KR100700870B1 - 다중 신호 경로를 통해 처리 속도를 향상시킨 ｃｍｏｓ이미지센서 - Google Patents

다중 신호 경로를 통해 처리 속도를 향상시킨 ｃｍｏｓ이미지센서 Download PDF

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Abstract

데이터 신호가 세틀링 타임내에 안정화되는 타임 마진이 충분한 정도의 상대적인 저속의 시스템을 사용하더라도 수백만 픽셀을 갖는 소자의 전체적인 신호 처리속도가 고속이 가능하도록 다중 경로를 통해 아날로그 신호를 처리하고, 아울러 다중 경로를 통해 신호를 처리하므로써 발생되는 동일 색상 신호의 옵셋값 차이를 효과적으로 제거할 수 있는 방법 및 그를 위한 CMOS 이미지센서가 개시되어 있다.
CMOS이미지센서, 아날로그신호처리, 다중신호경로, 옵셋제거

Description

다중 신호 경로를 통해 처리 속도를 향상시킨 ＣＭＯＳ 이미지센서{CMOS Image Sensor for High Speed signal processing}
도 1은 종래기술에 따른 신호 처리 패스를 보여주는 CMOS 이미지센서의 구성도.
도 2는 종래기술에 따른 픽셀 어레이를 보여주는 픽셀 배치도.
도 3은 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서의 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서에서 더미 픽셀을 갖는 픽셀어레이를 보여주는 픽셀 배치도.
도 5는 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서에서의 신호 처리 과정 및 경로별 옵셋차 제거를 보여주는 개략적인 구성도.
도 6은 다중 경로에 따른 옵셋차를 설명하기 위한 그래프.
본 발명은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서 (Image sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속으로 아날로그 신호를 처리하기 위한 방법 및 그를 위한 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 이미지 센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이 중 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 CMOS 집적 회로 제조 기술을 이용하여 픽셀 어레이를 구성하고 이를 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인 휴대용 시스템에 매우 유용하다.
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 구성도로서, 픽셀들로부터 얻어진 이미지 테이터 신호가 처리되는 과정을 보여준다.
도 2는 CMOS 이미지센서의 픽셀 어레이 배치도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀(Pixel)들이 로오(row) 방향으로 N개, 컬럼(column) 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치되어 픽셀어레이(110)를 구성하고 있으며, 각 컬럼별로 하나씩의 CDS(Correlated Double Sampling)회로로 구성된 CDS부(120)가 픽셀어레이부(110)의 하측에 배치된다. 픽셀어레이부(110) 우측에는 CDS부(120)로 부터 출력된 아날로그 신호를 처리하기 위한 ASP부(Analog Signal Processor)가 배치된는 바, ASP부는 PGA(Programmable Gain Amplifier)부(130)와, ADC(Analog-to-Digital Converter)부(140)으로 구성된다.
CDS부(12)의 각 CDS회로는 대응하는 픽셀에서 리셋 신호(Reset signal) 및 데이터 신호(Data signal)를 각각 샘플링하고, PGA부(130)는 샘플링된 리셋신호와 데이터신호의 차이값을 구한 다음 이를 증폭하는 기능을 한다. ADC부(140)는 PGA부(130)로부터 입력된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력한다.
픽셀의 데이터를 읽을 때, 로오어드레싱에 의해 픽셀어레이부(110)의 어느한 로오(row)의 픽셀들은 동시(동일 클럭)에 한꺼번에 CDS부(12)의 각 CDS회로로 전달되며, CDS회로의 출력은 컬럼어드레싱에 의해 아날로그 데이터 버스에 순차적으로 실려 PGA부(130)로 전달되어 처리된다.
상술한 바와 같이, 종래의 CMOS 이미지센서는, 어느 하나의 로오(row)가 선택되면 그 로오에 해당하는 각각의 픽셀 신호(리셋신호 및 데이터신호)들이 해당 CDS회로에 저장되고, 그 다음에 컬럼드라이버에 의해 순차적으로 각 CDS회로의 신호가 ASP부에 전달되는 방식을 채택하고 있다.
한편, 종래의 CMOS 이미지센서는 R,G,B 픽셀어레이로부터 얻어진 아날로그신호를 도 1에 도시된 바와 같은 단일 신호 처리 경로(path)를 거쳐 원하는 신호로 만들어진 후 디지털 신호로 변환하고, 이러한 디지털신호를 가지고 이미지처리를 하게 된다.
그런데 수많은 데이터량을 단일경로를 통해 처리하게 되면 해당 경로에서의 처리속도는 매우 빨라야 하고 데이터량이 증가할 수록 그 속도는 더욱 증가해야 한다.
아울러, 이러한 처리 속도에 부합하기 위해서는 경로상의 각 기능 블록(CDS, PGA, ADC, 등등)의 속도가 빨라져야 한다. 그런데 각 기능블록의 속도를 향상시키기 위해서는 설계상의 어려움 뿐만아니라 신호의 안정적 확보에서도 불리하다. 즉, 고속 동작의 기능 블록을 설계하면 그 만큼 세틀링 타임 내에 신호값을 안정화시키기 위한 타임 마진이 적기 때문에 소자의 신뢰성 및 양산성에 악 영향을 미치게 된다.
본 발명은 상대적인 저속의 시스템을 사용하더라도 소자의 전체적인 고속 동작이 가능하도록 다중 경로를 통해 아날로그 신호를 처리하면서도, 픽셀어레이 내의 동일 색상의 신호가 서로 다른 경로를 통해 처리되므로써 발생되는 동일 색상 신호에 대한 옵셋값 차이를 효과적으로 제거할 수 있는 방법 및 그를 위한 CMOS 이미지센서를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMOS 이미지센서는, 동일 색상에 대응되는 픽셀들로부터 출력된 신호를 서로 다른 경로로서 처리하는 복수의 CDS/PGA; 및 동일 색상의 신호가 서로 다른 경로에서 처리되어 발생되는 옵셋차를 제거하기 위한 옵셋차 제거수단을 포함하고,
상기 옵셋차 제거수단은, 광 차단된 더미픽셀어레이; 상기 CDS/PGA를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 저장하는 수단; 및 상기 각 CDS/PGA를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 상기 평균옵셋값을 결합하여 옵셋차가 제거된 신호를 출력하는 신호결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 CMOS 이미지센서는, 동일 색상에 대응되는 픽셀로부터 출력된 신호를 서로 다른 경로로서 처리하는 복수의 CDS/PGA; 상기 CDS/PGA의 신호를 입력받는 ADC; 동일 색상의 신호가 서로 다른 경로에서 처리되어 발생되는 옵셋차를 제거하기 위한 옵셋차 제거수단을 포함하고,
상기 옵셋차 제거수단은, 광 차단된 더미픽셀어레이; 상기 CDS/PGA 및 ADC를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 디지탈값으로 저장하는 디지탈신호처리부; 상기 디지탈신호처리부로부터 출력되는 상기 평균옵셋값을 아날로그값으로 변환하는 수단; 및 상기 CDS/PGA를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 상기 아날로그 평균옵셋값을 결합하여 상기 ADC로 출력하는 신호결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 CMOS 이미지센서는, 복수의 R픽셀, G픽셀 및 B픽셀들로 구성되고, 유효픽셀어레이와 광 차단된 더미픽셀어레이로 구성된 픽셀어레이부; 상기 픽셀어레이부의 일측에 배치되어 상기 픽셀어레이부 내의 G픽셀로들부터 출력되는 아날로그신호들을 처리하기 위한 제1아날로그신호처리패스; 및 상기 픽셀어레이부의 타측에 배치되어 상기 픽셀어레이부 내의 B픽셀 또는 R픽셀로부터 출력되는 아날로그신호들을 처리하기 위한 제2아날로그신호처리패스를 포함하고,
상기 제1 및 제2 아날로그신호처리패스는 각기, 동일 색상에 대응되는 픽셀 들로부터 출력된 신호를 서로 다른 경로로서 처리하는 복수의 CDS/PGA와, 상기 CDS/PGA의 신호를 입력받는 ADC와, 상기 CDS/PGA 및 ADC를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 생성하는 디지탈신호처리부와, 상기 디지탈신호처리부로부터 출력되는 상기 평균옵셋값을 아날로그값으로 변환하는 수단, 및 상기 CDS/PGA를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 상기 아날로그 평균옵셋값을 결합하여 상기 ADC로 출력하는 신호결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 전체적인 신호 처리 속도는 유지하면서 저속의 기능블록을 이용해 안정적인 신호를 확보할 수 있도록 하기 위해 다중 경로를 통해 아날로그 신호를 처리한다. 또한, 빛이 차단된 더미픽셀을 통해 각 경로에 존재하는 옵셋값을 사전에 읽어들여 그 평균값을 저장한 뒤 유효픽셀로부터 신호가 출력될 때 그 값을 경로별로 일괄적으로 제거해주는 방법을 사용하여, 픽셀어레이 내의 동일 색상의 신호가 서로 다른 경로를 통해 처리되므로써 발생되는 동일 색상 신호에 대한 옵셋값 차이를 효과적으로 제거한다.
도 3은 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서의 블록 구성도로서, 픽셀로부터 출력된 아날로그신호처리부가 크게 G(Green) 픽셀의 신호를 처리하는 G-패스(220, 230, 240)와 B(Blue) 및 R(Red) 픽셀의 신호를 처리하는 BR-패스(250, 260, 270)로 나뉘어 병렬처리된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 G-패스는 G-패스(220a, 230a, 240)와 G'-패스(220b, 230b, 240)로 경로로 나뉘어 처리되고, BR-패스는 BR-패스(250a, 260a, 270)와 B'R'-패스(250b, 260b, 270)로 나뉘어 처리된다. 이처럼 종래의 단일 경로에서 R/G/B를 모두 처리하는것에 비해, 제안한 방식은 G-G'-BR-B'R'의 4가지 경로로 나눔으로써 해당경로에서의 처리속도를 1/4로 낮추어 회로 설계상의 난관 및 신호의 안정적 확보를 기대할 수 있다.
이후, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 이미지센서에 대해 좀더 구체적으로 설명될 것이며, 이에 앞서 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 픽셀어레이부(210)의 구성을 먼저 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서에서 옵셋값 측정을 위한 더미픽셀어레이를 갖는 픽셀어레이부(210)를 보여주는 픽셀 배치도이다.
픽셀어레이(210)는 크게 R(Red), G(Green), B(Blue)의 3가지 픽셀로 구분지어 지며, 통상적으로 첫번째 컬럼에 G픽셀이 배치되면서 G픽셀 및 R픽셀 반복하여 배열된 짝수 로오(even row)와, 첫번째 컬럼에 B픽셀이 배치되면서 B픽셀 및 G픽셀이 반복하여 배열된 홀수 로오(odd row)가 교번적으로 반복하여 배치되는 어레이 구성을 갖는다. 결국, 픽셀어레이를 구성하는 R/G/B의 3가지 픽셀의 배열은 도 4에 도시된 바와 같이 R:G:B=1:2:1의 비율을 가지므로, 픽셀들의 신호를 처리하는데 있어서 도3에 도시된 바와 같이 크게 G-패스(220a, 230a, 240a))와 BR-패스(220b, 230b, 240b)로 나누어 병렬처리를 할 수 있는 것이다.
그리고, 픽셀어레이부(210)는 R(Red), G(Green), B(Blue) 픽셀(Pixel)들이 로오(row) 방향으로 N개, 컬럼(column) 방향으로 M개(N,M은 정수)로 매트릭스 배치된 유효픽셀어레이(210a)와, 수광소자 상단에 빛차단물질(예를 들어, 금속물질)을 배치하여 빛의 유입을 막은 더미픽셀어레이(dummy pixel array)(210b)로 구성된다. 짝수로오와 홀수로오가 한쌍을 이루는 더미픽셀어레이(210b)가 유효픽셀어레이(210a)의 상단과 하단에 각각 배치되어 있다.
픽셀신호를 읽기 전에 상기한 더미픽셀의어레이(210b)의 신호를 먼저 읽어 들이면, 빛에 대응하는 신호 없이 픽셀에서 존재하는 옵셋신호와 CDS부, PGA부, 그리고 ADC부에 존재하는 옵셋신호가 모두 포함된 순수 옵셋신호를 각 픽셀별로 얻을 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서를 보다 구체적으로 설명한다.
픽셀어레이부(210)은 복수의 R픽셀, G픽셀 및 B픽셀들로 구성되고, 유효픽셀어레이(210a)와 광 차단된 더미픽셀어레이(210b)로 구성된다.
픽셀어레이부(210)의 일측에는 픽셀어레이부 내의 G픽셀로들부터 출력되는 아날로그신호들을 처리하기 위한 G-패스가 배치되고, 상기 픽셀어레이부(210)의 타측에는 B픽셀 또는 R픽셀로부터 출력되는 아날로그신호들을 처리하기 위한 BR-패스가 배치된다.
G-패스는 G픽셀들로부터 출력된 신호를 처리하는 CDS(G) 220a 및 PGA(G) 230a와, G'픽셀들로부터 출력된 신호를 처리하는 CDS(G') 220b와 PGA(G') 230b와, 상기 CDS/PGA(G) 및 CDS/PGA(G')의 신호를 입력받는 ADC(GG')(240)와, 픽셀로부터 CDS/PGA/ADC로 구성되는 각 경로를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 생성하는 디지탈신호처리부(DSP, 280)와, 디지탈신호처리부(280)로부터 출력되는 평균옵셋값인 디지탈 옵셋 코드(Digital offset Code)를 아날로그 평균옵셋값인 아날로그옵셋신호(Analog Offset Signal)로 변환하는 옵셋 DAC(GG')(290a)와, CDS/PGA(G) 및 CDS/PGA(G')를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 아날로그옵셋신호(Analog Offset Signal)을 결합하여 ADC(G,G')로 출력하는 신호결합수단(295a)을 포함한다.
유사하게, BR-패스는 BR픽셀(정확하게는 B픽셀 또는 R픽셀)들로부터 출력된 신호를 처리하는 CDS(BR) 250a 및 PGA(BR) 260a와, B'R'픽셀들로부터 출력된 신호를 처리하는 CDS(B'R') 250b와 PGA(B'R') 260b와, 상기 CDS/PGA(B'R') 및 CDS/PGA(B'R')의 신호를 입력받는 ADC(BRB'R')(270)와, 픽셀로부터 CDS/PGA/ADC로 구성되는 각 경로를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 생성하는 디지탈신호처리부(DSP, 280)와, 디지탈신호처리부(280)로부터 출력되는 평균옵셋값인 디지탈 옵셋 코드(Digital offset Code)를 아날로그 평균옵셋값인 아날로그옵셋신호(Analog Offset Signal)로 변환하는 옵셋 DAC(BRB'R')(290b)와, CDS/PGA(B'R') 및 CDS/PGA(B'R')를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 아날로그옵셋신호(Analog Offset Signal)을 결합하여 상기 ADC(BRB'R')(270)로 출력하는 신호결합수단(295b)을 포함한다.
픽셀신호는 각 기능블록(CDS, PGA, ADC)을 거치면서 원래 신호뿐만 아니라 원치 않는 부가적인 신호가 추가될 수 있다. 이러한 옵셋신호는 각 경로별로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서 신호처리경로만 다른 뿐 동일한 성격의 픽셀신호(G-G', R-R', B-B')는 경로차에 따라 다른 옵셋값의 추가로 인해 출력이미지에서 세로줄 무늬인 FPN(Fixed Pattern Noise)가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점도 해결하기 위해서 각 경로에 존재하는 옵셋값을 사전에 읽어들여 그 평균값을 저장한 뒤 유효픽셀신호가 출력될 때 그 값을 경로별로 일괄적으로 제거해주는 것이다.
이에 대해서 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 픽셀어레이에는 각 픽셀의 수광소자 상단에 빛차단물질(예를 들어, 금속물질)을 배치하여 빛의 유입을 막은 더미 픽셀 어레이(dummy pixel array)를 픽셀어레이 상단과 하단에 배치한다. 픽셀신호를 읽어들일 때 이러한 더미 픽셀의 신호를 먼저 읽어 들이면, 픽셀에서 존재하는 옵셋신호와 CDS, PGA, 그리고 ACD에 존재하는 옵셋신호가 모두 포함된 순수 옵센신호가 각 픽셀별로 출력 된다.
도 6에서 보면 G-패스 픽셀에서 G의 어드레스별 옵셋 신호가 분포하게 되고 또한 G'의 어드레스별 옵셋신호가 분포하게 된다. 이러한 각 픽셀신호의 평균값을 구하면 G-G'의 이중경로차에 따른 옵셋차가 나타난다. 이러한 옵셋차는 출력이미지상에서 세로줄의 FPN을 발생하게 된다. 따라서, 사전에 더미 픽셀로부터 읽어들여 저장된 평균옵셋값을 유효픽셀신호가 유입될 때 도5에서 처럼 옵셋(Offset) DAC(290a, 290b)에서 아날로그 신호로 변환하여 그 신호를 빼주면 최종출력은 옵셋이 제거된 순수신호가 출력되게 된다.
이러한 경로가 4가지이고 그 경로를 통해 출력되는 신호는 6가지(G, G', B, B', R, R')이므로 6가지의 평균옵셋값이 필요하게 된다.
결국, 본 발명에서 제안한 방식을 적용함으로써 저속의 기능블록으로 고속의 신호처리가 가능하며, 다중경로로 인해 발생 가능한 옵셋차도 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명에서 설명을 위해 언급한 4가지 경로 이외에도, 처리속도 향상을 위한 목적으로 그 이상의 다중경로 확장도 가능하다. 또한 도5에서 두 경로(예를 들어, G-G')에 대해 하나의 ADC를 배치하였으나 그 보다 저속인 ADC인 경우 각 경로별로 하나의 ADC를 배치할 수 있으며, 고속인 ADC인 경우 전체적으로 하나의 ADC만을 배치하는 구조로도 변경가능하다.
더미 픽셀 어레이를 유효화소어레이의 최상단과 최하단에 2줄씩 배치함에 있어서 순수 평균옵셋값을 구하기 위한 목적으로 그 위치나 어레이수도 변경 가능하다.
또한 순수옵셋값을 구할 목적으로 배치한 더미 픽셀에 사용하는 빛차단물질은 금속물질 뿐만 아니라 유입되는 빛을 효과적으로 차단가능한 물질이라면 충분히 변경가능하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 병렬 구조의 다중 경로를 이용하여 픽셀신호를 처리함으로써, 전체적인 신호처리속도는 유지하면서 저속의 기능블록을 이용해 안정적인 신호를 확보할 수 있고, 이와 더불어 다중경로로 인해 발생 가능한 동일 색상 신호에 대한 옵셋차도 효과적으로 제거할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 동일 색상에 대응되는 픽셀로부터 출력된 신호를 서로 다른 경로로서 처리하는 복수의 CDS/PGA;
    상기 CDS/PGA의 신호를 입력받는 ADC;
    동일 색상의 신호가 서로 다른 경로에서 처리되어 발생되는 옵셋차를 제거하기 위한 옵셋차 제거수단을 포함하고,
    상기 옵셋차 제거수단은,
    광 차단된 더미픽셀어레이;
    상기 CDS/PGA 및 ADC를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 디지탈값으로 저장하는 디지탈신호처리부;
    상기 디지탈신호처리부로부터 출력되는 상기 평균옵셋값을 아날로그값으로 변환하는 수단; 및
    상기 CDS/PGA를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 상기 아날로그 평균옵셋값을 결합하여 상기 ADC로 출력하는 신호결합수단
    을 포함하는 이미지센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 ADC는 하나의 CDS/PGA 마다 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 ADC는 복수의 CDS/PGA에 대응되어 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 더미픽셀어레이는 각 픽셀의 수광소자 상부가 광차단층에 의해 덮힌 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  6. 복수의 R픽셀, G픽셀 및 B픽셀들로 구성되고, 유효픽셀어레이와 광 차단된 더미픽셀어레이로 구성된 픽셀어레이부;
    상기 픽셀어레이부의 일측에 배치되어 상기 픽셀어레이부 내의 G픽셀로들부터 출력되는 아날로그신호들을 처리하기 위한 제1아날로그신호처리패스; 및
    상기 픽셀어레이부의 타측에 배치되어 상기 픽셀어레이부 내의 B픽셀 또는 R픽셀로부터 출력되는 아날로그신호들을 처리하기 위한 제2아날로그신호처리패스를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 아날로그신호처리패스는 각기,
    동일 색상에 대응되는 픽셀들로부터 출력된 신호를 서로 다른 경로로서 처리하는 복수의 CDS/PGA와, 상기 CDS/PGA의 신호를 입력받는 ADC와, 상기 CDS/PGA 및 ADC를 통해 상기 더미픽셀어레이의 신호를 독출하여 각 경로별 평균옵셋값을 생성하는 디지탈신호처리부와, 상기 디지탈신호처리부로부터 출력되는 상기 평균옵셋값을 아날로그값으로 변환하는 수단, 및 상기 CDS/PGA를 통해 독출된 유효픽셀어레이의 신호에 상기 아날로그 평균옵셋값을 결합하여 상기 ADC로 출력하는 신호결합수단을 포함하는 이미지센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유효픽셀어레이는 첫번째 컬럼에 G픽셀이 배치되면서 G픽셀 및 R픽셀 반복하여 배열된 짝수 로오(even row)와, 첫번째 컬럼에 B픽셀이 배치되면서 B픽셀 및 G픽셀이 반복하여 배열된 홀수 로오(odd row)가 교번적으로 반복하여 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 더미픽셀어레이는 첫번째 컬럼에 G픽셀이 배치되면서 G픽셀 및 R픽셀 반복하여 배열된 짝수 로오(even row)와, 첫번째 컬럼에 B픽셀이 배치되면서 B픽셀 및 G픽셀이 반복하여 배열된 홀수 로오(odd row)가 한쌍을 이루어 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 더미픽셀어레이는 상기 유효픽셀어레이의 상단 및 하단에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 ADC는 하나의 CDS/PGA 마다 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 ADC는 복수의 CDS/PGA에 대응되어 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 더미픽셀어레이는 각 픽셀의 수광소자 상부가 광차단층에 의해 덮힌 것을 특징으로 하는 이미지센서.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8045029B2 (en) * 2004-04-26 2011-10-25 Intellectual Ventures Ii Llc CMOS image sensor for high speed signal processing
US20080054320A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Micron Technology, Inc. Method, apparatus and system providing suppression of noise in a digital imager
TWI345910B (en) * 2006-10-02 2011-07-21 Novatek Microelectronics Corp Cmos image sensor for high-speed operation
US7929035B2 (en) 2007-03-08 2011-04-19 Imagerlabs, Inc. Ultra low noise CMOS imager
JP2009141631A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Canon Inc 光電変換装置及び撮像装置
JP5403369B2 (ja) * 2010-03-31 2014-01-29 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
JP2012049911A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Canon Inc 光電変換装置および撮像システム
US8616056B2 (en) 2010-11-05 2013-12-31 Analog Devices, Inc. BAW gyroscope with bottom electrode
US9091544B2 (en) 2010-11-05 2015-07-28 Analog Devices, Inc. XY-axis shell-type gyroscopes with reduced cross-talk sensitivity and/or mode matching
US8631700B2 (en) 2010-11-05 2014-01-21 Analog Devices, Inc. Resonating sensor with mechanical constraints
WO2012075226A1 (en) 2010-12-01 2012-06-07 Analog Devices, Inc. Apparatus and method for anchoring electrodes in mems devices
TWI451758B (zh) 2011-04-07 2014-09-01 Elan Microelectronics Corp Active image sensing circuit and its sensing method
CN103067675B (zh) * 2012-12-14 2018-02-27 上海集成电路研发中心有限公司 Cmos像素阵列校正***
KR102074948B1 (ko) 2013-07-19 2020-02-07 삼성전자 주식회사 아날로그 디지털 컨버터 및 이를 포함하는 이미지 센서
JP6375607B2 (ja) * 2013-09-30 2018-08-22 株式会社ニコン 電子機器、電子機器の制御方法、及び制御プログラム
US9599471B2 (en) 2013-11-14 2017-03-21 Analog Devices, Inc. Dual use of a ring structure as gyroscope and accelerometer
US9709595B2 (en) 2013-11-14 2017-07-18 Analog Devices, Inc. Method and apparatus for detecting linear and rotational movement
US9578267B2 (en) * 2013-12-23 2017-02-21 Alexander Krymski Cameras and methods with data processing, memories, and an image sensor with multiple data ports
KR102195409B1 (ko) 2014-05-29 2020-12-30 삼성전자주식회사 램프 신호 보정 장치와 방법 및 이를 포함하는 이미지 센서
US10212370B2 (en) * 2014-07-04 2019-02-19 Sharp Kabushiki Kaisha Solid-state image sensor and electronic information device
KR102155480B1 (ko) 2014-07-07 2020-09-14 삼성전자 주식회사 이미지 센서, 이를 포함하는 이미지 처리 시스템, 및 이를 포함하는 휴대용 전자 장치
US10746548B2 (en) 2014-11-04 2020-08-18 Analog Devices, Inc. Ring gyroscope structural features
US9869552B2 (en) * 2015-03-20 2018-01-16 Analog Devices, Inc. Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity
JP2017055308A (ja) 2015-09-10 2017-03-16 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP2017055309A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
KR20200135305A (ko) * 2018-03-26 2020-12-02 소니 주식회사 촬상 소자, 촬상 장치, 및 정보 처리 방법
US11656077B2 (en) 2019-01-31 2023-05-23 Analog Devices, Inc. Pseudo-extensional mode MEMS ring gyroscope
US11902682B2 (en) 2020-05-29 2024-02-13 Uti Limited Partnership Amplitude modulated pixel setup for high-speed readout of CMOS image sensors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003259227A (ja) * 2002-03-01 2003-09-12 Canon Inc 撮像装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4525741A (en) * 1982-11-03 1985-06-25 Ncr Corporation Self-adjusting video camera
US4821088A (en) * 1986-11-27 1989-04-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state color image pickup unit with mosaic color filter and two horizontal output registers
JP3519202B2 (ja) * 1996-03-11 2004-04-12 松下電器産業株式会社 シェーディング補正方法およびシェーディング補正機能付き順次走査方式対応撮像装置
JP3830590B2 (ja) * 1996-10-30 2006-10-04 株式会社東芝 固体撮像装置
JPH10285432A (ja) 1997-04-03 1998-10-23 Nec Corp 映像信号のクランプ装置
JP3574563B2 (ja) * 1997-04-04 2004-10-06 ペンタックス株式会社 画素信号処理装置
US6466265B1 (en) * 1998-06-22 2002-10-15 Eastman Kodak Company Parallel output architectures for CMOS active pixel sensors
US6538695B1 (en) * 1998-11-04 2003-03-25 Ic Media Corporation On-chip fixed-pattern noise calibration for CMOS image sensors
US6661457B1 (en) * 1999-03-22 2003-12-09 Biomorphic Vlsi, Inc. Pixel read-out architecture
JP2000069373A (ja) * 1999-08-23 2000-03-03 Hamamatsu Photonics Kk Ｃｃｄ固体撮像装置
US6829007B1 (en) * 1999-09-03 2004-12-07 Texas Instruments Incorporated Digital scheme for noise filtering of optical black and offset correction in CCD signal processing
JP4011818B2 (ja) 2000-02-29 2007-11-21 キヤノン株式会社 半導体固体撮像装置
US7050098B2 (en) * 2001-03-29 2006-05-23 Canon Kabushiki Kaisha Signal processing apparatus and method, and image sensing apparatus having a plurality of image sensing regions per image frame
JP3918561B2 (ja) * 2002-01-15 2007-05-23 セイコーエプソン株式会社 黒レベル補正装置および黒レベル補正方法
JP3956875B2 (ja) 2002-03-25 2007-08-08 セイコーエプソン株式会社 固体撮像装置
CN1203665C (zh) 2002-03-25 2005-05-25 精工爱普生株式会社 固体摄像元件以及使用其的固体摄像装置
JP2004015712A (ja) 2002-06-11 2004-01-15 Sony Corp 固体撮像装置及びその固定パターン雑音除去方法
JP2004128716A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Sharp Corp 固体撮像装置及び画像補正回路
US6903670B1 (en) * 2002-10-04 2005-06-07 Smal Camera Technologies Circuit and method for cancellation of column pattern noise in CMOS imagers
JP2004209713A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 Canon Inc インクジェットヘッドの製造方法
US8045029B2 (en) * 2004-04-26 2011-10-25 Intellectual Ventures Ii Llc CMOS image sensor for high speed signal processing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003259227A (ja) * 2002-03-01 2003-09-12 Canon Inc 撮像装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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Also Published As

Publication number Publication date
US8045029B2 (en) 2011-10-25
US20050253947A1 (en) 2005-11-17
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KR20060047472A (ko) 2006-05-18
JP2005318601A (ja) 2005-11-10
US8482647B2 (en) 2013-07-09

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