KR102659142B1 - 솔리드-스테이트 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

제1 영역 및 제1 방향을 따라 제1 영역에 인접한 제2 영역을 갖는 솔리드-스테이트 이미지 센서가 제공된다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제1 영역에 배치된 제1 유닛 패턴을 포함한다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 또한, 제2 영역에 배치되고 제1 유닛 패턴에 대응하는 제2 유닛 패턴을 포함한다. 제1 유닛 패턴 및 제2 유닛 패턴은 각각, 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이를 포함한다. 제1 유닛 패턴 내의 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이는 제1 배열을 형성하고, 제2 유닛 패턴 내의 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이는 제2 배열을 형성하고, 제1 배열 및 제2 배열은 제1 대칭 축에 대해 대칭이다.

Description

솔리드-스테이트 이미지 센서{SOLID-STATE IMAGE SENSOR}
본 개시내용의 실시예들은 이미지 센서들에 관한 것으로, 특히, 대칭 패턴 설계를 갖는 솔리드-스테이트 이미지 센서들에 관한 것이다.
솔리드-스테이트 이미지 센서들(예컨대, 상보형 금속-산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서들)은 디지털 스틸-이미지 카메라들, 디지털 비디오 카메라들 등과 같은 다양한 이미지-캡처링 장치들에서 널리 사용되어 왔다. 솔리드-스테이트 이미지 센서의 감광 부분(예컨대, 광전 변환 엘리먼트)에서 수용되는 광의 양에 따라 신호 전하들이 생성될 수 있다. 추가하여, 감광 부분에서 생성되는 신호 전하들이 송신 및 증폭될 수 있고, 이에 의해, 이미지 신호가 획득된다.
일반적으로, 반복 베이어(Bayer) 패턴들이 전통적인 솔리드-스테이트 이미지 센서들에서 흔히 사용된다. 그러나, 광 소스에 가장 근접한 측의 각각의 유닛 패턴 내의 픽셀들이 서로 상이한 에너지를 갖기 때문에, 각각의 패턴에 위상 검출 오토 포커스(phase detection auto focus)(PDAF) 픽셀들이 있을 때, 대향 측들(예컨대, 좌측과 우측 또는 상측과 하측)의 패턴들은 상이하고 복잡한 이미지 신호 프로세싱(ISO)(신호 보상)을 채택할 필요가 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 대칭 패턴 설계를 갖고, 이는 이미지 신호 프로세싱(신호 보상)을 효과적으로 단순화할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 영역 및 제1 방향을 따라 제1 영역에 인접한 제2 영역을 갖는 솔리드-스테이트 이미지 센서가 제공된다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제1 영역에 배치된 제1 유닛 패턴을 포함한다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 또한, 제2 영역에 배치되고 제1 유닛 패턴에 대응하는 제2 유닛 패턴을 포함한다. 제1 유닛 패턴 및 제2 유닛 패턴은 각각, 일반 픽셀들(normal pixels) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(auto-focus pixel array)를 포함한다. 제1 유닛 패턴 내의 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이는 제1 배열을 형성하고, 제2 유닛 패턴 내의 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이는 제2 배열을 형성하고, 제1 배열 및 제2 배열은 제1 대칭 축에 대해 대칭이다.
일부 실시예들에서, 일반 픽셀들은 적어도 2개의 상이한 컬러들을 수용한다.
일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 제1 영역에 인접한 제3 영역을 갖고, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제3 영역에 배치되고 제1 유닛 패턴에 대응하는 제3 유닛 패턴을 더 포함한다. 제3 유닛 패턴은 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이를 포함하고, 제3 유닛 패턴 내의 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이는 제3 배열을 형성하고, 제1 배열 및 제3 배열은 제1 대칭 축에 수직인 제2 대칭 축에 대해 대칭이다.
일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제2 방향을 따라 제2 영역에 인접한 제4 영역을 갖고, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제4 영역에 배치되고 제2 유닛 패턴에 대응하는 제4 유닛 패턴을 더 포함한다. 제4 유닛 패턴은 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이를 포함하고, 제4 유닛 패턴 내의 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이는 제4 배열을 형성하고, 제2 배열 및 제4 배열은 제2 대칭 축에 대해 대칭이다.
일부 실시예들에서, 제1 유닛 패턴, 제2 유닛 패턴, 제3 유닛 패턴, 및 제4 유닛 패턴 각각은 (2n)2 픽셀 어레이이고, 여기서, n은 2 이상의 정수이다.
일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제1 유닛 패턴과 제2 유닛 패턴 사이에 배치된 제1 삽입 픽셀 어레이를 더 포함한다. 제1 삽입 픽셀 어레이는 제1 대칭 축과 중첩된다.
일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이는 또한 제3 유닛 패턴과 제4 유닛 패턴 사이에 배치된다.
일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이 내의 열들의 수는 n개이다.
일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이는 제1 유닛 패턴 및 제3 유닛 패턴의 제1 열에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제1 유닛 패턴과 제3 유닛 패턴 사이에 배치된 제2 삽입 픽셀 어레이를 더 포함한다. 제2 삽입 픽셀 어레이는 제2 대칭 축과 중첩된다.
일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이는 또한 제2 유닛 패턴과 제4 유닛 패턴 사이에 배치된다.
일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이 내의 행들의 수는 n개이다.
일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이는 제1 유닛 패턴 및 제2 유닛 패턴의 제1 행에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
일부 실시예들에서, 오토-포커스 픽셀 어레이는 p×q 픽셀 어레이이고, 여기서, p 및 q는 2n 미만의 정수들이다.
일부 실시예들에서, 제1 유닛 패턴, 제2 유닛 패턴, 제3 유닛 패턴, 및 제4 유닛 패턴 각각에 하나 초과의 오토-포커스 픽셀 어레이가 있다.
일부 실시예들에서, 일반 픽셀들은 제1 컬러 픽셀들 및 제2 컬러 픽셀들을 포함하고, 제1 컬러 픽셀들은 적어도 하나의 n2 픽셀 어레이로 배치되고, 제2 컬러 픽셀들은 적어도 하나의 n2 픽셀 어레이로 배치된다.
일부 실시예들에서, 제1 유닛 패턴 및 제2 유닛 패턴은 광 소스의 대향 측들에 위치된다.
일부 실시예들에서, 일반 픽셀들은 적색 컬러 필터들, 녹색 컬러 필터들, 청색 컬러 필터들, 황색 컬러 필터들, 백색 컬러 필터들, 시안색 컬러 필터들, 마젠타색 컬러 필터들, 또는 IR/NIR 컬러 필터들을 포함한다.
본 개시내용은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될 수 있다. 업계의 표준 관행에 따라, 다양한 특징부들이 실척대로 도시된 것이 아님을 유의하는 것이 유용하다. 실제로, 다양한 특징부들의 치수들은 논의의 명확성을 위해 임의로 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서를 예시하는 부분 평면도이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 다른 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서를 예시하는 부분 평면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 제1 유닛 패턴의 상이한 예들이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서를 예시하는 부분 평면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 다른 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서를 예시하는 부분 평면도이다.
도 6a 내지 도 6h는 제1 유닛 패턴의 상이한 예들이다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서를 예시하는 부분 평면도이다.
도 8은 본 개시내용의 일부 다른 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서를 예시하는 부분 평면도이다.
도 9a 내지 도 9h는 제1 유닛 패턴의 상이한 예들이다.
다음의 개시내용은 제공되는 내용의 상이한 특징들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다. 컴포넌트들 및 배열들의 특정 예들이 본 개시내용을 간략화하기 위해 아래에서 설명된다. 이들은, 당연히, 단지 예들일 뿐이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예컨대, 다음의 설명에서 제1 특징부가 제2 특징부 상에 형성되는 것은, 제1 특징부와 제2 특징부가 직접적으로 접촉하게 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 또한, 제1 특징부와 제2 특징부가 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 제1 특징부와 제2 특징부 사이에 추가적인 특징부들이 형성될 수 있는 실시예들을 포함할 수 있다.
게다가, "밑", "아래", "하부", "상", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은, 도면들에 예시되는 바와 같은, 하나의 엘리먼트 또는 특징부와 다른 엘리먼트들 또는 특징부의 관계를 설명하기 위한 설명의 편의를 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은, 도면들에 도시된 배향 이외에, 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다. 장치는 달리(90도 회전되거나 또는 다른 배향들로) 배향될 수 있고, 본원에서 사용되는 공간적으로 상대적인 설명자들은 그에 따라 유사하게 해석될 수 있다.
본 개시내용에서, "약", "대략", 및 "실질적으로"라는 용어들은, 전형적으로는 명시된 값의 +/- 20%, 더 전형적으로는 명시된 값의 +/- 10%, 더 전형적으로는 명시된 값의 +/- 5%, 더 전형적으로는 명시된 값의 +/- 3%, 더 전형적으로는 명시된 값의 +/- 2%, 더 전형적으로는 명시된 값의 +/- 1%, 그리고 한층 더 전형적으로는 명시된 값의 +/- 0.5%를 의미한다. 본 개시내용의 명시된 값은 대략적인 값이다. 즉, "약", "대략", 및 "실질적으로"라는 용어들의 구체적인 설명이 없는 경우, 명시된 값은 "약", "대략", 또는 "실질적으로"의 의미를 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함함)은 개시내용에 속해 있는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 예컨대, 일반적으로 사용되는 사전들에서 정의되는 용어들과 같은 용어들은 관련 기술의 맥락에서의 이들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본 개시내용의 실시예들에서 명백히 정의되지 않는 한, 이상적이거나 또는 과도하게 공식적인 의미로 해석되지 않을 것임이 이해되어야 한다.
본 개시내용은 다음의 실시예들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순성 및 명확성의 목적을 위한 것이고, 그 자체로, 논의되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)를 예시하는 부분 평면도이다. 더 구체적으로, 도 1은 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)의 픽셀 배열을 도시한다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 제1 영역(R1) 및 X-방향을 따라 제1 영역(R1)에 인접한 제2 영역(R2)을 갖는다(또는 이들로 분할됨). 더욱이, 도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 또한, X-방향에 수직인 Y-방향을 따라 제1 영역(R1)에 인접한 제3 영역(R3) 및 Y-방향을 따라 제2 영역(R2)에 인접한 제4 영역(R4)을 갖는다(또는 이들로 추가로 분할됨).
도 1을 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 제1 영역(R1)에 배치된 제1 유닛 패턴들(U1)을 포함한다. 예컨대, 제1 영역(R1)에 4개의 제1 유닛 패턴들(U1)이 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 제1 영역(R1) 내의 제1 유닛 패턴들(U1)의 수는 실제 필요들에 따라 변화될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 제2 영역(R2)에 배치되고 제1 유닛 패턴들(U1)에 대응하는 제2 유닛 패턴들(U2)을 포함한다. 즉, 제2 영역(R2)에 4개의 제2 유닛 패턴들(U2)이 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 제1 영역(R1) 내의 제1 유닛 패턴들(U1)의 수와 제2 영역(R2) 내의 제2 유닛 패턴들(U2)의 수는 동일하다는 것에 유의해야 한다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예들에서, 각각의 제1 유닛 패턴(U1) 및 각각의 제2 유닛 패턴(U2)은 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 일반 픽셀들은 적어도 2개의 상이한 컬러들을 수용한다. 즉, 일반 픽셀들은 적어도 2개의 상이한 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 일반 픽셀들은 서로 인접하게 배치될 수 있는 적어도 2개의 상이한 컬러 픽셀들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 일반 픽셀들은 픽셀들(R)이 적색 광을 수용하도록 적색 컬러 필터들을 포함하고; 일반 픽셀들은 또한, 픽셀들(G)이 녹색 광을 수용하도록 녹색 컬러 필터들을 포함하고; 일반 픽셀들은 추가로, 픽셀들(B)이 청색 광을 수용하도록 청색 컬러 필터들을 포함한다. 일부 다른 실시예들에서, 일반 픽셀들은 황색 컬러 필터들, 백색 컬러 필터들, 시안색 컬러 필터들, 마젠타색 컬러 필터들, 또는 IR/NIR 컬러 필터들을 포함한다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예들에서, 제1 유닛 패턴(U1) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 배열을 형성하고, 제2 유닛 패턴(U2) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제2 배열을 형성하고, 제1 배열 및 제2 배열은 제1 대칭 축(S1)에 대해 대칭이다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)은 4×4 픽셀 어레이이고, 각각의 제2 유닛 패턴(U2)은 4×4 픽셀 어레이이고, 제1 유닛 패턴(U1)의 제1 열 및 대응하는 제2 유닛 패턴(U2)의 제4 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(B), 및 픽셀(B)이 순서대로 배열되고, 제1 유닛 패턴(U1)의 제4 열 및 대응하는 제2 유닛 패턴(U2)의 제1 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(R), 픽셀(R), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열된다. 더욱이, 제1 유닛 패턴(U1)의 제1 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(R), 및 픽셀(R)이 순서대로 배열되고, 대응하는 제2 유닛 패턴(U2)의 제1 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(R), 픽셀(R), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열되고, 제1 유닛 패턴(U1)의 제4 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(B), 픽셀(B), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열되고, 대응하는 제2 유닛 패턴(U2)의 제4 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(B), 및 픽셀(B)이 순서대로 배열된다. 게다가, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이고, 제1 유닛 패턴(U1) 및 제2 유닛 패턴(U2)의 중앙들에 배치된다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 또한, 제3 영역(R3)에 배치되고 제1 유닛 패턴들(U1)에 대응하는 제3 유닛 패턴들(U3)을 포함한다. 즉, 제3 영역(R3)에 4개의 제3 유닛 패턴들(U3)이 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 제1 영역(R1) 내의 제1 유닛 패턴들(U1)의 수와 제3 영역(R3) 내의 제3 유닛 패턴들(U3)의 수는 동일하다는 것에 유의해야 한다. 유사하게, 각각의 제3 유닛 패턴(U3)은 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제3 유닛 패턴(U3) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제3 배열을 형성하고, 제1 배열 및 제3 배열은 제1 대칭 축(S1)에 수직인 제2 대칭 축(S2)에 대해 대칭이다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 제3 유닛 패턴(U3)은 4×4 픽셀 어레이이고, 제1 유닛 패턴(U1)의 제1 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(B), 및 픽셀(B)이 순서대로 배열되고, 대응하는 제3 유닛 패턴(U3)의 제1 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(B), 픽셀(B), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열되고, 제1 유닛 패턴(U1)의 제4 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(R), 픽셀(R), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열되고, 대응하는 제3 유닛 패턴(U3)의 제4 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(R), 및 픽셀(R)이 순서대로 배열된다. 더욱이, 제1 유닛 패턴(U1)의 제1 행 및 대응하는 제3 유닛 패턴(U3)의 제4 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(R), 및 픽셀(R)이 순서대로 배열되고, 제1 유닛 패턴(U1)의 제4 행 및 대응하는 제3 유닛 패턴(U3)의 제1 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(B), 픽셀(B), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열된다. 유사하게, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이고, 제3 유닛 패턴(U3)의 중앙에 배치된다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 제4 영역(R4)에 배치되고 제2 유닛 패턴들(U2)에 대응하는 제4 유닛 패턴들(U4)을 더 포함한다. 즉, 제4 영역(R4)에 4개의 제4 유닛 패턴들(U4)이 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 제2 영역(R2) 내의 제2 유닛 패턴들(U2)의 수와 제4 영역(R4) 내의 제4 유닛 패턴들(U4)의 수는 동일하다는 것에 유의해야 한다. 유사하게, 각각의 제4 유닛 패턴(U4)은 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제4 유닛 패턴(U4) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제4 배열을 형성하고, 제2 배열 및 제4 배열은 제2 대칭 축(S2)에 대해 대칭이다. 대안적으로, 제3 배열 및 제4 배열은 제1 대칭 축(S1)에 대해 대칭이다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 제4 유닛 패턴(U4)은 4×4 픽셀 어레이이고, 제2 유닛 패턴(U2)의 제1 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(R), 픽셀(R), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열되고, 대응하는 제4 유닛 패턴(U4)의 제1 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(R), 및 픽셀(R)이 순서대로 배열되고, 제2 유닛 패턴(U2)의 제4 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(B), 및 픽셀(B)이 순서대로 배열되고, 대응하는 제4 유닛 패턴(U4)의 제4 열에서 상단으로부터 하단으로 픽셀(B), 픽셀(B), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열된다. 더욱이, 제2 유닛 패턴(U2)의 제1 행 및 대응하는 제4 유닛 패턴(U4)의 제4 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(R), 픽셀(R), 픽셀(G), 및 픽셀(G)이 순서대로 배열되고, 제2 유닛 패턴(U2)의 제4 행 및 대응하는 제4 유닛 패턴(U4)의 제1 행에서 좌측으로부터 우측으로 픽셀(G), 픽셀(G), 픽셀(B), 및 픽셀(B)이 순서대로 배열된다. 유사하게, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이고, 제4 유닛 패턴(U4)의 중앙에 배치된다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
더 구체적으로, 광 소스(도시되지 않음)가 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)의 중앙에 배치될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 광들(L)을 방출할 수 있다. 이 실시예에서, 제1 유닛 패턴(U1) 및 제3 유닛 패턴(U3)은 실질적으로 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)(또는 광 소스)의 좌측에 배치되고, 제2 유닛 패턴(U2) 및 제4 유닛 패턴(U4)은 실질적으로 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)(또는 광 소스)의 우측에 배치된다. 다른 한편으로, 제1 유닛 패턴(U1) 및 제2 유닛 패턴(U2)은 실질적으로 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)(또는 광 소스)의 상측에 배치되고, 제3 유닛 패턴(U3) 및 제4 유닛 패턴(U4)은 실질적으로 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)(또는 광 소스)의 하측에 배치된다. 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)가 전술된 대칭 패턴 설계를 갖기 때문에, 대향 측들(예컨대, 좌측과 우측 또는 상측과 하측)의 패턴들이 상이하고 복잡한 이미지 신호 프로세싱(ISP)(신호 보상)을 채택할 필요가 없고, 이는 이미지 신호 프로세싱(신호 보상)을 효과적으로 단순화할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 4×4 픽셀 어레이이고, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 (2n)2 픽셀 어레이이고, 여기서, n은 2 이상의 정수이다. 일부 실시예들에서, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 p×q 픽셀 어레이이고, 여기서, p 및 q는 2n 미만의 정수들이다.
더욱이, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))에서, 픽셀들(R)은 하나의 2×2 픽셀 어레이로 배치되고, 픽셀들(G)은 2개의 2×2 픽셀 어레이들로 배치되고, 픽셀들(B)은 하나의 2×2 픽셀 어레이로 배치된다. 즉, 일부 실시예들에서, 컬러 픽셀들은 적어도 하나의 n2 픽셀 어레이로 배치되고, 여기서, n은 2 이상의 정수이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 다른 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)를 예시하는 부분 평면도이다. 더 구체적으로, 도 2는 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 픽셀 배열을 도시한다.
솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)와 유사한 구조를 갖는다. 즉, 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 제1 영역(R1), X-방향을 따라 제1 영역(R1)에 인접한 제2 영역(R2), X-방향에 수직인 Y-방향을 따라 제1 영역(R1)에 인접한 제3 영역(R3), 및 Y-방향을 따라 제2 영역(R2)에 인접한 제4 영역(R4)을 갖는다(또는 이들로 분할됨).
더욱이, 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 제1 영역(R1)에 배치된 제1 유닛 패턴들(U1), 제2 영역(R2)에 배치되고 제1 유닛 패턴들(U1)에 대응하는 제2 유닛 패턴들(U2), 제3 영역(R3)에 배치되고 제1 유닛 패턴들(U1)에 대응하는 제3 유닛 패턴들(U3), 및 제4 영역(R4)에 배치되고 제2 유닛 패턴들(U2)에 대응하는 제4 유닛 패턴들(U4)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유닛 패턴(U1) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 배열을 형성하고, 제2 유닛 패턴 형태들(U2) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제2 배열을 형성하고, 제3 유닛 패턴(U3) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제3 배열을 형성하고, 제4 유닛 패턴(U4) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제4 배열을 형성한다. 일부 실시예들에서, 제1 배열 및 제2 배열은 제1 대칭 축(S1)에 대해 대칭이고, 제1 배열 및 제3 배열은 제2 대칭 축(S2)에 대해 대칭이고, 제2 배열 및 제4 배열은 제2 대칭 축(S2)에 대해 대칭이다(또는 제3 배열 및 제4 배열은 제1 대칭 축(S1)에 대해 대칭임).
도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 제1 유닛 패턴들(U1)과 제2 유닛 패턴들(U2) 사이에 배치된 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 또한, 제3 유닛 패턴들(U3)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이에 배치된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제1 대칭 축(S1)과 중첩된다.
일부 실시예들에서, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 (2n)2 픽셀 어레이이고, 여기서, n은 2 이상의 정수이고, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1) 내의 열들의 수는 n개이다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 4×4 픽셀 어레이일 수 있고, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1) 내의 열들의 수는 2개일 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제1 유닛 패턴들(U1) 및 제3 유닛 패턴들(U3)의 제1 열에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다. 다시 말하면, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제2 유닛 패턴들(U2) 및 제4 유닛 패턴들(U4)의 마지막 열(도 2에 도시된 실시예에서의 제4 열)에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 또한, 제1 유닛 패턴들(U1)과 제3 유닛 패턴들(U3) 사이에 배치된 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 또한, 제2 유닛 패턴들(U2)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이에 배치된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제2 대칭 축(S2)과 중첩된다.
일부 실시예들에서, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 (2n)2 픽셀 어레이이고, 여기서, n은 2 이상의 정수이고, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2) 내의 행들의 수는 n개이다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 4×4 픽셀 어레이일 수 있고, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2) 내의 행들의 수는 2개일 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제1 유닛 패턴들(U1) 및 제2 유닛 패턴들(U2)의 제1 행에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다. 다시 말하면, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제3 유닛 패턴들(U3) 및 제4 유닛 패턴들(U4)의 마지막 행(도 2에 도시된 실시예에서의 제4 행)에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 제1 유닛 패턴들(U1)과 제2 유닛 패턴들(U2) 사이(또는 제3 유닛 패턴들(U3)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이)에 배치된 제1 삽입 픽셀 어레이(I1), 및 제1 유닛 패턴들(U1)과 제3 유닛 패턴들(U3) 사이(또는 제2 유닛 패턴들(U2)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이)에 배치된 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 해상도 저하를 추가로 개선할 수 있다.
전술한 실시예들에서, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이고, 각각의 유닛 패턴의 중앙에 배치되지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 3a 내지 도 3h는 제1 유닛 패턴(U1)의 상이한 예들이다. 도 3a 내지 도 3h에 도시된 제1 유닛 패턴들(U1) 각각은 도 1 또는 도 2에 도시된 제1 유닛 패턴(U1)을 대체하기 위해 사용될 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 및 제4 유닛 패턴(U4)은 제1 유닛 패턴(U1)에 따라 조정된다는 것에 유의해야 한다. 즉, 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 및 제4 유닛 패턴(U4) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)의 배열은 제1 유닛 패턴(U1) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)의 배열에 따라 변화될 수 있다. 게다가, 도 3a 내지 도 3h는 또한, 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4)의 상이한 예들일 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이지만, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 유닛 패턴(U1)의 중앙에 배치되지 않는다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)에 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(즉, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2))이 있다. 예컨대, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2)는 서로 인접해 있거나 또는 서로 분리된 2×1 픽셀 어레이들(또는 1×2 픽셀 어레이들)이다.
도 3e, 도 3f, 도 3g, 및 도 3h에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF)은 제1 유닛 패턴(U1)에서 상이한 위치들 상에 배치된 2×1 픽셀 어레이들(또는 1×2 픽셀 어레이들)이다. 각각의 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF, PDAF1, 또는 PDAF2) 내의 열들 및 행들의 수 및 하나의 제1 유닛 패턴(U1) 내의 오토-포커스 픽셀 어레이들의 수는 전술한 예들로 제한되지 않고, 이들은 실제 필요에 따라 조정될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(104)를 예시하는 부분 평면도이다. 더 구체적으로, 도 4은 솔리드-스테이트 이미지 센서(104)의 픽셀 배열을 도시한다.
솔리드-스테이트 이미지 센서(104)는 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)와 유사한 구조를 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 솔리드-스테이트 이미지 센서(104)의 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 6×6 픽셀 어레이이고, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))에서, 픽셀들(R)은 하나의 3×3 픽셀 어레이로 배치되고, 픽셀들(G)은 2개의 3×3 픽셀 어레이들로 배치되고, 픽셀들(B)은 하나의 3×3 픽셀 어레이로 배치되지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 5는 본 개시내용의 일부 다른 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(106)를 예시하는 부분 평면도이다. 더 구체적으로, 도 5는 솔리드-스테이트 이미지 센서(106)의 픽셀 배열을 도시한다.
솔리드-스테이트 이미지 센서(106)는 도 4에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(104)와 유사한 구조를 갖는다. 도 5를 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(106)는 제1 유닛 패턴들(U1)과 제2 유닛 패턴들(U2) 사이에 배치된 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 또한, 제3 유닛 패턴들(U3)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이에 배치된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제1 대칭 축(S1)과 중첩된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 6×6 픽셀 어레이일 수 있고, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1) 내의 열들의 수는 3개일 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제1 유닛 패턴들(U1) 및 제3 유닛 패턴들(U3)의 제1 열에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다. 다시 말하면, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제2 유닛 패턴들(U2) 및 제4 유닛 패턴들(U4)의 마지막 열(도 5에 도시된 실시예에서의 제6 열)에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
도 5를 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(106)는 또한, 제1 유닛 패턴들(U1)과 제3 유닛 패턴들(U3) 사이에 배치된 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 또한, 제2 유닛 패턴들(U2)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이에 배치된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제2 대칭 축(S2)과 중첩된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 6×6 픽셀 어레이일 수 있고, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2) 내의 행들의 수는 3개일 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제1 유닛 패턴들(U1) 및 제2 유닛 패턴들(U2)의 제1 행에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다. 다시 말하면, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제3 유닛 패턴들(U3) 및 제4 유닛 패턴들(U4)의 마지막 행(도 5에 도시된 실시예에서의 제6 행)에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
도 6a 내지 도 6h는 제1 유닛 패턴(U1)의 상이한 예들이다. 도 6a 내지 도 6h에 도시된 제1 유닛 패턴들(U1) 각각은 도 4 또는 도 5에 도시된 제1 유닛 패턴(U1)을 대체하기 위해 사용될 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 및 제4 유닛 패턴(U4)은 제1 유닛 패턴(U1)에 따라 조정된다는 것에 유의해야 한다. 즉, 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 및 제4 유닛 패턴(U4) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)의 배열은 제1 유닛 패턴(U1) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)의 배열에 따라 변화될 수 있다. 게다가, 도 6a 내지 도 6h는 또한, 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4)의 상이한 예들일 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이지만, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 유닛 패턴(U1)의 중앙에 배치되지 않는다. 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)에 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(즉, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2))이 있다. 예컨대, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2)는 서로 인접해 있는 2×1 픽셀 어레이들(또는 1×2 픽셀 어레이들)일 수 있다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)에 3개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(즉, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1), 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2), 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF3))이 있다. 예컨대, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1), 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2), 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF3)는 서로 인접해 있는 2×1 픽셀 어레이들(또는 1×2 픽셀 어레이들)일 수 있다.
도 6e 및 도 6f에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 유닛 패턴(U1)의 중앙에 배치되지 않은 1×3 픽셀 어레이(또는 3×1 픽셀 어레이)이다. 도 6g 및 도 6h에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 유닛 패턴(U1)의 중앙에 배치되지 않은 2×3 픽셀 어레이(또는 3×2 픽셀 어레이)이다. 각각의 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF, PDAF1, PDAF2, 또는 PDAF3) 내의 열들 및 행들의 수 및 하나의 제1 유닛 패턴(U1) 내의 오토-포커스 픽셀 어레이들의 수는 전술한 예들로 제한되지 않고, 이들은 실제 필요에 따라 조정될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(108)를 예시하는 부분 평면도이다. 더 구체적으로, 도 7은 솔리드-스테이트 이미지 센서(108)의 픽셀 배열을 도시한다.
솔리드-스테이트 이미지 센서(108)는 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)와 유사한 구조를 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 8×8 픽셀 어레이이고, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이이지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
더욱이, 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))에서, 픽셀들(R)은 하나의 4×4 픽셀 어레이로 배치되고, 픽셀들(G)은 2개의 4×4 픽셀 어레이들로 배치되고, 픽셀들(B)은 하나의 4×4 픽셀 어레이로 배치되지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 8은 본 개시내용의 일부 다른 실시예들에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(110)를 예시하는 부분 평면도이다. 더 구체적으로, 도 8은 솔리드-스테이트 이미지 센서(110)의 픽셀 배열을 도시한다.
솔리드-스테이트 이미지 센서(110)는 도 7에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(108)와 유사한 구조를 갖는다. 도 8을 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(110)는 제1 유닛 패턴들(U1)과 제2 유닛 패턴들(U2) 사이에 배치된 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 또한, 제3 유닛 패턴들(U3)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이에 배치된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제1 대칭 축(S1)과 중첩된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 8×8 픽셀 어레이일 수 있고, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1) 내의 열들의 수는 4개일 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제1 유닛 패턴들(U1) 및 제3 유닛 패턴들(U3)의 제1 열에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다. 다시 말하면, 제1 삽입 픽셀 어레이(I1)는 제2 유닛 패턴들(U2) 및 제4 유닛 패턴들(U4)의 마지막 열(도 8에 도시된 실시예에서의 제8 열)에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
도 8을 참조하면, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(110)는 또한, 제1 유닛 패턴들(U1)과 제3 유닛 패턴들(U3) 사이에 배치된 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 또한, 제2 유닛 패턴들(U2)과 제4 유닛 패턴들(U4) 사이에 배치된다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제2 대칭 축(S2)과 중첩된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 유닛 패턴(예컨대, 제1 유닛 패턴(U1), 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4))은 8×8 픽셀 어레이일 수 있고, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2) 내의 행들의 수는 4개일 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제1 유닛 패턴들(U1) 및 제2 유닛 패턴들(U2)의 제1 행에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다. 다시 말하면, 제2 삽입 픽셀 어레이(I2)는 제3 유닛 패턴들(U3) 및 제4 유닛 패턴들(U4)의 마지막 행(도 8에 도시된 실시예에서의 제8 행)에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시한다.
도 9a 내지 도 9h는 제1 유닛 패턴(U1)의 상이한 예들이다. 도 9a 내지 도 9h에 도시된 제1 유닛 패턴들(U1) 각각은 도 7 또는 도 8에 도시된 제1 유닛 패턴(U1)을 대체하기 위해 사용될 수 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.
제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 및 제4 유닛 패턴(U4)은 제1 유닛 패턴(U1)에 따라 조정된다는 것에 유의해야 한다. 즉, 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 및 제4 유닛 패턴(U4) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)의 배열은 제1 유닛 패턴(U1) 내의 일반 픽셀들(예컨대, 픽셀(R), 픽셀(G), 또는 픽셀(B)) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)의 배열에 따라 변화될 수 있다. 게다가, 도 9a 내지 도 9h는 또한, 제2 유닛 패턴(U2), 제3 유닛 패턴(U3), 또는 제4 유닛 패턴(U4)의 상이한 예들일 수 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)에 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF1) 및 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF2)이 있다. 예컨대, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2)는 2×2 픽셀 어레이들일 수 있고, 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF1) 및 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF2)은 서로 인접해 있을 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF)이 대각선으로 배열되고, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 2×2 픽셀 어레이일 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF1)과 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF2)이 서로 엇갈리게 배치되고, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2)는 1×2 픽셀 어레이들(또는 2×1 픽셀 어레이들)일 수 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 4개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF1)과 4개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF2)이 서로 엇갈리게 배치되고, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF1) 및 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF2)는 2×1 픽셀 어레이들(또는 1×2 픽셀 어레이들)일 수 있다.
도 9e에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)에 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF)이 있다. 예컨대, 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF)은 서로 분리된 3×1 픽셀 어레이들(또는 1×3 픽셀 어레이들)일 수 있다. 도 9f에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 유닛 패턴(U1)의 중앙에 배치되지 않은 2×3 픽셀 어레이(또는 3×2 픽셀 어레이)이다. 도 9g에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 유닛 패턴(U1)에 2개의 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF)이 있다. 예컨대, 오토-포커스 픽셀 어레이들(PDAF)은 서로 분리된 2×4 픽셀 어레이들(또는 4×2 픽셀 어레이들)일 수 있다. 도 9h에 도시된 바와 같이, 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF)는 제1 유닛 패턴(U1)의 중앙에 배치된 4×4 픽셀 어레이이다. 각각의 오토-포커스 픽셀 어레이(PDAF, PDAF1, 또는 PDAF2) 내의 열들 및 행들의 수 및 하나의 제1 유닛 패턴(U1) 내의 오토-포커스 픽셀 어레이들의 수는 전술한 예들로 제한되지 않고, 이들은 실제 필요에 따라 조정될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
요약하면, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 솔리드-스테이트 이미지 센서가 전술된 대칭 패턴 설계를 갖기 때문에, 대향 측들(예컨대, 좌측과 우측 또는 상측과 하측)의 패턴들이 상이하고 복잡한 이미지 신호 프로세싱(ISP)(신호 보상)을 채택할 필요가 없고, 이는 이미지 신호 프로세싱(신호 보상)을 효과적으로 단순화할 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서는 제1 삽입 픽셀 어레이 및 제2 삽입 픽셀 어레이를 포함할 수 있고, 이는 솔리드-스테이트 이미지 센서의 해상도 저하를 추가로 개선할 수 있다.
전술된 바는 당업자가 본 개시내용의 양태들을 더 잘 이해할 수 있도록 여러 개의 실시예들의 특징들을 약술한다. 당업자는, 본원에서 도입되는 실시예들의 동일한 이점들을 달성하고 그리고/또는 동일한 목적들을 수행하기 위한 다른 프로세스들 및 구조들을 설계 또는 수정하기 위한 기반으로서 당업자가 본 개시내용을 쉽게 사용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 당업자는 또한, 그러한 등가의 구성들이 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 이들이 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본원에 다양한 변화들, 치환들, 및 변경들을 할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 따라서, 보호 범위는 청구항들을 통해 결정되어야 한다. 추가하여, 본 개시내용의 일부 실시예들이 위에서 개시되어 있지만, 이들은 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 명세서 전반에 걸친 특징들, 이점들, 또는 유사한 언어에 대한 언급은 본 개시내용에 의해 실현될 수 있는 모든 특징들 및 이점들이 본 개시내용의 임의의 단일 실시예에 있어야 하거나 또는 임의의 단일 실시예에 있는 것을 암시하지 않는다. 오히려, 특징들 및 이점들을 나타내는 언어는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 이점, 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미하도록 이해된다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 특징들 및 이점들 및 유사한 언어에 대한 논의들은 동일한 실시예를 나타낼 수 있지만, 반드시 그러한 것은 아니다.
게다가, 본 개시내용의 설명된 특징들, 이점들, 및 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 당업자는, 본원의 설명을 고려하여, 본 개시내용이 특정 실시예의 특정 특징들 또는 이점들 중 하나 이상이 없이도 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 경우들에서, 본 개시내용의 모든 실시예들에 존재하지 않을 수 있는 추가적인 특징들 및 이점들이 특정 실시예들에서 인식될 수 있다.

Claims (11)

  1. 솔리드-스테이트 이미지 센서로서,
    제1 영역 및 제1 방향을 따라 상기 제1 영역에 인접한 제2 영역을 갖고,
    상기 솔리드-스테이트 이미지 센서는,
    상기 제1 영역에 배치된 제1 유닛 패턴; 및
    상기 제2 영역에 배치되고 상기 제1 유닛 패턴에 대응하는 제2 유닛 패턴;을 포함하고,
    상기 제1 유닛 패턴 및 상기 제2 유닛 패턴 각각은 일반 픽셀들 및 오토-포커스 픽셀 어레이를 포함하고,
    상기 제1 유닛 패턴 내의 상기 일반 픽셀들 및 상기 오토-포커스 픽셀 어레이는 제1 배열을 형성하고,
    상기 제2 유닛 패턴 내의 상기 일반 픽셀들 및 상기 오토-포커스 픽셀 어레이는 제2 배열을 형성하고,
    상기 제1 배열 및 상기 제2 배열은 제1 대칭 축에 대해 대칭이고,
    상기 솔리드-스테이트 이미지 센서는 상기 제1 유닛 패턴과 상기 제2 유닛 패턴 사이에 배치된 제1 삽입 픽셀 어레이를 더 포함하고,
    상기 제1 삽입 픽셀 어레이는 상기 제1 대칭 축과 중첩되는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일반 픽셀들은 적어도 2개의 상이한 컬러들을 수용하고,
    상기 일반 픽셀들은 적색 컬러 필터들, 녹색 컬러 필터들, 청색 컬러 필터들, 황색 컬러 필터들, 백색 컬러 필터들, 시안색 컬러 필터들, 마젠타색 컬러 필터들, 또는 IR/NIR 컬러 필터들을 포함하는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 솔리드-스테이트 이미지 센서는 상기 제1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 상기 제1 영역에 인접한 제3 영역을 갖고,
    상기 솔리드-스테이트 이미지 센서는,
    상기 제3 영역에 배치되고 상기 제1 유닛 패턴에 대응하는 제3 유닛 패턴을 더 포함하고,
    상기 제3 유닛 패턴은 상기 일반 픽셀들 및 상기 오토-포커스 픽셀 어레이를 포함하고,
    상기 제3 유닛 패턴 내의 상기 일반 픽셀들 및 상기 오토-포커스 픽셀 어레이는 제3 배열을 형성하고,
    상기 제1 배열 및 상기 제3 배열은 상기 제1 대칭 축에 수직인 제2 대칭 축에 대해 대칭인,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 솔리드-스테이트 이미지 센서는 상기 제2 방향을 따라 상기 제2 영역에 인접한 제4 영역을 갖고,
    상기 솔리드-스테이트 이미지 센서는,
    상기 제4 영역에 배치되고 상기 제2 유닛 패턴에 대응하는 제4 유닛 패턴을 더 포함하고,
    상기 제4 유닛 패턴은 상기 일반 픽셀들 및 상기 오토-포커스 픽셀 어레이를 포함하고, 상기 제4 유닛 패턴 내의 상기 일반 픽셀들 및 상기 오토-포커스 픽셀 어레이는 제4 배열을 형성하고, 상기 제2 배열 및 상기 제4 배열은 상기 제2 대칭 축에 대해 대칭인,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 유닛 패턴, 상기 제2 유닛 패턴, 상기 제3 유닛 패턴, 및 상기 제4 유닛 패턴 각각은 (2n)2 픽셀 어레이이고, 여기서, n은 2 이상의 정수인,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 삽입 픽셀 어레이는 또한 상기 제3 유닛 패턴과 상기 제4 유닛 패턴 사이에 배치되고, 상기 제1 삽입 픽셀 어레이 내의 열들의 수는 n개이고, 상기 제1 삽입 픽셀 어레이는 상기 제1 유닛 패턴 및 상기 제3 유닛 패턴의 제1 열에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시하는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유닛 패턴과 상기 제3 유닛 패턴 사이에 배치된 제2 삽입 픽셀 어레이를 더 포함하고,
    상기 제2 삽입 픽셀 어레이는 상기 제2 대칭 축과 중첩되는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 삽입 픽셀 어레이는 또한 상기 제2 유닛 패턴과 상기 제4 유닛 패턴 사이에 배치되고, 상기 제2 삽입 픽셀 어레이 내의 행들의 수는 n개이고, 상기 제2 삽입 픽셀 어레이는 상기 제1 유닛 패턴 및 상기 제2 유닛 패턴의 제1 행에서 제시되는 컬러들에 대응하는 컬러들을 제시하는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 오토-포커스 픽셀 어레이는 p×q 픽셀 어레이이고, 여기서, 상기 p 및 상기 q는 2n 미만의 정수들이고, 상기 제1 유닛 패턴, 상기 제2 유닛 패턴, 상기 제3 유닛 패턴, 및 상기 제4 유닛 패턴 각각에 하나 초과의 오토-포커스 픽셀 어레이가 있는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 일반 픽셀들은 제1 컬러 픽셀들 및 제2 컬러 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 컬러 픽셀들은 적어도 하나의 n2 픽셀 어레이로 배치되고, 상기 제2 컬러 픽셀들은 적어도 하나의 n2 픽셀 어레이로 배치되는,
    솔리드-스테이트 이미지 센서.
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