KR20060020230A - Ｃｍｏｓ 이미지 센서 - Google Patents

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KR20060020230A
KR20060020230A KR1020040069031A KR20040069031A KR20060020230A KR 20060020230 A KR20060020230 A KR 20060020230A KR 1020040069031 A KR1020040069031 A KR 1020040069031A KR 20040069031 A KR20040069031 A KR 20040069031A KR 20060020230 A KR20060020230 A KR 20060020230A
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bus
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cds
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column
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KR1020040069031A
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김영진
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매그나칩 반도체 유한회사
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
    • H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction

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Abstract

본 발명은 서브-샘플링 모드에서 아날로그 데이터 버스를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 CMOS 이미지 센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치된 픽셀어레이부; 상기 픽셀 어레이부의 하단측에 배치되며 상기 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling, 이하 'CDS'라고 함)로 구성된 CDS부; 컬럼선택신호를 생성하기 위한 컬럼 드라이버; 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스; 상기 제1 및 제2 아날로그데이터버스로 부터 픽셀 데이터를 인가받아 이를 처리하기 위한 아날로그신호처리부; 서브-샘플링 모드에 따라 버스선택신호를 생성하기 위한 버스선택신호 생성부; 및 상기 컬럼선택신호에 응답하여 상기 CDS의 출력을 인가받고, 상기 버스선택신호에 응답하여 상기 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가하는 버스 선택부를 복수개 구비하는 버스선택부어레이를 구비하는 CMOS 이미지 센서를 제공한다.
미리보기, 서브 샘플링, 아날로그 데이터 버스, 멀티, 선택

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서{CMOS IMAGE SENSOR}
도 1은 종래기술에 따른 싱글 아날로그데이터버스를 갖는 CMOS 이미지 센서의 구성도.
도 2는 도 1의 CMOS 이미지센서의 아날로그 데이터 버스의 픽셀 데이터를 도시한 도면.
도 3은 또 다른 종래기술에 따른 듀얼-아날로그데이터버스를 갖는 CMOS 이미지 센서의 구성도.
도 4는 도 3의 CMOS 이미지센서의 아날로그 데이터 버스의 픽셀 데이터를 도시한 도면.
도 5는 서브-샘플링 하는 경우에 따른 아날로그 데이터 버스의 픽셀 데이터를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 구성도.
도 7은 도 6의 버스선택부의 연결관계를 구체적으로 도시한 도면.
도 8a 내지 도 8c는 도 6의 CMOS 이미지 센서의 아날로그 데이터 버스의 픽셀 데이터를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
610, 620, … , 670, 680 : 버스 선택부
700 : 버스선택신호 생성부
420, 440 : 아날로그 데이터 버스
본 발명은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서(Image sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서브-샘플링 시 프레임 속도를 향상시킬 수 있는 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 이미지 센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이 중 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 CMOS 집적 회로 제조 기술을 이용하여 픽셀 어레이를 구성하고 이를 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인 휴대용 시스템에 매우 유용하다.
한편, 종래 어레이로 구성된 픽셀을 가진 이미지 센서의 해상도는 CIF급(10만 화소) 또는 VGA급(30만 화소)이 주류였다. 이들의 어레이는 CIF급은 약 350× 290 정도의 어레이 크기를, 그리고 VGA 급은 약 650×480 정도의 어레이로 구성 된다.
다음에서는 전술한 바와 같은 해상도를 갖는 픽셀 어레이를 구비하는 CMOS 이미지 센서가 이미지 데이터를 샘플링하여 처리하는 과정을 도면을 참조하여 살펴보도록 한다
도 1은 종래기술에 따른 싱글 아날로그데이터버스를 갖는 CMOS 이미지 센서로서, 픽셀로 부터 얻어진 이미지 데이터(아날로그 신호)가 처리되는 과정을 보여주는 구성도이다.
도면에 도시된 바와같이, CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Freen), B(Blue) 픽셀(Pixel)들이 로우(row) 방향으로 N개, 컬럼(column) 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치되어 픽셀어레이(11)를 구성하고 있으며, 각 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling)로 구성된 CDS부(12)가 픽셀어레이부(11)의 하부측에 배치된다. 픽셀어레이부(11) 우측에는 CDS부(12)로 부터 출력된 아날로그 신호를 처리하기 위한 ASP부(Analog Signal Processor)(13)가 배치된다.
CDS는 각 픽셀에서 리셋 신호(Reset signal) 및 데이터 신호(Data signal)를 각각 샘플링하여 아날로그 데이터 버스(15)에 실어주고, ASP부(13)에서는 리셋신호와 데이터신호의 차이값을 구한 다음 증폭하는 기능을 한다. 따라서, 실질적인 피사체의 이미지에 대한 순수한 픽셀 데이터를 얻도록 한다.
픽셀의 데이터를 읽을 때, 픽셀어레이부(11)의 어느한 로우(row)의 픽셀들은 동시(동일 클럭)에 한꺼번에 CDS부(12)의 각 CDS로 전달되며, CDS의 출력은 컬럼드 라이버(14)에 제어받아 아날로그 데이터 버스(15)를 통해 순차적으로 ASP부(13)로 전달되어 처리된다. 이와같이, 픽셀데이터 add<0>, add<1>, add<2>, …가 아날로그 데이터 버스(15)를 통해 순차적으로 전송되는 것을 도시한 것이 도 2이다.
전술한 CMOS 이미지센서는 어느 하나의 로우(row)가 선택되면 그 로우에 해당하는 각각의 픽셀 신호(리셋신호 및 데이터신호)들이 해당 CDS에 저장되고, 그 다음에 컬럼 드라이버(14)에 의해 순차적으로 각 CDS의 신호가 하나의 아날로그 데이터 버스(15)를 통해 ASP부(13)에 전달되는 방식을 채택하고 있다.
그런데, 근래에는 100만 화소, 130만 화소, 200만 화소, 심지어는 300만 화소의 MEGA급 제품들이 출시되고 있다.
이와같이 해상도가 증가하여 하나의 로우에 연결된 픽셀의 개수가 증가함에 따라, 이를 샘플링하기 위한 CDS도 증가해야한다. 그런데, CDS가 증가하게되면, 그 증가분 만큼 많은 개수의 CDS가 아날로그 데이터 버스에 공통으로 접속되어 아날로그 데이터 버스의 부하 커패시턴스를 증가시킨다.
때문에 싱글 아날로그데이터버스를 갖는 CMOS 이미지센서는 고속 동작이 어렵게 되며, 픽셀데이터 상호간에 타임 마진이 적어지기 때문에 소자의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 따라서, 이를 해결하기 위해 듀얼 또는 멀티-아날로그데이터버스 방식을 이용한다.
도 3은 또 다른 종래기술에 따른 듀얼-아날로그데이터버스를 갖는 CMOS 이미지센서이다.
도면에 도시된 바와같이, CDS부(22)에서 출력된 신호는 아날로그 데이터 버 스(25a 및 25b)를 통해 ASP부(23)로 전달되는 바, 아날로그 데이터 버스는 제1 아날로그데이터버스(25a)와 제2 아날로그데이터버스(25b)로 구성된다. 그리고 출력제어부(26)는 CDS 출력단과 아날로그 데이터 버스를 연결하는 통상의 스위치로 구성된다.
도 4는 도 3의 CMOS 이미지센서의 제1 및 제2 아날로그데이터버스를 통해 전송되는 픽셀데이터를 도시한 도면으로서, 이를 참조하여 간략히 동작을 살펴보도로고 한다.
CDS부(22)의 각 CDS의 출력은 컬럼드라이버(24)에서 생성된 선택신호(CS0, CS1, CS2....)에 제어받는 출력제어부(26)에 의해서 제1 또는 제2 아날로그데이터버스(25a 및 25b)에 실린다. 즉, 동일 로우에서도 짝수번째 컬럼에 위치하는 픽셀데이터 add<0>, add<2>, add<4>, …는 제1 아날로그데이터버스(25a)에 인가되며, 홀수번째 컬럼에 위치하는 픽셀데이터 add<1>, add<3>, add<5>, …는 제2 아날로그데이터버스(25b)에 인가된다.
그러므로, 전술한 바와같은 CMOS 이미지 센서는 두개의 아날로그 데이터 버스를 통해 픽셀 데이터를 전송하므로, 신호처리 속도를 향상시킬 뿐 아니라, 픽셀 데이터 간의 옵셋을 최소화할 수 있어 화질을 개선할 수 있다.
한편, 근래의 MEGA급 이미지 센서를 이용하는 대부분의 어플리케이션들은 미리보기(Preview) 기능이나, 서브-샘플링(Sub-Sampling) 기능을 제공하고 있다.
서브-샘플링 기능이란 전체 어레이의 데이터 중 행과 열 방향으로 N개의 데이터 중 1개의 데이터만 뽑아서 해상도가 낮은 새로운 이미지를 만드는 방법이다. 예를 들어, 100×100 어레이의 이미지를 1/4 서브 샘플링하여 50×50 어레이의 이미지를 만드는 방법이다.
이와같은 서브-샘플링 기능은 모바일 핸드폰에 부착되어 있는 카메라에서 많이 응용된다. 즉, 모바일 핸드폰에 부착된 카메라에서 정지사진은 MEGA급 이지만, 실제로 전면 LCD에는 VGA급, 또는 CIF급으로 표현되므로, 이러한 경우 서브-샘플링 기능이 사용된다. 서브-샘플링 기능을 사용하는 이유는 LCD의 해상도가 MEGA급 보다 작기 때문이며, 또한 디스플레이되는 이미지의 프레임 속도를 더욱 향상시키기 위해서 MEGA급의 픽셀 정보를 모두 다 읽는 것이 아니라 서브 샘플링 기능을 통해서 VGA급 이나 CIF급으로 출력하는 것이다.
도 5는 듀얼 아날로그데이터버스를 갖는 CMOS 이미지센서가 전술한 바와같은 1/4 서브-샘플링을 수행하는 경우, 제1 및 제2 아날로그데이터버스(25a 및 25b)를 통해 전송되는 픽셀 데이터를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 아날로그 데이터 버스(25a)로만 픽셀 데이터 add<0>, add<2>, add<4>, …가 전송되고, 제2 아날로그데이터 버스(25b)로는 픽셀 데이터가 전송되지 않는 것을 알 수 있다.
이는 CMOS 이미지센서가 1/4 서브-샘플링을 수행하게 되면, 하나의 로우에서 짝수번째 위치하는 픽셀 데이터 add<0>, add<2>, add<4>, …만이 전송되기 때문으로, 짝수번째 위치하는 픽셀 데이터를 전송하는 제1 아날로그 데이터버스(25a)만으로 데이터가 전송된다.
따라서, 전술한 CMOS이미지센서를 사용하여 1/4 서브-샘플링을 수행하면, 서 브-샘플링으로 픽셀 데이터의 양은 1/2로 줄어들지만 이들 픽셀데이터가 하나의 아날로그데이터버스를 통해 전송된다. 픽셀 데이터의 양은 줄어들었지만 아날로그 데이터 버스를 효율적으로 사용되지 못해 프레임의 속도가 향상되지 않는다.
한편, 전술한 CMOS 이미지센서를 사용하여 서브-샘플링 모드를 지원하는 경우에는 서브-샘플링 모드임에도 불구하고 이미지의 프레임 속도를 향상시키기 못하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 서브-샘플링 모드에서 아날로그 데이터 버스를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 CMOS 이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치된 픽셀어레이부; 상기 픽셀 어레이부의 하단측에 배치되며 상기 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling, 이하 'CDS'라고 함)로 구성된 CDS부; 컬럼선택신호를 생성하기 위한 컬럼 드라이버; 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스; 상기 제1 및 제2 아날로그데이터버스로 부터 픽셀 데이터를 인가받아 이를 처리하기 위한 아날로그신호처리 부; 서브-샘플링 모드에 따라 버스선택신호를 생성하기 위한 버스선택신호 생성부; 및 상기 컬럼선택신호에 응답하여 상기 CDS의 출력을 인가받고, 상기 버스선택신호에 응답하여 상기 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가하는 버스 선택부를 복수개 구비하는 버스선택부어레이를 구비한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CMOS 이미지 센서의 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치된 픽셀어레이부(100)와, 픽셀 어레이부(100)의 하단측에 배치되며 상기 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling)로 구성된 CDS부(200)와, 컬럼선택신호(CS)를 생성하기 위한 컬럼 드라이버(500)와, 픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(420, 440)와, 제1 및 제2 아날로그데이터버스(420, 440)로 부터 픽셀 데이터를 인가받아 이를 처리하기 위한 ASP부(300)와, 서브-샘플링 모드에 따라 버스선택신호(bus_slt)를 생성하기 위한 버스선택신호 생성부(700)와, 컬럼선택신호(CS)에 응답하여 CDS의 출력을 인가받고 버스선택신호(bus_slt)에 응답하여 이를 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스(420, 440)에 인가하는 복수의 버스 선택부를 구비하는 버스선택부어레이(600)를 구비한다.
전술한 바와같은 버스선택부어레이(600)를 다음의 도 7를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 7은 각 n번째 부터 n+7번째 위치하는 CDS의 출력단과, 이들의 출력을 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스에 선택적으로 인가시키기 위한 버스 선택부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
각 CDS의 출력단과 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스(420, 440) 사이에 배치된 버스선택부(610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680)는 각 CDS마다 별도로 구비되며 동일한 소자로 구현되므로, 버스 선택부 610만을 살펴보도록 한다.
도면을 참조하면, 버스선택부(610)는 컬럼선택신호(CSn)에 제어받으며 CDS의 출력단에 한 노드가 접속된 스위치(SW1)와, 버스선택신호 A를 게이트 입력으로 가지며 스위치의 다른 노드(N1)와 제1 아날로그 데이터 버스(420) 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 NMOS 트랜지스터(NM1)와, 반전된 버스 선택신호 /A를 게이트 입력으로 가지며 스위치의 다른 노드(N1)와 제2 아날로그 데이터 버스(440) 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 NMOS 트랜지스터(NM2)를 구비한다.
버스선택부(610)는 버스선택신호 A와, 이를 반전시킨 버스선택신호 /A에 제어받는 NMOS 트랜지스터 NM1 및 NM2로 인해, 컬럼선택신호(CSn)가 활성화되면 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스(420, 440) 중 어느 하나에 CDS의 출력신호가 반드시 인가된다. 그리고 버스선택부(610)는 해당 버스선택신호 A가 논리레벨 'H'를 가지면, 제1 아날로그데이터버스(420)에 픽셀 데이터를 인가하며, 버스선택신호 A가 논리레벨 'L'를 가지면 제2 아날로그 데이터 버스(440)에 픽셀 데이터를 인가한다.
또한, 본 실시예에서는 4개의 버스선택부가 각각 다른 버스선택신호를 인가받는데, 이는 CMOS 이미지센서가 1/4 및 1/16 서브-샘플링을 지원하는 경우를 보여주기 위한 것으로, 서로 다른 8개의 제어신호를 인가받는 버스선택부가 하나의 묶음으로 반복되어 구현된다.
한편, 종래에는 컬럼에서의 위치에 따라 전송되는 아날로그데이터 버스가 고정되어져 있었던 반면에, 본 발명에서는 버스선택신호를 통해 인가될 아날로그 데이터 버스를 선택할 수 있어 버스의 사용 효율을 향상시킨다.
도 8a및 도 8c는 CMOS 이미지 센서의 동작 모드에 따라 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스를 통해 전송되는 픽셀 데이터를 도시한 도면이다.
또한, CMOS 이미지 센서의 동작모드에 따라 활성화되는 버스 선택신호 (A, B, C, D, E, F, G) 및 버스 선택부(610, 620, 630, 640, …)의 동작을 정리한 것이 하기 표 1이다.
다음에서는 도 6 내지 도 8과 하기 표 1를 참조하여, CMOS 이미지 센서의 동작을 살펴보도록 한다. 참고적으로 하기 표 1에서 N은 0이상의 정수를 나타낸다.
A B C D E F G H
노말모드 1 0 1 0 1 0 1 0
1/4 서브-샘플링(2×N 어드레스) 1 X 0 X 1 X 0 X
1/4 서브-샘플링(2×(N+1) 어드레스) X 1 X 0 X 1 X 0
1/16 서브-샘플링(4×N 어드레스) 1 X X X 0 X X X
1/16 서브-샘플링(4×(N+1) 어드레스) X 1 X X X 0 X X
1/16 서브-샘플링(4×(N+2) 어드레스) X X 1 X X X 0 X
1/16 서브-샘플링(4×(N+3) 어드레스) X X X 1 X X X 0

먼저, 노말모드에서 픽셀 데이터를 읽는 과정을 살펴보면, 픽셀어레이부(100)의 어느한 로우(row)의 픽셀들은 동시(동일 클럭)에 한꺼번에 CDS부(200)의 각 CDS(210, 220, 230, 240, …)로 전달된다. 각 CDS(210, 220, 230, 240, …)의 출력은 컬럼 선택신호(CSn, CSn+1, CSn+2, CSn+3, …)에 의해 버스선택부(610, 620, 630, 640, …)에 인가되며, 버스선택부(610, 620, 630, 640, …)는 버스선택신호 (A, B, C, D, E, F, G, H)에 응답하여 짝수번째 CDS(210, 230, …)의 픽셀 데이터(add<0>, add<2>, …)는 제1 아날로그 데이터 버스(420)에, 홀수번째 CDS(220, 240)의 픽셀 데이터(add<1>, add<3>, …)는 제2 아날로그 데이터버스(440)에 인가한다. 이와같이, 노말모드에서 제1 및 제2 아날로그 데이터버스(420, 440)를 통해 전송되는 픽셀 데이터를 도시한 것이 도 8a이다.
이어, 제1 및 제2 아날로그데이터 버스(420, 440)의 픽셀 데이터는 ASP부(300)에 전달되어 처리된다.
상기 표 1에 도시된 바와같이, 노말모드에서 버스선택신호 생성부(700)는 짝수번째 위치하는 버스선택부(610, 630, …)의 버스선택신호 A, C, E, G는 논리레벨 'H'를, 홀수번째 위치하는 버스 선택부(620, 640)의 버스 선택신호 B, D, F, H는 논리레벨 'L'를 갖도록 한다.
참고적으로, 컬럼드라이버(500)는 어드레스 0번지 부터 차례로 어드레싱한다.
다음으로, CMOS 이미지 센서가 1/4 서브-샘플링을 수행하는 경우를 살펴보도 록 한다.
1/4 서브-샘플링 수행 시, 시작어드레스가 0번지인 경우 CMOS 이미지센서는 하나의 로우에서 짝수번째 위치하는 픽셀 데이터만을 샘플링하며, 시작 어드레스가 1번지인 경우에는 홀수번째의 픽셀 데이터만을 샘플링 한다.
이 중 1/4 서브-샘플링 수행 시 시작어드레스가 0번지인 경우를 살펴보면, 컬럼드라이버(500)는 짝수번째의 픽셀 데이터만이 인가되도록 컬럼선택신호 CSn, CSn+2, CSn+4, CSn+6를 활성화시키며, 홀수번째의 픽셀 데이터를 위한 컬럼선택신호 CSn+1, CSn+3, CSn+5, CSn+7는 비활성화시킨다.
또한, 활성화된 버스선택부(610, 630, 650, 670)에 인가되는 버스선택신호 A 및 E는 논리레벨 'H'를, 버스선택신호 C 및 G는 논리레벨 'L'를 갖도록 하여, 버스선택부 610에 인가된 픽셀데이터는 제1 아날로그 데이터 버스(420)에, 버스선택부 630에 인가된 픽셀 데이터는 제2 아날로그 데이터 버스(440)에 인가되도록 한다.
전술한 바와같이 1/4 서브-샘플링 수행 시, 버스선택신호 생성부(700)는 활성화된 버스선택부에 해당하는 버스선택신호가 교대로 논리레벨 'H'와 'L'를 갖도록 생성한다. 이는 샘플링된 짝수번째 픽셀데이터가 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스로 나뉘어 출력되도록 하기 위한 것으로, 아날로그 데이터 버스를 효율적으로 사용할 수 있다.
반면, 홀수번째 위치하는 버스선택부(620, 640, 660, 680)는 컬럼선택신호 CSn+1, CSn+3, CSn+5, CSn+7가 비활성화되어 픽셀 데이터를 인가받지 못 하므로, 버스선 택신호 B, D, F, H의 논리레벨에 상관없이 픽셀 데이터를 아날로그 데이터 버스에 인가할 수 없다. 이와같이, 홀수번째 위치하는 버스선택부에 인가되는 버스선택신호의 논리레벨이 의미가 없으므로, 상기 표 1에는 Don't Care의 의미인 X로 표기된다.
또한, 상기 표 1에 표기된 바와같이 CMOS 이미지 센서가 시작어드레스를 1번지로 하여 1/4 서브-샘플링을 수행하는 경우, 홀수번째 위치하는 버스선택부(620, 640)에 인가되는 버스선택신호 CSn+1, CSn+3가 교대로 논리레벨 'H'와 'L'를 가져, 샘플링된 홀수번째 픽셀 데이터가 제1 및 제2 아날로그 데이터버스(420, 440)에 나뉘어 인가되는 것을 알 수 있다.
그러므로, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 서브-샘플링 모드 및 시작어드레스의 번지에 따라 활성화된 버스선택부에 한해, 이들에 인가되는 버스선택신호를 교대로 활성화시킨다. 따라서, 서브-샘플링된 픽셀 데이터가 나뉘어 아날로그데이터버스에 인가되므로서, 아날로그 데이터 버스가 효율적으로 사용된다.
한편, CMOS이미지 센서가 1/16 서브-샘플링 하는 경우, 컬럼드라이버는 4×N, 4×(N+1), 4×(N+2), 4×(N+3),으로 어드레싱하여 CDS의 픽셀 데이터를 버스선택부에 인가한다. 따라서, 버스선택부는 4개당 하나씩만 활성화되며, 시작어드레스의 번지에 따라 활성화되는 버스선택부가 달라진다. 버스선택신호 생성부(700)는 이들 활성화된 버스선택부에 인가되는 버스선택신호가 교대로 논리레벨 'H'와 'L'를 갖도록 생성하므로서, 샘플링된 픽셀 데이터가 교대로 제1 또는 제2 아날로그데 이터버스(420, 440)에 인가되도록 한다.
이와같이 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 복수의 아날로그 데이터 버스 중 샘플링된 데이터가 인가될 버스를 제어신호를 통해 선택할 수 있어, 서브-샘플링 시 버스를 효율적으로 사용할 수 있다. 따라서, 프레임 속도를 향상시킨다.
한편, 전술한 본 발명에서는 CMOS 이미지 센서가 1/4 또는 1/16 서브-샘플링을 수행하는 경우만을 예시하였으나, 이에 제한 받지 않으며 CMOS 이미지 센서는 1/2N 서브-샘플링 구현이 가능하다.
또한, 전술한 본 발명에서는 픽셀 데이터를 전송하기 위한 아날로그 데이터 버스가 두개인 경우를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 픽셀 데이터가 인가될 버스를 선택하는 것으로 버스의 개수에 상관없이 적용 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 복수의 아날로그 데이터 버스 중 샘플링된 데이터가 인가될 버스를 버스선택신호를 통해 선택할 수 있으므로, 서브-샘플링 시 버스를 효율적으로 사용할 수 있어 프레임 속도를 향상시킨다.

Claims (7)

  1. 픽셀 데이터를 아날로그신호처리부에 전송하기 위한 N개 아날로그 데이터버스;
    픽셀 데이터를 샘플링하기 위한 M개 CDS(Correlated Double Sampling, 이하 'CDS'라고 함);
    상기 CDS의 픽셀 데이터가 출력되도록 컬럼선택신호를 생성하는 컬럼드라이버;
    상기 컬럼 선택신호에 응답하여 상기 CDS로 부터 출력된 픽셀 데이터를 인가받고, 버스선택신호에 응답하여 상기 N개의 아날로그 데이터 버스 중 어느 하나에 선택하여 인가하기 위한 버스선택부를 M개 구비하는 버스선택부 어레이;
    서브-샘플링 모드에 따라 상기 버스선택신호를 생성하기 위한 버스-선택신호 생성부
    를 포함하는 CMOS 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버스선택부는,
    상기 컬럼선택신호에 제어받으며, 상기 해당 CDS의 출력노드에 자신의 한 노드가 접속된 제1 스위치;
    상기 버스선택신호에 제어받으며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제1 아날로그 데이터버스 사이에 접속된 제2 스위치; 및
    반전된 상기 버스선택신호에 제어받으며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제2 아날로그 데이터 버스 사이에 접속된 제3 스위치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버스선택부는,
    상기 컬럼선택신호에 제어받으며, 상기 해당 CDS의 출력노드에 자신의 한 노드가 접속된 제4 스위치;
    상기 버스선택신호를 게이트 입력으로 가지며 제어받으며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제1 아날로그 데이터버스 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 제1 NMOS트랜지스터; 및
    반전된 상기 버스선택신호를 게이트 입력으로 가지며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제2 아날로그 데이터 버스 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 제2 NMOS 트랜지스터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  4. R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀들이 로우 방향으로 N개, 컬럼 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치된 픽셀어레이부;
    상기 픽셀 어레이부의 하단측에 배치되며 상기 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling, 이하 'CDS'라고 함)로 구성된 CDS부;
    컬럼선택신호를 생성하기 위한 컬럼 드라이버;
    픽셀 데이터를 전송하기 위한 제1 및 제2 아날로그 데이터 버스;
    상기 제1 및 제2 아날로그데이터버스로 부터 픽셀 데이터를 인가받아 이를 처리하기 위한 아날로그신호처리부;
    서브-샘플링 모드에 따라 버스선택신호를 생성하기 위한 버스선택신호 생성부; 및
    상기 컬럼선택신호에 응답하여 상기 CDS의 출력을 인가받고, 상기 버스선택신호에 응답하여 상기 제1 또는 제2 아날로그 데이터 버스에 인가하는 버스 선택부를 복수개 구비하는 버스선택부어레이
    를 구비하는 CMOS 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버스선택부는,
    상기 컬럼선택신호에 제어받으며, 상기 해당 CDS의 출력노드에 자신의 한 노드가 접속된 제1 스위치;
    상기 버스선택신호에 제어받으며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제1 아날로그 데이터버스 사이에 접속된 제2 스위치; 및
    반전된 상기 버스선택신호에 제어받으며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제2 아날로그 데이터 버스 사이에 접속된 제3 스위치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버스선택부는,
    상기 컬럼선택신호에 제어받으며, 상기 해당 CDS의 출력노드에 자신의 한 노드가 접속된 제4 스위치;
    상기 버스선택신호를 게이트 입력으로 가지며 제어받으며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제1 아날로그 데이터버스 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 제1 NMOS트랜지스터; 및
    반전된 상기 버스선택신호를 게이트 입력으로 가지며, 상기 제1 스위치의 다른 노드와 제2 아날로그 데이터 버스 사이에 드레인-소스 경로를 갖는 제2 NMOS 트랜지스터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  7. 픽셀 데이터를 전송하기 위한 M개의 아날로그 데이터 버스;
    하나의 픽셀 데이터를 샘플링 하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling, 이하 'CDS'라고 함); 및
    상기 CDS의 픽셀 데이터를 상기 M개의 아날로그 데이터 버스에 인가하기 위한 M개의 경로
    를 포함하는 CMOS 이미지 센서.
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