KR100494098B1 - Cmos 이미지 센서 - Google Patents

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이윤정
정헌준
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엠텍비젼 주식회사
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Abstract

본 발명은 CMOS 이미지 센서에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 가진 단위 픽셀로 구성된 2차원의 픽셀 어레이, 상기 픽셀 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로우 방향의 주소를 배정하는 로 디코더 및 상기 로우 디코더와 수직 방향의 픽셀 어레이 종단에 위치하여 로우 디코더에서 선택된 로우 방향의 각각의 픽셀에 대한 데이타를 추출하고, 상기 데이타를 증폭하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성하는 칼럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서를 제공할 수 있다. 그 결과 정사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 이미지 센서에 비해 보간이 용이하여 실제 픽셀수보다 2배의 유효 픽셀을 갖기 때문에 감도는 유지하면서 2배의 해상도를 갖는 효과가 있다.

Description

CMOS 이미지 센서{CMOS image sensor}
본 발명은 CMOS 이미지 센서에 관한 것으로서, 구체적으로는 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양의 단위 픽셀을 이용함으로써 감도는 유지하면서 2배의 해상도를 갖는 CMOS 이미지 센서에 관한 것이다.
최근에는 디지털 카메라 또는 카메라폰이 급속도로 발달되고 상용화되어 가고 있다. 이러한 디지털 카메라 또는 카메라폰은 반도체 센서를 이용하여 감광을 하게 되는데 반도체 센서로 많이 쓰이는 것으로는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:상보성금속산화물반도체) 이미지 센서와 CCD(Charged Coupled Device:고체촬상소자) 이미지 센서가 있다.
CMOS 이미지 센서라 함은 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환시키는 소자로서, 픽셀 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례로 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다. 현재 이미지 센서로 널리 사용되고 있는 CCD 이미지 센서에 비하여 CMOS 이미지 센서는, 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 크게 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다.
도 1은 정사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 CMOS 이미지 센서를 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 픽셀 어레이(110)를 중심으로 로 어드레스(row address)를 지정할 로우 디코더(row decoder)(130)가 픽셀 어레이(110)의 한쪽 방향에 배치되고, 이와는 직각의 위치에 픽셀의 데이터 출력이 연결되고 픽셀들의 칼럼 어드레스를 지정할 칼럼 디코더(column decoder)(150)가 배치된다.
구체적으로 이미지 센서로부터 데이터를 추출하는 과정은 로우 디코더(130)에서 첫 번째 열을 선택한 다음, 칼럼 디코더(150)에서 선택된 첫 번째 열의 각각의 픽셀에 대한 데이터를 추출한 후 각각의 픽셀의 데이터를 증폭한다. 또한, 로우 디코더(130)에서 두 번째 열을 선택한 다음, 칼럼 디코더(150)에서 선택된 두 번째 열의 각각의 픽셀에 대한 데이터를 추출한 후 각각의 픽셀의 데이터를 증폭한다. 이와 같은 방법으로 전체 픽셀의 데이터를 추출한다.
이 경우 CMOS 이미지 센서에 사용되는 픽셀은 여러 종류가 있으나 그 중 대표적으로 상용화된 픽셀의 종류로는 3개의 기본 트랜지스터와 1개의 포토 다이오드로 구성된 3-T(3-transistor) 구조의 픽셀과 4개의 기본 트랜지스터와 하나의 포토 다이오드로 구성된 4-T(4-transistor) 구조의 픽셀들이 있다.
도 2는 CMOS 이미지 센서 중 단위 픽셀의 일반적인 3-T(3-transistor) 구조의 회로도이다.
도 2를 참조하면, CMOS 이미지 센서의 3-T(3-transistor) 구조의 픽셀의 회로도는 광(Photon)을 전자(electron)로 바꾸어 주는 1개 포토 다이오드(Photo Diode, PD)와 3개의 NMOS 트랜지스터로 구성되어 있다. 3개의 NMOS 트랜지스터는 포토 다이오드(PD)의 전위를 리셋하는 리셋 트랜지스터(Rx), 플로팅 확산(Floating Diffusion;FD)의 전극 전압 변화에 따라 Dx, Sel, DC 게이트로 구성된 소스 팔로워(source follower) 회로의 전류를 변화시켜 단위 픽셀의 출력 전압을 바꾸어주는 드라이드 트랜지스터(Dx), 픽셀 어레이 중 로우(row) 번지를 선택해주는 셀렉트 트랜지스터(Sel)로 구성된다.
여기서, DC 게이트는 트랜지스터의 게이트 전위를 항상 일정한 전압으로 인가하여 일정 전류만을 해주도록 하는 부하 트랜지스터, Vcc는 구동 전압 전원, Vss는 그라운드 전압, Output은 단위 픽셀의 출력 전압을 나타낸다.
즉, CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀은 포토 다이오드와 이를 리셋시키주는 트랜지스터와 3개의 소스 팔로워 회로로 구성되는데, 리셋 트랜지스터(Rx)에 의해 Vcc 전원으로 포토 다이오드(PD)를 리셋시키고, 리셋(reset)된 포토 다이오드(PD)에 빛을 조사하면 포토 다이오드(PD)의 접합 영역에서 전자와 홀이 형성되어 홀은 실리콘 기판으로 확산해 가고 전자들이 접합 영역에 축적되며, 이 축적된 전하에 의해 소스 팔로워 회로의 드라이브 트랜지스터(Dx)가 온(on)되고 셀렉션 트랜지스터(Sel)가 선택되면 FD 전극의 전압 변화에 따라 단위 픽셀의 출력 전압이 발생되어 픽셀의 정보를 아날로그적으로 출력시키게 된다.
그런데, 정사각형 모양의 단위 픽셀을 도 1과 같이 배치하는 경우 해상도를 높이기 위해 직접도가 증가함에 따라 단위 픽셀들의 배열 길이가 증가하게 되어 기생 저항과 기생 커패시턴스가 증가하여 자연적으로 컨트롤 신호의 시간 지연이 길어지게 되어 감도가 떨어지는 문제점이 있다.
그 결과 동일한 단위 픽셀을 사용하여 감도를 유지하면서 해상도(Resolution)를 높이기 위한 방법으로 Honeycomb 구조의 이미지 센서를 이용한다.
Honeycomb 구조의 이미지 센서를 이용하는 경우 가로선과 세로선이 만나는 지점에 실제로 영상 데이타가 존재하지 않은 부분이 생기는 데 이 부분을 보간하여 가상의 영상 데이터를 추가함으로써 영상 데이타가 읽히는 라인수를 증가시키지 않고 해상도를 2배로 높일 수 있기 때문이다.
도 3은 종래의 Honeycomb 구조의 이미지 센서에 의한 보간(Interpolation)을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 Honeycomb 구조를 만들기 위해 짝수열의 정사각형 픽셀과 홀수열의 정사각형 모양의 픽셀을 1/2 pitch 어긋나게 배치하였다.
그런데 단순히 정사각형 모양의 픽셀을 1/2 pitch 어긋나게 할 경우에는 도3 과 같이 가로와 세로의 해상도가 다르게 나타나는 문제점이 있다. 구체적으로 가로열의 해상도가 세로열의 해상도의 2배가 된다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 감도는 유지하면서 2배의 해상도를 갖는 CMOS 이미지 센서를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 가진 단위 픽셀로 구성된 2차원의 픽셀 어레이, 상기 픽셀 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로우 방향의 주소를 배정하는 로 디코더 및 상기 로우 디코더와 수직 방향의 픽셀 어레이 종단에 위치하여 로우 디코더에서 선택된 로우 방향의 각각의 픽셀에 대한 데이타를 추출하고, 상기 데이타를 증폭하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성하는 칼럼 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서를 제공할 수 있다.또한 본 발명의 다른 측면에 따르면 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 가지며, 45도 회전되어 배치되는 단위 픽셀을 포함하는 2차원의 픽셀 어레이, 상기 픽셀 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로우 방향의 주소를 배정하는 로 디코더 및 상기 45도 회전된 픽셀 어레이의 외측면을 따라 위치하는 2이상의 칼럼 디코더-상기 칼럼 디코더는 로우 디코더에서 선택된 로우 방향 각각의 픽셀에 대한 데이타를 추출하고, 상기 데이타를 증폭하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성함-를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서를 제공할 수 있다.또한 본 발명의 또다른 측면에 따르면 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 갖는 단위 픽셀을 구비하고 영상을 촬영하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성하는 CMOS 이미지 센서, 상기 CMOS 이미지 센서로부터 상기 영상 데이타를 수신하여 픽셀을 보간한 후 상기 보간된 픽셀을 이용하여 픽셀과 픽셀이 만나는 교차점을 보간하여 수정 영상 데이타를 생성하는 영상 처리부, 상기 영상 처리부로부터 상기 수정 영상 데이타를 수신하여 화면에 표시하는 표시부 및 상기 CMOS 이미지 센서, 상기 영상 처리부 및 상기 표시부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치를 제공할 수 있다.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직사각형 모양의 단위 픽셀 갖는 이미지의 센서를 나타낸 도면이다.
도 4와 같이 본 발명에 의한 이미지 센서는 단위 픽셀의 가로와 세로의 길이가 1 대 2의 비율을 가진 직사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는다. 본 발명에 의한 이미지 센서는 그 결과 동일한 가로와 세로가 동일한 해상도를 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 직사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 이미지 센서를 포함한 이미지 처리 장치의 블록구성도이다. 상기 도 5를 참조하면, 이미지 처리 장치는 CMOS 이미지 센서(510), 영상 처리부(520), 표시부(530) 및 제어부(540)를 포함할 수 있다. 구체적으로 CMOS 이미지 센서(510)는 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 여러 개의 픽셀이 2차원 구조로 배열되어 있고 각 픽셀은 빛의 밝기에 따라 이를 전기 신호로 변환시킨다. 이 전기 신호를 측정하면 각 픽셀에 들어오는 빛의 양을 알 수 있고, 이를 전기 신호로 변환하여 이용하여 픽셀 단위의 영상을 구성할 수 있는 데 이와 같이 빛의 양에 상응하는 전기 신호를 수치로 표현한 값을 픽셀값이라 한다. 여기서, 픽셀값은 0~255 사이의 값으로 표현될 수 있다
영상 처리부(520)는 상기 이미지 센서(510)에서 생성된 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 상기 표시부(530)의 크기에 맞도록 조정하며, 영상의 노이즈 제거, 보간(interpolation) 등의 처리를 한다. 영상 처리부(520)는 5× 5 마스크에서 픽셀을 보간하기 위해 4개의 라인 메모리를 구비할 수 있다.
표시부(530)는 상기 영상처리부(520)에서 출력되는 영상 데이타를 화면으로 표시한다. 여기서 상기 표시부(530)는 LCD를 사용할 수 있으며, 이런 경우 상기 표시부(530)는 LCD 제어부(LCD controller), 영상데이타를 저장할 수 있는 메모리 및 LCD 표시소자 등을 구비할 수 있다.
제어부(540)는 이미지 처리 장치의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
영상 처리부(520)가 이미지를 보간하는 과정에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다. 표시부(530)가 완전 색상(full color) 영상을 얻기 위해서는 각각의 픽셀에 대해 보다 많은 정보를 필요로 한다. 그런데 이미지 센서(510)의 픽셀들은 영상에 포함된 여러 개의 색상 중에서 단 하나의 색상에 대한 픽셀값을 추출하기 때문에 영상 처리부(520)는 RGB Bayer 패턴과 같은 색상 필터 어레이(CFA : Color Filter Array)를 이용하여 잃어버린 픽셀의 정보를 그 주위의 픽셀에 대한 정보를 이용하여 추론하여야 한다. 이러한 색상 필터 어레이를 이용하여 영상의 생상을 복구하는 것을 색상 보간(Color Interpolation)이라 한다.
도 6은 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 CMOS 이미지 센서를 포함한 영상처리장치가 영상 데이타를 보간하는 예을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 직사각형 모양의 단위 픽셀이 1/2 pitch 어긋나 있기 때문에 가로선과 세로선이 만나는 지점에 실제로 영상 데이타가 존재하지 않은 부분(600)이 생긴다. 영상 처리부(520)는 이 부분을 보간하여 가상의 영상 데이타를 추가함으로써 영상 데이타가 읽히는 라인수를 증가시키지 않고 해상도를 2배로 높일 수 있다. 그러나 상기 도 3에서 나타난 바와 같이 가로 세로 비율이 동일한 단위 픽셀을 사용하여 픽셀 어레이를 구성하는 경우, 상기 픽셀 어레이의 가로 세로 해상도가 동일하지 못한 문제점이 존재하였다. 즉, 보간하지 않은 화소의 수와 보간한 화소의 수를 합해 픽셀 데이터로 생각하면, 상기 픽셀 어레이를 구성하는 행과 열의 픽셀 데이터 수는 동일하지 않다. 이는 곧 상기 픽셀 어레이의 가로 세로 해상도가 서로 상이함을 의미한다.그러나, 본 발명은 상기 픽셀 어레이를 구성하는 단위 픽셀로 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 픽셀을 사용함으로써 상기 픽셀 어레이의 가로와 세로의 해상도 차이가 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 보다 상세히, 본 발명의 픽셀 어레이는 상기 도 6에 도시된 바와 같이 동일한 수의 행과 열의 보간하지 않은 화소와 보간한 화소로 이루어지는 픽셀 데이터 수를 가지게 된다. 즉, 상기 픽셀 어레이의 행과 열의 구분 없이 보간하지 않은 화소와 보간한 화소가 상기 픽셀 어레이에 번갈아 출력되므로써, 정사각형 모양의 단위픽셀을 갖는 경우와 달리 가로와 세로의 해상도가 동일한 화면을 얻을 수 있다.도 7은 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양의 단위 픽셀을 45도 회전시킨 CMOS 이미지 센서를 도시한 도면이다.도 7을 참조하면, 픽셀 어레이(700)를 중심으로 로 어드레스(row address)를 지정할 로우 디코더(row decoder)(730)가 픽셀 어레이(700)의 한쪽 방향에 배치되고, 픽셀의 데이터 출력이 연결되고 픽셀들의 칼럼 어드레스를 지정할 적어도 2개의 칼럼 디코더(column decoder)(710,720)가 픽셀 어레이(700)의 외측면을 따라 배치된다.상기에서와 같이 픽셀 어레이(700)를 전체적으로 45도 회전시키는 경우, 픽셀 데이터의 출력이 각각 2개의 칼럼 디코더(710,720)으로 나누어지게 되므로 칼럼 디코더의 설계가 쉬워지는 효과가 있다.상기 CMOS 이미지 센서를 구성하는 단위 픽셀은 직사각형 형태로 구성되며, 상기 직사각형 형태의 단위 픽셀이 가지는 효과는 상기 도 6에서 설명한 바와 같다.
본 발명의 사상에 따라 직사각형 모양의 단위 픽셀을 1/2 pitch 어긋나게 한 다음 45도 회전시킨 CMOS 이미지 센서를 구현할 경우 칼럼 디코더가 픽셀 어레이의 한 측면에 위치하는 것이 아니라 두 측면에 위치할 수 있기 때문에 column CDS 회로 등의 레이아웃(layout)이 쉬워지는 장점이 있다. 즉, 하나의 픽셀 어레이(700)에 적어도 2 이상의 칼럼 디코더가 포함되므로써, 상기 칼럼 디코더에 결합되는 다수 소자를 배치할 수 있는 공간적 여유가 배 이상 증가되는 효과를 가져올 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 정사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 이미지 센서에 비해 보간이 용이하여 실제 픽셀수보다 2배의 유효 픽셀을 갖기 때문에 감도는 유지하면서 2배의 해상도를 갖는 효과가 있다.
도 1은 정사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 CMOS 이미지 센서를 도면.
도 2는 CMOS 이미지 센서 중 단위 픽셀의 일반적인 3-T(3-transistor) 구조의 회로도.
도 3은 종래의 Honeycomb 구조의 이미지 센서에 의한 보간(Interpolation)을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직사각형 모양의 단위 픽셀 갖는 이미지의 센서를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 직사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 이미지 센서를 포함한 이미지 처리 장치의 블록구성도.
도 6은 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양의 단위 픽셀을 갖는 CMOS 이미지 센서를 포함한 영상처리장치가 영상 데이타를 보간하는 예를 나타낸 도면.

Claims (4)

  1. 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 가진 단위 픽셀로 구성된 2차원의 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로우 방향의 주소를 배정하는 로 디코더; 및
    상기 로우 디코더와 수직 방향의 픽셀 어레이 종단에 위치하여 로우 디코더에서 선택된 로우 방향의 각각의 픽셀에 대한 데이타를 추출하고, 상기 데이타를 증폭하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성하는 칼럼 디코더를 포함하는
    것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  2. 삭제
  3. 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 가지며, 45도 회전되어 배치되는 단위 픽셀을 포함하는 2차원의 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로우 방향의 주소를 배정하는 로 디코더; 및
    상기 45도 회전된 픽셀 어레이의 외측면을 따라 위치하는 2이상의 칼럼 디코더-상기 칼럼 디코더는 로우 디코더에서 선택된 로우 방향 각각의 픽셀에 대한 데이타를 추출하고, 상기 데이타를 증폭하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성함-를 포함하는
    것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
  4. 가로와 세로의 비율이 1 대 2인 직사각형 모양을 갖는 단위 픽셀을 구비하고 영상을 촬영하여 픽셀값을 포함한 영상 데이타를 생성하는 CMOS 이미지 센서;
    상기 CMOS 이미지 센서로부터 상기 영상 데이타를 수신하여 픽셀을 보간한 후 상기 보간된 픽셀을 이용하여 픽셀과 픽셀이 만나는 교차점을 보간하여 수정 영상 데이타를 생성하는 영상 처리부;
    상기 영상 처리부로부터 상기 수정 영상 데이타를 수신하여 화면에 표시하는 표시부; 및
    상기 CMOS 이미지 센서, 상기 영상 처리부 및 상기 표시부를 제어하는 제어부를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230012955A (ko) 2021-07-16 2023-01-26 삼성전기주식회사 이미지 센서, 카메라 모듈 및 이를 포함하는 전자기기

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101401207A (zh) * 2006-03-14 2009-04-01 （株）赛丽康 用于cmos图像传感器的像素阵列结构和方法
TWI504256B (zh) * 2008-04-07 2015-10-11 Sony Corp 固態成像裝置，其訊號處理方法，及電子設備
JP5134427B2 (ja) * 2008-04-30 2013-01-30 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
WO2011043025A1 (ja) * 2009-10-07 2011-04-14 パナソニック株式会社 固体撮像素子および撮像装置
KR101633397B1 (ko) * 2010-03-12 2016-06-27 삼성전자주식회사 영상 복원 장치, 영상 복원 방법 및 영상 복원 시스템
FR2968877A1 (fr) * 2010-12-14 2012-06-15 St Microelectronics Crolles 2 Pixel d'un capteur d'image
WO2013100034A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 富士フイルム株式会社 カラー撮像素子
US9363425B2 (en) 2012-12-06 2016-06-07 Semiconductor Components Industries, Llc Color filter arrangements for fused array imaging systems
CN104811634B (zh) 2013-12-29 2018-07-31 芯视达系统公司 支持多种电压的紧凑型行解码器
TWI554805B (zh) * 2014-12-12 2016-10-21 聯詠科技股份有限公司 顯示面板
CN104570531A (zh) * 2015-02-05 2015-04-29 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及显示装置
DE102015101902A1 (de) * 2015-02-10 2016-08-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Detektor und Lidar-System
US9716868B1 (en) 2016-03-03 2017-07-25 Omnivision Technologies, Inc. Color filter including diamond-shaped pixels
CN107529046B (zh) * 2017-02-23 2024-03-08 思特威(深圳)电子科技有限公司 一种色彩滤镜阵列及图像传感器
CN106921854B (zh) * 2017-03-24 2019-03-29 深圳安芯微电子有限公司 一种色彩滤镜阵列及图像传感器
JP2020031960A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 コニカミノルタ株式会社 放射線画像撮影装置及び放射線画像撮影システム
CN111818283A (zh) * 2020-07-13 2020-10-23 深圳市汇顶科技股份有限公司 三角形像素的图像传感器、电子设备及成像方法
TWI765755B (zh) * 2021-06-25 2022-05-21 啟碁科技股份有限公司 天線模組與無線收發裝置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6398147A (ja) * 1986-10-15 1988-04-28 Toshiba Corp 一次元固体撮像素子
JPH08251347A (ja) * 1995-03-09 1996-09-27 Fuji Xerox Co Ltd 同期加算式カラーリニアイメージセンサ
JP3724882B2 (ja) * 1996-08-14 2005-12-07 シャープ株式会社 カラー固体撮像装置
US7057656B2 (en) * 2000-02-11 2006-06-06 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Pixel for CMOS image sensor having a select shape for low pixel crosstalk
US8120690B2 (en) * 2001-04-12 2012-02-21 Nikon Corporation Imaging device
JP2004128193A (ja) 2002-10-02 2004-04-22 Iwate Toshiba Electronics Co Ltd Ｃｍｏｓイメージセンサ
US7742088B2 (en) * 2002-11-19 2010-06-22 Fujifilm Corporation Image sensor and digital camera
US20040174446A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-09 Tinku Acharya Four-color mosaic pattern for depth and image capture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230012955A (ko) 2021-07-16 2023-01-26 삼성전기주식회사 이미지 센서, 카메라 모듈 및 이를 포함하는 전자기기

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