Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100640603B1 - Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals - Google Patents

Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals Download PDF

Info

Publication number
KR100640603B1
KR100640603B1 KR1020040103097A KR20040103097A KR100640603B1 KR 100640603 B1 KR100640603 B1 KR 100640603B1 KR 1020040103097 A KR1020040103097 A KR 1020040103097A KR 20040103097 A KR20040103097 A KR 20040103097A KR 100640603 B1 KR100640603 B1 KR 100640603B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
image
reset
pulse width
signals
Prior art date
Application number
KR1020040103097A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050121632A (en
Inventor
임수헌
아사바테츠오
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to JP2005179902A priority Critical patent/JP2006014316A/en
Priority to US11/157,461 priority patent/US7508429B2/en
Priority to US11/180,832 priority patent/US7209399B2/en
Publication of KR20050121632A publication Critical patent/KR20050121632A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100640603B1 publication Critical patent/KR100640603B1/en
Priority to US11/825,198 priority patent/US7521659B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/766Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors comprising control or output lines used for a plurality of functions, e.g. for pixel output, driving, reset or power
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

서브 샘플링된 아날로그 신호를 평균화하는 개선된 고체 촬상 소자 및 그 구동 방법이 개시된다. 상기 고체 촬상 소자에서는, 정지영상의 촬상 때에는 평균화를 위한 스위치가 오프된 상태에서 픽셀 컬럼마다 개별 영상신호를 입력받아 CDS 방식으로 디지털 변환하고, 동영상의 촬상 때에는 온된 상기 스위치에 의하여 동색 컬럼의 영상신호들의 평균화된 영상신호를 해당 CDS 회로들 중 어느 하나를 통하여 디지털 변환한다.An improved solid-state imaging device and its driving method for averaging subsampled analog signals are disclosed. In the solid-state imaging device, when capturing a still image, the individual image signal is inputted to each pixel column in a state where the switch for averaging is turned off, and the digital conversion is performed by the CDS method. Digitally convert the averaged video signal through one of the corresponding CDS circuits.

Description

서브 샘플링된 아날로그 신호를 평균화하는 개선된 고체 촬상 소자 및 그 구동 방법{Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals}Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 일반적인 CIS형 고체 촬상 소자를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a general CIS type solid-state imaging device.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CIS형 고체 촬상 소자를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a CIS type solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 APS 어레이의 픽셀 구조를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel structure of the APS array of FIG. 2.

도 4는 도 2의 고체 촬상 소자의 동작 설명을 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for describing an operation of the solid-state imaging device of FIG. 2.

도 5는 픽셀 회로와 아날로그 평균화 회로를 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a pixel circuit and an analog averaging circuit.

도 6은 정지 영상 구동 모드에서의 도 5의 회로의 동작 설명을 위한 타이밍도이다.6 is a timing diagram for describing an operation of a circuit of FIG. 5 in a still image driving mode.

도 7은 동영상 구동 모드에서의 도 5의 회로의 동작 설명을 위한 타이밍도이다.7 is a timing diagram for describing an operation of a circuit of FIG. 5 in a video driving mode.

도 8은 광소자의 빛 축적 시간을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the light accumulation time of the optical device.

도 9는 정지영상 모드에서 아날로그 평균화 회로 출력을 설명하기 위한 커패 시터 모델이다.9 is a capacitor model for explaining the analog averaging circuit output in the still image mode.

도 10은 동영상 모드에서 아날로그 평균화 회로 출력을 설명하기 위한 커패시터 모델이다.10 is a capacitor model for explaining the analog averaging circuit output in the video mode.

도 11은 영상신호의 크기에 따른 아날로그 평균화 회로의 출력 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining the output timing of the analog averaging circuit according to the magnitude of the video signal.

도 12는 도 2의 디지털 신호 출력 회로의 구체적인 블록도이다.FIG. 12 is a detailed block diagram of the digital signal output circuit of FIG. 2.

도 13은 도 2의 아날로그 평균화 회로의 다른 실시예이다.FIG. 13 is another embodiment of the analog averaging circuit of FIG. 2.

도 14는 도 13의 CDS 회로들의 구체적인 도면이다.FIG. 14 is a detailed diagram of the CDS circuits of FIG. 13.

도 15는 도 14 회로의 동작 설명을 위한 타이밍도이다.FIG. 15 is a timing diagram for describing an operation of the circuit of FIG. 14.

도 16은 도 13의 아날로그 평균화 회로를 일반화시킨 도면이다.16 is a diagram generalizing the analog averaging circuit of FIG. 13.

도 17은 도 16의 각각의 CDS 회로의 구체적인 도면이다.FIG. 17 is a detailed diagram of each CDS circuit of FIG. 16.

본 발명은 고체 촬상 소자(solid state image sensing device)에 관한 것으로, 특히 CIS(CMOS Image Sensor) 형 고체 촬상 소자의 동영상(moving picture) 구현에 필요한 서브 샘플링된 아날로그 신호를 평균화하는 회로 및 상기 고체 촬상 소자의 구동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state image sensing device, and more particularly to a circuit for averaging sub-sampled analog signals required for moving picture implementation of a CMOS image sensor (CIS) type solid state imaging device and the solid state imaging. It relates to a method of driving the device.

고체 촬상 소자는 크게 두 가지 방식이 있다. 즉, CIS 형 또는 CCD(Charge-Coupled Device) 형으로 분류된다. CIS 형은 CCD 형에 비해 저전압 동작이 가능하 고 소비전력이 작으며, 표준 CMOS(complimentary metal-oxide-semiconductor) 공정을 사용하고, 집적화에 유리한 장점으로 인해 CCD 형을 대체하여 현재 많은 분야에서 사용되고 있다. There are two types of solid-state imaging devices. That is, it is classified into a CIS type or a Charge-Coupled Device (CCD) type. Compared with CCD type, CIS type has lower voltage operation, lower power consumption, uses standard CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) process, and has advantages in integration. have.

CIS형 고체 촬상 소자는 휴대폰 카메라, 디지털 스틸 카메라(digital still camera) 등에 장착되어, 시야에 전개되는 영상을 촬상하여 전기적 신호로 변환하여, 디지털 신호 처리부로 전송한다. 디지털 신호 처리부는 고체 촬상 소자에서 출력되는 컬러 이미지 데이터(R, G, B 데이터)를 신호 처리하여 LCD(liquid crystal display)와 같은 디스플레이 장치를 구동한다. 특히, CIS형 고체 촬상 소자를 적용하는 시스템에서, 고체 촬상 소자의 서브 샘플링 모드(sub-sampling mode) 구동은 수직 해상도를 낮추어 영상신호를 출력하는 모드이다. 이러한 서브 샘플링 모드는 동영상 디스플레이 단계, 촬상 하고자 하는 영상을 촬상하기 전에 미리 확인하는 프리뷰(preview) 단계, 또는 자동 촛점(focus) 설정 단계 등 고해상도로 디스플레이 할 필요없는 단계에서 높은 프레임 레이트(frame rate) 지원을 위하여 수행된다. The CIS-type solid-state imaging device is mounted on a mobile phone camera, a digital still camera, or the like, and captures an image developed in a field of view, converts the image into an electrical signal, and transmits it to a digital signal processor. The digital signal processing unit processes color image data (R, G, B data) output from the solid state image pickup device to drive a display device such as a liquid crystal display (LCD). In particular, in a system employing a CIS-type solid-state imaging device, the sub-sampling mode driving of the solid-state imaging device is a mode for outputting an image signal by lowering the vertical resolution. This subsampling mode has a high frame rate in a stage that does not need to be displayed at high resolution, such as a video display step, a preview step for confirming before capturing an image to be captured, or an auto focus setting step. It is carried out for support.

도 1은 일반적인 CIS형 고체 촬상 소자(100)를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 CIS형 고체 촬상 소자(100)는 APS(active pixel sensor) 어레이(110), 로우(row) 드라이버(120), 및 아날로그-디지털 변환부(ADC: analog-digital converter)(130)를 구비한다. 로우 드라이버(120)는 로우 디코더(미도시)에서 제어 신호를 받고, 아날로그-디지털 변환부(130)는 컬럼(column) 디코더(미도시)에서 제어 신호를 받는다. 이외에 상기 고체 촬상 소자(100)는 전반적인 타이밍 제어 신호들과 각 픽셀의 선택 및 감지된 영상신호의 출력을 위한 어드레싱(addressing) 신호들을 생성하는 콘트롤부(미도시)를 구비한다. 통상적으로 칼라 고체 촬상 소자(100)인 경우에, APS 어레이(110)를 이루는 각 픽셀 상부에 특정 컬러의 빛만 받아들이도록 컬러 필터(color filter)를 설치하는데, 색 신호를 구성하기 위하여 적어도 3 가지 종류의 컬러 필터를 배치한다. 가장 일반적인 컬러 필터 어레이는 한 행에 R(red), G(green) 2 가지 컬러의 패턴, 및 다른 행에 G(green), B(blue) 2 가지 컬러의 패턴이 반복적으로 배치되는 베이어(Bayer) 패턴을 가진다. 이때, 휘도 신호와 밀접한 관련이 있는 G(green)는 모든 행에 배치되고, R(red) 컬러, B(blue) 컬러는 각 행마다 엇갈리게 배치되어 휘도 해상도를 높인다. 디지털 스틸 카메라 등에는 해상도를 높이기 위하여 100만 픽셀 이상의 많은 픽셀을 배열한 CIS가 적용되어 있다.1 is a block diagram showing a general CIS type solid-state imaging device 100. Referring to FIG. 1, a general CIS type solid-state imaging device 100 includes an active pixel sensor (APS) array 110, a row driver 120, and an analog-digital converter (ADC). 130 is provided. The row driver 120 receives a control signal from a row decoder (not shown), and the analog-digital converter 130 receives a control signal from a column decoder (not shown). In addition, the solid-state imaging device 100 includes a control unit (not shown) that generates general timing control signals and addressing signals for outputting selected and sensed image signals of each pixel. Typically, in the case of the color solid-state imaging device 100, a color filter is installed to receive only light of a specific color on each pixel forming the APS array 110. At least three kinds of color filters are used to construct a color signal. Place the color filter. The most common color filter array is Bayer, where the patterns of two colors R (red) and G (green) are arranged in one row, and the patterns of two colors G (green) and B (blue) are arranged in another row. ) Has a pattern. At this time, G (green), which is closely related to the luminance signal, is disposed in every row, and R (red) color and B (blue) color are alternately arranged in each row to increase the luminance resolution. Digital still cameras, etc. are applied to a CIS array of many million pixels or more in order to increase the resolution.

이와 같은 픽셀 구조를 가지는 CIS형 고체 촬상 소자(100)에서, 상기 APS 어레이(110)는 광소자(photodiode)를 이용하여 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하여 영상신호를 생성한다. 상기 APS 어레이(110)에서 출력되는 영상신호는 R(red), G(green), B(blue) 3색의 아날로그 신호이다. 아날로그-디지털 변환부(130)는 상기 픽셀 어레이(110)에서 출력되는 아날로그 영상신호를 받아 디지털 신호로 변환한다. In the CIS type solid-state imaging device 100 having such a pixel structure, the APS array 110 detects light using a photodiode and converts the light into an electrical signal to generate an image signal. The video signal output from the APS array 110 is an analog signal of three colors of red (R), green (G), and blue (B). The analog-digital converter 130 receives an analog image signal output from the pixel array 110 and converts the analog image signal into a digital signal.

도 1과 같은 일반적인 CIS형 고체 촬상 소자(100)에서, 광소자에서 감지된 영상신호를 아날로그-디지털 변환부(130)에서 디지털 신호로 변환할 때, CDS(correlated double sampling) 방식을 이용한다. 이와 같은 구동 방식에 대하여 는 미국 특허, "USP5,982,318", 또는 "USP6,067,113" 등에 잘 나타나 있다. CDS 방식의 아날로그-디지털 변환에서는 기본적으로 픽셀 어레이(110)에서 리셋신호를 받은 후, 광소자에서 감지된 영상신호를 받아 디지털 신호로 변환하는 두 단계로 구분된다. 광소자에서 소정 주기로 빛을 새로이 감지할 때마다, 광소자가 새로이 감지된 영상신호를 아날로그-디지털 변환부(130)로 출력하기 전에, 픽셀 어레이(110)는 아날로그-디지털 변환부(130)로 리셋신호를 출력한다. 아날로그-디지털 변환부(130)는 리셋신호를 받아 리셋한 후에, 광소자로부터 입력받는 영상신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 이와 같이 변환된 디지털 신호는 디지털 신호 처리부로 출력되어 소정 보간(interpolation) 처리된다. 또한, 후속하는 디지털 신호 처리부는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 해당 해상도에 적합한 구동 신호들을 생성하여, 디스플레이 장치를 구동한다.In the general CIS type solid-state imaging device 100 as shown in FIG. 1, when converting an image signal detected by an optical device into a digital signal by the analog-digital converter 130, a correlated double sampling (CDS) method is used. Such a driving method is well described in the US patent, "USP5,982,318", or "USP6,067,113". In the analog-to-digital conversion of the CDS method, after receiving the reset signal from the pixel array 110, it is divided into two steps of receiving the image signal sensed by the optical device and converting it into a digital signal. Each time the optical device detects a new light at a predetermined period, the pixel array 110 is reset to the analog-digital conversion unit 130 before the optical device outputs the newly detected image signal to the analog-digital conversion unit 130. Output the signal. The analog-digital converter 130 receives the reset signal and resets it, and then converts the video signal received from the optical device into a digital signal and outputs the digital signal. The digital signal converted as described above is output to the digital signal processor and subjected to a predetermined interpolation process. In addition, the subsequent digital signal processor generates drive signals suitable for the corresponding resolution of the display device such as an LCD, and drives the display device.

이와 같은 종래의 CIS형 고체 촬상 소자에서, 정지 영상을 촬상할 때에는 APS 어레이(110)의 광소자들에서 감지된 모든 픽셀의 영상신호를 출력한다. 그러나, 서브 샘플링 모드일 때에는, 수직 해상도를 낮추어 영상신호를 출력한다. 예를 들어, APS 어레이(110)가 SXGA(Super Extended Graphics Adapter) 급 해상도를 가지는 CIS형 고체 촬상 소자(100)의 경우에, 정지 영상의 촬상 시에는 SXGA 급으로 영상신호를 출력하지만, 동영상 디스플레이, 프리뷰(preview) 단계, 또는 자동 초점 설정 단계 등 서브 샘플링 모드 동작에서는 VGA(Video Graphics Adapter) 급으로 영상신호를 출력한다. 참고적으로, SXGA 급 해상도의 픽셀수는 1280*1024이고, VGA급 해상도의 픽셀수는 640*480이다. 또한, APS 어레이(110)가 UXGA(Ultra Extended Graphics Adapter)급 해상도를 가지는 CIS형 고체 촬상 소자(100)의 경우에도, 서브 샘플링 모드 동작에서 VGA급 해상도 이하로 영상신호를 출력하여 처리되는 데이터 량을 줄인다. 참고적으로, UXGA 급 해상도의 픽셀수는 1600*1200이다. In the conventional CIS type solid-state imaging device as described above, when imaging still images, image signals of all pixels detected by photons of the APS array 110 are output. In the sub-sampling mode, however, the vertical resolution is lowered to output the video signal. For example, in the case of the CIS-type solid-state imaging device 100 having the SXGA (Super Extended Graphics Adapter) resolution, the APS array 110 outputs a video signal at the SXGA level when capturing still images, but displays a video. In a subsampling mode operation such as a preview step, or an auto focus setting step, a video signal is output in a VGA (Video Graphics Adapter) level. For reference, the number of pixels of SXGA resolution is 1280 * 1024 and the number of pixels of VGA resolution is 640 * 480. In addition, even in the case of the CIS type solid-state imaging device 100 having the APS array 110 having UXGA (Ultra Extended Graphics Adapter) resolution, the amount of data that is processed by outputting an image signal at VGA resolution or less in the subsampling mode operation Reduce For reference, the number of pixels of UXGA level resolution is 1600 * 1200.

이와 같은 종래의 CIS형 고체 촬상 소자(100)의 서브 샘플링 모드에서는, 서브 샘플링을 위하여 일정 간격으로 떨어져 있는 특정 행(row) 및 열(column)의 영상신호만을 아날로그-디지털 변환부(130)로 출력시킴으로써 수직 해상도를 낮춘다. 위의 예에서, SXGA 급 해상도를 VGA 급 해상도로 낮추기 위하여, 2 행 및 2 열에 해당하는 픽셀 데이터들 중에서 하나의 행 및 하나의 열에서 교차되는 하나의 데이터만 선택하고 나머지는 제거하여, 해상도 1/2 축소 모드로 동작시킨다. 마찬가지로, 더 많은 행 및 열에 해당하는 데이터 중에서 하나의 행 및 하나의 열에 해당하는 데이터만 선택되도록 하면, 해상도를 더 축소시킬 수 있고, 이에 따라 처리되는 데이터 량을 더 줄일 수 있다.In the sub-sampling mode of the conventional CIS type solid-state imaging device 100, only the specific row and column image signals spaced at regular intervals for the sub-sampling to the analog-to-digital converter 130 are used. Lower the vertical resolution by outputting. In the above example, in order to lower the SXGA resolution to the VGA resolution, only one data intersecting in one row and one column among pixel data corresponding to two rows and two columns is selected, and the other one is removed, and the resolution 1 / 2 Operate in reduced mode. Similarly, if only data corresponding to one row and one column among the data corresponding to more rows and columns are selected, the resolution can be further reduced, and thus the amount of data processed can be further reduced.

그러나, 이와 같은 종래의 CIS형 고체 촬상 소자(100)의 서브 샘플링 모드에서, 이용되지 않고 버려지는 데이터가 존재하므로, 디스플레이 상에서 사선 부분이 부드럽게 연결되지 못하고 지그재그(zigzag) 형태로 나타나는 엘리어싱(aliasing) 노이즈를 야기시킨다. 이러한 왜곡을 없애기 위해서는 일정한 범위의 영상신호들을 평균하여 출력하는 방법이 있다. 즉, 픽셀에서 감지된 영상 신호가 아날로그-디지털 변환부(130)로 출력되기 전에 일정한 범위의 영상신호들을 아날로그적으로 평균화하는 방법과, 아날로그-디지털 변환부(130)로부터 출력되는 해당 디지털 신호들을 평균화하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 디지털적인 평균화는 큰 용량의 메 모리를 필요로하므로 칩 면적을 증가시키고, 소비 전력을 증가시키므로, 적용하기어려운 문제점이 있다. 또한, 도 1과 같은 구조에서, 픽셀에서 감지된 영상 신호에 대하여 아날로그적으로 평균화시키기 위해서는, 한 컬럼 당 리셋신호 및 영상신호 각각을 위한 2개의 큰 커패시터(capacitor)가 더 요구되므로 칩 면적의 증가로 소형 모바일 응용 제품에 적용하기 어렵다.However, in the sub-sampling mode of the conventional CIS-type solid-state imaging device 100, since there is data that is not used and discarded, aliasing appears in a zigzag form without diagonal lines connecting smoothly on the display. ) Cause noise. In order to eliminate such distortion, there is a method of averaging and outputting a range of video signals. That is, before the image signal sensed by the pixel is output to the analog-to-digital converter 130, a method of analogizing the range of image signals is analogized, and the corresponding digital signals output from the analog-to-digital converter 130 There is a way to average it. However, such digital averaging requires a large amount of memory, which increases the chip area and increases the power consumption, which makes it difficult to apply. In addition, in the structure of FIG. 1, in order to analogize the image signal sensed by the pixel, two larger capacitors are required for each of the reset signal and the image signal per column, thereby increasing the chip area. As it is difficult to apply to small mobile applications.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 큰 커패시터 없이도 픽셀에서 출력되는 영상신호들을 아날로그적으로 평균화하여 동영상을 위한 서브 샘플링 모드를 구동함으로써, 칩 면적 및 소비 전력에서 효율적으로 동작하는 고체 촬상 소자를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention provides a solid-state imaging device that operates efficiently in a chip area and power consumption by driving a subsampling mode for video by analogizing a video signal output from a pixel without a large capacitor. To provide.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 상기 고체 촬상 소자의 서브 샘플링 모드 구동 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a subsampling mode driving method of the solid-state imaging device.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는, APS(active pixel sensor) 어레이, 평균화 회로, 및 디지털 신호 출력 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 APS 어레이는 2차원 행렬형태로 픽셀들이 배열되어 있고, 서브 샘플링 모드 구동 시 선택된 행에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 픽셀들 각각이 제1 리셋신호와 제1 영상신호, 및 제2 리셋신호와 제2 영상신호를 생성하여 출력한다. 상기 평균화 회로는 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 상기 제1 리셋신호 및 상기 제2 리셋신호의 평균을 반영한 신호를 증폭기 입력 신호로 하고, 상기 증폭기 입력 신호에 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 반영시켜 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호를 펄스 폭 신호로 변조한다. 상기 디지털 신호 출력 회로는 상기 펄스 폭 신호의 논리 상태 변동 시점에 따라 서로 다른 디지털 값을 가지는 디지털 신호를 생성한다. 상기 평균화 회로는, 소정 증폭기를 가지며, 각 컬럼에 구비된 CDS(correlated double sampling) 회로들; 및 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 상기 소정 증폭기들의 입력단들을 단락시키는 스위치를 구비하고, 상기 증폭기 입력 신호는 상기 단락된 입력단들에서 생성되는 것을 특징으로 한다. 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 상기 소정 증폭기들 중 어느 하나를 구비하는 해당 하나의 CDS 회로만, 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호와, 기준 전압을 비교하여 상기 펄스 폭 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.A solid-state imaging device according to the present invention for achieving the above technical problem is characterized by comprising an APS (active pixel sensor) array, an averaging circuit, and a digital signal output circuit. In the APS array, pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and in the selected row when the subsampling mode is driven, each of the two pixels having one column interval includes a first reset signal, a first image signal, and a second reset signal. And generate and output a second video signal. In the sub-sampling mode driving, the averaging circuit uses a signal reflecting an average of the first reset signal and the second reset signal as an amplifier input signal, and the first image signal and the second video signal in response to the amplifier input signal. To generate a signal corresponding to an average of the difference between the first reset signal and the first video signal and the difference between the second reset signal and the second video signal, and modulate the signal into a pulse width signal. . The digital signal output circuit generates a digital signal having a different digital value according to a logic state variation time point of the pulse width signal. The averaging circuit includes a correlated double sampling (CDS) circuit having a predetermined amplifier and provided in each column; And a switch for shorting the input terminals of the two predetermined amplifiers having one column interval in the sub-sampling mode driving, wherein the amplifier input signal is generated at the shorted input terminals. Only one CDS circuit having any one of the two predetermined amplifiers having a column spacing, and the difference between the first reset signal and the first video signal and between the second reset signal and the second video signal. The pulse width signal is generated by comparing the signal corresponding to the average of the difference with the reference voltage.

상기 서브 샘플링 모드 구동은, 동영상 구동인 것을 특징으로 한다. 상기 스위치는, 정지영상 구동 시에 오픈되고, 상기 CDS 회로들은 정지영상 구동 시에 각 컬럼의 해당 픽셀에서 생성된 리셋신호와 영상신호의 차이에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호의 크기에 비례하는 펄스 폭을 가지는 신호로 변조하여 출력하는 것을 특징으로 한다. 상기 펄스 폭 신호는, 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호의 크기에 비례하는 것을 특징으로 한다. The sub-sampling mode drive is a video drive. The switch is opened when driving a still image, and the CDS circuits generate a signal corresponding to a difference between a reset signal and a video signal generated at a corresponding pixel of each column when driving a still image, and is proportional to the magnitude of the signal. And modulating the signal into a signal having a pulse width. The pulse width signal may be proportional to a magnitude of a signal corresponding to an average of a difference between the first reset signal and the first video signal and a difference between the second reset signal and the second video signal.

상기 APS 어레이는 선택되는 다수의 N개 행들 각각에서 동색 컬럼의 N개 리셋 신호들 및 N 개 영상 신호들을 생성하고, 상기 평균화 회로는, 상기 N 개 리셋 신호들 및 영상 신호들 각각을 평균화하고, 평균화된 리셋신호에 대한 평균화된 영상신호의 차이를 펄스 폭 신호로 변조하는 것을 특징으로 한다. The APS array generates N reset signals and N image signals of the same color column in each of the N rows selected, and the averaging circuit averages each of the N reset signals and image signals, The difference between the averaged video signal with respect to the averaged reset signal is characterized by modulating the pulse width signal.

상기 평균화 회로는 제1 스위치; 상기 픽셀 어레이의 어느 하나의 열에서, 상기 리셋신호들 및 상기 영상신호들을 입력받아, 상기 제1 스위치의 단락에 의하여 해당 평균화된 리셋신호 및 평균화된 영상신호를 생성하고, 램프신호, 상기 평균화된 리셋신호 및 상기 평균화된 영상신호를 이용하여 제1 펄스 폭 신호를 생성하는 제1 CDS 회로; 및 상기 제1 CDS 회로가 속하는 열과 이웃하는 동색 신호 열에서, 상기 리셋신호들 및 상기 영상신호들을 입력받아, 상기 제1 스위치의 단락에 의하여 해당 평균화된 리셋신호 및 평균화된 영상신호를 생성하고, 상기 램프신호, 상기 평균화된 리셋신호 및 상기 평균화된 영상신호를 이용하여 제2 펄스 폭 신호를 생성하는 제2 CDS 회로를 구비하고, 상기 제1 스위치는 상기 서브 샘플링 모드 구동에서 단락되는 것을 특징으로 한다.The averaging circuit comprises a first switch; In one of the columns of the pixel array, the reset signals and the image signals are received, and corresponding averaged reset signals and averaged image signals are generated by a short circuit of the first switch, and a ramp signal and the averaged image signals are generated. A first CDS circuit for generating a first pulse width signal using a reset signal and the averaged video signal; Receiving the reset signals and the image signals in a same color signal column adjacent to a column to which the first CDS circuit belongs, and generating a corresponding averaged reset signal and an averaged video signal by a short circuit of the first switch, And a second CDS circuit configured to generate a second pulse width signal using the ramp signal, the averaged reset signal, and the averaged video signal, wherein the first switch is shorted in the subsampling mode driving. do.

상기 APS 어레이는, 상기 서브 샘플링 모드 시에, 한 컬럼 간격을 가지는 다른 2개의 픽셀들 각각이 제3 리셋신호와 제3 영상신호, 및 제4 리셋신호와 제4 영상신호를 생성하여 출력하고, 상기 평균화 회로는, 상기 제3 리셋신호 및 상기 제4 리셋신호의 평균을 반영한 해당 증폭기 입력 신호에 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호를 반영시켜 상기 제3 리셋신호와 상기 제3 영상신호의 차이 및 상기 제4 리셋신호와 상기 제4 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호에 해당하는 펄스 폭 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호는, 제1 색 신호이고, 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호는 제2 색 신호인 것을 특징으로 한다. 상기 APS 어레이는, 다음 선택된 행에서, 제2 색 신호에 해당하는 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 생성하고, 제3 색 신호에 해당하는 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 색 신호, 상기 제2 색 신호, 및 상기 제3 색 신호는, 베이어 패턴을 구성하는 것을 특징으로 한다.The APS array may generate and output a third reset signal, a third image signal, a fourth reset signal, and a fourth image signal in each of the other two pixels having one column interval in the subsampling mode. The averaging circuit is configured to reflect the third image signal and the fourth image signal to a corresponding amplifier input signal reflecting an average of the third reset signal and the fourth reset signal, so that the third reset signal and the third image signal are reflected. And generating a signal corresponding to an average of the difference between the difference and the difference between the fourth reset signal and the fourth image signal and generating a pulse width signal corresponding to the signal. The first video signal and the second video signal are first color signals, and the third video signal and the fourth video signal are second color signals. The APS array generates the first video signal and the second video signal corresponding to a second color signal in a next selected row, and the third video signal and the fourth video signal corresponding to a third color signal. It characterized in that to generate. The first color signal, the second color signal, and the third color signal constitute a Bayer pattern.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체 촬상 소자 구동 방법은, 2차원 행렬형태로 픽셀들이 배열되어 있는 APS 어레이에서, 서브 샘플링 모드 구동 시 선택된 행에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 픽셀들 각각이 제1 리셋신호와 제1 영상신호, 및 제2 리셋신호와 제2 영상신호를 생성하여 출력하는 단계; 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 상기 제1 리셋신호 및 상기 제2 리셋신호의 평균을 반영한 증폭기 입력 신호에 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 반영시켜 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호를 펄스 폭 신호로 변조하는 단계; 및 상기 펄스 폭 신호의 논리 상태 변동 시점에 따라 서로 다른 디지털 값을 가지는 디지털 신호를 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a solid-state imaging device according to the present invention, in an APS array in which pixels are arranged in a two-dimensional matrix. Generating and outputting a first reset signal and a first image signal, and a second reset signal and a second image signal for each pixel; In the sub-sampling mode driving, the first image signal and the second image signal are reflected in an amplifier input signal reflecting an average of the first reset signal and the second reset signal so that the first reset signal and the first image are reflected. Generating a signal corresponding to a difference between the signal and an average of the difference between the second reset signal and the second video signal, and modulating the signal into a pulse width signal; And generating a digital signal having a different digital value according to a logic state variation time point of the pulse width signal.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도 면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CIS형 고체 촬상 소자(200)를 나타내는 블록도이다. 도 3은 도 2의 APS 어레이(210)의 픽셀 구조를 나타내는 도면이다. 도 2의 고체 촬상 소자(200)의 동작 설명을 위하여 도 4의 흐름도가 참조된다. 상기 고체 촬상 소자(200)는, APS(active pixel sensor) 어레이(210), 로우 드라이버(row driver)(220), 및 아날로그-디지털 변환부(analog-to-digital conversion unit)(230)를 구비한다. 상기 아날로그-디지털 변환부(230)는 아날로그 평균화 회로(analog averaging circuit)(231), 및 디지털 신호 출력 회로(232)를 구비한다. 2 is a block diagram showing a CIS type solid-state imaging device 200 according to an embodiment of the present invention. 3 is a diagram illustrating a pixel structure of the APS array 210 of FIG. 2. The flowchart of FIG. 4 is referred to for describing the operation of the solid-state imaging device 200 of FIG. 2. The solid-state imaging device 200 includes an active pixel sensor (APS) array 210, a row driver 220, and an analog-to-digital conversion unit 230. do. The analog-to-digital converter 230 includes an analog averaging circuit 231 and a digital signal output circuit 232.

주지된 바와 같이, 휴대폰 카메라, 디지털 스틸 카메라(digital still camera) 등에 장착되는 상기 CIS(CMOS image sensor) 형태의 고체 촬상 소자(200)는 시야에 전개되는 영상을 촬상하여 전기적 신호로 변환하여 영상신호를 출력한다. 상기 고체 촬상 소자(200)는 광소자(PD:photodiode)들을 이용하여 외부 빛을 감지하고 전기적 신호로 변환하여 영상신호를 출력한다. 이러한 광소자들(PD)은 상기 APS 어레이(210)에 2차원 행렬 형태로 배열되는 픽셀들 각각에 존재한다. As is well known, the solid-state imaging device 200 in the form of a CMOS image sensor (CIS) mounted on a mobile phone camera, a digital still camera, or the like captures an image deployed in a field of view and converts the image into an electrical signal to convert the image signal into an image signal. Outputs The solid-state imaging device 200 detects external light by using photodiodes (PDs) and converts the external light into an electrical signal to output an image signal. These photons PD are present in each of the pixels arranged in a 2D matrix in the APS array 210.

상기 고체 촬상 소자(200)는 상기 로우 드라이버(220)로부터 생성되는 전달 제어 신호(TG), 리셋 제어 신호(RG), 및 상기 APS 어레이(210)의 행을 선택하는 행 선택신호(SEL)를 이용하여, 리셋신호(VRES) 및 APS 어레이(210) 상에서 광소자들 (PD)에 의하여 감지된 영상신호(VSIG)를 출력한다. 상기 고체 촬상 소자(200)에서 출력되는 삼색 신호(R, G, B)는 소정 영상신호 처리부(미도시)에서 보간(interpolation) 처리된 후, LCD(liquid crystal display)와 같은 디스플레이 장치로 출력되어 표시된다. The solid-state imaging device 200 receives a transfer control signal TG generated from the row driver 220, a reset control signal RG, and a row select signal SEL for selecting a row of the APS array 210. By using the reset signal VRES and the image signal VSIG sensed by the photons PD on the APS array 210 are output. The tricolor signals R, G, and B output from the solid-state imaging device 200 are interpolated by a predetermined image signal processor (not shown), and then output to a display device such as a liquid crystal display (LCD). Is displayed.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 CIS형 고체 촬상 소자(200)는, 수직 해상도를 낮추는 서브 샘플링 모드 구동에서, 종래의 일반적인 방법에 비하여 큰 커패시터의 추가 없이, 픽셀에서 출력되는 영상신호들(VSIG)을 아날로그적으로 평균화하여, 왜곡 없는 동영상을 위한 삼색 신호(R, G, B) 생성이 가능하다.On the other hand, the CIS-type solid-state imaging device 200 according to an embodiment of the present invention, in the sub-sampling mode driving to lower the vertical resolution, image signals output from the pixel, without the addition of a large capacitor compared to the conventional method By analogizing the (VSIG), it is possible to generate three-color signals (R, G, B) for distortion-free video.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 APS 어레이(210)에는 2차원 행렬형태로 픽셀들이 배열되어 있다. 상기 APS 어레이(210) 상에 배치되는 컬러 필터의 패턴은 한 행에 제1 색 신호(G), 및 제2 색 신호(B) 2 가지 컬러의 패턴, 및 다른 행에 제1 색 신호(G), 및 제3 색 신호(R) 2 가지 컬러의 패턴이 반복적으로 배치되는 베이어(Bayer) 패턴을 가지는 것으로 가정한다. 하지만, 픽셀 어레이 패턴은 다양하게 구성될 수 있으므로 이에 한정되는 것은 아니다. As shown in FIG. 3, pixels are arranged in a 2D matrix in the APS array 210. The pattern of the color filter disposed on the APS array 210 includes a pattern of two colors of a first color signal G and a second color signal B in one row, and a first color signal G in another row. ) And a third color signal R are assumed to have a Bayer pattern repeatedly arranged. However, the pixel array pattern may be configured in various ways, but is not limited thereto.

이와 같은 가정하에, 먼저 기계식 셔터(mechanical shutter)를 개방하여, 일정 시간 동안 APS 어레이(210)에 구비된 광소자(PD)에 신호 전하를 축적한다(도 4의 S410). 실질적으로는, 도 8에 도시된 바와 같이, 로우 드라이버(220)에서 생성되는 전달 제어 신호(TG)에 의하여 광소자(PD)에 축적되는 신호 전하량이 결정된다. 광소자들(PD)에 신호 전하가 축적되는 동안, 상기 APS 어레이(210)는 리셋 제어 신호(RG)에 응답하여 리셋신호(VRES)를 생성하여 출력한다. 상기 APS 어레이 (210)는, 정지영상 구동 시에는, 홀수번째 행들에서 광소자(PD)로부터 광전 변환된 제1 색 신호(G) 및 제2 색 신호(B) 각각을 열단위로 출력하고, 짝수번째 행들에서 광소자(PD)로부터 광전 변환된 제3 색 신호(R) 및 상기 제1 색 신호(G) 각각을 열단위로 출력한다. 특히, 동영상을 위한 서브 샘플링 모드 구동에서는, 상기 APS 어레이(210)는 선택된 행에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 픽셀들(예를 들어 홀수 컬럼 픽셀들) 각각이 제1 리셋신호(VRES1)와 제1 영상신호(VSIG1), 및 제2 리셋신호(VRES3)와 제2 영상신호(VSIG3)를 생성하여 출력한다(도 4의 S420). 또한, 상기 APS 어레이(210)는, 같은 행에서, 한 컬럼 간격을 가지는 다른 2개의 픽셀들(예를 들어 짝수 컬럼 픽셀들) 각각이 제3 리셋신호(VRES2)와 제3 영상신호(VSIG2), 및 제4 리셋신호(VRES4)와 제4 영상신호(VSIG4)를 생성하여 출력한다(도 4의 S420). Under this assumption, first, a mechanical shutter is opened to accumulate signal charges in the optical device PD provided in the APS array 210 for a predetermined time (S410 of FIG. 4). Substantially, as shown in FIG. 8, the amount of signal charge accumulated in the optical device PD is determined by the transfer control signal TG generated by the row driver 220. While signal charges are accumulated in the photons PD, the APS array 210 generates and outputs a reset signal VRES in response to the reset control signal RG. When driving the still image, the APS array 210 outputs each of the first color signal G and the second color signal B photoelectrically converted from the optical device PD in the odd-numbered rows in columns. In the even-numbered rows, each of the third color signal R and the first color signal G, which are photoelectrically converted from the optical device PD, is output in units of columns. In particular, in the sub-sampling mode driving for moving images, the APS array 210 includes two pixels (for example, odd column pixels) having one column spacing in the selected row and the first reset signal VRES1. The first video signal VSIG1, the second reset signal VRES3, and the second video signal VSIG3 are generated and output (S420 of FIG. 4). In addition, in the same row, each of the other two pixels (for example, even-column pixels) having one column spacing may have a third reset signal VRES2 and a third image signal VSIG2 in the same row. And generate and output the fourth reset signal VRES4 and the fourth video signal VSIG4 (S420 of FIG. 4).

예를 들어, 서브 샘플링 모드 구동 시, 도 3에서, 제1 행을 선택하는 행 선택신호 "SEL1"이 액티브된 경우에, 상기 APS 어레이(210)는, 제1 컬럼 및 제3 컬럼의 픽셀들 각각에서 제1 색 신호(G)를 위하여 제1 리셋신호 VRES1과 제1 영상신호 VSIG1, 및 제2 리셋신호 VRES3과 제2 영상신호 VSIG3을 생성한다. 또한, 상기 APS 어레이(210)는, 제2 컬럼 및 제4 컬럼의 픽셀들 각각에서 제2 색 신호(B)를 위하여 제3 리셋신호 VRES2과 제3 영상신호 VSIG2, 및 제4 리셋신호 VRES4과 제4 영상신호 VSIG4를 생성한다. 다른 컬럼들에서도 같은 동작으로 해당 리셋신호와 영상신호가 생성된다. 그리고, 상기 APS 어레이(210)는, 다음으로 선택되는 제2 행에서는, 제2 색 신호(B) 및 제3 색 신호(R)에 해당하는 리셋신호와 영상신호를 같은 동작으로 생성한다(도 4의 S430). For example, when driving the sub-sampling mode, in FIG. 3, when the row select signal “SEL1” for selecting the first row is activated, the APS array 210 may include pixels of the first column and the third column. The first reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1, and the second reset signal VRES3 and the second video signal VSIG3 are generated for the first color signal G, respectively. In addition, the APS array 210 may include a third reset signal VRES2 and a third image signal VSIG2, and a fourth reset signal VRES4 for the second color signal B in each of the pixels of the second column and the fourth column. A fourth video signal VSIG4 is generated. In other columns, the reset and video signals are generated by the same operation. The APS array 210 generates a reset signal and a video signal corresponding to the second color signal B and the third color signal R by the same operation in the second row selected next (FIG. 4, S430).

이하, 서브 샘플링 모드 구동 시에, 제1 행을 선택하는 행 선택신호 "SEL1"이 액티브되었고, 이에 따라, 상기 APS 어레이(210)가, 제1 컬럼 및 제3 컬럼의 픽셀들 각각에서 제1 리셋신호 VRES1과 제1 영상신호 VSIG1, 및 제2 리셋신호 VRES3과 제2 영상신호 VSIG3을 생성한 경우를 예로 들어 설명한다. 위에서 기술한 바와 같이, 다른 컬럼들 및 다른 행들에서도 같은 동작이 이루어진다. Hereinafter, when the sub-sampling mode is driven, the row selection signal "SEL1" for selecting the first row is activated, and accordingly, the APS array 210 generates a first in each of the pixels of the first column and the third column. A case where the reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1 and the second reset signal VRES3 and the second video signal VSIG3 are generated will be described as an example. As described above, the same operation works for other columns and other rows.

이때, 상기 아날로그 평균화 회로(231)는 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 큰 커패시터의 추가 없이, 일반적인 CDS 회로들 간을 단락/개방하는 제5 스위치(510)(도 5 참조)만을 이용하여, 상기 제1 리셋신호 VRES1와 상기 제1 영상신호 VSIG1의 차이(VRES1-VSIG1) 및 상기 제2 리셋신호 VRES3와 상기 제2 영상신호 VSIG3의 차이(VRES3-VSIG3)에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호를 펄스 폭 신호로 변조한다. 상기 디지털 신호 출력 회로(232)는 상기 펄스 폭 신호의 논리 상태 변동 시점에 따라 서로 다른 디지털 값을 가지는 디지털 신호를 생성한다. 상기 아날로그 평균화 회로(231) 및 상기 디지털 신호 출력 회로(232)에 대해서는 아래에서 좀더 자세히 기술된다. In this case, the analog averaging circuit 231 drives the sub-sampling mode by using only the fifth switch 510 (see FIG. 5) that shorts / opens general CDS circuits without adding a large capacitor. 1 generates a signal corresponding to an average of the difference between the reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1 (VRES1-VSIG1) and the difference between the second reset signal VRES3 and the second video signal VSIG3 (VRES3-VSIG3), The signal is modulated into a pulse width signal. The digital signal output circuit 232 generates a digital signal having different digital values according to a logic state change point of the pulse width signal. The analog averaging circuit 231 and the digital signal output circuit 232 are described in more detail below.

도 5는 픽셀 회로(311, 312)와 아날로그 평균화 회로(231)를 나타내는 블록도이다. 도 5에는 제1 컬럼을 위한 회로(211), 제3 컬럼을 위한 회로(212), 제5 스위치(510)가 도시되어 있다. 도 5는, 위의 예와 같이, 제1 컬럼 및 제3 컬럼의 픽셀들 각각에서 제1 리셋신호 VRES1과 제1 영상신호 VSIG1, 및 제2 리셋신호 VRES3과 제2 영상신호 VSIG3을 생성한 경우에, 이 신호들을 처리하기 위한 컬럼 회로들(211, 212)을 예로 들어 도시하였으나, 다른 컬럼들에서 생성되는 신호들을 위한 컬럼 회로들도 같은 구성으로 같은 동작을 한다. 특히, 상기 제5 스위치(510)는 동영상을 위한 서브 샘플링 모드 구동을 위하여 홀수 컬럼들 사이 및 짝수 컬럼들 사이에 배치된다. 5 is a block diagram illustrating the pixel circuits 311 and 312 and the analog averaging circuit 231. 5 shows a circuit 211 for a first column, a circuit 212 for a third column, and a fifth switch 510. FIG. 5 illustrates a case in which the first reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1, and the second reset signal VRES3 and the second video signal VSIG3 are generated from the pixels of the first column and the third column as in the above example. For example, although the column circuits 211 and 212 for processing these signals are shown as an example, the column circuits for signals generated in other columns also operate in the same configuration. In particular, the fifth switch 510 is disposed between odd columns and even columns to drive a subsampling mode for moving images.

상기 제1 컬럼을 위한 회로(211)는 제1 컬럼에서 선택될 제1 픽셀회로(311), 제1 컬럼의 모든 픽셀회로들에 접속된 소정 전류원(312), 및 상기 제1 픽셀회로(311)에서 출력되는 제1 리셋신호 VRES1과 제1 영상신호 VSIG1를 처리하는 제1 CDS(correlated double sampling) 회로(313)를 포함한다. 상기 제3 컬럼을 위한 회로(212)는 제3 컬럼에서 선택될 제2 픽셀회로(321), 제3 컬럼의 모든 픽셀회로들에 접속된 소정 전류원(322), 및 상기 제2 픽셀회로(321)에서 출력되는 제2 리셋신호 VRES3과 제2 영상신호 VSIG3를 처리하는 제2 CDS 회로(323)를 포함한다. 여기서, 상기 전류원들(312, 322)은 각 컬럼의 모든 픽셀회로들을 위하여 각 컬럼 끝에 구비되며, 특히, 상기 CDS 회로들(313, 323) 및 제5 스위치(510)는 상기 평균화 회로(231)에 구비된다. 도 5의 회로의 정지영상 구동 모드에서의 동작 설명을 위하여 도 6의 타이밍도가 참조된다. 도 5의 회로의 동영상 구동 모드에서의 동작 설명을 위하여 도 7의 타이밍도가 참조된다.The circuit 211 for the first column includes a first pixel circuit 311 to be selected in the first column, a predetermined current source 312 connected to all pixel circuits in the first column, and the first pixel circuit 311. And a first correlated double sampling (CDS) circuit 313 for processing the first reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1 outputted from the < RTI ID = 0.0 > The circuit 212 for the third column includes a second pixel circuit 321 to be selected in the third column, a predetermined current source 322 connected to all pixel circuits of the third column, and the second pixel circuit 321. A second CDS circuit 323 for processing the second reset signal VRES3 and the second video signal VSIG3 outputted from the < RTI ID = 0.0 > Here, the current sources 312 and 322 are provided at the end of each column for all pixel circuits of each column. In particular, the CDS circuits 313 and 323 and the fifth switch 510 are the averaging circuit 231. Is provided. The timing diagram of FIG. 6 is referred to for describing operation in the still image driving mode of the circuit of FIG. 5. The timing diagram of FIG. 7 is referred to for describing the operation in the video driving mode of the circuit of FIG. 5.

주지된 바와 같이, 상기 APS 어레이(210)의 픽셀회로들(311/321)은, 행 선택신호(SEL)에 의하여 선택된 행에서, 전달 제어 신호(TG)에 응답하여 광소자(PD1/PD2)로부터 광전 변환된 영상신호(VSIG1/VSIG3)를 출력하고, 리셋 제어 신호(RG)에 응답하여 리셋신호(VRES/VRES3)를 생성하여 출력한다. 예를 들어, 제1 픽셀회로(311)는 4개의 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)들 (M1~M4), 및 하나의 광소자(PD1)로 구성된다. 상기 행 선택신호(SEL)가 논리 하이 상태로 액티브된 상태에서, 상기 리셋 제어 신호(RG)에 응답하여 전원(VDD)로부터 전달된 FD1 노드의 전압이 소스 폴로워(source follower) 역할을 하는 M3의 소스 단자를 통하여 출력된다. M3의 소스 단자로 출력된 FD1 노드의 전압은 M1의 소스 단자를 통하여 리셋신호(VRES1)로서 상기 제1 CDS 회로(313)로 출력된다. 한편, 상기 전달 제어 신호(TG)가 논리 하이 상태로 액티브될 때에는, 상기 리셋 제어 신호(RG)가 논리 로우 상태로 된 상태이며, 이때에는 광소자(PD1)로부터 광전 변환된 영상신호(VSIG1)가 M1의 소스 단자를 통하여 상기 제1 CDS 회로(313)로 출력된다. 마찬가지로, 같은 동작을 하는 제2 픽셀회로(321)에 의하여 제2 리셋신호 VRES3와 제2 영상신호 VSIG3가 상기 제2 CDS 회로(323)로 출력된다. As is well known, the pixel circuits 311/321 of the APS array 210, in the row selected by the row select signal SEL, respond to the transfer control signal TG in the optical device PD1 / PD2. The photoelectrically converted video signals VSIG1 / VSIG3 are outputted from the photo signal, and the reset signals VRES / VRES3 are generated and output in response to the reset control signal RG. For example, the first pixel circuit 311 includes four metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MMOS) M1 to M4, and one optical device PD1. When the row select signal SEL is activated in a logic high state, the voltage of the node FD1 transmitted from the power supply VDD in response to the reset control signal RG serves as a source follower. It is output through the source terminal of. The voltage of the node FD1 output to the source terminal of M3 is output to the first CDS circuit 313 as a reset signal VRES1 through the source terminal of M1. On the other hand, when the transfer control signal TG is activated in a logic high state, the reset control signal RG is in a logic low state, and in this case, the image signal VSIG1 photoelectrically converted from the optical element PD1. Is output to the first CDS circuit 313 through the source terminal of M1. Similarly, the second reset signal VRES3 and the second video signal VSIG3 are output to the second CDS circuit 323 by the second pixel circuit 321 which performs the same operation.

먼저, 정지영상 구동 시의 CDS 회로들(313, 323)의 동작을 설명한다. 상기 아날로그 평균화 회로(231)에 구비된 CDS 회로들(313, 323)은 리셋신호(VRES1/VRES3)와 영상신호(VSIG1/VSIG3)를 차례로 입력받아, 리셋신호(VRES1/VRES3)와 영상신호(VSIG1/VSIG3)의 차이에 대응하는 신호가 증폭기 입력 신호(VIN1)가 되도록 한 다음, 이를 기준 전압(VREF)과 비교하여, 비교 결과에 따라 다른 펄스폭을 가지는 신호(VCD1/VCD2)를 출력한다. 예를 들어, 제1 CDS 회로(313)는 제1 스위치(401), 제2 스위치(402), 제3 스위치(403), 제4 스위치(404), 제1 커패시터(405), 제2 커패시터(406), 제3 커패시터(407), 제1 증폭기(408), 및 제2 증폭기(409)를 포함한다. 정지영상 구동 시에는, 도 6과 같이, S5 신호의 비활성화 상태 제어를 받는 제5 스위치(510)가 개방 상태에 있다. 먼저, S1, S2, S31, 및 S4 각각의 신호 제어를 받는 제1 스위치(401), 제2 스위치(402), 제3 스위치(403), 및 제4 스위치(404)가 단락된 상태에서, 상기 제1 리셋신호(VRES1)가 입력되고, 이때, 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1에는 도 9의 Vth1 전압이 생성된다. 다음에, 전달 제어 신호(TG)에 응답하여 광소자(PD1)로부터 광전 변환된 영상신호(VSIG1)가 입력되면, 이때, 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1에는 도 9의 X1 전압이 생성된다. 도 9는 제1 리셋신호(VRES1)가 입력된 경우(좌측)와 그 후 제1 영상신호(VSIG1)가 입력된 경우(우측)에 대한 커패시터 모델이다. 도 9를 참조하면, [수학식 1] 내지 [수학식 6]이 성립한다. 여기서, C0는 제2 커패시터(406)의 커패시턴스, Cin은 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1의 커패시턴스, Q1 및 Q3는 제1 리셋신호(VRES1)가 입력된 경우(좌측)와 그 후 제1 영상신호(VSIG1)가 입력된 경우(우측)에 대한 제2 커패시터(405)의 전하량, Q2 및 Q4는 제1 리셋신호(VRES1)가 입력된 경우(좌측)와 그 후 제1 영상신호(VSIG1)가 입력된 경우(우측)에 대한 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1의 전하량이다. [수학식 6]에서 C0가 Cin 보다 충분히 크면 [수학식 7]과 같이 근사화된다.First, operations of the CDS circuits 313 and 323 when driving still images will be described. The CDS circuits 313 and 323 of the analog averaging circuit 231 receive the reset signal VRES1 / VRES3 and the image signal VSIG1 / VSIG3 in sequence, and the reset signal VRES1 / VRES3 and the image signal The signal corresponding to the difference between the VSIG1 / VSIG3 is the amplifier input signal VIN1, and then compared with the reference voltage VREF to output a signal VCD1 / VCD2 having a different pulse width according to the comparison result. . For example, the first CDS circuit 313 may include a first switch 401, a second switch 402, a third switch 403, a fourth switch 404, a first capacitor 405, and a second capacitor. 406, a third capacitor 407, a first amplifier 408, and a second amplifier 409. During still image driving, as shown in FIG. 6, the fifth switch 510 under the inactive state control of the S5 signal is in an open state. First, in a state where the first switch 401, the second switch 402, the third switch 403, and the fourth switch 404 which are subjected to signal control of S1, S2, S31, and S4 are shorted, The first reset signal VRES1 is input, and at this time, the voltage Vth1 of FIG. 9 is generated at the input terminal node IN1 of the first amplifier 408. Next, when the photoelectrically converted image signal VSIG1 is input from the optical device PD1 in response to the transfer control signal TG, the voltage X1 of FIG. 9 is generated at the input terminal node IN1 of the first amplifier 408. do. FIG. 9 is a capacitor model for the case where the first reset signal VRES1 is input (left) and after that the first image signal VSIG1 is input (right). 9, [Equation 1] to [Equation 6] is established. Here, C0 is the capacitance of the second capacitor 406, Cin is the capacitance of the input terminal node IN1 of the first amplifier 408, Q1 and Q3 are the first reset signal VRES1 is input (left) and thereafter The amount of charges of the second capacitor 405, Q2 and Q4, when the first image signal VSIG1 is input (right) is input when the first reset signal VRES1 is input (left) and then the first image signal ( The amount of charge at the input terminal node IN1 of the first amplifier 408 for the case where VSIG1) is input (right). If C0 is sufficiently larger than Cin in [Equation 6], it is approximated as shown in [Equation 7].

[수학식 1][Equation 1]

Q2 - Q1 = Q4 - Q3Q2-Q1 = Q4-Q3

[수학식 2][Equation 2]

X1 = Q4 / CinX1 = Q4 / Cin

[수학식 3][Equation 3]

Q1 = (VRES1 - Vth1) * C0Q1 = (VRES1-Vth1) * C0

[수학식 4][Equation 4]

Q2 = Vth1 * CinQ2 = Vth1 * Cin

[수학식 5][Equation 5]

Q3 = (VSIG1 - X) * C0Q3 = (VSIG1-X) * C0

[수학식 6][Equation 6]

X = Vth1 - (VRES1 - VSIG1) * {C0 / (C0 + Cin)} X = Vth1-(VRES1-VSIG1) * {C0 / (C0 + Cin)}

[수학식 7][Equation 7]

X = Vth1 - (VRES1 - VSIG1)X = Vth1-(VRES1-VSIG1)

이에 따라, 도 6과 같이, VRAMP 신호가 서서히 상승하도록 인에이블되면, 제1 리셋신호 VRES1와 제1 영상신호 VSIG1의 차이에 대응하는 IN1 노드의 신호도 VRAMP 신호에 따라 증가하고, 제1 증폭기(408)는 이와 같이 증가하는 신호와 기준 전압(VREF)을 비교하여, 비교 결과에 따라 다른 펄스폭을 가지는 신호(VOUT1)를 출력한다. 상기 제2 증폭기(409)는 제3 커패시터(407)를 통하여 전달되는 위의 신호를 받아 버퍼링하여 제1 펄스 폭 신호(VCD1)를 출력한다. 마찬가지로, 같은 동작을 하는 제2 CDS 회로(323)는 상기 제2 리셋신호(VRES3) 및 상기 제2 영상신호(VSIG3)를 입력받아, 제2 펄스 폭 신호(VCD2)를 출력한다.Accordingly, as shown in FIG. 6, when the VRAMP signal is gradually raised, the signal of the IN1 node corresponding to the difference between the first reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1 also increases with the VRAMP signal, and the first amplifier ( The 408 compares the increasing signal with the reference voltage VREF and outputs a signal VOUT1 having a different pulse width according to the comparison result. The second amplifier 409 receives and buffers the above signal transmitted through the third capacitor 407 to output the first pulse width signal VCD1. Similarly, the second CDS circuit 323 having the same operation receives the second reset signal VRES3 and the second image signal VSIG3 and outputs a second pulse width signal VCD2.

다음에, 동영상 구동을 위한 서브 샘플링 모드 구동에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, S5 신호의 활성화 상태 제어를 받는 제5 스위치(510)가 단락 상태에 있고, S32 신호의 비활성화 상태 제어를 받는 상기 제2 CDS 회로(323)에 구비되는 제3 스위치(503)가 개방 상태에 있다. 즉, 서브 샘플링 모드 구동에서는, 상기 제2 CDS 회로(323)에 구비되는 제1 증폭기(508) 및 제2 증폭기(509)는 동작하지 않으며, 다만, 상기 제2 CDS 회로(323)의 제1 증폭기(508)의 입력단 노드 IN2가 상기 제1 CDS 회로(313)의 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1과 단락된다. 즉, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 증폭기들(408, 508)의 입력단들(IN1, IN2)가 단락되고, 이 상태에서 제2 CDS 회로(323)는 정상적인 제2 펄스 폭 신호(VCD2)를 출력하지 않고, 제1 CDS 회로(313)만이 정상적으로 제1 펄스 폭 신호(VCD1)를 출력한다. Next, in the sub-sampling mode driving for driving the video, as shown in FIG. The third switch 503 provided in the second CDS circuit 323 is in an open state. That is, in the subsampling mode driving, the first amplifier 508 and the second amplifier 509 included in the second CDS circuit 323 do not operate, except that the first CDS circuit 323 is provided with the first amplifier. The input terminal node IN2 of the amplifier 508 is shorted to the input terminal node IN1 of the first amplifier 408 of the first CDS circuit 313. That is, the input terminals IN1 and IN2 of the two amplifiers 408 and 508 having one column spacing are shorted, and in this state, the second CDS circuit 323 outputs the normal second pulse width signal VCD2. Instead, only the first CDS circuit 313 normally outputs the first pulse width signal VCD1.

이하, 동영상 구동을 위한 서브 샘플링 모드 구동에서, 상기 제5 스위치(510)에 의하여 상기 증폭기들(408, 508)의 입력단 노드들(IN1, IN2)이 단락될 때, 두 컬럼의 영상신호의 평균화가 어떻게 이루어지는지를 설명한다.Hereinafter, in driving the sub-sampling mode for driving the video, when the input terminals IN1 and IN2 of the amplifiers 408 and 508 are shorted by the fifth switch 510, averaging of video signals of two columns is performed. Explain how is done.

먼저, CDS 회로들(313, 323)의 스위치들(401, 501)이 단락될 때, 픽셀회로들(311, 321)에서 입력되는 리셋신호들(VRES1, VRES3)에 의하여, 상기 증폭기들(408, 508)의 입력단 노드들(IN1, IN2)에는 상기 제1 리셋신호(VRES1) 및 상기 제2 리셋신호(VRES3)의 평균을 반영한 신호가 생성된다. 이때, 상기 제1 리셋신호(VRES1) 및 상기 제2 리셋신호(VRES3)의 평균이 반영된 신호의 전압은 도 10의 Vth2이고, 다음에, 전달 제어 신호(TG)에 응답하여 광소자들(PD1, PD2)로부터 광전 변환된 영상신호들(VSIG1, VSIG3)가 CDS 회로들(313, 323)에 입력되면, 이때, 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1에는 도 10의 X2 전압이 생성된다. 즉, 상기 제1 리셋신호(VRES1) 및 상기 제2 리셋신호(VRES3)의 평균을 반영한 증폭기 입력 신호 전압(Vth2)에 상기 제1 영상신호(VSIG1) 및 상기 제2 영상신호(VSIG3)를 다시 반영시켜서 X2 전압이 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1의 전압이 되도록한다. 도 10은 리셋신호들(VRES1, VRES3)이 입력된 경우(좌측)와 그 후 영상신호들(VSIG1, VSIG3)가 입력된 경우(우측)에 대한 커패시터 모델이다. 도 10을 참조하면, [수학식 8] 내지 [수학식 14]가 성립한다. 여기서, C0는 커패시터들(405, 406, 505, 506)의 커패시턴스, Cin은 증폭기들(408, 508)의 입력단 노드들(IN1, IN2)의 커패시턴스, Q11 및 Q31은 리셋신호들(VRES1, VRES3)이 입력된 경우(좌측)와 그 후 영상신호들(VSIG1, VSIG3)가 입력된 경우(우측)에 대한 커패시터(406)의 전하량, Q12 및 Q32는 리셋신호들(VRES1, VRES3)이 입력된 경우(좌측)와 그 후 영상신호들(VSIG1, VSIG3)이 입력된 경우(우측)에 대한 커패시터(506)의 전하량, Q2 및 Q4는 리셋신호들(VRES1, VRES3)이 입력된 경우(좌측)와 그 후 영상신호들(VSIG1, VSIG3)이 입력된 경우(우측)에 대한 제1 증폭기(408)의 입력단 노드 IN1의 전하량이다. [수학식 14]에서 C0가 Cin 보다 충분히 크면 [수학식 15]와 같이 근사화된다.First, when the switches 401 and 501 of the CDS circuits 313 and 323 are shorted, the amplifiers 408 by the reset signals VRES1 and VRES3 input from the pixel circuits 311 and 321. Signals reflecting an average of the first reset signal VRES1 and the second reset signal VRES3 are generated at the input terminals IN1 and IN2 of the second and second generations 508 and 508. At this time, the voltage of the signal reflecting the average of the first reset signal VRES1 and the second reset signal VRES3 is Vth2 of FIG. 10, and then the photons PD1 in response to the transfer control signal TG. When the image signals VSIG1 and VSIG3 photoelectrically converted from the PD2 are input to the CDS circuits 313 and 323, the voltage X2 of FIG. 10 is generated at the input terminal node IN1 of the first amplifier 408. That is, the first image signal VSIG1 and the second image signal VSIG3 are again applied to an amplifier input signal voltage Vth2 reflecting an average of the first reset signal VRES1 and the second reset signal VRES3. By reflecting, the voltage X2 becomes the voltage of the input terminal node IN1 of the first amplifier 408. FIG. 10 is a capacitor model for the case where the reset signals VRES1 and VRES3 are input (left) and after that the image signals VSIG1 and VSIG3 are input (right). Referring to FIG. 10, Equations 8 to 14 are established. Where C0 is the capacitance of the capacitors 405, 406, 505, 506, Cin is the capacitance of the input nodes IN1, IN2 of the amplifiers 408, 508, Q11 and Q31 are the reset signals VRES1, VRES3. ), The charge amount of the capacitor 406, Q12 and Q32 for the case where the input signal is input (left) and then the image signals VSIG1 and VSIG3 are input (right), and the reset signals VRES1 and VRES3 are input. The amount of charge of the capacitor 506, Q2, and Q4 for the case (left) and then the image signals VSIG1 and VSIG3 are input (right), when the reset signals VRES1 and VRES3 are input (left) And the charge amount of the input node IN1 of the first amplifier 408 for the case where the image signals VSIG1 and VSIG3 are input (right). If C0 is sufficiently larger than Cin in [Equation 14], it is approximated as in [Equation 15].

[수학식 8][Equation 8]

Q2 - (Q11 - Q12) = Q4 - (Q31 + Q32)Q2-(Q11-Q12) = Q4-(Q31 + Q32)

[수학식 9][Equation 9]

Q11 = (VRES1 - Vth2) * C0Q11 = (VRES1-Vth2) * C0

[수학식 10][Equation 10]

Q12 = (VRES3 - Vth2) * C0Q12 = (VRES3-Vth2) * C0

[수학식 11][Equation 11]

Q2 = Vth2 * CinQ2 = Vth2 * Cin

[수학식 12][Equation 12]

Q31 = (VSIG1 - X2) * C0Q31 = (VSIG1-X2) * C0

[수학식 13][Equation 13]

Q32 = (VSIG3 - X2) * C0Q32 = (VSIG3-X2) * C0

[수학식 14][Equation 14]

X2 = Q4 / CinX2 = Q4 / Cin

[수학식 15][Equation 15]

X2 = Vth2 - {(VRES1 - VSIG1) + (VRES3 - VSIG3)} * {C0 / (2*C0 + Cin)} X2 = Vth2-{(VRES1-VSIG1) + (VRES3-VSIG3)} * {C0 / (2 * C0 + Cin)}

[수학식 16][Equation 16]

X2 = Vth2 - {(VRES1 - VSIG1) + (VRES3 - VSIG3)}/2X2 = Vth2-{(VRES1-VSIG1) + (VRES3-VSIG3)} / 2

이와 같이, 상기 제1 리셋신호(VRES1) 및 상기 제2 리셋신호(VRES3)의 평균을 반영한 증폭기 입력 신호 전압(Vth2)에 상기 제1 영상신호(VSIG1) 및 상기 제2 영상신호(VSIG3)를 다시 반영시킴으로써, 상기 제1 리셋신호(VRES1)와 상기 제1 영상신호(VSIG1)의 차이(VRES1 - VSIG1) 및 상기 제2 리셋신호(VRES3)와 상기 제2 영상신호의 차이(VRES3 - VSIG3)에 대한 평균 "{(VRES1 - VSIG1) + (VRES3 - VSIG3)}/2"이 만들어지고, 이에 따라 상기 제1 CDS 회로(313)의 제1 증폭기(408)은 상기 평균에 대응하는 IN1 노드(또는 IN2 노드)의 X2 신호를 펄스 폭 신호로 변조한다. X2 신호가 상기 제1 증폭기(408)의 입력 노드 IN1에 발생하면, 도 7과 같이, VRAMP 신호가 서서히 상승하도록 인에이블되고, 도 11과 같이, 제1 증폭기(408)는 상기 VRAMP 신호에 따라 증가하는 IN1 노드의 신호(VIN1)와 기준 전압(VREF)을 비교하여, 비교 결과에 따라 다른 펄스폭을 가지는 신호(VOUT1)를 출력한다. 상기 제 2 증폭기(409)는 제3 커패시터(407)를 통하여 전달되는 VOUT1 신호를 받아 버퍼링하여 제1 펄스 폭 신호(VCD1)를 출력한다. 상기 제1 펄스 폭 신호(VCD1)의 펄스폭은, 상기 제1 리셋신호(VRES1)와 상기 제1 영상신호(VSIG1)의 차이 및 상기 제2 리셋신호(VRES3)와 상기 제2 영상신호(VSIG3)의 차이에 대한 평균에 대응하는 X2 신호의 크기에 비례한다. 위에서 기술한 바와 같이, 제2 CDS 회로(323)의 증폭기들(508, 509)은 동영상 구동 시에 정상 동작하지 않는다.As such, the first image signal VSIG1 and the second image signal VSIG3 are applied to an amplifier input signal voltage Vth2 reflecting an average of the first reset signal VRES1 and the second reset signal VRES3. By reflecting again, the difference between the first reset signal VRES1 and the first video signal VSIG1 (VRES1-VSIG1) and the difference between the second reset signal VRES3 and the second video signal (VRES3-VSIG3) An average " {(VRES1-VSIG1) + (VRES3-VSIG3)} / 2 " is generated, so that the first amplifier 408 of the first CDS circuit 313 has an IN1 node (corresponding to the average). Or the X2 signal of the IN2 node) into a pulse width signal. When an X2 signal is generated at the input node IN1 of the first amplifier 408, as shown in FIG. 7, the VRAMP signal is enabled to gradually rise, and as shown in FIG. 11, the first amplifier 408 is in accordance with the VRAMP signal. The signal VIN1 of the increasing IN1 node is compared with the reference voltage VREF, and a signal VOUT1 having a different pulse width is output according to the comparison result. The second amplifier 409 receives and buffers the VOUT1 signal transmitted through the third capacitor 407 to output the first pulse width signal VCD1. The pulse width of the first pulse width signal VCD1 may be a difference between the first reset signal VRES1 and the first image signal VSIG1, and the second reset signal VRES3 and the second image signal VSIG3. Is proportional to the magnitude of the X2 signal corresponding to the mean for the difference. As described above, the amplifiers 508 and 509 of the second CDS circuit 323 do not operate normally when moving video.

도 12는 도 2의 디지털 신호 출력 회로(232)의 구체적인 블록도이다. 도 12를 참조하면, 상기 디지털 신호 출력 회로(232)는 카운터(241) 및 래치회로(242)를 구비한다. 상기 카운터(241)는 상기 램프신호(VRAMP)가 상승할 때, 카운팅을 시작하여 상기 제2 증폭기 출력(VCD1)의 논리 상태가 변동되는 시간에 해당하는 카운트 값을 상기 래치회로(242)로 출력하고, 상기 래치회로(242)는 상기 카운터(241)로부터 받는 해당 디지털 값을 저장하고 출력한다.12 is a detailed block diagram of the digital signal output circuit 232 of FIG. 2. Referring to FIG. 12, the digital signal output circuit 232 includes a counter 241 and a latch circuit 242. The counter 241 starts counting when the ramp signal VRAMP rises and outputs a count value corresponding to the time when the logic state of the second amplifier output VCD1 is changed to the latch circuit 242. The latch circuit 242 stores and outputs the corresponding digital value received from the counter 241.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 CIS형 고체 촬상 소자(200)에서는, 정지영상의 촬상 때에는, CDS 방식의 아날로그 디지털 변환부(230)가 평균화를 위한 스위치(510)가 오프된 상태에서 픽셀 컬럼마다 개별 영상신호를 입력받아 디지털 변환하고, 동영상의 촬상 때에는, 온된 스위치(510)에 의하여 동색 컬럼의 영상신호들의 평균화된 영상신호를 상기 아날로그 디지털 변환부(230) 내의 한쌍의 CDS 회로들 중 어느 한쪽 CDS 회로에서 입력받아 디지털 변환한다. 이를 응용하면, 1/2, 1/3, 1/4 등의 수직 해상도 축소를 위한 서브 샘플링 모드를 용이하게 실현할 수 있다.As described above, in the CIS-type solid-state imaging device 200 according to an embodiment of the present invention, when the still image is captured, the switch 510 for averaging the CDS analog-to-digital conversion unit 230 is turned off. In this state, the individual image signals are input and digitally converted for each pixel column, and when the video is captured, a pair of pairs in the analog-to-digital conversion unit 230 convert the averaged video signals of the image signals of the same color column by the on switch 510. The digital conversion is performed by inputting from one of the CDS circuits. By applying this, it is possible to easily realize a subsampling mode for vertical resolution reduction such as 1/2, 1/3, 1/4, and the like.

도 13은 도 2의 아날로그 평균화 회로(231)를 나타내는 다른 실시예이다. 여기서는 1/2 해상도 축소를 위한 서브 샘플링 모드 구동의 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 도 13의 아날로그 평균화 회로(231)는, 상기 서브 샘플링 모드 시에, 상기 리셋신호(VRES) 및 상기 영상신호(VSIG) 각각의 열 및 행 단위의 홀수번째 2 개 및 짝수번째 2 개를 평균화한다. 도 13을 참조하면, 상기 아날로그 평균화 회로(231)는 제1 스위치(235), 제1 CDS 회로(236), 및 제2 CDS 회로(237)를 구비한다. 상기 제1 CDS 회로(236)는 상기 APS 어레이(210)의 어느 하나의 열(예를 들어, 제1 열)에서, 리셋신호들(예를 들어, 제1 및 제3 행의 VR1R1, VR3R1) 및 영상신호들(예를 들어, 제1 및 제3 행의 VR1S1, VR3S1)로부터 제1 펄스 폭 신호(예를 들어, VCD1)를 생성한다. FIG. 13 is another embodiment illustrating the analog averaging circuit 231 of FIG. 2. In this case, the sub-sampling mode driving for 1/2 resolution reduction will be described as an example. That is, in the sub-sampling mode, the analog averaging circuit 231 of FIG. 13 performs the odd-numbered and even-numbered two in the column and row units of the reset signal VRES and the video signal VSIG, respectively. Average Referring to FIG. 13, the analog averaging circuit 231 includes a first switch 235, a first CDS circuit 236, and a second CDS circuit 237. The first CDS circuit 236 performs reset signals (eg, VR1R1 and VR3R1 in the first and third rows) in any one column (eg, the first column) of the APS array 210. And a first pulse width signal (eg, VCD1) from the image signals (eg, VR1S1 and VR3S1 in the first and third rows).

상기 제2 CDS 회로(237)는 상기 제1 CDS 회로(236)가 속하는 열과 이웃하는 동일 색 신호 열(예를 들어, 제3 열)에서, 리셋신호들(예를 들어, 제1 및 제3 행의 VR1R3, VR3R3) 및 영상신호들(예를 들어, 제1 및 제3 행의 VR1S3, VR3S3)로부터 제2 펄스 폭 신호(예를 들어, VCD3)를 생성한다. The second CDS circuit 237 may include reset signals (eg, first and third) in a same color signal column (eg, a third column) adjacent to a column to which the first CDS circuit 236 belongs. A second pulse width signal (eg, VCD3) is generated from VR1R3 and VR3R3 in the row and the image signals (eg, VR1S3 and VR3S3 in the first and third rows).

상기 제1 스위치(235)는 평균화를 위하여 서브 샘플링 모드 구동 시에 단락되고, 동영상 모드 구동 시에 개방된다. 서브 샘플링 모드 구동 시에는 입력되는 리셋신호들 및 영상신호들이 상기 제1 스위치(235)의 단락에 의하여 평균화되고, 상기 제1 CDS 회로(236)와 상기 제2 CDS 회로(237) 중 어느 하나에서 정상적으로 펄스 폭 신호(VCD1/VCD2)가 생성된다. 상기 제1 스위치(235)의 단락과 개방은 콘트롤러(미도시)에서 생성되는 제어 신호 SAVG에 의하여 제어된다. The first switch 235 is shorted when driving the sub-sampling mode for averaging and opened when driving the video mode. In the sub-sampling mode driving, the reset signals and the image signals inputted are averaged by a short circuit of the first switch 235, and in any one of the first CDS circuit 236 and the second CDS circuit 237. Normally, the pulse width signals VCD1 / VCD2 are generated. Shorting and opening of the first switch 235 are controlled by a control signal SAVG generated by a controller (not shown).

도 14는 도 13의 CDS 회로들(236, 237)의 구체적인 도면이다. 도 14를 참조하면, 상기 제1 CDS 회로(236)는 제2 스위치(251), 제3 스위치(252), 제1 영상신호 평균화부(253), 제1 리셋신호 평균화부(257), 제1 비교부(261), 제1 커패시터(264), 및 제1 증폭부(265)를 구비한다. 상기 제2 CDS 회로(237)는 상기 제1 CDS 회로(236)와 대칭적인 구조를 가지며, 제4 스위치(351), 제5 스위치(352), 제2 영상신호 평균화부(353), 제2 리셋신호 평균화부(357), 제2 비교부(361), 제2 커패시터(364), 및 제2 증폭부(365)를 구비한다. FIG. 14 is a detailed view of the CDS circuits 236 and 237 of FIG. Referring to FIG. 14, the first CDS circuit 236 may include a second switch 251, a third switch 252, a first image signal averaging unit 253, a first reset signal averaging unit 257, and a first switch. A first comparator 261, a first capacitor 264, and a first amplifier 265 are provided. The second CDS circuit 237 has a symmetrical structure with the first CDS circuit 236, and includes a fourth switch 351, a fifth switch 352, a second image signal averaging unit 353, and a second A reset signal averaging unit 357, a second comparator 361, a second capacitor 364, and a second amplifier 365 are provided.

상기 제2 스위치(251)는 콘트롤러(미도시)에서 생성되는 제어 신호 S1에 의하여 단락될 때, APS 어레이(210)로부터의 상기 리셋신호들(예를 들어, 홀수 행의 VR1R1, VR3R1) 및 상기 영상신호들(예를 들어, 홀수 행의 VR1S1, VR3S1)를 전달한다. 상기 제3 스위치(252)는 콘트롤러(미도시)에서 생성되는 제어 신호 S2에 의하여 단락될 때, 상기 램프신호(VRAMP)를 전달한다. 상기 제1 영상신호 평균화부(253)는 상기 제1 스위치(235)의 단락에 의하여, 상기 제2 스위치(251)에서 전달된 열 및 행 단위의 홀수번째 2 개 및 짝수번째 2 개의 상기 영상신호들을 평균화시킨다. 상기 제1 리셋신호 평균화부(257)는 상기 제1 스위치(235)의 단락에 의하여, 상기 제2 스위치(251)에서 전달된 열 및 행 단위의 홀수번째 2 개 및 짝수번째 2 개의 상기 리셋신호들을 평균화시킨다. 상기 제1 비교부(261)는 IN1 노드에서 상기 평균화된 리셋신호에 대한 상기 평균화된 영상신호의 차이 전압이 상기 램프신호(VRAMP)에 따라 증가될 때, IN1 노드 전압(VIN1)과 기준 전압(VREF)를 비교하고 비교 결과에 따라 다른 펄스 폭을 가지는 신호를 출력한다. 상기 제1 커패시터(264) 는 한쪽단으로 상기 제1 비교부(261)의 출력을 받아 다른 쪽 단으로 전달한다. 상기 제1 증폭부(265)는 상기 제1 커패시터(264)를 통하여 전달되는 신호를 버퍼링하고 안정화시켜 제1 펄스 폭 신호(VCD1)으로서 출력한다. When the second switch 251 is shorted by a control signal S1 generated by a controller (not shown), the reset signals from the APS array 210 (for example, VR1R1 and VR3R1 in odd rows) and the Image signals (eg, VR1S1 and VR3S1 in odd rows) are transmitted. When the third switch 252 is shorted by the control signal S2 generated by a controller (not shown), the third switch 252 transfers the ramp signal VRAMP. The first video signal averaging unit 253 performs the odd-numbered and even-numbered two video signals transmitted by the second switch 251 by the short circuit of the first switch 235. Average them. The first reset signal averaging unit 257 has two odd and even second reset signals in units of columns and rows transmitted from the second switch 251 by a short circuit of the first switch 235. Average them. When the difference voltage of the averaged video signal with respect to the averaged reset signal is increased in accordance with the ramp signal VRAMP at the IN1 node, the first comparator 261 receives the IN1 node voltage VIN1 and the reference voltage. VREF) is compared and a signal having a different pulse width is output according to the comparison result. The first capacitor 264 receives the output of the first comparator 261 at one end and transfers the output to the other end. The first amplifier 265 buffers and stabilizes the signal transmitted through the first capacitor 264 and outputs the first pulse width signal VCD1.

상기 제2 CDS 회로(237)의 제4 스위치(351), 제5 스위치(352), 제2 영상신호 평균화부(353), 제2 리셋신호 평균화부(357), 제2 비교부(361), 제2 커패시터(364), 및 제2 증폭부(365) 각각의 동작은 상기 제1 CDS 회로(236)의 제2 스위치(251), 제3 스위치(252), 제1 영상신호 평균화부(253), 제1 리셋신호 평균화부(257), 제1 비교부(261), 제1 커패시터(264), 및 제1 증폭부(265)과 같으므로 설명을 생략한다. 상기 제2 CDS 회로(237)에서는 상기 제1 CDS 회로(236)와 같은 방법으로 제2 펄스 폭 신호(VCD3)가 출력된다. The fourth switch 351, the fifth switch 352, the second image signal averaging unit 353, the second reset signal averaging unit 357, and the second comparison unit 361 of the second CDS circuit 237. The operation of each of the second capacitor 364 and the second amplifier 365 is performed by the second switch 251, the third switch 252, and the first image signal averaging unit of the first CDS circuit 236. 253, the first reset signal averaging unit 257, the first comparator 261, the first capacitor 264, and the first amplifier 265, and thus description thereof will be omitted. The second CDS circuit 237 outputs a second pulse width signal VCD3 in the same manner as the first CDS circuit 236.

도 15는 도 14의 회로 동작 설명을 위한 타이밍도이다. 도 15를 참조하여 도 14의 CDS 회로들(236, 237)의 동작이 좀더 자세히 설명된다. 도 14에서, 상기 제1 영상신호 평균화부(253) 및 상기 제2 영상신호 평균화부(263)를 구성하는 커패시터들(254, 255, 354, 355)의 커패시턴스 CS1, CS2, CS3, 및 CS4는 모두 동일하다고 가정한다. 또한, 상기 제1 리셋신호 평균화부(257) 및 제2 리셋신호 평균화부(267)를 구성하는 커패시터들(259, 260, 359, 360)의 커패시턴스 CR1, CR2, CR3, 및 CR4는 모두 동일하다고 가정한다. 도 6에서, VR1R1 및 VR3R1는 이웃하는 2 홀수행들(예를 들어, 제1 행, 제3행)의 어느 하나의 열(예를 들어, 제1 열)의 리셋신호들이고, VR1S1, VR3S1는 이웃하는 2 홀수행들(예를 들어, 제1 행, 제3행)의 어느 하나의 열(예를 들어, 제1 열)의 영상신호이다. 또한, VR1R3 및 VR3R3는 이웃하는 2 홀 수행들(예를 들어, 제1 행, 제3행)의 상기 VR1R1 및 VR3R1 발생열에 이웃하는 열(예를 들어, 제3 열)의 리셋신호들이고, VR1S3, VR3S3는 이웃하는 2 홀수행들(예를 들어, 제1 행, 제3행)의 상기 VR1R1 및 VR3R1 발생열에 이웃하는 열(예를 들어, 제3 열)의 영상신호이다. 도 14에서, 스위치들(251, 252, 262, 266, 256, 258, 또는 351, 352, 362, 366, 356, 358)을 제어하는 신호들 S1, S2, S31, S32, S4, SSIG, 및 SRES는 소정 콘트롤러(미도시)에서 발생되고, 도 15와 같이 제1 논리 상태(논리 로우 상태)에서 제2 논리 상태(논리 하이 상태)로 액티브될 때, 상기 스위치들(251, 252, 262, 266, 256, 258, 또는 351, 352, 362, 366, 356, 358)을 단락시킨다고 가정한다. FIG. 15 is a timing diagram for describing the circuit operation of FIG. 14. The operation of the CDS circuits 236 and 237 of FIG. 14 will be described in more detail with reference to FIG. 15. In FIG. 14, capacitances CS1, CS2, CS3, and CS4 of the capacitors 254, 255, 354, and 355 constituting the first image signal averaging unit 253 and the second image signal averaging unit 263 are represented by FIG. Assume all are the same. In addition, the capacitances CR1, CR2, CR3, and CR4 of the capacitors 259, 260, 359, and 360 constituting the first reset signal averaging unit 257 and the second reset signal averaging unit 267 are the same. Assume In FIG. 6, VR1R1 and VR3R1 are reset signals of any one column (eg, the first column) of two adjacent odd rows (eg, the first row and the third row), and VR1S1 and VR3S1 are the reset signals. It is an image signal of any one column (e.g., the first column) of neighboring two odd rows (e.g., the first row and the third row). In addition, VR1R3 and VR3R3 are reset signals of a column (eg, third column) neighboring the VR1R1 and VR3R1 generation columns of neighboring two-hole performances (eg, first row and third row), and VR1S3. VR3S3 is an image signal of a column (eg, a third column) neighboring the VR1R1 and VR3R1 generation columns of two adjacent odd rows (eg, the first row and the third row). In FIG. 14, signals S1, S2, S31, S32, S4, SSIG, and the signals that control the switches 251, 252, 262, 266, 256, 258, or 351, 352, 362, 366, 356, 358, and SRES is generated in a predetermined controller (not shown), and when the switches are activated from the first logic state (logical low state) to the second logic state (logical high state) as shown in FIG. 15, the switches 251, 252, 262, Suppose 266, 256, 258, or 351, 352, 362, 366, 356, 358 are shorted.

이와 같은 가정하에, 도 15의 구간(1)은 상기 제1 스위치(235)가 단락된 상태에서 제1 행의 리셋신호(VR1R1, VR1R3)를 샘플링하는 구간이고, 이때 상기 스위치들(251, 252, 262, 266, 256, 258, 또는 351, 352, 362, 366, 356, 358)은 모두 단락되고, 제1 행의 리셋신호들(VR1R1, VR1R3)이 평균화되며, [수학식 17]과 같은 관계가 성립한다. [수학식 17]에서, Q는 해당 전하량이고, CR1,2,3,4는 CR1, CR2, CR3, 또는 CR4를 나타낸다.Under this assumption, the section 1 of FIG. 15 is a section for sampling the reset signals VR1R1 and VR1R3 of the first row when the first switch 235 is short-circuited, wherein the switches 251 and 252 , 262, 266, 256, 258, or 351, 352, 362, 366, 356, and 358 are all shorted, and the reset signals VR1R1 and VR1R3 of the first row are averaged, as shown in Equation 17. The relationship is established. In Equation 17, Q is a corresponding charge amount, and C R1,2,3,4 represents CR1, CR2, CR3, or CR4.

[수학식 17][Equation 17]

Figure 112004057838492-pat00001
Figure 112004057838492-pat00001

도 15의 구간(2)는 제1 행의 영상신호들(VR1S1, VR1S3)를 샘플링하는 구간이고, S31, S4에 의하여 제어되는 스위치들(262, 266, 362, 366)은 개방되고, 제1 행 의 영상신호들(VR1S1, VR1S3)이 평균화되며, [수학식 18]과 같은 관계가 성립한다. [수학식 18]에서, Q는 해당 전하량이고, CS1,2,3,4는 CS1, CS2, CS3, 또는 CS4를 나타낸다.The section 2 of FIG. 15 is a section for sampling the video signals VR1S1 and VR1S3 of the first row, and the switches 262, 266, 362, and 366 controlled by S31 and S4 are opened, and the first The video signals VR1S1 and VR1S3 in the row are averaged, and a relationship as shown in Equation 18 is established. In Equation 18, Q is a corresponding charge amount, and C S1,2,3,4 represents CS1, CS2, CS3, or CS4.

[수학식 18]Equation 18

Figure 112004057838492-pat00002
Figure 112004057838492-pat00002

도 15의 구간(3)은 제3 행의 리셋신호(VR3R1, VR3R3)를 샘플링하는 구간이고, SSIG, SRES에 의하여 제어되는 스위치들(256, 258, 356, 358)은 개방되고, 제3 행의 리셋신호들(VR3R1, VR3R3)이 평균화되며, [수학식 19]와 같은 관계가 성립한다. [수학식 19]에서, Q는 해당 전하량이고, CR2,4는 CR2 또는 CR4를 나타낸다.Section 3 of FIG. 15 is a section for sampling the reset signals VR3R1 and VR3R3 of the third row, and the switches 256, 258, 356, and 358 controlled by SSIG and SRES are opened, and the third row is displayed. The reset signals VR3R1 and VR3R3 are averaged, and the relationship as shown in Equation 19 is established. In Equation 19, Q is a corresponding charge amount, and C R2,4 represents CR2 or CR4.

[수학식 19][Equation 19]

Figure 112004057838492-pat00003
Figure 112004057838492-pat00003

도 15의 구간(4)는 제3 행의 영상신호(VR3S1, VR3S3)를 샘플링하는 구간이고, SSIG, SRES, S31, S4에 의하여 제어되는 스위치들(256, 258, 262, 266, 356, 358, 362, 366)은 개방되고, 제3 행의 영상신호들(VR3S1, VR3S3)이 평균화되며, [수학식 20]과 같은 관계가 성립한다. [수학식 20]에서, Q는 해당 전하량이고, CS2,4는 CS2, 또는 CS4를 나타낸다.The section 4 of FIG. 15 is a section for sampling the video signals VR3S1 and VR3S3 of the third row, and the switches 256, 258, 262, 266, 356, and 358 controlled by SSIG, SRES, S31, and S4. , 362 and 366 are opened, and the image signals VR3S1 and VR3S3 in the third row are averaged, and a relationship as shown in Equation 20 is established. In Equation 20, Q is a corresponding charge amount, and C S2,4 represents CS2 or CS4.

[수학식 20][Equation 20]

Figure 112004057838492-pat00004
Figure 112004057838492-pat00004

도 15의 구간(5)는 제1 행 및 제3 행의 영상신호들(VR1S1, VR1S3, VR3S1, VR3S3) 4개를 평균화하는 구간이고, SSIG, SRES에 의하여 제어되는 스위치들(256, 258, 356, 358)이 단락되고, [수학식 21] 및 [수학식 22]와 같은 관계가 성립한다. The section 5 of FIG. 15 is a section averaging four video signals VR1S1, VR1S3, VR3S1, and VR3S3 in the first row and the third row, and is controlled by the switches 256, 258, and SSIG. 356, 358), and the relationship as shown in [Equation 21] and [Equation 22] is established.

[수학식 21][Equation 21]

Figure 112004057838492-pat00005
Figure 112004057838492-pat00005

[수학식 22][Equation 22]

Figure 112004057838492-pat00006
Figure 112004057838492-pat00006

도 11을 참조하면, CDS 회로들(236,237)의 제1 비교부(261) 및 제2 비교부(271)는, 상기 평균화된 리셋신호([수학식 21])에 대한 상기 평균화된 영상신호([수학식 22])의 차이 전압(VIN1)이 상기 램프신호(VRAMP)에 따라 증가될 때, 증가되는 IN1 노드의 전압(VIN1)이 기준 전압(VREF)보다 큰 경우 및 작은 경우 각각에 서로 다른 논리 상태를 가지는 상기 제1 펄스 폭 신호(VCD1)를 생성한다. 동영상 구동시 서브 샘플링 모드에서, 제어 신호 S32에 의하여 제어되는 스위치 362는 개방되고, 제2 비교부(361) 및 제2 증폭부(365)는 정상 동작하지 않는다.Referring to FIG. 11, the first comparator 261 and the second comparator 271 of the CDS circuits 236 and 237 may perform the averaged video signal with respect to the averaged reset signal (Equation 21). When the difference voltage VIN1 of Equation 22 is increased according to the ramp signal VRAMP, the voltage VIN1 of the increased IN1 node is different from each other when the voltage VIN1 is greater than or less than the reference voltage VREF. The first pulse width signal VCD1 having a logic state is generated. In the sub-sampling mode during video driving, the switch 362 controlled by the control signal S32 is opened, and the second comparator 361 and the second amplifier 365 do not operate normally.

이에 따라, 도 12의 상기 카운터(241)는 상기 램프신호(VRAMP)가 상승할 때, 카운팅을 시작하여 상기 비교신호(VCD)의 논리 상태가 변동되는 시간에 해당하는 카운트 값에 해당하는 디지털 값을 상기 래치회로(242)로 출력하고, 상기 래치회로(242)는 상기 카운터(241)로부터 받는 디지털 값을 저장하고, 상기 디지털 값을 상기 평균화된 리셋신호([수학식 21])에 대한 상기 평균화된 영상신호([수학식 22]) 의 차이에 대응하는 디지털 신호로서 생성하여 출력할 수 있다.Accordingly, when the ramp signal VRAMP rises, the counter 241 of FIG. 12 starts counting and a digital value corresponding to a count value corresponding to a time when a logic state of the comparison signal VCD is changed. Is output to the latch circuit 242, and the latch circuit 242 stores a digital value received from the counter 241, and stores the digital value for the averaged reset signal (Equation 21). It can be generated and output as a digital signal corresponding to the difference of the averaged video signal (Equation 22).

도 14 회로의 해상도 축소를 위한 서브 샘플링 모드 구동을 예로 들어 설명하였으나, 정지 영상 모드에서는 상기 제1 스위치(235)가 개방되고, 이에 따라 APS 어레이(210)의 광소자들에서 감지된 영상 신호들이 평균화되지 않고, CDS 회로들(236, 237) 모두가 별도의 정상적인 제1 펄스 폭 신호(CDS1) 및 제2 펄스 폭 신호(CDS2)를 생성한다. Although the sub-sampling mode driving for reducing the resolution of the circuit of FIG. 14 has been described as an example, in the still image mode, the first switch 235 is opened, whereby the image signals detected by the photons of the APS array 210 are stored. Without being averaged, both of the CDS circuits 236 and 237 generate separate normal first pulse width signal CDS1 and second pulse width signal CDS2.

1/N 해상도 축소를 위한 서브 샘플링 모드 구동을 위하여, 도 13의 아날로그 평균화 회로(231)는 도 16과 같이 변경된다. 도 16은 도 13의 아날로그 평균화 회로(231)를 일반화시킨 도면이다. 도 16을 참조하면, 상기 아날로그 평균화 회로(231)는, 서브 샘플링 모드 시에, 열 및 행 단위의 홀수번째 N 개 및 짝수번째 N 개의 리셋신호(VRES) 및 영상신호(VSIG)를 평균화하기 위하여, 도 13의 CDS 회로(236/237)와 동일한 동작을 하는 각 열의 CDS 회로(280) N개가 SAVG 신호의 제어를 받는 스위치(290)에 의하여 연결되어야 한다. In order to drive the subsampling mode for reducing the 1 / N resolution, the analog averaging circuit 231 of FIG. 13 is changed as shown in FIG. 16. 16 is a diagram generalizing the analog averaging circuit 231 of FIG. Referring to FIG. 16, the analog averaging circuit 231 may average the odd-numbered N and even-numbered reset signals VRES and image signals VSIG in column and row units in the subsampling mode. N CDS circuits 280 in each column that perform the same operations as the CDS circuits 236/237 of FIG. 13 should be connected by a switch 290 controlled by the SAVG signal.

도 17은 도 16 각각의 CDS 회로(290)의 구체적인 도면이다. 도 17을 참조하면, 도 16의 CDS 회로(290)의 구조는 도 14와 같은 구조로, 제6 스위치(291), 제7 스위치(292), 제3 영상신호 평균화부(293), 제3 리셋신호 평균화부(302), 제3 비교부(311), 제3 커패시터(314), 및 제3 증폭부(315)를 구비한다. 이와 같은 회로들의 동작은 도 14의 회로의 동작과 거의 같다. 단지, 제3 영상신호 평균화부(293) 및 제3 리셋신호 평균화부(302) 각각은 각 행의 리셋신호(VRES) 및 영상신호(VSIG)를 저장하기 위한 N개의 커패시터들(297~301, 306~310)을 구비한다. 램프신호(VRAMP) 가 상승하기 직전에, 이와 같은 커패시터들(297~301, 306~310)은 모두 스위치들(294~296, 303~305)이 모두 단락됨에 따라, N*N 개의 리셋신호(VRES)와 영상신호(VSIG)를 평균화시킨다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진자라면, 도 14의 설명에 따라 도 17의 회로 동작을 충분히 이해할 수 있으므로 도 17에 관한 구체적인 설명은 생략한다. FIG. 17 is a detailed view of the CDS circuit 290 of each of FIG. 16. Referring to FIG. 17, the CDS circuit 290 of FIG. 16 has the same structure as that of FIG. 14, and includes a sixth switch 291, a seventh switch 292, a third image signal averaging unit 293, and a third structure. A reset signal averaging unit 302, a third comparator 311, a third capacitor 314, and a third amplifier 315 are provided. The operation of such circuits is almost the same as the operation of the circuit of FIG. However, each of the third image signal averaging unit 293 and the third reset signal averaging unit 302 includes N capacitors 297 to 301 for storing the reset signal VRES and the video signal VSIG of each row. 306-310). Just before the ramp signal VRAMP rises, such capacitors 297 to 301 and 306 to 310 are all shorted by the switches 294 to 296 and 303 to 305, so that N * N reset signals ( VRES) and the video signal VSIG are averaged. Those skilled in the art can fully understand the circuit operation of FIG. 17 according to the description of FIG. 14, and thus, detailed description of FIG. 17 will be omitted.

한편, 상기 아날로그-디지털 변환부(230)가, 이와 같이 상기 평균화된 리셋신호([수학식 21])에 대한 상기 평균화된 영상신호([수학식 22])의 차이에 대응하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력함에 따라, 후속하는 소정 영상신호 처리부는 소정 보간(interpolation) 처리 등을 수행하여 LCD와 같은 디스플레이 장치로 출력한다. On the other hand, the analog-to-digital converter 230 digitally converts the analog signal corresponding to the difference between the averaged video signal (Equation 22) with respect to the averaged reset signal (Equation 21). As a result of converting the signal into a signal, the following predetermined image signal processor performs a predetermined interpolation process and outputs the same to a display device such as an LCD.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 CIS형 고체 촬상 소자(200)는, 서브 샘플링 모드 구동 시, APS 어레이(210)의 모든 픽셀들에서 광전 변환된 영상신호들(VSIG) 중 버려지는 영상신호가 없도록 하기 위하여, 아날로그 평균화 회로(231)를 통하여 N 개의 행들로부터의 행 및 열 방향의 영상신호를 평균한 영상신호를 출력한다. 아날로그 평균화 회로(231)에서 출력되는 신호(VCD)는 디지털 신호 출력 회로(232)로 입력되고 디지털 신호로 변환되어 출력된다. As described above, the CIS-type solid-state imaging device 200 according to another exemplary embodiment of the present invention may include photoelectric conversion of the image signals VSIG of all the pixels of the APS array 210 when the sub-sampling mode is driven. In order to avoid discarding the video signal, an analog averaging circuit 231 outputs a video signal obtained by averaging the video signals in the row and column directions from the N rows. The signal VCD output from the analog averaging circuit 231 is input to the digital signal output circuit 232, converted into a digital signal, and output.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 CIS 형 고체 촬상 소자(200)에서는, 큰 커패시터 없이도 픽셀에서 출력되는 영상신호들을 아날로그적으로 평균화하여 동영상을 위한 서브 샘플링 모드를 구동할 수 있다. 이러한 기능에 의하여 CDS의 구동 주파수를 내리고, 동영상을 촬상할 때에 높은 프레임 레이트를 확보할 수 있다. 또한, 정지 영상을 고해상도로 촬상하는 것과, 동영상을 저소비 전력으로 촬상하는 것을 양립시킬 수 있다. As described above, in the CIS-type solid-state imaging device 200 according to the present invention, the sub-sampling mode for video can be driven by analogizing the video signals output from the pixels without a large capacitor. By this function, the driving frequency of the CDS can be lowered and a high frame rate can be ensured when the moving image is captured. In addition, it is possible to make it possible to capture a still image at high resolution and to capture a moving image at low power consumption.

또한, 서브 샘플링 모드 구동시, 출력되지 않고 버려지는 영상신호 없이 모든 행 및 열의 영상신호를 활용하므로, 신호 크기가 증대되어 출력 신호의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 향상시키고, 디스플레이 상에서 나타나는 지그재그 노이즈를 저감하므로, 휴대폰 카메라, 또는 디지털 스틸 카메라와 같은 모바일 용 소용 시스템에 적용할 때, 디스플레이 품질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고, 아날로그 평균화 방법을 적용하므로, 메모리를 사용하지 않아 칩 크기를 증가시키지 않는 효과가 있다.In addition, when driving the sub-sampling mode, the video signals of all rows and columns are used without any video signals that are not output and are discarded. Therefore, the signal size is increased to improve the dynamic range of the output signal and to suppress zigzag noise appearing on the display. As a result, the display quality can be improved when applied to mobile application systems such as mobile phone cameras or digital still cameras. In addition, since the analog averaging method is applied, there is an effect of not increasing the chip size without using a memory.

Claims (28)

2차원 행렬형태로 픽셀들이 배열되어 있고, 서브 샘플링 모드 구동 시 선택된 행에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 픽셀들 각각이 제1 리셋신호와 제1 영상신호, 및 제2 리셋신호와 제2 영상신호를 생성하여 출력하는 APS(active pixel sensor) 어레이;The pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and in the selected row when the subsampling mode is driven, each of the two pixels having a column spacing is the first reset signal and the first image signal, and the second reset signal and the second image. An active pixel sensor (APS) array for generating and outputting a signal; 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 상기 제1 리셋신호 및 상기 제2 리셋신호의 평균을 반영한 신호를 증폭기 입력 신호로 하고, 상기 증폭기 입력 신호에 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 반영시켜 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호를 펄스 폭 신호로 변조하는 평균화 회로; 및In the sub-sampling mode driving, a signal reflecting an average of the first reset signal and the second reset signal is used as an amplifier input signal, and the first input signal and the second video signal are reflected in the amplifier input signal. An averaging circuit generating a signal corresponding to an average of a difference between a first reset signal and the first video signal and a difference between the second reset signal and the second video signal and modulating the signal into a pulse width signal; And 상기 펄스 폭 신호의 논리 상태 변동 시점에 따라 서로 다른 디지털 값을 가지는 디지털 신호를 생성하는 디지털 신호 출력 회로를 구비하며,A digital signal output circuit for generating a digital signal having a different digital value according to a logic state variation time point of the pulse width signal, 상기 평균화 회로는,The averaging circuit, 소정 증폭기를 가지며, 각 컬럼에 구비된 CDS(correlated double sampling) 회로들; 및Correlated double sampling (CDS) circuits each having a predetermined amplifier and provided in each column; And 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 상기 소정 증폭기들의 입력단들을 단락시키는 스위치를 구비하고,In the sub-sampling mode driving, a switch for shorting the input terminals of the two predetermined amplifiers having one column spacing, 상기 증폭기 입력 신호는 상기 단락된 입력단들에서 생성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.And said amplifier input signal is generated at said shorted input stages. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 각 컬럼에 구비된 상기 CDS 회로들은,The method of claim 1, wherein the CDS circuits provided in each column, 각각 2개씩 쌍을 이루고 있으며,2 pairs each, 상기 한 쌍의 CDS 회로들 중 어느 하나의 CDS 회로만, Only one CDS circuit of the pair of CDS circuits, 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호와, 기준 전압을 비교하여 상기 펄스 폭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.The pulse width signal is generated by comparing a reference voltage with a signal corresponding to an average of the difference between the first reset signal and the first image signal and the difference between the second reset signal and the second image signal. Solid-state image sensor made into. 제 1항에 있어서, 상기 서브 샘플링 모드 구동은,The method of claim 1, wherein the subsampling mode driving is performed. 동영상 구동인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.A solid-state imaging device, characterized in that the video drive. 제 4항에 있어서, 상기 스위치는,The method of claim 4, wherein the switch, 정지영상 구동 시에 오픈되고, 상기 CDS 회로들은 정지영상 구동 시에 각 컬럼의 해당 픽셀에서 생성된 리셋신호와 영상신호의 차이에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호의 크기에 비례하는 펄스 폭을 가지는 신호로 변조하여 출력하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.When the still image is driven, the CDS circuits generate a signal corresponding to the difference between the reset signal and the image signal generated in the corresponding pixel of each column during the still image driving, and generate a pulse width proportional to the magnitude of the signal. A solid-state imaging device, characterized in that the modulated to the signal to output. 제1항에 있어서, 상기 APS 어레이는,The method of claim 1, wherein the APS array, 선택되는 다수의 N개 행들 각각에서 동색 컬럼의 N개 리셋 신호들 및 N 개 영상 신호들을 생성하고,Generate N reset signals and N image signals of the same color column in each of a plurality of selected N rows; 상기 평균화 회로는,The averaging circuit, 상기 N 개 리셋 신호들 및 영상 신호들 각각을 평균화하고, 평균화된 리셋신 호에 대한 평균화된 영상신호의 차이를 펄스 폭 신호로 변조하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.And averaging each of the N reset signals and the image signals, and modulating a difference in the averaged image signal with respect to the averaged reset signal into a pulse width signal. 제 6항에 있어서, 상기 평균화 회로는,The method of claim 6, wherein the averaging circuit, 제1 스위치;A first switch; 상기 픽셀 어레이의 어느 하나의 열에서, 상기 리셋신호들 및 상기 영상신호들을 입력받아, 상기 제1 스위치의 단락에 의하여 해당 평균화된 리셋신호 및 평균화된 영상신호를 생성하고, 램프신호, 상기 평균화된 리셋신호 및 상기 평균화된 영상신호를 이용하여 제1 펄스 폭 신호를 생성하는 제1 CDS 회로; 및In one of the columns of the pixel array, the reset signals and the image signals are received, and corresponding averaged reset signals and averaged image signals are generated by a short circuit of the first switch, and a ramp signal and the averaged image signals are generated. A first CDS circuit for generating a first pulse width signal using a reset signal and the averaged video signal; And 상기 제1 CDS 회로가 속하는 열과 이웃하는 동색 신호 열에서, 상기 리셋신호들 및 상기 영상신호들을 입력받아, 상기 제1 스위치의 단락에 의하여 해당 평균화된 리셋신호 및 평균화된 영상신호를 생성하고, 상기 램프신호, 상기 평균화된 리셋신호 및 상기 평균화된 영상신호를 이용하여 제2 펄스 폭 신호를 생성하는 제2 CDS 회로를 구비하고, Receiving the reset signals and the image signals in the same color signal column adjacent to the column to which the first CDS circuit belongs, and generating a corresponding averaged reset signal and an averaged image signal by a short circuit of the first switch, and A second CDS circuit for generating a second pulse width signal using the ramp signal, the averaged reset signal, and the averaged video signal; 상기 제1 스위치는 상기 서브 샘플링 모드 구동에서 단락되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. And said first switch is short-circuited in said subsampling mode driving. 제 7항에 있어서, 상기 제1 CDS 회로 및 제2 CDS 회로 각각은,The method of claim 7, wherein each of the first CDS circuit and the second CDS circuit, 단락 시 상기 리셋신호 및 상기 영상신호를 전달하는 제2 스위치;A second switch transferring the reset signal and the video signal when a short circuit occurs; 단락 시 상기 램프신호를 전달하는 제3 스위치;A third switch transferring the lamp signal in a short circuit; 상기 제1 스위치의 단락에 의하여, 상기 제2 스위치에서 전달된 영상신호들을 평균화시키는 영상신호 평균화부;An image signal averaging unit for averaging the image signals transmitted from the second switch by a short circuit of the first switch; 상기 제1 스위치의 단락에 의하여, 상기 제2 스위치에서 전달된 리셋신호들을 평균화시키는 리셋신호 평균화부; 및A reset signal averaging unit for averaging reset signals transmitted from the second switch by a short circuit of the first switch; And 상기 평균화된 리셋신호에 대한 상기 평균화된 영상신호의 차이 전압이 상기 램프신호에 따라 증가될 때, 증가된 전압이 기준 전압보다 큰 경우 및 작은 경우 각각에 서로 다른 논리 상태를 가지는 상기 펄스 폭 신호를 생성하는 비교부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. When the difference voltage of the averaged video signal with respect to the averaged reset signal is increased in accordance with the ramp signal, the pulse width signal having a different logic state in each case where the increased voltage is greater than or less than a reference voltage is obtained. A solid-state imaging device comprising a comparison unit to generate. 제 8항에 있어서, 상기 제1 CDS 회로 및 제2 CDS 회로 각각은,The method of claim 8, wherein each of the first CDS circuit and the second CDS circuit, 한쪽단으로 상기 펄스 폭 신호를 받아 다른 쪽 단으로 전달하는 커패시터; 및A capacitor receiving the pulse width signal at one end and transferring the pulse width signal to the other end; And 상기 커패시터를 통하여 전달되는 상기 비교신호를 버퍼링하여 출력하는 증폭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자. And an amplifier configured to buffer and output the comparison signal transmitted through the capacitor. 제 1항에 있어서, 상기 펄스 폭 신호는,The method of claim 1, wherein the pulse width signal, 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호의 크기에 비례하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.And a magnitude of a signal corresponding to an average of a difference between the first reset signal and the first image signal and a difference between the second reset signal and the second image signal. 제 1항에 있어서, 상기 APS 어레이는,The method of claim 1, wherein the APS array, 상기 서브 샘플링 모드 시에, 한 컬럼 간격을 가지는 다른 2개의 픽셀들 각각이 제3 리셋신호와 제3 영상신호, 및 제4 리셋신호와 제4 영상신호를 생성하여 출력하고, In the sub-sampling mode, each of the other two pixels having one column interval generates and outputs a third reset signal, a third video signal, a fourth reset signal, and a fourth video signal, 상기 평균화 회로는,The averaging circuit, 상기 제3 리셋신호 및 상기 제4 리셋신호의 평균을 반영한 해당 증폭기 입력 신호에 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호를 반영시켜 상기 제3 리셋신호와 상기 제3 영상신호의 차이 및 상기 제4 리셋신호와 상기 제4 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호에 해당하는 펄스 폭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.The difference between the third reset signal and the third image signal is reflected by reflecting the third image signal and the fourth image signal to a corresponding amplifier input signal reflecting an average of the third reset signal and the fourth reset signal. And generating a pulse width signal corresponding to the average of the difference between the reset signal and the fourth video signal. 제 11항에 있어서, 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호는,The method of claim 11, wherein the first video signal and the second video signal, 제1 색 신호이고, 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호는 제2 색 신호인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.And a third color signal and a fourth color signal are second color signals. 제 12항에 있어서, 상기 APS 어레이는,The method of claim 12, wherein the APS array, 다음 선택된 행에서, 제2 색 신호에 해당하는 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 생성하고, 제3 색 신호에 해당하는 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.In the next selected row, the first video signal and the second video signal corresponding to the second color signal are generated, and the third video signal and the fourth video signal corresponding to the third color signal are generated. Solid-state image sensor made into. 제 13항에 있어서, 상기 제1 색 신호, 상기 제2 색 신호, 및 상기 제3 색 신호는,The method of claim 13, wherein the first color signal, the second color signal, and the third color signal, 베이어 패턴을 구성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.A solid-state imaging device comprising a Bayer pattern. 2차원 행렬형태로 픽셀들이 배열되어 있는 APS 어레이에서, 서브 샘플링 모드 구동 시 선택된 행에서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 픽셀들 각각이 제1 리셋신호와 제1 영상신호, 및 제2 리셋신호와 제2 영상신호를 생성하여 출력하는 단계;In an APS array in which pixels are arranged in a two-dimensional matrix, in a row selected when driving a subsampling mode, each of two pixels having a column spacing includes a first reset signal, a first image signal, and a second reset signal. Generating and outputting a second video signal; 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 상기 제1 리셋신호 및 상기 제2 리셋신호의 평균을 반영한 증폭기 입력 신호에 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 반영시켜 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호를 펄스 폭 신호로 변조하는 단계; 및In the sub-sampling mode driving, the first image signal and the second image signal are reflected in an amplifier input signal reflecting an average of the first reset signal and the second reset signal so that the first reset signal and the first image are reflected. Generating a signal corresponding to a difference between the signal and an average of the difference between the second reset signal and the second video signal, and modulating the signal into a pulse width signal; And 상기 펄스 폭 신호의 논리 상태 변동 시점에 따라 서로 다른 디지털 값을 가지는 디지털 신호를 생성하는 단계를 구비하며,Generating a digital signal having a different digital value according to a logic state variation time point of the pulse width signal, 상기 서브 샘플링 모드 구동에서, 각각의 소정 증폭기를 가지며 각 컬럼에 구비된 CDS 회로들에 구비되는 상기 소정 증폭기들 중 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 상기 소정 증폭기들의 입력단들을 단락시켜서, 상기 단락된 입력단들에서 상기 증폭기 입력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.In the sub-sampling mode driving, the input terminals of the two predetermined amplifiers having each predetermined amplifier and having one column spacing among the predetermined amplifiers provided in the CDS circuits provided in each column are shorted, so that the shorted input terminals are shorted. And generating the amplifier input signal in a solid state image pickup device. 삭제delete 제 15항에 있어서, 상기 각 컬럼에 구비된 상기 CDS 회로들은,The method of claim 15, wherein the CDS circuits provided in each column, 각각 2개씩 쌍을 이루고 있으며,2 pairs each, 상기 한 쌍의 CDS 회로들 중 어느 하나의 CDS 회로만, Only one CDS circuit of the pair of CDS circuits, 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호와, 기준 전압을 비교하여 상기 펄스 폭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.The pulse width signal is generated by comparing a reference voltage with a signal corresponding to an average of the difference between the first reset signal and the first image signal and the difference between the second reset signal and the second image signal. A solid-state image sensor drive method. 제 15항에 있어서, 상기 서브 샘플링 모드 구동은,The method of claim 15, wherein the sub-sampling mode driving, 동영상 구동인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.A solid-state imaging device driving method characterized in that the video drive. 제 18항에 있어서, 한 컬럼 간격을 가지는 2개의 상기 소정 증폭기들의 입력단들이,19. The method of claim 18, wherein the input ends of the two predetermined amplifiers having a column spacing, 정지영상 구동 시에 오픈되고, 상기 CDS 회로들은 정지영상 구동 시에 각 컬럼의 해당 픽셀에서 생성된 리셋신호와 영상신호의 차이에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호의 크기에 비례하는 펄스 폭을 가지는 신호로 변조하여 출력하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.When the still image is driven, the CDS circuits generate a signal corresponding to the difference between the reset signal and the image signal generated in the corresponding pixel of each column during the still image driving, and generate a pulse width proportional to the magnitude of the signal. And modulating the signal into a signal and outputting the modulated signal. 제 15항에 있어서, 상기 고체 촬상 소자 구동방법은,The method of claim 15, wherein the solid-state image sensor driving method, 상기 APS 어레이에서 선택되는 다수의 N개 행들 각각에서 동색 컬럼의 N개 리셋 신호들 및 N 개 영상 신호들을 생성하는 단계; 및 Generating N reset signals and N image signals of the same color column in each of the N rows selected from the APS array; And 상기 N 개 리셋 신호들 및 영상 신호들 각각을 평균화하고, 평균화된 리셋신호에 대한 평균화된 영상신호의 차이를 펄스 폭 신호로 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.And averaging each of the N reset signals and the image signals, and modulating a difference of the averaged image signal with respect to the averaged reset signal into a pulse width signal. 제 20항에 있어서, 상기 평균화 단계는,The method of claim 20, wherein the averaging step, 상기 픽셀 어레이의 어느 하나의 열에서, 상기 리셋신호들 및 상기 영상신호들을 입력받아, 소정 스위치의 단락에 의하여 해당 평균화된 리셋신호 및 평균화된 영상신호를 생성하는 단계; 및Receiving the reset signals and the image signals in one column of the pixel array and generating corresponding averaged reset signals and averaged image signals by a short circuit of a predetermined switch; And 상기 열과 이웃하는 동색 신호 열에서, 상기 리셋신호들 및 상기 영상신호들을 입력받아, 상기 소정 스위치의 단락에 의하여 해당 평균화된 리셋신호 및 평균화된 영상신호를 생성하는 단계를 포함하고, Receiving the reset signals and the image signals in the same color signal column adjacent to the column, and generating a corresponding averaged reset signal and an averaged image signal by a short circuit of the predetermined switch, 상기 소정 스위치는 상기 서브 샘플링 모드 구동에서 단락되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.And said predetermined switch is short-circuited in said subsampling mode driving. 제 21항에 있어서, 상기 펄스 폭 신호 생성 단계는,The method of claim 21, wherein the pulse width signal generating step, 램프신호에 따라 상기 평균화된 리셋신호에 대한 상기 평균화된 영상신호의 차이 전압을 증가시키는 단계를 포함하고,Increasing a difference voltage of the averaged video signal with respect to the averaged reset signal according to a ramp signal; 상기 펄스 폭 신호는 상기 증가된 전압이 기준 전압보다 큰 경우 및 작은 경우 각각에 서로 다른 논리 상태를 가지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동 방법.And wherein the pulse width signal has a different logic state in each case where the increased voltage is greater than or less than a reference voltage. 제 22항에 있어서, 상기 펄스 폭 신호 생성 단계는,The method of claim 22, wherein generating the pulse width signal, 커패시터 한쪽단으로 상기 펄스 폭 신호를 받아 상기 커패시터의 다른 쪽 단으로 전달하는 단계; 및Receiving the pulse width signal at one end of the capacitor and transferring the pulse width signal to the other end of the capacitor; And 상기 커패시터를 통하여 전달되는 상기 펄스 폭 신호를 버퍼링하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.And buffering and outputting the pulse width signal transmitted through the capacitor. 제 15항에 있어서, 상기 펄스 폭 신호는,The method of claim 15, wherein the pulse width signal, 상기 제1 리셋신호와 상기 제1 영상신호의 차이 및 상기 제2 리셋신호와 상기 제2 영상신호의 차이에 대한 평균에 대응하는 신호의 크기에 비례하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.And a magnitude of a signal corresponding to an average of a difference between the first reset signal and the first image signal and a difference between the second reset signal and the second image signal. 제 15항에 있어서, 상기 고체 촬상 소자 구동방법은,The method of claim 15, wherein the solid-state image sensor driving method, 상기 서브 샘플링 모드 시에, 상기 APS 어레이에서 한 컬럼 간격을 가지는 다른 2개의 픽셀들 각각이 제3 리셋신호와 제3 영상신호, 및 제4 리셋신호와 제4 영상신호를 생성하여 출력하는 단계; 및 In the sub-sampling mode, generating and outputting a third reset signal, a third image signal, a fourth reset signal, and a fourth image signal by each of the other two pixels having one column interval in the APS array; And 상기 제3 리셋신호 및 상기 제4 리셋신호의 평균을 반영한 해당 증폭기 입력 신호에 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호를 반영시켜 상기 제3 리셋신호와 상기 제3 영상신호의 차이 및 상기 제4 리셋신호와 상기 제4 영상신호의 차이에 대 한 평균에 대응하는 신호를 생성하여, 그 신호에 해당하는 펄스 폭 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.The difference between the third reset signal and the third image signal is reflected by reflecting the third image signal and the fourth image signal to a corresponding amplifier input signal reflecting an average of the third reset signal and the fourth reset signal. And generating a pulse width signal corresponding to the average of the difference between the reset signal and the fourth image signal, and generating a pulse width signal corresponding to the signal. 제 25항에 있어서, 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호는,The method of claim 25, wherein the first video signal and the second video signal, 제1 색 신호이고, 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호는 제2 색 신호인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.And the third image signal and the fourth image signal are second color signals. 제 26항에 있어서, 상기 APS 어레이의 다음 선택된 행에서, 제2 색 신호에 해당하는 상기 제1 영상신호 및 상기 제2 영상신호를 생성하고, 제3 색 신호에 해당하는 상기 제3 영상신호 및 상기 제4 영상신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.27. The method of claim 26, wherein in the next selected row of the APS array, the first video signal and the second video signal corresponding to a second color signal are generated, and the third video signal corresponding to a third color signal and And generating the fourth image signal. 제 27항에 있어서, 상기 제1 색 신호, 상기 제2 색 신호, 및 상기 제3 색 신호는,The method of claim 27, wherein the first color signal, the second color signal, and the third color signal, 베이어 패턴을 구성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 구동방법.A solid-state imaging device driving method comprising a Bayer pattern.
KR1020040103097A 2004-02-27 2004-12-08 Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals KR100640603B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005179902A JP2006014316A (en) 2004-06-22 2005-06-20 Improved solid-state image sensor for equalizing sub-sampled analog signals and driving method thereof
US11/157,461 US7508429B2 (en) 2004-06-22 2005-06-21 Solid-state image-sensing device for averaging sub-sampled analog signals and method of driving the same
US11/180,832 US7209399B2 (en) 2004-07-13 2005-07-13 Circuit and method of driving bitlines of integrated circuit memory using improved precharge scheme and sense-amplification scheme
US11/825,198 US7521659B2 (en) 2004-02-27 2007-07-05 Driving an image sensor with reduced area and high image quality

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040046569 2004-06-22
KR20040046569 2004-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050121632A KR20050121632A (en) 2005-12-27
KR100640603B1 true KR100640603B1 (en) 2006-11-01

Family

ID=37293749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040103097A KR100640603B1 (en) 2004-02-27 2004-12-08 Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100640603B1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100871687B1 (en) * 2004-02-11 2008-12-05 삼성전자주식회사 Solid state image sensing device improving display quality in sub-sampling mode and driving method thereof
KR100674957B1 (en) * 2005-02-23 2007-01-26 삼성전자주식회사 Solid state image sensing device and driving method for averaging and sub-sampling analog signals at an arbitrary sub-sampling rate
JP2008011284A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Fujitsu Ltd Image processing circuit, imaging circuit and electronic apparatus
KR101452406B1 (en) * 2008-01-30 2014-10-21 삼성전자주식회사 CDS circuit capable of attenuating parasitic capacitor and image sensor thereof
KR101697341B1 (en) 2010-06-08 2017-02-01 삼성전자 주식회사 Method for processing the Image data, the Image sensor and image data processor system using the method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002330349A (en) 2001-04-26 2002-11-15 Fujitsu Ltd Xy address type solid-state image pickup device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002330349A (en) 2001-04-26 2002-11-15 Fujitsu Ltd Xy address type solid-state image pickup device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050121632A (en) 2005-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100994993B1 (en) Solid state image sensing device and driving method thereof outputting digital image signals of averaged sub-sampled analog signals
KR100855957B1 (en) Solid state image sensing device compensating brightness of the side display area and driving method thereof
KR101574798B1 (en) Solid-state imaging device and driving method of solid-state imaging device
US8259205B2 (en) Solid-state image pickup device
US9438828B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same
KR101424033B1 (en) Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and imaging device
US7646410B2 (en) Solid state image sensing device and method for subsampling using inter-column analog domain signal summation
US20040080645A1 (en) Image pickup apparatus
KR102146231B1 (en) Solid-state imaging element, and imaging device
US8508641B2 (en) Solid-state image sensor and imaging apparatus
JP2006014316A (en) Improved solid-state image sensor for equalizing sub-sampled analog signals and driving method thereof
US9716823B2 (en) Image pickup apparatus, image pickup system, and method of driving image pickup apparatus
US20060187328A1 (en) Solid state image sensing device for analog-averaging and sub-sampling of image signals at a variable sub-sampling rate and method of driving the same
JP5253956B2 (en) Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic information device
KR100871687B1 (en) Solid state image sensing device improving display quality in sub-sampling mode and driving method thereof
KR100640603B1 (en) Improved solid state image sensing device and driving method for averaging sub-sampled analog signals
JPS6387874A (en) Solid-state image pickup device
KR100660869B1 (en) Image sensor and method for subsampling of enhanced frame rate and display quality
JP5906596B2 (en) Imaging device
KR20140107212A (en) Solid-state imaging element, method for driving same, and camera system
JP6213596B2 (en) Imaging device
JP2006148509A (en) Physical information acquisition method, physical information acquisition device and semiconductor device of physical value distribution detection
JP2019009820A (en) Solid-state image element
JP2005333522A (en) Solid-state image pickup device
JP2015180006A (en) Solid state imaging device and drive method for the same, and imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120925

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141001

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160930

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180927

Year of fee payment: 13