KR101326989B1

KR101326989B1 - 이미지 센서 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR101326989B1
Application number: KR1020110139625A
Authority: KR
Inventors: 사승훈; 마사시 하시모토; 최운일
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-11-13
Also published as: TWI545953B; TW201328349A; KR20130072077A; WO2013094805A1

Abstract

본 발명은, 복수의 픽셀들로부터 출력되는 신호를 처리하는 이미지 센서 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 이미지 센서가 이미지 센서는, 상기 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 비교기를 포함하는 카운터 회로; 및 복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 로 라인을 포함하는 조정 회로를 포함함으로써, 카운터 회로의 비교기 및 아날로그 회로 단계에서 발생되는 노이즈를 검출할 수 있다.

Description

이미지 센서 및 그 구동 방법{IMAGE SENSOR AND METHOD FOR DRIVING THEREOF}

본 발명은 이미지 센서 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히, 기존 픽셀 어레이에 비교기들의 노이즈를 먼저 검출할 수 있는 조정 회로를 추가적으로 구성함으로써 기존 픽셀 및 픽셀 어레이의 구성을 이용하면서 아날로그단 회로들에서 발생되는 노이즈를 보정할 수 있는 이미지 센서 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

아날로그 CDS(Analog Correlated Double Sampling) 회로는 CCD 이미지 센서의 노이즈를 감소시키기 위하여 1974년에 제안되었고, 이후 CMOS 이미지 센서 분야에도 적용되었다.

도 1의 (a)는 아날로그 CDS 회로의 일례를 나타내고 도 1의 (b)는 동작 타이밍을 나타낸다. 도 1 (a) 및 (b)를 참조하여 픽셀의 동작에 따른 CDS 회로의 동작을 설명한다. 먼저, 단계(1)에서, 단위 픽셀 셀(10)에서 리셋 트랜지스터(RST)가 턴-온되면 플로팅 디퓨전 영역(FD)의 전압은 전원전압(Vaapix)에 도달하게 된다. 복수의 픽셀이 열에 따라 배치된 컬럼 라인의 컬럼 셀(Column Cell, 20)에서 스위치(PCLP) 및 스위치(SH)가 닫히면 b 노드에 Vclp의 전압이 인가되어서, 커패시터(Csh)의 전압은 0V가 되어 초기화된다. 다음에, 단계(2)에서 플로팅 디퓨전 영역(FD)의 전압 레벨(Vaapix)이 트랜지스터(M1)을 통하여 출력되고, 출력 노드(a)는 Va_rst 전압이 걸리게 된다. 다음에, 단계(3)에서, 스위치(PCLP)를 오프(off)시켜 샘플링 동작을 수행할 수 있도록 한다. 단계(4)에서, 전송 트랜지스터(TX)를 턴온시키면, 폴로팅 영역(FD_의 전압은 포토 다이오드(PD)에 집적되어 전송 트랜지스터(TX)를 경유하여 플로팅 영역(FD)에 전달된 광전하에 의한 이미지 전압(Vimg)이 된다. 단계(5)에서 이미지 전압(Vimg)은 트랜지스터(M1)을 통하여 출력 노드 a에 걸리고, 이에 따라 출력 노드 a 전압은 Va_rst 에서 Va_img 가 된다. 이에 따라 노드 b 에서 걸리는 전압도 Vclp 로부터 Vclp - (Va_rst - Va_img) = Vclp - ΔV 로 변하게 된다.

이때, 전압 차이는 커패시터(Csh)에 의해 검출되기 때문에, 트랜지스터(M1)의 노이즈에 의한 영향을 제거될 수 있다. 그러나, 커패시터(Csh) 이후 단에서 발생되는 노이즈, 예컨대, 비교기 자체의 고정 패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise)에 대해서는 취약하다. 특히, 컬럼 별로 배치된 복수의 비교기(comparator)로 구성된 경우에는 수개의 비교기들의 옵셋 전압(offset Voltage)들이 기기마다 달라서, 컬럼별 노이즈 처리가 필요하고, 또한 하나의 비교기라도 비교기로부터의 거리에 따라 로(row)마다 노이즈가 달라지기 때문에 이들을 고려한 노이즈 처리도 필요하다. 이러한 비교기에서 발생되는 고정 패턴 노이즈는 비교기에 입력되는 기준 신호 발생기의 요동(fluctuation)으로 인해 발생되기도 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 이미지 센서의 픽셀 어레이 회로에 컬럼(column) 별 로(row) 별로 기준 신호의 노이즈를 검출할 수 있는 추가적 회로를 구성함으로써, 비교기가 기준 신호의 요동으로 인하여 고정 패턴 노이즈가 발생하는 것을 감쇄시켜 정확한 이미지 처리를 수행할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 픽셀들로부터 출력되는 신호를 처리하는 이미지 센서는, 상기 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 비교기를 포함하는 카운터 회로; 복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 컬럼 라인 및 일 로 라인을 포함하고, 상기 복수의 스위치의 일단은 상기 카운터 회로의 비교 동작에 사용되는 기준 신호가 인가되고, 타단은 상기 복수의 비교기에 연결되는 조정 회로; 및 상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 제어 신호를 발생하고, 상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 픽셀들로부터 출력되는 신호를 처리하는 이미지 센서는, 상기 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 비교기를 포함하는 카운터 회로; 복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 로 라인을 포함하고, 상기 복수의 스위치의 일단은 상기 카운터 회로의 비교 동작에 사용되는 기준 신호가 인가되고, 타단은 상기 복수의 비교기에 연결되는 조정 회로; 상기 픽셀 어레이의 로 라인의 제어시마다 상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 제어 신호를 발생하고, 상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 픽셀들로부터 출력되는 신호를 처리하는 이미지 센서의 구동 방법은, 상기 이미지 센서는, 상기 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 비교기를 포함하는 카운터 회로; 및 복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 로 라인을 포함하는 조정 회로를 포함하고, 상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 단계; 상기 복수의 비교기의 동작 타이밍에 따라 기준 신호를 발생하는 단계; 상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하는 단계; 소정 주기 동안 상기 픽셀 어레이의 로 별로 복수의 픽셀을 제어하는 단계; 및 상기 복수의 비교기로부터 검출되는 노이즈를 기반으로 상기 복수의 픽셀에 해당하는 이미지 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 이미지 센서를 구성하는 아날로그 회로단에서 발생되는 고정 패턴 노이즈를 추가적 회로 구성에 의해 간단하게 제거할 수 있다.

도 1의 (a)는 CDS(Correlated Double Sampling) 회로를 나타내도 고 1의 (b)는 CDS 회로의 타이밍 도의 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구동 방법에 대한 순서도를 나타낸다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명에서 설명되는 "픽셀 어레이의 로(row) 별 픽셀 제어"는 각 행(row)의 픽셀들을 제어하기 위한 픽셀 제어 신호를 각 행 별로 출력할 수 있다. 픽셀 제어 신호는, 예컨대, 픽셀을 구성하는 트랜지스터의 온-오프를 제어함으로써 각 픽셀들로부터 리셋 신호 및 이미지 신호가 출력되도록 하는, 로 디코더로부터 인가되는 신호에 의해 픽셀들에서 수행되는 일련의 동작을 설명할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 픽셀 어레이(100), 조정 회로(200), 로 디코더(300), 카운터 회로(400) 및 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.

픽셀 어레이(100)는, 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성될 수 있다.

카운터 회로(400)는, 픽셀 어레이(100)로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 픽셀 어레이(100)의 컬럼에 대응하는 비교기(401, 402)를 포함할 수 있다.

조정 회로(200)는, 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 및 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)가 배치되는 일 컬럼 라인(210) 및 일 로 라인(220)을 포함할 수 있다. 복수의 스위치(SW1, SW4, SW5)는, 일 컬럼 라인(210)에 배치되어 일단은 기준 신호(Vref)가 인가되고 타단은 비교기에 연결될 수 있다. 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)는 일 로 라인(22)에 배치되어 일단에는 기준 신호(Vref)가 인가되고 타단은 픽셀 어레이(100)의 컬럼 라인들(101, 103)에 연결될 수 있다.

복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)의 일단은 카운터 회로(400)의 비교 동작에 사용되는 기준 신호가 인가되고 타단은 복수의 비교기(401, 402)에 연결될 수 있다.

컨트롤러(500)는, 조정 회로(200) 및 조정 회로(200)의 일 로 라인(220)에 배치된 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)를 구동하는 제어 신호를 발생하고 픽셀 어레이(100)의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기(401, 402)의 노이즈를 검출하도록 제어할 수 있다. 또한, 이미지 센서는, 조정 회로(200)의 일 컬럼 라인(210)으로부터 출력되는 노이즈 신호를 검출하는 하나의 추가 비교기(410)을 더 포함할 수 있다. 또한, 이미지 센서는, 컨트롤러(50)의 제어에 따라 각 행(row)의 픽셀들을 제어하기 위한 픽셀 제어 신호를 각 행 별로 출력하는 로 디코더(300)를 더 포함할 수 있다.

컨트롤러(300)는 픽셀 어레이(100)를 로 별로 제어하면서 픽셀 어레이(100)로부터 이미지 신호를 출력시키도록 제어할 수 있다. 컨트롤러(500)는, 소정 주기, 예컨대, 픽셀 어레이(100)의 모든 픽셀들로부터 이미지 신호를 출력하여 변환하는 1 프레임 동안에 로(104, 102) 별로 픽셀의 제어 신호를 순차적으로 인가하기 전에 조정 회로(200)의 일 로 라인(220)에 배치된 복수의 스위치를 구동하기 위한 신호를 인가할 수 있다. 이에 따라 컨트롤러(500)가 일 로 라인(220)으로부터 신호가 출력되는 것과 동기하여 추가 비교기(410) 및 복수의 비교기(401, 402)가 구동하고, 이로 인해 비교기들(401, 402)들의 노이즈를 검출할 수 있다.

예컨대, 추가 비교기(410)의 노이즈가 존재하더라도, 로(102, 104)에서 측정되는 파워 그라운드 노이즈(power/ground noise) 가 일 로(220)에서 측정되는 노이즈와 파워 그라운드 노이즈와 같은 한, 로(102, 104, 220) 별로 추가 비교기(410)로부터 신호 간 차이는 0일 것이다.

게다가, 비교기(401, 402)의 전기적 특성이 각각 다르므로, 비록 동일한 입력이 비교기에 인가되었다하더라도 비교기(401, 402)들의 출력 신호 간에는 작은 레벨 차이가 나타나게 된다. 상술한 전기적 특성 차로 인하여 비교기의 출력에서 발생되는 작은 레벨 차이는 고정 패턴 노이즈(fixed pattern noise)가 된다. 즉, 픽셀 어레이(100)의 컬럼(101, 103) 라인에서 생기는 고정 패턴 노이즈가 각각 Na, Nb 이면, 이에 따라 픽셀 어레이(100)로부터 출력되는 로(102, 104) 별 신호 간 차이로부터 노이즈, Na, Nb 를 각각 감산하게 됨으로써, 픽셀어레이로부터 출력되는 이미지 신호로부터 고정 패턴 노이즈가 제거되어 출력될 수 있다. 즉, 1 프레임 동안의 픽셀 어레이(100)로부터의 신호를 출력하여 변환하기 전에, 조정 회로(200)의 일 로 라인(220)의 스위치(SW1, SW2, SW3)를 구동하여 추가 비교기(410) 및 상기 복수의 비교기(401, 402)로부터 검출되는 노이즈 신호를 검출하고, 상기 검출된 노이즈 신호를 이용하여 픽셀 어레이(100)로부터의 이미지 신호에서 검출된 노이즈를 제거하여 고정 패턴 노이즈가 없는 신호로서 출력(readout)할 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 조정 회로(200)의 일 컬럼 라인(210) 및 일 로 라인(220)에 배치된 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)의 일단에 기준 신호(Vref)를 인가하는 기준 신호 발생기(450)을 더 포함할 수 있다. 기준 신호(Vref)는, 예컨대, 램프 신호일 수 있다. 기준 신호(Vref)는 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)의 일단에 인가되어 비교기들(410, 401, 402)의 비교 동작에 사용될 수 있다.

전 단락에서는, 로(102, 104, 220) 별로 측정되는 파워/그라운드 노이즈 가 동일하다는 전제하에서 발생되는 고정 패턴 노이즈에 대해 설명하였다. 그러나, 실제로는 픽셀 어레이(100)의 로 라인들 마다 노이즈들이 달라질 수 있다. 픽셀 어레이(100)의 로 별 노이즈 차이는 회로의 상이한 구동 환경 및 상이한 구동 타이밍에 의해 발생되는 파워/그라운드 노이즈에 기인할 수 있다. 예컨대, 로 디코더(300)에 의해 로 별 신호가 인가될 때마다 로 별 구동 타이밍 마다 기준 신호(Vref)가 요동(fluctuation)되기 때문이다. 즉, 구동 타이밍에 의해 발생되는 로 별 파워/그라운드 노이즈는 그때그때 달라지기 때문에, 비교기들 간의 고정 패턴 노이즈가 제거된다고 하더라고 노이즈 없는 신호가 검출된다고 보장할 수는 없다.

이렇게 픽셀 어레이의 로 별 파워/그라운드 노이즈는 조정 회로(200)의 일 컬럼 라인(210)으로부터 검출된 노이즈를 기반으로 추출될 수 있다. 예컨대, 상기에서 예시한 바와 같이, 조정 회로(200)의 일 로 라인(220)의 구동시 검출된 추가 비교기(410)의 노이즈 신호가 0이더라도, 픽셀 어레이(100)의 각 로 (102, 104) 별 신호를 인가할 때마다 조정 회로(200)의 일 컬럼 라인(210)에도 신호가 인가되어 스위치(SW4, SW5)가 구동될 수 있고, 이 때 추가 비교기(410)로부터 0 이외의 값을 가진 예컨대, Nc 및 Nd 값을 가진 노이즈가 검출될 수 있다. 이에 따라 픽셀 어레이(100) 별 이미지 신호를 보정할 경우에, 픽셀(10, 20, 30, 40)들의 이미지 신호로부터 (Na+Nc, Nb+Nc, Na+Nd, Nb+Nd) 를 노이즈로서 취급하여 수학적 연산, 즉, 감산에 의해 노이즈가 제거될 수 있다.

이로써, 본 발명에 따르면, 조정 회로(200)를 기존 픽셀 어레이(100)에 추가적으로 구성하고, 픽셀 어레이(100)의 구동 시에 조정 회로(200)에 배치된 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)가 동작하는 것만으로도, 매 프레임 마다의 픽셀 어레이의 컬럼 별 비교기(401, 402)의 고정 패턴 노이즈 및 로 별 파워/그라운드 노이즈를 검출할 수 있고, 이를 기반으로 픽셀 어레이(100)로부터 출력되는 각 이미지 신호의 노이즈를 완벽하게 제거할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타낸다. 도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고 픽셀 어레이의 컬럼(101, 103)에 대응하는 비교기(401, 402)를 포함하는 카운터 회로(400) 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 및 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)가 배치되는 일 로 라인(220)을 포함하고, 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 일단은 카운터 회로(400)의 비교 동작에 사용되는 기준 신호(Vref)가 인가되고, 타단은 복수의 비교기(401, 402)에 연결되는 조정 회로(250) 및 픽셀 어레이(100)의 로 라인(102, 104)의 제어시마다 상기 조정 회로의 일 로 라인(220)에 배치된 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)를 구동하는 제어 신호를 발생하고, 픽셀 어레이(100)의 각 컬럼(101, 103)에 대응하는 복수의 비교기(SW1, SW2, SW3)의 노이즈를 검출하도록 제어하는 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 도 2와 대비하여, 조정 회로(250)가 일 로 라인(220)으로 구성되고 일 컬럼 라인을 가지지 아니한 것이 상이하다. 대신에, 연산기(230)의 출력 신호를 추가 비교기(410) 에 인가하여 추가 비교기(410)를 구동할 수 있다. 연산기(230)는 예컨대, OR 연산기일 수 있고, 입력신호로서 픽셀 어레이(100)의 로 구동 신호(row_sel)가 인가될 수 있다. 즉, 픽셀 어레이(100)에 로별 신호가 인가될 때마다 row_sel 이 ON 되어 연산기(230)의 출력이 on 되고, 이에 따라 추가 비교기(410)로부터 신호가 출력될 수 있다. 추가 비교기(410)는 이 때마다 기준 신호(Vref) 를 검출하여 노이즈를 검출할 수 있다. 도 3에서 예시되는 이미지 센서의 구동은, 조정 회로(250)에 일 컬럼 라인이 배치되지 않고, 대신에 연산기(230)가 배치되어 픽셀 어레이(100)의 로 별 제어 시마다 추가 비교기(410)가 구동되는 구성을 제외하고는, 도 2의 그것과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구동 방법에 대한 순서도를 나타낸다.

단계(S11)에서, 이미지 센서에 배치된 조정 회로의 일 로 라인에 스위치를 구동한다.

단계(S12)에서, 복수의 비교기의 동작 타이밍에 따라 기준 신호를 발생한다. 기준 신호의 발생은 단계(S11)의 동작 이전부터 기준 신호의 발생 타이밍에 따라 지속적일 수 있다.

단계(S13)에서, 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출한다. 즉, 이미지 센서에 배치된 조정 회로의 일 로 라인에 스위치를 구동시킴으로써 스위치와 연결되는 복수의 비교기 및 조정 회로의 추가 비교기의 노이즈를 검출할 수 있다. 검출된 노이즈는 이후 이미지 신호의 노이즈 제거 시에 사용되므로 검출된 노이즈를 일시적으로, 예컨대, 픽셀어레이의 구동 프레임 동안에 저장할 수 있다.

단계(S14)에서, 소정 주기 동안 상기 픽셀 어레이의 로 별로 복수의 픽셀을 제어한다. 예컨대, 픽셀 어레이의 구동 프레임 동안에 로 디코더로부터 신호를 순차적으로 인가하여 픽셀 어레이의 모든 픽셀들로부터 이미지 신호를 출력해낸다.

단계(S15)에서, 복수의 비교기로부터 검출되는 노이즈를 기반으로 상기 복수의 픽셀에 해당하는 이미지 신호로부터 노이즈를 제거한다.

한편, 도 4에서 예시되는 이미지 센서의 구동 방법은 도 2 및 도 3에서 예시되는 이미지 센서의 구동 방법에 모두 적용될 수 있다. 즉, 픽셀어레이의 구동 1 프레임의 동작 전에 조정 회로의 일 로 라인의 스위치를 구동시키고, 복수의 비교기들의 노이즈를 먼저 검출해낸 다음에, 픽셀어레이들로부터 이미지 신호를 출력, 보정하는 일련의 동작은 도 2및 도 3이 모두 공통될 수 있다. 왜냐하면, 도 3에서는 조정 회로의 일 컬럼 라인에 배치되는 스위치(SW4, SW5)의 구동 타이밍은 별개로 행해지지 않고, 픽셀 어레이의 로 별 픽셀들의 구동과 동기화되기 때문이다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구동 방법 등에 대해 설명하였다. 본 발명의 이미지 센서의 구동 방법은, 저장된 검출 대상 영역의 움직임을 추종하고, 해당 움직임 정보를 입력으로 하는 사용자 인터페이스를 위한 방법에 적용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 판독가능한 기록 매체에 전자적 기록 코드로 저장되어 제공될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

복수의 픽셀들로부터 출력되는 신호를 처리하는 이미지 센서에 있어서,
상기 복수의 픽셀들이 컬럼(column) 및 로(row) 로 배치되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 복수의 비교기를 포함하는 카운터 회로;
복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 컬럼 라인 및 일 로 라인을 포함하고, 상기 복수의 스위치는 일단에 상기 카운터 회로의 비교 동작에 사용되는 기준 신호가 인가되고, 타단이 상기 일 로 라인 또는 일 컬럼 라인에 연결되도록 상기 픽셀 어레이와 이웃한 컬럼 및 로에 배치되는 조정 회로; 및
상기 조정 회로의 일 로 라인에 연결된 복수의 스위치를 구동하는 제어 신호를 발생하고, 상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하고, 상기 일 컬럼 라인에 연결된 상기 스위치를 구동하여 상기 픽셀 어레이의 로 별 노이즈를 검출하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 조정 회로의 상기 일 컬럼 라인에 연결된 상기 복수의 스위치는 각 로에 배치된 상기 픽셀 어레이의 픽셀과 함께 구동하고, 상기 일 로 라인에 연결된 상기 복수의 스위치는 각 컬럼에 배치된 상기 픽셀 어레이의 픽셀과 동일한 상기 카운터 회로의 상기 비교기와 연결되는 이미지 센서.
제1항에 있어서,
상기 조정 회로의 일 컬럼 라인에 연결되고, 상기 픽셀 어레이의 노이즈 신호를 검출하는 하나의 추가 비교기를 더 포함하는 이미지 센서.
제2항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 추가 비교기의 노이즈 신호를 기반으로 상기 픽셀 어레이의 로 별 노이즈를 검출하도록 제어하는 이미지 센서.
제1항에 있어서,
상기 조정 회로의 일 컬럼 라인 및 상기 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치의 일단에 기준 신호를 인가하는 기준 신호 발생기를 더 포함하는 이미지 센서.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 소정 주기마다 상기 픽셀 어레이를 구성하는 복수의 로 라인에 배치된 복수의 픽셀을 순차적으로 제어하고, 각 주기마다 상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 신호를 발생하는 이미지 센서.
제2항에 있어서,
상기 컨트롤러는 소정 주기마다 상기 카운터 회로의 복수의 비교기를 순차적으로 구동하고, 각 주기마다 상기 추가 비교기를 구동하는 신호를 발생하는 이미지 센서.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 추가 비교기 및 상기 복수의 비교기로부터 검출되는 노이즈를 기초로 픽셀어레이로부터 출력되는 이미지 신호로부터 노이즈를 제거하는 이미지 센서.
복수의 픽셀들로부터 출력되는 신호를 처리하는 이미지 센서에 있어서,
상기 복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 비교기를 포함하는 카운터 회로;
복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 로 라인을 포함하고,
상기 복수의 스위치의 일단은 상기 카운터 회로의 비교 동작에 사용되는 기준 신호가 인가되고, 타단은 각 컬럼에 배치된 상기 픽셀 어레이의 픽셀과 동일한 상기 카운터 회로의 비교기에 연결되는 조정 회로;
상기 픽셀 어레이의 로 라인의 제어시마다 상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 제어 신호를 발생하고, 상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 이미지 센서.
제8항에 있어서,
상기 조정 회로의 상기 일 로 라인은 상기 픽셀 어레이와 연결되지 않은 추가 스위치를 더 포함하며,
상기 이미지 센서는
상기 일 로 라인과 상기 추가 스위치를 경유하여 연결되고, 상기 기준 신호의 노이즈 또는 상기 비교기의 노이즈를 검출하기 위한 하나의 추가 비교기를 더 포함하는 이미지 센서.
제8항에 있어서,
상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치의 일단에 기준 신호를 인가하는 기준 신호 발생기를 더 포함하는 이미지 센서.
제9항에 있어서,
상기 컨트롤러는 소정 주기마다 상기 카운터 회로의 복수의 비교기를 순차적으로 제어하고, 각 주기마다 상기 추가 비교기를 구동하는 신호를 발생하는 이미지 센서.
제11항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 추가 비교기 및 상기 복수의 비교기로부터 검출되는 노이즈 신호를 기초로 픽셀어레이로부터 출력되는 이미지 신호로부터 노이즈를 제거하는 이미지 센서.
복수의 픽셀들을 포함하고 컬럼(column) 및 로(row) 로 구성되는 픽셀 어레이로부터 출력된 이미지 신호를 인가받아 디지털 데이터로 변환하고, 상기 픽셀 어레이의 컬럼에 대응하는 비교기를 포함하는 카운터 회로; 및 복수의 스위치 및, 상기 복수의 스위치가 배치되는 일 로 라인을 포함하는 조정 회로를 포함하는 이미지 센서의 구동 방법에 있어서,
상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 단계;
상기 복수의 비교기의 동작 타이밍에 따라 기준 신호를 발생하는 단계;
상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하는 단계;
소정 주기 동안 상기 픽셀 어레이의 로 별로 복수의 픽셀을 제어하여 이미지 신호를 출력하는 단계; 및
상기 복수의 비교기로부터 검출되는 노이즈를 기반으로 상기 복수의 픽셀에 해당하는 이미지 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 구동 방법.
제13항에 있어서,
상기 조정 회로는 복수의 스위치가 배치되는 일 컬럼 라인을 더 포함하고,
상기 픽셀 어레이의 각 로 별 복수의 픽셀을 제어할 때 마다 상기 일 컬럼 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 단계; 및
상기 픽셀 어레이의 각 로 별 노이즈 신호를 검출하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 구동 방법.
제13항에 있어서,
상기 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치의 일단에 기준 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 구동 방법.
제13항에 있어서,
상기 픽셀 어레이의 각 컬럼에 대응하는 복수의 비교기의 노이즈를 검출하는 단계는, 상기 소정 주기마다 조정 회로의 일 로 라인에 배치된 복수의 스위치를 구동하는 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 구동 방법.
제13항에 있어서,
상기 조정 회로는 상기 기준 신호를 발생하는 기준 신호 발생기의 노이즈 신호를 검출하는 추가 비교기를 더 포함하고,
상기 추가 비교기로부터의 신호를 이용하여 상기 복수의 비교기의 노이즈를 검출하는 이미지 센서의 구동 방법.