KR100728469B1 - 칼라 필터 어레이용 단위 화소 및 이를 이용한이미지센서의 보간 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 두 배의 녹색 화소의 감도를 얻기 위해 녹색 단위 화소의 포토다이오드 면적을 두 배로 하여 두 개의 화소에 적용했던 게이트전극 및 배선 등을 절반으로 줄임으로써, 집적도를 향상시킬 수 있는 칼라 필터 어레이용 단위 화소를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 소정의 면적을 갖는 이미지센서의 칼라 필터 어레이용 단위 화소에 있어서, 상기 단위 화소 내의 일측에 제1면적을 갖는 제1색상의 화소; 및 상기 제1색상의 화소의 타측에 각각 제2면적을 갖는 제2, 3 색상의 화소를 포함하여 이루어지는 칼라 필터 어레이용 단위 화소를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 칼라 필터 어레이용 단위 화소가 배열된 칼라 필터 어레이를 포함하는 이미지센서의 보간 방법에 있어서, 해당 단위 화소 내의 상기 청색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 청색 화소 값의 평균으로 하고, 해당 단위 화소 내의 상기 적색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 적색 화소 값의 평균으로 하며, 해당 단위 화소 내의 상기 녹색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 녹색 화소 값의 평균으로 하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 보간 방법을 제공한다.
RGB, 포토다이오드, 단위 화소, 보간, CFA.
Description
도 1은 단위 화소를 이루는 CFA의 배열을 도시한 개략도,
도 2는 종래기술에 따른 보간 방법을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 칼라 필터 어레이용 단위 화소를 도시한 개략도,
도 4는 상기 칼라 필터 어레이용 단위 화소가 배열된 칼라 필터 어레이를 포함하는 이미지센서의 보간 방법을 도시한 개략도.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로 특히, 이미지센서 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칼라 필터 어레이(Colour Filter Array; 이하 CFA라 함)용 단위 화소(Unit fixel) 배치 및 보간(Interpolation) 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변 환시키는 반도체소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
한편, 이러한 이미지센서의 칼라 구현을 위해 RGB 등으로 구현된 CFA를 구비하여 원화상에 근접한 칼라를 구현하고자 하는 노력이 이어지고 있는 바, 잘 알려진 바와 같이, 칼라 보간은 이웃한 화소의 단위 색상값들로부터 해당 화소의 RGB 칼라 값을 유추하여 출력함으로써, 이미지센서의 저해상도 이미지 데이타를 고해상도 이미지 데이타로 변화하는 것이다.
도 1은 단위 화소를 이루는 CFA의 배열을 도시한 개략도이다.
칼라의 단위 화소(1) 자체는 인간의 눈에 민감한 색깔인 G(녹색)를 R(적색) 및 B(청색)에 비해 두 배 정도 많이 포함하므로 R 및 B에 비해 G를 도 1에 도시된 바와 같이, G1, G2로 나누어 두 배로 사용하고 있다.
그러나, 상기와 같은 배열에 의해 집적도는 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 도 2는 종래의 보간 방법을 도시한 개략도로서, 종래의 보간은 구현하고자 하는 영역(A)의 색상은 해당하는 그 자체의 색상이 아닌 인접한 8개 화소의 평균값을 통해 즉, A = (1+2+3+4+5+6+7+8)/8 과 같이 최종 출력을 계산하기 때문에 색 재현성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 두 배의 녹색 화소의 감도를 얻기 위해 녹색 단위 화소의 포토다이오드 면적을 두 배로 하여 두 개의 화소에 적용했던 게이트전극 및 배선 등을 절반으로 줄임으로써, 집적도를 향상시킬 수 있는 칼라 필터 어레이용 단위 화소를 제공하는데 그목적이 있다.
또한, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 동일한 칼라의 인접 칼라필터용 화소로 부터 그 평균값을 산출함으로써, 칼라의 재현성을 향상시킬 수 있는 이미지센서의 보간 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정의 면적을 갖는 이미지센서의 칼라 필터 어레이용 단위 화소에 있어서, 상기 단위 화소 내의 일측에 제1면적을 갖는 제1색상의 화소; 및 상기 제1색상의 화소의 타측에 각각 제2면적을 갖는 제2, 3 색상의 화소를 포함하여 이루어지는 칼라 필터 어레이용 단위 화소를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 칼라 필터 어레이용 단위 화소가 배열된 칼라 필터 어레이를 포함하는 이미지센서의 보간 방법에 있어서, 해당 단위 화소 내의 상기 청 색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 청색 화소 값의 평균으로 하고, 해당 단위 화소 내의 상기 적색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 적색 화소 값의 평균으로 하며, 해당 단위 화소 내의 상기 녹색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 녹색 화소 값의 평균으로 하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 보간 방법을 제공한다.
바람직하게, 본 발명의 상기 제1색상은 녹색이며, 상기 제2, 3 색상은 각각 적색 및 청색인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 칼라 필터 어레이용 단위 화소를 도시한 개략도이다.
이하, 도 3을 참조하면, X' ×Y'의 면적을 갖는 이미지센서의 칼라 필터 어레이용 단위 화소가 구비되어 있는 바, 상기 단위 화소 내의 일측에 제1면적을 갖는 G 화소와 상기 G 화소의 타측에 각각 제2면적을 갖는 B 및 R 화소가 구비되어 있다.
즉, 종래의 G1 및 G2로 분리되어 있던 G 화소를 하나의 면적인 G 화소로 함으로써, 각각의 포토다이오드에 연결된 게이트전극 및 금속 배선 등의 수를 줄일 수 있으므로 도 1에 도시된 종래의 X 보다 크기가 작은 X'를 구현할 수 있어 집적 도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 상기 칼라 필터 어레이용 단위 화소가 배열된 칼라 필터 어레이를 포함하는 이미지센서의 보간 방법을 도시한 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 해당 단위 화소 내의 청색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 청색 화소 값의 평균값 즉, B = (B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8)/8 으로 하고, 적색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 적색 화소 값의 평균값 즉, R = (R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8)/8 으로 하며, 녹색 화소의 값은, 인접한 8 개의 단위 화소의 녹색 화소 값의 평균 즉, G = (G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G8)/8 으로 한다.
따라서, 보간시 인접한 동일 색상의 화소값을 이용하여 보간하게 되므로 칼라 색상의 재현성을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 단위 화소 내의 각 색상 화소의 배치시 두개로 분리되어 있던 G 화소를 하나의 면적으로 구현함으로써, 금속배선 및 게이트전극 등을 절반으로 줄일 수 있어 집적도를 향상시킬 수 있으며, 상기한 단위 화소의 배열에 따라 보간시 인접한 8개의 단위 화소 중 동일 색상의 평균치를 이용할 수 있므로 칼라 색상의 재현성을 높일 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여 야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명은, 금속배선 및 게이트전극 형성을 절반 가량으로 줄일 수 있으며, 보간시 동일 색상 화소의 평균값을 통해 구현할 수 있어, 궁극적으로 이미지센서의 집적도 및 해상도를 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.
Claims (3)
- 소정의 면적을 갖는 이미지센서의 칼라 필터 어레이용 단위 화소에 있어서,상기 단위 화소 내의 일측에 제1 면적을 갖는 제1 색상의 화소; 및상기 제1색상의 화소의 타측에 각각 상기 제1 면적보다 작은 제2 면적을 갖는 제2 및 제3 색상의 화소를 포함하는 칼라 필터 어레이용 단위 화소.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 색상은 녹색이고, 상기 제2 색상은 적색이며, 상기 제3 색상은 청색인 칼라 필터 어레이용 단위 화소.
- 제 1 항 또는 제 2 항의 구성을 갖는 상기 칼라 필터 어레이용 단위 화소가 복수 개로 배열된 칼라 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서의 보간 방법에 있어서,해당 단위 화소 내의 상기 청색 화소의 값은, 해당 단위 화소를 둘러싸는 인접한 8 개의 단위 화소의 청색 화소 값의 평균으로 하고,해당 단위 화소 내의 상기 적색 화소의 값은, 해당 단위 화소를 둘러싸는 인접한 8 개의 단위 화소의 적색 화소 값의 평균으로 하며,해당 단위 화소 내의 상기 녹색 화소의 값은, 해당 단위 화소를 둘러싸는 인접한 8 개의 단위 화소의 녹색 화소 값의 평균으로 하는,이미지센서의 보간 방법.
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