KR20170089208A - 램프 그라운드 노이즈 제거를 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서 - Google Patents

램프 그라운드 노이즈 제거를 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

본 기술은 램프 그라운드 노이즈 제거를 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로, 램프 그라운드 노이즈를 생성하여 바이어스 전류와 합한 후에 픽셀 바이어싱부에 인가함으로써, 이후 비교부의 상호상관 이중 샘플링 동작에 의해 램프 신호 발생 장치로부터의 램프 그라운드 노이즈가 제거되도록 하기 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서를 제공한다. 이러한 픽셀 바이어스 장치는, 램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부; 상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부; 기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부; 및 픽셀 어레이로부터의 픽셀 신호를 상기 바이어스 전류 생성부로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부를 포함할 수 있다.

Description

램프 그라운드 노이즈 제거를 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서{PIXEL BIAS APPARATUS FOR RAMP GROUND NOISE CANCELLATION, AND CMOS IMAGE SENSOR THEREOF}
본 발명의 몇몇 실시예들은 씨모스 이미지 센서(CIS : CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) Image Sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 램프 그라운드 노이즈를 픽셀 신호에 추가함으로써, 이후 비교부의 상호상관 이중 샘플링(CDS : Correlated Double Sampling) 동작에 의해 램프 신호 발생 장치로부터의 램프 그라운드 노이즈가 제거되도록 하기 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 씨모스 이미지 센서는 고체 촬상 소자와 달리 픽셀 어레이에서 출력되는 아날로그 형태의 신호(픽셀 신호)를 디지털 형태의 신호로 변환하는 동작이 필요한데, 이러한 아날로그 신호에서 디지털 신호로의 변환을 위해서 내부에 고해상도의 아날로그-디지털 변환 장치(ADC : Analog to Digital Converter)를 사용한다.
씨모스 이미지 센서는 아날로그-디지털 변환 장치의 구현 방식에 따라 싱글 아날로그-디지털 변환 장치(Single ADC)를 사용하는 방식과 컬럼 아날로그-디지털 변환 장치(Column ADC)를 사용하는 방식으로 나눌 수 있다.
여기서, 싱글 아날로그-디지털 변환 방식은 고속으로 동작하는 하나의 아날로그-디지털 변환 장치를 사용하여 소정의 정해진 시간 내에 모든 컬럼의 픽셀 어레이에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 방식으로, 씨모스 이미지 센서의 칩 면적을 줄일 수 있는 장점이 있지만 아날로그-디지털 변환 장치가 고속으로 동작하여야 하므로 전력 소모가 큰 단점이 있다.
이에 반하여, 컬럼 아날로그-디지털 변환 방식은 간단한 구조의 아날로그-디지털 변환 장치를 각 컬럼마다 배치하여 구현하는 방식으로, 씨모스 이미지 센서의 칩 면적이 증가되는 단점이 있지만 각 아날로그-디지털 변환 장치가 저속으로 동작하여도 되므로 전력 소모가 적은 장점이 있다.
이러한 컬럼 아날로그-디지털 변환 방식은 픽셀 어레이의 출력 신호인 아날로그 출력 전압에 대하여 상호상관 이중 샘플링(CDS)을 수행하고 그 결과 전압을 저장하며, 또한 램프 신호 발생 장치에서 생성된 램프 신호에 응답해서 상호상관 이중 샘플링 동작에서 저장된 전압을 소정의 기준 전압(램프 신호)과 비교함으로써 디지털 코드 생성을 위한 비교 신호를 제공한다.
상기와 같은 기존의 씨모스 이미지 센서는 램프 신호 발생 장치와 픽셀 어레이 간에 서로 다른 전원을 사용함으로써, 픽셀 어레이 측에서 픽셀 파워 노이즈 및 픽셀 그라운드 노이즈가 발생하고, 램프 신호 발생 장치에서 램프 파워 노이즈 및 램프 그라운드 노이즈가 발생하고 있다. 이러한 여러 노이즈 중에서 픽셀 파워 노이즈, 픽셀 그라운드 노이즈 및 램프 파워 노이즈는 이미 알려진 다양한 기술을 통하여 어느 정도 감소시킬 수 있으나, 램프 그라운드 노이즈는 현재까지 알려진 기술로는 감소시키기 어려운 문제점이 있으며, 그에 따라 램프 그라운드 노이즈로 인하여 신호 왜곡이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예는 램프 그라운드 노이즈를 생성하여 바이어스 전류와 합한 후에 픽셀 바이어싱부에 인가함으로써, 이후 비교부의 상호상관 이중 샘플링(CDS) 동작에 의해 램프 신호 발생 장치로부터의 램프 그라운드 노이즈가 제거되도록 하기 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 바이어스 장치는, 램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부; 상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부; 기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부; 및 픽셀 어레이로부터의 픽셀 신호를 상기 바이어스 전류 생성부로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이; 제어부의 제어에 따라 상기 픽셀 어레이 내의 픽셀을 로우 라인별로 선택하여 제어하기 위한 로우 디코더; 램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부; 상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부; 기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부; 상기 픽셀 어레이로부터의 픽셀 신호를 상기 바이어스 전류 생성부로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부; 상기 제어부의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치; 상기 픽셀 바이어싱부로부터의 각 픽셀 신호와 상기 램프 신호 발생 장치로부터 인가되는 램프 신호를 비교하기 위한 비교부; 상기 비교부로부터의 각 출력 신호에 따라 상기 제어부로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 카운팅부로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부; 상기 로우 디코더와 상기 램프 신호 발생 장치와 상기 카운팅부와 상기 메모리부와 컬럼 리드아웃 회로의 동작을 제어하기 위한 상기 제어부; 및 상기 메모리부의 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하기 위한 상기 컬럼 리드아웃 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 램프 그라운드 노이즈를 생성하여 바이어스 전류와 합한 후에 픽셀 바이어싱부에 인가함으로써, 이후 비교부의 상호상관 이중 샘플링(CDS) 동작에 의해 램프 신호 발생 장치로부터의 램프 그라운드 노이즈가 제거되도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기와 같이 램프 그라운드 노이즈를 제거함으로써, 이미지에서 신호 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 바이어스 샘플링 기법을 적용하지 않은 경우의 씨모스 이미지 센서의 일예시도,
도 2는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 바이어스 샘플링 기법을 적용한 씨모스 이미지 센서의 일예시도,
도 3은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 바이어스 샘플링 기법을 적용한 씨모스 이미지 센서의 다른 예시도,
도 4는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 비교기의 두 입력단에 나타나는 노이즈를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이어스 샘플링 기법을 적용하지 않은 경우의 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 일예시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이어스 샘플링 기법을 적용한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 일예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이어스 샘플링 기법을 적용한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 다른 예시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 램프 그라운드 노이즈 생성부와 램프 그라운드 노이즈 전달부의 상세 회로도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
도 1은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 바이어스 샘플링 기법을 적용하지 않은 경우의 씨모스 이미지 센서의 일예시도이고, 도 2는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 바이어스 샘플링 기법을 적용한 씨모스 이미지 센서의 일예시도이며, 도 3은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 바이어스 샘플링 기법을 적용한 씨모스 이미지 센서의 다른 예시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이(10)와, 제어부(80, 예를 들어, 타이밍 제너레이터)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(100)와, 기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하기 위한 바이어스 전류 생성부(20)와, 픽셀 어레이(10)로부터의 픽셀 신호를 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부(30)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치(90)와, 픽셀 바이어싱부(30)로부터의 각 픽셀 신호의 값과 램프 신호 발생 장치(90)로부터 인가되는 램프 신호의 값을 비교하기 위한 비교부(40)와, 비교부(40)로부터의 각 출력 신호에 따라 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부(50)와, 제어부(80)의 제어에 따라 카운팅부(50)로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부(60)와, 로우 디코더(100)와 램프 신호 발생 장치(90)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 회로(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80)와, 메모리부(60)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로(70)를 포함한다.
이때, 일반적으로 씨모스 이미지 센서에서는 픽셀 자체적으로 가지고 있는 옵셋(Offset) 값을 제거하기 위해 광신호가 입사되기 전과 후의 픽셀 신호(픽셀 출력 전압)를 비교하여 실제로 입사광에 의한 픽셀 신호만을 측정할 수 있도록 하며, 이러한 기법을 상호상관 이중 샘플링(CDS)이라고 한다. 이러한 상호상관 이중 샘플링 동작은 비교부(40)에서 수행된다.
이때, 비교부(40)는 복수의 비교기를 포함하며, 카운팅부(50)는 복수의 카운터를 포함하고, 메모리부(60)는 복수의 메모리를 포함한다. 즉, 비교기와 카운터와 메모리가 각 컬럼별로 구비된다.
다음으로, 하나의 비교기와 카운터와 메모리의 동작(아날로그-디지털 변환 동작)을 예를 들어 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 첫 번째의 비교기(41)는 픽셀 바이어싱부(30)의 제 1 컬럼에 위치하는 바이어스 트랜지스터(31)를 통하여 인가되는 픽셀 신호를 일측 단자로 입력받고, 램프 신호 발생 장치(90)로부터 인가되는 램프 신호(RAMP)를 타측 단자로 입력받아 두 신호의 값을 비교하여 비교 신호를 출력한다.
이때, 램프 신호(RAMP)는 시간이 경과함에 따라 전압 레벨이 감소(또는 증가)하는 신호이기 때문에, 결국 각 비교기에 입력되는 두 신호의 값이 일치하는 시점이 생기게 된다. 이렇게 일치하는 시점을 지나게 되면서 각 비교기에서 출력되는 비교 신호의 값에 반전이 일어난다.
그에 따라, 첫 번째의 카운터(51)는 램프 신호가 하강(또는 상승)하는 시점부터 비교기(41)로부터 출력되는 비교 신호가 반전되는 순간까지 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하여 카운팅 정보를 출력한다. 여기서, 각각의 카운터는 제어부로부터의 리셋 신호에 따라 초기화된다.
그러면, 첫 번째의 메모리(61)는 제어부(80)로부터의 로드 신호에 따라 카운터(51)로부터의 카운팅 정보를 저장하고 있다가 컬럼 리드아웃 회로(70)로 출력한다.
한편, 바이어스 전류 생성부(20)는 외부의 전류 공급부(도면에 도시되지 않음)로부터 소스 전류(기준 전류)를 공급받아 전류량을 적절히 증폭 또는 감소시켜 바이어스 전류를 생성하여 픽셀 바이어싱부(30)의 각 바이어스 트랜지스터(31)에 동일하게 공급한다.
그러면, 픽셀 바이어싱부(30)는 바이어스 전류 생성부(20)로부터의 바이어스 전류에 따라 픽셀 어레이(10)로부터의 픽셀 신호를 증폭하여 비교부(40)로 전달한다.
그런데, 도 1에 도시된 바이어스 샘플링 기법을 적용하지 않은 씨모스 이미지 센서의 경우, 픽셀 바이어싱부(30)의 바이어스 트랜지스터(31)로 인가되는 바이어스 전류가 일반적으로 바이어스 전류 생성부(20)로부터 직접 공급되기 때문에 바이어스 전류 생성부(20)에서 발생하는 회로 노이즈가 함께 인가되거나 디바이스(Device) 외부로부터 외부 노이즈가 유입되어 화질 열화가 발생할 수 있다.
이러한 노이즈로 인한 화질 열화를 방지하기 위해 픽셀 바이어싱부(30)의 각 컬럼마다 각각 하나의 샘플링 스위치와 하나의 샘플링 커패시터를 사용하여 바이어스 전류를 샘플링하는 로컬 바이어스 샘플링 기법(도면에 도시되지 않음)이 사용되거나, 도 2에 도시된 바와 같이 전체 컬럼에 대하여 하나의 샘플링 스위치(201)와 하나의 샘플링 커패시터(201)를 사용하여 바이어스 전류를 샘플링하는 글로벌 바이어스 샘플링 기법이 사용되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 전체 컬럼에 대하여 하나의 샘플링 스위치(301)와 하나의 샘플링 커패시터(302)를 사용하여 기준 전류를 샘플링하는 다른 예의 글로벌 바이어스 샘플링 기법이 사용되고 있다.
도 4는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 비교기(41)의 두 입력단에 나타나는 노이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 픽셀과 비교기(41)의 일측 단자가 픽셀 바이어싱부(30)를 통하여 연결되어 있기 때문에 픽셀 측에서 발생된 픽셀 파워 노이즈 및 픽셀 그라운드 노이즈가 비교기(41)의 일측 단자로 인가되게 되고, 램프 신호 발생 장치(90)와 비교기(41)의 타측 단자가 연결되어 있기 때문에 램프 신호 발생 장치(90)에서 발생된 램프 파워 노이즈 및 램프 그라운드 노이즈가 비교기(41)의 타측 단자로 인가되게 된다.
이러한 여러 노이즈 중에서 픽셀 그라운드 노이즈와 램프 파워 노이즈의 경우는 샘플링 기법을 통하여 저감시킬 수 있고, 픽셀 파워 노이즈의 경우는 해당 노이즈를 센싱하여 램프 신호 발생 장치(90)의 출력단에 복사(추가)함으로써 이후 비교기(41)의 상호상관 이중 샘플링(CDS) 동작에 의해 해당 노이즈가 제거되도록 할 수 있다.
하지만, 램프 그라운드 노이즈의 경우는 현재까지 알려진 기술로는 샘플링 기법의 사용과 함께 해당 노이즈 특성을 픽셀 바이어싱부(30)에 전달하기 어려우며, 그에 따라 해당 노이즈를 감소시키기 어려운 단점이 있다.
따라서 램프 그라운드 노이즈를 감소시키기 위하여 램프 신호 발생 장치(90)의 그라운드 전원과 픽셀 바이어싱부(30)의 그라운드 전원을 동일하게 유지하는 기법을 사용하기도 하나, 그럼에도 불구하고 램프 그라운드 노이즈와 픽셀 그라운드 노이즈가 전달되는 두 경로 간에 그라운드 노이즈 전달 비율의 차이가 있기 때문에 램프 그라운드 노이즈를 완전하게 제거하기 어려운 문제점이 있으며, 그에 따라 램프 그라운드 노이즈로 인하여 신호 왜곡이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 램프 그라운드 노이즈를 생성하여 바이어스 전류와 합한 후에 픽셀 바이어싱부에 인가함으로써, 이후 비교부의 상호상관 이중 샘플링(CDS) 동작에 의해 램프 신호 발생 장치로부터의 램프 그라운드 노이즈가 제거되도록 할 수 있으며, 이를 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이어스 샘플링 기법을 적용하지 않은 경우의 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 일예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이어스 샘플링 기법을 적용한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 일예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이어스 샘플링 기법을 적용한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 다른 예시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 램프 그라운드 노이즈 생성부와 램프 그라운드 노이즈 전달부의 상세 회로도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 바이어스 장치는, 램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)와, 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)와, 기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부(20)와, 픽셀 어레이(10)로부터의 픽셀 신호를 바이어스 전류 생성부(20)로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부(30)를 포함한다.
또한, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이(10)와, 제어부(80)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(100)와, 램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)와, 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)와, 기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부(20)와, 픽셀 어레이(10)로부터의 픽셀 신호를 바이어스 전류 생성부(20)로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부(30)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치(90)와, 픽셀 바이어싱부(30)로부터의 각 픽셀 신호의 값과 램프 신호 발생 장치(90)로부터 인가되는 램프 신호의 값을 비교하기 위한 비교부(40)와, 비교부(40)로부터의 각 출력 신호에 따라 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부(50)와, 제어부(80)의 제어에 따라 카운팅부(50)로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부(60)와, 로우 디코더(100)와 램프 신호 발생 장치(90)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 회로(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80)와, 메모리부(60)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로(70)를 포함한다.
이때, 상호상관 이중 샘플링(CDS) 동작, 아날로그-디지털 변환 동작 등은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같으므로, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
다음으로, 도 8을 참조하여 램프 그라운드 노이즈 생성부(110), 램프 그라운드 노이즈 전달부(120), 바이어스 전류 생성부(20) 및 픽셀 바이어싱부(30)에 대하여 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)는 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 생성한다. 이때, 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)는 램프 신호 발생 장치(90)로부터 램프 그라운드 노이즈를 센싱하여 램프 그라운드 노이즈를 생성하거나, 램프 신호 발생 장치(90)의 램프 그라운드 노이즈를 모델링하여 램프 그라운드 노이즈를 생성하거나, 램프 신호 발생 장치(90)의 그라운드 전원과 픽셀 바이어싱부(30)의 그라운드 전원을 동일하게 사용하고 픽셀 그라운드 노이즈를 이용하여 램프 그라운드 노이즈를 생성할 수도 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)는 가변 저항(111)과 가변 커패시터(112)를 사용하여 램프 그라운드 노이즈를 생성할 수 있다.
그리고 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)는 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)에서 생성된 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 조절하여 바이어스 전류 생성부(20)로 전달한다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)는 램프 신호 발생 장치(90)를 구현하는데 사용되는 전류 디지털-아날로그 변환 장치(IDAC)를 이용하여 구현하며, 전류 디지털-아날로그 변환 장치(IDAC)를 통해서 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 조절한다.
그리고 바이어스 전류 생성부(20)는 외부의 전류 공급부(도면에 도시되지 않음)로부터 소스 전류(기준 전류)를 공급받아 전류량을 적절히 증폭 또는 감소시켜 바이어스 전류를 생성하여 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)로부터의 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈와 합한 후에, 픽셀 바이어싱부(30)의 각 바이어스 트랜지스터(31)에 동일하게 공급한다.
그러면, 픽셀 바이어싱부(30)는 픽셀 어레이(10)로부터의 픽셀 신호를 바이어스 전류 생성부(20)로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하여 비교부(40)로 전달한다.
여기서, 도 8에 도시된 램프 그라운드 노이즈 생성부(110)와 램프 그라운드 노이즈 전달부(120)의 상세 회로, 및 바이어스 전류 생성부(20)에 대한 연결 구성은 도 5 및 도 6의 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서에도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 도 6의 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 경우, 샘플링 스위치(201)와 샘플링 커패시터(201)의 전단에 램프 그라운드 노이즈가 추가되기 때문에 샘플링부(201, 202)의 샘플링 주파수보다 낮은 주파수의 램프 그라운드 노이즈만이 픽셀 바이어싱부(30)에 추가되게 된다. 이때, 샘플링부(201, 202)는 바이어스 전류 생성부(20)로부터의 바이어스 전류를 샘플링한다.
그리고 도 7의 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서의 경우, 샘플링 스위치(301)와 샘플링 커패시터(302)의 후단에 램프 그라운드 노이즈가 추가되기 때문에 샘플링부(301, 302)와 상관없이 램프 그라운드 노이즈가 픽셀 바이어싱부(30)에 추가되게 된다. 이때, 샘플링부(301, 302)는 바이어스 전류 생성부(20) 내에 구비되어 기준 전류를 샘플링한다.
이처럼, 샘플링 스위치의 전단 또는 후단에 서로 다른 특성을 가진 램프 그라운드 노이즈를 추가하여 픽셀 바이어싱부(30)에 특정 주파수 대역의 램프 그라운드 노이즈만 선택적으로 인가할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
20 : 바이어스 전류 생성부 30 : 픽셀 바이어싱부
110 : 램프 그라운드 노이즈 생성부 120 : 램프 그라운드 노이즈 전달부

Claims (14)

  1. 램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부;
    상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부;
    기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부; 및
    픽셀 어레이로부터의 픽셀 신호를 상기 바이어스 전류 생성부로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부
    를 포함하는 픽셀 바이어스 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 램프 그라운드 노이즈 생성부는,
    전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 생성하는, 픽셀 바이어스 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 램프 그라운드 노이즈 전달부는,
    상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 조절하여 상기 바이어스 전류 생성부로 전달하는, 픽셀 바이어스 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 램프 그라운드 노이즈 전달부는,
    램프 신호 발생 장치를 구현하는데 사용되는 전류 디지털-아날로그 변환 장치(IDAC)를 이용하여 구현된, 픽셀 바이어스 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 바이어스 전류 생성부는,
    전류 공급부로부터 기준 전류를 공급받아 전류량을 증폭 또는 감소시켜 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈와 합한 후에 상기 픽셀 바이어싱부로 공급하는, 픽셀 바이어스 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 바이어스 전류 생성부로부터의 바이어스 전류를 샘플링하기 위한 샘플링부
    를 더 포함하는 픽셀 바이어스 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 바이어스 전류 생성부는,
    기준 전류를 샘플링하기 위한 샘플링부
    를 더 구비하는 픽셀 바이어스 장치.
  8. 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이;
    제어부의 제어에 따라 상기 픽셀 어레이 내의 픽셀을 로우 라인별로 선택하여 제어하기 위한 로우 디코더;
    램프 그라운드 노이즈를 생성하기 위한 램프 그라운드 노이즈 생성부;
    상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 램프 그라운드 노이즈를 전달하기 위한 램프 그라운드 노이즈 전달부;
    기준 전류에 따라 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 램프 그라운드 노이즈와 합하기 위한 바이어스 전류 생성부; 및
    상기 픽셀 어레이로부터의 픽셀 신호를 상기 바이어스 전류 생성부로부터의 "바이어스 전류와 램프 그라운드 노이즈가 합해진 신호"에 따라 바이어싱하기 위한 픽셀 바이어싱부;
    상기 제어부의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치;
    상기 픽셀 바이어싱부로부터의 각 픽셀 신호와 상기 램프 신호 발생 장치로부터 인가되는 램프 신호를 비교하기 위한 비교부;
    상기 비교부로부터의 각 출력 신호에 따라 상기 제어부로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 카운팅부로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부;
    상기 로우 디코더와 상기 램프 신호 발생 장치와 상기 카운팅부와 상기 메모리부와 컬럼 리드아웃 회로의 동작을 제어하기 위한 상기 제어부; 및
    상기 메모리부의 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하기 위한 상기 컬럼 리드아웃 회로
    를 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 램프 그라운드 노이즈 생성부는,
    전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 생성하는, 씨모스 이미지 센서.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 램프 그라운드 노이즈 전달부는,
    상기 램프 그라운드 노이즈 생성부에서 생성된 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈를 조절하여 상기 바이어스 전류 생성부로 전달하는, 씨모스 이미지 센서.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 램프 그라운드 노이즈 전달부는,
    상기 램프 신호 발생 장치를 구현하는데 사용되는 전류 디지털-아날로그 변환 장치(IDAC)를 이용하여 구현된, 씨모스 이미지 센서.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 바이어스 전류 생성부는,
    전류 공급부로부터 기준 전류를 공급받아 전류량을 증폭 또는 감소시켜 바이어스 전류를 생성하여 상기 램프 그라운드 노이즈 전달부로부터의 전류 형태의 램프 그라운드 노이즈와 합한 후에 상기 픽셀 바이어싱부로 공급하는, 씨모스 이미지 센서.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 바이어스 전류 생성부로부터의 바이어스 전류를 샘플링하기 위한 샘플링부
    를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 바이어스 전류 생성부는,
    기준 전류를 샘플링하기 위한 샘플링부
    를 더 구비하는 씨모스 이미지 센서.
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