KR20070070990A - Image sensor having automatic black level compensation function and method for compensating black level automatically - Google Patents

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KR20070070990A KR1020050134085A KR20050134085A KR20070070990A KR 20070070990 A KR20070070990 A KR 20070070990A KR 1020050134085 A KR1020050134085 A KR 1020050134085A KR 20050134085 A KR20050134085 A KR 20050134085A KR 20070070990 A KR20070070990 A KR 20070070990A
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Abstract

An image sensor having an automatic black level compensation function and a method for automatically compensating for a black level are provided to prevent the characteristic of the image sensor from deterioration irrespective of the environment in which the image sensor is used and effectively remove a black level. An image sensor includes a pixel array(110) and an offset compensator(100). The pixel array includes a first pixel group(111) and a second pixel group(112). The offset compensator compares an offset average value of pixel data read from the first pixel groups for each column line with an initial first offset value to generate an updated second offset value and compensates for pixel data read from the second pixel group by using the second offset value.

Description

자동 블랙 레벨 보상 기능을 갖는 이미지 센서 및 자동 블랙 레벨 보상방법{IMAGE SENSOR HAVING AUTOMATIC BLACK LEVEL COMPENSATION FUNCTION AND METHOD FOR COMPENSATING BLACK LEVEL AUTOMATICALLY}Image sensor with automatic black level compensation and automatic black level compensation {IMAGE SENSOR HAVING AUTOMATIC BLACK LEVEL COMPENSATION FUNCTION AND METHOD FOR COMPENSATING BLACK LEVEL AUTOMATICALLY}

도 1은 일반적인 이미지 센서에서 발생되는 오프셋(offset)을 설명하기 위하여 도시한 도면.1 is a diagram illustrating an offset generated in a general image sensor.

도 2는 종래기술에 따른 자동 블랙 레벨 기능을 갖는 이미지 센서의 구성을 도시한 블럭도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an image sensor having an automatic black level function according to the prior art.

도 3은 도 2에 도시된 화소 배열부의 구조를 설명하기 위하여 도시한 도면.FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the pixel array unit shown in FIG. 2; FIG.

도 4는 도 2에 도시된 이미지 센서에서 발생되는 문제점을 설명하기 위하여 도시한 파형도.4 is a waveform diagram illustrating a problem occurring in the image sensor illustrated in FIG. 2.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동 블랙 레벨 기능을 갖는 이미지 센서의 구성을 도시한 블럭도.5 is a block diagram showing a configuration of an image sensor having an automatic black level function according to an embodiment of the present invention.

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

10, 110 : 화소 배열부10, 110: pixel array unit

11, 111 : 제1 화소군11, 111: first pixel group

12, 112 : 제2 화소군12, 112: second pixel group

13, 113 : 제3 화소군13, 113: 3rd pixel group

20, 120 : 로우 디코더20, 120: low decoder

30, 130 : 컬럼 디코더30, 130: column decoder

40, 140 : 아날로그 라인 버퍼40, 140: analog line buffer

50, 150 : PGA50, 150: PGA

60, 160 : ADC60, 160: ADC

70, 170 : 라인 버퍼70, 170: line buffer

80, 180 : 비교부80, 180: comparison unit

90, 190 : 타이밍 제어부90, 190: timing controller

100 : 오프셋 보상부100: offset compensation unit

본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 블랙 레벨(black level), 즉 암신호(dark current)를 자동으로 보상할 수 있는 이미지 센서 및 블랙 레벨 보상방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor design techniques, and more particularly, to an image sensor and a black level compensation method capable of automatically compensating a black level, that is, a dark current.

최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. Recently, the demand of digital cameras is exploding with the development of video communication using the Internet. Moreover, the demand for small camera modules increases as the popularity of mobile communication terminals such as PDAs equipped with cameras, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), Code Division Multiple Access (CDMA) terminals, etc. increases. Doing.

카메라 모듈은 기본적으로 이미지 센서를 포함한다. 일반적으로, 이미지 센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 소자를 말한다. 이러한 이미지 센서로는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device, 이하, CCD라 함)와 시모스(CMOS; Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서가 널리 사용되고 있다. The camera module basically includes an image sensor. In general, an image sensor refers to a device that converts an optical image into an electrical signal. As such an image sensor, a charge coupled device (hereinafter referred to as a CCD) and a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor are widely used.

CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소모가 많으며, 제조공정시 마스크 공정 수가 많아 공정이 복잡하고, 시그날 프로세싱 회로(signal processing circuit)를 칩 내에 구현할 수 없어 원 칩(one chip)화가 어렵다는 등의 여러 단점이 있다. 이에 반해, 시모스 이미지 센서는 하나의 단일 칩 상에 제어, 구동 및 신호 처리 회로의 모놀리식 집적화가 가능하기 때문에 최근에 보다 주목을 받고 있다. 게다가, 시모스 이미지 센서는 저전압 동작 및 저전력 소모, 주변기기와의 호환성 및 표준 CMOS 제조 공정의 유용성으로 인하여 기존의 CCD에 비해 잠재적으로 적은 비용을 제공한다. CCD has a complicated driving method, high power consumption, complicated process due to the large number of mask processes in the manufacturing process, and it is difficult to realize a signal processing circuit in a chip, making it difficult to make one chip. There are disadvantages. In contrast, CMOS image sensors are receiving more attention recently because of the monolithic integration of control, drive, and signal processing circuitry on a single chip. In addition, CMOS image sensors offer potentially lower cost than conventional CCDs due to low voltage operation and low power consumption, compatibility with peripherals, and the availability of standard CMOS fabrication processes.

이미지 센서, 특히 시모스 이미지 센서의 경우 반도체 소자로 이루어져 있기 때문에 제조공정 또는 외부 환경에 의해 불필요한 전류 성분이 발생한다. 이러한 전류를 암전류라 한다. 암전류 발생시 이미지 센서 내에는 광학적 요인 외의 신호 성분이 포함되어 아주 어두운 환경, 즉 빛을 가하지 않는 환경에서도 일정 치의 신호레벨이 검출된다. 이러한 신호레벨은 열 잡음 및 시스템 잡음으로 블랙 레벨이라 한다. Since an image sensor, especially a CMOS image sensor, is made of a semiconductor device, unnecessary current components are generated by a manufacturing process or an external environment. This current is called dark current. When dark current is generated, signal components other than optical factors are included in the image sensor to detect a certain signal level even in a very dark environment, that is, no light. This signal level is called the black level as thermal noise and system noise.

실제 동일한 빛이 이미지 센서에 입사되더라도 각각의 화소 간의 변동과 아날로그 신호 처리 경로 간의 오프셋(offset)과 이득 증폭값의 차이로 인하여 아날로그 신호의 최종 출력단인 아날로그 디지털 컨버터(analog digital converter)를 통해 출력된 출력값이 동일한 디지털 코드(digital code)값이 아닌 서로 다른 코드 값을 갖는다. Even though the same light is actually incident on the image sensor, it is output through the analog digital converter which is the final output terminal of the analog signal due to the variation between each pixel and the difference between the offset and the gain amplification value between the analog signal processing paths. The output values have different code values rather than the same digital code value.

도 1에 도시된 바와 같이, 입력의 초기값에 어떠한 빛도 없는 상태에서 초기값을 '127code'로 셋팅(setting)을 하면, 전체 출력의 평균값이 '127code'가 되어야 하나, 실제 공정 상의 차이로 인해 서로 일치하지 않게 된다. 이는, 각각의 화소마다 서로 다른 데이터 값을 출력으로 내보내기 때문이다. 실제 초기에 입력보다 전체적으로 작은 값을 갖는 경우 평균을 구하면 네가티브 오프셋(negative offset)(-)을 갖게 되고, 반대인 경우 초기값보다 큰 포지티브 오프셋(positive offset)(+)을 갖는다. As shown in FIG. 1, when the initial value is set to '127 code' in the absence of any light at the initial value of the input, the average value of the total output should be '127 code', This makes them inconsistent with each other. This is because different data values are output to each pixel. If the average value is actually smaller than the input at the initial stage, the average value has a negative offset (-), and in the opposite case, it has a positive offset (+) greater than the initial value.

이러한 현상을 제거하기 위하여 제안된 회로가 ABLC(Automatic Black Level Compensation) 회로이다. The proposed circuit to eliminate this phenomenon is the Automatic Black Level Compensation (ABLC) circuit.

도 2는 종래기술에 따른 ABLC 회로를 구비한 이미지 센서를 도시한 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 이미지 센서의 화소 어레이를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating an image sensor having an ABLC circuit according to the related art, and FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel array of the image sensor illustrated in FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 이미지 센서는 빛에 반응하는 성질을 극대화시키도록 화소를 가로 N개, 세로 M개(N, M은 자연수)로 배치하여, 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하는 제1 화소군(11), 즉 코아 화소(core pixel) 배열부와, 제1 화소군(11)의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋(offset) 값을 산출하기 위한 제2 화소군(12)과, 광이 완전히 차단되어 더미(dummy) 화소군으로 기능하는 제3 화소군(13)을 포함하는 화소 배열부(10)를 구비한다. 2 and 3, the image sensor according to the prior art is arranged in N pixels horizontally, M vertically (N, M is a natural number) to maximize the response to light, to the image coming from the outside The first pixel group 11, that is, a core pixel array unit for sensing information about the pixel array, and one side and the other side in the column direction of the first pixel group 11 are arranged to offset the black level with respect to the constituent pixels. and a pixel array unit 10 including a second pixel group 12 for calculating an offset value and a third pixel group 13 in which light is completely blocked to function as a dummy pixel group. .

구체적으로 설명하면 다음과 같다. Specifically, it is as follows.

로우 디코더(row decoder)(20)에 의해 로우 라인(row line)별로 선택된 화소 배열부(10)의 제2 화소군(12)로부터 신호를 전달받아 버퍼링하는 아날로그 라인 버퍼부(analog line buffer)(40)와, 컬럼 디코더(column decoder)(30)의 제어에 응답하여 컬럼 라인(column line)별로 아날로그 라인 버퍼부(33)로부터 출력되는 화소 데이터를 증폭하기 위한 이득 증폭부, 예컨대 프로그램어블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier; 이하, PGA라 함)(50)와, PGA(50)의 출력신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter; 이하, ADC라 함)(60)와, 제2 화소군(12)의 화소 데이터(블랙 레벨 문턱값)를 프레임별 평균값(Frame_everage_offset)을 저장하는 라인 버퍼(line buffer)(70)와, 라인 버퍼(70)에 저장된 프레임별 평균값과 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)을 비교하는 비교부(80)와, 비교부(80)의 결과에 따라 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)에 응답하여 PGA(50)를 제어하는 타이밍 제어부(90)를 구비한 다. An analog line buffer unit which receives and buffers a signal from the second pixel group 12 of the pixel array unit 10 selected for each row line by a row decoder 20 ( 40 and a gain amplifier, for example, a programmable gain amplifier, for amplifying pixel data output from the analog line buffer unit 33 for each column line in response to the control of the column decoder 30. A programmable gain amplifier (hereinafter referred to as PGA) 50, an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as an ADC) 60 for converting the output signal of the PGA 50 into a digital signal; A line buffer 70 that stores the pixel data (black level threshold) of the two pixel groups 12 and a frame-specific average value Frame_everage_offset, and an average and initial offset value for each frame stored in the line buffer 70. Comparison unit 80 for comparing (ADC_initial_offset) and the ratio In response to the updated offset value (ADC_update_offset) in accordance with the result of unit 80 it is provided with a timing controller 90 for controlling the PGA (50).

이러한 구성을 갖는 종래기술에 따른 이미지 센서를 이용한 자동 블랙 보상방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to the automatic black compensation method using the image sensor according to the prior art having such a configuration as follows.

한 프레임 내에 구성된 모든 제2 화소군(12)으로부터 화소 데이터를 독출(readout)한 후 프레임별 평균값을 계산하여 라인 버퍼(70)에 저장한다. 라인 버퍼(70)에 저장된 프레임별 평균값(Frame_everage_offset)과 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)을 비교하여 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)을 갱신한다. After reading out the pixel data from all the second pixel groups 12 configured in one frame, the average value of each frame is calculated and stored in the line buffer 70. The updated offset value ADC_update_offset is updated by comparing the average value of each frame (Frame_everage_offset) and the initial offset value (ADC_initial_offset) stored in the line buffer 70.

이후, 타이밍 제어부(90)는 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)에 응답하여 PGA(50)의 이득값을 제어한다. PGA(50)는 타이밍 제어부(90)에 의해 설정된 이득값을 이용하여 제1 화소군(11)으로부터 독출된 화소 데이터를 증폭시켜 보상해준다.Thereafter, the timing controller 90 controls the gain value of the PGA 50 in response to the updated offset value ADC_update_offset. The PGA 50 amplifies and compensates pixel data read from the first pixel group 11 by using the gain value set by the timing controller 90.

그러나, 종래기술에 따른 이미지 센서를 이용한 ABLC 방법에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 이득값이 1배일 경우(A) 오프셋의 차이가 크지 않아 어느 정도 오프셋을 제거할 수는 있으나, 실제 이미지 촬영시 저조도에서 이득값을 6배 정도로 증가시키면 오프셋도 동일하게 6배(B)로 증가하게 되고, 이로 인하여, 프레임별 오프셋 평균을 구해 보상을 하는 경우 오히려 오프셋은 더 크게 차이가 벌어지는 문제가 발생된다. 또한, 종래기술에 따른 이미지 센서에서는 PGA를 이용하여 정수배로 이득값을 조정하도록 설계되기 때문에 타이밍 제어부를 통한 세밀한 이득값 조정이 사실상 불가능하다. However, in the ABLC method using an image sensor according to the related art, when the gain value is 1 times (A), the offset is not large so that the offset can be removed to some extent, but the actual image is taken. If the gain value is increased by about 6 times in low light, the offset is also increased by 6 times (B). This causes a problem in that the offset becomes wider when the average compensation for each frame is obtained. Further, in the image sensor according to the related art, since the gain value is designed to be adjusted by an integer multiple using the PGA, fine gain value adjustment through the timing controller is virtually impossible.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용 환경, 즉 노말(normal) 환경 및 저조도 환경하에서 무관하게 특성 저하를 방지할 수 있는 이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide an image sensor capable of preventing deterioration of characteristics regardless of a use environment, that is, a normal environment and a low light environment. .

또한, 본 발명은 이미지 센서의 블랙 레벨을 효과적으로 제거할 수 있는 이미지 센서의 자동 블랙 레벨 보상방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide an automatic black level compensation method of an image sensor that can effectively remove the black level of the image sensor.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 제1 및 제2 화소군을 포함하는 화소 배열부와, 상기 제1 화소군으로부터 독출된 화소 데이터의 컬럼 라인별 오프셋 평균값과 초기 제1 오프셋 값을 비교하여 업데이트된 제2 오프셋 값을 생성하고, 상기 제2 오프셋 값을 이용하여 상기 제2 화소군으로부터 독출된 화소 데이터를 보상해주는 오프셋 보상부를 포함하는 이미지 센서를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a pixel array unit including first and second pixel groups, an offset average value for each column line of pixel data read from the first pixel group, and And an offset compensator configured to compare an initial first offset value to generate an updated second offset value, and to compensate for pixel data read from the second pixel group using the second offset value.

또한, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 이미징 센싱을 위한 제1 화소군과, 블랙 레벨 보상을 위한 제2 화소군을 포함하는 화소 배열부의 포함하는 이미지 센서의 자동 블랙 레벨 보상방법에 있어서, 상기 제2 화소군으로부터 독출된 화소 데이터의 컬럼 라인별 오프셋 평균값을 계산하는 단계와, 상기 평균값과 초기 제1 오프셋 값을 비교하여 업데이트된 제2 오프셋 값 을 갱신하는 단계와, 상기 제2 오프셋 값을 이용하여 상기 제1 화소군의 화소 데이터를 보상해주는 단계를 포함하는 이미지 센서의 자동 블랙 레벨 보상방법을 제공한다. In addition, according to an aspect of the present invention, there is provided an automatic image sensor including a pixel array including a first pixel group for imaging sensing and a second pixel group for black level compensation. A black level compensation method, comprising: calculating an offset average value for each column line of pixel data read from the second pixel group, and updating the updated second offset value by comparing the average value with an initial first offset value And compensating for the pixel data of the first pixel group using the second offset value.

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 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 기능을 수행하는 동일 요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same elements performing the same function.

실시예Example

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ABLC 회로를 구비한 이미지 센서를 도시한 구성도이다. 5 is a block diagram illustrating an image sensor having an ABLC circuit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 화소 배열부(110)와, 화소 배열부(110)의 제2 화소군(112)로부터 독출된 화소 데이터의 컬럼 라인별 오프셋 평균값(Column_everage_offset)과 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)을 비교하여 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)을 생성하고, 업데이트된 오프셋 값을 이용하여 제1 화소군(111)으로부터 독출된 화소 데이터를 보상해주는 오프셋 보상부(100)를 포함한다. Referring to FIG. 5, an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention may include an offset average value of each column line of pixel data read from the pixel array unit 110 and the second pixel group 112 of the pixel array unit 110. An offset compensation unit 100 for generating an updated offset value ADC_update_offset by comparing the column_everage_offset) and the initial offset value ADC_initial_offset, and compensating pixel data read from the first pixel group 111 using the updated offset value. ).

오프셋 보상부(100)는 화소 배열부(110)의 제2 화소군(112)을 검출한 후 칼 럼 라인별로 평균값을 계산하고, 계산된 칼럼 라인별 평균값을 저장하는 라인 버퍼(170)와, 라인 버퍼(170)에 저장된 칼럼 라인별 오프셋 평균값(Column_everage_offset)과 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)을 비교하는 비교부(180)와, 비교부(180)의 비교 결과에 응답하여 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)에 응답하여 ADC(160)의 코드(code) 값을 제어하는 타이밍 제어부(190)를 포함한다.The offset compensator 100 detects the second pixel group 112 of the pixel array 110, calculates an average value for each column line, and stores a calculated average value for each column line, and a line buffer 170. Comparator 180 comparing the offset average value (Column_everage_offset) and the initial offset value (ADC_initial_offset) for each column line stored in the line buffer 170 and the updated offset value (ADC_update_offset) in response to the comparison result of the comparator 180 In response, the timing controller 190 controls a code value of the ADC 160.

구체적으로 설명하면 다음과 같다. Specifically, it is as follows.

화소 배열부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 빛에 반응하는 성질을 극대화시키도록 화소를 가로 N개, 세로 M개(N, M은 자연수)로 배치하여, 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하는 제1 화소군(111)과, 제1 화소군(111)의 열방향의 일측 및 타측에 배열되어 그 구성 화소에 대한 블랙 레벨의 오프셋 값을 산출하기 위한 제2 화소군(112)과, 광이 완전히 차단되어 더미 화소군으로 기능하는 제3 화소군(113)을 포함한다. As illustrated in FIG. 3, the pixel array unit 110 arranges pixels horizontally and horizontally and M vertically (N and M are natural numbers) so as to maximize light response properties. The first pixel group 111 for sensing information and the second pixel group 112 arranged at one side and the other side in the column direction of the first pixel group 111 to calculate a black level offset value for the constituent pixel. ) And a third pixel group 113 that completely blocks light and functions as a dummy pixel group.

아날로그 라인 버퍼(140)는 로우 디코더(120)에 의해 선택된 화소 배열부(110)의 제1 화소군(111)과 제2 화소군(112)의 화소 데이터를 로우 라인별로 입력받아 버퍼링하여 저장한 후 칼럼 디코더(130)의 제어신호에 응답하여 순차적으로 PGA(150)로 출력한다. 또한, 아날로그 라인 버퍼부(140)는 화소 배열부(110)로부터 독출된 화소 데이터에 대해 상호 연관된 이중 샘플링(Correlated Double Sampling) 동작을 수행한다. The analog line buffer 140 receives and buffers the pixel data of the first pixel group 111 and the second pixel group 112 of the pixel array unit 110 selected by the row decoder 120 for each row line and stores the buffered data. After that, the output signal is sequentially output to the PGA 150 in response to the control signal of the column decoder 130. In addition, the analog line buffer unit 140 performs a correlated double sampling operation on the pixel data read from the pixel array unit 110.

PGA(150)는 아날로그 라인 버퍼부(140)로부터 순차적으로 출력된 화소 데이 터를 미리 설정된 이득값으로 증폭시켜 출력한다. 예컨대, 저조도 환경하에서는 노말 환경에 비해 이득값을 높게 설정한다. The PGA 150 amplifies and outputs the pixel data sequentially output from the analog line buffer unit 140 to a preset gain value. For example, under low light conditions, the gain value is set higher than that of the normal environment.

ADC(160)는 PGA(150)로부터 출력된 화소 데이터를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 타이밍 제어부(190)로부터 출력된 코드값 제어신호에 응답하여 제 1 화소군(111)으로부터 독출된 화소 데이터의 코드값을 보상하여 준다. 예컨대, 타이밍 제어부(190)로부터 '3code'를 보상하라는 제어신호가 입력되면, 현재 화소 데이터의 디지털 코드값이 '117code'인 경우 현재 화소 데이터의 디지털 코드값에 '3code'를 가산해 준다. The ADC 160 converts the pixel data output from the PGA 150 into a digital signal and outputs the digital signal. At this time, the code value of the pixel data read from the first pixel group 111 is compensated for in response to the code value control signal output from the timing controller 190. For example, when a control signal for compensating '3code' is input from the timing controller 190, when the digital code value of the current pixel data is '117code', '3code' is added to the digital code value of the current pixel data.

라인 버퍼부(170)는 ADC(160)로부터 출력된 제2 화소군(112)의 칼럼라인별 오프셋 평균값을 저장한다. The line buffer unit 170 stores the offset average value of each column line of the second pixel group 112 output from the ADC 160.

비교부(180)는 라인 버퍼부(170)에 저장된 컬럼라인별 오프셋 평균값(Column_everage_offset)과 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 업데이트 오프셋 값(ADC_update_offset)을 갱신하여 출력한다. 예컨대, 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)이 '120code'이고, 컬럼 라인별 오프셋 평균값이 '117code'인 경우 업데이트 오프셋 값(ADC_update_offset)은 '+3code'가 되고, 반대로 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)이 '120code'이고, 컬럼라인별 평균값(Column_everage_offset)이 '123code'가 되면 업데이트 오프셋 값(ADC_update_offset)은 '-3code'가 된다. The comparison unit 180 compares the offset average value Column_everage_offset for each column line stored in the line buffer unit 170 with the initial offset value ADC_initial_offset, and updates and outputs the update offset value ADC_update_offset according to the comparison result. For example, when the initial offset value (ADC_initial_offset) is '120code' and the offset average value per column line is '117code', the update offset value (ADC_update_offset) becomes '+ 3code' and conversely, the initial offset value (ADC_initial_offset) is '120code' When the average value (Column_everage_offset) for each column line becomes '123code', the update offset value (ADC_update_offset) becomes '-3code'.

타이밍 제어부(190)는 비교부(180)로부터 출력된 업데이트 오프셋 값(ADC_update_offset)에 응답하여 ADC(160)를 제어한다. 즉, 업데이트 오프셋 값 (ADC_update_offset)이 '+3code'인 경우 ADC(160)로 하여금 현재 화소 데이터(제1 화소군의 화소 데이터)의 디지털 코드값에 '+3code'를 가산하여 출력하도록 제어한다. The timing controller 190 controls the ADC 160 in response to the update offset value ADC_update_offset output from the comparator 180. That is, when the update offset value ADC_update_offset is '+ 3code', the ADC 160 controls to add '+ 3code' to the digital code value of the current pixel data (pixel data of the first pixel group).

이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 이용한 자동 블랙 보상방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to the automatic black compensation method using an image sensor according to an embodiment of the present invention having such a configuration as follows.

제2 화소군(12)으로부터 화소 데이터를 독출(readout)한 후 컬럼 라인별 오프셋 평균값을 계산하여 라인 버퍼(170)에 저장한다. 라인 버퍼(170)에 저장된 컬럼 라인별 오프셋 평균값(Column_everage_offset)과 초기 오프셋 값(ADC_initial_offset)을 비교하여 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)을 갱신한다. After reading out the pixel data from the second pixel group 12, an offset average value for each column line is calculated and stored in the line buffer 170. The updated offset value ADC_update_offset is updated by comparing the offset average value Column_everage_offset for each column line stored in the line buffer 170 with the initial offset value ADC_initial_offset.

이후, 타이밍 제어부(190)는 업데이트된 오프셋 값(ADC_update_offset)에 응답하여 ADC(160)의 코드값을 제어한다. ADC(160)는 타이밍 제어부(190)에 의해 설정된 코드값을 이용하여 제1 화소군(111)으로부터 독출된 화소 데이터의 코드값을 보상한다.Thereafter, the timing controller 190 controls the code value of the ADC 160 in response to the updated offset value ADC_update_offset. The ADC 160 compensates the code value of the pixel data read from the first pixel group 111 by using the code value set by the timing controller 190.

한편, 전술한 초기 오프셋 값은 외부에서 제어가 가능하며, 임의로 설정될 수 있다. Meanwhile, the above-described initial offset value can be controlled externally and can be arbitrarily set.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 블랙 레벨의 오프셋을 검출하기 위한 더미 화소의 화소 데이터를 컬럼 라인별로 오프셋 평균값을 계산하고, 계산된 컬럼 라인별 오프셋 평균값을 이용하여 보상해줄 오프셋 값을 결정하고, 결정된 오프셋 값으로 실제 화소 데이터를 보상해줌으로써 사용 환경과 무관하게 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다. 결국, 원하는 이미지를 얻을 수 있어 화질을 개선시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, an offset average value of pixel data of a dummy pixel for detecting a black level offset is calculated for each column line, and an offset value to be compensated using the calculated offset average value for each column line is determined. By compensating the actual pixel data with the determined offset value, the deterioration of the device characteristic can be prevented regardless of the use environment. As a result, the desired image can be obtained and the image quality can be improved.

또한, 본 발명에 의하면, PGA를 통해 이득값을 보상해주는 것이 아니라, ADC를 통해 코드값을 보상하여 줌으로써 간편하게 블랙 레벨을 효과적으로 제거할 수 있다. In addition, according to the present invention, the black level can be effectively removed simply by compensating the code value through the ADC, rather than compensating the gain value through the PGA.

Claims (3)

제1 및 제2 화소군을 포함하는 화소 배열부; 및A pixel array unit including first and second pixel groups; And 상기 제1 화소군으로부터 독출된 화소 데이터의 컬럼 라인별 오프셋 평균값과 초기 제1 오프셋 값을 비교하여 업데이트된 제2 오프셋 값을 생성하고, 상기 제2 오프셋 값을 이용하여 상기 제2 화소군으로부터 독출된 화소 데이터를 보상해주는 오프셋 보상부An updated second offset value is generated by comparing an offset average value of each column line of the pixel data read from the first pixel group with an initial first offset value, and reading from the second pixel group by using the second offset value. Offset Compensator for Compensated Pixel Data 를 포함하는 이미지 센서.Image sensor comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 오프셋 보상부는, The offset compensation unit, 상기 컬럼 라인별 오프셋 평균값을 저장하는 라인 버퍼;A line buffer to store the offset average value of each column line; 상기 평균값과 상기 제1 오프셋 값을 비교하여 상기 제2 오프셋 값을 갱신하여 출력하는 비교부; A comparison unit comparing the average value with the first offset value and updating and outputting the second offset value; 상기 제2 오프셋 값에 응답하여 코드값 제어신호를 출력하는 타이밍 제어부; 및 A timing controller configured to output a code value control signal in response to the second offset value; And 상기 코드값 제어신호에 응답하여 상기 제2 화소군으로부터 독출된 화소 데이터를 보상해주는 아날로그 디지털 컨버터An analog-digital converter for compensating pixel data read from the second pixel group in response to the code value control signal 를 포함하는 이미지 센서. Image sensor comprising a. 이미징 센싱을 위한 제1 화소군과, 블랙 레벨 보상을 위한 제2 화소군을 포함하는 화소 배열부의 포함하는 이미지 센서의 자동 블랙 레벨 보상방법에 있어서, An automatic black level compensation method of an image sensor including a pixel array unit including a first pixel group for imaging sensing and a second pixel group for black level compensation, the method comprising: 상기 제2 화소군으로부터 독출된 화소 데이터의 컬럼 라인별 오프셋 평균값을 계산하는 단계;Calculating an offset average value for each column line of the pixel data read from the second pixel group; 상기 평균값과 초기 제1 오프셋 값을 비교하여 업데이트된 제2 오프셋 값을 갱신하는 단계; 및Comparing the average value with an initial first offset value to update an updated second offset value; And 상기 제2 오프셋 값을 이용하여 상기 제1 화소군의 화소 데이터를 보상해주는 단계Compensating pixel data of the first pixel group by using the second offset value 를 포함하는 이미지 센서의 자동 블랙 레벨 보상방법.Automatic black level compensation method of the image sensor comprising a.
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