JP2022117947A - イメージセンサ及びイメージセンサを含む電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、イメージセンサのオートフォーカス性能を向上させることができるイメージセンサ及びそれを含む電子装置を提供することにある。【解決手段】電子装置及びイメージセンサが開示される。電子装置は、イメージデータを生成するイメージセンサと、イメージデータを処理するイメージプロセッサと、を備える。イメージセンサは、行方向及び列方向に沿って繰り返し配置されるピクセルを含むピクセルアレイを有し、ピクセルアレイの行のうちの第１行のピクセルのそれぞれは、第１～第３の転送メタルラインのうちのいずれか１つに連結されるサブピクセルを有する。第１～第３転送メタルラインにそれぞれ印加される信号に応答して、ピクセルのうちの第１行のピクセルのサブピクセルに蓄積される電荷のうちの少なくとも一部が、対応するフローティング拡散領域に拡散される。【選択図】図１

Description

本発明は、イメージセンサ及びイメージセンサを含む電子装置に関し、より具体的には、オートフォーカス機能をサポートするイメージセンサ及びイメージセンサを含む電子装置に関する。

イメージセンサは、多様な種類の電子装置に搭載される。例として、イメージセンサを含む電子装置は、スマートフォン、タブレットＰＣ（ｔａｂｌｅｔ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ラップトップＰＣ（ｌａｐｔｏｐ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ウェアラブル（Ｗｅａｒａｂｌｅ）装置などのような多様なタイプの電子装置のうちの１つに実装される。

イメージセンサは、外部物体から反射される光を電気信号に変換することによって、外部物体に対するイメージ情報を取得する。イメージセンサを含む電子装置は、取得されるイメージ情報を用いてディスプレイパネルにイメージを表示することができる。

外部物体に対するイメージの品質を向上させるために、オートフォーカス(ＡＦ：ａｕｔｏｆｏｃｕｓ)機能を遂行することができる。オートフォーカス機能をより迅速に遂行するために、位相差検出オートフォーカス（ＰＤＡＦ：ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）をサポートするイメージセンサを使用することができる。

米国特許出願公開第２０１８/０２６１６４４号明細書 米国特許出願公開第２０２０/０１６１３５２号明細書 米国特許出願公開第２０１９/００１９８３５号明細書 日本公開特許第２０１６－０９２５９４号公報 米国特許第１０,４１２,３４９号明細書 米国特許第１０,２１１,２４５号明細書 米国特許第１０,５９４,９７０号明細書

本発明は、位相差検出オートフォーカスをサポートするイメージセンサであって、本発明の目的は、イメージセンサのオートフォーカス性能を向上させることができるイメージセンサ及びそれを含む電子装置を提供することにある。

本発明の一実施形態による電子装置は、イメージデータを生成するイメージセンサと、イメージデータを処理するイメージ処理プロセッサと、を備え、イメージセンサは、行方向及び列方向に沿って繰り返し配置されるピクセルを含むピクセルアレイと、ピクセルアレイの行のうちの第１行のピクセルのそれぞれは、第１～第３の転送メタルラインのうちのいずれか１つにそれぞれ連結されるサブピクセルと、を有し、第１～第３の転送メタルラインにそれぞれ印加される信号に応答して、ピクセルのうちの第１行のピクセルのサブピクセルに蓄積される電荷のうちの少なくとも一部は、対応するフローティング拡散領域に拡散することができる。

本発明の一実施形態によるイメージセンサは、ピクセルアレイを備えるが、ピクセルアレイは、イメージデータを生成するピクセルを含む第１ピクセルグループを有し、第１ピクセルグループの第１行は、第１転送ゲート信号及び第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを有する第１ピクセルと、第２転送ゲート信号及び第３の転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第２ピクセルと、を有する。

本発明の別の実施形態によるイメージセンサは、ピクセルアレイを備えるが、前記ピクセルアレイは、第１～第４の単位ピクセルグループを含む第１ピクセルグループを有し、第１ピクセルグループは、第１転送ゲート信号及び第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第１ピクセルと、第１転送ゲート信号及び第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つ、並びに第３転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第２ピクセルと、を有し得る。

本発明の一実施形態によるイメージセンサのピクセルアレイのいくつかの行は、３つの転送メタルラインを含み得る。ピクセルは、３つの転送メタルラインのうちのいずれか２つに電気的に連結され、３つの転送メタルラインに印加される信号に応答して、ピクセルから位相差演算を遂行するためのピクセル電圧を検出することができる。これにより、オートフォーカスの処理に費やされる時間と電力を節減することができる。

本発明の一実施形態による電子装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による図１のピクセルアレイの一部を示す。 本発明の一実施形態による図２のピクセルグループをより具体的に示す。 本発明の一実施形態による図２のピクセルの回路図である。 本発明の一実施形態による図１のイメージセンサの動作方法を示すフローチャートである。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 ピクセルアレイに繰り返し配置されるピクセルグループを、本発明のいくつかの実施形態により、もう少し具体的に示す。 本発明の一実施形態によるマルチカメラモジュールを含む電子装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による図９のカメラモジュールをより具体的に示すブロック図である。

以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施形態が詳細に説明される。図面上の類似の構成要素については類似の参照符号を使用することができ、類似の構成要素について重複する説明を省略することができる。

「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、本明細書では、ある要素を他の要素と区別するために使用され、要素はこれらの用語によって限定されないことが理解されるはずである。したがって、一実施形態での「第１」要素は、他の実施形態での「第２」要素として説明される。

本明細書で使用されているように、単数形は、文脈上明らかに別の意味を示していると判定されない限り、複数形も含むものと意図される。

ある要素が、他の要素「上に存在する」、「に連結される」、「に結合される」又は「に隣接する」と言及される場合、それは直接に他の要素上に「存在」、「連結」、「結合」又は「隣接」することができ、あるいは中間要素が存在してもよい。要素間の関係を説明するために使用される他の用語も同様の方法で解釈されるべきである。

以下では、２つ以上の要素又は値が、互いに実質的に同一又はほぼ同一であると記述される場合、それらの要素又は値は、互いに同一であると理解されるべきであり、それらの要素又は値は、測定誤差内で又は測定可能になるように同一ではない場合、当業者が理解するように、互いに機能的に同一であるほど、値が同一である。例えば、本明細書で使用される用語の「約」は、言及される値を含み、対応する測定及び特定の数量の測定（例えば、測定システムの限界）関連誤謬を考慮して当業者によって決定される特定の値に対する許容可能な偏差の範囲内を意味する。例えば、「約」は、当業者によって理解されるように、１つ以上の標準偏差以内を意味し得る。なお、パラメータが「約」特定の値を有するものとして本明細書で説明されるが、実施形態によれば、パラメータが正確に特定の値又は大略当該分野における通常の技術を有する者によって理解されるべき測定誤差内での特定の値であり得ると理解されるべきである。

本発明の分野において従来のように、実施形態は、機能ブロック、ユニット、及び/又はモジュールの観点から図面に示し説明される。通常の技術者は、これらのブロック、ユニット及び/又はモジュールが論理回路、個々の構成要素、マイクロプロセッサ、配線回路（ｈａｒｄ－ｗｉｒｅｄ)、メモリ素子、配線連結などのように、半導体ベースの製造技術又は他の製造技術を使用して形成される電子（又は光学）回路によって物理的に実施されることを理解するであろう。ブロック、ユニット、及び/又はモジュールがマイクロプロセッサ又はこれと類似したものによって実施される場合、それらは以下で議論される多様な機能を遂行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされ、選択的にファームウェア及び/又はソフトウェアによって駆動される。代案として、それぞれのブロック、ユニット及び/又はモジュールは、専用ハードウェアによって、又はいくつかの機能を遂行するための専用ハードウェアと、他の機能を遂行するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）との組み合わせによって実施されてもよい。

図１は、本発明の一実施形態による電子装置１０００のブロック図である。図１を参照すると、電子装置１０００は、イメージセンサ１００及びイメージプロセッサ１０を含み得る。イメージセンサ１００は、イメージプロセッサ１０から提供される制御命令に従って動作することができる。イメージセンサ１００は、物体から伝達される光を電気信号に変換し、変換された電気信号をイメージデータとしてイメージプロセッサ１０に伝達することができる。

イメージセンサ１００は、ピクセルアレイ１１０と、行ドライバ１２０と、相関二重サンプラＣＤＳ１３０と、アナログデジタルコンバータＡＤＣ１４０と、出力バッファ１５０と、タイミングコントローラ１６０と、を備える。ピクセルアレイ１１０は、行方向及び列方向に繰り返し配置される複数のピクセルＰＩＸを含み得る。ピクセルＰＩＸのそれぞれは、光を受け取り、入射する光に基づいて電荷を生成する光電素子（例えば、フォトダイオード）を含み得る。

いくつかの実施形態では、複数のピクセルＰＩＸのうちの少なくとも一部は、２つ以上のフォトダイオードを含み得る。イメージセンサ１００は、複数のピクセルＰＩＸのうちの少なくとも一部に含まれる２つ以上のフォトダイオードのそれぞれから生成される電気信号の位相差に基づいて、オートフォーカス（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）を提供することができる。すなわち、イメージセンサ１００は、位相差検出オートフォーカス（Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）を提供することができる。

複数のピクセルＰＩＸのそれぞれは、フォトダイオードによって生成される電荷から電気信号を生成するための回路をさらに含み得る。複数のピクセルＰＩＸのそれぞれに含まれる回路及びその動作は、具体的に後述される。

ピクセルアレイ１１０は、行ドライバ１２０から伝達されるセンサ駆動信号によって制御される。センサ駆動信号は、例えば、選択信号ＳＥＬ、リセット信号ＲＧ、及び転送ゲート信号ＴＧを含み得る。センサ駆動信号に応答してそれぞれのピクセルによって感知される複数の電気信号は、出力信号ＯＵＴとしてＣＤＳ１３０に転送される。ピクセルアレイ１１０内にピクセルＰＩＸが配置される方法は、具体的に後述される。

行ドライバ１２０は、タイミングコントローラ１６０の制御に基づいてピクセルアレイ１１０のいずれか１つの行を選択することができる。複数の行のうちの１つ以上の行を選択するために、行ドライバ１２０は、選択信号ＳＥＬを生成する。行ドライバ１２０は、選択される行に対応するピクセルに対してリセット信号ＲＧ及び転送ゲート信号ＴＧを順次イネーブル（活性化）する。これにより、選択される行のピクセルから生成される照度に関連される出力信号ＯＵＴを、ＣＤＳ１３０に順次伝達することができる。

ＣＤＳ１３０は、選択信号ＳＥＬによって選択される行に含まれるピクセルと列ラインを介して連結される。ＣＤＳ１３０は、相関二重サンプリングを遂行することによって、それぞれのピクセルによって生成されるピクセル電圧を検出することができる。例えば、ＣＤＳ１３０は、ピクセルのそれぞれによって生成されるピクセル電圧をサンプリング及びホールドすることができる。ＣＤＳ１３０は、特定のノイズのレベルとピクセルから出力されるピクセル電圧のレベルを二重でサンプリングし、その差に対応するレベルの電圧を出力することができる。したがって、ＣＤＳ１３０は、リセット信号ＲＧがイネーブルされることに対応するリセット電圧、及びピクセルＰＩＸのフォトダイオードに蓄積される電荷に対応するピクセル電圧を検出することができる。

ＡＤＣ１４０は、ＣＤＳ１３０によって検出されるリセット電圧及びピクセル電圧をデジタル信号に変換することができる。例えば、ＡＤＣ１４０は、ＣＤＳ１３０によって検出されるピクセル電圧をピクセル信号に変換することができる。ＡＤＣ１４０によって変換されるピクセル信号は、出力バッファ１５０に伝達されてもよい。

出力バッファ１５０は、ＡＤＣ１４０によって変換されるデジタル信号を記憶することができる。出力バッファ１５０は、タイミングコントローラ１６０の制御下で、記憶されたデジタル信号をイメージデータとしてイメージプロセッサ１０に送ることができる。

タイミングコントローラ１６０は、ピクセルアレイ１１０、行ドライバ１２０、ＣＤＳ１３０、ＡＤＣ１４０、及び出力バッファ１５０を制御することができる。タイミングコントローラ１６０は、ピクセルアレイ１１０、行ドライバ１２０、ＣＤＳ１３０、ＡＤＣ１４０、及び出力バッファ１５０の動作に活用される、例えば、クロック、タイミング制御信号などのような、同じ制御信号を生成することができる。イメージプロセッサ１０から受信される要請に応答して、タイミングコントローラ１６０は、制御信号を生成し、イメージセンサ１００の他の構成要素に送ることができる。

イメージプロセッサ１０は、出力バッファ１５０から受信されるイメージデータを処理することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、イメージデータから２つのピクセル間の位相差を計算することができる。イメージプロセッサ１０は、計算された位相差に基づいてオートフォーカス処理を遂行することができる。イメージプロセッサ１０は、ピクセル電圧が検出されないピクセルの隣接するピクセルに対するイメージデータに基づいて、ピクセル電圧が検出されないピクセルのイメージデータを補正することができる。イメージプロセッサ１０によって処理されるイメージデータは、ストレージ装置に記憶されるか、又はディスプレイ装置に出力されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態による図１のピクセルアレイ１１０の一部を示す。図１及び図２を参照すると、図１のピクセルアレイ１１０は、行方向（例えば、Ｘ軸方向）及び列方向（例えば、Ｙ軸方向）に繰り返し配置される第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１を含み得る。

第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１は、ピクセル（ＰＩＸ１、ＰＩＸ２、ＰＩＸ３、ＰＩＸ４）を含み得る。ピクセル（ＰＩＸ１、ＰＩＸ２、ＰＩＸ３、ＰＩＸ４）上にはカラーフィルタを配置することができる。図示された実施形態では、第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１の上部には、４つのカラーフィルタを含む第１単位カラーフィルタアレイを配置することができる。第１単位カラーフィルタアレイは、左上端から時計回り方向に順次配置される青色Ｂ、緑色Ｇ、赤色Ｒ、及び緑色Ｇのカラーフィルタを含み得る。第１単位カラーフィルタアレイは、Ｘ軸及びＹ軸に沿って繰り返し配置されてもよい。

ピクセル（ＰＩＸ１、ＰＩＸ２、ＰＩＸ３、ＰＩＸ４）は、第１単位カラーフィルタアレイのカラーフィルタに対応し得る。図示された実施形態では、ピクセルＰＩＸ１は、青色Ｂのカラーフィルタに対応し、ピクセルＰＩＸ２及びピクセルＰＩＸ３は、緑色Ｇのカラーフィルタに対応し、ピクセルＰＩＸ４は、赤色Ｒのカラーフィルタに対応することができる。これにより、ピクセルＰＩＸ１は、青色Ｂの光量に対応する情報を電流又は電圧の形で出力することができ、ピクセル（ＰＩＸ２、ＰＩＸ３）は、緑色Ｇの光量に対応する情報を電流又は電圧の形で出力することができ、ピクセルＰＩＸ４は、赤色Ｒの光量に対応する情報を電流又は電圧の形で出力することができる。

図３は、本発明の一実施形態によって、図２の第１ピクセルグループ（ＰＩＸＧＲ１）をより具体的に示す。図１～図３を参照すると、第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１のピクセル（ＰＩＸ１、ＰＩＸ２、ＰＩＸ３、ＰＩＸ４）は、サブピクセルペアをそれぞれ含み得る。例えば、ピクセルＰＩＸ１は、サブピクセル（ＰＩＸ１Ｌ、ＰＩＸ１Ｒ）を含むことができ、ピクセルＰＩＸ２は、サブピクセル（ＰＩＸ２Ｌ、ＰＩＸ２Ｒ）を含むことができ、ピクセルＰＩＸ３は、サブピクセル（ＰＩＸ３Ｌ、ＰＩＸ３Ｒ）を含むことができ、ピクセルＰＩＸ４は、サブピクセル（ＰＩＸ４Ｌ、ＰＩＸ４Ｒ）を含み得る。サブピクセル（ＰＩＸ１Ｌ、ＰＩＸ１Ｒ、ＰＩＸ２Ｌ、ＰＩＸ２Ｒ、ＰＩＸ３Ｌ、ＰＩＸ３Ｒ、ＰＩＸ４Ｌ、ＰＩＸ４Ｒ）のそれぞれは、１つの光電変換素子を含み得る。

１つのピクセルに含まれる２つのサブピクセルは、異なる転送ゲート信号を受信することができる。図示された実施形態では、ピクセルＰＩＸ１に含まれるサブピクセルＰＩＸ１Ｌは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信でき、サブピクセルＰＩＸ１Ｒは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信することができる。転送ゲート信号ＴＧＬがイネーブルされるにつれて、サブピクセルＰＩＸ１Ｌに対応するピクセル電圧が、ＣＤＳ１３００によって検出される。その後、転送ゲート信号ＴＧＲがイネーブルされるにつれて、サブピクセルＰＩＸ１Ｒに対応するピクセル電圧が、ＣＤＳ１３００によって検出される。

転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）が順次イネーブルされるにつれて、転送ゲート信号ＴＧＬを受信するサブピクセルに対応するピクセル電圧、及び転送ゲート信号ＴＧＲを受信するサブピクセルに対応するピクセル電圧を、順次検出することができる。検出されるピクセル電圧は、順次にピクセル信号に変換され、イメージプロセッサ１０に伝達される。

イメージプロセッサ１０は、転送ゲート信号ＴＧＬに対応するピクセル信号の位相情報、及び転送ゲート信号ＴＧＲに対応するピクセル信号の位相情報に基づいて位相差演算を行うことができる。遂行された演算結果に基づいて、イメージプロセッサ１０は、イメージセンサ１００と物体との間の距離を計算することができる。イメージプロセッサ１０は、イメージセンサ１００と物体との間の距離を調節するための制御信号を、計算された距離に基づいて生成することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、イメージセンサ１００のレンズの位置を移動させるための制御信号を生成することができる。これにより、イメージセンサ１００と物体との間の距離を調節することができる。

図４は、本発明の一実施形態による図２のピクセルＰＩＸ１の回路図である。図１～図４を参照すると、ピクセルＰＩＸ１は、フォトダイオード（ＰＤ１Ｌ、ＰＤ１Ｒ）、転送トランジスタ（Ｔ１Ｌ、Ｔ１Ｒ）、フローティング拡散領域（あるいはフローティング拡散ノード）ＦＤ１、リセットトランジスタＲ１、ソースフォロワトランジスタＳＦ１及び選択トランジスタＳＥ１を含み得る。

フォトダイオード（ＰＤ１Ｌ、ＰＤ１Ｒ）は、イメージセンサ１００に入射する光に対応する電子（電荷）をそれぞれ生成および蓄積することができる。いくつかの実施形態では、フォトダイオード（ＰＤ１Ｌ、ＰＤ１Ｒ）は、例えば、フォトトランジスタ、フォトゲート、ピンフォトダイオード、又はこれらの組み合わせなどのような多様な光電変化素子のうちのいずれか１つでそれぞれ実施されてもよい。図示された実施形態では、フォトダイオードＰＤ１Ｌは、サブピクセルＰＩＸ１Ｌに対応することができ、フォトダイオードＰＤ１Ｒは、サブピクセルＰＩＸ１Ｒに対応することができる。

転送トランジスタ（Ｔ１Ｌ、Ｔ１Ｒ）の一端は、フォトダイオード（ＰＤ１Ｌ、ＰＤ１Ｒ）にそれぞれ連結され、転送トランジスタ（Ｔ１Ｌ、Ｔ１Ｒ）の他端は、フローティング拡散領域ＦＤ１に共通に連結される。転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）に応答して、転送トランジスタ（Ｔ１Ｌ、Ｔ１Ｒ）は、フォトダイオード（ＰＤ１Ｌ、ＰＤ１Ｒ）によって集積される電子をフローティング拡散領域ＦＤ１にそれぞれ転送することができる。転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）は、図１の転送ゲート信号ＴＧに含まれてもよい。

フローティング拡散領域ＦＤ１は、転送トランジスタ（Ｔ１Ｌ、Ｔ１Ｒ）から提供される電子を蓄積おおび記憶することができる。フローティング拡散領域ＦＤ１のキャパシタンスは、「ＣＦＤ１」と称されることがある。キャパシタンスＣＦＤ１と転送トランジスタ（Ｔ１Ｌ、Ｔ１Ｒ）から提供される電子の量（電荷量）に応じて、フローティング拡散領域ＦＤ１の電圧レベルを決定することができる。

図４の実施形態では、フローティング拡散領域ＦＤ１が、２つのフォトダイオード（ＰＤ１Ｌ、ＰＤ１Ｒ）によって共有されるものとして示された。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、２つ以上のフォトダイオードが、１つのフローティング拡散領域ＦＤ１を共有することもできる。

リセットトランジスタＲ１は、フローティング拡散領域ＦＤ１をリセットすることができる。例えば、リセットトランジスタＲ１は、リセット信号ＲＧ１に基づいてフローティング拡散領域ＦＤ１と電源電圧ＶＤＤとを電気的に連結することができる。フローティング拡散領域ＦＤ１の電圧レベルをリセット信号ＲＧに応答して電源電圧ＶＤＤで駆動することにより、リセットトランジスタＲ１は、フローティング拡散領域ＦＤ１に記憶された電子を除去又は放出することができる。リセット信号ＲＧ１は、図１のリセット信号ＲＧに含まれてもよい。

ソースフォロワトランジスタＳＦ１は、電源電圧ＶＤＤと選択トランジスタＳＥ１との間に連結されてもよい。ソースフォロワトランジスタＳＦ１のゲート端子は、フローティング拡散領域ＦＤ１に連結される。ソースフォロワトランジスタＳＦ１は、フローティング拡散領域ＦＤ１の電圧レベルに基づいて選択トランジスタＳＥ１に出力信号を出力することができる。ソースフォロワトランジスタＳＦ１は、ソースフォロワバッファアンプであり得る。

選択トランジスタＳＥ１は、ソースフォロワトランジスタＳＦ１と出力ラインとの間に連結されてもよい。選択トランジスタＳＥ１は、選択信号ＳＥＬ１に基づいて列ラインＣＬ１を介して出力信号ＯＵＴ１を送ることができる。選択信号ＳＥＬ１は、図１の選択信号ＳＥＬに含まれてもよい。出力信号ＯＵＴ１は、図１の出力信号ＯＵＴに含まれてもよい。上述されたトランジスタは、すべてＮＭＯＳ（Ｎタイプ金属酸化物半導体）として示されている。しかしながら、本発明の実施形態はそれに限定されずに、ＰＭＯＳ（Ｐタイプ金属酸化物半導体）又はＮＭＯＳとＰＭＯＳとの組み合わせでも実施されてもよい。

図示された実施形態では、オートフォーカス機能を提供するために、１つのフローティング領域に連結される複数のフォトダイオードのそれぞれからピクセル電圧が検出される。例えば、サブピクセルＰＩＸ１Ｌに対応するピクセル電圧及びサブピクセルＰＩＸ１Ｒに対応するピクセル電圧を個別的に得るために、まず、リセット信号ＲＧ１がイネーブルされ、そして、フローティング拡散領域ＦＤ１がリセットされる。その後、転送ゲート信号ＴＧＬがイネーブルされ、フォトダイオードＰＤ１Ｌに蓄積された電荷が、フローティング拡散領域ＦＤ１に蓄積されてもよい。次に、選択信号ＳＥＬ１がイネーブルされ、フォトダイオードＰＤ１Ｌに対応するピクセル電圧が、列ラインＣＬ１を介して出力信号ＯＵＴ１として出力されてもよい。その次に、リセット信号ＲＧ１が再びイネーブルされてフローティング拡散領域ＦＤ１がリセットされ、フォトダイオードＰＤ１Ｌについて上述されたものと類似した方法で、フォトダイオードＰＤ１Ｒに対応するピクセル電圧が、列ラインＣＬ１を介して出力信号ＯＵＴ１として出力される。したがって、複数のピクセルＰＩＸのそれぞれから複数回にわたって、ピクセル電圧を検出しなければならないため、オートフォーカス処理、リードアウト(readout、読み出し)の時間及び消費電力などが増加することができる。

本発明によるいくつかの実施形態では、上述された方法とは異なり、フローティング拡散領域が一回リセットされると、フローティング拡散領域に連結される複数のフォトダイオードに対応するピクセル電圧がそれぞれ検出され得る。例えば、フローティング拡散領域ＦＤ１がリセットされた後、まずフォトダイオードＰＤ１Ｌに蓄積される電荷に対応する第１ピクセル電圧が検出され、その後フォトダイオードＰＤ１Ｌに蓄積される電荷と、フォトダイオード（ＰＤ１Ｒ）に蓄積される電荷との和に対応する第２ピクセル電圧を検出することができる。第１ピクセル電圧及び第２ピクセル電圧を用いて、イメージプロセッサ１０は、位相差演算を遂行することができる。このような場合、第１ピクセル電圧及び第２ピクセル電圧からフォトダイオードＰＤ１Ｒに蓄積される電荷に対応する第３ピクセル電圧が最初に計算され、以後、第１ピクセル電圧及び第３ピクセル電圧に基づいて位相差演算が遂行されていないといけない。

図５は、本発明の一実施形態によって図１のイメージセンサ１００の動作方法を示すフローチャートである。図６Ａ～図６Ｃは、本発明のいくつかの実施形態によって、より具体的に、ピクセルアレイ１１０に繰り返し配置されるピクセルグループ（ＰＩＸＧＲ１Ａ、ＰＩＸＧＲ２Ａ、ＰＩＸＧＲ１Ｂ、ＰＩＸＧＲ２Ｂ、ＰＩＸＧＲ１Ｃ、ＰＩＸＧＲ２Ｃ）を示す。図１～図５を参照して、図６Ａ～図６Ｃに示す実施形態が、以下で具体的に説明されるはずである。

図２の第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１と同様に、ピクセルグループ（ＰＩＸＧＲ１Ａ、ＰＩＸＧＲ２Ａ、ＰＩＸＧＲ１Ｂ、ＰＩＸＧＲ２Ｂ、ＰＩＸＧＲ１Ｃ、ＰＩＸＧＲ２Ｃ）のそれぞれの上部には、左上端から時計回り方向に沿って順次配列される緑色Ｇ、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び青色Ｂのカラーフィルタを含む第１単位カラーフィルタアレイが位置してもよい。図１のピクセルアレイ１１０は、行方向及び列方向に繰り返し配置されるピクセルグループ（ＰＩＸＧＲ１Ａ、ＰＩＸＧＲ２Ａ/ＰＩＸＧＲ１Ｂ、ＰＩＸＧＲ２Ｂ/ＰＩＸＧＲ１Ｃ、ＰＩＸＧＲ２Ｃ）を含み得る。

図３及び図４に示す実施形態とは異なり、図６Ａ～図６Ｃに示す実施形態では、ピクセルアレイ１１０の行のうちの少なくとも一部は、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ、ＴＧＡＬ、ＴＧＡＲ）と関連する３つの転送メタルラインに連結される。例えば、第１行に配置されるサブピクセル（ＰＩＸ１Ｌ、ＰＩＸ１Ｒ、ＰＩＸ２Ｌ、ＰＩＸ２Ｒ、ＰＩＸ５Ｌ、ＰＩＸ５Ｒ、ＰＩＸ６Ｌ、ＰＩＸ６Ｒ）は、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ、ＴＧＡＬ）にそれぞれ対応する３つの転送メタルラインのうちのいずれか１つに連結される。各転送メタルラインは、対応するラインに転送される転送ゲート信号に基づいて参照される。例えば、転送ゲート信号ＴＧＬが転送される転送メタルラインは、ＴＧＬ転送メタルラインと称されることがあり、転送ゲート信号ＴＧＲが転送される転送メタルラインは、ＴＧＲ転送メタルラインと称されることがあり、転送ゲート信号ＴＧＡＬが転送される転送メタルラインは、ＴＧＡＬ転送メタルラインと称され得る。実施形態によれば、多数の異なる転送メタルラインが、同じ転送ゲート信号を送るために活用され得る。したがって、いくつかの実施形態は、第１ＴＧＬ転送メタルライン、第２ＴＧＬ転送メタルライン、第１ＴＧＲ転送ライン及び第２ＴＧＲ転送ラインなどを含み得る。第２行に配置されるサブピクセル（ＰＩＸ３Ｌ、ＰＩＸ３Ｒ、ＰＩＸ４Ｌ、ＰＩＸ４Ｒ、ＰＩＸ７Ｌ、ＰＩＸ７Ｒ、ＰＩＸ８Ｌ、ＰＩＸ８Ｒ）は、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ、ＴＧＡＲ）にそれぞれ対応する３つの転送メタルラインのうちのいずれか１つに連結されてもよい。

図６Ａに示す実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ａは、互いに隣接して配置されてもよい。ピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ａは、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａの第１方向（例えば、Ｘ軸方向）の側面に配置され得る。ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ａは、それぞれ４つのピクセルを含み得、そして４つのピクセルは、それぞれ２つのサブピクセルを含み得る。例えば、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａは、ピクセル（ＰＩＸ１Ａ、ＰＩＸ２Ａ、ＰＩＸ３Ａ、ＰＩＸ４Ａ）を含み得、そしてピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｂは、ピクセル（ＰＩＸ５Ａ、ＰＩＸ６Ａ、ＰＩＸ７Ａ、ＰＩＸ８Ａ）を含み得る。ピクセル（ＰＩＸ１Ａ、ＰＩＸ２Ａ、ＰＩＸ３Ａ、ＰＩＸ４Ａ、ＰＩＸ５Ａ、ＰＩＸ６Ａ、ＰＩＸ７Ａ、ＰＩＸ８Ａ）のそれぞれは、２つのサブピクセルを含み得る（例えば、ピクセルＰＩＸ１Ａは、サブピクセル（ＰＩＸ１ＬＡ、ＰＩＸ１ＲＡ）を含み得る)。

１つのピクセルに含まれる２つのサブピクセルは、１つのフローティング拡散領域を共有し得る。フローティング拡散領域は、選択ブロックを介して列ラインに連結されてもよい。選択ブロックは、図４のリセットトランジスタＲ１、ソースフォロワトランジスタＳＦ１又は選択トランジスタＳＥ１などのような素子を含み得る。例えば、ピクセルＰＩＸ１Ａに含まれるサブピクセルＰＩＸ１ＬＡ及びサブピクセルＰＩＸ１ＲＡは、１つのフローティング拡散領域ＦＤ１を共有し得る。フローティング拡散領域ＦＤ１は、選択ブロックＳＬ１を介して列ラインＣＬ１に連結される。選択ブロックＳＬ１及び選択ブロックＳＬ３の動作に応答して、列ラインＣＬ１を共有するピクセル（例えば、ピクセルＰＩＸ１Ａ、ＰＩＸ３Ａ）のうちのいずれか１つのフォトダイオードに格納された電荷に対応するピクセル電圧を出力信号ＯＵＴ１として放出することができる。

フローティング拡散領域（ＦＤ２、ＦＤ３、ＦＤ４、ＦＤ５、ＦＤ６、ＦＤ７、ＦＤ８）は、フローティング拡散領域ＦＤ１と同様に実施され、そして同様に動作する。選択ブロック（ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５、ＳＬ６、ＳＬ７、ＳＬ８）は、選択ブロックＳＬ１と同様に実施され、そして同様に動作する。列ライン（ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４）は、列ラインＣＬ１と同様に実施され、そして同様に動作する。出力信号（ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４）は、出力信号ＯＵＴ１と同様に出力される。

第１行に配置されるサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＡ、ＰＩＸ１ＲＡ、ＰＩＸ２ＬＡ、ＰＩＸ２ＲＡ、ＰＩＸ５ＬＡ、ＰＩＸ５ＲＡ、ＰＩＸ６ＬＡ、ＰＩＸ６ＲＡ）のうちのサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＡ、ＰＩＸ５ＬＡ、ＰＩＸ６ＬＡ）は、転送ゲート信号ＴＧＬを受信する転送トランジスタ（Ｔ１ＬＡ、Ｔ５ＬＡ、Ｔ６ＬＡ）をそれぞれ含み得る。サブピクセル（ＰＩＸ１ＲＡ、ＰＩＸ２ＲＡ、ＰＩＸ５ＲＡ、ＰＩＸ６ＲＡ）は、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタ（Ｔ１ＲＡ、Ｔ２ＲＡ、Ｔ５ＲＡ、Ｔ６ＲＡ）をそれぞれ含み得る。サブピクセルＰＩＸ２ＬＡは、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＬ）とは異なる転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタＴ２ＬＡを含み得る。

第２行に配置されるサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＡ、ＰＩＸ３ＲＡ、ＰＩＸ４ＬＡ、ＰＩＸ４ＲＡ、ＰＩＸ７ＬＡ、ＰＩＸ７ＲＡ、ＰＩＸ８ＬＡ、ＰＩＸ８ＲＡ）のうちのサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＡ、ＰＩＸ４ＬＡ、ＰＩＸ７ＬＡ、ＰＩＸ８ＬＡ）は、転送ゲート信号ＴＧＬを受信する転送トランジスタ（Ｔ３ＬＡ、Ｔ４ＬＡ、Ｔ７ＬＡ、Ｔ８ＬＡ）をそれぞれ含み得る。サブピクセル（ＰＩＸ３ＲＡ、ＰＩＸ４ＲＡ、ＰＩＸ８ＲＡ）は、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタ（Ｔ３ＲＡ、Ｔ４ＲＡ、Ｔ８ＲＡ）をそれぞれ含み得る。サブピクセルＰＩＸ７ＲＡは、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＬ）とは異なる転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信する転送トランジスタＴ７ＲＡを含み得る。

本発明のいくつかの実施形態では、リードアウト動作が遂行されるとき、いくつかの転送ゲート信号（例えば、転送ゲート信号ＴＧＬ及び転送ゲート信号ＴＧＡＬ/ＴＧＡＲ）が最初にイネーブルされ、残りの転送ゲート信号（例えば、転送ゲート信号ＴＧＲ及び転送ゲート信号ＴＧＡＲ）がイネーブルされる。

本発明の他のいくつかの実施形態では、リードアウト動作が遂行されるとき、一部の転送ゲート信号（例えば、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＬ））のみが、同時にイネーブルされることによって、ピクセルアレイ１１０の各行に対する検出動作が一回だけ遂行される。イメージプロセッサ１０は、検出されるピクセル電圧のうちの一部に基づいて位相差演算を遂行してオートフォーカス処理を行い、残りのピクセル電圧に基づいてイメージを処理を行うことができる。

図５を参照すると、イメージセンサ１００は、ステップ（Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３１０～Ｓ３３０、及びＳ４１０～Ｓ４３０）を遂行することができる。ステップＳ１００で、イメージセンサ１００は、イメージプロセッサ１０からキャプチャ要請（又はコマンド）を受信することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、ユーザーなどからの要請に応答してイメージデータを生成するようにイメージセンサ１００に要請することができる。

ステップＳ２００で、イメージセンサ１００は、オートフォーカスモードを判定することができる。イメージプロセッサ１０から受信される要請に基づいて、イメージセンサ１００は、第１モード又は第２モードのうちのいずれか１つのモードで動作することができる。イメージセンサ１００は、判定されたモードに基づいて、第１リードアウト動作又は第２リードアウト動作のうちのいずれか１つをピクセルアレイ１１０によって生成される各フレームに対して遂行することができる。

オートフォーカスモードが第１モードであると判定される場合、イメージセンサ１００は、Ｓ３１０～Ｓ３３０のステップを遂行することができる。ステップＳ３１０で、イメージセンサ１００は行を選択することができる。例えば、タイミングコントローラ１６０によって生成される制御信号に応答して、イメージセンサ１００の行ドライバ１２０は、ピクセルアレイ１１０の行のうちのリードアウトする行を選択することができる。

ステップＳ３２０で、イメージセンサ１００は、選択される行に対して第１リードアウト動作を遂行することができる。第１リードアウト動作において、イメージセンサ１００は、最初にリセット信号ＲＧをイネーブルして選択される行に含まれるフローティング拡散領域をリセットすることができる。以後、リセット信号ＲＧはディセーブルされ、転送ゲート信号ＴＧＬ及び転送ゲート信号ＴＧＡＬ又はＴＧＡＲのみが最初にイネーブルされる。これによって、対応するサブピクセルからピクセル電圧を検出することができる。その次に、転送ゲート信号ＴＧＬ及び転送ゲート信号ＴＧＡＬ又はＴＧＡＲはディセーブルされ、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＡＲ）（又は、いくつかの実施形態で、転送ゲート信号ＴＧＲのみ）がイネーブルされ、それによって、対応するピクセル電圧を検出することができる。

例えば、図６Ａに示された実施形態では、イメージセンサ１００によって第１行が選択され、選択された第１行に対して第１リードアウト動作が遂行されるとき、第１行のすべてのフローティング拡散領域（ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ５、ＦＤ６）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＬ）が最初にイネーブルされる。これにより、第１行からサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＡ、ＰＩＸ２ＬＡ、ＰＩＸ５ＬＡ、ＰＩＸ６ＬＡ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。以後、転送ゲート信号ＴＧＲがイネーブルされるにつれて、第１行からサブピクセル（ＰＩＸ１ＲＡ、ＰＩＸ２ＲＡ、ＰＩＸ５ＲＡ、ＰＩＸ６ＲＡ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。イメージプロセッサ１０は、第１行から検出されるピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を遂行することができる。

ステップＳ３３０で、イメージセンサ１００は、ステップＳ３１０で選択された行がピクセルアレイ１１０の最後の行であるかを判定することができる。例えば、イメージセンサ１００は、ピクセルアレイ１１０のすべての行に対して第１リードアウト動作が行われたか否かを判定することができる。ステップＳ３１０で、選択された行がピクセルアレイ１１０の最後の行ではない場合、イメージセンサ１００は再びステップＳ３１０を遂行して別の行を選択し、新しく選択される行に対して第１リードアウト動作を遂行することができる。

例えば、図６Ａに示された実施形態では、第１行に対して第１リードアウト動作が行われた後、ステップＳ３３０で、イメージセンサ１００は、再びステップＳ３１０を遂行して第２行を選択することができる。イメージセンサ１００によって第２行に対して第１リードアウト動作が行われるとき、第２行のフローティング拡散領域（ＦＤ３、ＦＤ４、ＦＤ７、ＦＤ８）がリセットされ、転送ゲート信号ＴＧＬが最初にイネーブルされる。これにより、第２行からサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＡ、ＰＩＸ４ＬＡ、ＰＩＸ７ＬＡ、ＰＩＸ８ＬＡ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。以後、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＡＬ）がイネーブルされ、それによって、サブピクセル（ＰＩＸ３ＲＡ、ＰＩＸ４ＲＡ、ＰＩＸ７ＲＡ、ＰＩＸ８ＲＡ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。イメージプロセッサ１０は、第２行から検出されるピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を遂行することもできる。

オートフォーカスモードが第２モードであると判定される場合、イメージセンサ１００は、Ｓ４１０～Ｓ４３０のステップを遂行することができる。ステップＳ４１０で、イメージセンサ１００は、行を選択することができる。例えば、イメージセンサ１００は、ステップＳ３１０と同様に、ステップＳ４１０を遂行することができる。

ステップＳ４２０で、イメージセンサ１００は、選択される行に対して第２リードアウト動作を遂行することができる。第２リードアウト動作において、イメージセンサ１００は、最初にリセット信号ＲＧをイネーブルして選択された行のフローティング拡散領域をリセットすることができる。以後、イメージセンサ１００は、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）をイネーブルして対応するピクセル電圧を検出することができる。

例えば、図６Ａに示された実施形態では、イメージセンサ１００によって第１行に対する第２リードアウト動作が遂行されるとき、第１行のすべてのフローティング領域（ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ５、ＦＤ６）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみが同時にイネーブルされてもよい。このような場合、ピクセルＰＩＸ１Ａのように、１つのピクセルに含まれる２つのサブピクセルが、それぞれ転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）を受信するピクセルにおいて、２つのサブピクセルに含まれるフォトダイオードにそれぞれ蓄積される電荷の和に対応する和ピクセル電圧を一度に検出し得る。例えば、第１行からサブピクセル（ＰＩＸ１Ａ、ＰＩＸ２Ａ）の和ピクセル電圧、サブピクセル（ＰＩＸ５ＲＡ、ＰＩＸ５ＬＡ）の和ピクセル電圧、サブピクセル（ＰＩＸ６ＬＡ、ＰＩＸ６ＲＡ）に対応する和ピクセル電圧、及びサブピクセルＰＩＸ２ＲＡに対応するピクセル電圧を検出することができる。

ステップＳ４３０において、イメージセンサ１００は、ステップＳ４１０で選択された行が、ピクセルアレイ１１０の最後の行であるかを判定することができる。例えば、イメージセンサ１００は、ピクセルアレイ１１０のすべての行に対して第１リードアウト動作が行われたか否かを判定することができる。ステップＳ４１０で、選択された行がピクセルアレイ１１０の最後の行ではない場合、イメージセンサ１００は、再びステップＳ４１０を遂行して別の行を選択し、新しく選択される行に対して第２リードアウト動作を遂行することができる。

例えば、図６Ａに示す実施形態では、第１行に対して第２リードアウト動作が行われた後、ステップＳ４３０で、イメージセンサ１００は、再びステップＳ４１０を遂行して第２行を選択することができる。イメージセンサ１００によって２行に対する第２リードアウト動作が行われるとき、第２行のフローティング拡散領域（ＦＤ３、ＦＤ４、ＦＤ７、ＦＤ８）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみが同時にイネーブルされる。これにより、第２行からサブピクセル（ＰＩＸ３Ａ、ＰＩＸ３Ａ）の和ピクセル電圧、サブピクセル（ＰＩＸ４ＲＡ、ＰＩＸ４ＬＡ）の和ピクセル電圧、サブピクセル（ＰＩＸ８ＬＡ、ＰＩＸ８ＲＡ）に対応する和ピクセル電圧、及びサブピクセル（ＰＩＸ７ＬＡ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。

イメージプロセッサ１０は、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）に対応して検出されるピクセル電圧のうちの少なくとも一部に基づいてオートフォーカス処理を行うことができ、残りのピクセル電圧に基づいてイメージ処理を遂行することができる。例えば、検出されるピクセル電圧のうち、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＩＸ２ＲＡ、ＰＩＸ７ＬＡ）に対応するピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を行い、残りのサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＡ、ＰＩＸ１ＲＡ、ＰＩＸ３ＬＡ、ＰＩＸ３ＲＡ、ＰＩＸ４ＬＡ、ＰＩＸ４ＲＡ、ＰＩＸ５ＬＡ、ＰＩＸ５ＲＡ、ＰＩＸ６ＬＡ、ＰＩＸ６ＲＡ、ＰＩＸ８ＬＡ、ＰＩＸ８ＲＡ）の和ピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＩＸ２ＬＡ、ＰＩＸ２ＲＡ、ＰＩＸ７ＬＡ、ＰＩＸ７ＲＡ）に対応するイメージデータを補正することができる。

いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、ビニング回路（図示せず）をさらに含み得る。イメージセンサ１００は、１つのピクセルに含まれるサブピクセルからそれぞれ取得される電圧に基づいて、１つのピクセルに対応するイメージデータを出力することができる。イメージセンサ１００は、ピクセル（ＰＩＸ１Ａ、ＰＩＸ２Ａ、ＰＩＸ３Ａ、ＰＩＸ４Ａ）に対応するピクセル電圧にビニングを行うことにより、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａに対応するビニング信号を生成することができる。生成されるビニング信号は、デジタル信号に変換されてイメージプロセッサ１０に提供され得る。

図１、図４、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、図６Ａに示す実施形態と図６Ｂに示す実施形態との相違点が説明される。ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｂ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ｂは、互いに隣接して配置されてもよい。ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ａと類似した方法で、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｂ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ｂは、それぞれ４つのピクセルを含むことができ、そして４つのピクセルは、それぞれ２つのサブピクセルを含み得る。図６Ｂの実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｂは、ピクセル（ＰＩＸ１Ｂ、ＰＩＸ２Ｂ、ＰＩＸ３Ｂ、ＰＩＸ４Ｂ）を含み得、ピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ｂは、ピクセル（ＰＩＸ５Ｂ、ＰＩＸ６Ｂ、ＰＩＸ７Ｂ、ＰＩＸ８Ｂ）を含み得る。

第１行に配置されるサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＢ、ＰＩＸ１ＲＢ、ＰＩＸ２ＬＢ、ＰＩＸ２ＲＢ、ＰＩＸ５ＬＢ、ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＬＢ、ＰＩＸ６ＲＢ）のうちのサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＢ、ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＲＢ）は、転送ゲート信号ＴＧＬを受信する転送トランジスタ（Ｔ１ＬＢ、Ｔ５ＲＢ、Ｔ６ＲＢ）それぞれ含み得る。サブピクセル（ＰＩＸ１ＲＢ、ＰＩＸ２ＲＢ、ＰＩＸ５ＬＢ、ＰＩＸ６ＬＢ）は、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタ（Ｔ１ＲＢ、Ｔ２ＲＢ、Ｔ５ＬＢ、Ｔ６ＬＢ）をそれぞれ含み得る。サブピクセルＰＩＸ２ＬＢは、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＬ）とは異なる転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタＴ２ＬＢを含み得る。

第２行に配置されるサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＢ、ＰＩＸ３ＲＢ、ＰＩＸ４ＬＢ、ＰＩＸ４ＲＢ、ＰＩＸ７ＬＢ、ＰＩＸ７ＲＢ、ＰＩＸ８ＬＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）のうちのサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＢ、ＰＩＸ４ＬＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）は、転送ゲート信号ＴＧＬを受信する転送トランジスタ（Ｔ３ＬＢ、Ｔ４ＬＢ、Ｔ８ＲＢ）をそれぞれ含み得る。サブピクセル（ＰＩＸ３ＲＢ、ＰＩＸ４ＲＢ、ＰＩＸ７ＬＢ、ＰＩＸ８ＬＢ）は、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタ（Ｔ３ＲＢ、Ｔ４ＲＢ、Ｔ７ＬＢ、Ｔ８ＬＢ）をそれぞれ含み得る。サブピクセルＰＩＸ７ＲＢは、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＬ）とは異なる転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信する転送トランジスタＴ７ＲＢを含み得る。

いくつかの実施形態では、オートフォーカス処理を行うとき、１つのピクセル内の２つのサブピクセルのうちのいずれか１つのサブピクセルに対応するピクセル信号を処理するのにかかる時間よりも、他のサブピクセルに対応するピクセル信号を処理するのにかかる時間がより長くなれる。例えば、ピクセルＰＩＸ１Ｂ内の２つのサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＢ、ＰＩＸ１ＲＢ）のうちの左側サブピクセルＰＩＸ１ＬＢに対応するピクセル信号を処理するのにかかる時間よりも、右側サブピクセルＰＩＸ１ＲＢに対応するピクセル信号を処理するのにかかる時間がもっと長くなれる。

本発明によるいくつかの実施形態では、フォトダイオードのうち、少なくとも１つのピクセル電圧は、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）ではない、もう１つの転送ゲート信号（例えば、転送ゲート信号（ＴＧＡＬ/ＴＧＡＲ））に応答して検出され得る。これらの実施形態では、転送ゲート信号のうちの第１転送ゲート信号がイネーブルされることに対応する第１検出動作が遂行された後、信号処理にかかる時間がより長いいくつかののピクセル信号が、イメージ処理プロセッサ１０に提供されてもよい。転送ゲート信号のうちの残りの転送ゲート信号がイネーブルされることに対応する第２検出動作が遂行されるなか、イメージプロセッサ１０は、第１検出動作に応答して入力されるピクセル信号を処理することができる。結果的に、オートフォーカス処理を遂行するのに必要な全体の時間を短縮することができる。

例えば、第１行に対する第１リードアウト動作が遂行されるとき、第１行のすべてのフローティング領域（ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ５、ＦＤ６）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＬ）がまずイネーブルされる。これにより、第１行からサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＢ、ＰＩＸ２ＬＢ、ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＲＢ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。残りの転送ゲート信号ＴＧＲがイネーブルされる前に、イメージプロセッサ１０は、既に検出されたピクセル電圧に対応するイメージデータの処理を開始することができる。このとき、サブピクセル（ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＲＢ、ＰＩＸ７ＲＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）に対応するピクセル信号をオートフォーカスのために処理するのにかかる時間は、サブピクセル（ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＲＢ、ＰＩＸ７ＲＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）に対応するピクセル信号を処理するのにかかる時間よりも長くなれる。以後、転送ゲート信号ＴＧＲがイネーブルされる。これにより、第１行からサブピクセル（ＰＩＸ１ＲＢ、ＰＩＸ２ＲＢ、ＰＩＸ５ＬＢ、ＰＩＸ６ＬＢ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。

図６Ａに示された実施形態とは異なり、図６Ｂに示される実施形態では、第２行に対して第１リードアウト動作が遂行されるとき、転送ゲート信号ＴＧＡＲは、転送ゲート信号ＴＧＬと同時にイネーブルされる。このような実施形態では、転送ゲート信号ＴＧＡＲは、図示されたのと異なるように転送ゲート信号ＴＧＡＬのように命名されてもよい。したがって、第２行に対し第１リードアウト動作が行われるとき、第２のフローティング拡散領域（ＦＤ３、ＦＤ４、ＦＤ７、ＦＤ８）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＲ）がまずイネーブルされる。これにより、第２行からサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＢ、ＰＩＸ４ＬＢ、ＰＩＸ７ＲＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。イメージプロセッサ１０によって処理されるのにかかる時間がより長いピクセル電圧（すなわち、サブピクセルＰＩＸ（以後、転送ゲート信号ＴＧＲ））がイネーブルされる。これによって、第２行からサブピクセル（ＰＩＸ３ＲＢ、ＰＩＸ４ＲＢ、ＰＩＸ７ＬＢ、ＰＩＸ８ＬＢ）に対応するピクセル電圧を検出することができる。イメージプロセッサ１０は、検出されるピクセル電圧に基づくイメージデータを処理して、オートフォーカス処理を遂行することができる。

第１行に対する第２リードアウト動作が遂行されるとき、第１行のすべてのフローティング領域（ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ５、ＦＤ６）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみがイネーブルされる。以後、第２行に対する第２リードアウト動作が行われるとき、第２行のすべてのフローティング領域（ＦＤ３、ＦＤ４、ＦＤ７、ＦＤ８）がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみが同時にイネーブルされる。検出されるサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＢ、ＰＩＸ１ＲＢ、ＰＩＸ３ＬＢ、ＰＩＸ３ＲＢ、ＰＩＸ４ＬＢ、ＰＩＸ４ＲＢ、ＰＩＸ５ＬＢ、ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＬＢ、ＰＩＸ６ＲＢ、ＰＩＸ８ＬＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）に対応する和電圧、及びサブピクセル（ＰＩＸ２ＲＢ、ＰＩＸ７ＬＢ）に対応するピクセル電圧のうち、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＩＸ２ＲＢ、ＰＩＸ７Ｂ）に対応するピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を行い、残りのサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＢ、ＰＩＸ１ＲＢ、ＰＩＸ３ＬＢ、ＰＩＸ３ＲＢ、ＰＩＸ４ＬＢ、ＰＩＸ４ＲＢ、ＰＩＸ５ＬＢ、ＰＩＸ５ＲＢ、ＰＩＸ６ＬＢ、ＰＩＸ６ＲＢ、ＰＩＸ８ＬＢ、ＰＩＸ８ＲＢ）に対応するピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。

図１、図４、図６Ａ及び図５Ｃを参照して、図６Ａに示す実施形態と図６Ｃに示す実施形態との相違点について説明される。図６Ｃに示す実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｃ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ｃは、互いに隣接して配置されてもよい。ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ａと類似した方法で、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｃ及びピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ｃは、それぞれ４つのピクセルを含むことができ、４つのピクセルは、それぞれ２つのサブピクセルを含み得る。図６Ａに示す実施形態とは異なり、図６Ｃに示す実施形態では、いくつかのサブピクセルは、光電変換素子を含まず、代わりにローカル接地電圧に連結される。

例えば、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ｃに含まれるピクセル（ＰＩＸ１Ｃ、ＰＩＸ３Ｃ、ＰＩＸ４Ｃ）は、ピクセルグループＰＩＸＧＲ１Ａに含まれるピクセル（ＰＩＸ１Ａ、ＰＩＸ３Ａ、ＰＩＸ４Ａ）と同様に実施され、同様に動作することができる。しかしながら、ピクセルＰＩＸ２ＣのサブピクセルＰＩＸ２ＬＣは、ピクセルＰＩＸ２ＡのサブピクセルＰＩＸ２ＬＡとは異なり、フォトダイオードを含まなくてもよい。代わりに、サブピクセルＰＩＸ２ＬＣの転送トランジスタＴ２ＬＣは、接地電圧に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、図示された実施形態とは異なり、サブピクセルＰＩＸ２ＬＣは、転送トランジスタＴ２ＬＣを含まない可能性があり、代わりに接地ノードが配置されてもよい。いくつかの実施形態では、サブピクセルの転送トランジスタは、接地ノードに直接連結されてもよい。

ピクセルＰＩＸ１Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ１ＬＣ、Ｔ１ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ１ＬＣ、ＰＩＸ１ＲＣ）を含み得る。ピクセルＰＩＸ２Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ２ＬＣ、Ｔ２ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ２ＬＣ、ＰＩＸ２ＲＣ）を含み得る。ピクセルＰＩＸ３Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ３ＬＣ、Ｔ３ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ３ＬＣ、ＰＩＸ３ＲＣ）を含み得る。ピクセルＰＩＸ４Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ４ＬＣ、Ｔ４ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ４ＬＣ、ＰＩＸ４ＲＣ）を含み得る。

ピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ｃに含まれるピクセル（ＰＩＸ５Ｃ、ＰＩＸ６Ｃ、ＰＩＸ８Ｃ）は、ピクセルグループＰＩＸＧＲ２Ａに含まれるピクセル（ＰＩＸ５Ａ、ＰＩＸ６Ａ、ＰＩＸ８Ａ）と同様に実施され、そして同様に動作することができる。しかしながら、ピクセルＰＩＸ７ＣのサブピクセルＰＩＸ７ＲＣは、ピクセルＰＩＸ７ＡのサブピクセルＰＩＸ７ＲＡとは異なり、フォトダイオードを含まなくてもよい。サブピクセルＰＩＸ７ＲＣは、サブピクセルＰＩＸ２ＬＣと同様の方法で動作することができ、同様の方法で実施されてもよい。

ピクセルＰＩＸ５Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ５ＬＣ、Ｔ５ＲＣ）含むサブピクセル（ＰＩＸ５ＬＣ、ＰＩＸ５ＲＣ）を含み得る。ピクセルＰＩＸ６Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ６ＬＣ、Ｔ６ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ６ＬＣ、ＰＩＸ６ＲＣ）を含み得る。ピクセルＰＩＸ７Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ７ＬＣ、Ｔ７ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ７ＬＣ、ＰＩＸ７ＲＣ）を含み得る。ピクセルＰＩＸ８Ｃは、転送トランジスタ（Ｔ８ＬＣ、Ｔ８ＲＣ）を含むサブピクセル（ＰＩＸ８ＬＣ、ＰＩＸ８ＲＣ）を含み得る。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によって、ピクセルアレイ１１０に繰り返し配置されるピクセルグループ（ＰＩＸＧＲＴＡ、ＰＩＸＧＲＴＢ）をもっと具体的にそれぞれ示す。図６Ａ～図６Ｃに示された実施形態とは異なり、図７ＡのピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡ及び図７ＢのピクセルグループＰＩＸＧＲＴＢは、４つの単位ピクセルグループを含むことができ、単位ピクセルグループのそれぞれは、再び４つのピクセルを含み得る。ピクセルのそれぞれは、２つのサブピクセルを含み得る。例えば、ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡは、４つの単位ピクセルグループ（ＰＩＸＵＴ１Ａ、ＰＩＸＵＴ２Ａ、ＰＩＸＵＴ３Ａ、ＰＩＸＵＴ４Ａ）を含み得る。単位ピクセルグループＰＩＸＵＴ１Ａは、４つのピクセル（ＰＩＸＴ１１Ａ、ＰＩＸＴ１２Ａ、ＰＩＸＴ１３Ａ、ＰＩＸＴ１４Ａ）を含み得る。ピクセルＰＩＸＴ１１Ａは、２つのサブピクセル（ＰＴ１１ＬＡ、ＰＴ１１ＲＡ）を含み得る。

いくつかの実施形態では、図２の第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１と同様に、単位ピクセルグループ（ＰＩＸＵＴ１Ａ、ＰＩＸＵＴ２Ａ、ＰＩＸＵＴ３Ａ、ＰＩＸＵＴ４Ａ）のそれぞれの上部には、左上端から時計回り方向に沿って順次配列される緑色Ｇ、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び青色Ｂのカラーフィルタを含む第１単位カラーフィルタアレイが位置してもよい。

図７Ａに示す実施形態では、ピクセル（ＰＩＸＴ１１Ａ、ＰＩＸＴ１２Ａ、ＰＩＸＴ１３Ａ、ＰＩＸＴ１４Ａ、ＰＩＸＴ２１Ａ、ＰＩＸＴ２２Ａ、ＰＩＸＴ２４Ａ、ＰＩＸＴ３１Ａ、ＰＩＸＴ３３Ａ、ＰＩＸＴ３４Ａ、ＰＩＸＴ４１Ａ、ＰＩＸＴ４３Ａ、ＰＩＸＴ４３Ａ、ＰＩＸＴ４４Ａ）のそれぞれは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信するサブピクセル、及び転送ゲート信号ＴＧＲを受信するサブピクセルを含み得る。しかしながら、ピクセルＰＩＸＴ２３Ａは、転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信するサブピクセルを含むことができ、ピクセルＰＩＸＴ３２Ａは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信するサブピクセルを含み得る。より具体的には、ピクセルＰＩＸＴ２３ＡのサブピクセルＰＴ２３ＬＡは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信する転送トランジスタを含むことができ、ピクセルＰＩＸＴ２３ＡのサブピクセルＰＴ２３ＲＡは、転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信する転送トランジスタを含み得る。ピクセルＰＩＸＴ３２ＡのサブピクセルＰＴ３２ＬＡは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタを含むことができ、ピクセルＰＩＸＴ３２ＡのサブピクセルＰＴ３２ＲＡは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタを含み得る。

図７Ａに示す実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡの各行ごとに第１リードアウト動作が行われるとき、まず各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、そして転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＬ）（あるいは、転送ゲート信号ＴＧＡＬが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行では、転送ゲート信号ＴＧＬのみ）がイネーブルされ得る。以後、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＡＲ）（又は転送ゲート信号ＴＧＡＲが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行では、転送ゲート信号ＴＧＲのみ）がイネーブルされ得る。イメージプロセッサ１０は、ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡから検出されるピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。

ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡの各行ごとに第２リードアウト動作が遂行されるとき、まず各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみがイネーブルされる。ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡから検出されるピクセル電圧のうち、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＴ２３ＬＡ、ＰＴ３２ＲＡ）に対応するピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を行い、残りのサブピクセルの和電圧に基づくイメージデータを処理することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＴ２３ＬＡ、ＰＴ２３ＲＡ、ＰＴ３２ＬＡ、ＰＴ３２ＲＡ）に対応するイメージデータを補正することができる。

いくつかの実施形態において、図６Ａに示す実施形態と同様に、イメージセンサ１００は、ビニング回路をさらに含み得る。イメージセンサ１００は、１つのピクセル（例えば、ピクセルＰＩＸＴ１１Ａ）に含まれるサブピクセル（例えば、サブピクセル（ＰＴ１１ＬＡ、ＰＴ１１ＲＡ））からそれぞれ得られる電圧にビニングを行うことにより、１つのピクセル（例えば、ピクセルＰＩＸＴ１１Ａ）に対応するイメージデータを出力することができる。イメージセンサ１００は、１つの単位ピクセルグループ（例えば、単位ピクセルグループＰＩＸＵＴ１Ａ）に含まれる４つのピクセル（例えば、ピクセル（ＰＩＸＴ１１Ａ、ＰＩＸＴ１２Ａ、ＰＩＸＴ１３Ａ、ＰＩＸＴ１４Ａ））からそれぞれ取得される電圧（又はそれらのサブピクセルからそれぞれ取得される電圧）にビニングを遂行することによって、１つの単位ピクセルグループ（例えば、単位ピクセルグループＰＩＸＵＴ１Ａ）に対応するイメージデータを出力することができる。

図１、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、図７Ａに示す実施形態及び図７Ｂに示す実施形態の相違点が説明される。図７Ｂに示す実施形態では、ピクセル（ＰＩＸＴ１１Ｂ、ＰＩＸＴ１２Ｂ、ＰＩＸＴ１３Ｂ、ＰＩＸ１４Ｂ、ＰＩＸＴ２１Ｂ、ＰＩＸＴ２２Ｂ、ＰＩＸＴ３１Ｂ、ＰＩＸＴ３２Ｂ、ＰＩＸＴ３３Ｂ、ＰＩＸＴ３４Ｂ、ＰＩＸＴ４１Ｂ、ＰＩＸＴ４２Ｂ、ＰＩＸＴ４３Ｂ、ＰＩＸＴ４４Ｂ）のそれぞれは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信するサブピクセル、及び転送ゲート信号ＴＧＲを受信するサブピクセルを含み得る。しかしながら、ピクセルＰＩＸＴ２３Ｂ及びピクセルＰＩＸＴ２４Ｂは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信するサブピクセルを含み得る。より具体的には、ピクセルＰＩＸＴ２３ＢのサブピクセルＰＴ２３ＬＢは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタを含むことができ、ピクセルＰＩＸＴ２３ＢのサブピクセルＰＴ２３ＲＢは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタを含み得る。ピクセルＰＩＸＴ２４ＢのサブピクセルＰＴ２４ＬＢは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタを含むことができ、ピクセルＰＩＸＴ２４ＢのサブピクセルＰＴ２４ＲＢは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタを含み得る。ピクセルＰＩＸＴ１１Ｂは、サブピクセル（ＰＴ１１ＬＢ、ＰＴ１１ＲＢ）を含み得、ピクセルＰＩＸＴ１３Ｂは、サブピクセル（ＰＴ１３Ｂ、ＰＴ１３ＲＢ）を含み得、ピクセルＰＩＸＴ２２Ｂは、サブピクセル（ＰＴ２２ＬＢ、ＰＴ２２ＲＢ）を含み得る。

図７Ｂに示す実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＢの各行ごとに第１リードアウト動作が行われるとき、まず各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＬ）（あるいは、転送ゲート信号ＴＧＡＬが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行では、転送ゲート信号ＴＧＬのみ）がイネーブルされる。以後、転送ゲート信号ＴＧＲがイネーブルされる。したがって、比較的信号処理に時間がかかるピクセル信号が、最初にイメージプロセッサ１０に伝達される。例えば、単位ピクセルグループ（ＰＩＸＵＴ１Ｂ、ＰＩＸＵＴ２Ｂ、ＰＩＸＵＴ３Ｂ、ＰＩＸＵＴ４Ｂ）のうちの単位ピクセルグループＰＩＸＵＴ１Ｂでは、信号処理に長い時間を要するサブピクセル（ＰＴ１２ＲＢ、ＰＴ１４ＲＢ）に対応するピクセル信号が、サブピクセル（ＰＴ１２ＬＢ、ＰＴ１４ＬＢ）に対応するピクセル信号より、先にイメージプロセッサ１０に伝達されてもよい。結果的に、オートフォーカス処理に要する全体の時間を短縮することができる。イメージプロセッサ１０は、検出されるピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。

ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＢの各行ごとに第２リードアウト動作が遂行されるとき、最初に各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、そして転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみがイネーブルされる。ピクセルグループＰＩＸＧＲＴＢから検出されるピクセル電圧のうち、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＴ２３ＲＢ、ＰＴ２４ＬＢ）に対応するピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を行い、残りのサブピクセルの和ピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＴ２３ＬＢ、ＰＴ２３ＲＢ、ＰＴ２４ＬＢ、ＰＴ２４ＲＢ）に対応するイメージデータを補正することができる。図示される実施形態では、サブピクセル（ＰＴ２３ＲＢ、ＰＴ２４ＬＢ）は、同じ行に配置されるため、オートフォーカス処理のためのピクセル電圧を検出するのに要する時間を短縮することができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によって、ピクセルアレイ１１０に繰り返し配置されるピクセルグループ（ＰＩＸＧＲＨＡ、ＰＩＸＧＲＨＢ）をより具体的にそれぞれ示す。図７ＡのピクセルグループＰＩＸＧＲＴＡ及び図７ＢのピクセルグループＰＩＸＧＲＴＢと同様に、図８ＡのピクセルグループＰＩＸＧＲＨＡ及び図８ＢのピクセルグループＰＩＸＧＲＨＢは、４つの単位ピクセルグループを含み得、単位ピクセルグループのそれぞれは、再び４つのピクセルを含み得る。そして、ピクセルのそれぞれは、２つのサブピクセルを含み得る。図７Ａ及び図７Ｂに示す実施形態とは異なり、図８Ａに示す実施形態では、いくつかのピクセルは、列方向（すなわちＹ軸方向）ではない斜線方向の境界によって分離(ｉｓｏｌａｔｅ)される２つのサブピクセルを含み得る。例えば、単位ピクセルグループＰＩＸＵＨ２ＡのピクセルＰＩＸＨ２１Ａは、第１斜線方向の境界によって分離されるサブピクセルペアを含み得る。単位ピクセルグループＰＩＸＵＨ３ＡのピクセルＰＩＸＨ３１Ａは、第２斜線方向の境界によってサブピクセルペアを含み得る。

いくつかの実施形態では、図２の第１ピクセルグループＰＩＸＧＲ１と同様に、単位ピクセルグループ（ＰＩＸＵＨ１Ａ、ＰＩＸＵＨ２Ａ、ＰＩＸＵＨ３Ａ、ＰＩＸＵＨ４Ａ）のそれぞれの上部には、左上端から時計回り方向に沿って順次配列される緑色Ｇ、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び青色Ｂのカラーフィルタを含む第１単位カラーフィルタアレイが位置してもよい。

図８Ａに示す実施形態では、ピクセル（ＰＩＸＨ１２Ａ、ＰＩＸＨ１３Ａ、ＰＩＸＨ２１Ａ、ＰＩＸＨ２２Ａ、ＰＩＸＨ２３Ａ、ＰＩＸＨ２４Ａ、ＰＩＸＨ３１Ａ、ＰＩＸＨ３２Ａ、ＰＩＸＨ３３Ａ、ＰＩＸＨ３４Ａ、ＰＩＸＨ４１Ａ、ＰＩＸＨ４２Ａ、ＰＩＸＨ４３Ａ、ＰＩＸＨ４４Ａ）のそれぞれは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信するサブピクセル及び転送ゲート信号ＴＧＲ受信するサブピクセルを含み得る。しかしながら、ピクセルＰＩＸＨ１１Ａは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信するサブピクセルを含み得、そしてピクセルＰＩＸＨ１４Ａは、転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信するサブピクセルを含み得る。より具体的には、ピクセルＰＩＸＨ１１ＡのサブピクセルＰＨ１１ＬＡは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタを含み得、そしてピクセルＰＩＸＨ１１ＡのサブピクセルＰＨ１１ＲＡは、転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信する転送トランジスタを含み得る。ピクセルＰＩＸＨ１４ＡのサブピクセルＰＨ１４ＬＡは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信する転送トランジスタを含むことができ、ピクセルＰＩＸＨ１４ＡのサブピクセルＰＨ１４ＲＡは、転送ゲート信号ＴＧＡＲを受信する転送トランジスタを含み得る。

図８Ａに示す実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲＨＡの各行ごとに第１リードアウト動作が遂行されるとき、まず各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＬ）（または、転送ゲート信号ＴＧＡＬが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行で、転送ゲート信号ＴＧＬのみ）がイネーブルされてもよい。以後、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＡＲ）（または、転送ゲート信号ＴＧＡＲが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行で、転送ゲート信号ＴＧＲのみ）がイネーブルされ、イメージプロセッサ１０は、検出されるピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。

ピクセルグループＰＩＸＧＲＨＡの各行ごとに、第２リードアウト動作が遂行されるとき、まず各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、そして転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみがイネーブルされる。ピクセルグループＰＩＸＧＲＨＡから検出されるピクセル電圧のうち、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＨ１１ＲＡ、ＰＨ１４ＬＡ）に対応するピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を行い、残りのサブピクセルの和ピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＨ１１ＬＡ、ＰＨ１１ＲＡ、ＰＨ１４ＬＡ、ＰＨ１４ＲＡ）に対応するイメージデータを補正することができる。

いくつかの実施形態では、図７Ａに示す実施形態と同様に、イメージセンサ１００は、ビニング回路をさらに含み得る。イメージセンサ１００は、１つのピクセルに含まれるサブピクセルから得られる２つのピクセル電圧に対してビニングを遂行することによって、１つのピクセルに対応するビニング信号を生成することができる。イメージセンサ１００は、１つの単位ピクセルグループに含まれるサブピクセルから取得される８つのピクセル電圧にビニングを遂行することによって、１つの単位ピクセルグループに対応するビニング信号を生成することができる。

図１、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、図８Ａに示す実施形態及び図８Ｂに示す実施形態の相違点が説明される。図８Ｂに示す実施形態では、ピクセル（ＰＩＸＨ１３Ｂ、ＰＩＸＨ１４Ｂ、ＰＩＸＨ２１Ｂ、ＰＩＸＨ２２Ｂ、ＰＩＸＨ２３Ｂ、ＰＩＸＨ２４Ｂ、ＰＩＸＨ３１Ｂ、ＰＩＸＨ３２Ｂ、ＰＩＸＨ３３Ｂ、ＰＩＸＨ３４Ｂ、ＰＩＸＨ４１Ｂ、ＰＩＸＨ４２Ｂ、ＰＩＸＨ４３Ｂ、ＰＩＸＨ４４Ｂ）のそれぞれは、転送ゲート信号ＴＧＬを受信するサブピクセル及び転送ゲート信号ＴＧＲを受信するサブピクセルを含み得る。しかしながら、ピクセルＰＩＸＨ１１Ｂ及びピクセルＰＩＸＨ１２Ｂは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信するサブピクセルを含み得る。より具体的には、ピクセルＰＩＸＨ１１ＢのサブピクセルＰＨ１１ＬＡは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタを含むことができ、そしてピクセルＰＩＸＨ１１ＢのサブピクセルＰＨ１１ＲＢは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタを含み得る。ピクセルＰＩＸＨ１２ＢのサブピクセルＰＨ１２ＬＢは、転送ゲート信号ＴＧＲを受信する転送トランジスタを含むことができ、ピクセルＰＩＸＨ１２ＢのサブピクセルＰＨ１２ＲＢは、転送ゲート信号ＴＧＡＬを受信する転送トランジスタを含み得る。

図８Ｂに示す実施形態では、ピクセルグループＰＩＸＧＲＨＢの各行ごとに第１リードアウト動作が行われるとき、まず各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、そして転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＡＬ）（あるいは、転送ゲート信号ＴＧＡＬが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行で、転送ゲート信号ＴＧＬのみ）がイネーブルされる。以後、転送ゲート信号（ＴＧＲ、ＴＧＡＲ）（または、転送ゲート信号ＴＧＡＲが印加される転送メタルラインに連結されていないいくつかの行で、転送ゲート信号ＴＧＲのみ）がイネーブルされる。したがって、比較的信号処理にさらに時間がかかるピクセル信号を先にイメージプロセッサ１０に伝達することができる。例えば、単位ピクセルグループＰＩＸＵＨ１Ｂでは、信号処理にさらに長い時間を要するサブピクセル（ＰＨ１２ＲＢ、ＰＨ１４ＲＢ）に対応するピクセル信号が、サブピクセル（ＰＨ１２ＬＢ、ＰＨ１４ＬＢ）に対応するピクセル信号より、先にイメージプロセッサ１０に伝達され得る。したがって、オートフォーカス処理にかかる全体の時間を軽減することができる。イメージプロセッサ１０は、検出されるピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。

ピクセルグループＰＩＸＧＲＨＢの各行ごとに第２リードアウト動作が遂行されるとき、各行のすべてのフローティング領域がリセットされ、そして転送ゲート信号（ＴＧＬ、ＴＧＲ）のみがイネーブルされる。ピクセルグループＰＩＸＧＲＨＢから検出されるピクセル電圧のうち、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＨ１１ＲＢ、ＰＨ１２ＬＢ）に対応するピクセル電圧に基づいてオートフォーカス処理を行い、残りのサブピクセルの和ピクセル電圧に基づくイメージデータを処理することができる。例えば、イメージプロセッサ１０は、サブピクセル（ＰＨ１１ＬＢ、ＰＨ１１ＲＢ、ＰＨ１２ＬＢ、ＰＨ１２ＲＢ）に対応するイメージデータを補正することができる。

図８Ｂは、単位ピクセルグループ（ＰＩＸＵＨ２Ｂ、ＰＩＸＵＨ３Ｂ、ＰＩＸＵＨ４Ｂ）、及びサブピクセル（ＰＨ１３ＬＢ、ＰＨ１３ＲＢ）を示す。

図９は、マルチカメラモジュールを含む電子装置のブロック図である。図９を参照すると、電子装置２０００は、カメラモジュールグループ２１００、アプリケーションプロセッサ２２００、電源管理用集積回路ＰＭＩＣ(ｐｏｗｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ)２３００、及び外部メモリ２４００を含み得る。

カメラモジュール群２１００は、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）を含み得る。たとえ、図面には、３つのカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）が配置された実施形態が示されているが、実施形態はこれに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、カメラモジュールグループ２１００は、２つのカメラモジュールのみを含むように変形および実施され得る。なお、いくつかの実施形態では、カメラモジュールグループ２１００は、ｎ個（ｎは４以上の自然数）のカメラモジュールを含むように変形および実施されてもよい。

図１０は、図９のカメラモジュールをより具体的に示すブロック図である。以下、図１０を参照して、カメラモジュール２１００ｂの詳細な構成について、より具体的に説明するが、以下の説明は、実施形態によって他のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ）についても同様に適用される。

図１０を参照すると、カメラモジュール２１００ｂは、プリズム２１０５、光路屈曲素子（以下、「ＯＰＦＥ」）２１１０、アクチュエータ２１３０、イメージセンシング装置２１４０、及びストレージ部２１５０を含み得る。

プリズム２１０５は、光反射物質の反射面２１０７を含めて、カメラモジュール２１００ｂの外部から入射する光Ｌの経路を変形することができる。

いくつかの実施形態では、プリズム２１０５は、第１方向Ｘに入射する光Ｌの経路を第１方向Ｘに垂直な第２方向Ｙに変更することができる。なお、プリズム２１０５は、光反射物質の反射面２１０７を、中心軸２１０６を中心にＡ方向に回転させるか、又は中心軸２１０６をＢ方向に回転させて第１方向Ｘに入射する光Ｌの経路を、垂直な第２方向Ｙに変更することができる。このとき、ＯＰＦＥ２１１０も第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに垂直な第３方向Ｚに移動することができる。

いくつかの実施形態では、示されたように、プリズム２１０５のＡ方向の最大回転角度は、プラス（＋）Ａ方向では１５°以下であり、マイナス（－）Ａ方向では１５°より大きい可能性があるものの。実施形態はこれに限定されるものではない。

いくつかの実施形態では、プリズム２１０５は、プラス（＋）若しくはマイナス（－）のＢ方向に２０°内外、又は１０°～２０°若しくは１５°～２０°の間で移動することができ、ここで、動く角度は、プラス（＋）又はマイナス（－）のＢ方向に同じ角度で移動するか、又は１°内外の範囲でほぼ類似した角度まで移動することができる。

いくつかの実施形態では、プリズム２１０５は、光反射物質の反射面２１０６を中心軸２１０６の延長方向と平行な第３の方向（例えば、Ｚ方向）に移動することができる。

ＯＰＦＥ２１１０は、例えば、ｍ個（ここで、ｍは自然数）のグループからなる光学レンズを含み得る。ｍ個のレンズは、第２方向Ｙに移動してカメラモジュール２１００ｂの光学ズーム比(ｏｐｔｉｃａｌ ｚｏｏｍ ｒａｔｉｏ)を変更することができる。例えば、カメラモジュール２１００ｂの基本光学ズーム比をＺとするとき、ＯＰＦＥ２１１０に含まれるｍ個の光学レンズを移動させる場合、カメラモジュール２１００ｂの光学ズーム比は、３Ｚ又は５Ｚ以上の光学ズーム比に変更され得る。

アクチュエータ２１３０は、ＯＰＦＥ２１１０又は光学レンズ（以下、光学レンズと称される）を特定の位置に移動させることができる。例えば、アクチュエータ２１３０は、正確なセンシングのために、イメージセンサ２１４２が、光学レンズの焦点距離に位置するように光学レンズの位置を調整することができる。

イメージセンシング装置２１４０は、イメージセンサ２１４２、制御ロジック２１４４及びメモリ２１４６を含み得る。イメージセンサ２１４２は、光学レンズを介して提供される光Ｌを用いてセンシング対象のイメージをセンシングすることができる。いくつかの実施形態では、イメージセンサ２１４２は、図１のイメージセンサ１００と同様の方法で実施および動作することができる。例えば、イメージセンサ２１４２は、図６Ａ～図６Ｃ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂに示されるピクセルグループのうちのいずれか１つと実質的に同一又は類似のピクセルグループを含み得る。制御ロジック２１４４は、カメラモジュール２１００ｂの全体的な動作を制御することができる。例えば、制御ロジック２１４４は、制御信号ラインＣＳＬｂを介して提供される制御信号によってカメラモジュール２１００ｂの動作を制御することができる。

メモリ２１４６は、キャリブレーションデータ２１４７などのようなカメラモジュール２１００ｂの動作に必要な情報を格納することができる。キャリブレーションデータ２１４７は、カメラモジュール２１００ｂが外部から提供される光Ｌを用いてイメージデータを生成するのに必要な情報を含み得る。キャリブレーションデータ２１４７は、例えば、上述された回転角度に関する情報、焦点距離に関する情報、光軸に関する情報などを含み得る。カメラモジュール２１００ｂが光学レンズの位置によって、焦点距離が変化するマルチステートカメラの形で実施される場合、キャリブレーションデータ２１４７は、光学レンズの各位置別（又はステート別）焦点距離値、及びオートフォーカシング(ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ)に関連される情報を含み得る。

ストレージ部２１５０は、イメージセンサ２１４２を介してセンシングされたイメージデータを格納することができる。ストレージ部２１５０は、イメージセンシング装置２１４０の外部に配置されてもよいし、イメージセンシング装置２１４０を構成するセンサチップとスタックされた(ｓｔａｃｋｅｄ)形で実現されてもよい。いくつかの実施形態では、記憶部２１５０は、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ―Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）で実施されることがあるが、実施形態はこれに限定されない。

図９及び図１０を共に参照すると、いくつかの実施形態では、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれは、アクチュエータ２１３０を含み得る。したがって、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれは、その内部に含まれるアクチュエータ２１３０の動作に応じる互いに同一であるか異なるキャリブレーションデータ２１４７を含み得る。

いくつかの実施形態では、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のうちの１つのカメラモジュール（例えば、２１００ｂ）は、上述されたプリズム２１０５とＯＰＦＥ２１１０とを含むフォールデッドレンズ(ｆｏｌｄｅｄ ｌｅｎｓ)形態のカメラモジュールであり、残りのカメラモジュール（例えば、２１００ａ、２１００ｂ）は、プリズム２１０５及びＯＰＦＥ２１１０を含まないバーチカル(ｖｅｒｔｉｃａｌ)形態のカメラモジュールであり得るが、実施形態はこれに限定されるものではない。

いくつかの実施形態では、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のうちの１つのカメラモジュール（例えば、２１００ｃ）は、例えば、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）を用いてデプス(ｄｅｐｔｈ)情報を抽出するバーチカル形態のデプスカメラ(depth camera)であり得る。この場合、アプリケーションプロセッサ２２００は、このようなデプスカメラから提供されるイメージデータと、他のカメラモジュール（例えば、２１００ａ又は２１００ｂ）から提供されるイメージデータをマージ(ｍｅｒｇｅ)して３次元デプスイメージ（３Ｄ ｄｅｐｔｈ ｉｍａｇｅ）を生成することができる。

いくつかの実施形態では、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のうちの少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、（２１００ａ、２１００ｂ））は、異なる観測視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ、視野角）を有し得る。この場合、例えば、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のうちの少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、２１００ａ、２１００ｂ）の光学レンズが互いに異なってもよいが、これに限定されない。

なお、いくつかの実施形態では、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれの視野角は、互いに異なってもよい。この場合、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれに含まれる光学レンズもまた互いに異なっていてもよいが、これに限定されない。

いくつかの実施形態では、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれは、互いに物理的に分離して配置されてもよい。すなわち、１つのイメージセンサ２１４２のセンシング領域を複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）が分割して使用するのではなく、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれの内部に独立したイメージセンサ２１４２を配置することができる。

図９を再び参照すると、アプリケーションプロセッサ２２００は、イメージ処理プロセッサ２２１０、メモリコントローラ２２２０、及び内部メモリ２２３０を含み得る。アプリケーションプロセッサ２２００は、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）から分離して実装され得る。例えば、アプリケーションプロセッサ２２００と複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）とを別の半導体チップで分離して実装することができる。

イメージ処理プロセッサ２２１０は、複数のサブイメージプロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）、イメージ生成器２２１４、及びカメラモジュールコントローラ２２１６を含み得る。

イメージ処理プロセッサ２２１０は、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）の個数に対応する数の複数のサブイメージロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）を含み得る。

各カメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）から生成されるイメージデータは、互いに分離されたイメージ信号ライン（ＩＳＬａ、ＩＳＬｂ、ＩＳＬｃ）を介して対応するサブイメージプロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）に提供されてもよい。例えば、カメラモジュール２１００ａから生成されるイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬａを介してサブイメージプロセッサ２２１２ａに提供され、カメラモジュール２１００ｂから生成されるイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬｂを介してサブイメージプロセッサ２２１２ｂに提供され、カメラモジュール２１００ｃから生成されるイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬｃを介してサブイメージプロセッサ２２１２ｃに提供され得る。このようなイメージデータ転送は、例えば、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に基づくカメラシリアルインターフェース（ＣＳＩ：Ｃａｍｅｒａ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて遂行されてもよいが、実施形態がこれに限定されるものではない。

一方、いくつかの実施形態では、１つのサブイメージプロセッサが複数のカメラモジュールに対応するように配置されてもよい。例えば、サブイメージプロセッサ２２１２ａとサブイメージプロセッサ２２１２ｃが、図示されたように互いに分離して実装されるのではなく、１つのサブイメージプロセッサに統合されて実装され、カメラモジュール２１００ａとカメラモジュール２１００ｃから提供されるイメージデータは、選択素子（例えば、マルチプレクサ）などを介して選択された後、統合されたサブイメージプロセッサに提供されてもよい。

それぞれのサブイメージプロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）に提供されるイメージデータは、イメージ生成器２２１４に提供されてもよい。イメージ生成器２２１４は、イメージ生成情報（Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）又はモード信号（Ｍｏｄｅ Ｓｉｇｎａｌ）によってそれぞれのサブイメージプロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）から提供されるイメージデータを用いて出力イメージを生成することができる。

具体的には、イメージ生成器２２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、異なる視野角を有するカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）から生成されるイメージデータのうちの少なくとも一部をマージ（ｍｅｒｇｅ)して出力イメージを生成することができる。なお、イメージ生成器２２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、異なる視野角を有するカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）から生成されるイメージデータのうちのいずれか１つを選択して出力イメージを生成することができる。

いくつかの実施形態では、イメージ生成情報は、ズーム信号(ｚｏｏｍ ｓｉｇｎａｌ ｏｒ ｚｏｏｍ ｆａｃｔｏｒ)を含み得る。なお、いくつかの実施形態では、モード信号は、例えばユーザーから選択されるモードに基づいた信号であり得る。

イメージ生成情報が、ズーム信号（ズームファクター）であり、それぞれのカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）が異なる観測視野（視野角）を有する場合、イメージ生成器２２１４は、ズーム信号のタイプに応じて異なる動作を行ってもよい。例えば、ズーム信号が第１信号である場合、カメラモジュール２１００ａから出力されるイメージデータと、カメラモジュール２１００ｃから出力されるイメージデータとをマージした後、マージされたイメージ信号とマージに使用されなかったカメラモジュール２１００ｂから出力されるイメージデータを用いて、出力イメージを生成することができる。もしズーム信号が第１信号とは異なる第２信号である場合、イメージ生成器２２１４は、このようなイメージータのマージを遂行せず、それぞれのカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）から出力されるイメージデータのうちのいずれか１つを選択して出力イメージを生成することができる。しかしながら、実施形態はこれに限定されず、必要に応じてイメージデータを処理する方法は、いくらでも変形されて実施され得る。

いくつかの実施形態では、イメージ生成器２２１４は、複数のサブイメージプロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）のうちの少なくとも１つから露出時間が異なる複数のイメージデータを受信し、複数のイメージデータに対してＨＤＲ（ｈｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ)処理を行うことにより、ダイナミックレンジが増加されてマージされるイメージデータを生成することができる。

カメラモジュールコントローラ２２１６は、それぞれのカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）に制御信号を提供することができる。カメラモジュールコントローラ２２１６から生成される制御信号は、互いに分離される制御信号ラインＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃを介して、対応するカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）に提供されてもよい。

複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のうちのいずれか１つは、ズーム信号を含むイメージ生成情報又はモード信号に応じてマスターカメラ（例えば、２１００ｂ）として指定され、残りのカメラモジュール（例えば、例えば、２１００ａ、２１００ｃ）はスレーブカメラとして指定され得る。このような情報は、制御信号に含まれ、互いに分離される制御信号ライン（ＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃ）を介して、対応するカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）に提供されてもよい。

ズームファクター又は動作モード信号に応じて、マスター及びスレーブとして動作するカメラモジュールを変更することができる。例えば、カメラモジュール２１００ａの視野角が、カメラモジュール２１００ｂの視野角よりもっと広く、ズームファクターが低いズーム比を示す場合、カメラモジュール２１００ｂがマスターとして動作し、カメラモジュール２１００ａがスレーブとして動作することができる。逆に、ズームファクターが高いズーム比を示す場合、カメラモジュール２１００ａは、マスターとして動作し、カメラモジュール２１００ｂは、スレーブとして動作することができる。

いくつかの実施形態では、カメラモジュールコントローラ２２１６からそれぞれのカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）に提供される制御信号は、シンクイネーブル(ｓｙｎｃ ｅｎａｂｌｅ)信号を含み得る。例えば、カメラモジュール２１００ｂがマスターカメラであり、カメラモジュール（２１００ａ、２１００ｃ）がスレーブカメラである場合、カメラモジュールコントローラ２２１６は、カメラモジュール２１００ｂにシンクイネーブル信号を送ることができる。このようなシンクイネーブル信号を提供されたカメラモジュール２１００ｂは、提供されたシンクイネーブル信号をベースにシンク信号を生成し、生成されたシンク信号をシンク信号ラインＳＳＬを介してカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｃ）に提供することができる。カメラモジュール２１００ｂとカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｃ）は、このようなシンク信号に同期されてイメージデータをアプリケーションプロセッサ２２００に送ることができる。

いくつかの実施形態では、カメラモジュールコントローラ２２１６から複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）に提供される制御信号は、モード信号に応じたモード情報を含み得る。このようなモード情報に基づいて、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）は、センシング速度と関連して第１動作モード及び第２動作モードとして動作することができる。

複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）は、第１動作モードにおいて、第１速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートのイメージ信号を生成）し、これを第１速度よりも高い第２速度でエンコーディング（例えば、第１フレームレートより高い第２フレームレートのイメージ信号をエンコーディング）し、エンコーディングされたイメージ信号をアプリケーションプロセッサ２２００に送ることができる。このとき、第２速度は、第１速度の３０倍以下であり得る。

アプリケーションプロセッサ２２００は、受信されるイメージ信号、すなわちエンコーディングされるイメージ信号を、内部に設けられるメモリ２２３０又はアプリケーションプロセッサ２２００外部のストレージ２４００に格納し、その後、メモリ２２３０又はストレージ２４００からエンコーディングされるイメージ信号を読み出してデコーディングし、デコーディングされるイメージ信号に基づいて生成されるイメージデータをディスプレイすることができる。例えば、イメージ処理プロセッサ２２１０の複数のサブプロセッサ（２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ）のうちの対応するサブプロセッサがデコーディンを遂行することができ、なおデコーディンされるイメージ信号に対してイメージ処理を遂行することができる。

複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）は、第２動作モードにおいて、第１速度より低い第３速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートより低い第３フレームレートのイメージ信号を生成）し、イメージ信号をアプリケーションプロセッサ２２００に送ることができる。アプリケーションプロセッサ２２００に提供されるイメージ信号は、エンコーディンされていない信号であり得る。アプリケーションプロセッサ２２００は、受信されるイメージ信号に対してイメージ処理を遂行するか、又はイメージ信号をメモリ２２３０又はストレージ装置２４００に格納することができる。

ＰＭＩＣ２３００は、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれに電力、例えば電源電圧を供給することができる。例えば、ＰＭＩＣ２３００は、アプリケーションプロセッサ２２００の制御下で、パワー信号ラインＰＳＬａを介してカメラモジュール２１００ａに第１電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｂを介してカメラモジュール２１００ｂに第２電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｃを介してカメラモジュール２１００ｃに第３電力を供給することができる。

ＰＭＩＣ２３００は、アプリケーションプロセッサ２２００からの電力制御信号ＰＣＯＮに応答して、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれに対応する電力を生成し、なお電力のレベルを調整することができる。電力制御信号ＰＣＯＮは、複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）の動作モード別電力調整信号を含み得る。例えば、動作モードは、低電力モードを含むことができ、このとき、電力制御信号ＰＣＯＮは、低電力モードで動作するカメラモジュール及び設定された電力レベルに関する情報を含み得る。複数のカメラモジュール（２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ）のそれぞれに供給される電力のレベルは、互いに同じであるか、又は互いに異なってもよい。なお、電力のレベルは、動的に変更され得る。

上述された内容は、本発明を実施するための具体的な実施形態である。本発明は、上述された実施形態だけではなく、単純に設計変更されるか、または容易に変更することができる実施形態もまた含む。なお、本発明は、実施形態を用いて容易に変形して実施することができる技術も含む。したがって、本発明の範囲は、上述された実施形態に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけではなく、本発明の特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきであろう。

１０００、２０００：電子装置
１００：イメージセンサ
１０：イメージプロセッサ

Claims (20)

1. イメージデータを生成するイメージセンサと、
   前記イメージデータを処理するイメージプロセッサと、を備え、
   前記イメージセンサは、
   行方向及び列方向に沿って繰り返し配置される複数のピクセルを含むピクセルアレイと、
   前記ピクセルアレイの行のうちの第１行のピクセルのそれぞれが、第１～第３の転送メタルラインのうちのいずれか１つに連結される、サブピクセルと、を有し、
   前記第１～第３転送メタルラインにそれぞれ印加される信号に応答して、前記ピクセルのうちの前記第１行の前記ピクセルの前記サブピクセルに蓄積される電荷のうちの少なくとも一部が、対応するフローティング拡散領域に拡散する、
   電子装置。
2. 前記ピクセルアレイの前記行のうちの第２行のピクセルのそれぞれが、第４転送メタルライン、第５転送メタルライン、及び第６転送メタルラインのうちのいずれか１つにそれぞれ連結される、サブピクセルと、
   前記第１行の前記ピクセルのうちの第１ピクセルが、前記第３転送メタルラインに連結される第１サブピクセル及び前記第２転送メタルラインに連結される、第２サブピクセルと、
   前記第２行の前記ピクセルのうちの第２ピクセルが、前記第４転送メタルラインに連結される第１サブピクセル及び前記第６転送メタルラインに連結される、第２サブピクセルと、を含み、
   前記第１ピクセルの前記第２サブピクセル及び前記第２ピクセルの前記第１サブピクセルは、互いに異なる列に位置する、
   請求項１に記載の電子装置。
3. 前記イメージプロセッサは、第１モード及び第２モードのうちのいずれか１つのモードに基づいてオートフォーカス処理を遂行し、
   前記第１モードにおいて、前記イメージプロセッサは、前記ピクセルアレイの前記第１行から出力されるピクセル電圧に基づいて前記オートフォーカス処理を遂行し、
   前記第２モードにおいて、前記イメージプロセッサは、前記ピクセルアレイの前記第１行から出力されるピクセル電圧のうちの一部、及び前記第２行から出力されるピクセル電圧のうちの一部に基づいて前記オートフォーカス処理を遂行する、
   請求項２に記載の電子装置。
4. 前記イメージセンサは、
   前記第１行の前記ピクセルのフローティング拡散領域をリセットし、
   前記第１転送メタルラインに印加される信号及び前記第２転送メタルラインに印加される信号をイネーブルし、
   前記ピクセルアレイから第１イメージデータを出力し、
   前記第２行の前記ピクセルのフローティング拡散領域をリセットし、
   前記第４転送メタルラインに印加される信号及び前記第５転送メタルラインに印加される信号とをイネーブルし、
   前記ピクセルアレイから第２イメージデータを出力する、
   請求項２に記載の電子装置。
5. 前記イメージプロセッサは、前記第１イメージデータのうちの前記第１ピクセルの前記第２サブピクセルに対応するデータ、及び前記第２イメージデータのうちの前記第２ピクセルの前記第２サブピクセルに対応するデータに基づいて、自動フォーカス処理を遂行する、
   請求項４に記載の電子装置。
6. 前記ピクセルアレイの前記第１行の前記ピクセルは、第１～第３のピクセルを含み、
   前記第１ピクセルは、前記第１転送メタルラインに連結される第１サブピクセル、及び前記第２転送メタルラインに連結される第２サブピクセルを含み、
   前記第２ピクセルは、前記第３転送メタルラインに連結される第３サブピクセル、及び前記第２転送メタルラインに連結される第４サブピクセルを含み、
   前記第３ピクセルは、前記第２転送メタルラインに連結される第５サブピクセル、及び前記第１転送メタルラインに連結される第６サブピクセルを含む、
   請求項１に記載の電子装置。
7. 前記イメージセンサは、
   前記第１ピクセル～第３ピクセルのフローティング拡散領域をリセットし、
   前記第１転送メタルラインに印加される信号及び前記第３転送メタルラインに印加される信号をイネーブルすることに応答して、第１イメージデータを生成し、
   前記第２転送メタルラインに印加される信号をイネーブルすることに応答して、第２イメージデータを生成する、
   請求項６に記載の電子装置。
8. 前記イメージプロセッサは、
   前記第１イメージデータ及び前記第２イメージデータに基づいてオートフォーカス処理を遂行する、
   請求項７に記載の電子装置。
9. ピクセルアレイを含むイメージセンサであって、
   前記ピクセルアレイは、イメージデータを生成するピクセルを含む第１ピクセルグループを備え、
   前記第１ピクセルグループの第１行は、
   第１転送ゲート信号及び第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第１ピクセルと、
   前記第２転送ゲート信号及び第３転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第２ピクセルと、を有する、
   イメージセンサ。
10. 前記第１ピクセルグループの第２行は、第４転送ゲート信号及び第５転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第３ピクセルを備え、
    前記ピクセルアレイは、第２ピクセルグループをさらに備え、
    前記第２ピクセルグループの第１行は、前記第１転送ゲート信号及び前記第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第４ピクセルを有し、
    前記第２ピクセルグループの第２行は、前記第４転送ゲート信号及び第６転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第５ピクセルを有する、
    請求項９に記載のイメージセンサ。
11. 前記イメージセンサは、
    前記第１ピクセルグループの前記第１行のピクセルのフローティング拡散領域、及び前記第２ピクセルグループの前記第１行のピクセルのフローティング拡散領域をリセットし、
    前記第１転送ゲート信号及び前記第２転送ゲート信号をイネーブルし、
    前記第１ピクセルグループの前記第２行のピクセルのフローティング拡散領域、及び前記第２ピクセルグループの前記第２行のピクセルのフローティング拡散領域をリセットし、
    前記第４転送ゲート信号及び前記第５転送ゲート信号をイネーブルし、
    前記第２ピクセルの前記サブピクセルペアのうちの前記第２転送ゲート信号を受信するサブピクセルに対応するピクセル電圧と、前記第５ピクセルの前記サブピクセルペアのうちの前記第４転送ゲート信号を受信するサブピクセルに対応するピクセル電圧とに基づいて、オートフォーカス処理を提供する、
    請求項１０に記載のイメージセンサ。
12. 前記第１ピクセルグループの前記第２ピクセルの前記サブピクセルペアのうちの前記第２転送ゲート信号を受信するサブピクセルの転送トランジスタ、及び前記第２ピクセルグループの前記第４ピクセルのサブピクセルペアのうちの前記第４転送ゲート信号を受信するサブピクセルの転送トランジスタは、接地ノードに直接連結される、請求項１０に記載のイメージセンサ。
13. 前記第１ピクセルグループの第２行は、第４転送ゲート信号及び第５転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第３ピクセルを備え、
    前記ピクセルアレイは、第２ピクセルグループをさらに備え、
    前記第２ピクセルグループの第１行は、前記第１転送ゲート信号及び前記第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第４ピクセルを有し、
    前記第２ピクセルグループの第２行は、第５転送ゲート信号及び第６転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第５ピクセルを有する、
    請求項９に記載のイメージセンサ。
14. ピクセルアレイを含むイメージセンサであって、
    前記ピクセルアレイは、第１～第４の単位ピクセルグループを含む第１ピクセルグループを備え、
    前記第１ピクセルグループは、
    第１転送ゲート信号及び第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第１ピクセルと、
    前記第１転送ゲート信号及び第２転送ゲート信号のうちのいずれか１つ及び第３転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第２ピクセルと、を有する、
    イメージセンサ。
15. 前記第１単位ピクセルグループは、前記第１ピクセルと、前記第２ピクセルと、を備え、
    前記第２単位ピクセルグループは、
    第４転送ゲート信号及び第５転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第３ピクセルと、
    前記第５転送ゲート信号及び第６転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第４ピクセルと、を有する、
    請求項１４に記載のイメージセンサ。
16. 前記イメージセンサは、
    前記第１単位ピクセルグループの第１行を選択し、
    前記第１転送ゲート信号及び前記第２転送ゲート信号をイネーブルし、
    前記ピクセルアレイから第１ピクセル電圧を検出し、
    前記第２単位ピクセルグループの第１行を選択し、
    前記第４転送ゲート信号及び前記第５転送ゲート信号をイネーブルし、
    前記ピクセルアレイから第２ピクセル電圧を検出し、
    前記第１ピクセル電圧及び前記第２ピクセル電圧に基づいてオートフォーカスを提供する、
    請求項１５に記載のイメージセンサ。
17. 前記第１ピクセルグループの第１行は、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルを含み、
    前記第１ピクセルグループの第２行のピクセルのそれぞれは、前記第４転送ゲート信号及び前記第５転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む、
    請求項１５に記載のイメージセンサ。
18. 前記第１単位ピクセルグループは、前記第１ピクセルを備え、
    前記第２単位ピクセルグループは、前記第２ピクセル、前記第２転送ゲート信号及び前記第３転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第３ピクセルと、をさらに備え、
    前記第２ピクセルの前記サブピクセルペアは、前記第２転送ゲート信号及び前記第３転送ゲート信号をそれぞれ受信する、
    請求項１４に記載のイメージセンサ。
19. 前記第１単位ピクセルグループのピクセルは、第１斜線方向の境界に分離されるサブピクセルペアをそれぞれ含み、
    前記第３単位ピクセルグループのピクセルは、第２斜線方向の境界に分離されるサブピクセルペアをそれぞれ含む、
    請求項１８に記載のイメージセンサ。
20. 前記第２ピクセルの前記サブピクセルペアは、前記第２転送ゲート信号及び前記第３転送ゲート信号をそれぞれ受信し、
    前記第１単位ピクセルグループの第１行は、前記第１ピクセル、前記第２ピクセルを含み、
    前記第１単位ピクセルグループの第２行は、第４転送ゲート信号及び第５転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第３ピクセルと、前記第４転送ゲート信号及び第６転送ゲート信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信するサブピクセルペアを含む第４ピクセルと、をさらに有する、
    請求項１４に記載のイメージセンサ。

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