KR20190123501A - 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서 - Google Patents

램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

본 기술은 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로, 단위 커런트 셀의 스텝 크기가 고정된 기존의 램프 신호 발생 장치와 달리, 단위 커런트 셀의 전류를 조절하여 스텝 크기를 조절함으로써 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서를 제공한다. 이러한 램프 신호 발생 장치는, 설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하여 램프 신호의 슬롭을 제어하기 위한 슬롭 제어 블럭; 및 상기 슬롭 제어 블럭으로부터의 조절 가능 기준 전압에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 하나 이상의 단위 커런트 셀을 포함할 수 있다.

Description

램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서{Ramp Signal Generator, and CMOS Image Sensor Using That}
본 발명의 몇몇 실시예들은 씨모스 이미지 센서(CIS : CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) Image Sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 픽셀 신호의 비선형성과 유사하게 램프 신호의 슬롭을 비선형적으로 조절하여 코드 에러(Code Error)를 최소화하기 위한 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 픽셀(Pixel)에서 포토 다이오드(PD : Photo Diode)에 저장된 데이터는 전달 트랜지스터(Transfer Transistor)를 통해 변환 트랜지스터(소스 팔로워 트랜지스터)의 입력 노드(게이트 단자)인 플로팅 디퓨전 노드(Floating Diffusion Node)로 전달된다. 이렇게 플로팅 디퓨전 노드로 전달된 데이터에 의해 픽셀의 출력(픽셀 신호)인 변환 트랜지스터의 출력 전압이 변하게 된다.
그리고 픽셀의 포토 다이오드에 입사되는 빛의 양을 증가시켜나가면서 아날로그-디지털 변환 코드의 선형성을 확인하는 테스트를 익스포져 선형성 테스트(Exposure Linearity Test)라고 한다.
하지만, 픽셀 구조 및 포토 다이오드의 데이터를 플로팅 디퓨전 노드(Floating Diffusion Node)로 전달하는 과정상 비선형성(Non-Linearity)이 발생하게 된다.
한편, 램프 신호(램프 전압)의 기울기가 다소 선형성을 가지므로, 램프 신호로 픽셀 신호의 위치를 찾는 과정에서 코드 에러(Code Error)가 발생하게 된다.
현재 업계에서는 1% 이내의 코드 에러를 요구하고 있으나, 1%의 코드 에러 범위를 벗어나는 경우가 발생하게 된다.
즉, 픽셀 신호의 비선형성(Non-Linearity)의 경우 마치 게인 에러(Gain Error)처럼 픽셀 신호의 크기가 증가할수록 심화되는 경우가 있으며, 그에 따라 픽셀 신호의 크기가 큰 경우에 1%의 코드 에러 범위를 벗어나게 된다.
본 발명의 실시예는 단위 커런트 셀의 스텝 크기가 고정된 기존의 램프 신호 발생 장치와 달리, 단위 커런트 셀의 전류를 조절하여 스텝 크기를 조절함으로써 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치는, 설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하여 램프 신호의 슬롭을 제어하기 위한 슬롭 제어 블럭; 및 상기 슬롭 제어 블럭으로부터의 조절 가능 기준 전압에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 하나 이상의 단위 커런트 셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이; 상기 픽셀 어레이 내의 픽셀을 로우 라인별로 선택하여 제어하기 위한 로우 디코더; 설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하고 상기 생성된 조절 가능 기준 전압에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하여 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치; 상기 램프 신호 발생 장치로부터 인가되는 램프 신호와 상기 픽셀 어레이로부터의 각 픽셀 신호를 비교하기 위한 비교부; 상기 비교부로부터의 각 출력 신호에 따라 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부; 상기 카운팅부로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부; 상기 로우 디코더와 상기 램프 신호 발생 장치와 상기 비교부와 상기 카운팅부와 상기 메모리부의 동작을 제어하기 위한 제어부; 및 상기 메모리부의 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단위 커런트 셀의 스텝 크기가 고정된 기존의 램프 신호 발생 장치와 달리, 단위 커런트 셀의 전류를 조절하여 스텝 크기를 조절함으로써 램프 신호의 슬롭을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 픽셀 신호의 비선형성과 유사하게 램프 신호의 슬롭을 비선형적으로 조절함으로써 코드 에러를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서의 일 예시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 일 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 단위 커런트 셀 어레이 구조를 설명하기 위한 도면,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 단위 커런트 셀의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 램프 전압을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치에서 온/오프 전압을 글로벌하게 인가하는 경우를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 구성도이다.
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 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서(CIS)의 일 예시도로서, 일반적인 싱글-슬롭 아날로그-디지털 변환 장치(Single-Slope Analog to Digital Converter)를 이용하여 구현한 컬럼 패러럴(Column Parallel) 구조의 씨모스 이미지 센서를 나타내고 있다.
도 1에 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)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(20)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치(30)와, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호의 값과 픽셀 어레이(10)로부터 출력되는 각 픽셀 신호의 값을 제어부(80)의 제어에 따라 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(20)와 램프 신호 발생 장치(30)와 비교부(40)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 회로(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 및 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 오프셋(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 : Correlated Double Sampling)이라고 한다. 이러한 상호상관 이중 샘플링 동작은 비교부(40)에서 수행된다.
여기서, 비교부(40)는 복수의 비교기를 포함하고, 카운팅부(50)는 복수의 카운터를 포함하며, 메모리부(60)는 복수의 메모리를 포함한다. 즉, 비교기와 카운터와 메모리가 각 컬럼별로 구비된다.
다음으로, 도 1을 참조하여 하나의 비교기와 카운터와 메모리의 동작을 예를 들어 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 첫 번째의 비교기(41)는 픽셀 어레이(10)의 제 1 컬럼으로부터 출력되는 픽셀 신호를 일측 단자로 입력받고, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호를 타측 단자로 입력받아 제어부(80)로부터의 제어 신호에 따라 두 신호의 값을 비교하여 비교 신호를 출력한다.
여기서, 램프 신호(VRAMP)는 초기화 시작 이후에 시간이 경과함에 따라 일정한 크기로 전압 레벨이 감소 또는 증가하는 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 하강하는 시점부터 비교기(41)로부터 출력되는 비교 신호가 반전되는 순간까지 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하여 카운팅 정보를 출력한다. 여기서, 각각의 카운터는 제어부(80)로부터의 리셋 제어 신호에 따라 초기화된다.
그러면, 첫 번째의 메모리(61)는 제어부(80)로부터의 로드 제어 신호에 따라 카운터(51)로부터의 카운팅 정보를 저장하고 있다가 컬럼 리드아웃 회로(70)로 출력한다.
이때, 씨모스 이미지 센서에서는 리셋 신호(리셋 전압)에 대하여 카운팅을 수행한 후에 영상 신호(시그널 전압)에 대하여 카운팅을 수행한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 일 예시도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치는 단위 커런트 셀 어레이(Unit Current Cell Array)로 이루어져 있으며, 램프 저항 RL이 공통 노드로 연결되어 있다. 여기서, 램프 공급 전원(VDDARAMP) 및 바이어스 전압 등을 공급하는 기술은 공지이므로 여기서는 더 이상 설명하지 않기로 한다. 그리고 단위 커런트 셀이 순차적으로 온되거나 오프되는 동작을 통하여 하기의 [수학식 1]과 같은 형태로 램프 전압(VRAMP)이 생성된다.
Figure pat00001
여기서, ITOTAL은 전체 단위 커런트 셀에서 흘려주는 전류의 총 합이다.
이때, 예를 들어 램프 신호를 하방향성으로 생성 시에는 도 2a에 도시된 바와 같이 모든 단위 커런트 셀의 전류를 피모스 트랜지스터 MPR1을 통해 모두 램프 저항 RL로 흘려주는 상태(피모스 트랜지스터 MPR2는 오프 상태임)가 램프 전압의 초기 상태이다(스위치 SWRB는 오프, 스위치 SWR은 온). 여기서, 스위치 SWRB와 스위치 SWR은 램프 공급 전원과 접지 전원 사이에 구비되며, 도 1의 제어부(80)의 제어에 따라 온 또는 오프되거나, 도 1의 제어부(80)로부터 클럭을 전달받아 동작하는 별도의 제어기(도면에 도시되지 않음)의 제어에 따라 온 또는 오프되어 피모스 트랜지스터 MPR1과 피모스 트랜지스터 MPR2의 게이트 전압을 제어하도록 구현할 수도 있다. 이후에 도 2b에 도시된 바와 같이 피모스 트랜지스터 MPR1을 오프하고 피모스 트랜지스터 MPR2를 온하여(스위치 SWRB를 온, 스위치 SWR을 오프) 피모스 트랜지스터 MPR2로 단위 커런트 셀의 전류를 순차적으로 하나씩 흘려주어 하기의 [수학식 2]와 같은 램프 전압을 출력한다.
Figure pat00002
여기서, IT_OFF는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 단위 커런트 셀의 스위치 SWRB와 스위치 SWR가 스위칭될 때 피모스 트랜지스터 MPR1으로 흐르던 전류가 피모스 트랜지스터 MPR2로 흐르면서 전류의 총합 ITOTAL 중에서 감소되는 전류의 양이다.
한편, 예를 들어 램프 신호를 상방향성으로 생성 시에는 도 2a 및 도 2b에서 전술한 것과 반대로 초기에 모든 단위 커런트 셀의 전류를 피모스 트랜지스터 MPR2를 통해 흘려주며, 이후에 피모스 트랜지스터 MPR1을 온하고 피모스 트랜지스터 MPR2를 오프하여 피모스 트랜지스터 MPR1으로 단위 커런트 셀의 전류를 순차적으로 하나씩 흘려주면 된다.
그러나 도 2a 및 도 2b에 도시된 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 경우, 램프 신호의 기울기가 다소 선형성을 가지므로, 램프 신호로 픽셀 신호의 위치를 찾는 과정에서 1%의 코드 에러 범위를 벗어나는 코드 에러(Code Error)가 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 단위 커런트 셀의 스텝 크기가 고정된 도 2a 및 도 2b의 램프 신호 발생 장치와 달리, 단위 커런트 셀의 전류를 조절하여 스텝 크기를 조절함으로써 램프 신호의 슬롭을 조절할 수 있으며, 이를 도 3 내지 도 7를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 단위 커런트 셀 어레이 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 램프 신호 발생 장치를 구성하는 단위 커런트 셀 어레이 중 하위 코드에 해당하는 m개(여기서, m은 자연수)의 노멀 단위 커런트 셀 어레이는 도 2a 및 도 2b에 도시된 램프 신호 발생 장치와 동일한 구조를 사용하고, 상위 코드에 해당하는 n-m개(여기서, n은 m보다 큰 자연수)는 슬롭 조절 기능이 추가된 단위 커런트 셀 어레이를 사용한다. 여기서, n은 전체 단위 커런트 셀의 개수로서, 램프 신호 발생 장치의 스텝 수(Step Number)이며, 만약 10bit 해상도의 램프 신호의 경우 n은 1024가 된다. 본 발명의 실시예의 경우 램프 신호의 슬롭 끝부분(상위 코드 부분)을 조절하는 방식으로서, 비선형성 요구(Non-Linearity Requirement) 등에 따라 슬롭 조절 기능이 추가된 단위 커런트 셀의 개수 n-m개를 설정할 수 있다. 동작 시 VRUC[n]과 VRUCB[n]의 타이밍에 따라 단위 커런트 셀이 순차적으로 선택되어 구동된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 단위 커런트 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 램프 전압을 나타내는 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 램프 신호 발생 장치를 이루는 단위 커런트 셀 어레이의 단위 커런트 셀이 온/오프될 때 전류를 제어하는 피모스 트랜지스터인 MPR1과 MPR2 각각에 온/오프 전압 ΔV가 걸리게 된다. 이때, 온/오프 전압 ΔV는 하기의 [수학식 3]과 같다.
Figure pat00003
이때, 온/오프 전압 ΔV를 사용하는 도 4a에 도시된 램프 신호 발생 장치와 달리, 도 4b 및 도 4c에 도시된 램프 신호 발생 장치는 램프 전압 생성 시 단위 커런트 셀의 온/오프를 위해 온/오프 전압 ΔV를 사용하지 않고 조절 가능 기준 전압 VCRV에 따른 온/오프 전압 ΔVx를 사용함으로써 단위 커런트 셀의 전류를 조절하여 단위 커런트 셀의 구동 시 발생되는 램프 전압의 스텝 크기를 제어할 수 있다. 여기서, 온/오프 전압 ΔVx는 하기의 [수학식 4]와 같다.
Figure pat00004
여기서, VCRV는 조절 가능 기준 전압(Controllable Reference Voltage)이다.
이때, 하방향성의 램프 신호 생성을 예로 들어 살펴보면, m번째 단위 커런트 셀까지는 도 2a 및 도 2b에서 전술한 바와 같은 형태로 램프 전압을 생성하면서 피모스 트랜지스터 MPR1에 흐르던 전류를 피모스 트랜지스터 MPR2로 순차적으로 하나씩 흘려주어, 즉 순차적으로 m번째 단위 커런트 셀까지 하나씩 피모스 트랜지스터 MPR1을 오프하고 피모스 트랜지스터 MPR2를 온하여 피모스 트랜지스터 MPR2로 전류를 흘려주어 전술한 [수학식 2]와 같은 형태로 램프 전압을 출력한다.
이후, 도 3에서 전술한 바와 같이 슬롭 조절 기능이 추가된 n-m번째 단위 커런트 셀부터는 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같은 형태로 IT_OFF의 전류인 IUNIT의 크기를 IRC 크기로 조절한다. 즉, 전체 전류를 IUNIT(=IRC+IRR)라고 할 경우 단위 커런트 셀의 스위치 SWRB와 스위치 SWR가 스위칭될 때(여기서, 스위치 SWRB와 스위치 SWR은 조절 가능 기준 전압 VCRV과 접지 전원 사이에 구비되어 피모스 트랜지스터 MPR1과 피모스 트랜지스터 MPR2의 게이트 전압을 제어함) IRC는 피모스 트랜지스터 MPR1에 그대로 흘려주고 나머지 IRR을 피모스 트랜지스터 MPR2로 흘려준다. 이를 통해 램프 전압을 나타내는 도 5에 도시된 바와 같이 하기의 [수학식 5]와 같은 램프 전압을 출력한다. 이때, (IT(N-M) - IRC) * RL 만큼의 램프 전압의 슬롭을 조절할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, ITM은 램프 저항 RL에 흐르는 총 전류량 중에서 슬롭 조절 기능이 추가되지 않은 m개의 단위 커런트 셀로부터의 전류들의 총 합이고, IT(N-M)은 램프 저항 RL에 흐르는 총 전류량 중에서 슬롭 조절 기능이 추가된 (n-m)개의 단위 커런트 셀로부터의 전류들의 총 합이며, IRC는 단위 커런트 셀의 스위치 SWRB와 스위치 SWR가 스위칭될 때 피모스 트랜지스터 MPR1으로 흐르던 전류가 피모스 트랜지스터 MPR2로 전환되어 흐르는 경우 계속 피모스 트랜지스터 MPR1에 남아 흐르는 잔여 전류의 양으로서, 슬롭 조절 기능을 통해 조절된 전류의 양이다.
도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, m번째 단위 커런트 셀부터 n번째 단위 커런트 셀에 슬롭 조절 기능을 추가할 경우 디지털-아날로그 변환 장치(DAC)의 해상도에 따라 정교하게 슬롭의 형태를 조절할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 n-m개의 단위 커런트 셀을 구동 시, 도 2a 및 도 2b의 램프 신호 발생 장치와 달리, 풀리(Fully) 온/오프하지 않고 디지털-아날로그 변환 장치(DAC)로 정교하게 단위 커런트 셀에 흐르는 전류의 양을 조절하여 슬롭을 자유롭게 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치에서 온/오프 전압을 글로벌하게 인가하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치는, 설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압 VCRV를 생성하여 램프 신호의 슬롭을 제어하기 위한 슬롭 제어 블럭(610), 및 슬롭 제어 블럭(610)으로부터의 조절 가능 기준 전압 VCRV에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 하나 이상의 단위 커런트 셀(620)을 포함한다.
여기서, 슬롭 제어 블럭(610)은, 설정 코드(Setting Code) 값을 제공하기 위한 코드 제공부(611), 및 코드 제공부(611)로부터의 설정 코드 값에 따라 조절 가능 기준 전압 VCRV를 생성하기 위한 조절 가능 기준 전압 생성부(612)를 포함한다.
그리고 슬롭 제어 블럭(610)은, 조절 가능 기준 전압 생성부(612)로부터의 조절 가능 기준 전압 VCRV를 하나 이상의 단위 커런트 셀(620)에 공급해주기 위한 아날로그 버퍼(613, Analog Buffer)를 더 포함할 수 있다. 이때, 아날로그 버퍼(613)를 더 구비함으로써, 조절 가능 기준 전압 생성부(612)의 성능에 따른 제약을 덜 받고 램프 신호 발생 장치를 구현할 수 있다. 그리고 아날로그 버퍼(613)는 간단한 소스 팔로워(Source Follower) 회로 형태를 이용하여 구현할 수 있다.
그리고 코드 제공부(611)는 외부의 ISP(Image Signal Processor)로부터 설정 코드 값을 전달받아 저장하고 있다가 조절 가능 기준 전압 생성부(612)로 제공하기 위한 메모리(예를 들어, 레지스터 등)로 구현할 수 있다.
그리고 설정 코드(Setting Code) 값은 한번만 설정하여 계속 사용하거나, 필요할 경우 램프 신호 생성 시에 변경하여 재 설정하도록 구현할 수도 있다. 예를 들어, 램프 신호 생성 시 외부 ISP에서 매 로우(Row)마다의 코드 제공부(611)에 조절 가능 기준 전압 생성부(612)의 설정 코드 값을 입력해 주도록 구현할 수 있다.
그리고 조절 가능 기준 전압 생성부(612)는 디지털-아날로그 변환 장치(DAC)를 이용하여 구현할 수 있다. 이때, 디지털-아날로그 변환 장치(DAC)는 저항 어레이로 이루어진 저항형의 디지털-아날로그 변환 장치(R-DAC)나 커패시터 어레이로 이루어진 커패시터형의 디지털-아날로그 변환 장치(C-DAC)의 기본 구조를 이용하여 구현할 수 있다.
그리고 하나 이상의 단위 커런트 셀(620)은 상위 코드에 해당하는 램프 신호(램프 전압)를 생성 시, 기존과 달리 풀리(Fully) 온/오프되지 않고 슬롭 제어 블럭(610)으로부터의 조절 가능 기준 전압 VCRV에 따라 온/오프 전압의 크기가 조절되어, 즉 단위 커런트 셀에 흐르는 전류를 조절함으로써 램프 신호의 슬롭을 조절할 수 있다.
한편, n-m개의 단위 커런트 셀 각각에 해당하는 슬롭 제어 블럭(610)이 연동되도록 구현하거나, 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 슬롭 제어 블럭(610)을 n-m개의 단위 커런트 셀이 공유하는 형태로 구현할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 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(20)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(830)와, 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(830)로부터 인가되는 램프 신호의 값과 픽셀 어레이(10)로부터 출력되는 각 픽셀 신호의 값을 제어부(80)의 제어에 따라 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(20)와 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(830)와 비교부(40)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 회로(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 및 메모리부(60)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로(70)를 포함한다. 여기서, 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(830)는 도 3 내지 도 7을 참조하여 전술한 램프 신호 발생 장치와 같이 구현할 수 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.
610 : 슬롭 제어 블럭 620 : 하나 이상의 단위 커런트 셀

Claims (17)

  1. 설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하여 램프 신호의 슬롭을 제어하기 위한 슬롭 제어 블럭; 및
    상기 슬롭 제어 블럭으로부터의 조절 가능 기준 전압에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 하나 이상의 단위 커런트 셀
    을 포함하는 램프 신호 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롭 제어 블럭은,
    설정 코드 값을 제공하기 위한 코드 제공부; 및
    상기 코드 제공부로부터의 설정 코드 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하기 위한 조절 가능 기준 전압 생성부
    를 포함하는 램프 신호 발생 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 슬롭 제어 블럭은,
    상기 조절 가능 기준 전압 생성부로부터의 조절 가능 기준 전압을 상기 하나 이상의 단위 커런트 셀에 공급해주기 위한 버퍼
    를 더 포함하는 램프 신호 발생 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    소스 팔로워(Source Follower) 회로를 이용하여 구현된, 램프 신호 발생 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 코드 제공부는,
    외부의 ISP(Image Signal Processor)로부터 설정 코드 값을 전달받아 저장하고 있다가 상기 조절 가능 기준 전압 생성부로 제공하기 위한 메모리를 포함하는, 램프 신호 발생 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 조절 가능 기준 전압 생성부는,
    디지털-아날로그 변환 장치(DAC)를 이용하여 구현된, 램프 신호 발생 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 단위 커런트 셀은,
    상기 슬롭 제어 블럭으로부터의 조절 가능 기준 전압에 따라 온/오프 전압의 크기가 조절되는, 램프 신호 발생 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생 장치는,
    상기 하나 이상의 단위 커런트 셀에 흐르는 전류를 조절하여 램프 신호의 슬롭을 조절하는, 램프 신호 발생 장치.
  9. 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 어레이 내의 픽셀을 로우 라인별로 선택하여 제어하기 위한 로우 디코더;
    설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하고 상기 생성된 조절 가능 기준 전압에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하여 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치;
    상기 램프 신호 발생 장치로부터 인가되는 램프 신호와 상기 픽셀 어레이로부터의 각 픽셀 신호를 비교하기 위한 비교부;
    상기 비교부로부터의 각 출력 신호에 따라 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부;
    상기 카운팅부로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부;
    상기 로우 디코더와 상기 램프 신호 발생 장치와 상기 비교부와 상기 카운팅부와 상기 메모리부의 동작을 제어하기 위한 제어부; 및
    상기 메모리부의 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로
    를 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생 장치는,
    설정 코드(Setting Code) 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하여 램프 신호의 슬롭을 제어하기 위한 슬롭 제어 블럭; 및
    상기 슬롭 제어 블럭으로부터의 조절 가능 기준 전압에 따라 램프 신호의 슬롭을 조절하기 위한 하나 이상의 단위 커런트 셀
    을 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 슬롭 제어 블럭은,
    설정 코드 값을 제공하기 위한 코드 제공부; 및
    상기 코드 제공부로부터의 설정 코드 값에 따라 조절 가능 기준 전압을 생성하기 위한 조절 가능 기준 전압 생성부
    를 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 슬롭 제어 블럭은,
    상기 조절 가능 기준 전압 생성부로부터의 조절 가능 기준 전압을 상기 하나 이상의 단위 커런트 셀에 공급해주기 위한 버퍼
    를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    소스 팔로워(Source Follower) 회로를 이용하여 구현된, 씨모스 이미지 센서.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 코드 제공부는,
    외부의 ISP(Image Signal Processor)로부터 설정 코드 값을 전달받아 저장하고 있다가 상기 조절 가능 기준 전압 생성부로 제공하기 위한 메모리를 포함하는, 씨모스 이미지 센서.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 조절 가능 기준 전압 생성부는,
    디지털-아날로그 변환 장치(DAC)를 이용하여 구현된, 씨모스 이미지 센서.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 단위 커런트 셀은,
    상기 슬롭 제어 블럭으로부터의 조절 가능 기준 전압에 따라 온/오프 전압의 크기가 조절되는, 씨모스 이미지 센서.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생 장치는,
    상기 하나 이상의 단위 커런트 셀에 흐르는 전류를 조절하여 램프 신호의 슬롭을 조절하는, 씨모스 이미지 센서.
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