUT [0:n]을 취득하기 위해, 데이터 동기 회로(172-0~172-n)에 의해 수행되는 동작은, 화소 열(수평) 주사 회로(13)에 의해 수행되는 동작의 향상된 속도로 인해 몇몇 경우에 있어서 성공적이지 못할 수 있다. 성공적이지 못한 동작의 원인은 단지 높은 속도는 아니다. 다른 가능한 원인은 전송된 촬상 데이터가 극도로 큰 스큐(skew) 성분을 포함한다는 사실이다.Particularly, when the
전송된 데이터 내에 포함되는 스큐 성분은 다음과 같은 4가지 큰 카테고리로 분류될 수 있다.The skew components included in the transmitted data can be classified into the following four large categories.
제1 카테고리는, 데이터 출력 회로(17-0~17-n) 내에서 각각 사용되는 센스 앰프 회로(171-0~171-n) 및/또는 카운터 래치(152-0~152-n) 내에 사용되는 MOS 트랜지스터 NT1 및 NT2 사이의 전송 시간 지연의 변동으로서, 소위 제조 과정 변동에 의해 야기되는 지간 지연 변동으로부터 기인하는 스큐 성분을 포함한다.The first category is used in the sense amplifier circuits 171-0 to 171-n and / or the counter latches 152-0 to 152-n used in the data output circuits 17-0 to 17-n, respectively Which is caused by so-called manufacturing process variation, as variation of the transfer time delay between the MOS transistors NT1 and NT2.
제2 카테고리는 데이터 전송선(즉, 수평 신호선)(154-0~154-n)을 통해 전송되는 촬상 데이터의 패턴으로부터 기인하는 전송 시간 지연 변동에 의해 야기되는 스큐 성분을 포함한다. 촬상 데이터의 패턴은 1.0.1.0.1.0. 등과 같은 동적 패턴 또는 0.0.0.1.0.0. 등과 같은 격리 패턴일 수 있다.The second category includes a skew component caused by a transmission time delay variation caused by the pattern of the image pickup data transmitted through the data transmission lines (i.e., the horizontal signal lines) 154-0 to 154-n. The pattern of the imaging data is 1.0.1.0.1.0. Or a dynamic pattern such as 0.0.0.1.0.0. Or the like.
제3 카테고리는, 다음과 같이, 기판 노이즈 및 클럭 노이즈와 같은 노이즈에 의해 야기되는 스큐 성분을 포함한다. 큰 노이즈는 데이터 전송선(154-0~154-n)을 통해 전송된 촬상 데이터의 반전과 같은 비정상적 이벤트를 초래할 것이다. 그러나, 비록 노이즈는 크지 않지만, 그러한 노이즈가 전송되는 촬상 데이터 내에서 서로 중첩되어, 출력 앰프 회로(171)의 임계치의 부근에서의 채터링(chattering)과 같은 현상의 발생을 야기할 수 있다. 그러한 현상은 촬상 데이터의 양을 확실하게 결정하는데 소요되는 시간을 길게 한다.The third category includes skew components caused by noise, such as substrate noise and clock noise, as follows. A large noise will result in an abnormal event such as the reversal of the imaging data transmitted through the data transmission lines 154-0 to 154-n. However, even though the noise is not large, such noise may overlap each other in the image pickup data to be transmitted, causing occurrence of a phenomenon such as chattering in the vicinity of the threshold of the
제4 카테고리는, 데이터 전송선(154)를 통해 전송되는 촬상 데이터를 출력하는 데이터 래치(152) 사이의 데이터 출력 회로(17) 내에 사용되는 센스 앰프 회로(171)까지의 물리적 거리의 차이로부터 기인하는 전송 시간 지연 변동에 의해 야기되는 스큐 성분을 포함한다. 물리적 거리의 차이는, 센스 앰프 회로(171)로부터 먼 위치 또는 센스 앰프 회로(171)에 대략 근접한 위치에 카운터 래치(152)가 제공되는지 여부에 따라 야기된다. 데이터 전송계(30)의 전형적인 구성에서는, 좌측단에서는 카운터 래치(152-0)는 센스 앰프 회로(171)로부터 최원단인 반면, 우측단에서의 카운터 래치(152-n)는 센스 증폭 회로(171)에 최근단이다.The fourth category is derived from the difference in physical distance to the
따라서, 센스 증폭(171-0~171-n)에 의해 생성되는 데이터 AMPOUT [n:0]은 매우 긴 부정 기간(intermediate period)을 가진다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 센스 앰프 회로(171)로부터 최원단에서 선택된 카운터 래치(152-0)와 연관된 센스 앰프 회로(171-0)에 의해 야기되는 시간 지연과, 카운터 래치(152-0)를 선택하는 선택 신호 HSEL0의 시간 지연의 합은, 데이터 전송선(154-0~154-n) 사이에서의 데이터 전송선 시간 지연의 변동을 제거하기 위해 선택 신호 HSEL0 및 HSELn이 상이한 타이밍에서 의도적으로 생성되었다 하더라도, 센스 앰프 회로(171)의 최근단에서 선택된 카운터 래치(152-n)과 연관된 센스 앰프 회로(171-n)에 의해 야기되는 시간 지연과, 카운터 래치(152-n)를 선택하는 선택 신호 HSELn의 시간 지연의 합과 상이하다. 따라서, 지연 시간 합의 차이를 제거하기 위해서는, 단지 단일 데이터 포획 클럭 신호 SACK을 이용함으로써, 적절한 데이터 포획 타이밍을 설정하는 것은 어렵다. 또한, 센스 앰프 회로(171)에 의해 야기되는 시간 지연과, 센스 증폭 회로(171)와 연관된 카운터 래치(152)를 선택하기 위해 사용되는 선택 신호 HSEL의 시간 지연의 합은, 데이터 AMPOUT [n:0]에 대해 적절한 셋업 또는 유지 시간을 설정하는 것을 매우 어렵게 할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 만약, 최악의 경우, 안정적인 완료 데이터 AMPOUT [n:0]을 얻기 위해, 단일 데이터 포획 클럭 신호 SACK을 이용하여 데이터 포획 타이밍을 설정하는 것이 불가능할 수 있다. Therefore, the data AMPOUT [n: 0] generated by the sense amplifiers 171-0 to 171-n has a very long intermediate period. 7, the time delay caused by the sense amplifier circuit 171-0 associated with the counter latch 152-0 selected at the farthest end from the
전송 거리의 차이에 의해 자연적으로 야기된 스큐 성분은 화상 센서의 구조 내에 존재한다. 또한, 최근, 증가하는 화소 수와 증가하는 처리 속도를 따라가기 위해 화상 센서의 크기를 증가시키려는 노력과 단일 렌즈 반사 카메라의 확장된 시장은 많은 진보를 이루었다. 따라서, 전송 거리의 차이에 의해 야기되는 스큐 성분에 대한 대책은 화소 열 (수평) 주사 동작의 속도를 향상시키는데 중요한 역할을 한다.The skew component naturally caused by the difference in transmission distance exists in the structure of the image sensor. Also, in recent years, efforts to increase the size of the image sensor to follow the increasing number of pixels and increasing processing speed and the expanded market of single lens reflex cameras have made many advances. Therefore, the countermeasure against the skew component caused by the difference in the transmission distance plays an important role in improving the speed of the pixel row (horizontal) scanning operation.
전술한 바에 기초하여, 후속하는 기술은, CMOS 화상 센서의 증가하는 화소 수와 증가하는 처리 속도를 적절히 따라갈 수 있는 데이터 전송계의 전형적인 구성을 설명한다. Based on the foregoing, the following description describes a typical configuration of a data transmission system capable of appropriately following the increasing number of pixels and increasing processing speed of a CMOS image sensor.
<데이터 전송계의 제2 구성예>≪ Second Configuration Example of Data Transmission System &
도 8은 일 실시예에 따른 데이터 전송계(30A)의 제2 구성예를 도시하는 도면이다.8 is a diagram showing a second configuration example of the
도 8의 데이터 전송계(30A)가 도 6의 데이터 전송계(30)와 상이한 점은, 도 6의 데이터 전송계(30)의 경우에, 마스터 클럭 전파선 LMCK1이 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 수평 레이아웃의 중앙부 근방의 위치로 배선되지만, 도 8의 데이터 전송계(30A)의 경우에는, 마스터 클럭 전파선 LMCK1A는 데이터 출력 회로(17-0~17-n)의 데이터 입력단으로부터 최원단측의 선택 신호 생성부(131)인 선택 신호 생성부(131-0)의 위치를 초과한 위치까지 배선되고, 즉, 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n)의 입력단은 데이터 출력 회로(17-0~17-n)의 각각에 이용된다. 또한, 도 8의 데이터 전송계(30A)의 경우에, 마스터 클럭 전파선 LMCK1A는 버퍼(132)를 지나 선택 신호 생성부(131-0)의 위치를 초과한 위치로 배선되고, 선택 신호 생성부(131-0)의 위치를 초과한 위치에서 구동 클럭 전파선 LCLK1에 접속된다. 구동 클럭 전파선 LCLK1은 화소 열 선에 수직 방향으로 연장된다(즉, 구동 클럭 분배선 LCLK2에 수직인 방향). The
이와 같이, 도 8의 데이터 전송계(30A)의 경우에, 열 주사 회로(13) 내에서 구동 클럭 전파선 LCLK1이 생성되어 마스터 클럭 전파선 LMCK1A가 데이터 출력 회로(17-0~17-n)의 데이터 입력단으로부터 최원단측의 선택 신호 생성부(131)인 선택 신호 생성부(131-0)의 위치를 초과한 위치로 폴드(folded)되고, 즉, 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n)의 입력단은 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n)에 각각 이용된다.8, the driving clock propagation line LCLK1 is generated in the
그리고, 구동 클럭 분배선 LCLK2-0 내지 LCLK2-n은 구동 클럭 전파선 LCLK1상의 접합점으로부터 시작하고, 그 각각의 선택 신호 생성부 131-0 내지 131-n의 클럭 입력단에 가장 인접한 위치에서 종료한다. 구동 클럭 분배선 LCLK2-0 내지 LCLK2-n은 열 선 방향으로 배선되고, 즉, 구동 클럭 전파선 LCLK1의 방향에 수직 방향으로 배선된다.The driving clock distribution lines LCLK2-0 to LCLK2-n start from the junction on the driving clock propagation line LCLK1 and terminate at the position closest to the clock input ends of the respective selection signal generating units 131-0 to 131-n. The driving clock distribution lines LCLK2-0 to LCLK2-n are wired in the column line direction, that is, in the direction perpendicular to the direction of the driving clock propagation line LCLK1.
따라서, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서는, 데이터 출력 회로(17-0~17-n)의 데이터 입력단으로부터 최원단측에 위치하는(즉, 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n의 입력단은 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n) 각각에 이용됨) 선택 신호 생성부(131-0)에 대한 선택 신호 HSEL0에 의해 시작하고, 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n)의 데이터 입력단에 최근접한 선택 신호 생성부(131-n)에 대한 선택 신호 HSELn에 의해 종료되는 순서로 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 어레이에 순차적으로 선택 신호 HSEL0~HSELn이 공급된다.Therefore, in the
즉, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서, 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 어레이를 따라 있는 구동 클럭 신호 CLK의 전파 방향은 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n) 각각에 대한 카운터 래치(152-0 내지 152-n)로부터의 촬상 데이터의 전송 방향과 동일하다. 다시 말해, 데이터 전송계(30A)는 커패시턴스의 시상수 및 열 주사 회로(13)내의 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)로 전파되는 구동 클럭 신호 CLK를 통과시키는 구동-클럭 전파선 LCLK1의 저항에 의해 야기되는 시간 지연의 변형이, 커패시턴스의 시상수 및 카운터 래치(152-0 내지 152-n)로부터 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n) 각각으로 연장되는 데이터 전송선(즉, 데이터 버스)의 각각의 저항에 의해 야기되는 시간 지연의 변형에 의해 보상되도록 구성된다. 8, the direction of propagation of the driving clock signal CLK along the array of the selection signal generating units 131-0 to 131-n is the same as that of the sense amplifier circuits 171-0 to 171-n The counter latches 152-0 to 152-n are the same as the transfer direction of the picked-up image data from the counter latches 152-0 to 152-n. In other words, the
그리고, 적합하게는, 열 주사 회로(13)의 선택 신호 생성부(131) 중 임의의 특정부에 전파되는 구동 클럭 신호 CLK에 의해 통과되는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 세그먼트에 의해 야기되는 시간 지연과 특정 선택 신호 생성부(131)과 동일한 화소 열상의 카운터 래치(152)로부터 대응하는 센스 앰프 회로(171)까지의 촬상 데이터의 시간 지연의 합계가, 선택된 화소 열 위치에 상관없이 일정하게 되도록 구성된다. 이에 의해, 데이터 출력 회로(17)의 구동을 위한 타이밍 마진을 충분하게 취할 수 있기 때문에, 고속 구동, 고속 판독이 가능하게 되어 있다.Preferably, the time delay caused by the segment of the driving clock propagation line LCLK1, which is passed by the driving clock signal CLK propagated to an arbitrary specific portion of the selection
또한, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서는, 구동 클럭 전파선 LCLK1은, 구동 클럭 분배선 LCLK2-n(즉, 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 레이아웃의 가장 우측 단부에서의 구동 클럭 분배선 LCLK2)과의 접합점으로부터 행 방향(즉, 선택 신호 생성부 131-0 내지 131-n의 배치 방향)으로 마스터 클럭 생성부(21)를 향해 더 연장되고, 리피터(23)에 접속된다. 리피터(23)를 통과한후, 구동 클럭 전파선 LCLK1은 열선 방향(선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 배선 방향과 직교하는 방향)으로 배선되고, 데이터 포획 클럭 신호 SACK가 생성되도록 위상(지연) 조정부(22A)에 접속된다.8, the driving clock waveguide line LCLK1 is connected to the driving clock distribution wiring LCLK2-n (that is, at the rightmost end of the layout of the selection signal generating units 131-0 to 131-n) (That is, the arrangement directions of the selection signal generating units 131-0 to 131-n) from the junction point with the driving clock distribution wiring LCLK2 of the repeater 23 Respectively. After passing through the repeater 23, the driving clock propagation line LCLK1 is wired in the hot line direction (direction orthogonal to the wiring direction of the selection signal generating units 131-0 to 131-n), and the data capture clock signal SACK is generated Is connected to the phase (delay)
또한, 열 주사 회로(13)의 마스터 클럭 전파선 LMCK1A에 병렬 방향으로, 개시 펄스 STRT를 전달하는 개시 펄스 전파선 LSTRT가 데이터 출력 회로(17-0~17-n)의 데이터 입력단(즉, 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n) 각각에 이용되는 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n)의 데이터 입력단)의 최근단의 선택 신호 생성부(131-n)로부터 최원단의 선택 신호 생성부(131-0)까지 배선된다. 다음에, 개시 펄스 공급선 LSTRT는 열선 방향으로 더 연장되고(즉, 구동 클럭 신호 LCLK1의 방향에 수직인 방향), 선택 신호 생성부(131-0)의 데이터 입력단에 접속된다.The start pulse propagation line LSTRT for transmitting the start pulse STRT in parallel to the master clock propagation line LMCK1A of the
따라서, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서는, 예를 들면 마스터 클럭 생성부(21)에 의해 생성되는 개시 펄스 STRT를 전달하기 위한 개시 펄스 전파선 LSTRT와, 마스터 클럭 전파선 LMCK1 사이, 및 개시 펄스 전파선 LSTRT와 구동 클럭 분배선 LCLK2-0 사이에 실드선 LSLD1A가 배선되어 있다. 소정의 고정 전위, 예를 들면 접지 전위로 유지되는, 실드선 LSLD1A는 개시 펄스 전파선 LSTRT와, 마스터 클럭 전파선 LMCK1 사이, 및 개시 펄스 전파선 LSTRT와 구동 클럭 분배선 LCLK2-0 사이의 간섭 등의 바람직하지 않은 영향을 억지하는데 이용된다.Therefore, in the
마찬가지로, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서는, 마스터 클럭 전파선 LMCK1A와, 이 마스터 클럭 전파선 LMCK1A와 병렬인 구동 클럭 전파선 LCLK1 사이에 실드선 LSLD2A를 이용한다. 실드선 LSLD2A는, 구동 클럭 전파선 LCLK1의 구동 클럭 분배선 LCLK2-0~LCLK2-n 근방의 영역, 및 마스터 클럭 MCK의 위상을 조정하는 위상 조정부(22)의 출력측 근방의 영역에 걸쳐 배선되어 있다. 소정의 고정 전위, 예를 들면 접지 전위로 유지되는 실드선 LSLD2A는 마스터 클럭 전파선 LMCK1A와 구동 클럭 분배선 LCLK1 사이의 간섭 등의 바람직하지 않은 영향을 억지하는데 이용된다. 동일한 방식으로, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서는, 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 어레이와 구동 클럭 전파선 LCLK1 사이에 실드선 LSLD3A가 배선되어 있다. 소정의 고정 전위, 예를 들면 접지 전위로 유지되는 실드선 LSLD3A는 선택 신호 생성부(131-0 내지 131-n)의 어레이와 구동 클럭 공급선 LCLK1사이에 간섭 등의 영향을 억지하는데 이용된다.Similarly, in the
또한, 도 8의 데이터 전송계(30A)에서는, 개시 펄스 공급선 LSTRT가 실드선 LSLDA와 실드선 LSLD1A간에 샌드위치되는 방식으로 실드선 LSLDA가 배선된다. 따라서, 실드선 LSLD4A는 도 8의 가장 아래측에 제공된다. 전력선등이 일반적으로 도면의 가장 아래측에 제공되기 때문에, 실드선 LSLD4A는 개시 펄스 전파선 LSTRT과 전원선 등의 사이에 배치된다. In the
또한, 스타트 클럭 전파선 LSTRT가 아니라, 전원 배선에 근접하여 마스터 클럭 공급선 LMCK1A가 배선되어 있는 경우에는, 이 마스터 클럭 공급선 LMCK1A와 전원 배선 사이에 실드선 LSLD4A가 배선된다.When the master clock supply line LMCK1A is wired close to the power supply wiring instead of the start clock transmission line LSTRT, the shield line LSLD4A is wired between the master clock supply line LMCK1A and the power supply wiring.
도 9는, 도 8의 데이터 전송계(30A)의 타이밍차트를 도시하는 도면이다.FIG. 9 is a timing chart of the
도 9의 (a)는 마스터 클럭 공급 회로(21)에서 생성된 마스터 클럭 MCK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 9의 (b)는 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n)의 데이터 입력단, 즉, 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n)의 각각에 이용되는 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n)의 입력단으로부터 최원단측인 선택 신호 생성부(131-0)의 클럭 입력단에 접속된 구동 클럭 전파선 LCLK1에 나타나는 구동 클럭 신호 CLK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 9의 (c)는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 데이터 출력 회로(17-0~17-n)의 데이터 입력단, 즉, 데이터 출력 회로(17-0 내지 17-n)의 각각에 이용되는 센스 앰프 회로(171-0 내지 171-n)의 입력단으로부터 최근단측인 선택 신호 생성부(131-n)의 클럭 입력단에 접속된 구동 클럭 전파선에 나타나는 구동 클럭 신호 CLK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 9의 (d)는 위상 조정부(22A)의 출력으로부터 최근단의 데이터 출력 회로(17-n)의 데이터 동기 회로(172-n)의 클럭 입력단에 공급되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 9의 (e)는 위상 조정부(22A)의 출력으로부터 최원단의 데이터 출력 회로(17-0)의 데이터 동기 회로(172-0)의 클럭 입력단에 공급되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다.9 (a) shows a timing chart of the waveform of the master clock MCK generated in the master
도 9의 (f)는 열 주사 회로(13)의 선택 신호 생성부(131-0)에 의해 출력되는 선택 신호(또는 선택 펄스) 파형의 타이밍 차트를 도시한다. 도 9의 (g)는, n이 전형적으로 4,000의 값을 갖는 정수인, 열 주사 회로(13)의 선택 신호 생성부(131-n)에 의해 출력된 선택 신호(또는 신호 펄스)(SELn)의 파형의 타이밍 차트를 도시한다. 도 9의 (h)는 최상층에 제공된 카운터 래치(152-0)로부터 데이터 전송선(154-0)에 전송된 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시한다. 도 9의 (i)는, 데이터 전송선(154-0)으로부터, 최상층에 제공된 데이터 출력 회로(17-0)의 센스 앰프 회로(171-0)의 입력단에 전송된 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시한다. 도 9의 (j)는, 데이터 전송선(154-n)으로부터, 최하층에 제공된 데이터 출력 회로(17-n)의 센스 앰프 회로(171-n)의 입력단에 전송된 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시한다. 도 9의 (k)는 최상층에 제공된 데이터 출력 회로(17-0)의 데이터 동기 회로(171-n)에 의해 출력된 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시한다. 도 9의 (l)은 최하층에 제공된 데이터 출력 회로(17-n)의 데이터 동기 회로(172-n)에 의해 출력된 데이터를 취한 화상의 타이밍 차트를 도시한다.FIG. 9F shows a timing chart of a waveform of a selection signal (or a selection pulse) output by the selection signal generator 131-0 of the
도 8에 도시된 데이터 전송계(30A)에서, 선택 신호 생성부(131-0~131-n)의 어레이에 평행한 구동 클럭 전파선 LCLK1을 따라서 구동 클럭 신호 CLK의 전파 방향이, 각각 데이터 전송선(154-0 내지 154-n)을 통해서 카운터 래치(152-0~152-2)로부터 센스 앰프 회로(171-0~171-n)로의 촬상 데이터의 전송 방향과 동일하도록, 구동 클럭 전파선 LCLK1과 데이터 전송선(즉, 데이터 버스)(154-0 내지 154-n)이 배치된다. 도 9에 도시된 타이밍차트로부터 명백한 바와 같이, 열 주사 회로(13) 내의 선택 신호 생성부(131-0~131-n)에 공급된 구동 클럭 신호 CLK에 의해 통과되는 구동 클럭 전파선 LCLK1을 따른 시간 지연의 변화는, 카운터 래치(152-0~152-n)로부터 센스 앰프 회로(171-0~171-n) 각각으로의 데이터 전송선(즉, 데이터 버스)(154-0~154-n)에 따른 시간 지연의 변화에 의해서 보상된다.In the
더욱이, 도 8에 도시된 데이터 전송계(30A)는, 구동 클럭 신호 CLK에 의해서 열 주사 회로(13)에서의 선택 신호 생성부(131)의 임의의 특정한 하나로 통과된 구동 클럭 전파선 LCLK1의 부분으로 인한 시간 지연과, 특정 선택 신호 생성부(131)와 동일한 화소열 상의 카운터 래치(152)로부터 대응하는 센스 앰프 회로(171)로의 전파의 시간 지연으로서의 데이터 전송선(154)의 부분으로 인한 시간 지연의 합이, 선택된 화소열의 위치에 관계없이 일정하게 제공되는 구성으로 설계된다.The
그러한 구성에서, 센스 앰프 회로(171-0~171-n) 및 데이터 동기 회로(172-0~172-n)를 구동하기 위한 충분한 타이밍 마진이 판독될 수 있어서, 고속 구동 및 판독 동작이 실행될 수 있다.In such a configuration, a sufficient timing margin for driving the sense amplifier circuits 171-0 to 171-n and the data synchronization circuits 172-0 to 172-n can be read, so that high-speed drive and read operation can be performed have.
도 8에 도시된 데이터 전송계(30A)는 이하에서 좀더 분석된다. 데이터 출력회로(17)에 인접한(또는 근접한) 화소열(N1)이 선택된다고 가정한다. 이 경우, 데이터 출력 회로(17)에 공급되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 촬상 데이터 간의 타이밍차 Tdiff_n은 다음과 같이 주어진다.The
Tdiff_n≒T1Tdiff_n? T1
데이터 출력 회로(17)로부터 멀리 떨어진 화소열 F1이 선택된 경우, 한편, 데이터 출력 회로(17)에 공급된 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 촬상 데이터 간의 타이밍차 Tdiff_f는 다음과 같이 주어진다.The timing difference Tdiff_f between the data capture clock signal SACK supplied to the
Tdiff_f≒T2Tdiff_f? T2
물리적 레이아웃은 다음과 같은 관계식을 제공하는 관계 T1≒T2를 설정하도록 설계된다.The physical layout is designed to set the relation T1 < RTI ID = 0.0 ># T2 < / RTI >
Tdiff_f≒Tdiff_nTdiff_f? Tdiff_n
즉, 데이터 출력 회로(17)에 공급된 클럭 신호와 촬상 데이터 간의 타이밍차 Tdiff_는 선택된 화소열의 위치에 관계없이 거의 고정된다. 즉, 데이터 포획 신호 SACK와 촬상 데이터 간의 타이밍차 Tdiff_는 거의 고정되고, 선택된 화소열의 위치에 의존하지 않는다.That is, the timing difference Tdiff_ between the clock signal supplied to the
따라서, 후단 회로의 동작 주파수 F는 다음과 같이 주어진다.Therefore, the operating frequency F of the following circuit is given as follows.
F=2×1/(Tdiff_f-Tdiff_n)=∞F = 2 x 1 / (Tdiff_f-Tdiff_n) =?
이것은, 실제 동작 주파수의 상한이 후단 회로 자체의 상한 동작 주파수에 의해서 속도 제어된다는(rate-controlled) 것을 의미한다. 즉, 선택된 화소열의 위치에 따른 타이밍 제약은 없다.This means that the upper limit of the actual operating frequency is rate-controlled by the upper limit operating frequency of the latter circuit itself. That is, there is no timing restriction according to the position of the selected pixel column.
상술한 바와 같이, 도 8에 도시된 데이터 전송계(30A)는, 구동 클럭 신호 CLK에 의해서 열 주사 회로(13)에서의 선택 신호 생성부(131)의 임의의 특정한 하나로 통과된 구동 클럭 전파선 LCLK1의 부분(segment)으로 인한 시간 지연과, 특정 선택 신호 생성부(131)와 동일한 화소열 상의 카운터 래치(152)로부터 대응하는 센스 앰프 회로(171)로의 전송의 시간 지연으로서의 데이터 전송선(154)의 부분으로 인한 시간 지연의 합이, 선택된 화소열의 위치에 관계없이 일정하게 제공되는 구성으로 설계된다. 따라서, 센스 앰프 회로(170-0~170-n) 및 및 각 데이터 동기 회로(172-0~172-n)의 구동을 위한 충분한 타이밍 마진을 취할 수 있어서, 고속 구동 및 판독 동작이 실행될 수 있다.The
<데이터 전송계의 제3 구성예>≪ Third Configuration Example of Data Transmission System &
도 10은 실시예에 따른 데이터 전송계의 제3 구성예를 도시하는 도면이다. 도 11은, 실시예에 따른 데이터 전송계와 같은 도 10에 도시된 데이터 전송계(30B)의 제3 구성예의 회로를 보다 구체적으로 도시하는 도면이다.10 is a diagram showing a third configuration example of the data transmission system according to the embodiment. 11 is a diagram specifically showing a circuit of the third configuration example of the
도 10 및 도 11에 도시된 데이터 전송계(30B)는 열(수평) 주사 동작에서 생성된 데이터 스큐의 문제점을 해결하도록 구성된다. 특히, 도 10 및 도 11에 도시된 데이터 전송계(30B)는 화소열의 위치에서의 전송 거리의 의존성 문제를 해결하도록 구성된다.The
먼저, 제3 구성예의 기본 원리를 도 10을 참조하여 설명한다.First, the basic principle of the third configuration example will be described with reference to FIG.
도 10에 도시된 데이터 전송계(30B)는, 모든 카운터 래치(152)의 데이터 비트를 저장하기 위한 데이터 기억부(또는 도 10에 도시된 데이터 래치) 이외에, 일련의 고정 데이터 1.0.1.0. 등을 기억하기 위한 의사 기억부(24-0~24-n)가 제공된다는 점에서 도 6에 도시된 데이터 전송계(30)와 상이하다. 고정 데이터는 촬상 데이터가 데이터 전송선(154)에서 판독되는 것과 동시에 의사 클럭 전송선(25) 상에서 판독된다.10 includes, in addition to a data storage unit (or a data latch shown in FIG. 10) for storing data bits of all the counter latches 152, a series of fixed data 1.0.1.0. 6 in that pseudo memory units 24-0 to 24-n are provided for memorizing the pseudo-random numbers and the like. The fixed data is read out on the pseudo
데이터 전송계(30B)에서, 의사 클럭 전송선(25) 상에 나타나는 고정 데이터는, 센스 앰프 회로(26) 및 위상 조정부(27)를 경유하여, 센스 앰프 회로(171-0~171-n)에 의해 출력된 데이터 AMPOUT[n:0]를 포획하는 타이밍을 결정하기 위한 데이터 포획 클럭 신호 SACKD로서 데이터 동기 회로(172-0~172-n)에 공급된다. In the
데이터 전송계(30B)를 그러한 구성으로 설계함으로써, 데이터 출력 회로(17)로 전파되는 촬상 데이터의 전송 거리는, 항상 데이터 출력 회로(17)에 전파되는 의사 클럭 신호의 전송 거리와 동일하다. 따라서, 촬상 데이터의 전송 거리로 인한 전송 시간 지연은 의사 클럭 신호의 전송 거리로 인한 전송 시간 지연과 항상 동일하다.By designing the
그 결과, 전송 거리에 기인하는 스큐 성분이 제거된다. 전술한 바와 같이, 전송 거리에 기인한 스큐 성분은, 스큐 성분을 분류하는 4개 카테고리의 4번째 카테고리에 속하는 성분이다. 따라서, 데이터 포획 마진이 증가하여, 촬상 데이터가 안정적으로 포획되도록 한다.As a result, the skew component due to the transmission distance is removed. As described above, the skew component due to the transmission distance is a component belonging to the fourth category of the four categories for classifying the skew component. Therefore, the data capture margin increases, so that the captured image data can be captured stably.
도 11은 도 10의 데이터 전송계(30B)의 제3 구성예를 좀더 구체적으로 도시 하는 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 데이터 전송계(30B)에 사용된 의사 클럭 기억부(24-0~24-n)의 각각은, 각 카운터 래치(152-0~152-n)의 출력단에서 제공되는 구동 트랜지스터 DRV Tr의 구성과 동일한 구성을 갖는 구동 트랜지스터 DRV Tr을 포함한다.11 is a diagram showing in more detail a third configuration example of the
즉, 의사 클럭 기억부(24-0~24-n)의 각각은, 서로 접속되어 접지 전위와 같은 소정 전위를 갖는 선과 의사 클럭 전송선(25) 사이에 직렬 회로를 형성하는 NMOS 셀렉트 트랜지스터 PNT1 및 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2를 사용한다.Namely, each of the pseudo clock storage units 24-0 to 24-n includes NMOS select transistors PNT1 and NMT2 which form a series circuit between a line having a predetermined potential equal to the ground potential and a pseudo
NMOS 셀렉트 트랜지스터 PNT1의 게이트는, 열주사 회로(13)에 의해 구동된 선택선 SEL0~SELn 중 하나에 접속된다. 한편, 임의의 짝수 번째 화소열 상의 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2의 게이트는 인버터 INV1을 통해서 접지 전위에 접속된다. 도 11에 도시된 구성에서, 짝수 번째 화소열은 의사 클럭 기억부(24-0, 24-2,... 및 24-n-1)의 화소열이다.The gate of the NMOS select transistor PNT1 is connected to one of the selection lines SEL0 to SELn driven by the
한편, 임의의 홀수 번째 화소열 상의 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2의 게이트는 접지 전위에 직접 접속된다. 도 11의 구성에서, 홀수 번째 회소열은 의사 클럭 기억부(24-1, 24-3,... 및 24-n)의 화소열이다.On the other hand, the gate of the NMOS data transistor PNT2 on any odd-numbered pixel column is directly connected to the ground potential. 11, odd-numbered pixel rows are pixel columns of the pseudo-clock memory units 24-1, 24-3, ..., and 24-n.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 각 의사 클럭 기억부(24-0~24-n)의 구성은 각 카운터 래치(152-0~152-n)의 구성과 기본적으로 동일하다. 그러나, 각 의사 클럭 기억부(24-0~24-n)의 구성은 촬상 데이터를 기억하기 위한 래치를 포함하지 않는다. 그러한 래치 대신에, NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2의 게이트는, 접지에 접속되고 물리적으로 매립된 인버터 INV1에 의해 출력된 논리 레벨 1 또는 접지에 의해 생성된 논리 레벨 0을 갖는 신호를 수신한다. 즉, NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2의 게이트는 전술한 일련의 고정 데이터 1.0.1.0. 등을 수신한다.As described above, according to the present embodiment, the configuration of each of the pseudo-clock storage units 24-0 to 24-n is basically the same as the configuration of each of the counter latches 152-0 to 152-n. However, the configuration of each of the pseudo-clock memories 24-0 to 24-n does not include a latch for storing the imaging data. Instead of such a latch, the gate of the NMOS data transistor PNT2 receives a signal having
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 데이터의 전송 동안, 고속화에 방해가 되었던 스큐 성분의 4개의 카테고리 중의 하나에 속하는 성분으로서, 촬상 데이터의 전송 거리로 인한 위치 의존 스큐 성분을 제거할 수 있다. 따라서, 본 실시예는 화상 센서의 고속화 및/또는 센서의 대형화에 공헌할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to eliminate the position-dependent skew component due to the transmission distance of the image pickup data as a component belonging to one of the four categories of the skew component that interfered with the speed-up during data transmission . Therefore, this embodiment can contribute to the speed-up of the image sensor and / or the enlargement of the sensor.
또한, 촬상 데이터 및 의사 클럭 신호가, 각각 데이터 전송선(154) 및 데이터 전송선(154)과 동일한 의사 클럭 전송선(25)을 통해서 전송되기 때문에, 실시예는 칩간 및/또는 웨이퍼 간의 프로세스의 변화를 상대적으로 흡수하기 쉬운 구성을 제공한다. 따라서, 수율이 향상될 수 있다. 또한, 데이터 동기 회로(172)에 의해 실행된 동기화 처리에서의 데이터 포획 마진을 확대할 수 있기 때문에, 설계가 용이하게 된다. 따라서, 설계 기간 및 공정수를 줄일 수 있다.Further, since the imaging data and the pseudo clock signal are transmitted through the same pseudo
<데이터 전송계의 제4 구성예>≪ Fourth Configuration Example of Data Transmission System &
도 12는 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제4 구성예를 도시하는 도면이다.12 is a diagram showing a fourth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment.
도 12에 도시된 데이터 전송계(30C)는, 데이터 전송계(30B)에 포함된 센스 앰프 회로(171-0~171-n)의 각각을 대신하여 차동형의 센스 앰프 회로(171C-0~171C-n)를 사용한다는 점에서 도 11에 도시된 데이터 전송계(30B)와 상이하다.The
또한, 데이터 전송계(30C)의 구성은 데이터 전송계(30B)의 구성과 거의 동일하다. 그러나, 차동형 센스 앰프 회로(171C-0 ~ 171-n)를 이용하기 때문에, 각각의 데이터 전송 채널용으로, 2개의 의사 클럭 데이터 전송선(25P 및25M) 뿐만 아니라 2개의 데이터 전송선(154P 및154M)이 필요하다. 또한, 동일한 화소 열의 카운터 래치들(152C-0~152C-n)은 상보적인 촬상 데이터를 데이터 전송선(154-0P, 154-0M~154-nP, 154-nM)에 각각 출력하고, 의사 클럭 기억부(24C-0~24C-n)는 상보적인 의사 클럭 신호들을 의사 클럭 데이터 전송선(25P, 25M)에 출력한다.The configuration of the
도 12에 도시하는 바와 같이, 각각의 카운터 래치(152C-0~152C-n)에서 사용되는 구동 트랜지스터 회로 DRV Tr는 통상, 소정 전위(예를 들면 접지 전위)를 갖는 선과 최상층의 데이터 전송선(154-0P)(또는 최하층의 데이터 전송선(154-nP)) 사이에 서로 직렬로 접속된 NMOS(n-채널 MOS) 선택 트랜지스터 NT1 및 NMOS 데이터 트랜지스터 NT2를 갖는다. NMOS 셀렉트 트랜지스터 NT1의 게이트가 열 주사 회로(13)에 의해 구동되는 선택선 SEL0~SELn에 접속되고, NMOS 데이터 트랜지스터 NT2의 게이트가 구동 트랜지스터 회로 DRV Tr과 동일한 전술된 직렬 회로에 포함되는 래치 LTC에 인버터 INV2를 통하여 접속된다. 또한, 각각의 카운터 래치(152C-0~152C-n)에서 사용되는 구동 트랜지스터 회로 DRV Tr는 통상 소정 전위(예를 들면 접지 전위)를 갖는 선과 최상층의 데이터 전송선(154-0M)(또는 최하층의 데이터 전송선(154-nM)) 사이에 서로 직렬로 접속된 NMOS(n-채널 MOS) 셀렉트 트랜지스터 NT3 및 NMOS 데이터 트랜지스터 NT4를 갖는다. NMOS 셀렉트 트랜지스터 NT3의 게이트가 열 주사 회로(13)에 의해 구동되는 선택선 SEL0~SELn 중 하나의 선택선에 접속된다. 한편, NMOS 데이터 트랜지스터 NT4의 게이트가 구동 트랜지스터 회로 DRV Tr과 동일한 전술된 직렬 회로에 포함되는 래치 LTC에 직접 접속된다.12, the driving transistor circuit DRV Tr used in each of the counter latches 152C-0 to 152C-n is normally connected to a line having a predetermined potential (for example, a ground potential) and a data transmission line 154 (N-channel MOS) selection transistor NT1 and an NMOS data transistor NT2 which are connected in series to each other between a gate electrode of the transistor MN1 and a gate electrode of the transistor MN1 (or the data transmission line 154-nP of the lowest layer). The gate of the NMOS select transistor NT1 is connected to the selection lines SEL0 to SELn driven by the
도 12에 도시하는 바와 같이, 각각의 의사 클럭 기억부(24C-0~24C-n)는, 소정 전위(예를 들면 접지 전위)를 갖는 선과 의사 클럭 전송선(25P) 사이의 직렬 회로를 형성하도록 서로 접속된 NMOS 셀렉트 트랜지스터 PNT1과 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2를 사용한다.12, each of the pseudo
NMOS 셀렉트 트랜지스터 PNT1의 게이트는 열 주사 회로(13)에 의해 구동되는 선택선 SEL0~SELn 중 하나에 접속된다. 임의의 짝수 화소열의 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2의 게이트가 INV1을 통하여 접지 전위에 접속된다. 도 12에 도시된 구성에서, 짝수 화소열은 의사 클럭 기억부(24C-0, 24C-2, …, 24C-n-1)의 화소열이다.The gate of the NMOS select transistor PNT1 is connected to one of the selection lines SEL0 to SELn driven by the
한편, 임의의 홀수 화소열의 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT2의 게이트는 접지 전위에 직접 접속된다. 도 12에 도시된 구성에서, 홀수 화소열은 의사 클럭 기억부(24C-1, 24C-3, …, 24C-n)의 화소열이다.On the other hand, the gate of the NMOS data transistor PNT2 in any odd pixel column is directly connected to the ground potential. In the configuration shown in Fig. 12, odd-numbered pixel columns are pixel columns of
또한, 각각의 의사 클럭 기억부(24C-0~24C-n)는 소정 전위(예를 들면 접지 전위)를 갖는 선과 의사 클럭 전송선(25M) 사이의 직렬 회로를 형성하도록 서로 접속된 NMOS 셀렉트 트랜지스터 PNT3 및 NMOS 데이터 트랜지스터 PNT4를 사용한다.Each of the pseudo
PNT3의 게이트가 열 주사 회로(13)에 의해 구동되는 선택선 SEL0~SELn 중 하나의 선택선에 접속된다. 한편, 임의의 짝수 화소열의 PNT4의 게이트는 접지 전위에 직접 접속된다.And the gate of PNT3 is connected to one of the selection lines SEL0 to SELn driven by the
그러나, 임의의 홀수 화소열의 PNT4의 게이트는 인버터 INV3을 통하여 접지 전위에 접속된다.However, the gate of PNT4 in any odd pixel train is connected to the ground potential through inverter INV3.
도 12에 도시된 실시예에 따르면, 상술된 차동 구성을 채용함으로써, 상술한 효과 외에, 데이터 전송계(30C)는 노이즈 마진을 증가시키는 효과를 가져서, 4개의 스큐 성분 카테고리들 중 제3 카테고리에 속한 성분으로서 촬상 데이터 전송중에 노이즈에 의해 야기되는 스큐 성분을 효율적으로 제거할 수도 있다.According to the embodiment shown in Fig. 12, by adopting the above-described differential configuration, in addition to the above-mentioned effects, the
<데이터 전송계의 제5 구성예>≪ Fifth Configuration Example of Data Transmission System &
도 13은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제5 구성예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 14는 도 13의 데이터 전송계(30D)의 타이밍차트를 도시하는 도면이다.13 is a diagram showing a fifth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment. 14 is a timing chart of the
도 13의 데이터 전송계(30D)가 도 12의 데이터 전송계(30C)와 상이한 점은, 도 13의 데이터 전송계(30D)의 경우, 데이터 출력 회로(17)에서의 촬상 데이터의 포획을 의사 클럭 신호의 레벨 전환 엣지에서 실행한다는 점이다. 구체적으로는, 의사 클럭 신호가 로우 레벨 「1」로부터 로우 레벨 「0」으로의 천이를 실행할 때와 의사 클럭 신호가 로우 레벨 「0」으로부터 로우 레벨 「1」로의 천이를 실행할 때 데이터 출력 회로(17)에서의 촬상 데이터의 포획이 실행된다. 또한, 도 13의 데이터 전송계(30D)의 구성에서, 위상 조정부(28)에 의해 조정된 위상을 갖는 마스터 클럭 신호를 촬상 데이터를 포획하기 위한 제2 데이터 포획 클럭 신호 MCKD로서 사용하여, 출력 데이터 처리 회로(20)에 출력한다.The
각 데이터 출력 회로(17D-0~17D-n)는 각각의 센스 앰프 회로(171D-0~171D-n), 각각의 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n), 각각의 제1 래치(173-0~173-n), 각각의 제2 래치(174-0~174-n), 각각의 제1 스위치(175-0~175-n), 및 각각의 제2 스 위치(176-0~176-n)를 사용한다. 제1 래치(173) 및 제1 스위치(175)는 제1 직렬 회로를 함께 형성하고, 제2 래치(174) 및 제2 스위치(176)는 제2 직렬 회로를 함께 형성한다. 제1 직렬 회로 및 제2 직렬 회로는 센스 앰프 회로(171D)와 데이터 동기 회로(172D) 간의 데이터 포획 회로(177)로서 작용하는 병렬 회로를 형선한다. 즉, 데이터 포획 회로(177-0~177-n)는 데이터 출력 회로(17D-0~17D-n)에 각각 포함된다.Each of the data output circuits 17D-0 to 17D-n includes respective
구체적으로는, 센스 앰프 회로(171D-0~171D-n)의 출력에 제1 래치(173-0~173-n) 및 제2 래치(174-0~174-n)의 데이터 입력단이 각각 접속된다. 제1 래치(173-0~173-n)의 클럭 입력단에는, 위상 조정부(27)에 의해 생성된 데이터 포획 클럭 신호 SACKD가 공급되고, 데이터 포획 클럭 신호 SACKD 자체가 제2 래치(174-0~174-n)의 클럭 입력단에 공급된다.More specifically, the data input terminals of the first latches 173-0 to 173-n and the second latches 174-0 to 174-n are connected to the outputs of the
제1 래치(173-0~173-n)의 출력은 각각 제1 스위치(175-0~175-n)를 통하여 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)의 데이터 입력단에 각각 제공된다. 또한, 제2 래치(174-0~174-n)의 출력은 각각의 제2 스위치(176-0~176-n)를 통하여 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)의 동일한 데이터 입력단에 각각 제공된다.The outputs of the first latches 173-0 to 173-n are respectively provided to the data input terminals of the
데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 반전 신호가 제1 스위치(175-0~175-n)의 반전 입력에 공급된다. 데이터 포획 클럭 신호 SACKD가 로우 레벨일 때에, 제1 스위치(175-0~175-n) 각각은 도전 상태로 유지되며, 제1 래치(173-0~173-n)에 각각 래치된 촬상 데이터를 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)에 각각 전송한다.The inverted signal of the data capture clock signal SACKD is supplied to the inverting input of the first switch 175-0 to 175-n. When the data capture clock signal SACKD is at a low level, each of the first switches 175-0 to 175-n is held in the conductive state, and the captured data latched in the first latches 173-0 to 173- To the
한편, 데이터 포획 클럭 신호 SACKD 자체가 제1 스위치(176-0~176-n) 의 입력에 제공된다. 데이터 포획 클럭 신호 SACKD가 하이 레벨일 때에, 제2 스위치(176-0~176-n) 각각은 도전 상태로 유지되며, 제2 래치(174-0~174-n)에 각각 래치된 촬상 데이터를 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)에 각각 전송한다.On the other hand, the data capture clock signal SACKD itself is provided to the inputs of the first switches 176-0 to 176-n. When the data capture clock signal SACKD is at the high level, the second switches 176-0 to 176-n are kept in the conductive state, and the captured data latched in the second latches 174-0 to 174-n, respectively To the
이와 같이, 제1 스위치(175-0~175-n)와 제2 스위치(176-0~176-n)는 상보적으로 온, 오프한다. 그 결과, 제1 스위치(175-0~175-n)는 각각의 제1 래치(173-0~173-n)의 래치 데이터를 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)의 데이터 입력단에 전송하고, 제2 스위치(176-0~176-n)는 각각의 제2 래치(174-0~174-n)의 래치 데이터를 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)의 데이터 입력단에 각각 상보적으로 교대로 전송한다.Thus, the first switches 175-0 to 175-n and the second switches 176-0 to 176-n are complementarily turned on and off. As a result, the first switches 175-0 to 175-n latch the latch data of the first latches 173-0 to 173-n to the data input terminals of the
이와 같이 데이터 출력 회로(17D)가 구성된 이유를 이하에 기재한다.The reason why the data output circuit 17D is configured as described above will be described below.
열 주사 회로(13)에서 사용되는 시프트 레지스터(131)는 마스터 클럭 신호 MCK에 기초하는 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 동작한다. 일반적으로, 버퍼(132)를 포함하는 클럭 트리 구조를 채용하여 시프트 레지스터(131)에서 사용되는 선택-신호 생성부(131-0~131-n)에 구동 클럭 신호 CLK가 분배된다. 이러한 트리 구성에서, 선택-신호 생성부(131-0~131-n)에 구동 클럭 신호 CLK을 분배하기 위한 배선은 각각 길어지는 경향이 있다.The
따라서, 시프트 레지스터(131)에 사용되는 선택-신호 생성부(131-0~131-n)에 구동 클럭 신호 CLK를 분배하기 위한 배선이 각각 트리 구조로 인해 길어지는 경향이 있기 때문에, 선택 신호 HSEL0, HSEL1, …, HSELn은 각각 마스터 클럭 신호 MCK로부터 다소 지연을 갖고 선택-신호 생성부(131-0~131-n)에 의해 출력될 우려가 있다.Therefore, since the wirings for distributing the driving clock signal CLK to the selection-signal generating units 131-0 to 131-n used in the
선택 신호 HSEL0, HSEL1, …, HSELn에 의해 선택된 카운터 래치(152-0~152-n)는 전류 모드에서 촬상 데이터를 데이터 전송선(154-0~154-n)(엄밀히 말해서, 데이터 전송선(154-0P~154-nP, 154-0M~154-nM))에 각각 어서트한다. 마찬가지로, 선택 신호 HSEL0, HSEL1, …, HSELn에 의해 선택된 의사 클럭 기억부(24-0~24-n)는 전류 모드에서 의사 클럭 신호를 의사 클럭 데이터 전송선(25)(엄밀히 말해서, 데이터 전송선(25P, 25M))에 각각 어서트한다. 의사 클럭 데이터 전송선(25P, 25M)) 뿐만 아니라 데이터 전송선(154-0P~154-nP, 154-0M~154-nM))은 각각 입력 임피던스가 0이 아니므로, 전류 모드의 촬상 데이터 및 의사 클럭 신호가 데이터 전송선(154-0~154-n) 및 의사 클럭 데이터 전송선(25)에 어서트되더라도, 다소의 전압 변동은 발생한다.Selection signals HSEL0, HSEL1, ... The counter latches 152-0 to 152-n selected by HSELn select the data transfer lines 154-0 to 154-n (strictly speaking, data transfer lines 154-0P to 154-nP, 154 -0 M to 154-nM), respectively. Similarly, the selection signals HSEL0, HSEL1, ... , Pseudo clock storage units 24-0 to 24-n selected by HSELn assert pseudo clock signals in pseudo clock data transmission lines 25 (strictly speaking,
따라서, 데이터 전송선(154-0~154-n) 및 의사 클럭 데이터 전송선(25) 각각에 대해, 데이터 전송선의 기생 용량, 기생 저항에 의해 결정된 시상수에 따른 충전 시간이 필요하다. 그러나, 센스 앰프 회로(171)로부터 가장 먼 화소 열에 대응하는 시상수가 가장 크고, 센스 앰프 회로(171)로부터 가장 가까운 화소 열에 대응하는 시상수가 가장 작으므로, 충전 시간이 더 길어진다. 이러한 충전 시간의 차이로부터, 먼 화소 열과 가까운 화소 열 간의 촬상 데이터/의사 클럭 신호 전송 시간 지연에 차가 발생한다.Therefore, for each of the data transmission lines 154-0 to 154-n and the pseudo clock
먼 화소 열과 가까운 화소 열 간의 촬상 데이터/의사 클럭 신호 전송 시간 지연의 차 문제점을 해결하기 위해, 데이터 전송선(154P, 154M)을 통해 촬상 데이터를 카운터 래치(152-0~152-n)로부터 데이터 출력 회로(17)에 전송하는 구성과 동일한 구성으로 촬상 데이터 포획을 위한 의사 클럭 신호가 의사 클럭 데이터 전송선(25P, 25M)을 통해 의사 클럭 기억부(24C-0~24C-n)로부터 데이터 출력 회로(17)에 전송된다. 도 14의 타이밍차트에 있는 바와 같이, 의사 클럭 신호는 카운터 래치(152-0~152-n)와 동일한 방식으로 내장된 의사 클럭 기억부(24C-0~24C-n)로부터 전송되기에, 클럭 신호로서, 의사 클럭 신호는 촬상 데이터를 출력하는 동작 주파수와 같이 마스터 클럭 신호 MCK의 주파수의 절반 보다 높지 않은 주파수만을 갖게 된다.In order to solve the problem of the difference in the imaging data / pseudo clock signal transmission time delay between the pixel column near the far pixel column and the pixel column close to the far pixel column, the image sensing data is outputted from the counter latches 152-0 to 152-n via the data transmission lines 154P and 154M The pseudo clock signal for capturing the image pickup data is transferred from the
따라서, 촬상 데이터 AMPOUT를 포획하기 위해 데이터 포획 클럭 신호 SACKD가 클럭 신호로서 사용될 때, 신호의 상승 엣지와 하강 엣지, 양 방법에 대하여 데이터 AMPOUT를 포획할 필요가 있다. 도 13에 도시된 구성은 상술한 일반적인 데이터 포획 회로(177-0~177-n)를 포함한다.Therefore, when the data capture clock signal SACKD is used as a clock signal to capture the imaging data AMPOUT, it is necessary to capture the data AMPOUT for both the rising edge and the falling edge of the signal. The configuration shown in Fig. 13 includes the general data capturing circuits 177-0 to 177-n described above.
데이터 포획 회로(177-0~177-n)는 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 하강 엣지 및 상승 엣지에서 각각 촬상 데이터 AMPOUT를 래치하고 신호 SACKD의 로우 레벨과 하이 레벨 동안에 각각 데이터 AMPOUT를 홀드하기 위한 2개의 래치들, 즉, 제1 래치(173)와 제2 래치(174)를 포함한다. 데이터 포획 회로(177-0~177-n)는 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 로우 레벨과 하이 레벨 동안에 각각 제1 래치(173)의 출력 또는 제2 래치(174)의 출력을 선택하기 위한 2개의 스위치들, 즉, 제1 스위치(175) 및 제2 스위치(176)를 포함한다.The data capturing circuits 177-0 to 177-n latch the image sensing data AMPOUT at the falling edge and the rising edge of the data capture clock signal SACKD, respectively, and latch the data AMPOUT during the low level and the high level of the signal SACKD, Latches, i.e., a
상세히 말해서, 데이터 포획 클럭 신호 SACKD는 제1 래치(173-0~173-n) 및 제2 래치(174-0~174-n)에 공급된다. 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 상승 엣지에서, 촬상 데이터 AMPOUT가 센스 앰프 회로(171D-0~171D-n)로부터 제2 래치(174-0~174-n)에 각각 전송되고, 신호 SACKD의 하이 레벨 동안에 제2 래치(174-0~174-n)에서 보유된다. 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 하이 레벨 동안에, 제2 래치(174-0~174-n)에 이어서 제공되는 제2 스위치(176-0~176-n)는 각각 도전 상태이며, 제2 래치(174-0~174-n) 각각으로부터 촬상 데이터 AMPOUT를 데이터 LAOUT0~LAOUTn 각각으로서 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)에 각각 전달한다.More specifically, the data capture clock signal SACKD is supplied to the first latches 173-0 to 173-n and the second latches 174-0 to 174-n. The imaging data AMPOUT is transferred from the
데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 하강 엣지에서, 촬상 데이터 AMPOUT는 센스 앰프 회로(171D-0~171D-n)로부터 제1 래치(173-0~173-n)에 각각 전송되고, 신호 SACKD의 로우 레벨 동안에 제1 래치(173-0~173-n)에서 보유된다. 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 로우 레벨 동안에, 제2 스위치(176-0~176-n)는 각각 비도전 상태이지만, 제1 래치(173-0~173-n)에 이어서 제공되는 제1 스위치(175-0~175-n) 각각은 도전 상태이며, 제1 래치(174-0~174-n) 각각으로부터 촬상 데이터 AMPOUT를 촬상 데이터 LAOUT0~LAOUTn 각각으로서 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)에 각각 전달한다.The imaging data AMPOUT is transmitted from the
상술한 바와 같이, 촬상 데이터 AMPOUT는 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 양 엣지, 즉, 상승 엣지와 하강 엣지를 이용하여 포획되고, 동기화될 수 있다. 또한, 촬상 데이터 AMPOUT를 획득 및 동기화하기 위한 데이터 포획 회로(177)가 단지 2개의 래치들, 즉, 제1 래치 및 제2 래치와, 2개의 스위치들, 즉, 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하므로, 데이터 포획 회로(177)는 통상의 F/F(플립 프롭)를 사용하는 회로와 동일 정도의 면적을 갖도록 설계될 수 있다는 점에 주목한다.As described above, the image pickup data AMPOUT can be captured and synchronized using both edges of the data capture clock signal SACKD, i.e., the rising edge and the falling edge. In addition, the
의사 클럭 신호가 기본적으로는 선택 화소 열의 장소와 무관하게 촬상 데이터의 전송 시간 지연과 동일한 전송 시간 지연을 갖기에, 의사 클럭 신호는 데이터로서 동일한 위상에서 생성된다. 그러나, 의사 클럭 신호가 데이터 포획 클럭 신호로서 사용되는 경우, 촬상 데이터는 데이터의 엣지가 겹친 시간을 포함하는 소정 기간 중에 불가피하게 촬상 데이터 AMPOUT로서 포획될 우려가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 촬상 데이터 AMPOUT를 래치할 때 적절한 셋업 시간 및 홀드 시간(setup/hold time)을 보증하는 데이터 포획 클럭 신호 SACKD를 생성하기 위해 위상 조정부(27)를 사용해서 의사 클럭 신호의 위상을 적절하게 조정한다.The pseudo clock signal is generated in the same phase as the data because the pseudo clock signal basically has the same transfer time delay as the transfer time delay of the imaging data irrespective of the location of the selected pixel column. However, when the pseudo clock signal is used as the data capture clock signal, the imaging data may inevitably be captured as the imaging data AMPOUT during a predetermined period including the overlapping time of the edges of the data. In order to solve this problem, a
데이터 전송계(30)의 제1 구성예의 타이밍 차트인 도 7의 타이밍차트와 비교할 때, 센스 앰프 회로(171-0~171-n)에 의해 출력된 촬상 데이터 AMPOUT[n:0]에 대해 데이터 포획 클럭 신호 SACKD에 의해 보증된 셋업 시간 및 홀드 시간은 각각 선택된 화소 열이 데이터 출력 회로(17)에서 먼 열인지 가까운 열인지와 상관없이 언제나 일정한 값으로 설정될 수 있다.7, which is a timing chart of the first configuration example of the
데이터 포획 클럭 신호 SACKD와 동기하여 실행되는 래치 동작의 결과로서 획득된 데이터 LAOUT[n:0]은 상술한 4개의 카테고리 중 제1, 제2 및 제3 카테고리에 속한 스큐 성분을 더 이상 포함하지 않는다. 상술한 바와 같이, 제1 카테고리에 속한 스큐 성분은 소위 제조 공정 변동에 기인한 전송 시간 지연 변동에 의해 야기되고, 제2 카테고리에 속한 스큐 성분은 전송되는 촬상 데이터의 패턴에 기인한 전송 시간 지연 변동에 의해 야기된다. 제3 카테고리는 노이즈에 의해 야기되는 스큐 성분을 포함한다.The data LAOUT [n: 0] obtained as a result of a latch operation executed in synchronization with the data capture clock signal SACKD no longer includes skew components belonging to the first, second and third categories of the above four categories . As described above, the skew component belonging to the first category is caused by a transmission time delay variation caused by a so-called manufacturing process variation, and the skew component belonging to the second category is caused by a transmission time delay variation Lt; / RTI > The third category includes skew components caused by noise.
촬상 데이터 LAOUT[n:0]가 데이터 포획 클럭 신호 SACKD와 동기하여 실행되는 래치 동작의 결과로서 획득되기 때문에, 촬상 데이터 LAOUT는 여전히 제4 카테고리에 속한 스큐 성분을 포함할 우려가 있다. 상술한 바와 같이, 제4 카테고리에 속한 스큐 성분은 마스터 클럭 신호 MCK를 참조로서 취하는 시간 지연 변동으로서 데이터 래치들(152) 사이의 센스 앰프 회로(171)까지의 물리적인 거리의 차이에 기인한 전송 시간 지연 변동에 의해 야기된 스큐 성분이다. 촬상 데이터 LAOUT가 마스터 클럭 신호 MCK에 의해 동작하도록 구동되는 출력 데이터 처리 회로(20)에 마지막으로 전달돼야만 하므로, 마스터 클럭 신호 MCK 및 데이터 동기화 회로(172D)를 사용해서 촬상 데이터 LAOUT를 동기화할 필요가 있다.Since the image pickup data LAOUT [n: 0] is obtained as a result of the latch operation executed in synchronization with the data capture clock signal SACKD, the image pickup data LAOUT may still include skew components belonging to the fourth category. As described above, the skew component belonging to the fourth category is a time delay variation taking the master clock signal MCK as a reference, and the transmission due to the difference in the physical distance to the
마스터 클럭 신호 MCK 자체를 이용해서, 데이터 래치(152) 사이의 센스 앰프 회로(171)까지의 물리적 거리의 차이로부터 기인하는 전송 시간 지연 변동에 의해 야기되는 스큐 성분으로서, 4번째 카테고리에 속하는 나머지 스큐 성분을 포함하는 촬상 데이터 LAOUT을 동기화하는 구성을 제공하는 것도 가능하다. 그러나, 도 13에 도시된 구성에서, 데이터 재포획 마스터 클럭 신호 MCKD는, 마스터 클럭 신호 MCK로부터 위상 조정부(28)에 의해, 마스터 클럭 신호 MCK의 위상으로부터 산출된 위상을 갖는 신호 및 제4 카테고리에 속하는 나머지 스큐 성분을 그대로 포함하는 촬상 데이터 LAOUT를 최종적으로 동기화하는데 사용되는 신호로서 생성된다.As the skew component caused by the transmission time delay variation caused by the difference in the physical distance to the
도면에 도시된 구성에서, 데이터 재포획 클럭 신호 MCKD는, 데이터 동기 회로(172D-0~172D-n)로서 역할을 하는 통상의 F/Fs 내에서 촬상 데이터 LAOUT를 기억함으로써, 단지 촬상 데이터 LAOUT [n:0]을 취득하기 위해 사용된다. 그럼에도 불구하고, 데이터 재포획 클럭 신호 MCKD는, 데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 위상에 맞추어, 가장 최적의 타이밍을 제공하기 위해 설정 및 사용된다. 데이터 재포획 클럭 신호 MCKD의 위상은 마스터 클럭 신호 MCK의 위상을 기준으로 하여 산출되기 때문에, 데이터 재포획 클럭 신호 MCKD는 위치 의존 성분을 포함하지 않는다.In the configuration shown in the figure, the data re-capture clock signal MCKD stores the imaging data LAOUT in the normal F / Fs serving as the
데이터 포획 클럭 신호 SACKD의 위치 의존 성분으로 인해, 셋업 및 유지 시간의 마진은 열로부터 열까지 변한다. 그러나, 4개의 카테고리 중 3개에 속하는 스큐 성분이 촬상 데이터 LAOUT로부터 제거되었기 때문에, 모든 4개의 카테고리에 속하는 스큐 성분을 동시에 제거하기 위해 동기 처리에 데이터 포획 클럭 신호 SACK가 사용되는 구성으로서, 도 7에 도시된 전형적인 제1 구성과 비교하 경우, 도 13에 도시된 구성은 동기 처리를 수행하여, 적절한 셋업 및 유지 시간의 마진을 남길 수 있다.Due to the position dependent component of the data capture clock signal SACKD, the set-up and hold-time margins change from column to column. However, since the skew components belonging to three of the four categories have been removed from the image pickup data LAOUT, the configuration in which the data capture clock signal SACK is used for the synchronization processing to simultaneously remove the skew components belonging to all four categories, 13, the configuration shown in Fig. 13 can perform synchronous processing, leaving a margin of proper setup and hold time.
도 13의 구성에서, 스큐 성분은 스큐 성분의 4개의 카테고리를 제1, 제2 및 제3 카테고리에 속하는 스큐 성분을 포함하는 제1 그룹과 제4 카테고리인 제2 그룹으로 분할함으로써 제거된다. 13, the skew component is removed by dividing the four categories of skew components into a first group including a skew component belonging to the first, second and third categories, and a second group being a fourth category.
앞서 기술한 바와 같이, 제1 카테고리에 속하는 스큐 성분은 소위 제조 과정 변동으로부터 기인하는 전송 시간 변동에 의해 야기되고, 제2 카테고리에 속하는 스큐 성분은 전송된 데이터의 패턴으로부터 기인하는 전송 시간 지연 변동에 의해 야기된다. 한편, 제3 카테고리는 노이즈에 의해 야기되는 스큐 성분을 포함하는 반면, 제4 카테고리는 마스터 클럭 신호 MCK를 기준으로 하는 지연 변동으로서 데이터 래치(152) 사이의 센스 앰프 회로(171) 까지의 물리적 거리의 차이로부터 기인하는 전송 시간 지연 변동에 의해 야기되는 스큐 성분을 포함한다. 그런 다음, 제1 그룹에 속하는 스큐 성분을 제거하기 위해 데이터 포획 클럭 신호 SACKD가 동기 처리에서 사용되고, 제2 그룹에 속하는 스큐 성분을 제거하기 위해 데이터 포획 클럭 신호 MCKD가 동기 처리에 사용된다. 도 13에 도시된 구성은, 촬상 데이터 LAOUT를 포획하는 처리에서, 셋업 및 유지 시간의 마진을 증가시킬 수 있는 것으로 언급될 수 있다.As described above, the skew component belonging to the first category is caused by a transmission time variation resulting from a so-called manufacturing process variation, and the skew component belonging to the second category is caused by a transmission time delay variation caused by a pattern of transmitted data Lt; / RTI > On the other hand, the third category includes the skew component caused by the noise, while the fourth category includes the physical distance from the data latch 152 to the
그런데, 전술한 몇몇 실시예에서는, 위상 조정부(22)(엄격히 말하면, 위상 조정부(22, 22A, 27, 28))는, 열 주사 회로(13)를 통해 전파되는 마스터 클럭 신호 MCK의 전파 지연으로서 열 주사 회로(13)에서 생성되는 전파 지연을 고려함으로써 시간 지연을 조정하는 처리에서 마스터 클럭 신호 MCK의 위상을 조정한다. 또한, 위상 조정부(22)는 촬상 데이터를 카운터 래치(152-0~152-n)로부터, 구동 클럭 신호 CLK에 따라 선택선 SEL0~SELn 상에 각각 나타나는 선택 신호 HSEL0~HSELn에 의해 각각 구동되는 데이터 전송선(154-0~154-n)을 통해, 각각 데이터 출력 회로(17-0~17-n)로 전송하는 동작에서 생성되는 시간 지연을 고려한다. 따라서, 촬상 데이터는 높은 정확도로 포획될 수 있다.However, in some embodiments described above, the phase adjustment section 22 (strictly speaking, the
그러나, 열 주사 회로(13)를 통해 전파되는 마스터 클럭 신호 MCK의 전파 지연으로서 열 주사 회로(13)에서 생성되는 전파 지연은 주로 구동 클럭 전파선 LCLK1 및 데이터 전송선(154-0~154-n)의 배선 부하에 의해 야기되는 반면, 위상 조정 목적을 위해 마스터 클럭 신호 MCK를 지연시킴으로써 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 생성하기 위한 위상 조정부(22)(엄격히 말하면, 위상 조정부(22, 22A, 27, 28))에 의해 수행되는 동작에서 생성되는 시간 지연은 트랜지스터의 구동 전력에 의존한다. 즉, 서로 관계없는 2개의 시간 지연 원인이 바뀐다 해도, 촬상 데이터를 높은 정확도로 포획하는 동작을 수행하기 위해서는, 열 주사 회로(13)에 큰 시간 마진을 제공하는 것이 필요하다.However, the propagation delay generated in the
후속하는 기술은 시간 마진을 보장하는 다른 방법을 구현하는 전형적인 구성을 설명한다.The following description describes a typical configuration that implements another method of ensuring time margins.
<데이터 전송계의 제6 구성예>≪ Sixth Configuration Example of Data Transmission System &
도 15는, 본 실시예에 따른 제6 구성예의 데이터 전송계의 전형적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 15에 도시된 데이터 전송계(30E)는, 도 6에 도시된 데이터 전송계(30)의 제1 구성을 개선함으로써 취득된다. 도 15에 도시된 데이터 전송계(30E)는 도 6에 도시된 데이터 전송계(30)와는 다음과 같이 상이한 점을 갖는다.15 is a diagram showing a typical configuration of a data transmission system according to the sixth configuration example according to the present embodiment. The
먼저, 데이터 출력 회로(17E)는 2개의 상이한 단계에서 각각 제공되는 2 F/Fs을 사용한다. 이전 단계에서 제공되는 제1 F/F은 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 동기하여 센스 앰프 회로(171)의 출력을 취득하는 데이터 동기 회로(172E)로서 역할을 한다. 이어지는 단계에 제공되는 제2 F/F은, 마스터 클럭 신호 MCK에 동기하여, 센스 앰프 회로(171)로부터 데이터 동기 회로(172E)에 의해 포획되는 촬상 데이터를 출력하는 최종 데이터 출력 회로(178)로서 역할을 한다.First, the
따라서, 데이터 동기 회로(172E)는, 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 센스 앰프 회로(171)로부터 촬상 데이터를 높은 정확도 또는 신뢰도로 포획(또는 래칭)할 수 있는 반면, 최종 데이터 출력 회로(178)는, 마스터 클럭 신호 MCK에 동 기하여, 센스 앰프 회로(171)로부터 데이터 동기 회로(172E)에 의해 포획된 촬상 데이터를 출력할 수 있다. 그 결과, 데이터 출력 회로(17E)와 출력 데이터 처리 회로(20) 사이의 위상 관계가 보장될 수 있다.Thus, the
다음으로, 구동 클럭 신호 CLK를 전파하는 선으로서 역할을 하는 구동 클럭 전파선 LCLK1은, 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 전파하는 선 LSACK의 배선 부하와 대략 같은 배선 부하를 갖는다. 도 15에 도시된 구성에서, 참조 표기 RCLK는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 배선 부하를 나타내지만, 참조 표기 RSACK는 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 배선 부하를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 배선 부하는 각각 레지스터 및 캐패시터를 사용하는 회로의 형태로 도시되어 있다. Next, the drive clock waveguide line LCLK1 serving as a line for propagating the drive clock signal CLK has a wiring load substantially equal to the wiring load of the line LSACK propagating the data capture clock signal SACK. In the configuration shown in Fig. 15, the reference notation RCLK indicates the wiring load of the driving clock propagation line LCLK1, while the reference notation RSACK indicates the wiring load of the data trapping clock propagation line LSACK. As shown in the figure, the wiring load is shown in the form of a circuit using resistors and capacitors, respectively.
즉, 도 15에 도시된 제6 구성예의 데이터 전송계(30E)는, 구동 클럭 신호 CLK를 지연시키는 요소와 데이터 포획 신호 SACK를 지연시키는 요소가 일치되도록, 구동 클럭 전파선 LCLK1, 및 구동 클럭 전파선 LCLK1에 기인한 배선 부하 RCLK와 대략 같은 배선 부하 RSACK를 갖는 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK을 사용하도록 설계된다. 따라서, 열 주사부(13)의 구동 클럭 신호 CLK와 동기하여 수행되는 주사 동작과, 데이터 출력부(17)의 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 동기하여 수행되는 데이터 포획(또는 래칭) 동작 사이의 확정(fixed) 관계를 구축하는 것이 가능하다. That is, in the
그런데, 구동 클럭 전파선 LCLK1의 복수의 포인트는 시프트 레지스터(131)를 구동하는 게이트에 접속된다. 구동 클럭 전파선 LCLK1으로부터 구동 클럭 신호선 CLK을 수신할 때, 구동 클럭 전파선 LCLK1 상의 포인트에 접속된 게이트는, 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 생성되는 다른 부하로서 역할을 한다. 도 15에 도시된 제6 구성예의 데이터 전송계(30E)에서, 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 생성되는 다른 게이트 부하는 참조 부호 GCLK로 표기된다. A plurality of points of the driving clock propagation line LCLK1 are connected to the gate for driving the
본 실시예의 제6 구성예에서, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK에는, 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 지연시키는 요소가 구동 클럭 신호 CLK를 지연시키는 요소와 동일하게 되도록, 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 생성되는 게이트 부하 GCLK와 유사한 게이트 부하 GSACK가 제공된다. 구동 클럭 신호 CLK를 지연시키는 요소는 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 지연시키는 요소와 동일하기 때문에, 열 주사부(13) 내의 구동 클럭 신호 CLK와 동기하여 수행되는 스캔 주사 동작과, 데이터 출력부(17) 내에서 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 수행되는 데이터 포획(또는 래칭) 동작 사이에 확정 관계를 구축하는 것이 가능하다.In the sixth configuration example of the present embodiment, the data trapping clock propagation line LSACK is provided with the data latch clock signal SACK, which is generated by the drive clock propagation line LCLK1 so that the element delaying the data capture clock signal SACK is equal to the element delaying the drive clock signal CLK. A gate load GSACK similar to the load GCLK is provided. Since the element for delaying the driving clock signal CLK is the same as the element for delaying the data catching clock signal SACK, the scan scanning operation performed in synchronization with the driving clock signal CLK in the
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 시스템과 같은 도 15에 도시된 제6 구성예의 데이터 전송계(30E)는, 구동 클럭 신호 CLK가 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 지연시키는 요소와 일치되도록, 구동 클럭 전파선 LCLK1, 및 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 발생되는 배선 부하 RCLK와 대략 같은 배선 부하 RSACK를 갖는 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK을 사용하도록 설계되어 있다. 따라서, 열 주사부(13) 내의 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 수행되는 주사 동작과 데이터 출력부(17) 내의 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 수행되는 데이터 포획(또는 래칭) 동작 사이에 확정 관계를 구축하는 것이 가능하다. 그 결과, 위상 조정부가 필요치 않으며, 이에 따라, 그러한 위상 조정부의 시간 지연 요소는 제거될 수 있다. 따라서, 열 주사부(13) 내의 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 수행되는 주사 동작과 데이터 출력부(17) 내의 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 수행되는 데이터 포획(또는 래칭) 동작 사이에 확정 관계를 구축하는 것이 가능하다.As described above, the
<데이터 전송계의 제7 구성예>≪ Seventh Configuration Example of Data Transmission System &
다음으로, 본 실시예에 따른 제7 구성예의 데이터 전송계(30F)에 대하여 도 16을 참조하여 설명한다. 도 16은 본 실시예에 따른 제7 구성예의 데이터 전송계(30F)를 나타내는 다이아그램이다. Next, the
도 16에 도시된 제7 구성예의 데이터 전송계(30F)는, 제7 구성예의 데이터 전송계(30F)의 경우, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK에 의해 발생되는 게이트 부하 GSACKF가, 데이터 전송계(30E)의 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK에 의해 발생되는 게이트 부하 GSACK에 비해 작다는 점에서, 도 15에 도시된 제6 구성예의 데이터 전송계(30E)와 상이하다.In the case of the
데이터 전송계(30F)는, 0 내지 게이트 부하 GCLK와 동일한 상한의 범위 내인 임의의 값으로 자유롭게 조정가능한 게이트 부하 GSACKF를 가지도록 구성된다.The
구동 클럭 전파선 LCLK1의 배선 부하 RCLK와, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 배선 부하 RSACK는, 상술한 제6 구성예와 마찬가지로 서로 동일하기 때문에, 구동 클럭 신호 CLK가 시프트 레지스터(131)에 입력되는 타이밍과, 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 데이터 동기 회로(172)에서 래치되는 화상 데이터 AMPOUT의 타이밍은, 구동 클럭 전파선 LCLK1의 게이트 부하 GCLK와 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 게이트 부하 GSACK 사이의 차이에 의해 야기되는 지연만큼 상이하다. 구체적으로, 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 비교하면, 구동 클럭 신호 CLK는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 게이트 부하 GCLK와 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 게이트 부하 GSACK 사이의 차이에 따른 시간 지연 양만큼 지연된다.Since the wiring load RCLK of the driving clock propagation line LCLK1 and the wiring load RSACK of the data capture clock propagation line LSACK are the same as in the sixth configuration example described above, the timing at which the driving clock signal CLK is input to the
전술한 바와 같이, 제6 구성예의 데이터 전송계(30E)에서, 구동 클럭 신호 CLK를 전파하는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 배선 부하 RCLK에 의해 야기되고, 또한 구동 클럭 전파선 LCLK1의 게이트 부하 GLCK에 의해 야기되는 전파 시간 지연은, 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 전파하는 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 배선 부하 RSACK에 의해 야기되고, 또한 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 게이트 부하 GSACK에 의해 야기되는 전파 시간 지연과 일치하지 않을 수 있다. 그러나, 데이터 전송계(30F)는, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 게이트 부하 GSACKF가 전술한 바와 같이 0 내지 게이트 부하 GLCK와 같은 상한의 범위 내의 임의의 값으로 자유롭게 조정될 수 있는 제7 구성으로 설계된다. 즉, 데이터 포획 클럭 전파선 LASCK의 배선 부하 RSACK와 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 게이트 부하 GSACKF의 합은 자유롭게 조정될 수 있다. 따라서, 제7 구성예의 데이터 전송계(30F)의 경우에, 구동 클럭 신호 CLK를 전파하는 구동 클럭 전파선 LCLK1의 배선 부하 RCLK에 의해 야기되고, 또한 구동 클럭 전파선 LCLK1의 게이트 부하 GLCK에 의해 야기되는 전파 시간 지연은, 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 전파하는 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 배선 부하 LSACK에 의해 야기되고, 또한, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 게이트 부하 GSACKF에 의해 야기되는 전파 시간 지연과 항상 일치한다. 그 결과, 구동 클럭 신호 CLK와 동기하여 카운터 래치(152)로부터 데이터 전송선(154)으로 촬상 데이터를 판독하기 위해 수행되는 데이터 판독 동작과 데이터 포획 클럭 신호 SACK과 동기하여 데이터 출력 회로(17)에서 수행되는 데이터 포획(래칭) 동작 사이에 신뢰할 수 있는 확정 관계를 잘 구축하는 것이 가능하다.As described above, in the
<데이터 전송계의 제8 구성예>≪ Eighth Configuration Example of Data Transmission System &
다음으로, 본 실시예에 따른 제8 구성예의 데이터 전송계(30G)에 대하여 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17은 본 실시예에 따른 제8 구성예의 데이터 전송계(30G)를 나타내는 다이아그램이다.
도 17에 도시된 제8 구성예의 데이터 전송계(30G)는, 제8 구성예의 데이터 전송계(30G)의 경우에, 데이티 포획 클럭 전파선 LSACK가 게이브 부하를 전혀 갖고 있지 않다는 점에서 도 15에 도시된 제6 구성예의 데이터 전송계(30E)와 상이하다.Next, the
The
제8 구성예의 데이터 전송계(30G)의 경우, 촬상 데이터를 카운터 래치(152)로부터 데이터 전송선(154)으로 전송하기 위해, 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 수행되는 데이터 판독 동작은, 데이터 출력 회로(17)의 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 수행되는 데이트 포획(또는 래칭) 동작으로부터, 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 생성되는 게이트 부하 GCLK에 따른 시간 지연 양만큼 높은 신뢰도로 지연된다. 구동 클럭 신호 CLK의 시간 지연의 주요 원인은 배선 부하 RCLK인 반면, 데이터 포획 클럭 신호 SACK의 시간 지연의 주요 원인은 배선 부하 RSACK이기 때문에, 시간 지연들 중 하나가 증가하면, 나머지 시간 지연도 증가한다. 따라서, 시간 지연 상태가 배선 제조 과정에 의한 변동과 같은 원인으로 인해 변한다 하더라도, 구동 클럭 신호 CLK의 위상과 데이터 포획 클럭 신호 SACK의 위상 사이의 관계를 유지하는 것이 가능하다. 그 결과, 셋업 시간의 마진이 용이하게 보장된다.In the case of the
제8 구성예의 타이밍 차트가 도 18에 도시되어 있다. 도 18의 (a)는 마스터 클럭 생성부(21)에 의해 생성된 마스터 클럭 신호 MCK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (b)는 데이터 출력 회로(17E)로부터 최원단의 선택 신호 생성부(131-0)의 클럭 공급 단자에 공급되는 구동 클럭 신호 CLK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (c)는 데이터 출력 회로(17E)로부터 최근단의 선택 신호 생성부(131-n)의 클럭 공급 단자에 공급되는 구동 클럭 신호 CLK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (d)는 데이터 동기 회로(172E)의 클럭 공급 단자에 공급되는 데이터 포획 클럭 신호 SACK의 파형의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (e)는 카운터 래치(152-0)로부터 데이터 전송선(154)에 전송되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (f)는 카운터 래치(152-n)로부터 데이터 전송선(154)으로 전송되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (g)는 데이터 동기 회로(172E)에 의해 출력되는 촬상 데이터 출력의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 18의 (h)는 최종 데이터 출력 회로(178)에 의해 출력되는 촬상 데이터의 타이밍 차트이다.A timing chart of the eighth configuration example is shown in Fig. 18 (a) shows a timing chart of the waveform of the master clock signal MCK generated by the master
도 18에 도시된 바와 같이, 제8 구성예의 데이터 전송계(30G)에서, 데이터 동기 회로(172E)의 타이밍은 적절한 타이밍 마진을 보장할 만큼 높은 정확도로 제어된다.As shown in Fig. 18, in the
<데이터 전송계의 제9 구성예>≪ Ninth Configuration Example of Data Transmission System &
본 실시예에 따른 제 9 구성예의 데이터 전송계가 도 19를 참조하여 설명된다. 도 19는 제9 구성예의 데이터 전송계(30H)를 나타내는 다이아그램을 나타낸다.The data transmission system of the ninth configuration example according to the present embodiment will be described with reference to Fig. Fig. 19 shows a diagram showing a
제9 구성예의 데이터 전송계(30H)에서는, 도 19에 도시된 바와 같이, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACKH는 구동 클럭 전파선 LCLK1에 비해 짧다. 따라서, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACKH에 의해 생성되는 배선 부하 RSACKH는 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 생성되는 배선 부하 RCLK에 비해 작다. 결과적으로, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACKH에 따른 시간 지연은, 구동 클럭 전파선 LCLK1에 따른 시간 지연보다 짧다. 즉, 카운터 래치(152)로부터 데이터 전송선(154)으로 촬상 데이터를 판독하기 위해 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 수행되는 데이터 주사 동작은, 데이터 포획 클럭 신호 SACKH에 동기하여 데이터 출력 회로(17)에서 수행되는 데이터 포획 동작이 지연되는 것보다 틀림없이 더 많이 지연된다. 따라서, 구동 클럭 신호 CLK의 위상과 데이터 포획 클럭 신호 SACK의 위상 사이의 관계를 유지하는 것이 가능하다. 결과적으로, 제9 구성예의 데이터 전송계(30H)에서, 충분한 시간 지연을 보장하는 것이 가능하다.In the
도 19에 도시된 제9 구성예의 데이터 전송계(30H)에서는, 도 17을 참조하여 이미 설명한 제7 구성예의 데이터 전송계(30F)와 유사하게, 타이밍 마진을 더 잘 보장하도록, 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 전파하는 데이터 포획 전파선 LSACK에 의해 발생되는 게이트 부하 GSACK를 구동 클럭 신호 CLK를 전파하는 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 발생되는 게이트 부하 GCLK보다 작게 하는 것이 가능하다.In the
제9 구성예의 데이터 전송계(30H)의 경우에서와 같이 데이터 포획 클럭 전파선 LSACKH를 짧게 하는 대신에, 도 19에 도시된 제9 구성예의 데이터 전송계(30H)의 변형 버전으로서 제공되는 다른 구성에서는, 구동 클럭 전파선 LCLK1을 통해 전파되는 구동 클럭 전파선 CLK에 데이터 포획 클럭 신호 SACK과 관련한 시간 지연 요소를 제공하도록, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK에 비해 길게 제조되는 것은 구동 전하선 LCLK1이다. 제9 구성예의 데이터 전송계(30H)의 변형 버전으로서 제공되는 또 다른 구성으로서, 구동 클럭 전파선 LCLK1을 통해 전파되는 구동 클럭 신호선 CLK에 데이터 포획 클럭 신호 SACK과 관련한 시간 지연 요소를 제공하기 위해, 구동 클럭 전파선 LCLK1이 외부 게이트 부하 GCLKH에 접속된다. Instead of shortening the data capture clock propagation line LSACKH as in the case of the
즉, 제9 구성에서, 배선 부하 RCLK 및 배선 부하 RSACK 각각이 자유롭게 설정될 수 있도록, 구동 클럭 전파선 LCLK1에 의해 발생되는 배선 부하 RCLK(게이트 부하 GCLK를 포함함), 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 의해 발생되는 배선 부하 RSACK(게이트 부하 GSACK를 포함함), 또는 배선 부하 RCLK 및 배선 부하 RSACK 모두를 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 구동 클럭 신호 CLK의 위상과 데이터 포획 클럭 신호 SACK 사이에 확정 관계를 구축하는 것이 가능하다. 결과적으로, 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여, 촬상 데이터를 카운터 래치(152)로부터 데이터 전송선(154)으로 어써트하도록 수행되는 데이터 판독 동작과, 데이터 포획 클럭 신호 SACK에 동기하여 데이터 출력 회로(17)에서 수행되는 데이터 포획(또는 래칭) 동작 사이에 신뢰할만한 확정 관계를 잘 구축하는 것이 가능하다.That is, in the ninth configuration, the wiring load RCLK (including the gate load GCLK) generated by the drive clock propagation line LCLK1, the data capture clock signal SACK is set so that the wiring load RCLK and the wiring load RSACK can be freely set, respectively It is possible to change both the generated wiring load RSACK (including the gate load GSACK), or both the wiring load RCLK and the wiring load RSACK. Therefore, it is possible to establish a definite relationship between the phase of the drive clock signal CLK and the data capture clock signal SACK. As a result, in synchronization with the drive clock signal CLK, a data read operation is performed to assert the image pickup data from the
클럭 전파선에 의해 발생되는 배선 및 게이트 부하를 변경하는 전형적인 기술로서, 전술한 데이터 전송계의 제6 내지 제9 구성은 클럭 전파선의 길이(또는 배치)를 조정한다. 예를 들어, 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK에 의해 발생되는 게이트 부하 GSACK가 변경된다. 그러나, 본 발명의 구현은 결코 이 구성예에 한정되는 것이 아님에 유의해야 한다. 즉, 클럭 전파선에 의해 발생되는 배선 및 게이트 부하를 변경하기 위해 어떤 다른 기술을 적용하는 것도 가능하다.As a typical technique for changing the wiring and the gate load generated by the clock transmission line, the sixth to ninth configurations of the above-mentioned data transmission system adjust the length (or arrangement) of the clock transmission line. For example, the gate load GSACK generated by the data capture clock propagation line LSACK is changed. However, it should be noted that the implementation of the present invention is by no means limited to this configuration example. That is, it is possible to apply any other technique to change the wiring and the gate load generated by the clock propagation line.
전술한 바와 같이, 데이터 전송계의 제6 내지 제9 구성은, 클럭 신호 CLK와 SACK의 위상 사이의 관계를 조정하도록 클럭 신호 CLK 및 SACK에 지연 요소를 제공하고자할 때, 선 LCLK1 및 LSACK의 배선 부하를 증가시키기 위해 및/또는 선 LCLK1 및 LSACK에 게이트 부하를 제공하기 위해, 구동 클럭 신호 CLK를 전파하는 구동 클럭 전파선 LCLK1 및/또는 데이터 포획 클럭 신호선 SACK을 전파하는 데이터 포획 클럭 전파선 LSACK의 길이(또는 배치)를 조정한다. 그 결과, 충분한 타이밍 마진을 설정하는 것이 가능하다.As described above, in the sixth to ninth configurations of the data transmission system, when it is desired to provide a delay element to the clock signals CLK and SACK to adjust the relationship between the clock signal CLK and the phase of the SACK, the wires LCLK1 and LSACK To increase the load and / or to provide a gate load to the lines LCLK1 and LSACK, the data capture clock propagation line LSACK which propagates the drive clock propagation line LCLK1 and / or the data capture clock signal line SACK propagating the drive clock signal CLK Adjust the length (or placement). As a result, it is possible to set a sufficient timing margin.
후속하는 기술에서는, 도 20에 도시된 타이밍 차트와 도 3의 블럭 다이아그램을 참조하여, 본 실시예에 따른 고체 촬상 소자(또는 CMOS 화상 센서)에 의해 수행되는 동작을 설명한다.In the following description, an operation performed by the solid-state image sensor (or CMOS image sensor) according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart shown in Fig. 20 and the block diagram of Fig.
행 Hx 상의 단위 화소(111)로부터 데이터를 판독하고, 이 데이터를 화소 열선 V0, V1, ... 에 전송하는 제 1 동작이 안정화 된 후, DAC(16)는 램프 파형 기준 전압 RAMP를 계단 파형을 가지는 신호로서 비교기(151)에 공급한다. 비교기(151)는 각각 램프 파형 기준 전압 RAMP를, 화소 열선 Vx에 접속된 단위 화소(111)로부터 판독되는 데이터를 나타내는 전압으로서, 비교기(151)에 접속된 화소 열선 Vx상에서 나타나는 전압과 비교한다. After the first operation of reading data from the
DAC(16)가 램프 파형 전압 RAMP을 계단 파형을 갖는 기준 신호로서 비교기(151)에 공급하는 동안, 카운터 래치(152)는 제1 판독 동작을 위해 리세트 카운팅 동작을 수행하여, 행 Hx 상의 단위 화소(111)로부터 리세트 데이터를 판독한다.While the
초기 시간에서, 카운터 래치(152)는, 단위 화소(111)에 나타나는 리세트 전압의 양을 측정하기 위해, 카운트 다운 동작을 수행하는 카운트-다운 상태로 설정된다. 램프 파형 기준 전압 RAMP이 화소 열선 Vx에 접속되는 단위 화소(111)로부터 판독되는 데이터를 나타내는 전압으로서, 비교기(151)에 접속되는 화소 열선 Vx 에 나타나는 전압과 같아지게 될 때, 비교기(151)의 출력 COMPOUTi는 반전되고, 카운터 래치(152)는 카운트-다운 동작을 중단하며, 단위 화소(111)의 리세트 성분 ΔV을 나타내는 카운트 값을 래칭한다.At the initial time, the
카운터 래치(152)가 전술한 카운트-다운 동작을 개시할 경우, 카운터 래치(152)는 전형적으로 0의 초기 카운트 값을 유지한다. 초기 카운트 값은 ADC(15A)에 의해 수행되는 AD 변환의 계조의 임의의 값이다. 따라서, 카운트-다운 동작의 끝에서 래치된 카운트 값은 전술한 단위 화소(111)의 리세트 성분 ΔV에 비례하는 리세트 카운트 기간을 나타낸다.When
그런 다음, 열선 V0, V1,...이 각각, 입사광의 양에 따라 전압을 출력하는 안정된 상태에 진입한 후, 카운트 기간을 나타내는 램프 파형 기준 전압 RAMP는, 열선 V0, V1, ... 중 해당 열선 상에서 나타나는 전압과 비교되는 계단 파형을 갖는 기준 전압 REF으로서, 비교기(151)에 공급된다. Then, the ramp waveform reference voltage RAMP, which indicates the count period after the heat lines V0, V1, ... enters a stable state in which the voltage is output in accordance with the amount of incident light, And is supplied to the
DAC(16)가 램프 파형 전압 RAMP를, 계단 파형을 갖는 기준 전압으로서 비교기(151)에 공급하는 동안, 카운터 래치(152)는 이번에는 카운트-업 동작을 수행한다. 카운팅 기간을 나타내는 램프 파형 기준 전압 RAMP가 해당 열선 Vx 상에 나타나는 전압과 동일하게 될 때, 비교기(151)의 출력 COMPOTi는 반전되고, 카운터 래치(152)는 카운트-업 동작을 중단하며, 카운팅 기간을 나타내는 카운트 값, 즉, 단위 화소(111)의 리세트 성분 ΔV와 단위 화소(111)에서 생성되는 촬상 데이터 사이의 차이를 래칭한다.The
카운터 래치(152) 내에 저장된 카운팅 결과는 열 주사 회로(13)에 의해 주사되어, 디지털 신호로서 데이터 전송선(154)을 통해 데이터 출력 회로(17)에서 사용되는 센스 앰프 회로(171)에 공급된다. 이 방식으로, 디지털 촬상 데이터는 순차적으로 검출되고 데이터 출력 회로(17)에 의해 출력된다. The counting result stored in the
전술한 바와 같이, 본 발명에 의해 제공되는 고체 촬상 소자는, As described above, in the solid-state image pickup device provided by the present invention,
매트릭스를 형성하도록 배치되고, 각각이 광전 변환 처리를 수행하는데 이용되는 복수의 단위 화소를 포함하는 화소 어레이부(또는 화상 취득부)(11)와,A pixel array unit (or image acquisition unit) 11 arranged to form a matrix and each including a plurality of unit pixels used for performing photoelectric conversion processing,
각각이 단위 화소로부터 판독된 디지털 데이터를 전송하는 복수의 데이터 전송선(154-0~154-n)과, A plurality of data transmission lines 154-0 through 154-n for transmitting the digital data read from the unit pixels,
각각이 데이터 전송선(154-0~154-n) 중 하나에 의해 전송되는 디지털 데이터를 검출하고, 데이터 포획 클럭 신호 SACK와 동기하여 검출된 디지털 데이터를 포획하는데 사용되는 복수의 데이터 출력부(17-0~17-n)와, A plurality of data output sections 17-0 to 154-n each used for detecting digital data transmitted by one of the data transmission lines 154-0 to 154-n and for capturing detected digital data in synchronization with the data capture clock signal SACK, 0 to 17-n)
병렬 회로를 형성하도록 배치되고, 각각이 화소 어레이부(11)의 열선 상에 나타나는 아날로그 입력의 레벨을 나타내는 디지털 데이터를 유지하는데 사용되고, 각각이 선택 신호에 응답하여, 유지된 데이터와 연관된 데이터 전송선으로서 데이터 전송선(154-0~154-n) 내에 포함되는 데이터 전송선에 유지된 데이터를 전송하는데 사용되는 복수의 카운터 래치(152-0~152-n)와, Each of which is arranged to form a parallel circuit and which is used to hold digital data representing the level of an analog input appearing on the hot line of the
데이터 포획 클럭 신호 SACK를 데이터 출력부(17-0~17-n) 각각에 공급하는 데이터 포획 클럭 공급부(22)와,A data capture
적어도 마스터 클럭 신호 MCK를 생성하는 마스터 클럭 공급 회로(21)와,A master
마스터 클럭 신호 MCK에 기초한 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 선택 신호를 생성하고, 선택 신호를 카운터 래치(152-0~152-n)의 각각에, 카운터 래치(152-0~152-n) 중 하나를 선택하기 위한 신호로서 출력하는 열 주사부(13)를 포함하며, 기본적으로,Generates a selection signal in synchronization with the driving clock signal CLK based on the master clock signal MCK and outputs a selection signal to each of the counter latches 152-0 to 152-n and one of the counter latches 152-0 to 152- And a
데이터 전송선(154-0~154-n)은 데이터 카운터 래치(152-0~152-n)가 병렬 회로를 형성하는 방향으로 배치되고, 동일한 방향으로 배치된 그들 각각의 데이터 출력부(17-0~17-n)에 접속되고,The data transmission lines 154-0 to 154-n are arranged in the direction in which the data counter latches 152-0 to 152-n form parallel circuits, and their respective data output portions 17-0 To 17-n,
열 주사부(13)는, The
데이터 카운터 래치(152-0~152-n)가 병렬 회로를 형성하도록 배치되는 방향으로 배치되고, 각각이 미리 결정된 구동 클럭 전파선을 통해 마스터 클럭 공급 회로(21)에 의해 공급되는 마스터 클럭 신호 MCK로부터 유도되는 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 선택 신호를 생성하고, 각각이 선택 신호를, 선택 신호에 대응하는 카운터 래치로서 카운터 래치(152-0~152-n)에 포함되는 카운터 래치에 출력하는데 사용되는 복수의 선택 신호 생성부(또는 래치)(131-0~131n)를 갖는 시프트 레지스터(131)와, The data counter latches 152-0 to 152-n are arranged so as to form a parallel circuit, and the master clock signal MCK And outputs the selection signal to the counter latch included in the counter latches 152-0 to 152-n as a counter latch corresponding to the selection signal, respectively A
마스터 클럭 신호 MCK를 전파하고, 마스터 클럭 신호 MCK를 선택 신호 생성부(131-0~131-n)의 각각에 구동 클럭 신호 CLK로서 공급하는 소정의 구동 클럭 전파선을 사용하고, A predetermined drive clock transmission line is used which propagates the master clock signal MCK and supplies the master clock signal MCK to each of the selection signal generation units 131-0 to 131-n as the drive clock signal CLK,
데이터 포획 클럭 공급부(22)는 데이터 포획 클럭 신호 SACK를 생성하기 위해 마스터 클럭 신호 MCK의 위상을 조정하고, 데이터 포획 클럭 신호 SACK를, 데이터 출력부(17-0~17-n)내에서 각각 사용되는 센스 앰프 회로(171-0~171-n)로부터 촬상 데이터를 포획하는데 사용되는 신호로서 데이터 출력부(17-0~17-n)의 각각에 공급한다.The data capture
전술한 구성에서, 촬상 데이터를 촬상부(11)로부터 데이터 출력부(17)로 수평방향으로 전송하는 동작에서, 데이터의 전송 거리에 의해 야기되는 위치 의존 성분은 제거될 수 있다. 전술한 바와 같이, 위치 의존 성분은, 각각이 처리 속도를 증가시키려는 노력을 방해하는 데이터 스큐 성분 중 하나이다. 따라서, 화상 센서의 처리 속도가 상승될 수 있고, 및/또는 화상 센서의 크기가 더 증가될 수 있다.In the above-described configuration, in the operation of horizontally transferring the image pickup data from the
또한, 촬상 데이터는 클럭 신호를 전파하는 선과 마찬가지의 선을 통해 전송될 수 있기 때문에, 칩간 및/또는 웨이퍼간 처리 변동의 효과를 상대적으로 쉽게 흡수할 수 있다. 따라서, 수율이 향상될 수 있다. 또한, 데이터 동기 회로(172)에서 수행되는 동기 처리에서 데이터 포획 마진이 증가될 수 있으므로, 디자인 작업이 더 간단해 질 수 있다. 따라서, 설계 기간 및 공수의 삭감도 실현할 수 있다. Further, since the image pickup data can be transmitted through a line similar to a line that propagates a clock signal, the effect of inter-chip and / or inter-wafer process variation can be relatively easily absorbed. Thus, the yield can be improved. Further, since the data capture margin can be increased in the synchronization processing performed in the
열 주사 회로(13)에 사용되는 시프트 레지스터(131)는 마스터 클럭 신호 MCK에 기초한 구동 클럭 신호 CLK에 동기하여 동작한다. 전형적으로, 구동 클럭 신호 CLK는, 시프트 레지스터(131) 내에서 사용되는 선택 신호 생성부(131-0~131-n) 내에 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같은 클럭 트리를 통해 균일하게 분배된다. 대안으로서, 구동 클럭 신호 CLK는 선택 신호 생성부(131)에 순차적으로 공급되고, 센스 앰프 회로(171-0~171-n)의 입력으로부터 최원단의 선택 신호 생성부(131-0)로부터 개시한다. 구동 클럭 신호 CLK를 분배하는 기술로서 본 발명에 의해 채용된 기술은 전술한 내용에 한정되지 않음을 유의해야 한다. The
예를 들어, 구동 클럭 신호 CLK는, 도 21의 구성에 도시된 바와 같이, 선택 신호 생성부(131-0~131-n)의 어레이의 대략 중앙부에서 구동 클럭 신호 CLK의 전파를 분할하고, 센스 앰프 회로(171-0~171-n)의 입력으로부터 최원단의 선택 신호 생성부(131-0)와 센스 앰프 회로(171-0~171-n)의 입력으로부터 최근단의 선택 신호 생성부(131-n)으로부터 분배를 개시함으로서, 시프트 레지스터(131) 내에 사용되는 선택 신호 생성부(131-0~131-n) 내에 분배될 수 있다. For example, the drive clock signal CLK divides the propagation of the drive clock signal CLK at approximately the center of the array of select signal generators 131-0 to 131-n, as shown in the configuration of Fig. 21, From the inputs of the amplifier circuits 171-0 to 171-n from the inputs of the most-selected signal generating unit 131-0 and the sense amplifier circuits 171-0 to 171-n, 131-n used in the
전술한 효과를 갖는 고체 촬상 소자는, 디지털 또는 비디오 카메라에 촬상 소자로서 적용될 수 있다.The solid-state image sensor having the above-described effects can be applied as an image sensor to a digital or video camera.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 소자가 적용된 카메라 시스템(40)의 전형적 구성도를 나타낸다.22 shows a typical configuration diagram of a
도 22에 도시된 바와 같이, 카메라 시스템(40)은 촬상 소자(41), 렌즈(42), DRV(driving circuit)(43) 및 PRC(신호 처리 회로)(44)를 사용한다. 촬상 소자(41)는 본 실시예에 따른 고체 촬상 소자(10)이다. 렌즈(42)는 입사광을 촬상 소자(41)의 화소 영역으로 유도하는 광학계이다. 전형적으로, 렌즈(42)는 입사광에 기초하여 촬상 소자(41)의 촬상 표면 상의 화상을 생성하는 렌즈이다. 구동 회로(43)는 촬상 소자(41)를 구동하는 회로이며, 신호 처리 회로(44)는 촬상 소자(41)에 의해 출력되는 신호를 처리하는 회로이다.22, the
구동 회로(43)는 도면에 도시되지 않은 타이밍 생성기를 갖는다. 타이밍 생 성기는 촬상 소자(41) 내부의 회로를 구동하는 개시 및 클럭 펄스를 포함하는 다양한 타이밍 신호를 생성하는 회로이다. 즉, 구동 회로(43)는 미리 결정된 타이밍 신호를 이용함으로써 촬상 소자(41)를 구동한다.The driving
또한, 신호 처리 회로(44)는, 촬상 소자(41)에 의해 출력되는 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sample) 처리와 같은 신호 처리를 수행한다. 신호 처리 회로(44)에 의해 수행되는 처리의 결과로서 취득되는 화상 신호는 메모리와 같은 기억 매체에 기억된다. 기억 매체 내에 기억되는 화상 정보는 프린터 등에서 인쇄되어 하드 카피를 생성할 수 있다. 또한, 기억 매체 내에 기억된 화상 정보는 LCD 유닛과 같은 모니터 상에서 동영상으로 표시될 수 있다. Further, the
고체 촬상 소자(10)를 전술한 바와 같은 촬상 소자(41)로서 디지털 스틸 카메라와 같은 촬상 장치에 적용함으로써, 고정밀 카메라가 구현될 수 있다.By applying the solid-state
또한, 당업자라면, 첨부된 청구항 또는 그 균등물의 범주를 벗어나지 않는 한, 디자인 필요 및 다른 요소에 따라, 다양한 변경, 조합, 및 하위 조합이 이루어질 수 있음을 이해해야 할 것이다.It should also be understood by those skilled in the art that various changes, combinations, and subcombinations may be made, depending on design requirements and other factors, without departing from the scope of the appended claims or equivalents thereof.
도 1은 열 병렬 ADC 탑재 고체 촬상 소자(CMOS 이미지 센서)의 구성예를 도시하는 블록도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram showing a configuration example of a solid-state image pickup device (CMOS image sensor) with a column parallel ADC. Fig.
도 2는 도 1의 고체 촬상 소자의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트.Fig. 2 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state image pickup device of Fig. 1; Fig.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 병렬 ADC 탑재 고체 촬상 소자(CMOS 이미지 센서)의 구성예를 도시하는 블록도.3 is a block diagram showing a configuration example of a solid-state image pickup device (CMOS image sensor) mounted on a column parallel ADC according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 열 병렬 ADC 고체 촬상 소자 내에 탑재된 데이터 전송 회로를 포함하는 데이터 전송계의 보다 구체적인 구성예를 도시하는 도면.Fig. 4 is a diagram showing a more specific configuration example of a data transmission system including a data transmission circuit mounted in the column parallel ADC solid-state image pickup device of Fig. 3; Fig.
도 5는 본 실시예에 따른 카운터 래치 회로 내의 드라이브 트랜지스터 DRV Tr의 구체예를 도시하는 회로도.5 is a circuit diagram showing a specific example of the drive transistor DRV Tr in the counter latch circuit according to the present embodiment.
도 6은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제1 구성예를 도시하는 도면.6 is a diagram showing a first configuration example of a data transmission system according to the present embodiment;
도 7은 도 6의 데이터 전송계의 타이밍차트를 도시하는 도면.7 is a timing chart of the data transmission system of Fig. 6; Fig.
도 8은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제2 구성예를 도시하는 도면.8 is a diagram showing a second configuration example of the data transmission system according to the present embodiment;
도 9는 도 8의 데이터 전송계의 타이밍차트를 도시하는 도면.9 is a timing chart of the data transmission system of Fig. 8; Fig.
도 9의 (a)는 마스터 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 9A is a timing chart of the waveform of the master clock signal; FIG.
도 9의 (b)는 가장 먼 구동 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 9B is a timing chart of the waveform of the drive clock signal furthest from the drive signal. FIG.
도 9의 (c)는 가장 가까운 구동 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 9C is a timing chart of waveforms of the drive clock signals closest to each other; FIG.
도 9의 (d)는 가장 가까운 데이터 포획 클럭 신호의 파형을 도시하는 도면.9 (d) shows the waveform of the nearest data capture clock signal.
도 9의 (e)는 가장 먼 데이터 포획 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 9 (e) is a timing chart of the waveform of the farthest data capture clock signal; FIG.
도 9의 (f)는 가장 먼 선택 신호(또는 가장 먼 선택 펄스)의 파형의 타이밍차트.Fig. 9 (f) is a timing chart of the waveform of the furthest selection signal (or the furthest selection pulse).
도 9의 (g)는 가장 가까운 선택 신호(또는 가장 가까운 선택 펄스)의 파형의 타이밍 차트를 도시하는 도면.Fig. 9 (g) is a timing chart of the waveform of the closest selection signal (or the closest selection pulse). Fig.
도 9의 (h)는 최상층에서 제공되는 데이터 전송선에 전송되는 촬상 데이터의 타이밍도를 도시하는 도면.9 (h) is a diagram showing a timing chart of the image pickup data transmitted to the data transmission line provided in the uppermost layer.
도 9의 (i)는 최상위층에서 데이터 전송선으로부터 센스 증폭 회로에 전송되는 촬상 데이터의 타이밍 차트이다. Fig. 9 (i) is a timing chart of the image pickup data transmitted from the data transmission line to the sense amplifier circuit in the uppermost layer.
도 9의 (j)는 최하위층에서 데이터 전송선으로부터 센스 증폭 회로에 전송되는 촬상 데이터의 타이밍차트를 도시하는 도면. Fig. 9 (j) is a timing chart of imaging data transmitted from the data transmission line to the sense amplifier circuit in the lowest layer. Fig.
도 9의 (k)는 최상위층에 제공된 데이터 동기화 회로에 의한 촬상 데이터 출력의 타이밍 차트를 도시하는 도면. FIG. 9 (k) is a timing chart of image sensing data output by the data synchronization circuit provided on the uppermost layer. FIG.
도 9의 (l)는 최하위층에 제공된 데이터 동기화 회로에 의해 출력되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 나타낸다.9 (1) shows a timing chart of the image pickup data outputted by the data synchronization circuit provided in the lowest layer.
도 10은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제3 구성예를 도시하는 도면.10 is a diagram showing a third configuration example of the data transmission system according to the present embodiment.
도 11은 본 실시예에 따른 도 10의 데이터 전송계의 제3 구성예를 보다 구체적으로 도시하는 도면.Fig. 11 is a diagram specifically showing a third configuration example of the data transmission system of Fig. 10 according to the present embodiment; Fig.
도 12는 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제4 구성예를 도시하는 도면.12 is a diagram showing a fourth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment;
도 13은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제5 구성예를 도시하는 도면.13 is a diagram showing a fifth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment.
도 14는 도 13의 데이터 전송계의 타이밍차트를 도시하는 도면.14 is a timing chart of the data transmission system of Fig. 13; Fig.
도 15는 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제6 구성예를 도시하는 도면.15 is a diagram showing a sixth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment;
도 16은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제7 구성예를 도시하는 도면.16 is a diagram showing a seventh configuration example of the data transmission system according to the present embodiment;
도 17은 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제8 구성예를 도시하는 도면.17 is a diagram showing an eighth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment.
도 18은 도 17의 데이터 전송계의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 18 is a timing chart of the data transmission system of FIG. 17; FIG.
도 18의 (a)는 마스터 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 18A is a timing chart of the waveform of the master clock signal; FIG.
도 18의 (b)는 가장 먼 구동 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.Fig. 18 (b) is a timing chart of the waveform of the drive clock signal furthest away; Fig.
도 18의 (c)는 가장 가까운 구동 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 18C is a timing chart of waveforms of the drive clock signals closest to each other; FIG.
도 18의 (d)는 데이터 포획 클럭 신호의 파형의 타이밍차트를 도시하는 도면.FIG. 18D is a timing chart of the waveform of the data capture clock signal; FIG.
도 18의 (e)는 가장 먼 카운터 래치로부터 출력되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시하는 도면.18 (e) is a timing chart of the image pickup data outputted from the furthest counter latch; Fig.
도 18의 (f)는 가장 가까운 카운터 래치로부터 출력되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 나타내는 도면. 18 (f) is a timing chart of the image pickup data outputted from the nearest counter latch; Fig.
도 18의 (g)는 데이터 동기화 회로에 의해 출력되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시하는 도면.FIG. 18G is a timing chart of the image pickup data outputted by the data synchronization circuit. FIG.
도 18의 (h)는 최종 데이터 출력 회로에 의해 출력되는 촬상 데이터의 타이밍 차트를 도시하는 도면.FIG. 18 (h) shows a timing chart of the image pickup data outputted by the final data output circuit; FIG.
도 19는 본 실시예에 따른 데이터 전송계의 제9 구성예를 도시하는 도면.19 is a diagram showing a ninth configuration example of the data transmission system according to the present embodiment;
도 20은 도 3의 고체 촬상 소자의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트.FIG. 20 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state image pickup device of FIG. 3; FIG.
도 21은 본 실시예에 따른 열 주사 회로에서의 클럭 분배의 다른 예를 설명하기 위한 도면.21 is a view for explaining another example of clock distribution in the column scanning circuit according to the present embodiment;
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 소자가 적용되는 카메라 시스템 의 구성의 일례를 도시하는 도면.22 is a diagram showing an example of the configuration of a camera system to which the solid-state image pickup device according to the embodiment of the present invention is applied;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
10 : 고체 촬상 소자10: Solid-state image pickup device
11 : 화소 어레이부11: Pixel array part
12 : 행 주사 회로12: row scanning circuit
13 : 열 주사 회로13: Thermal scanning circuit
131 : 시프트 레지스터131: Shift register
131-0~131-n : 래치131-0 to 131-n: latch
14 : 타이밍 제어 회로14: Timing control circuit
15 : ADC군15: ADC group
151 : 비교기151: comparator
152, 152C : 비동기 업/다운 카운터152, 152C: Asynchronous up / down counter
153 : 열 병렬 ADC 블록153: Thermal parallel ADC block
154, 154-0~154-n : 데이터 전송선154, 154-0 to 154-n: Data transmission lines
16 : DAC16: DAC
17, 17D, 17E : 데이터 출력 회로17, 17D, 17E: Data output circuit
171, 171-0~171-n, 171C, 171D : 센스 앰프(S/A) 회로171 to 171-n, 171C and 171D: sense amplifier (S / A) circuit
172, 172-0~172-n, 172D, 172E : 데이터 동기 회로172, 172-0 to 172-n, 172D and 172E:
173-0~173-n : 제1 래치173-0 to 173-n: first latch
174-0~174-n : 제2 래치174-0 to 174-n: the second latch
175-0~175-n : 제1 스위치175-0 to 175-n: first switch
176-0~176-n : 제2 스위치176-0 to 176-n: second switch
177-0~177-n : 포획 회로177-0 to 177-n: Capture circuit
178 : 데이터 출력 회로178: Data output circuit
20 : 출력 데이터 처리 회로20: Output data processing circuit
21 : 클럭 공급 회로21: Clock supply circuit
22, 22A ,27, 28 : 위상 조정부22, 22A, 27, 28: phase adjustment section
23 : 리피터23: Repeater
24-0~24-n, 24C : 의사 클럭 기억부24-0 to 24-n, 24C: pseudo-clock memory unit
25, 25M, 25P : 의사 클럭 전송선25, 25M, 25P: pseudo clock transmission line
26 : 센스 앰프 회로 26: Sense amplifier circuit
27 : 위상 조정부27:
28 : 위상 조정부28:
30, 30A~H : 데이터 전송계30, 30A to H: Data transmission system
40 : 카메라 시스템40: Camera system
41 : 촬상 디바이스41:
42 : 렌즈42: Lens
43 : 구동 회로43: driving circuit
44 : 신호 처리 회로44: Signal processing circuit
LCLK1 : 클럭 공급선LCLK1: clock supply line
LCLK2 : 클럭 분배선LCLK2: clock minute wiring
LMCK1, LMCK1A : 마스터 클럭 공급선LMCK1, LMCK1A: Master clock supply line
LSACK, LSACKH : 클럭 공급선LSACK, LSACKH: Clock supply line
LSLD1~LSLD4 : 실드선LSLD1 to LSLD4: Shield line
LSTRT : 스타트 클럭 공급선LSTRT: Start clock supply line
Claims (22)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007125741 | 2007-05-10 | ||
JPJP-P-2007-00125741 | 2007-05-10 | ||
JP2007256856A JP2008306695A (en) | 2007-05-10 | 2007-09-28 | Data transfer circuit, solid-state imaging element, and camera system |
JPJP-P-2007-00256856 | 2007-09-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080099833A KR20080099833A (en) | 2008-11-13 |
KR101452496B1 true KR101452496B1 (en) | 2014-10-22 |
Family
ID=40114158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080044159A KR101452496B1 (en) | 2007-05-10 | 2008-05-13 | Data transfer circuit, solid-state imaging device and camera system |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP2008306695A (en) |
KR (1) | KR101452496B1 (en) |
CN (1) | CN101304470B (en) |
TW (1) | TWI364982B (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4953959B2 (en) * | 2007-07-25 | 2012-06-13 | パナソニック株式会社 | Physical quantity detection device and driving method thereof |
JP4953970B2 (en) * | 2007-08-03 | 2012-06-13 | パナソニック株式会社 | Physical quantity detection device and driving method thereof |
JP4803261B2 (en) * | 2009-01-16 | 2011-10-26 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device and camera system |
JP5407523B2 (en) * | 2009-04-24 | 2014-02-05 | ソニー株式会社 | Integrating AD converter, solid-state imaging device, and camera system |
JP5429547B2 (en) * | 2009-10-02 | 2014-02-26 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device, imaging device, AD conversion method |
JP5619434B2 (en) * | 2010-02-26 | 2014-11-05 | パナソニック株式会社 | Solid-state imaging device and imaging device |
JP5734121B2 (en) * | 2011-07-15 | 2015-06-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Solid-state imaging device |
JP2014078901A (en) | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Sony Corp | Data transfer circuit, imaging element and imaging apparatus |
JP6313652B2 (en) | 2014-05-19 | 2018-04-18 | オリンパス株式会社 | Image sensor |
WO2016170833A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | ソニー株式会社 | Solid state imaging element, semiconductor device, and electronic instrument |
KR102382835B1 (en) * | 2015-12-03 | 2022-04-06 | 삼성전자주식회사 | Image sensor supportind various operating modes and operating method thereof |
CN109120868B (en) * | 2018-07-26 | 2020-10-27 | 西安理工大学 | Self-adaptive synchronous driving system and driving method of super-large area array image sensor |
JP2021057635A (en) * | 2019-09-26 | 2021-04-08 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image processing apparatus |
JP2023002353A (en) * | 2021-06-22 | 2023-01-10 | キヤノン株式会社 | Photoelectric conversion device, camera module, endoscope, endoscope system, and apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000340778A (en) | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Nec Corp | Image sensor |
JP2005303648A (en) | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Sony Corp | Ad converting method, ad converting device, semiconductor device for detecting physical value distribution, and electronic equipment |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05250280A (en) * | 1992-03-09 | 1993-09-28 | Fujitsu Ltd | Data transfer method |
JPH08221315A (en) * | 1995-02-15 | 1996-08-30 | Hitachi Ltd | Information processor |
JP3171091B2 (en) * | 1996-02-14 | 2001-05-28 | 日本電気株式会社 | Liquid crystal image signal control method and control circuit |
JPH10143424A (en) * | 1996-11-13 | 1998-05-29 | Mitsubishi Electric Corp | Memory system |
JP3958446B2 (en) * | 1998-09-22 | 2007-08-15 | 富士通株式会社 | Semiconductor memory device and method for testing semiconductor memory device |
JP2002359289A (en) * | 2001-03-29 | 2002-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device equipped with process monitor circuit, and testing method and manufacturing method therefor |
JP3530845B2 (en) * | 2002-02-07 | 2004-05-24 | キヤノン株式会社 | Imaging device, camera, and information processing device |
JP4743469B2 (en) * | 2003-03-25 | 2011-08-10 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor integrated circuit device and clock distribution method |
JP4457613B2 (en) * | 2003-09-04 | 2010-04-28 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device |
JP2006114966A (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | Multichannel amplifier ic, multichannel amplifier ic-mounted flexible substrate, and method of testing multichannel amplifier ic |
JP4529834B2 (en) * | 2005-07-29 | 2010-08-25 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and imaging device |
-
2007
- 2007-09-28 JP JP2007256856A patent/JP2008306695A/en active Pending
-
2008
- 2008-04-17 TW TW097113996A patent/TWI364982B/en not_active IP Right Cessation
- 2008-05-12 CN CN2008100970587A patent/CN101304470B/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-13 KR KR1020080044159A patent/KR101452496B1/en not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-10-31 JP JP2012240741A patent/JP5447631B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000340778A (en) | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Nec Corp | Image sensor |
JP2005303648A (en) | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Sony Corp | Ad converting method, ad converting device, semiconductor device for detecting physical value distribution, and electronic equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101304470B (en) | 2012-02-08 |
KR20080099833A (en) | 2008-11-13 |
TWI364982B (en) | 2012-05-21 |
JP2013034246A (en) | 2013-02-14 |
CN101304470A (en) | 2008-11-12 |
JP5447631B2 (en) | 2014-03-19 |
JP2008306695A (en) | 2008-12-18 |
TW200904166A (en) | 2009-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101452496B1 (en) | Data transfer circuit, solid-state imaging device and camera system | |
US7903160B2 (en) | Data transfer circuit, solid-state imaging device and camera | |
US8278613B2 (en) | Image sensing apparatus and image sensing system | |
KR101455400B1 (en) | Solid-state imaging device, imaging apparatus, and electronic apparatus | |
JP4803261B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system | |
KR101182971B1 (en) | Ad conversion device, semiconductor device, cmos image sensor, and imaging apparatus | |
KR101521950B1 (en) | Solid state imaging element and camera system | |
US8405749B2 (en) | Solid-state imaging device, data transfer circuit, and camera system for compensating for circuit variations during image readout | |
KR101446356B1 (en) | Data transfer circuit, solid-state imaging device, and camera system | |
KR101509433B1 (en) | data output circuit and CIS including the same | |
US20070057156A1 (en) | Solid-state image pickup device and output method thereof | |
JP5251592B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging device, semiconductor device | |
JP2009088769A (en) | Solid-state imaging device, drive control method, and imaging apparatus | |
TWI337494B (en) | Image sensor, module and electronic device | |
US8363139B2 (en) | Imaging device having hierarchical buses | |
WO2010131418A1 (en) | Solid state imaging apparatus | |
JP2011171889A (en) | Solid-state imaging element and imaging apparatus | |
JP2008283457A (en) | Data transfer circuit, solid-state image sensor, and camera system | |
CN112243098B (en) | Switch driver circuit and imaging system comprising same | |
JP5070945B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging device | |
JP6662137B2 (en) | Photoelectric conversion element, image reading device, and image forming device | |
JP2006262512A (en) | Camera system | |
JP2010166162A (en) | Linear sensor and image reader | |
JP2017175454A (en) | Photoelectric conversion element, image reader and image forming apparatus | |
JP2009089049A (en) | Semiconductor device, solid-state imaging element, and camera system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171011 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |