KR20070069873A - Apparatus and method for improving black signal in cmos image sensor - Google Patents

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Abstract

An image sensor for improving a black signal and a black signal improving method of the image sensor are provided to remove a black line formed on a light-shielded region around an active cell and perform ABLC(Auto Black Level Compensation) by using data obtained from pixels to calculate a correct dark current value. A CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor includes a unit pixel, an active pixel array, and an ADC(Analog-to-Digital Conversion) block. The unit pixel includes a transfer transistor for transferring photocharges generated in a photo-diode to a sensing node in response to a first control signal and a reset transistor for discharging charges stored at the sensing node in response to a second control signal. The active pixel array includes a plurality of unit pixels. The CMOS image sensor includes a black line in the active pixel array in order to calculate a dark current.

Description

블랙 시그널 개선 이미지 센서 및 그 개선 방법{apparatus and method for improving black signal in CMOS image sensor}Black signal improvement image sensor and its improvement {apparatus and method for improving black signal in CMOS image sensor}

도 1a는 종래의 ABLC(Auto black level compensation) 블록도.1A is a conventional Auto black level compensation (ABLC) block diagram.

도 1b는 종래의 ABLC 처리 흐름도.1B is a conventional ABLC processing flow diagram.

도 2는 종래 기술의 일실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조도.2 is a structural diagram of a CMOS image sensor according to an embodiment of the prior art;

도 3은 종래 기술의 다른 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조도.3 is a structural diagram of a CMOS image sensor according to another embodiment of the prior art;

도 4는 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀 회로도. 4 is a unit pixel circuit diagram of a typical CMOS image sensor.

도 5는 본 발명에 따른 ABLC 블록도.5 is an ABLC block diagram in accordance with the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 ABLC 처리 흐름도.6 is an ABLC processing flow chart in accordance with the present invention.

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

30: 화소배열부 33: 아날로그 라인 버퍼부30: pixel array unit 33: analog line buffer unit

32a: 로디코더 32b: 칼럼디코더 32a: Rod Decoder 32b: Column Decoder

Tx: 전송 트랜지스터 Rx: 리셋 트랜지스터 Tx: transfer transistor Rx: reset transistor

본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 픽셀 어레이부의 액티브 셀을 블랙라인의 일부로 활용함으로써 블랙 시그널(암전류: dark current)의 영향을 최소화하고 양질의 미이지를 얻을 수 있는 이미지 센서 및 암전류 개선 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to an image sensor and a method for improving dark current by minimizing the influence of a black signal (dark current) and obtaining a good image by utilizing an active cell of a pixel array unit as part of a black line. It is about.

일반적으로, 이미지 센서의 이용분야는 스틸 카메라, PC카메라, 의학용, 완구용, 휴대용 단말기등 다양하다. 이미지 센서는 블랙 시그널이 여러 환경에서 각기 다른 값으로 생성하게 되는데 이는 출력 화면을 전체적으로 뿌옇게 만드는 현상을 초래한다. 따라서 좋은 이미지를 얻기 위해서는 환경에 따라 변환하는 블랙 시그널을 해결해야 한다.In general, the field of use of the image sensor is a variety of still cameras, PC cameras, medical, toys, portable terminals. The image sensor generates black signals with different values in different environments, causing the output screen to become cloudy overall. Therefore, to get a good image, you have to solve the black signal that converts according to the environment.

CMOS 이미지 센서는 기본적으로 블랙 시그널을 가지고 있다. 이 블랙 시그널에 의해서 출력되는 이미지가 뿌옇게 변색되어 보인다. 여기서 블랙 시그널이란 센서에 빛이 전혀 들어가지 않은 상태에서 출력되는 시그널 코드 레벨을 말한다. 이론적으로 빛이 전혀 인가되지 않는 상태에서 출력되는 코드값은 0 이어야 한다. 그러나 실제로는 빛을 전혀 인가하지 않은 상태에서도 픽셀이나 아날로그 채널의 기본적인 노이즈에 의해 출력되는 데이터는 0 코드가 아니라 어느 정도 높은 코드값을 가지게 된다. 보통 5코드 정도의 값을 가지는데 심할 경우 10코드 이상의 높은 블랙 시그널값을 가질 경우도 있다. CMOS image sensors have a black signal by default. The image output by this black signal looks whitish. In this case, the black signal refers to the signal code level that is output when no light enters the sensor. Theoretically, the code value should be 0 when no light is applied. However, in reality, even when no light is applied, data output by the basic noise of a pixel or an analog channel has a rather high code value, not 0 code. It usually has a value of about 5 codes, but in some cases, it may have a high black signal value of 10 codes or more.

위와 같은 블랙 시그널을 막기 위해서 ABLC(Auto black level compensation) 이라는 알고리즘을 사용한다. 이 알고리즘은 도 1a과 같이 액티브 픽셀(1)의 아래 위 2개씩의 라인을 메틸로 덮어서(이하, 블랙라인(2)이라 칭함) 빛이 전혀 인가되지 못하게 한 상태에서 그 출력 데이터의 평균을 산출하는 것이다. 빛이 전혀 인가되지 않은 상태이므로 이론상의 출력 코드값은 0이 되지만 실제 전체 평균을 산출하면 5코드 정도의 코드값이 출력되며 이를 ADC 블록의 offset DAC 에 계산된 평균값만큼 빼주는 코드값을 인가함으로써 실제 출력 코드도 0이 되게끔 만들어 주는 것이다. 도면에 도시된 ADC블록(3)은 일력받은 아날로그 데이터를 디지털 값으로 변환하는 동작을 수행하고, 디지털 블록(4)은 디지털로 변환된 값에서의 오프셋 값을 결정하는 기능을 수행하는데 아래에 구체적으로 설명될 것이다. In order to prevent the above black signal, an algorithm called auto black level compensation (ABLC) is used. This algorithm calculates the average of the output data in a state in which light is not applied at all by covering the two lines of the upper and lower lines of the active pixel 1 with the methyl (hereinafter referred to as the black line 2) as shown in FIG. It is. Since no light is applied at all, the theoretical output code value is 0, but when the actual average is calculated, a code value of about 5 codes is output. It also causes the output code to be zero. The ADC block 3 shown in the figure performs an operation of converting the received analog data into a digital value, and the digital block 4 performs a function of determining an offset value in the digitally converted value. Will be explained.

도 1a의 블랙라인을 처리하는 과정을 도시한 도 1b를 참조하면, 먼저 블랙 라인의 전체 평균을 구하고 그 결과값을 초기에 넣어준 offsetDAC의 초기(initial) 값과의 차를 구해서 더 높은 코드가 나오면 offsetDAC 에 -코드값을 넣어주고 초기(initial) 값보다 낮은 코드가 나오면 offset DAC 에 + 코드값을 넣어 주어 빛이 인가되지 않았을 때의 이론 코드인 0 코드를 맞추어 주는 것이다. Referring to FIG. 1B, which illustrates the process of processing the black line of FIG. 1A, first, the overall average of the black lines is calculated, and the difference between the initial value of offsetDAC and the initial value of the offsetDAC is initially obtained. If it comes out, put-code value to offsetDAC and if it is lower than initial value, put + code value to offset DAC to match 0 code which is the theoretical code when light is not applied.

액티브셀의 각 ADC 데이터를 구성하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 블랙라인으로부터 데이터를 읽어와(11), ADC블록에서 디지털 값을 형성하게 되는데(12), 이때 OffsetDAC(초기)값과 블랙라인의 데이터를 합하여 ADC데이터를 형성하게된다. 디지털 블록에서는 초기 Offset값과 ADC값의 차이를 구하여 OffsetDAC값을 재설정하고(13), 이렇게 재설정된 OffsetDAC값은 ADC블록에서 액티브셀 데이터에 반영되게 된다. Looking specifically at the method of configuring each ADC data of the active cell, first, to read the data from the black line (11), to form a digital value in the ADC block (12), the Offset DAC (initial) value and the black line The sum of the data will form the ADC data. The digital block resets the OffsetDAC value by calculating the difference between the initial Offset value and the ADC value (13), and the reset OffsetDAC value is reflected in the active cell data in the ADC block.

한편, 미합중국특허 공개번호 제 2003/0184666A1 호는 업데이트된 오프셋 값의 타이밍을 조절하는 방법을 개시하고 있는데, 도 2를 통해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Meanwhile, US Patent Publication No. 2003 / 0184666A1 discloses a method of adjusting the timing of an updated offset value, which will be described in more detail with reference to FIG. 2.

먼저, 빛에 반응하는 성질을 극대화 시키도록 화소(Pixel)를 가로 N개, 세로 M개(N,M은 자연수)로 배치하여, 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하는 제1화소군(20) 즉, 코아 화소배열부와, 제1화소군(20)의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2화소군(21) 및 광차단을 위한 제3화소군(22)을 포함하는 화소배열부(30)와, 블랙 레벨의 오프셋 값에 따라 제2화소군(30)의 오프셋 값을 변화시켜 블랙 레벨에 의한 오프셋 변화를 제거하기 위한 오프셋 조정부(31)를 구비하여 구성된다.First, the first pixel group 20 which detects information about an image coming from the outside by arranging the pixels N horizontally and vertically M (N, M are natural numbers) to maximize the response to light. That is, the core pixel array unit and the second pixel group 21 and the light blocking are arranged on one side and the other side in the column direction of the first pixel group 20 to calculate an offset value of the black level with respect to the constituent pixels. The pixel array unit 30 including the third pixel group 22 for changing the offset value of the second pixel group 30 according to the offset value of the black level to remove the offset change caused by the black level. It is comprised with the offset adjustment part 31.

구체적으로, 화소배열부(30)로부터의 신호를 전달받아 버퍼링하는 아날로그 라인 버퍼부(33)와, 아날로그 라인 버퍼부(33)의 출력 즉, 화소데이타을 증폭하기 위한 증폭부(34)와 ADC(35)와 화소배열부(30)의 행과 열을 각각 제어하기위한 로디코더(32a)와, 칼럼디코더(32b)를 구비하며, 오프셋 조정부(31)는 산출된 블랙 레벨의 오프셋 값과 초기설정된 오프셋 값(Initial offset)의 차에 따라 R(적색), G(녹색), B(청색) 각 색상별로 업데이트된 오프셋 값(Update ADC offset)의 타이밍에 맞게 적용하기 위한 타이밍제어부(31a)와, 타이밍제어부(31a)에 의해 제공되는 업데이트된 오프셋 값과 제1화소군(20)으로부터의 아날로그 화소 데이타를 가산하여 아날로그 데이타를 보상하기 위한 가산부(31b)를 포함한다. 아날로그 라인 버퍼부(33)는 선택된 한 행의 화소들의 전압을 감지하여 저장하는 역할을 하며, 증 폭부(34) 예컨대, PGA는 아날로그 라인 버퍼부(33)에 저장된 화소 전압이 작은 경우 이를 증폭하는 역할을 하며, 증폭부(34)를 거친 아날로그 데이타는 색상 보간 및 색상 보정을 위하여 RGB 각각의 이득을 조절할 수 있으며, ADC(35)를 통해 디지탈 값으로 변환되어 출력하게 된다.In detail, the analog line buffer unit 33 receives and buffers a signal from the pixel array unit 30, an output of the analog line buffer unit 33, that is, an amplifier 34 for amplifying pixel data and an ADC ( 35 and a rod decoder 32a for controlling the rows and columns of the pixel array unit 30 and the column decoder 32b, respectively, and the offset adjustment unit 31 includes an offset value of the calculated black level and an initial setting. A timing controller 31a for applying to the timing of the updated ADC offset for each of the colors R (red), G (green), and B (blue) according to the difference between the offset values (Initial offset), And an adder 31b for adding the updated offset value provided by the timing controller 31a and the analog pixel data from the first pixel group 20 to compensate for the analog data. The analog line buffer unit 33 serves to sense and store the voltage of the selected one row of pixels, and the amplifying unit 34, for example, the PGA, amplifies the pixel voltage stored in the analog line buffer unit 33 when it is small. The analog data passed through the amplifier 34 can adjust the gain of RGB for color interpolation and color correction, and is converted into a digital value through the ADC 35 and output.

그러나, 상기 종래의 타이밍 조절역시 특정 지역의 블랙라인만을 참조하기 때문에 정확한 암 전류값을 산출하는 것은 불가능 하다는 문제점이 있었다.However, there is a problem that it is impossible to calculate an accurate dark current value because the conventional timing adjustment also refers only to a black line of a specific region.

한편, 미합중국특허 공개번호 제 2005/0024502A1 호를 참조하면, 픽셀 값을 ADC 변환하기 전 아날로그증폭시에 블랙라인을 통한 오프셋을 고려하는 방법을 개시하고 있다. 구체적으로 도 3을 참조하면, ADC 변환기의 출력과 블랙라인으로부터의 참조신호(도면에 도시되어 있지 않음)를 입력받아 디지털 블록에서 수정(오차) 신호를 생성하면, 이 신호를 기반으로 컴퓨팅 수단 및 DAC에서 상기 아날로그증폭기의이득을 조절하는 오프셋 전압을 생성하게 된다.Meanwhile, referring to US Patent Publication No. 2005 / 0024502A1, a method of considering an offset through a black line in analog amplification before converting a pixel value to an ADC is disclosed. Specifically, referring to FIG. 3, when the output of the ADC converter and the reference signal (not shown) from the black line are input to generate a correction (error) signal in the digital block, the computing means and The DAC generates an offset voltage that adjusts the gain of the analog amplifier.

그러나 블랙라인은 참조하는 픽셀 수와 위치에 따라 이미지 픽셀부에서 사용되는 암전류값을 정확히 대변하지 못하므로 정확한 암전류값을 산출할 수 없다는 문제점이 있었다. 더욱이, 이러한 방식으로도 맞추어 지지 않는 환경이 다양하게 존재한다. 대표적인 경우가 온도에 대한 경우이다. However, since the black line does not accurately represent the dark current value used in the image pixel part according to the number and position of the reference pixel, there is a problem in that the accurate dark current value cannot be calculated. Moreover, there are various environments that do not fit in this way. A representative case is for temperature.

온도의 변화에 따라서는 기존의 ABLC알고리즘으로는 제대로 블랙 시그널을 제거할 수 없다. 칩의 온도가 40℃ 이상 올라가게 되면 화면에 열화 현상이 일어난다. 화면 열화 현상이란 이미지의 컬러가 본래의 컬러 특성을 잃어버리고 다른 컬러를 띄게 되는 현상을 말하는 것이다. 화면 열화가 생길 때 ABLC기능을 끄게 되면 화면 열화 현상이 없어지고 본래의 컬러를 유지하게 된다. 따라서 칩의 온도가 올라가면 ABLC의 영향으로 화면 열화 현상이 생기는 것이다. As the temperature changes, the existing ABLC algorithm cannot remove the black signal properly. If the temperature of the chip rises above 40 ℃, the screen will deteriorate. Screen degradation refers to a phenomenon in which the color of an image loses its original color characteristics and has a different color. Turning off the ABLC function when screen degradation occurs eliminates screen degradation and preserves the original color. Therefore, if the temperature of the chip rises, screen degradation occurs due to the influence of ABLC.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 액티브 셀 주변에 빛이 차단된 영역에 형성하였던 블랙라인을 제거하고, 픽셀부에서 얻은 데이터를 이용하여 ABLC를 수행함으로써, 보다 더 정확한 암전류값을 산출할 수 있는 이미지 센서 및 암전류 개선 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problem, the present invention removes black lines formed in a region where light is blocked around an active cell, and performs ABLC using data obtained from a pixel unit, thereby calculating a more accurate dark current value. It is an object of the present invention to provide an image sensor and a method for improving dark current.

또한, 본 발명은 액티브셀을 이용하여 암전류를 산출함으로써 보다 향상된 영상을 제공할 수 있는 이미지 센서 및 암전류 개선 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an image sensor and a method for improving dark current, which can provide an improved image by calculating a dark current using an active cell.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 제어신호에 응답하여 포토다이오드에 생성된 광전하를 센싱 노드로 운송하기 위한 전송 트랜지스터(Tx) 및 제2 제어신호(Reset)에 응답하여 상기 센싱 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)를 구비한 단위 픽셀, 상기 단위 픽셀이 다수개 형성되어 이루어진 액티브 픽셀 어레이 및 ADC 블록을 가지는 CMOS 이미지 센서에 있어서, 암전류를 산출하기 위하여 상기 액티브 픽셀 어레이내의 일부 라인에 블랙라인을 포함한다.The present invention for achieving the above object, the sensing node in response to the transfer transistor (Tx) and the second control signal (Reset) for transporting the photocharge generated in the photodiode in response to the first control signal to the sensing node. A CMOS image sensor having a unit pixel having a reset transistor (Rx) for discharging charge stored in an active pixel array, an active pixel array having a plurality of unit pixels formed therein, and an ADC block, wherein the active is calculated to calculate a dark current. Some lines in the pixel array include black lines.

또한, 본 발명은, 제1 제어신호에 응답하여 포토다이오드에 생성된 광전하를 센싱 노드로 운송하기 위한 전송 트랜지스터(Tx) 및 제2 제어신호(Reset)에 응답하여 상기 센싱 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)를 구비한 단위 픽셀, 상기 단위 픽셀이 다수개 형성되어 이루어진 액티브 픽셀 어레이 및 ADC 블록을 가지는 CMOS 이미지 센서의 블랙 시그널 개선방법에 있어서, 별도의 독립적인 라인을 사용하지 않고, 상기 액티브 픽셀 어레이내의 일부 라인에 적어도 하나 이상의 블랙라인을 제공하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention is stored in the sensing node in response to the transfer transistor (Tx) and the second control signal (Reset) for transporting the photocharge generated in the photodiode in response to the first control signal to the sensing node. In a method of improving a black signal of a CMOS image sensor having a unit pixel having a reset transistor Rx for discharging charge, an active pixel array having a plurality of unit pixels formed therein, and an ADC block, a separate independent line is provided. Without using, providing at least one black line to some lines in the active pixel array.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 바, 도 4는 일반적인 CMOS 이미지센서의 화소 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 ABLC알고리즘을 수행하는 이미지 센서의 세부 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 ABLC알고리즘을 도시한 흐름도이다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. 4 is a diagram illustrating a pixel structure of a general CMOS image sensor, FIG. 5 is a detailed configuration diagram of an image sensor performing an ABLC algorithm according to the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating an ABLC algorithm according to the present invention. to be.

먼저, 본 발명에서 제안하는 방법은 ABLC 를 수행하는 라인 자체를 실제 동작하는 액티브한 영역의 데이터를 이용하자는 데 그 핵심이 있다. 화면 열화가 생기는 주 원인은 결국에는 ABLC 라인을 통해서 계산된 블랙 시그널값이 실제 사용해야하는 값과 틀리기 때문이다. 온도가 올라가면 액티브한 영역의 값과 ABLC 라인의 값에서 차이가 나는 것은 기본적으로 구조적인 차이 때문이다. 가존의 ABLC라인은 메탈로 덮여져 있다. 실제 액티브한 픽셀은 아무런 물질로도 덮여져 있지 않다. 여기서 온도가 올라갈수록 ABLC라인은 출력 데이터가 더 높은 데이터를 출력할 것이 며 실제 이미지를 생성하는 액티브한 픽셀 블록은 ABLC 라인보다는 낮은 블랙 시그널을 요구하게 된다. First, the method proposed in the present invention has a key point in using the data of the active area that actually operates the line itself that performs the ABLC. The main reason for screen degradation is that the black signal value calculated through the ABLC line eventually differs from the actual value used. When the temperature rises, the difference between the value of the active region and the value of the ABLC line is basically due to structural differences. The existing ABLC line is covered with metal. The actual active pixel is not covered by any material. As the temperature rises, the ABLC line will output higher data, and the active pixel block that produces the actual image will require a lower black signal than the ABLC line.

이와 같은 그 기본 구조적인 특성으로 인해서 온도에 의한 화면 열화는 피하기 어려우며 액티브한 픽셀이 요구하는 블랙 시그널을 구하기 위해서는 액티브한 픽셀에 의거해서 데이터를 얻어내는 것이 가장 정확한 방법이라 하겠다. 이에 메탈로 덮여진 ABLC 라인을 쓰는 것이 아니라 액티브한 픽셀 영역의 데이터를 구해서 블랙 시그널 코드값을 구하는 것이 본 발명의 가장 중요한 특징 중의 하나이다. Due to such basic structural characteristics, screen degradation due to temperature is difficult to avoid, and in order to obtain a black signal required by an active pixel, it is most accurate to obtain data based on the active pixel. It is one of the most important features of the present invention that the black signal code value is obtained by obtaining data of the active pixel region instead of using an ABLC line covered with metal.

전술한 바와 같이, 어떠한 환경에서도 액티브한 블랙 시그널을 구하기 위해서는 액티브 픽셀에서 데이터를 얻는 것이 가장 정확한 것이다. 먼저, 도 4를 통해 CMOS 이미지센서의 화소 구조를 살펴보면, 저전압 포토다이오드(100)와, 제1 제어신호(transfer)에 응답하여 포토다이오드(100)에 생성된 광전하를 센싱 노드(A)로 운송하기 위한 전송 트랜지스터(Tx)와, 다음 신호 검출을 위해 제2 제어신호(Reset)에 응답하여 센싱 노드(A)에 저장되어 있는 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)와, 소스 폴로우(source follower) 역할을 수행하는 드라이브 트랜지스터(NM3) 및 제3 제어신호(Select)에 응답하여 스위칭으로 어드레싱을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(NM4)가 포함되며, 로드 트랜지스터(NM5) 바이어스 전압(Vgg)에 의해 구동되어지게 된다. As described above, in order to obtain an active black signal in any environment, it is most accurate to obtain data from an active pixel. First, referring to FIG. 4, the pixel structure of the CMOS image sensor includes the low voltage photodiode 100 and the photocharge generated in the photodiode 100 in response to the first control signal to the sensing node A. FIG. A transfer transistor Tx for transport, a reset transistor Rx for discharging charge stored in the sensing node A in response to the second control signal Reset for the next signal detection, and a source follower A drive transistor NM3 serving as a source follower and a select transistor NM4 for addressing switching can be included in response to the third control signal Select, and the load transistor NM5 bias voltage Vgg is included. It is driven by.

블랙 시그널을 구하기 위해서 빛이 전혀 인가되지 않는 픽셀의 평균 데이터를 구해야하는데, 이를 집적시간(integration time) 으로 조절할 경우 0의 값을 주어야 하나 기본적으로 10이상의 집적시간을 가지게 되므로 집적시간을 조절할 경우 완전히 빛이 차단된 데이터를 얻을 수가 없다. 따라서 완전히 빛이 차단된 데이터를 얻기 위해서는 픽셀 콘트롤러(controller)을 조절해서 데이터를 얻어야 한다. In order to obtain a black signal, the average data of the pixels to which no light is applied should be obtained. When adjusting this to the integration time, a value of 0 should be given, but since the integration time is basically 10 or more, You can't get data with the light blocked. Therefore, in order to obtain completely blocked data, it is necessary to adjust the pixel controller to obtain the data.

빛이 완전히 차단된 상태를 얻기 위해서는 픽셀 콘트롤러에서 전송트랜지스터(Tx)와 리셋트랜지스터(Rx)를 열어놓아 픽셀 레벨을 0으로 유지시킨 후에, 픽셀 라인의 데이터를 읽을 때 Tx 와 Rx를 닫으면서 바로 Tx를 한번 열어서 데이터를 읽어와야 한다. 이렇게 하면 빛이 차단된 상태와 거의 유사한 데이터를 얻어낼 수 있다. To get the light completely blocked, open the transfer transistor (Tx) and reset transistor (Rx) in the pixel controller to keep the pixel level at 0, and then immediately close the Tx while closing the Tx and Rx when reading the pixel line data. You must open it once to read the data. This allows you to obtain data that is almost similar to the blocked light.

도 5를 참조하면, 사용하는 액티브 라인은 실제 화면을 구성하는 픽셀 중에서 전체 특성을 골고루 가질 수 있도록 전체 액티브 픽셀을 6등분하여 정가운데 경계선을 제외한 나머지 4개의 경계선을 액티브 라인으로 설정하여 데이터를 구하도록 한다. 만일 Height가 1200일 경우 블랙 시그널을 구하기 위한 Row address 는 200, 400, 800, 1000이 되는 것이다. 다음으로 빛이 전혀 인가되지 않는 상태를 구현하기 위해서 전송트랜지스터(Tx) 와 리셋트랜지스터(Rx)를 High 로 유지한 상태에서 해당 라인을 읽을 때, 동시에 전송트랜지스터(Tx)와 리셋트랜지스터(Rx)를 로우로 만들고 바로 다음 클럭에서 전송트랜지스터(Tx)를 하이로 만들면서 데이터를 읽어오면 된다. 이렇게 하면 픽셀에 빛을 전혀 인가하지 않도록 하는 동작이 되는 것이다. Referring to FIG. 5, the active line used is divided into six equal parts of all active pixels so as to have all characteristics among the pixels constituting the actual screen, and the remaining four boundary lines except the boundary line are set as active lines to obtain data. Do it. If the height is 1200, the row address for the black signal is 200, 400, 800, 1000. Next, when the line is read while the transmission transistor (Tx) and reset transistor (Rx) are kept high to implement the state where no light is applied, the transmission transistor (Tx) and the reset transistor (Rx) are simultaneously This is done by reading the data while making it low and making the transfer transistor (Tx) high on the next clock. This is an operation that does not apply light to the pixel at all.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ABLC 알고리즘을 도시한 흐름도이다. 구체적인 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 6 is a flowchart illustrating an ABLC algorithm according to an embodiment of the present invention. Looking at the specific operation in detail as follows.

먼저, 7f 또는 3f 등과 임의의 초기값(Initial)이 주어진 상태에서, 액티브 픽셀 블록내에 기 설정된 ABLC 4 라인(address=200, 400, 800, 1000)에 대한 평균 데이터 값을 산출한다. 이때 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)는 턴온(on) 되어 있는 상태에서(61), 해당 라인을 읽을 때, 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)는 동시에 오프(off) 시키고, 바로 다음 클럭에서 전송 트랜지스터(Tx)를 턴온 시킴으로써(62) 각 라인의 데이터 값을 읽을 수 있다. 물론, 상기 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)의 적절한 타이밍을 갖도록 콘트롤러가 각 제어신호를 제공하여야 함은 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다. First, an average data value for the ABLC 4 lines (address = 200, 400, 800, 1000) set in the active pixel block is calculated in a state where 7f or 3f and an initial value are given. At this time, when the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are turned on (61), when the corresponding line is read, the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are turned off at the same time. The data value of each line can be read by turning on the transfer transistor Tx at the next clock (62). Of course, it will be apparent to those skilled in the art that the controller should provide each control signal to have the proper timing of the transfer transistor Tx and reset transistor Rx.

이어서, ADC블록에서는 상기 액티브 셀의 데이터값과 초기값(OffsetDAC)을 가산하여 ADC 데이터 값을 산출하고(63), 디지털 블록에서는 초기값과 산출된 평균값의 차를 구하여 오프셋 DAC값을 새로이 설정하고(64), 다시 ADC블록에서는 상기 액티브 픽셀에서 산출된 오프셋 DAC 값과 픽셀 데이터 값을 가산하여 새로운 ADC 데이터 값을 산출한다(65).Subsequently, the ADC block calculates the ADC data value by adding the data value of the active cell and the initial value OffsetDAC (63). In the digital block, the offset DAC value is newly set by calculating the difference between the initial value and the calculated average value. In operation 64, the ADC block calculates a new ADC data value by adding the offset DAC value calculated from the active pixel and the pixel data value.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 어떠한 환경에서도 액티브 픽셀에 맞는 블랙 시그널을 얻을 수 있으므로 화면 열화와 같은 현상을 막을 수 있으며 실제에 근접한 데이터를 얻을 수 있다. 또한 추가적인 라인이 필요치 않기 때문에 기존과 같이 픽셀 어레이 상하에 위치하는 블랙라인이 없어지므로 전체 칩의 크기 역시 줄어드는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention as described above, a black signal suitable for an active pixel can be obtained in any environment, and thus, a phenomenon such as screen degradation can be prevented and data close to reality can be obtained. In addition, since there is no need for an additional line, as the existing black line is eliminated above and below the pixel array, the size of the entire chip can be reduced.

또한, 본 발명은 액티브 픽셀 자체에서 블랙 시그널 코드를 산출함으로써 여러 가지 환경에서 실제 값에 근사한 블랙 시그널값을 얻을 수 있으며 이로 인해서 효과적인 ABLC(Auto black level compensation) 동작을 수행할 수 있다. In addition, the present invention can obtain a black signal value approximating the actual value in various environments by calculating the black signal code from the active pixel itself, and thus can perform an effective auto black level compensation (ABLC) operation.

Claims (5)

제1 제어신호에 응답하여 포토다이오드에 생성된 광전하를 센싱 노드로 운송하기 위한 전송 트랜지스터(Tx) 및 제2 제어신호(Reset)에 응답하여 상기 센싱 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)를 구비한 단위 픽셀, 상기 단위 픽셀이 다수개 형성되어 이루어진 액티브 픽셀 어레이 및 ADC 블록을 가지는 CMOS 이미지 센서에 있어서,Reset for discharging the charge stored in the sensing node in response to the second control signal (Reset) and the transfer transistor (Tx) for transporting the photocharge generated in the photodiode in response to the first control signal to the sensing node A CMOS image sensor having a unit pixel having a transistor Rx, an active pixel array in which a plurality of unit pixels are formed, and an ADC block 암전류를 산출하기 위하여 상기 액티브 픽셀 어레이내의 일부 라인에 블랙라인을 포함하는 CMOS 이미지 센서.And a black line on some lines in the active pixel array to produce a dark current. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 블랙라인을 읽기 위한 콘트롤러를 포함하고,A controller for reading the blackline, 상기 콘트롤러는 해당 블랙라인을 어드레싱 할때 상기 전송 트랜지스터(Tx) 및 리셋 랜지스터(Rx)를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.And the controller turns on the transfer transistor (Tx) and the reset transistor (Rx) when addressing the corresponding black line. 제1 제어신호에 응답하여 포토다이오드에 생성된 광전하를 센싱 노드로 운송하기 위한 전송 트랜지스터(Tx) 및 제2 제어신호(Reset)에 응답하여 상기 센싱 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터(Rx)를 구비한 단위 픽 셀, 상기 단위 픽셀이 다수개 형성되어 이루어진 액티브 픽셀 어레이 및 ADC 블록을 가지는 CMOS 이미지 센서의 블랙 시그널 개선방법에 있어서,Reset for discharging the charge stored in the sensing node in response to the second control signal (Reset) and the transfer transistor (Tx) for transporting the photocharge generated in the photodiode in response to the first control signal to the sensing node A method of improving a black signal of a CMOS image sensor having a unit pixel including a transistor Rx, an active pixel array in which a plurality of unit pixels are formed, and an ADC block, 별도의 독립적인 라인을 사용하지 않고, 상기 액티브 픽셀 어레이내의 일부 라인에 적어도 하나 이상의 블랙라인을 제공하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 블랙 시그널 개선방법.Providing at least one black line to some lines in the active pixel array without using separate independent lines. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 방법은,The method, 액티브 픽셀 블록내에 기 설정된 다수의 블랙라인에 대한 평균 데이터 값을 산출하는 단계;Calculating an average data value for a plurality of black lines preset in the active pixel block; ADC변환기에서 상기 액티브 셀의 데이터값과 주어진 초기값을 가산하여 ADC 데이터 값을 산출하는 단계; Calculating an ADC data value by adding a data value of the active cell and a given initial value in an ADC converter; 디지털 블록에서는 초기값과 산출된 평균값의 차를 구하여 오프셋 DAC값을 새로이 설정하는 단계; 및 Setting a new offset DAC value by obtaining a difference between the initial value and the calculated average value in the digital block; And 다시 ADC블록에서는 상기 액티브 픽셀에서 산출된 오프셋 DAC 값과 픽셀 데이터 값을 가산하여 새로운 ADC 데이터 값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 블랙 시그널 개선방법.In the ADC block, the method further comprises calculating a new ADC data value by adding an offset DAC value and a pixel data value calculated in the active pixel. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 평균 데이터 값을 산출하는 단계는,Computing the average data value, 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)는 턴온(on) 되어 있는 상태에서(61), 해당 라인을 읽을 때, 전송 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)는 동시에 오프(off) 시키는 단계; 및In a state in which the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are turned on (61), when the corresponding line is read, the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are simultaneously turned off; And 바로 다음 클럭에서 전송 트랜지스터(Tx)를 턴온 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 블랙 시그널 개선방법.Turning on the transfer transistor (Tx) at the next clock.
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