KR100660862B1 - 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법 - Google Patents

동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100660862B1
KR100660862B1 KR1020050015040A KR20050015040A KR100660862B1 KR 100660862 B1 KR100660862 B1 KR 100660862B1 KR 1020050015040 A KR1020050015040 A KR 1020050015040A KR 20050015040 A KR20050015040 A KR 20050015040A KR 100660862 B1 KR100660862 B1 KR 100660862B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel data
column
data
output
pixels
Prior art date
Application number
KR1020050015040A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060093913A (ko
Inventor
남정현
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050015040A priority Critical patent/KR100660862B1/ko
Priority to US11/360,374 priority patent/US7616241B2/en
Publication of KR20060093913A publication Critical patent/KR20060093913A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100660862B1 publication Critical patent/KR100660862B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상 장치 및 그 화소 데이터 독출 방법에 관한 것이다. 본 발명의 컬러 촬상 장치는 다수개의 레드 화소들과 다수개의 그린 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 열 어레이들과 다수개의 그린 화소들과 다수개의 블루 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 다른 열 어레이들이 수평으로 교대로 배열된 APS 어레이, 상기 APS 어레이의 일측 및 타측에 위치하며 각각 상기 열 어레이들 중 하나에 연결된 다수개의 열 선택부들, 상기 열 선택부들에 연결되며 상기 열 선택부들로부터 출력되는 화소 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 다수개의 아날로그-디지털 변환부들, 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 일시 저장하고 상기 저장된 화소 데이터를 순서에 따라 출력하는 제1 및 제2 칼럼 버퍼들, 및 상기 제1 및 제2 칼럼 버퍼들로부터 출력되는 화소 데이터를 수신하고 출력 모드에 따라 동일 색상의 화소 데이터를 1개 이상 가산하여 출력하는 후속 신호 처리부를 구비함으로써, 컬러 촬상 장치가 동영상 모드로 동작할 때 S/N비가 대폭적으로 향상된다.

Description

동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상 장치 및 그 화소 데이터 독출 방법{Color image sensing device for outputting by summing pixel data with identical color and method for reading the pixel data}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 컬러 촬상 장치의 주요부를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 컬러 촬상 장치가 동영상 모드로 동작할 때 데이터가 독출되는 화소들을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 촬상 장치의 주요부를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 APS 어레이의 일부를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 컬러 촬상 장치가 정지영상 모드로 동작할 때 도 4에 도시된 도시된 신호들의 타이밍도이다.
도 6은 도 3에 도시된 컬러 촬상 장치가 동영상 모드로 동작할 때 도 4에 도시된 신호들의 타이밍도이다.
도 7은 도 3에 도시된 후속 신호 처리부의 상세 블록도이다.
도 8a 내지 도 8h는 도 3에 도시된 컬러 촬상 장치가 동영상 모드로 동작할 때 데이터가 독출되는 화소들의 순서를 부분적으로 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 컬러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 컬러 촬상 장치에 관한 것으로서, 특히 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 독출할 수 있는 CIS(CMOS Image Sensor)형 컬러 촬상 장치 및 그 화소 데이터 독출 방법에 관한 것이다.
컬러 촬상 장치는 영상을 전기 신호로 변환하여 화면에 재생하는 장치이다. 컬러 촬상 장치로는 정지 영상을 화면으로 재생하는 디지털 스틸 카메라와 동영상을 화면으로 재생하는 캠코더 등이 있다.
컬러 촬상 장치는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하며, 상기 이미지 센서의 종류에 따라 CCD(Charge Coupled Device)형과 CIS형으로 분류된다. CCD형 촬상 장치는 CCD 이미지 센서를 구비하며, 상기 CCD 이미지 센서는 반도체 기판 상에 서로 근접한 위치에 배열된 다수개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 캐패시터들을 구비하여 외부에서 입력되는 광을 전기 신호로 변환한다. CIS형 촬상 장치는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 구비하며, 상기 CMOS 이미지 센서는 반도체 기판 상에 화소수만큼 형성된 다수개의 CMOS 트랜지스터들을 이용하여 외부에서 입력되는 광을 전기신호로 변환한다.
도 1은 종래의 컬러 촬상 장치의 주요부를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 컬러 촬상 장치(101)는 APS(Active Pixel Sensor; 이하, APS로 약칭) 어레이(Array)(111), 행 드라이버(row driver)(121), 제1 및 제2 데이터 처리부들(131,132) 및 멀티플렉서(141)를 구비한다. APS 어레이(111)는 다수개의 열 어레이들(111a∼111h) 및 수직 전송선(115)를 구비한다.
도 1을 참조하면, 행 드라이버(121)가 화소들(R11∼G88)을 어드레싱(addressing)하면, 어드레싱된 화소들로부터 데이터가 출력된다. 이 때, 홀수 열 어레이들(111a,111c,111e,111g)로부터 출력되는 데이터는 제2 데이터 처리부(132)로 전송되고, 짝수 열 어레이들(11b,111d,111f,111h)로부터 출력되는 데이터는 제1 데이터 처리부(131)로 전송된다. 제1 데이터 처리부(131)와 제2 데이터 처리부(132)는 입력되는 데이터를 증폭한 후 디지털 데이터로 변환하여 멀티플렉서(141)로 전송한다. 멀티플렉서(141)는 입력되는 데이터를 하나씩 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 컬러 촬상 장치(101)가 동영상 모드로 동작할 때 데이터가 독출되는 화소들을 보여준다. 도 2를 참조하면, 컬러 영상 장치(101)가 동영상 모드로 동작할 때, 인접한 4개의 화소들끼리 결합되어 독출되며, 이 때, 전 화소들(R11∼G88)의 데이터가 독출되는 것이 아니라 일부 화소들의 데이터는 독출되지 않는다.
컬러 영상 장치(101)가 1백만 화소들 이상으로 구성된 경우, 정지 영상 모드에서는 전 화소들(R11∼G88)의 데이터를 독출하여 고해상도로 영상을 재생하고, 동영상 모드에서는 부드러운 동영상을 위하여 저해상도로 영상을 재생한다.
이와 같이, 동영상 모드에서 부드러운 동영상을 재생하기 위하여 도 2와 같이 화소들을 어드레싱할 때에 일정 비율로 화소들을 스킵(skip)하여 독출하는 방법을 사용한다.
그런데, 화소들을 스킵하여 독출하게 되면, 공간 샘플링 윈도우(sampling window)가 좁아져 얼리어싱 노이즈(aliasing noise)가 발생하며, 또한 광 효율이 낮아져서 단일 화소의 감도 및 포화 신호량의 제한으로 인하여 S/N비가 매우 낮아지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 얼리어싱 노이즈가 감소되며 S/N비가 향상되는 컬러 촬상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술저 과제는 얼리어싱 노이즈가 감소되고 S/N비가 향상되는 컬러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은
다수개의 레드 화소들과 다수개의 그린 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 열 어레이들과, 다수개의 그린 화소들과 다수개의 블루 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 다른 열 어레이들이 수평으로 교대로 배열된 APS 어레이; 상기 APS 어레이의 일측 및 타측에 위치하며, 각각 상기 열 어레이들 중 하나에 연결된 다수개의 열 선택부들; 상기 열 선택부들에 연결되며, 상기 열 선택부들로부터 출력되는 화소 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 다수개의 아날로그-디지털 변환부들; 및 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 수신하고, 출력 모드에 따라 동일 색상의 화소 데이터를 1개 이상 가산하여 출력하는 후속 신호 처리부를 구비하는 컬러 촬상 장치를 제공한다.
바람직하기는, 상기 후속 신호 처리부는 입력되는 화소 데이터를 하나씩 출력하는 멀티플렉서와, 입력되는 화소 데이터를 하나로 가산하는 가산기, 및 상기 멀티플렉서와 가산기에 연결되며 상기 출력 모드가 정지 영상 모드이면 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 상기 멀티플렉서로 전달하고 상기 출력 모드가 동영상 모드이면 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터 중 동일 색상의 인접한 2개의 화소 데이터들끼리 묶어서 상기 가산기로 전송하는 제어부를 구비한다.
바람직하기는 또한, 상기 열 선택부들 중 서로 대응되는 열 선택부들은 서로 다른 열 어레이들을 선택하며, 상기 APS 어레이는 베이어 형태를 갖는다.
바람직하기는 또한, 상기 열 어레이들 중 수직으로 연속된 4개의 화소들마다 하나씩 연결되어 상기 화소들로부터 출력되는 화소 데이터를 증폭하는 출력 증폭기들을 더 구비하며, 상기 출력 증폭기들로부터 출력되는 화소 데이터를 상기 다수개의 열 선택부들로 전송하는 다수개의 수직 전송선들을 더 구비한다.
바람직하기는 또한, 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들 중 상기 APS 어레이의 일측에 위치한 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 일시 저장하고 상기 저장된 화소 데이터를 순서에 따라 상기 후속 신호 처리부로 전달하는 제1 칼럼 버퍼, 및 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들 중 상기 APS 어레이의 타측에 위치한 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 일시 저장하고 상기 저장된 화소 데이터를 순서에 따라 상기 후속 신호 처리부로 전달하는 제2 칼럼 버퍼를 더 구비한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은
레드 색상의 레드 화소와 그린 색상의 그린 화소 및 블루 색상의 블루 화소가 베이어 형태로 행열로 배열된 APS 어레이를 갖는 칼러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법에 있어서, (a) 소정의 열에 위치하며 서로 수직으로 인접한 동일 색상의 화소쌍들의 데이터를 가산 및 독출하여 소정의 채널로 전송하고, 상기 소정의 열에 인접한 다른 열에 위치하며 서로 수직으로 인접하면서도 상기 화소쌍들에 수평으로 인접한 다른 화소쌍들의 데이터를 가산 및 독출하여 상기 소정의 채널과는 다른 채널로 전송하는 단계; (b) 상기 소정의 채널로 전송된 화소 데이터와 상기 다른 채널로 전송된 데이터를 각각 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및 (c) 상기 디지털 데이터를 서로 가산하는 단계를 포함하는 컬러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법을 제공한다.
바람직하기는, 상기 (a) 단계는 상기 화소쌍들로부터 독출된 데이터를 증폭하여 상기 소정의 채널로 전송하고, 상기 다른 화소쌍들로부터 독출된 데이터를 증폭하여 상기 다른 채널로 전송하는 단계를 더 포함한다.
바람직하기는 또한, 상기 (a) 단계를 상기 APS 어레이의 모든 행열들에 대해 수행한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 촬상 장치의 주요부를 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 컬러 촬상 장치(301)는 APS 어레이(311), 행 드라이버(321), 다수개의 열 선택부들(331∼338), 다수개의 아날로그-디지털 변환부들(341∼348), 제1 및 제2 칼럼 버퍼들(351,352) 및 후속 신호 처리부(361)를 구비한다.
APS 어레이(311)는 화소들(R11∼G88), 다수개의 열 어레이들(311a∼311h) 및 다수개의 증폭기들(371a∼371q)을 포함한다.
APS 어레이(311)는 다수개의 레드 화소들과 다수개의 그린 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 홀수 열 어레이들(311a,311c,311e,311g)과, 다수개의 그린 화소들과 다수개의 블루 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 짝수 열 어레이들(311b,311d,311f,311h)을 구비한다. 홀수 열 어레이들(311a,311c,311e,311g)과 짝수 열 어레이들(311b,311d,311f,311h)은 수평으로 교대로 배열된 형태를 갖는다. 즉, 홀수 열 어레이들(311a,311c,311e,311g) 사이사이에 짝수 열 어레이들(311b,311d,311f,311h)이 배열된다.
상기 다수개의 레드 화소들 위에는 각각 레드 색상의 필터가 장착되며, 상기 다수개의 그린 화소들 위에는 각각 그린 색상의 필터가 장착되며, 상기 다수개의 블루 화소들 위에는 각각 블루 색상의 필터가 장착되어 있다. APS 어레이(311)는 베이어 형태를 갖는다. 화소들(R11∼G88)에 대한 구체적인 구성은 도 4를 통해서 상세히 설명하기로 한다.
증폭기들(371a∼371q)은 화소들(R11∼G88)에 연결되며, 화소들(R11∼G88)로부터 출력되는 데이터를 증폭하여 출력한다. 증폭기들(371a∼371q)은 각각 열 어레이들(311a∼311h) 중 수직으로 연속된 4개의 화소들마다 하나씩 연결된다. 따라서, 증폭기들(371a∼371h)은 각각 4개의 화소들로부터 출력되는 데이터를 증폭할 수 있다. 증폭기들(371a∼371q)의 구성에 대해서는 도 4를 통해서 상세히 설명하기로 한다.
증폭기들(371a∼371q)로부터 출력되는 화소 데이터는 다수개의 수직 전송선들(381)을 통해서 다수개의 열 선택부들(331∼338)로 전송된다.
열 선택부들(331∼338)은 APS 어레이(311)의 일측 및 타측에 나뉘어 배열된다. 열 선택부들(331∼338)은 각각 2개의 열 어레이들에 연결되며, 이들 중 하나를 선택한다. 이 때, 서로 대응되는 열 선택부들은 서로 다른 열 어레이들을 선택한다. 예컨대, 열 선택부(331)가 첫 번째 열 어레이(311a)를 선택하면, 이에 대응되는 열 선택부(335)는 두 번째 열 어레이(311b)를 선택하고, 반대로, 열 선택부(331)가 두 번째 열 어레이(311b)를 선택하면, 열 선택부(351)는 첫 번째 열 어레이(311a)를 선택한다. 이와 같이, 서로 대응되는 열 선택부들은 동시에 같은 열 어레이를 선택하지 않는다. 열 선택부들(331∼338)은 각각 스위칭 수단으로 구성될 수 있다.
아날로그-디지털 변환부들(341∼348))은 열 선택부들(331∼338)에 연결된다. 아날로그-디지털 변환부들(341∼348)은 열 선택부들(331∼338)로부터 출력되는 화소 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다.
제1 칼럼 버퍼(351)는 APS 어레이(311)의 일측에 위치한 아날로그-디지털 변환부들(341∼344)로부터 출력되는 화소 데이터를 수신하고, 정해진 순서에 따라 화소 데이터를 후속 신호 처리부(361)로 전달한다. 예컨대, 제1 칼럼 버퍼(351)는 첫 번째 열 어레이(311a)로부터 독출된 데이터(R11+R13)를 먼저 출력하며, 다음에 네 번째 열 어레이(311d)로부터 독출된 데이터(G41+G43)를 출력하며, 그 다음에 다섯 번째 열 어레이(311e)로부터 독출된 데이터(R51+R53)를 출력하며, 그 다음에는 여덟 번째 열 어레이(311h)로부터 독출된 데이터(G851+G83)를 출력한다. 이와 같은 순서대로 1∼4번째 행의 화소 데이터를 모두 출력하면, 다시 5∼8행째 행의 화소 데이터를 상기 순서대로 반복하여 독출한다.
제2 칼럼 버퍼(352)는 APS 어레이(311)의 타측에 위치한 아날로그-디지털 변환부들(345∼348)로부터 출력되는 화소 데이터를 수신하고, 정해진 순서에 따라 화소 데이터를 후속 신호 처리부(361)로 전달한다. 예컨대, 제2 칼럼 버퍼(352)는 세 번째 열 어레이(311c)로부터 독출된 데이터(R31+R33)를 먼저 출력하며, 다음에 두 번째 열 어레이(311b)로부터 독출된 데이터(G21+G23)를 출력하며, 그 다음에 일곱 번째 열 어레이(311g)로부터 독출된 데이터(R71+R73)를 출력하며, 그 다음에는 여섯 번째 열 어레이(311f)로부터 독출된 데이터(G61+G63)를 출력한다. 이와 같은 순서대로 1∼4번째 행의 화소 데이터를 모두 출력하면, 다시 5∼8행째 행의 화소 데이터를 상기 순서대로 반복하여 독출한다.
후속 신호 처리부(361)는 제1 및 제2 칼럼 버퍼들(351,352)로부터 전달되는 디지털 데이터를 수신하고, 출력 모드에 따라 동일 색상의 화소 데이터를 1개 이상 가산하여 출력한다. 후속 신호 처리부(361)에 대해서는 도 7을 통하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 APS 어레이(311)의 일부를 도시한 회로도이다. 구체적으로, 도 4는 어느 하나의 열 어레이에 포함된 4개의 화소들 및 이들에 연결된 증폭기의 회로도이다. 도 4는 4개의 포토 다이오드들(411∼414), 4개의 전송 트랜지스터들(421∼424), 리셋 트랜지스터(431), 선택 트랜지스터(441) 및 증폭 트랜지스터(451)를 보여준다.
포토 다이오드들(411∼414)은 광 신호를 전기 신호로 변환하여 저장한다.
증폭 트랜지스터(451)는 증폭기(도 3의 371a)의 역할을 수행한다.
전송 트랜지스터들(421∼424), 리셋 트랜지스터(431), 선택 트랜지스터(441) 및 증폭 트랜지스터(451)는 각각 NMOS 트랜지스터로 구성하는 것이 바람직하다.
포토 다이오드들(411∼414)에 저장된 데이터를 독출하기 위해서는 리셋 신호(RSi)와 선택 신호(SLi)가 논리 하이(logic high)로 액티브된다. 그러면, 리셋 트랜지스터(431)가 온(on)되어 노드(N1)에 전원 전압(VDD)이 인가되고, 선택 트랜지스터(441)가 온되어 증폭 트랜지스터(451)의 드레인에 전원전압(VDD)이 인가된다. 이 상태에서, 구동 신호들(TGAi,TGBi,TGCi,TGDi)이 논리 하이로 액티브이면 포토 다이오드들(411∼414)에 저장된 데이터가 노드(N1)의 전압과 합해져서 증폭 트랜지스터(451)의 게이트에 인가된다. 증폭 트랜지스터(451)는 입력되는 신호를 증폭하여 수직 전송선(381)으로 전달한다.
여기서, 구동 신호들(TGAi,TGBi,TGCi,TGDi)의 액티브 여부에 따라 포토 다이 오드들(411∼414)에 저장된 데이터의 독출 여부가 선택된다. 구동 신호들(TGAi,TGBi,TGCi,TGDi)의 액티브 여부는 컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 출력 모드에 의해 결정된다.
컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 출력 모드가 정지영상 모드일 때는 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 신호들(TGAi,TGBi,TGCi,TGDi)은 하나씩 순차적으로 액티브된다. 즉, 화소들(411∼414,421∼424)이 어드레싱된다. 그러면, 전송 트랜지스터들(421∼424))이 하나씩 순서대로 온되며, 이에 따라 포토 다이오드들(411∼414)에 저장된 데이터가 하나씩 순서대로 독출된다.
컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 출력 모드가 동영상 모드일 때는 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 신호들(TGAi,TGBi,TGCi,TGDi)은 2개씩 순차적으로 액티브된다. 예컨대, 첫 번째 구동 신호(TGAi)와 세 번째 구동 신호(TGCi)가 동시에 액티브되고, 이어서, 두 번째 구동 신호(TGBi)와 네 번째 구동 신호(TGDi)가 동시에 액티브된다. 그러면, 첫 번째 전송 트랜지스터(421)와 세 번째 전송 트랜지스터(423)가 동시에 온되어 첫 번째 포토 다이오드(411)와 세 번째 포토 다이오드(413)에 저장된 데이터가 독출되어 노드(N1)의 전압에 가산되어 증폭 트랜지스터(451)로 전달된다. 이어서, 두 번째 전송 트랜지스터(422)와 네 번째 전송 트랜지스터(424)가 동시에 온되어 두 번째 포토 다이오드(412)와 네 번째 포토 다이오드(414)에 저장된 데이터가 독출되어 노드(N1)의 전압에 가산되어 증폭 트랜지스터(451)로 전달된다.
도 7은 도 4에 도시된 후속 신호 처리부(361)의 상세 블록도이다. 도 7을 참조하면, 후속 신호 처리부(361)는 제어부(721), 멀티플렉서(722) 및 가산기(723) 를 구비한다.
멀티플렉서(722)는 제어부(721)로부터 전송되는 데이터를 순서대로 하나씩 출력한다. 즉, 멀티플렉서(722)는 제1 행의 데이터(R11,G21,R31,G41,R51,G61,R71,G81)를 순서대로 하나씩 출력하며, 동일한 방법으로 제2 행 내지 제8행의 데이터를 순서대로 하나씩 출력한다.
가산기(723)는 제어부(721)로부터 전송되는 데이터를 가산하여 하나의 데이터를 출력한다. 즉, 가산기(723)는 제1 열(도 3의 311a)의 수직으로 인접한 레드 화소들의 데이터(R11+R13)와 제3 열(도 3의 311c)의 수직으로 인접한 레드 화소들의 데이터(R31+R33)를 가산하여 출력하고, 이어서, 제2 열(도 3의 311b)의 수직으로 인접한 그린 화소들의 데이터(G21+G23)와 제4 열(도 3의 311d)의 수직으로 인접한 그린 화소들의 데이터(G41+G43)를 가산하여 출력한다. 이와 같은 방법으로, 제1 행 및 제3행의 화소들의 데이터를 모두 가산하여 출력한다. 이어서, 제2행 및 제4행의 화소들의 데이터와, 제5행 및 제7행의 화소들의 데이터, 및 제6행 및 제8행의 화소들의 데이터를 상기와 같은 방법으로 가산하여 출력한다.
제어부(721)는 칼럼 버퍼들(도 3의 351,352)로부터 전송되는 데이터를 수신한다. 제어부(721)는 컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 출력 모드가 정지 영상 모드이면 입력되는 데이터를 멀티플렉서(722)로 전송하고, 컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 출력 모드가 동영상 모드이면 입력되는 데이터 중 동일 색상의 인접한 2개의 화소 데이터들끼리 묶어서 가산기(723)로 전송한다.
도 8a 내지 도 8h는 도 3에 도시된 컬러 촬상 장치가 동영상 모드로 동작할 때 데이터가 독출되는 화소들의 순서를 부분적으로 보여준다. 도 8a 내지 도 8h에 도시된 바와 같이, 동일 색상이면서 인접한 4개의 화소들이 가산되어 독출된다.
이와 같이, 동일 색상의 인접한 4개의 화소들을 가산하여 독출함으로써, 해상도는 25%로 감소된다. 하지만, 전 화소의 데이터를 독출하기 때문에 얼리어싱 노이즈가 감소되며 S/N비가 향상된다.
예컨대, 종래의 방법으로 전 화소를 출력하는 경우 S/N비(SN1)는 아래 수학식 1과 같다.
Figure 112005009621939-pat00001
SN1 =
여기서, Spd는 하나의 화소의 데이터가 독출될 때 수광부(후속 신호 처리부의 데이터를 수신하는 장치)에서 출력되는 신호량이고, Npd는 상기 수광부에서 발생하는 잡음이며, Ntc는 하나의 화소에서 대응되는 아날로그 디지털 변환부 사이에서 발생하는 잡음이다.
그러나, 본 발명에 의해 전 화소를 출력하는 경우 S/N비(SN2)는 아래 수학식 2와 같다.
Figure 112005009621939-pat00002
SN2 =
저조도 촬영시 통상적으로 Npd≪Ntc 이므로, 이 때의 SN2는 SN1의 2.8배가 되며, 고온 동작시 Npd≫Ntc 이므로, 이 때의 SN2는 SN1의 2배가 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 SN비가 대폭적으로 향상된다.
도 9는 본 발명에 따른 컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 화소 데이터 독출 방법을 도시한 흐름도이다. 도 3을 참조하여 도 9에 도시된 흐름도를 설명하기로 한다. 도 9에 도시된 방법은 컬러 촬상 장치(도 3의 301)가 동영상 모드로 동작할 때 적용된다.
제1 단계(911)로써, 소정의 열에서 서로 수직으로 인접한 동일 색상의 화소쌍의 데이터를 가산하여 독출하고, 상기 소정의 열에 인접한 다른 열에서 상기 화소쌍과 동일 색상이고 서로 수직으로 인접하며 상기 화소쌍에 수평으로 인접한 다른 화소쌍의 데이터를 가산하여 독출한다. 상기 과정을 APS 어레이(도 3의 311)의 모든 행열들에 대해 수행한다.
제2 단계(921)로써, 상기 화소쌍으로부터 독출된 데이터를 증폭하여 상기 소정의 채널 즉, APS의 어레이(도 3의 311)의 일측에 배치된 아날로그 디지털 변환부들(도 3의 341∼344)로 전송하고, 상기 다른 화소쌍으로부터 독출된 데이터를 증폭하여 상기 다른 채널 즉, APS의 어레이(도 3의 311)의 타측에 배치된 아날로그 디지털 변환부들(도 3의 345∼348)로 전송한다.
제3 단계(931)로써, 상기 소정의 채널로 전송된 화소 데이터와 상기 다른 채널로 전송된 데이터를 각각 디지털 데이터로 변환한다.
제4 단계(941)로써, 상기 2개의 채널들에서 변환된 디지털 데이터를 서로 가산한다.
APS 어레이(도 3의 311)의 모든 화소들의 데이터가 독출될 때까지(945), 상 기 과정을 반복한다.
이와 같이, 컬러 촬상 장치(도 3의 301)가 동영상 모드로 동작할 때 APS에 어레이(도 3의 311)에 배열된 화소들 중 수직 및 수평으로 인접한 동일 색상의 4개의 화소들을 가산하여 독출할 수 있도록 구성함으로써, 전 화소들의 데이터를 독출되어 S/N비가 대폭적으로 향상된다.
도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이므로, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 컬러 촬상 장치(도 3의 301)가 동영상 모드로 동작할 때 APS에 어레이(도 3의 311)에 배열된 화소들 중 수직 및 수평으로 인접한 동일 색상의 4개의 화소들을 가산하여 독출할 수 있도록 구성함으로써, 전 화소들의 데이터를 독출할 수가 있다. 따라서, S/N비가 대폭적으로 향상된다.
또, APS 어레이(도 3의 311)에서 수직으로 인접한 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 독출할 때, 서로 다른 채널들을 통하여 독출함으로써 동일 색상의 화소 데이터끼리 간섭을 일으키지 않게 되어 얼리어싱 노이즈가 감소된다.
또한, APS 어레이(도 3의 311)에서 수직으로 인접한 동일 색상의 화소 데이 터를 1차로 가산하고, 후속 신호 처리부(도 3의 361)에서 2차로 가산함으로써 후속 신호 처리부(도 3의 361)의 후단에 별도의 데이터 가산 수단이 불필요하게 된다. 따라서, 화소 데이터의 독출 시간이 빨라지고, 컬러 촬상 장치(도 3의 301)의 제조 가격도 감소된다.

Claims (10)

  1. 다수개의 레드 화소들과 다수개의 그린 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 열 어레이들과, 다수개의 그린 화소들과 다수개의 블루 화소들이 수직으로 교대로 배열된 다수개의 다른 열 어레이들이 수평으로 교대로 배열된 APS 어레이;
    상기 APS 어레이의 일측 및 타측에 위치하며, 각각 상기 열 어레이들 중 하나에 연결된 다수개의 열 선택부들;
    상기 열 선택부들에 연결되며, 상기 열 선택부들로부터 출력되는 화소 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 다수개의 아날로그-디지털 변환부들;
    상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들 중 상기 APS 어레이의 일측에 위치한 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 일시 저장하고, 상기 저장된 화소 데이터를 순서에 따라 출력하는 제1 칼럼 버퍼;
    상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들 중 상기 APS 어레이의 타측에 위치한 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 일시 저장하고, 상기 저장된 화소 데이터를 순서에 따라 출력하는 제2 칼럼 버퍼; 및
    상기 제1 및 제2 칼럼 버퍼들로부터 출력되는 화소 데이터를 수신하고, 출력 모드에 따라 동일 색상의 화소 데이터를 1개 이상 가산하여 출력하는 후속 신호 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 후속 신호 처리부는
    입력되는 화소 데이터를 하나씩 출력하는 멀티플렉서;
    입력되는 화소 데이터를 하나로 가산하는 가산기; 및
    상기 멀티플렉서와 가산기에 연결되며, 상기 출력 모드가 정지 영상 모드이면 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터를 상기 멀티플렉서로 전달하고, 상기 출력 모드가 동영상 모드이면 상기 다수개의 아날로그-디지털 변환부들로부터 출력되는 화소 데이터 중 동일 색상의 인접한 2개의 화소 데이터들끼리 묶어서 상기 가산기로 전송하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열 선택부들 중 서로 대응되는 열 선택부들은 서로 다른 열 어레이들을 선택하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열 어레이들 중 수직으로 연속된 4개의 화소들마다 하나씩 연결되어 상기 화소들로부터 출력되는 화소 데이터를 증폭하는 출력 증폭기들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 출력 증폭기들로부터 출력되는 화소 데이터를 상기 다수개의 열 선택부들로 전송하는 다수개의 수직 전송선들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 APS 어레이는 베이어 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치.
  8. 레드 색상의 레드 화소와 그린 색상의 그린 화소 및 블루 색상의 블루 화소가 베이어 형태로 행열로 배열된 APS 어레이를 갖는 칼러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법에 있어서,
    (a) 소정의 열에 위치하며 서로 수직으로 인접한 동일 색상의 화소쌍들의 데이터를 가산 및 독출하여 소정의 채널로 전송하고, 상기 소정의 열에 인접한 다른 열에 위치하며 서로 수직으로 인접하면서도 상기 화소쌍들에 수평으로 인접한 다른 화소쌍들의 데이터를 가산 및 독출하여 상기 소정의 채널과는 다른 채널로 전송하는 단계;
    (b) 상기 화소쌍들로부터 독출된 데이터를 증폭하여 상기 소정의 채널로 전송하고, 상기 다른 화소쌍들로부터 독출된 데이터를 증폭하여 상기 다른 채널로 전송하는 단계;
    (c) 상기 소정의 채널로 전송된 화소 데이터와 상기 다른 채널로 전송된 데이터를 각각 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및
    (d) 상기 디지털 데이터를 서로 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 (a) 단계를 상기 APS 어레이의 모든 행열들에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 컬러 촬상 장치의 화소 데이터 독출 방법.
KR1020050015040A 2005-02-23 2005-02-23 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법 KR100660862B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050015040A KR100660862B1 (ko) 2005-02-23 2005-02-23 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법
US11/360,374 US7616241B2 (en) 2005-02-23 2006-02-23 Color image sensing device and pixel data reading method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050015040A KR100660862B1 (ko) 2005-02-23 2005-02-23 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060093913A KR20060093913A (ko) 2006-08-28
KR100660862B1 true KR100660862B1 (ko) 2006-12-26

Family

ID=37082799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050015040A KR100660862B1 (ko) 2005-02-23 2005-02-23 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7616241B2 (ko)
KR (1) KR100660862B1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4107269B2 (ja) * 2004-02-23 2008-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP4501750B2 (ja) * 2005-03-29 2010-07-14 セイコーエプソン株式会社 検出装置および認証装置
US8462220B2 (en) * 2007-05-09 2013-06-11 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus for improving low-light performance for small pixel image sensors
JP4386118B2 (ja) 2007-08-31 2009-12-16 ソニー株式会社 撮像回路
FR2923339B1 (fr) * 2007-11-05 2009-12-11 Commissariat Energie Atomique Procede de lecture d'une matrice bidimensielle de pixels et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede
US8350940B2 (en) * 2009-06-08 2013-01-08 Aptina Imaging Corporation Image sensors and color filter arrays for charge summing and interlaced readout modes
KR20120022034A (ko) * 2010-08-31 2012-03-09 삼성전자주식회사 픽셀 데이터의 고속 출력을 위한 이미지 센서
US8817153B2 (en) * 2011-07-25 2014-08-26 Aptina Imaging Corporation Column parallel readout image sensors with shared column analog-to-digital converter circuitry
JP6274904B2 (ja) * 2014-02-25 2018-02-07 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
KR102087360B1 (ko) 2018-06-11 2020-04-23 성균관대학교산학협력단 저전력 멀티 모드 데이터 패스를 이용한 cis 시스템 및 그 처리 방법
KR20210147694A (ko) 2020-05-29 2021-12-07 삼성전자주식회사 이미지 신호 프로세서, 이미지 프로세싱 방법 및 그 전자 장치
KR20210156553A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치 및 그의 동작 방법
CN115002371A (zh) 2022-05-31 2022-09-02 成都微光集电科技有限公司 像素处理电路及其读取方法、图像传感器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001292453A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Canon Inc カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2931520B2 (ja) 1993-08-31 1999-08-09 三洋電機株式会社 単板式カラービデオカメラの色分離回路
US5475425B1 (en) * 1994-01-25 2000-07-25 Przyborski Production Apparatus and method for creating video ouputs that emulate the look of motion picture film
US6011583A (en) * 1995-09-08 2000-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Image sensing apparatus using a non-interlace or progressive scanning type sensing device
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
US6885396B1 (en) * 1998-03-09 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Readout circuit with gain and analog-to-digital a conversion for image sensor
US6512546B1 (en) * 1998-07-17 2003-01-28 Analog Devices, Inc. Image sensor using multiple array readout lines
EP1011262A1 (en) * 1998-12-10 2000-06-21 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method and device for determining corrected colour aspects of a pixel in an imaging device
US6661457B1 (en) * 1999-03-22 2003-12-09 Biomorphic Vlsi, Inc. Pixel read-out architecture
US7133073B1 (en) * 1999-08-19 2006-11-07 Dialog Imaging Systems Gmbh Method and apparatus for color interpolation
JP3458080B2 (ja) 1999-10-19 2003-10-20 松下電器産業株式会社 カラー撮像装置
JP2001156281A (ja) 1999-11-26 2001-06-08 Sony Corp 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム
US7005628B2 (en) * 2001-04-19 2006-02-28 Micron Technology, Inc. Amplifier with variable signal gain and matched gain bandwidth
JP3879987B2 (ja) * 2002-04-10 2007-02-14 日本ビクター株式会社 撮像装置
JP2004147092A (ja) * 2002-10-24 2004-05-20 Canon Inc 信号処理装置、撮像装置、及び制御方法
JP3877695B2 (ja) 2003-04-03 2007-02-07 松下電器産業株式会社 カラー固体撮像装置
JP3991011B2 (ja) * 2003-06-20 2007-10-17 キヤノン株式会社 画像信号処理装置
US7714890B2 (en) * 2005-04-26 2010-05-11 Olympus Imaging Corp. Image pickup apparatus and method for controlling pixel reading using a shake determination

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001292453A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Canon Inc カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
13292453

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060093913A (ko) 2006-08-28
US7616241B2 (en) 2009-11-10
US20060227228A1 (en) 2006-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100660862B1 (ko) 동일 색상의 화소 데이터를 가산하여 출력하는 컬러 촬상장치 및 그 화소 데이터 독출 방법
KR101159014B1 (ko) ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서, 이를 포함하는 카메라 및 ｘ-ｙ 어드레싱 가능한 이미지 센서의 동작 방법
JP5290923B2 (ja) 固体撮像装置および撮像装置
US7990448B2 (en) Solid-state image pickup apparatus and method for driving the same
US6992341B2 (en) Amplifying solid-state image pickup device
KR101204571B1 (ko) 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법 및 카메라
KR101241702B1 (ko) 고체 촬상 소자, 그 구동 방법 및 촬상 장치
JP4497872B2 (ja) 撮像装置
EP1416721A2 (en) Image pickup apparatus
JP2006253876A (ja) 物理量分布検知装置および物理量分布検知装置の駆動方法
JP2006073733A (ja) 固体撮像装置及び固体撮像システム
JP5895525B2 (ja) 撮像素子
US8754971B2 (en) Image sensing apparatus and image capturing system
KR100823376B1 (ko) 촬상장치 및 촬상시스템
JP2006295620A (ja) 固体撮像素子
US8547458B2 (en) Solid-state image pickup device
JP3956875B2 (ja) 固体撮像装置
JP5511205B2 (ja) 撮像装置及び撮像方法
JP4848349B2 (ja) 撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法
JP2007074630A (ja) 固体撮像素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131129

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee