KR20130108032A

KR20130108032A - 이미지 센서 및 그 동작 방법

Info

Publication number: KR20130108032A
Application number: KR1020120090027A
Authority: KR
Inventors: 윤영환
Original assignee: 에스케이하이닉스 주식회사
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-10-02
Also published as: KR102003815B1

Abstract

본 기술은 넓은 동적 범위를 가지면서도 빠르게 이미지 데이터를 획득하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이미지 센서는 다수의 로우와 컬럼으로 배치된 다수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 픽셀 어레이에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 데이터 샘플링부를 포함한다.

Description

이미지 센서 및 그 동작 방법{IMAGE SENSOR AND OPERATING METHOD OF SAME}

본 발명은 이미지 센서 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 이미지통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다.

카메라 모듈은 기본적으로 이미지 센서를 포함한다. 일반적으로, 이미지 센서라 함은 광학 이미지(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 소자를 말한다. 이러한 이미지 센서로는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device, 이하, CCD라 함)와 시모스(CMOS; Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서가 널리 사용되고 있다.

CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소모가 많으며, 제조공정시 마스크 공정 수가 많아 공정이 복잡하고, 시그날 프로세싱 회로(signal processing circuit)를 칩 내에 구현할 수 없어 원 칩(one chip)화가 어렵다는 등의 여러 단점이 있다. 이에 반해, 시모스 이미지 센서는 하나의 단일 칩 상에 제어, 구동 및 신호 처리 회로의 모놀리식 집적화가 가능하기 때문에 최근에 보다 주목을 받고 있다. 게다가, 시모스 이미지 센서는 저전압 동작 및 저전력 소모, 주변기기와의 호환성 및 표준 CMOS 제조 공정의 유용성으로 인하여 기존의 CCD에 비해 잠재적으로 적은 비용을 제공한다.

이미지 센서의 성능을 나타내기 위한 하나의 기준으로 동적 범위(dynamic range)라는 것이 있다. 동적범위란 일반적으로 입력 신호를 왜곡하지 않으면서 신호를 처리할 수 있는 최대 범위를 나타내며 이미지 센서의 경우에는 동적 범위가 넓을수록 넓은 범위의 명도 변화에 관계없이 좋은 이미지를 얻을 수 있다.

이미지 센서의 동적 범위는 이미지 센서에서 처리하는 데이터의 양에 비례하는데 이미지 센서가 처리할 수 있는 데이터의 양은 한계가 있으므로 이미지 센서를 통해 자연계의 동적 범위를 모두 표현할 수 없다. 이미지 센서를 통해 획득한 이미지의 동적 범위가 부족한 경우, 이미지의 히스토그램은 어두운 영역에 치우쳐 있거나, 밝은 영역에 치우쳐져 빛이 포화될 수 있다. 이러한 경우, 실제 밝기가 서로 다른 부분이라도 획득된 이미지에서는 어두운 영역이 좁은 동적 범위 내에 몰려있거나, 밝은 영역에서 빛이 포화되어 이미지 내 객체의 구별이 어려운 경우가 있다. 심한 경우에는 실제로 객체가 있음에도 불구하고, 부족한 동적 범위로 인하여 객체가 보이지 않을 수도 있다.

이미지 센서는 센서에 포함된 각 픽셀을 통해 입사된 빛에 응답하여 생성된 광전하를 집적하여 광신호를 전기적 신호로 바꿈으로써 이미지을 획득한다. 자연계의 실제 모습을 그대로 획득하는 것이 일반적인 경우이나, 이미지 센서는 빛을 모으는 집적 시간에 따라 이미지을 실제보다 더욱 어둡게 혹은 더욱 밝게 얻을 수 있다. 즉, 이미지 센서에서 빛을 오래 모을수록 더욱 밝은 이미지을 얻을 수 있다. 따라서, 어두운 영역의 집적 시간은 짧고, 너무 밝아 포화된 영역의 집적 시간은 긴 것으로 볼 수 있다.

이미지 센서의 동적 범위를 넓이기 위한 방법으로 한국특허출원 제10-2007-0064613호(발명의 명칭: "이미지 동적 범위 향상 방법 및 장치")(본 출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 함) 등을 참조할 수 있다. 한국특허출원 제10-2007-0064613호에서는 빛(또는 광전하)의 집적시간(integration time)이 길수록 어두운 영역의 계조 표현력이 풍부해지고 집적시간이 짧을수록 밝은 영역의 계조 표현력이 풍부해진다는 성질을 이용하여 이미지 센서에 의해 획득된 이미지의 동적 범위를 넓히려는 시도를 하고 있다.

보다 자세히 살펴보면 다수의 픽셀이 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서에서 일부의 로우들(이하 제1로우라 함)의 픽셀들은 집적시간을 길게 설정하고 일부 로우들과 인접한 나머지 로우들(이하 제2로우라 함)의 픽셀들은 집적시간을 짧게 설정한다. 그리고 제1로우들의 픽셀들의 데이터 및 제2로우들의 픽셀들의 데이터를 저장하고, 이들을 보간(interpolation)하여 이미지를 구성하는 새로운 데이터를 생성함으로써 집적시간이 긴 경우와 집적시간이 짧은 경우의 장점을 모두 수용하고 있다.

그러나 하나의 로우에 포함된 픽셀의 데이터와 다른 로우에 포함된 픽셀의 데이터를 보간하기 위해서는 일반적으로 위 두 로우에 포함된 픽셀의 데이터를 먼저 저장하고 이를 계산하여 새로운 데이터를 생성해야 한다. 따라서 데이터를 저장하기 위한 메모리로 인해 칩의 면적이 증가하고 계산이 오래 걸려 이미지 데이터를 획득하는데 오랜 시간이 걸린다.

본 발명은 집적시간이 다른 픽셀의 데이터를 함께 샘플링하고 샘플링된 데이터의 값의 보정값을 계산하여 이미지를 획득함으로써 이미지를 획득하는 속도는 빨라지면서(프레임 레이트가 증가함) 넓은 동적 범위를 가지는 이미지 센서 및 그 동작 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 집적시간이 다른 픽셀의 데이터를 함께 샘플링하고 이 데이터를 따로 저장할 필요 없이 바로 보정값을 계산하므로 집적시간이 다른 픽셀의 데이터를 저장하기 위한 메모리가 필요 없으므로 메모리를 포함하지 않아 면적을 줄인 이미지 센서 및 그 동작 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 이미지 센서는 다수의 로우와 컬럼으로 배치된 다수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 픽셀 어레이에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 데이터 샘플링부를 포함할 수 있다.

상기 데이터 샘플링부는 각각 상기 다수의 컬럼 중 하나 이상의 컬럼에 대응하며 자신에게 대응하는 컬럼에서 출력된 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 상기 데이터로 변환하는 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부; 각각 상기 다수의 컬럼 중 하나 이상의 컬럼에 대응하며 자신에게 대응하는 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 출력신호를 상기 아날로그 디지털 변환부로 전달하거나 차단하는 하나 이상의 전압 전달부; 및 상기 제1로우가 선택된 구간에서 상기 하나 이상의 전압 전달부 중 하나 이상의 제1컬럼 그룹에 포함된 컬럼에 대응하는 전압 전달부를 활성화하고, 상기 제2로우가 선택된 구간에서 상기 하나 이상의 전압 전달부 중 상기 하나 이상의 제2컬럼 그룹에 포함된 컬럼에 대응하는 전압 전달부를 활성화하는 제어부를 포함할 수 있다.

이미지 센서는 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값과 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값의 보정값을 계산하는 보정부를 더 포함할 수 있다.

또한 다수의 로우와 컬럼으로 배치된 다수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법에 있어서, 본 발명에 따른 이미지 센서의 동작 방법은 상기 픽셀 어레이에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계; 및 상기 픽셀 어레이에서 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다.

이미지 센서의 동작 방법은 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼의 상기 픽셀의 데이터의 값과 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼의 상기 픽셀의 데이터의 값의 보정값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이미지 센서의 동작 방법은 상기 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하기 전에 상기 제1로우의 픽셀들에서 제1구간 동안 광전하를 집적하는 단계; 및 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하기 전에 상기 제2로우의 픽셀들에서 상기 제1구간보다 긴 제2구간 동안 광전하를 집적하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 기술은 집적시간이 다른 픽셀 데이터를 함께 샘플링하고 샘플링된 데이터의 값의 보정값을 계산하여 이미지를 획득하기 때문에 이미지를 획득하는 속도가 빠르면서 넓은 동적 범위를 가지므로 어두운 영역과 밝은 영역 모두에서 계조 표현력이 풍부한 이미지 데이터를 빠르게 획득(프레임 레이트가 증가함)할 수 있다.

또한 본 기술은 집적시간이 다른 픽셀의 데이터를 함께 샘플링하고 이 데이터들을 따로 저장할 필요없이 보정값을 계산하여 이미지를 획득하므로 집적시간이 다른 픽셀의 데이터를 저장할 필요가 없어 이미지 센서의 면적을 메모리만큼 줄일 수 있다.

도 1은 이미지 센서에 포함된 일반적인 픽셀의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 구성도,
도 3은 도 2의 이미지 센서의 동작을 설명하기 위한 파형도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 이미지 센서에 포함된 일반적인 픽셀(PX)의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 픽셀(PX)은 광다이오드(PD), 리셋 트랜지스터(R), 전송 트랜지스터(T), 구동 트랜지스터(D) 및 선택 트랜지스터(S)를 포함한다.

이하 도 1을 참조하여 픽셀(PX)에 대해 설명한다.

광다이오드(PD)는 픽셀(PX)에 입사된 빛에 의해 광전하를 생성하며 광다이오드(PD)에 의해 집적된 광전하의 양에 따라 픽셀(PX)의 출력신호의 레벨이 달라진다. 픽셀(PX)의 출력신호를 정확하게 샘플링하기 위해 광다이오드(PD)는 집적시간이 시작되기 전에 초기 상태로 리셋된다. 리셋된 광다이오드(PD)는 집적시간 동안 광전하를 집적한다. 집적시간은 설계 및 제어에 따라 달라질 수 있다. 집적시간의 길이는 전송 트랜지스터(T)의 온/오프 시점을 제어함으로써 조절될 수 있으며, 이미지 센서가 동기하여 동작하는 클럭(clock)을 단위로 설정될 수 있다.

광다이오드(PD)에 의해 광전하의 집적이 완료되면 집적된 광전하의 양에 대응하는 레벨을 가지는 픽셀(PX)의 데이터가 샘플링된다. 이때 센서의 신호 처리 회로의 불일치와 관련되는 고정 패턴 잡음(FPN; Fixed Pattern Noise)를 상쇄시키기 위해 상관 이중 샘플링(CDS; Correlated Double Sampling) 방식으로 픽셀(PX)의 데이터를 샘플링한다. 상관 이중 샘플링에 의한 픽셀(PX)의 데이터의 샘플링은 다음과 같은 순서로 이루어진다.

먼저 리셋신호(RX)에 응답하여 리셋 트랜지스터(R)가 턴온되어 플로팅 디퓨전 노드(FD)가 전원전압단(VDD)에 의해 구동된다. 구동 트랜지스터(D)는 플로팅 디퓨전 노드(FD)의 전압에 응답하여 출력노드(OUT)를 풀업 구동함으로써 픽셀(PX)의 출력신호가 생성되며 선택신호(SX)가 활성화되어 픽셀(PX)의 출력신호가 데이터 샘플링부(도 1에 미도시 됨)에 의해 샘플링된다. 이때 픽셀(PX)의 출력신호의 레벨은 리셋레벨이다.

* 다음으로 전송신호(TX)에 응답하여 전송 트랜지스터(T)가 턴온되어 광다이오드(PD)에 의해 집적된 광전하를 플로팅 디퓨전 노드(FD)로 전송되어 플로팅 디퓨전 노드(FD)의 전압이 변화된다. 구동 트랜지스터(D)는 플로팅 디퓨전 노드(FD)의 전압에 응답하여 출력노드(OUT)를 풀업 구동함으로써 픽셀(PX)의 출력신호가 생성되며 선택신호(SX)가 활성화되어 픽셀(PX)의 출력신호가 데이터 샘플링부에 의해 샘플링된다. 이때 픽셀(PX)의 출력신호의 레벨은 광다이오드(PD)에 집적된 광전하의 양에 의해 결정되는 신호레벨이다.

상술한 샘플링 동작시 선택 트랜지스터(S)는 픽셀(PX)의 출력신호를 샘플링하는 구간에서 턴온된 상태를 유지한다. 선택 트랜지스터(S)가 턴온되면 출력노드(OUT)는 컬럼라인(CL)과 연결된다.

이미지 센서는 상술한 과정을 통해 픽셀(PX)에 포함된 광다이오드(PD)에 집적된 광전하에 대응하는 값을 가지는 디지털 신호인 픽셀의 데이터(또는 픽셀 데이터라고도 함)를 생성한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 센서는 다수의 로우와 컬럼으로 배치된 다수의 픽셀(PX)을 포함하는 픽셀 어레이(210), 픽셀 어레이(210)에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 데이터 샘플링부(220) 및 픽셀의 데이터의 보정값을 계산하는 보정부(230)를 포함한다.

이하에서 도 1 및 도 2를 참조하여 이미지 센서에 대해 설명한다.

픽셀 어레이(210)는 다수의 로우와 컬럼으로 배치된(즉 매트릭스(matrix) 형태로 배치된) 다수의 픽셀(PX)을 포함한다. 이하에서는 픽셀 어레이(210)가 8개의 로우(R1 ~ R8)와 8개의 컬럼(C1 ~ C8)으로 배치된 픽셀(PX)을 포함하는 경우에 대해 설명한다. 픽셀 어레이에 포함된 픽셀(PX)의 개수 및 배치는 설계에 따라 달라질 수 있다.

여기서 동일한 로우에 배치된 픽셀(PX)들은 각각의 픽셀에 포함된 트랜지스터(R, T, S)들을 제어하기 위한 신호(RX, TX, SX)를 공유하며 하나 이상의 로우라인(RL<0:A>)을 통해 이러한 신호(RX, TX, SX)들이 동일한 로우에 배치된 픽셀(PX)들로 전달된다. 따라서 동일한 로우에 배치된 픽셀(PX)들은 동일한 집적시간을 가지고, 이들에 대해서는 동일한 구간에서 출력신호의 샘플링(리셋레벨 샘플링 및 신호레벨 샘플링)이 수행된다. 또한 동일한 컬럼에 배치된 픽셀(PX)들은 컬럼라인(CL)을 공유하며 컬럼라인(CL)을 통해 전달된 픽셀(PX)의 출력신호가 데이터 샘플링부(220)에 의해 샘플링된다.

도 2의 픽셀 어레이(210)에 포함된 각각의 픽셀(PX)은 도 1에 도시된 구성을 포함할 수 있으나 반드시 도 1의 구성에 한정되는 것은 아니며 설계에 따라 달라질 수 있다. 참고로 다수의 픽셀(PX) 중 'R'가 표시된 픽셀은 적색 픽셀(red pixel)을 나타내고 'G'가 표시된 픽셀은 녹색 픽셀(green pixel)을 나타내며 'B'가 표시된 픽셀은 청색 픽셀(blue pixel)을 나타낸다.

픽셀 어레이(210)에 포함된 다수의 로우 각각은 집적시간이 서로 다르게 설정될 수 있다. 도 2의 이미지 센서에 포함된 다수의 로우 중 절반의 로우(제1로우에 해당함)들에 포함된 픽셀들은 집적시간이 제1구간으로 설정되며 나머지 절반의 로우(제2로우에 해당함)들에 포함된 픽셀들은 집적시간이 제1구간보다 긴 제2구간으로 설정된다. 이하에서는 'R1, R2, R5, R6'가 제1로우에 해당하고, 'R3, R4, R7, R8'이 제2로우에 해당하는 경우에 대해 설명한다. 이와 반대로 'R1, R2, R5, R6'가 제2로우에 해당하고 'R3, R4, R7, R8'가 제1로우에 해당하도록 설정할 수도 있다.

제1로우와 제2로우는 픽셀 어레이(210)에서 서로 동일한 픽셀 패턴을 가지는 로우들 중 서로 인접한 로우일 수 있다. 예를 들어 'GR'패턴을 가지는 'R1'이 제1로우라고하면 'GR'패턴을 가지면서 'R1'에 인접한 'R3'가 제2로우가 될 수 있다. 또한 'BG'패턴을 가지는 'R6'가 제1로우라고 하면 'BG'패턴을 가지는 'R4' 또는 'R6'가 제2로우가 될 수 있다. 여기서 'GR'패턴은 녹색픽셀(G)과 적색픽셀(R)이 교대로 배치된 패턴을 나타내고, 'BG'패턴은 청색픽셀(B)과 녹색픽셀(G)이 교대로 배치된 픽셀 패턴을 나타낸다.

데이터 샘플링부(220)는 2개의 이상의 로우의 픽셀들의 데이터를 함께 샘플링한다. 좀더 자세히 살펴보면, 데이터 샘플링부(220)는 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는데 제1로우가 선택된 구간에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 제2로우가 선택된 구간에서 제2로우의 일부 컬럼을 제외한 컬럼들의 픽셀들의 데이터를 샘플링한다. 도 2에서는 제1로우의 'C1, C2, C5, C6'의 픽셀들의 데이터와 제2로우의 'C3, C4, C7, C8'의 픽셀들의 데이터를 함께 샘플링하는 경우에 대해 도시하였다. 제1로우의 집적시간은 제1구간이고 제2로우의 집적시간은 제1구간보다 긴 제2구간이므로 도 2의 이미지 센서는 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터와 집적시간이 긴 픽셀의 데이터를 함께 샘플링한다.

참고로 어떤 로우가 선택된 구간이란 해당 로우의 픽셀들의 출력신호가 컬럼라인(CL)을 통해 출력되는 구간을 나타낸다. 도 1을 참조하면 어떤 로우가 선택된 구간에서 해당 로우의 픽셀들에 대응하는 선택신호(SX)가 활성화되어 해당 로우의 각각의 픽셀에 포함된 선택 트랜지스터(S)가 턴온되고, 해당 로우의 각각의 픽셀의 출력노드(OUT)는 자신에게 대응하는 컬럼라인(CL)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 로우(R1)가 선택된 구간에서 로우(R1)에 대응하는 선택신호(SX)가 활성화되어 로우(R1)의 각각의 픽셀에 포함된 선택 트랜지스터(S)가 턴온되며 제1로우의 픽셀들의 출력노드(OUT)가 각각 자신에게 대응하는 컬럼라인(CL)과 전기적으로 연결된다.

상술한 바와 같이 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터와 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 나머지 컬럼들의 픽셀의 데이터를 함께 샘플링을 하는 이유는 서로 대응하는 컬럼의 픽셀로부터 샘플링된 데이터의 보정값을 계산해 새로운 데이터를 생성하는 비닝(binning) 동작을 고속으로 수행하기 위함이다. 자세한 설명은 후술한다.

픽셀 어레이(210)에서 일부 컬럼(C1, C2, C5, C6)들은 각각 하나 이상의 컬럼을 포함하는 하나 이상의 제1컬럼 그룹을 포함하고, 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)은 각각 하나 이상의 컬럼을 포함하는 하나 이상의 제2컬럼 그룹을 포함한다. 제1컬럼 그룹과 제2컬럼 그룹은 교대로 배치된다. 도 2에서 'C1, C2'를 포함하는 그룹 및 'C5, C6'를 포함하는 그룹은 제1컬럼 그룹에 해당하고, 'C3, C4'를 포함하는 그룹 및 'C7, C8'를 포함하는 그룹은 제2컬럼 그룹에 해당한다. 도 2에 도시된 바와 같이 픽셀 어레이(210)에는 제1컬럼 그룹과 제2컬럼 그룹이 교대로 배치되어 있다. 이하에서는 'R1'(첫번째 로우)의 'C1, C2, C5, C6'의 픽셀들의 데이터와 'R3'(세번째 로우)의 'C3, C4, C7, C8'의 컬럼들의 데이터를 샘플링하는 경우에 대해 설명한다.

상술한 샘플링 동작 위해 데이터 샘플링부(220)는 각각 다수의 컬럼 중 하나 이상의 컬럼에 대응하며 자신에게 대응하는 컬럼에서 출력된 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환하는 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8), 각각 다수의 컬럼 중 하나 이상의 컬럼에 대응하며 자신에게 대응하는 컬럼에서 출력된 픽셀의 출력신호를 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8)로 전달하거나 차단하는 하나 이상의 전압 전달부(W1 ~ W8) 및 제1로우가 선택된 구간에서 하나 이상의 전압 전달부(W1 ~ W8) 중 하나 이상의 제1컬럼 그룹에 포함된 컬럼(C1, C2, C5, C6)에 대응하는 전압 전달부(W1, W2, W5, W6)를 활성화하고, 제2로우가 선택된 구간에서 하나 이상의 전압 전달부(W1 ~ W8) 중 하나 이상의 제2컬럼 그룹에 포함된 컬럼(C3, C4, C7, C8)에 대응하는 전압 전달부(W3, W4, W7, W8)를 활성화하는 제어부(221)를 포함한다.

제어부(221)는 픽셀 어레이(210)에 포함된 픽셀들의 동작을 로우 단위로 제어한다. 먼저 샘플링할 로우의 픽셀들의 광다이오드(PD)를 리셋하고 다음으로 광다이오드(PD)에서 설정된 집적시간 동안 광전하를 집적하도록 제어한다. 이때 제어부(221)는 제1로우에 해당하는 로우는 제1구간 동안 광전하를 집적하도록 제어하고, 제2로우에 해당하는 로우는 제2구간 동안 광전하를 집적하도록 제어한다. 'R1'과 'R3'의 픽셀들의 출력신호를 샘플링하는 경우 제1로우(R1)의 픽셀들은 제1구간 동안 광전하를 집적하도록 하고, 제2로우(R3)의 픽셀들은 제1구간보다 긴 제2구간 동안 광전하를 집적하도록 제어한다.

제어부(221)는 광전하의 집적이 완료되면 제1로우(R1)가 첫번째로 선택된 구간에서 제1로우(R1)의 픽셀들의 출력노드(OUT)로 리셋레벨의 출력신호가 출력되도록 제어하고, 제2로우(R3)가 첫번째로 선택된 구간에서 제2로우(R3)의 픽셀들의 출력노드(OUT)로 리셋레벨의 출력신호가 출력되도록 제어한다. 또한 제어부(221)는 제1로우(R1)가 두번째로 선택된 구간에서 제1로우(R1)의 픽셀들의 출력노드(OUT)로 신호레벨의 출력신호가 출력되도록 제어하고, 제2로우(R3)가 두번째로 선택된 구간에서 제2로우(R3)의 픽셀들의 출력노드(OUT)로 신호레벨의 출력신호가 출력되도록 제어한다.

제어부(221)는 제1로우(R1)가 선택된 구간에서 하나 이상의 제1컬럼 그룹(C1, C2, C5, C6)에 대응하는 전압 전달부(W1, W2, W5, W6)를 활성화하고(제1전달신호(RS1)를 활성화함), 하나 이상의 제2컬럼 그룹(C3, C4, C7, C8)에 대응하는 전압 전달부(W3, W4, W7, W8)를 비활성화한다(제2전달신호(RS2)를 비활성화함). 따라서 제1로우(R1)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 픽셀의 출력신호는 아날로그 디지털 변환부(A1, A2, A5, A6)로 전달되고 제1로우(R1)의 일부 컬럼들을 제외한 나머지 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호는 아날로그 디지털 변환부(A3, A4, A7, A8)로 전달되지 않는다.

또한 제어부(221)는 제2로우(R3)가 선택된 구간에서 하나 이상의 제1컬럼 그룹(C1, C2, C5, C6)에 대응하는 전압 전달부(W1, W2, W5, W6)를 비활성화하고(제1전달신호(RS1)를 비활성화함), 하나 이상의 제2컬럼 그룹(C3, C4, C7, C8)에 대응하는 전압 전달부(W3, W4, W7, W8)를 활성화한다(제2전달신호(RS2)를 활성화함). 따라서 제2로우(R3)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 픽셀의 출력신호는 아날로그 디지털 변환부(A1, A2, A5, A6)로 전달되지 않고 제2로우(R3)의 일부 컬럼들을 제외한 나머지 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호는 아날로그 디지털 변환부(A3, A4, A7, A8)로 전달되지 않는다.

하나 이상의 전압 전달부(W1 ~ W8) 중 하나 이상의 제1컬럼 그룹(C1, C2, C5, C6)에 대응하는 전압 전달부(W1, W2, W5, W6)는 각각 자신에게 대응하는 컬럼라인(CL)과 아날로그 디지털 변환부(A1, A2, A5, A6) 사이에 연결되어 제1전달신호(RS1)가 활성화되면 턴온되는 트랜지스터이고, 하나 이상의 제2컬럼 그룹(C3, C4, C7, C8)에 대응하는 전압 전달부(W3, W4, W7, W8)는 각각 자신에게 대응하는 컬럼라인(CL)과 아날로그 디지털 변환부(A3, A4, A7, A8) 사이에 연결되어 제2전달신호(RS2)가 활성화되면 턴온되는 트랜지스터일 수 있다.

하나 이상의 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8)는 자신에게 대응하는 컬럼라인(CL)으로 전달되는 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환한다. 이때 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8) 중 일부의 아날로그 디지털 변환부(A1, A2, A5, A6)는 제1로우(R1)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환하고 나머지 아날로그 디지털 변환부(A3, A4, A7, A8)는 제2로우(R3)의 일부 컬럼을 제외한 나머지 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환한다. 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8)는 제1로우(R1)가 선택된 구간에서 하나 이상의 전압 전달부(W1 ~ W8) 중 활성화된 전압 전달부(W1, W2, W5, W6)로부터 전달된 픽셀의 출력신호와 제2로우(R3)가 선택된 구간에서 하나 이상의 전압 전달부(W1 ~ W8) 중 활성화된 전압 전달부(W3, W4, W7, W8)로부터 전달된 상기 픽셀의 출력신호를 함께 데이터로 변환한다. 여기서 함께 변환한다는 것은 반드시 동시에 변환한다는 의미는 아니지만 1회의 변환 주기 내에서 변환한다는 의미이다. 즉 1회의 변환 주기 내에서 A1, A2, A5, A6에서는 제1로우(R1)의 일부 픽셀들에서 출력된 픽셀신호를 디지털 신호로 변환한 픽셀의 데이터가 출력되고, A3, A4, A7, A8에서는 제2로우(R3)의 일부 픽셀들에서 출력된 픽셀신호를 디지털 신호로 변환한 픽셀의 데이터가 출력된다.

종래의 경우 1회의 변환 주기에서 1개의 로우의 픽셀신호만 출력되어 픽셀의 데이터로 변환되었으므로 집적시간이 긴 픽셀의 데이터와 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터를 얻기 위해서는 2개의 변환 주기를 거쳐야만 했다. 그러나 본 발명의 경우 1회의 변환 주기에서 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부 중 일부는 집적시간이 긴 픽셀의 데이터를 출력하고 나머지는 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터를 출력하므로 1회의 변환주기에서 집적시간이 긴 픽셀의 데이터와 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터를 모두 얻을 수 있다. 따라서 1회의 변환 주기에서 출력되는 픽셀의 데이터를 이용해 즉시 후술할 비닝 동작을 수행할 수 있다.

참고로 'xK'는 각 아날로그 디지털 변환부가 K비트의 디지털 신호를 출력하는 경우 아날로그 디지털 변환부의 출력 라인이 K개임을 나타낸다. 모든 아날로그 디지털 변환부의 출력 라인은 모두 보정부(230)로 연결되므로 보정부(230)로 입력되는 라인의 수는 8K개가 되어 'x8K'로 표시하였다.

보정부(230)는 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8)에서 출력된 데이터들 중 일부 데이터들의 보정값을 계산함으로써 새로운 데이터를 생성한다. 보정부(230)는 제1로우(R1)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값과 제2로우(R3)의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값의 보정값을 계산한다. 이때 보정값은 특정 데이터에 가중치를 주지 않고 계산하는 일반적인 보정값일 수도 있고, 특정 데이터에 가중치를 주고 계산하는 보정값일수도 있다. 이러한 동작을 픽셀의 데이터의 비닝(binning)이라고한다. 여기서 비닝은 한 가지 색의 픽셀들의 데이터를 이용하여 수행된다. 즉 녹색 픽셀의 데이터끼리, 적색 픽셀의 데이터끼리, 청색 픽셀의 데이터끼리 보정값을 내어 새로운 데이터를 생성한다.

도 2의 이미지 센서에서 보정부(230)는 각각 제1아날로그 디지털 변환부(A1) 및 제3아날로그 디지털 변환부(A3)에서 출력된 데이터의 값의 보정값, 제2아날로그 디지털 변환부(A2) 및 제4아날로그 디지털 변환부(A4)에서 출력된 데이터의 값의 보정값, 제5아날로그 디지털 변환부(A5) 및 제7아날로그 디지털 변환부(A7)에서 출력된 데이터의 값의 보정값 및 제6아날로그 디지털 변환부(A6) 및 제8아날로그 디지털 변환부(A8)에서 출력된 데이터의 값의 보정값을 계산하여 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 생성한다.

제1아날로그 디지털 변환부(A1)에서 출력된 데이터는 제1로우(R1)에 포함된 픽셀의 출력신호를 변환한 것이므로 집적시간이 제1구간(집적시간이 짧음)인 픽셀의 데이터이고, 제3아날로그 디지털 변환부(A3)에서 출력된 데이터는 제2로우(R3)에 포함된 픽셀의 출력신호를 변환한 것이므로 집적시간이 제2구간(집적시간이 김)인 픽셀의 데이터이다. 따라서 제1아날로그 디지털 변환부(A1)에서 출력된 데이터의 값과 제3아날로그 디지털 변환부(A3)에서 출력된 데이터의 값의 보정값인 비닝 데이터(BIN<0:B>)는 집적시간이 짧은 경우의 장점과 집적시간이 긴 경우의 장점을 모두 가지고 있는 데이터가 된다. 즉 비닝 데이터(BIN<0:B>)로 획득된 이미지의 경우 밝은 영역 및 어두운 영역에서 모두 풍부한 계조 표현력을 가진다.

마찬가지로 제2아날로그 디지털 변환부(A2)에서 출력된 데이터 및 제4아날로그 디지털 변환부(A4)에서 출력된 데이터를 이용해 생성한 비닝 데이터(BIN<0:B>), 제5아날로그 디지털 변환부(A5)에서 출력된 데이터 및 제7아날로그 디지털 변환부(A7)에서 출력된 데이터를 이용해 생성한 비닝 데이터(BIN<0:B>) 및 제6아날로그 디지털 변환부(A6)에서 출력된 데이터 및 제8아날로그 디지털 변환부(A8)에서 출력된 데이터를 이용해 생성한 비닝 데이터(BIN<0:B>)도 동일한 장점을 가진다.

좀 더 풍부한 계조 표현력을 얻기 위해 특정 픽셀의 데이터에 가중치를 두고 보정값을 계산하여 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 생성할 수 있다. 사람은 특정 밝기에서 사물을 가장 잘 구별할 수 있는데 이러한 밝기의 밝기 값에 대응하는 데이터의 값을 타겟 값(TAR<0:B>)이라고 하면 보정값을 구할 때 가중치를 조절하여 비닝 데이터(BIN<0:B>)의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)에 가까워지도록 조절함으로써 다수의 비닝 데이터(BIN<0:B>)로 구성되는 이미지의 계조 표현력이 더 풍부해지도록 할 수 있다. 여기서 타겟 값(TAR<0:B>)은 테스트를 통해 구해질 수 있으며 설계에 따라서 달라질 수 있다.

이러한 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 생성하기 위해 보정부(230)는 제1로우(R1)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값 및 제2로우(R3)의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 제2로우(R3)의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 보정값을 계산한다. 예를 들어 제1로우(R1)의 'C1'의 픽셀의 데이터 값 및 제2로우(R3)의 'C3'의 픽셀의 데이터의 값이 모두 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 획득된 이미지이 어둡다는 것을 나타내므로 상대적으로 집적시간이 긴 제2로우(R3)의 'C3'의 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 둠으로써 획득된 이미지의 밝기를 증가시켜 타겟 값(TAR<0:B>)에 대응하는 밝기에 가까워지도록 할 수 있다.

또한 보정부(230)는 제1로우(R1)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값 및 제2로우(R3)의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 큰 경우 제1로우(R1)의 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼(C1, C2, C5, C6)에서 출력된 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 가중 보정값을 계산한다. 예를 들어 제1로우(R1)의 'C1'의 픽셀의 데이터 값 및 제2로우(R3)의 'C3'의 픽셀의 데이터의 값이 모두 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 획득된 이미지이 어둡다는 것을 나타내므로 상대적으로 집적시간이 긴 제2로우(R3)의 'C3'의 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 둠으로써 획득된 이미지의 밝기를 증가시켜 타겟 값(TAR<0:B>)에 대응하는 밝기에 가까워지도록 할 수 있다.

보정부(230)에서 보정값을 구하는 방법에 대해서 보다 자세히 살펴보면 다음의 두 가지 방법을 사용할 수 있다. 이하에서는 제1로우(R1)의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 컬럼에서 출력된 데이터는 제1데이터이고, 제2로우(R2)의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 제1데이터가 출력된 컬럼과 인접한 컬럼에서 출력된 데이터는 제2데이터이다. 즉 제1데이터는 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터이고, 제2데이터는 집적시간이 긴 픽셀의 데이터이다. 예를 제1로우(R1)의 'C1'의 픽셀의 출력신호를 디지털 변환한 것이 제1데이터이면 제2로우(R3)의 'C3'의 픽셀의 출력신호를 디지털 변환한 것이 제2데이터이다.

보정부(230)는 제1데이터의 값 및 제2데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 제2데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 제1데이터 및 제2데이터의 평균을 계산하고, 제1데이터의 값 및 제2데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 큰 경우 제1데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 제1데이터 및 제2데이터의 평균을 계산한다.

(1) 보정부(230)는 제1데이터의 값 및 제2데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 큰 경우 아래의 [수학식 1]에 따라 제1데이터 및 제2데이터의 보정값을 계산하고, 제2데이터의 값 및 제2데이터의 값 중 하나 이상이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 아래의 [수학식 2]에 따라 제1데이터 및 제2데이터의 보정값을 계산할 수 있다.

(2) 또한 보정부(230)는 아래의 [수학식 3]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산할 수 있다.

여기서 데이터의 최대값이란 픽셀의 데이터가 가질 수 있는 코드의 최대값을 의미한다. 예를 들어 픽셀의 데이터가 8비트인 경우 데이터의 최대값은 ‘11111111’이 된다. 참고로 픽셀에 샘플링된 빛의 밝기가 어두울수록 픽셀의 데이터의 값이 ‘0000000’에 가까워지고 픽셀에 샘플링된 빛의 밝기가 밝을수록 픽셀의 데이터의 값이 ‘11111111’에 가까워진다.

(1) 또는(2)의 방법을 통해 제1데이터 및 제2데이터을 사용해 보정값을 생성함으로써 이미지에서 어두운 부분 또는 밝은 부분의 계조 표현력을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이(210)의 다수의 로우의 집적시간을 다르게 설정하고, 다수의 로우 중 픽셀의 패턴이 동일하되 인접하고 집적시간이 다른 2개 이상의 로우를 함께 선택하여 선택된 로우들의 픽셀들의 출력신호를 함께 샘플링한다. 2개 이상의 로우의 픽셀들의 데이터를 함께 샘플링하기 위해 각각의 로우에서 모든 컬럼들의 픽셀들의 출력신호를 샘플링하는 것이 아니라 함께 샘플링하는 각각의 로우에 대해서 컬럼이 서로 겹치지 않는 서브 샘플링 모드(sub sampling mode)에서 서브 샘플링을 수행한다. 그리고 샘플링된 출력신호를 데이터로 변환하여 변환된 데이터 중 집적시간이 제1구간인 픽셀의 데이터의 값과 집적시간이 제2구간인 픽셀의 데이터의 값의 보정값을 계산하여 비닝 데이터를 생성한다.

예를 들어 도 2의 이미지 센서의 경우 상술한 바와 같이 집적시간이 제1구간인 제1로우의 'C1, C2, C5, C6'의 픽셀들의 출력신호와 집적시간이 제2구간인 제2로우의 'C3, C4, C7, C8'의 픽셀들의 출력신호를 함께 샘플링한다. 그리고 제1로우의 'C1, C2, C5, C6'의 픽셀들의 출력신호를 변환한 데이터와 제2로우의 'C3, C4, C7, C8'의 픽셀들의 출력신호를 변환한 데이터를 비닝하여 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 생성한다.

즉 본 발명에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이(210) 전체의 로우를 샘플링하는데 걸리는 시간은 훨씬 줄어들어 프레임 레이트(frame rate)는 증가시키면서 집적시간이 다른 픽셀의 데이터들의 보정값을 계산하여 비닝 데이터를 생성함으로써 획득된 이미지의 계조 표현력이 증가한다. 또한 보정값을 계산하기 위해 각 로우에서 샘플링된 데이터들을 저장할 필요가 없어지므로 데이터를 저장할 메모리가 필요 없어 면적을 줄일 수 있다.

도 2에서는 동일한 픽셀 패턴의 로우들 사이에 다른 픽셀 패턴을 가지는 로우가 1개씩 배치되는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서에 대해 설명하였다('GR'패턴과 'BG'패턴이 교대로 배치됨, 따라서 인접한 'GR'패턴의 로우들 사이에 'BG'패턴의 로우가 배치되고 인접한 'BG'패턴의 로우들 사이에 'GR'패턴의 로우가 배치됨). 그러나 본 발명에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이는 도 2의 실시예에 한정하는 것이 아니며 설계에 따라 동일한 픽셀 패턴의 로우들 사이에 다른 픽셀 패턴을 가지는 로우가 없을 수도 있고 2개 이상일 수도 있다.

예를 들어 본 발명에 따른 이미지 센서가 단색의 이미지를 획득하는 이미지 센서인 경우 동일한 패턴을 가지는 로우들 사이에 다른 패턴을 가지는 로우가 없을 수 있다. 이러한 경우 이미지 센서는 인접한 2개의 로우의 픽셀들의 출력신호를 함께 샘플링한다. 이때 인접한 로우들 중 하나는 집적시간이 짧고 나머지 하나는 집적시간이 길며, 하나의 로우에서는 홀수번째 컬럼의 픽셀들의 출력신호를 샘플링하고 나머지 하나의 로우에서는 짝수번째 컬럼의 픽셀들의 출력신호를 샘플링할 수 있다(반대일 수도 있음). 또한 홀수번째 컬럼의 픽셀의 출력신호와 짝수번째 컬럼의 픽셀의 출력신호를 비닝(각 데이터 값의 보정값을 계산하여 비닝 데이터를 생성함)하여 이미지를 획득할 수 있다.

또한 도 2의 이미지 센서는 픽셀들의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환하고 이러한 데이터 값의 보정값을 계산하여 비닝 데이터를 생성하는 디지털 비닝을 수행하는 이미지 센서이지만 설계에 따라서 아날로그 디지털 변환을 수행하기 전에 비닝을 수행할 수도 있다. 픽셀의 출력신호를 데이터로 변환하기 전에 비닝을 수행하는 방법에 대해서는 한국특허출원 제10-2010-0065329호(발명의 명칭: "이미지센서의 컬럼 회로 및 픽셀 비닝 회로")(본 출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 함) 등을 참조할 수 있다.

도 3은 도 2의 이미지 센서의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서(도 2)의 동작에 대해서 설명한다. 참고로 상술한 바와 같이 각 로우의 픽셀들이 광전하를 집적하는 동작은 당해 로우의 픽셀들의 출력신호를 샘플링하기 이전에 완료되며 이하에서는 픽셀들의 출력신호를 샘플링하는 동작부터 인접한 아날로그 디지털 변환부에서 출력된 2개의 데이터의 보정값을 계산하여 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 생성하는 동작까지 설명한다. 'RX(R1)', 'TX(R1)', 'SX(R1)'는 각각 로우(R1)의 픽셀들의 리셋신호, 전송신호 및 선택신호의 파형이고, 'RX(R3)', 'TX(R3)', 'SX(R3)'는 각각 로우(R3)의 픽셀들의 리셋신호, 전송신호 및 선택신호의 파형이고, 'RS1' 및 'RS2'는 각각 제1전달신호 및 제2전달신호의 파형이다.

'R1' 및 'R3'가 각각 제1로우 및 제2로우인 경우 제1로우(R1)와 제2로우(R3)의 픽셀들의 출력신호를 샘플링하여 비닝 동작을 수행하는 과정은 다음과 같다.

제1샘플링 구간(SP1)에서 제1로우(R1)에 대응하는 선택신호(SX(R1))가 활성화(제1로우(R1)가 선택됨)되어 제1로우(R1)의 픽셀들의 선택 트랜지스터(S)가 턴온되고, 제1로우(R1)에 대응하는 리셋신호(RX(R1))가 활성화되어 제1로우(R1)의 픽셀들의 리셋 트랜지스터(R)가 턴온됨으로써 컬럼라인(CL)으로 제1로우(R1)의 픽셀들의 출력신호(리셋레벨을 가짐)가 출력된다. 여기서 제1로우(R1)가 선택된 구간에서 제1로우 선택신호(RS1)가 활성화되어 제1로우(R1)의 일부 컬럼(C1, C2, C5, C6)들의 픽셀의 출력신호만 아날로그 디지털 변환부들(A1, A2, A5, A6)로 전달된다. 다음으로 제2로우(R3)에 대응하는 선택신호(SX(R3))가 활성화(제2로우(R3)가 선택됨)되어 제2로우(R3)의 픽셀들의 선택 트랜지스터(S)가 턴온되고, 제2로우(R3)에 대응하는 리셋신호(RX(R3))가 활성화되어 제2로우(R3)의 픽셀들의 리셋 트랜지스터(R)가 턴온됨으로써 컬럼라인(CL)으로 제2로우(R3)의 픽셀들의 출력신호(리셋레벨을 가짐)가 출력된다. 여기서 제2로우(R3)가 선택된 구간에서 제2로우 선택신호(RS2)가 활성화되어 제2로우(R3)의 일부 컬럼을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호만 아날로그 디지털 변환부들(A3, A4, A7, A8)로 전달된다.

제2로우(R3)의 일부 컬럼을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호까지 샘플링되면 제1로우(R1)와 제2로우(R3)에서 샘플링된 리셋레벨의 픽셀의 출력신호를 아날로그 디지털 변환한다.

제2샘플링 구간(SP2)에서 제1로우(R1)에 대응하는 선택신호(SX(R1))가 활성화(제1로우(R1)가 선택됨)되어 제1로우(R1)의 픽셀들의 선택 트랜지스터(S)가 턴온되고, 제1로우(R1)에 대응하는 전송신호(TX(R1))가 활성화되어 제1로우(R1)의 픽셀들의 전송 트랜지스터(T)가 턴온됨으로써 컬럼라인(CL)으로 제1로우(R1)의 픽셀의 출력신호(신호레벨을 가짐)가 출력된다. 여기서 제1로우(R1)가 선택된 구간에서 제1로우 선택신호(RS1)가 활성화되어 제1로우(R1)의 일부 컬럼(C1, C2, C5, C6)의 픽셀의 출력신호만 아날로그 디지털 변환부들(A1, A2, A5, A6)로 전달된다. 다음으로 제2로우(R3)에 대응하는 선택신호(SX(R3))가 활성화(제2로우(R3)가 선택됨)되어 제2로우(R3)의 픽셀들의 선택 트랜지스터(S)가 턴온되고, 제2로우(R3)에 대응하는 전송신호(TX(R3))가 활성화되어 제2로우(R3)의 픽셀들의 전송 트랜지스터(T)가 턴온됨으로써 컬럼라인(CL)으로 제2로우(R3)의 픽셀들의 출력신호(신호레벨을 가짐)가 출력된다. 여기서 제2로우(R3)가 선택된 구간에서 제2로우 선택신호(RS2)가 활성화되어 제2로우(R3)의 일부 컬럼을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호만 아날로그 디지털 변환부들(A3, A4, A7, A8)로 전달된다.

제2로우(R3)의 일부 컬럼을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호까지 샘플링되면 제1로우(R1)와 제2로우(R3)에서 샘플링된 신호레벨의 픽셀의 출력신호를 아날로그 디지털 변환한다. 이때 제1샘플링 구간(SP1)에서 샘플링된 리셋레벨의 출력신호와 제2샘플링 구간(SP2)에서 샘플링된 신호레벨의 출력신호를 이용하여 데이터가 생성된다.

*보정부(230)는 도 2의 설명에서 상술한 과정을 통해 제1아날로그 디지털 변환부(A1)의 출력 및 제3아날로그 디지털 변환부(A3)의 출력의 보정값, 제2아날로그 디지털 변환부(A2)의 출력 및 제4아날로그 디지털 변환부(A4)의 출력의 보정값, 제5아날로그 디지털 변환부(A5)의 출력 및 제7아날로그 디지털 변환부(A7)의 출력의 보정값 및 제6아날로그 디지털 변환부(A6)의 출력 및 제8아날로그 디지털 변환부(A8)의 출력의 보정값을 순차로 구해 각각의 보정값에 대응하는 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 순차로 생성한다.

이후 순차로 'R2' 및 'R4', 'R5' 및 'R7', 'R6' 및 'R8'이 각각 제1로우 및 제2로우가 되어 위와 동일한 과정을 거쳐 생성된 비닝 데이터(BIN<0:B>)들을 조합하여 이미지에 대한 데이터를 획득하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 발명에 따른 이미지 센서는 다수의 로우(R1 ~ R8)와 컬럼(C1 ~ C8)으로 배치된 다수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(210)를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이 이미지 센서의 동작 방법은 제1로우의 일부 컬럼(C1, C2, C5, C6)들의 픽셀들의 출력신호를 샘플링하기 전에 제1로우의 픽셀들에서 제1구간 동안 광전하를 집적하는 단계(S410), 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀들의 데이터를 샘플링하기 전에 제2로우의 픽셀들에서 제1구간보다 긴 제2구간 동안 광전하를 집적하는 단계(S420), 픽셀 어레이(210)에서 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계(S430), 픽셀 어레이(210)에서 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계(S440) 및 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값과 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값의 가중 보정값을 계산하는 단계(S450)를 포함한다.

이하에서 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서의 동작 방법에 대해 설명한다.

제1로우 및 제2로우는 집적시간이 서로 다르게 설정된 로우이며 제1로우 및 제2로우에 포함된 픽셀들의 출력신호를 샘플링하기 전에 제1로우의 픽셀들은 제1구간 동안 광전하를 집적하고(이하 '제1로우 집적단계'(S410)라 함), 제2로우의 픽셀들은 제2구간 동안 광전하를 집적한다(이하 '제2로우 집적단계'(S420)라 함). '제1로우 집적단계'(S410)와 '제2로우 집적단계(S420)'는 함께 수행될 수도 있고, 순차로 수행될 수도 있다. '제1로우 집적단계'(S410) 및 '제2로우 집적단계'(S420)가 완료되면 제1로우의 픽셀들 및 제2로우의 픽셀들에는 각 픽셀에 입사된 빛의 양에 대응하는 광전하가 집적된다.

'제1로우 집적단계'(S410)가 완료된 후에 데이터 샘플링부(220)에 의해 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 픽셀들의 데이터가 샘플링되고(이하 '제1로우 샘플링 단계'(S430)라 함), '제2로우 집적단계'(S420)가 완료된 후에 데이터 샘플링부(220)에 의해 제2로우의 일부 컬럼들(C3, C4, C7, C8)을 제외한 컬럼들의 픽셀들의 데이터가 샘플링된다(이하 '제2로우 샘플링 단계'(S440)라 함). '제1로우 샘플링 단계'(S430)와 '제2로우 샘플링 단계'(S440)는 함께 수행될 수도 있고, 순차로 수행될 수도 있다.

'제1로우 샘플링 단계'(S430)에서 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 픽셀의 출력신호만 아날로그 디지털 변환부(A1, A2, A5, A6)로 전달되고, '제2로우 샘플링 단계'(S440)에서 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호만 아날로그 디지털 변환부(A3, A4, A7, A8)로 전달되는 과정은 도2 및 도 3의 설명에서 상술한 바와 동일하다.

'제1로우 샘플링 단계'(S430)는 제1로우가 선택된 구간에서 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6)의 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환하는 단계(이하 '제1로우 변환 단계'(S431)라 함)를 포함하고, '제2로우 샘플링 단계'(S440)는 제2로우가 선택된 구간에서 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8)의 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환하는 단계(이하 '제2로우 변환 단계'(S441)'라 함)를 포함할 수 있다. '제1로우 변환 단계'(S431)와 ''제2로우 변환 단계'(S441)'는 함께 수행될 수도 있고, 순차로 수행될 수도 있다.

'제1로우 변환 단계'(S431) 및 '제2로우 변환 단계'(S441)에서 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부(A1 ~ A8)는 자신에게 전달된 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 데이터로 변환한다.

보정부(230)는 '제1로우 샘플링 단계'(S430) 및 '제2로우 샘플링 단계'(S440)에서 생성된 데이터들의 보정값을 계산하여 비닝 데이터(BIN<0:B>)를 생성한다(이하 '보정값 계산 단계'(S450)라 함). 이때 '보정값 계산 단계'(S450)에서 보정부(230)는 각 데이터의 값에 가중치를 주지 않고 보정값을 계산할 수도 있고, 각 데이터의 값에 가중치를 주고 보정값을 계산할 수도 있다. 각 데이터의 값에 가중치를 주는 이유는 도 2의 사람이 이미지 안의 물체를 잘 식별할 수 있도록 하기 위함이며 각 데이터의 값에 가중치를 주어 보정값을 계산하는 경우 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값 및 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들(C3, C4, C7, C8) 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 상기 가중 보정값을 계산하고, 제1로우의 일부 컬럼들 (C1, C2, C5, C6)중 하나의 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값 및 제2로우의 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 큰 경우 제1로우의 일부 컬럼들(C1, C2, C5, C6) 중 하나의 이상의 컬럼의 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 상기 가중 보정값을 계산한다.

(1) 보정부(230)는 제1데이터의 값 및 제2데이터의 값이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 큰 경우 상술한 [수학식 1]에 따라 제1데이터 및 제2데이터의 보정값을 계산하고, 제2데이터의 값 및 제2데이터의 값 중 하나 이상이 타겟 값(TAR<0:B>)보다 작은 경우 상술한 [수학식 2]에 따라 제1데이터 및 제2데이터의 보정값을 계산할 수 있다.

(2) 또한 보정부(230)는 상술한 [수학식 3]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산할 수 있다.

상술한 이미지 센서의 동작 방법을 통해 획득된 이미지(즉 비닝 데이터(BIN<0:B>)의 집합)는 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터의 장점(밝은 영역에서 풍부한 계조 표현력을 가짐) 및 집적시간이 짧은 픽셀의 데이터의 장점(어두운 영역에서 풍부한 계조 표현력을 가짐)을 동시에 가진다. 또한 디지털 변환된 데이터를 저장할 필요 없이 각 데이터가 생성될 때마다 보정값을 계산하면 되므로 변환된 데이터를 저장할 메모리가 필요 없으므로 이미지 센서의 면적을 줄일 수 있다. 그리고 픽셀 어레이(210) 전체 픽셀의 데이터를 샘플링하는 것이 아니라 일부 픽셀의 데이터를 샘플링하므로(도 2의 이미지 센서의 경우 전체 픽셀 중 절반의 픽셀을 샘플링함) 샘플링 속도가 빨라서 이미지를 획득하는 속도가 빨라지는(프레임 레이트가 증가함) 장점이 있다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims

다수의 로우와 컬럼으로 배치된 다수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및
상기 픽셀 어레이에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 데이터 샘플링부
를 포함하는 이미지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 제1로우의 픽셀들은 제1구간 동안 광전하를 집적하고, 상기 제2로우의 픽셀들은 상기 제1구간보다 긴 제2구간 동안 광전하를 집적하는 이미지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 데이터 샘플링부는
상기 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터와 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 함께 샘플링하는 이미지 센서.
제 3항에 있어서,
상기 데이터 샘플링부는
상기 제1로우가 선택된 구간에서 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하고, 상기 제2로우가 선택된 구간에서 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 이미지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 제1로우와 상기 제2로우는 상기 픽셀 어레이에서 서로 동일한 픽셀 패턴을 가지는 로우들 중 서로 인접한 로우인 이미지 센서.
제 5항에 있어서,
상기 픽셀 어레이에서 상기 일부 컬럼들은 각각 하나 이상의 컬럼을 포함하는 하나 이상의 제1컬럼 그룹을 포함하고, 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들은 각각 하나 이상의 컬럼을 포함하는 하나 이상의 제2컬럼 그룹을 포함하고, 상기 픽셀 어레이에서 상기 제1컬럼 그룹과 상기 제2컬럼 그룹은 교대로 배치되는 이미지 센서.
제 6항에 있어서,
상기 데이터 샘플링부는
각각 상기 다수의 컬럼 중 하나 이상의 컬럼에 대응하며 자신에게 대응하는 컬럼에서 출력된 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 상기 데이터로 변환하는 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부;
각각 상기 다수의 컬럼 중 하나 이상의 컬럼에 대응하며 자신에게 대응하는 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 출력신호를 상기 아날로그 디지털 변환부로 전달하거나 차단하는 하나 이상의 전압 전달부; 및
상기 제1로우가 선택된 구간에서 상기 하나 이상의 전압 전달부 중 하나 이상의 제1컬럼 그룹에 포함된 컬럼에 대응하는 전압 전달부를 활성화하고, 상기 제2로우가 선택된 구간에서 상기 하나 이상의 전압 전달부 중 상기 하나 이상의 제2컬럼 그룹에 포함된 컬럼에 대응하는 전압 전달부를 활성화하는 제어부
를 포함하는 이미지 센서.
제 7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제1로우의 픽셀들은 제1구간 동안 광전하를 집적하도록 하고, 상기 제2로우의 픽셀들은 상기 제1구간보다 긴 제2구간 동안 광전하를 집적하도록 하는 이미지 센서.
제 7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제1로우가 선택된 구간에서 상기 제1로우의 픽셀들의 출력신호가 출력되도록하고, 상기 제2로우가 선택된 구간에서 상기 제2로우의 픽셀들의 출력신호가 출력되도록하는 이미지 센서.
제 7항에 있어서,
상기 하나 이상의 아날로그 디지털 변환부는
상기 제1로우가 선택된 구간에서 상기 하나 이상의 전압 전달부 중 활성화된 전압 전달부로부터 전달된 상기 픽셀의 출력신호와 상기 제2로우가 선택된 구간에서 상기 하나 이상의 전압 전달부 중 활성화된 전압 전달부로부터 전달된 상기 픽셀의 출력신호를 함께 상기 데이터로 변환하는 이미지 센서.
제 2항에 있어서,
상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값과 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값의 보정값을 계산하는 보정부
를 더 포함하는 이미지 센서.
제 11항에 있어서,
상기 보정부는
상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값 및 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값보다 작은 경우 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 보정값을 계산하고, 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값 및 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값보다 큰 경우 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 보정값을 계산하는 이미지 센서.
다수의 로우와 컬럼으로 배치된 다수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법에 있어서,
상기 픽셀 어레이에서 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계; 및
상기 픽셀 어레이에서 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계
를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법.
제 13항에 있어서,
상기 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하기 전에 상기 제1로우의 픽셀들에서 제1구간 동안 광전하를 집적하는 단계; 및
상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하기 전에 상기 제2로우의 픽셀들에서 상기 제1구간보다 긴 제2구간 동안 광전하를 집적하는 단계
를 더 포함하는 이미지 센서의 동작 방법
제 14항에 있어서,
상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼의 상기 픽셀의 데이터의 값과 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼의 상기 픽셀의 데이터의 값의 보정값을 계산하는 단계
를 더 포함하는 이미지 센서의 동작 방법.
제 15항에 있어서,
상기 보정값을 계산하는 단계는
상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값 및 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값보다 작은 경우 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 보정값을 계산하고, 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값 및 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 하나 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값이 타겟 값보다 큰 경우 상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 이상의 컬럼에서 출력된 상기 픽셀의 데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 보정값을 계산하는 이미지 센서의 동작 방법.
제 13항에 있어서,
상기 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 데이터를 샘플링하는 단계는
상기 제1로우가 선택된 구간에서 상기 제1로우의 일부 컬럼들의 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 상기 데이터로 변환하는 단계를 포함하고,
상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀들의 데이터를 샘플링하는 단계는
상기 제2로우가 선택된 구간에서 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들의 픽셀의 출력신호를 디지털 신호인 상기 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법.
제 11항에 있어서,
상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 컬럼에서 출력된 데이터는 제1데이터이고, 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 상기 제1데이터가 출력된 컬럼과 인접한 컬럼에서 출력된 데이터는 제2데이터이고, 상기 보정부는 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서.
제 18항에 있어서,
상기 보정부는
상기 제1데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값이 타겟 값보다 작은 경우 상기 제2데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하고, 상기 제1데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값이 상기 타겟 값보다 큰 경우 상기 제1데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서.
제 18항에 있어서,
상기 보정부는
상기 제1데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값이 타겟 값보다 큰 경우 아래의 [수학식 1]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하고, 상기 제2데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값 중 하나 이상이 상기 타겟 값보다 작은 경우 아래의 [수학식 2]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서.
[수학식 1]

[수학식 2]
제 18항에 있어서,
상기 보정부는
아래의 [수학식 3]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서.
[수학식 3]
제 15항에 있어서,
상기 제1로우의 상기 일부 컬럼들 중 하나의 컬럼에서 출력된 데이터는 제1데이터이고, 상기 제2로우의 상기 일부 컬럼들을 제외한 컬럼들 중 상기 제1데이터가 출력된 컬럼과 인접한 컬럼에서 출력된 데이터는 제2데이터이고, 상기 보정부는 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서의 동작방법.
상기 제 22항에 있어서,
상기 보정값을 계산하는 단계는
상기 제1데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값이 타겟 값보다 작은 경우 상기 제2데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하고, 상기 제1데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값이 상기 타겟 값보다 큰 경우 상기 제1데이터의 값에 더 많은 가중치를 주고 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서의 동작방법.
제 22항에 있어서,
상기 보정값을 계산하는 단계는
상기 제1데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값이 타겟 값보다 큰 경우 아래의 [수학식 1]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하고, 상기 제2데이터의 값 및 상기 제2데이터의 값 중 하나 이상이 상기 타겟 값보다 작은 경우 아래의 [수학식 2]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서의 동작방법.
[수학식 1]

[수학식 2]
제 22항에 있어서,
상기 보정값을 계산하는 단계는
아래의 [수학식 3]에 따라 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터의 보정값을 계산하는 이미지 센서.
[수학식 3]