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KR20200013497A - 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서 - Google Patents

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

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KR20200013497A
KR20200013497A KR1020180088754A KR20180088754A KR20200013497A KR 20200013497 A KR20200013497 A KR 20200013497A KR 1020180088754 A KR1020180088754 A KR 1020180088754A KR 20180088754 A KR20180088754 A KR 20180088754A KR 20200013497 A KR20200013497 A KR 20200013497A
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ramp
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김현준
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에스케이하이닉스 주식회사
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Abstract

본 기술은 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로, 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 사용하여 저전력으로 램프 신호 발생기의 동작 마진을 확보하기 위한 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서를 제공한다. 이러한 램프 신호 발생 장치는, 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 구비하여 외부의 제어부의 제어에 따라 복수의 로컬 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생기; 상기 램프 신호 발생기에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 교류 커플링하기 위한 교류 커플러; 및 상기 교류 커플러에서 교류 커플링된 램프 신호를 적분하기 위한 적분기를 포함할 수 있다.

Description

램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서{Ramp Signal Generator, and CMOS Image Sensor Using That}
본 발명의 몇몇 실시예들은 씨모스 이미지 센서(CIS : CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) Image Sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전력의 공급 전압(Supply Voltage)을 사용하면서도 램프 신호 발생기의 동작 마진을 확보할 수 있는 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.
최근 모바일용 씨모스 이미지 센서(CIS)의 수요가 증가함에 따라 이미지 센서를 저전력으로 구현하기 위한 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 또한, 저전력으로 씨모스 이미지 센서를 구현함에 있어 공급 전압을 낮추더라도 기존과 동일한 동적 성능을 확보할 수 있는 기술의 필요성이 증가하고 있다.
그런데, 일반적으로 공급 전압이 낮아짐에 따라 램프 신호 발생기 등과 같은 아날로그 회로는 그 동작 마진을 확보하는데 어려움이 많다.
단위 커런트 셀 어레이(Unit Current Cell Array)로 구현된 램프 신호 발생기의 경우, 공급 전압이 낮아지면 동작 마진의 확보가 어려우며, 이로 인하여 오픈-루프 회로의 경우 여러 가지 비선형(Non-linearity) 문제가 발생하게 된다. 이는 후단의 비교기에서 픽셀 신호를 아날로그-디지털 변환함에 있어 비선형적인 램프 신호를 사용하는 것이므로, 노이지 디지털 코드(Noisy Digital Code) 값을 유발하여 신호대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio) 또는 최대입력가능신호 대 최소입력가능신호 비(DR : Dynamic Range)의 성능 저하를 초래하게 된다.
본 발명의 실시예는 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 사용하여 저전력으로 램프 신호 발생기의 동작 마진을 확보하기 위한 램프 신호 발생 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치는, 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 구비하여 외부의 제어부의 제어에 따라 복수의 로컬 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생기; 상기 램프 신호 발생기에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 교류 커플링하기 위한 교류 커플러; 및 상기 교류 커플러에서 교류 커플링된 램프 신호를 적분하기 위한 적분기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치는, 상기 적분기에서 적분된 램프 신호를 버퍼링하기 위한 버퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이; 상기 픽셀 어레이 내의 픽셀을 로우 라인별로 선택하여 제어하기 위한 로우 디코더; 복수의 로컬 램프 신호 발생기에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 이용하여 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치; 상기 램프 신호 발생 장치로부터 인가되는 램프 신호와 상기 픽셀 어레이로부터의 각 픽셀 신호를 비교하기 위한 비교부; 상기 비교부로부터의 각 출력 신호에 따라 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부; 상기 카운팅부로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부; 상기 로우 디코더와 상기 램프 신호 발생 장치와 상기 비교부와 상기 카운팅부와 상기 메모리부의 동작을 제어하기 위한 제어부; 및 상기 메모리부의 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 사용함으로써 저전력으로 램프 신호 발생기의 동작 마진을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서의 일 예시도,
도 2a는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 블럭도,
도 2b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 회로도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 회로도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 동작 타이밍도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치에서 출력되는 램프 전압을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 구성도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서(CIS)의 일 예시도로서, 일반적인 싱글-슬롭 아날로그-디지털 변환 장치(Single-Slope Analog to Digital Converter)를 이용하여 구현한 컬럼 패러럴(Column Parallel) 구조의 씨모스 이미지 센서를 나타내고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이(10)와, 제어부(80)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(20)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치(30)와, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호의 값과 픽셀 어레이(10)로부터 출력되는 각 픽셀 신호의 값을 제어부(80)의 제어에 따라 비교하기 위한 비교부(40)와, 비교부(40)로부터의 각 출력 신호에 따라 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부(50)와, 제어부(80)의 제어에 따라 카운팅부(50)로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부(60)와, 로우 디코더(20)와 램프 신호 발생 장치(30)와 비교부(40)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 회로(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 및 메모리부(60)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로(70)를 포함한다.
이때, 일반적으로 씨모스 이미지 센서에서는 픽셀 자체적으로 가지고 있는 오프셋(Offset) 값을 제거하기 위해 광신호가 입사되기 전과 후의 픽셀 신호(픽셀 출력 전압)를 비교하여 실제로 입사광에 의한 픽셀 신호만을 측정할 수 있도록 하며, 이러한 기법을 상호상관 이중 샘플링(CDS : Correlated Double Sampling)이라고 한다. 이러한 상호상관 이중 샘플링 동작은 비교부(40)에서 수행된다.
여기서, 비교부(40)는 복수의 비교기를 포함하고, 카운팅부(50)는 복수의 카운터를 포함하며, 메모리부(60)는 복수의 메모리를 포함한다. 즉, 비교기와 카운터와 메모리가 각 컬럼별로 구비된다.
다음으로, 도 1을 참조하여 하나의 비교기와 카운터와 메모리의 동작을 예를 들어 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 첫 번째의 비교기(41)는 픽셀 어레이(10)의 제 1 컬럼으로부터 출력되는 픽셀 신호를 일측 단자로 입력받고, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호를 타측 단자로 입력받아 제어부(80)로부터의 제어 신호에 따라 두 신호의 값을 비교하여 비교 신호를 출력한다.
여기서, 램프 신호(VRAMP)는 초기화 시작 이후에 시간이 경과함에 따라 일정한 크기로 전압 레벨이 감소 또는 증가하는 신호이기 때문에, 결국 각 비교기에 입력되는 두 신호의 값이 일치하는 시점이 생기게 된다. 이렇게 일치하는 시점을 지나게 되면서 각 비교기에서 출력되는 비교 신호의 값에 반전이 일어난다.
그에 따라, 첫 번째의 카운터(51)는 램프 신호가 하강하는 시점부터 비교기(41)로부터 출력되는 비교 신호가 반전되는 순간까지 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하여 카운팅 정보를 출력한다. 여기서, 각각의 카운터는 제어부(80)로부터의 리셋 제어 신호에 따라 초기화된다.
그러면, 첫 번째의 메모리(61)는 제어부(80)로부터의 로드 제어 신호에 따라 카운터(51)로부터의 카운팅 정보를 저장하고 있다가 컬럼 리드아웃 회로(70)로 출력한다.
이때, 씨모스 이미지 센서에서는 리셋 신호(리셋 전압)에 대하여 카운팅을 수행한 후에 영상 신호(시그널 전압)에 대하여 카운팅을 수행한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 블럭도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치의 회로도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 램프 신호 발생 장치(210)는, 제어부(예를 들어, 도 1의 80)의 제어에 따라 램프 신호(램프 전압)를 발생하기 위한 램프 신호 발생기(211), 및 램프 신호 발생기(211)에서 발생된 램프 신호를 버퍼링하였다가 비교기(220, 예를 들어, 도 1의 비교부)로 인가해 주기 위한 버퍼(212)를 포함한다.
이때, 램프 신호 발생 장치(210)는 동작 마진을 확보하기 위하여 공급 전압으로 2.8V를 인가받고 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 램프 신호 발생기(211)는 단위 커런트 셀 어레이로 이루어져 있으며, 램프 저항(RRoad)이 공통 노드로 연결되어 있다. 이때, VRUC[n]과 VRUCB[n]의 타이밍에 따라 단위 커런트 셀이 순차적으로 온되거나 오프되는 동작을 통하여 램프 신호(VRAMP1)가 발생된다. 여기서, 램프 공급 전압(VRAMP)으로는 2.8V를 인가받을 수 있다. 그리고 n은 전체 단위 커런트 셀의 개수로서, 램프 신호 발생 장치의 스텝 수(Step Number)이며, 만약 10bit 해상도의 램프 신호의 경우 n은 1024가 된다.
그리고 램프 신호 발생기(211)와 버퍼(212) 사이에는 커플링 커패시터(213, Cc)가 구비된다. 이 커플링 커패시터(213)는 램프 신호 발생기(211)에서 발생된 램프 신호(VRAMP1)를 교류 커플링(AC Coupling)하여 버퍼(212)로 인가한다. 이때, 커플링 커패시터(213)는 램프 신호 발생기(211)와 버퍼(212) 간의 커먼 신호(예를 들어, DC 레벨)를 용이하게 맞추어 줄 수 있다.
그리고 버퍼(212)는 엔모스 트랜지스터와 전류원으로 구현할 수 있으며, 커플링 커패시터(213)에서 교류 커플링된 램프 신호(VRAMP2)를 인가받아 버퍼링한다. 이후, 버퍼(212)는 버퍼링된 램프 신호(VRAMP3)를 비교기(220, 예를 들어, 도 1의 비교부)로 인가해 준다.
그런데, 도 2b에 도시된 바와 같은 단위 커런트 셀 어레이로 구현된 램프 신호 발생기의 경우, 예를 들어 공급 전압이 2.8V에서 1.8V로 낮아질 경우 램프 신호 발생기의 동작 구간에 변화되는 '기준 동작 설정 전압'에 의해 동작 마진의 확보가 어렵게 된다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 사용함으로써 낮은 공급 전압(예를 들어, 1.8V)으로 램프 신호 발생기의 동작 마진을 확보할 수 있으며, 이를 도 3a 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 구성도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)는, 복수의 로컬 램프 신호 발생기(311)를 구비하여 제어부(예를 들어, 도 1의 80)의 제어에 따라 복수의 로컬 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생기(310), 램프 신호 발생기(310)에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 교류 커플링하기 위한 교류 커플러(320), 교류 커플러(320)에서 교류 커플링된 램프 신호를 적분하기 위한 적분기(330), 및 적분기(330)에서 적분된 램프 신호를 버퍼링하였다가 비교기(350, 예를 들어, 도 1의 비교부)로 인가해 주기 위한 버퍼(340)를 포함한다. 여기서, 버퍼(340)는 부가적인 구성 요소이다.
이때, 램프 신호 발생기(310)는 로컬 램프 신호 발생기 어레이로 구현할 수 있으며, 각 로컬 램프 신호 발생기(311)는 제어부(예를 들어, 도 1의 80)의 제어에 따라 순차적으로 동작하여 로컬 램프 레인지의 로컬 램프 신호를 발생한다. 여기서, 로컬 램프 레인지는 풀 램프 레인지를 복수 개(예 : k개)로 분할한 각 레인지를 의미한다.
그리고 교류 커플러(320)는 도 2b의 커플링 커패시터(213)의 용량을 로컬 램프 신호 발생기(311)의 갯수로 분할한 만큼의 용량을 각각 가지는 커플링 커패시터 어레이로 구현할 수 있다.
그리고 적분기(330)는 저항과 증폭기와 커패시터 등을 이용하여 구현할 수 있으며, 이는 공지 기술이므로 더 이상 설명하지 않기로 한다.
그리고 버퍼(340)는 도 2b의 설명에서 전술한 바와 같이 엔모스 트랜지스터와 전류원 등으로 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)는 각각의 로컬 램프 신호 발생기(311)가 출력하는 로컬 램프 신호의 로컬 램프 레인지가 작으므로 공급 전압을 기존의 램프 신호 발생 장치(즉, 하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치)의 공급 전압(예를 들어, 2.8V)보다 더욱 낮추어도(예를 들어, 0V 내지 2.8V 사이의 값으로 낮춘 공급 전압을 인가받음) 각각의 로컬 램프 신호 발생기(311)는 동작 마진에 맞게 최대 전력 스윙을 확보할 수 있다.
따라서 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)의 램프 신호 발생기(310)와 적분기(330)와 버퍼(340)는 기존의 램프 신호 발생 장치의 공급 전압(예를 들어, 2.8V) 미만의 제 1 공급 전압(예를 들어, 1.8V)을 공통으로 인가받아 사용하도록 구현할 수 있다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)의 적분기(330)와 버퍼(340)는 기존의 램프 신호 발생 장치의 공급 전압(예를 들어, 2.8V) 미만의 제 1 공급 전압(예를 들어, 1.8V)을 공통으로 인가받아 사용하도록 구현하고, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)의 램프 신호 발생기는 제 1 공급 전압(예를 들어, 1.8V) 미만의 제 2 공급 전압(예를 들어, 1.8V 미만)을 인가받아 사용하도록 구현함으로써, 램프 신호 발생 장치(300)의 제 2 공급 전압을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 회로도로서, 램프 신호 발생기(310)와 교류 커플러(320)와 적분기(330)의 회로 구성을 예를 들어 나타내고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치에서는 도 2b의 기존 램프 신호 발생기(211)와 달리, 로컬 램프 신호 발생기 어레이를 이용하여 구현한다. 이때, 로컬 램프 신호 발생기 어레이는 로컬 램프 신호 발생기[1]부터 로컬 램프 신호 발생기[k]까지 k개의 로컬 램프 신호 발생기(311)로 구현할 수 있으며, k는 "(풀 램프 레인지/로컬 램프 발생기의 레인지(로컬 램프 레인지)=k"에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 각 로컬 램프 신호 발생기(311)는 도 2b의 기존의 램프 신호 발생기와 동일하게 단위 커런트 셀을 이용하여 구현할 수 있으며 램프 저항(RRoad _unit)의 크기로 로컬 램프 신호의 게인을 조절하는 형태 및 구동 방식도 동일하나, 다만 각 로컬 램프 신호 발생기(311)는 도 2b의 기존의 램프 신호 발생기를 이루는 단위 커런트 셀의 갯수(n)보다 적은 갯수(m)의 단위 커런트 셀을 포함한다. 그러나 k개의 로컬 램프 신호 발생기(311)가 구비하는 전체 단위 커런트 셀의 갯수(m x k = n)는 도 2b의 기존의 램프 신호 발생기의 단위 커런트 셀의 갯수(n)와 동일하다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치에서는 도 2b의 기존의 램프 신호 발생기에 사용되는 제어 신호를 그대로 사용하여 순차적으로 로컬 램프 신호 발생기[1]의 단위 커런트 셀을 순차적으로 모두 구동시킨 후에 로컬 램프 신호 발생기[2]의 단위 커런트 셀을 순차적으로 모두 구동시키는 형태로 k번째 로컬 램프 신호 발생기[k]의 단위 커런트 셀까지 반복하여 구동시킨다.
그리고 교류 커플러(320)는 커플링 커패시터 어레이(Cc[1] 내지 Cc[k])로 구현할 수 있으며, 적분기(330)는 교류 커플러(320)에 연결된 저항(RINT)과 일측 입력 단자가 저항(RINT)과 연결되고 타측 입력 단자가 접지 전압에 연결된 증폭기와 증폭기의 일측 입력 단자와 출력 단자 사이에 구비된 커패시터(CINT)를 이용하여 구현할 수 있다.
이때, 로컬 램프 신호 발생기[1]에서 발생되는 로컬 램프 신호 Vramp[1]'부터 로컬 램프 신호 발생기[k]에서 발생되는 로컬 램프 신호 Vramp[k]'은 각각 상응하는 커플링 커패시터 Cc[1]부터 커플링 커패시터 Cc[k]을 통해 교류 커플링되어 전달되어 램프 신호 Vramp2'로 합쳐져 나타나게 되며, 이렇게 합쳐진 램프 신호 Vramp2'가 저항(RINT)과 증폭기를 통해 커패시터(CINT)에 적분되며, 증폭기의 피드백 네트워크 구조로 인하여 증폭기의 출력 단자로 선형적인 램프 신호 Vramp3'가 출력된다. 이 램프 신호 Vramp3'는 버퍼(340)를 통해 비교기(350)로 인가되게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치는 도 2b의 기존의 램프 신호 발생 장치와 달리, 각각의 로컬 램프 신호 발생기(311)가 출력하는 로컬 램프 신호의 레인지가 작으므로 제 1 공급 전압(VDDRAMP)을 그만큼 낮출 수 있으며, 기존의 램프 신호 발생 장치와 대비하여 공정상 발생하는 공급 전압 변동에 대한 마진 확보 측면에도 유리하여 상대적으로 높은 선형성을 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치의 동작 타이밍도이다.
먼저, 픽셀 신호(VPIX)는 픽셀에서 출력되어 비교기(350)로 입력되는 신호로서, 리셋 전압(VRST)과 시그널 전압(VSIG)을 포함한다.
그리고 오토 제로잉 신호(Voz)는 비교기(350)의 오토 제로잉 동작 구간을 나타내는 신호이다.
그리고 램프 신호(VRAMP)는 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)에서 발생되는 신호로서, 리셋 전압(VRST)을 아날로그-디지털 변환하는 구간과 시그널 전압(VSIG)을 아날로그-디지털 변환하는 구간을 포함하며, 기존의 램프 신호 발생 장치의 동작 타이밍과 동일하다. 이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치(300)는 기존의 램프 신호 발생 장치의 동작 형태를 유지할 수 있으므로 리버저블(Reversible)하게 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 램프 신호 발생 장치에서 출력되는 램프 전압을 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 로컬 램프 신호 발생기(311)에서 출력되는 로컬 램프 신호의 로컬 램프 레인지는 작으나, 로컬 램프 신호가 교류 커플러(320)와 적분기(330)를 통과하게 되면 기존의 램프 신호 발생 장치와 동일한 풀 램프 레인지의 램프 신호(VRAMP3')를 출력하는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이(10)와, 제어부(80)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(20)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(730)와, 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(730)로부터 인가되는 램프 신호의 값과 픽셀 어레이(10)로부터 출력되는 각 픽셀 신호의 값을 제어부(80)의 제어에 따라 비교하기 위한 비교부(40)와, 비교부(40)로부터의 각 출력 신호에 따라 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부(50)와, 제어부(80)의 제어에 따라 카운팅부(50)로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부(60)와, 로우 디코더(20)와 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(730)와 비교부(40)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 회로(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 및 메모리부(60)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로(70)를 포함한다. 여기서, 본 발명에 따른 램프 신호 발생 장치(730)는 도 3 내지 도 6을 참조하여 전술한 램프 신호 발생 장치와 같이 구현할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
310 : 램프 신호 발생기 311 : 로컬 램프 신호 발생기
320 : 교류 커플러 330 : 적분기
340 : 버퍼 350 : 비교기

Claims (19)

  1. 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 구비하여 외부의 제어부의 제어에 따라 복수의 로컬 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생기;
    상기 램프 신호 발생기에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 교류 커플링하기 위한 교류 커플러; 및
    상기 교류 커플러에서 교류 커플링된 램프 신호를 적분하기 위한 적분기
    를 포함하는 램프 신호 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적분기에서 적분된 램프 신호를 버퍼링하기 위한 버퍼
    를 더 포함하는 램프 신호 발생 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생기와 상기 적분기와 상기 버퍼는,
    하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치가 인가받는 공급 전압 미만의 공급 전압을 공통으로 인가받는, 램프 신호 발생 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 적분기와 상기 버퍼는,
    하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치가 인가받는 공급 전압 미만의 제 1 공급 전압을 공통으로 인가받고,
    상기 램프 신호 발생기는,
    상기 제 1 공급 전압 미만의 제 2 공급 전압을 인가받는, 램프 신호 발생 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 로컬 램프 신호 발생기는,
    상기 제어부의 제어에 따라 순차적으로 동작하여 로컬 램프 레인지(로컬 램프 레인지는 풀 램프 레인지를 복수 개로 분할한 각 레인지를 의미함)의 로컬 램프 신호를 발생하는, 램프 신호 발생 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 교류 커플러는,
    커플링 커패시터 어레이로 구현된, 램프 신호 발생 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생 장치는,
    하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치가 인가받는 공급 전압 미만의 공급 전압을 인가받는, 램프 신호 발생 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    각각의 상기 로컬 램프 신호 발생기는,
    상기 하나의 램프 신호 발생기가 구비하는 단위 커런트 셀의 갯수 미만의 단위 커런트 셀을 포함하는, 램프 신호 발생 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 로컬 램프 신호 발생기는,
    상기 하나의 램프 신호 발생기가 구비하는 단위 커런트 셀의 갯수와 동일한 갯수의 단위 커런트 셀을 포함하는, 램프 신호 발생 장치.
  10. 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 어레이 내의 픽셀을 로우 라인별로 선택하여 제어하기 위한 로우 디코더;
    복수의 로컬 램프 신호 발생기에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 이용하여 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치;
    상기 램프 신호 발생 장치로부터 인가되는 램프 신호와 상기 픽셀 어레이로부터의 각 픽셀 신호를 비교하기 위한 비교부;
    상기 비교부로부터의 각 출력 신호에 따라 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부;
    상기 카운팅부로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부;
    상기 로우 디코더와 상기 램프 신호 발생 장치와 상기 비교부와 상기 카운팅부와 상기 메모리부의 동작을 제어하기 위한 제어부; 및
    상기 메모리부의 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 회로
    를 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생 장치는,
    상기 복수의 로컬 램프 신호 발생기를 구비하여 상기 제어부의 제어에 따라 복수의 로컬 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생기;
    상기 램프 신호 발생기에서 발생된 복수의 로컬 램프 신호를 교류 커플링하기 위한 교류 커플러; 및
    상기 교류 커플러에서 교류 커플링된 램프 신호를 적분하기 위한 적분기
    를 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 적분기에서 적분된 램프 신호를 버퍼링하기 위한 버퍼
    를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생기와 상기 적분기와 상기 버퍼는,
    하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치가 인가받는 공급 전압 미만의 공급 전압을 공통으로 인가받는, 씨모스 이미지 센서.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 적분기와 상기 버퍼는,
    하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치가 인가받는 공급 전압 미만의 제 1 공급 전압을 공통으로 인가받고,
    상기 램프 신호 발생기는,
    상기 제 1 공급 전압 미만의 제 2 공급 전압을 인가받는, 씨모스 이미지 센서.
  15. 제 11항에 있어서,
    각각의 상기 로컬 램프 신호 발생기는,
    상기 제어부의 제어에 따라 순차적으로 동작하여 로컬 램프 레인지(로컬 램프 레인지는 풀 램프 레인지를 복수 개로 분할한 각 레인지를 의미함)의 로컬 램프 신호를 발생하는, 씨모스 이미지 센서.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 교류 커플러는,
    커플링 커패시터 어레이로 구현된, 씨모스 이미지 센서.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 램프 신호 발생 장치는,
    하나의 램프 신호 발생기를 구비하는 램프 신호 발생 장치가 인가받는 공급 전압 미만의 공급 전압을 인가받는, 씨모스 이미지 센서.
  18. 제 17항에 있어서,
    각각의 상기 로컬 램프 신호 발생기는,
    상기 하나의 램프 신호 발생기가 구비하는 단위 커런트 셀의 갯수 미만의 단위 커런트 셀을 포함하는, 씨모스 이미지 센서.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 복수의 로컬 램프 신호 발생기는,
    상기 하나의 램프 신호 발생기가 구비하는 단위 커런트 셀의 갯수와 동일한 갯수의 단위 커런트 셀을 포함하는, 씨모스 이미지 센서.
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