KR20180094837A - 이미지 센서, 제어 방법 및 전자 장치 - Google Patents

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KR20180094837A
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Abstract

이미지 센서가 본 발명에서 개시된다. 상기 이미지 센서는 감광 유닛 어레이, 필터 유닛 어레이와 복수의 변환 유닛을 포함한다. 필터 유닛 어레이는 감광 유닛 어레이에 설치되고, 각각의 상기 필터 유닛은 그와 대응되는 하나의 감광 유닛을 감싸고, 감광 유닛은 복수의 감광 픽셀을 포함한다. 변한 유닛은 적어도 두 개의 소스 팔로어를 포함하고, 적어도 하나의 소스 팔로어는 복수의 감광 픽셀과 연결된다. 본 발명은 또한 제어 방법과 전자 장치를 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 동일한 필터 유닛이 복수의 감광 픽셀과 대응되고, 또한 적어도 하나의 소스 팔로어는 복수의 감광 픽셀과 연결되는 것에 기초하여 단일 감광 픽셀 출력에 비해 더 많은 광전하를 얻을 수 있고, 한편으로 하드웨어 개선을 통해 감도와 신호 대 잡음비를 향상할 수 있고, 다른 한편으로는 감광 픽셀 노출의 출력과 판독을 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 합성할 수 있게 된다.

Description

이미지 센서, 제어 방법 및 전자 장치
관련 출원 건의 교차 인용
본 출원은 2015년 12월 18일자로 출원된 출원 번호 201510964086.4, 201510963291.9, 201510963293.8 및 201510960708.6인 중국 특허에 기초하여 제출되었고, 또한 해당 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 본 출원에서 참조하는 것으로써 해당 중국 특허 출원의 전체 내용이 도입된다.
본 발명은 이미징 기술에 관한 것으로, 특히 이미지 센서, 제어 방법 및 전자 장치에 관한 것이다.
휴대폰이 보편화되면서 휴대폰으로 사진 찍는 것을 선호하는 사람이 점점 많아지고 있다. 그러나 촬영에 대한 사람들의 기대가 향상됨에 따라 어두운 상태에서의 우수한 촬영 효과가 수비자들의 절실한 요구로 등장되었고, 따라서 센서의 높은 감도와 우수한 신호 대 잡음비를 요구되고 있지만 현재의 이미지 센서의 감도와 신호 대 잡음비는 더욱 향상되어야 한다.
본 발명은 관련 기술 중의 적어도 하나의 기술 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 발명은 이미지 센서, 제어 방법 및 전자 장치를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 감광 유닛 어레이; 필터 유닛 어레이로서, 상기 감광 유닛 어레이에 배치되고, 각각의 상기 필터 유닛은 그와 대응되는 하나의 상기 감광 유닛을 감싸고, 상기 감광 유닛은 복수의 감광 픽셀을 포함하는 필터 유닛 어레이; 및 복수의 변화 유닛으로서, 각각의 상기 변환 유닛은 적어도 두 개의 소스 팔로어를 포함하고, 적어도 하나의 상기 팔로어는 복수의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 변환 유닛을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 필터 유닛 어레이는 바이엘 어레이를 포함한다.
일 실시예에서, 각각의 상기 감광 유닛은 2*2인 상기 감광 픽셀을 포함한다.
일 실시예에서 각각의 상기 변환 유닛은 두 개의 상기 소스 팔로어를 포함하고, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 이전 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 하나의 상기 소스 팔로어는 다음 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결된다.
일 실시예에서, 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 포함하고, 각각의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛은 두 개의 상기 팔로어와 연결된다.
일 실시예에서 상기 이미지 센서는,
각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
복수의 리셋 스위치로서, 이전 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀이 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고, 다음 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀은 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치;
복수의 판독 스위치로서, 각각의 상기 판독 스위치는 하나의 상기 소스 팔로어와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함한다.
일 실시예에서 각각의 상기 변환 유닛은 두 개의 상기 팔로어를 포함하고, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 세 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 하나의 상기 소스 팔로어는 남은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결된다.
일 실시예에서 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 유닛을 포함하고, 각각의 상기 아날로그 디지털 유닛은 하나의 상기 소스 팔로어와 각각 연결된다.
일 실시예에서 상기 이미지 센서는,
각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
복수의 리셋 스위치로서, 하나의 상기 소스 팔로어와 연결된 세 개의 상기 감광 픽셀은 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고; 남은 하나의 상기 감광 픽셀은 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치;
복수의 판독 스위치로서, 세 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되고, 남은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함한다.
일부 실시예에서 각각의 상기 변환 유닛은 세 개의 상기 소스 팔로어를 포함하고, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 한 열에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 두 개의 상기 소스 팔로어는 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결된다.
일부 실시예에서, 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 포함하고, 이전 열에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛과 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 다른 두 개의 소스 팔로어는 하나의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛과 연결된다.
일 실시예에서, 상기 이미지 센서는,
각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
복수의 리셋 스위치로서, 하나의 상기 소스 팔로어와 연결된 한 열의 두 개의 상기 감광 픽셀은 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀은 각각 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치;
복수의 판독 스위치로서, 각각의 상기 변환 유닛은 세 개의 상기 소스 팔로어를 포함하고, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 두 개의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함한다.
일 실시예에서 각각의 상기 변환 유닛은 세 개의 상기 소스 팔로어를 포함하고, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 두 개의 상기 소스 팔로어는 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결된다.
일 실시예에서 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 포함하고, 각각의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛은 상기 세 개의 소스 팔로어와 연결된다.
일 실시예에서 상기 이미지 센서는,
각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
복수의 리셋 스위치로서, 하나의 상기 소스 팔로어와 연결된 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀은 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고; 남은 두 개의 상기 감광 픽셀은 각각 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치;
복수의 판독 스위치로서, 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 두 개의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 방법은 이미지 센서를 제어하는 데에 사용되고, 상기 이미지 센서는 감광 유닛 어레이, 필터 유닛 어레이 및 복수의 변환 유닛을 포함하고, 상기 감광 유닛 어레이는 상기 감광 유닛 어레이에 배치되고, 각각의 상기 필터 유닛은 그와 대응되는 상기 감광 유닛을 감싸고, 상기 감광 유닛은 복수의 감광 픽셀을 포함하고, 각각의 상기 변환 유닛은 적어도 두 개의 소스 팔로어를 포함하고, 적어도 하나의 상기 팔로어는 복수의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 상기 이미지 센서는 또한 상기 감광 픽셀이 노출을 시작하는 것을 제어하기 위한 클록 스위치, 상기 감광 픽셀의 초기화 리셋을 제어하기 위한 리셋 스위치와 상기 감광 픽셀의 판독을 제어하기 위한 판독 스위치를 포함하고; 상기 제어 방법은,
투프레임(two-frame) 이미지를 판독하기 위해, 상기 클록 스위치, 상기 리셋 스위치와 상기 판독 스위치를 판독하는 단계; 및
하이 다이내믹 레인지의 이미지를 획득하기 위해 투프레임 이미지를 합병하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서 상술한 투프레임 이미지를 판독하기 위해, 상기 클록 스위치, 상기 리셋 스위치와 상기 판독 스위치를 판독하는 단계는,
상기 감광 픽셀을 초기화 리셋하기 위해 상기 리셋 스위치를 제어하고;
인접된 두 행의 상기 감광 픽셀이 동시에 노출될 수 있도록 상기 클록 스위치를 제어하며; 및
각각의 소스 팔로어의 출력을 순차대로 판독하기 위해 상기 판독 스위치를 제어하는 것을 포함한다.
일 실시예에서 상술한 투프레임 이미지를 판독하기 위해, 상기 클록 스위치, 상기 리셋 스위치와 상기 판독 스위치를 판독하는 단계는,
상기 소스 팔로어에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 장치는 상기 이미지 센서를 포함한다.
일 실시예에서 상기 전자 장치는 휴대폰 또는 태블릿을 포함한다.
일 실시예에서 상기 전자 장치는 또한 상기 이미지 센서와 연결된 중앙 처리 장치 및 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 중앙 처리 장치는 상기 이미지 센서에 의해 출력된 이미지를 나타낼 수 있도록 상기 디스플레이 장치를 제어하는 데에 사용된다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 장치는 하우징, 프로세서, 메모리, 회로 기판과 전원 회로를 포함한다. 이중에서 상기 회로 기판은 상기 하우징에 의해 둘러싸인 공간 내부에 배치되고, 상기 프로세서와 상기 메모리는 상기 회로 기판에 배치되며; 상기 전원 회로는 상기 이동 단말기의 각 회로 또는 소자에 전원 공급하는 데에 사용되고; 상기 메모리는 실행 가능한 프로그램 코드를 저장하는 데에 사용되고; 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 실행 가능한 프로그램 코드를 판독함으로써 실행 가능한 프로그램 코드와 대응되는 프로그램을 구동하여 제16항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 데에 사용된다.
본 발명에 따른 이미지 센서, 제어 방법 및 전자 장치는 동일한 필터 유닛이 복수의 감광 픽셀과 대응되는 것에 기초하여 적어도 하나의 소스 팔로어는 복수의 감광 픽셀과 연결되고, 단일 감광 픽셀 출력에 비해 더 많은 광전하를 얻을 수 있고, 한편으로 하드웨어 개선을 통해 감도와 신호 대 잡음비를 향상할 수 있고, 다른 한편으로는 감광 픽셀의 출력과 판독을 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 합성할 수 있게 된다.
본 발명의 추가적인 부분 또는 장점은 하기 설명에서 부분적으로 제공될 것이고, 일부는 하기 설명에서 명확해지거나 본 발명의 실행을 통해 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 개략도이고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필터 유닛 어레이의 개략도이며;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 회로도이고;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 회로도이며;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 회로도이고;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 회로도이며;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 구조도이고;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법의 개략적인 흐름도이며;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 방법의 개략적인 흐름도이고;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 기능 모듈의 개략도이며;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 기능 모듈의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 하며, 실시예는 첨부된 도면을 통해 도시되며, 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부호는 동일하거나 유사한 기능을 갖는 구성 요소를 나타낸다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하려고 한 것은 아니다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서(100)는 필터 유닛 어레이(10), 감광 유닛 어레이(20)와 복수의 변환 유닛(30)을 포함한다.
필터 유닛 어레이(10)는 복수의 필터 유닛(11)을 포함하고, 필터 유닛 어레이(10)는 감광 유닛 어레이(20)에 설치되고, 감광 유닛 어레이(20)는 복수의 가광 유닛(21)을 포함하고, 각각의 감광 유닛은 복수의 감광 픽셀(22)을 포함하고, 각각의 필터 유닛(11)은 그와 대응되는 하나의 감광 유닛(21)을 감싸고, 즉 각각의 필터 유닛(11)은 그와 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)을 감싼다. 각각의 변환 유닛(30)은 적어도 두 개의 소스 팔로어(31)를 포함하고, 적어도 하나의 소스 팔로어가 복수의 감광 픽셀(22)과 연결된다. 소스 팔로어(31)는 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하를 아날로그 신호로 변환하는 데에 사용된다.
적어도 하나의 소스 팔로어(31)가 복수의 감광 필셀(22)과 연결되므로 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)에 생성된 광전하는 소스 팔로어(31)의 수와 연결 방식에 따라 여러 세트의 아날로그 신호를 출력할 수 있고, 단일 감광 픽셀(22)의 출력에 비해 더 많은 광전하를 획득할 수 있으며 한편으로 하드웨어 개선을 통해 감도와 신호 대 잡음비를 향상할 수 있고, 다른 한편으로는 감광 픽셀의 출력과 판독을 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 합성할 수 있는 것으로 이해 된다.
일 실시예에서 이미지 센서(100)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 상보성 금속산화물 반도체) 이미지 센서를 포함한다.
도 2를 참조하면 필터 유닛 어레이(10)는 바이엘 어레이 포함한다. 도면에서 동일한 문자는 같은 색의 필터 유닛(11)(예컨대, Gr, Gb, R, B)을 나타내고, 문자 뒤에 오는 숫자는 같은 색의 필터 유닛(11)과 대응되는 감광 픽셀(22)의 순번을 나타내고, 색이 다른 필터 유닛(11)은 그의 대응되는 파장의 광만 통과시킨다.
일 실시예에 따른 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)은 감광 유닛(21)의 상이한 행에 위치한다.
예를 들어, 일부 예시에서, 각각의 감광 유닛은 2*2개의 감광 픽셀(22)을 포함하며, 즉 각각의 필터 유닛(11)은 2행, 2열과 대응되고 총 네 개의 감광 픽셀(22)을 감싼다.
도 3을 참조하면 일 실시예에 따른 각각의 변환 유닛(30)은 두 개의 소스팔로어(31)을 포함하고, 이중에서 하나의 소스 팔로어(31)는 이전 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결되고, 다른 하나의 소스 팔로어(31)는 다음 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결된다.
이와 같이, 제1 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 누적되어 소스 팔로어(31)에 의해 제1 아날로그 신호(A1)로 변환되고, 제2 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 누적되어 소스 팔로어(31)에 의해 제2 아날로그 신호(A2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)도 포함하고, 이중에서 각각의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)은 두 개의 소스 팔로어(31)와 연결된다. 아날로그 디지털 변환 유닛(40)은 소스 팔로어(31)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 데에 사용된다. 구체적으로 본 실시예에서는 제1 아날로그 신호(A1)와 제2 아날로그 신호(A2)는 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 각각 제1 디지털 신호(D1)와 제2 디지털 신호(D2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 클록 스위치(50), 복수의 리셋 스위치(60)와 복수의 판독 스위치(70)도 포함한다. 이중에서 클록 스위치(50)는 감광 픽셀(22)이 노출을 시작하는 것을 제어하는 데에 사용되고, 리셋 스위치(60)는 감광 픽셀(22)의 초기화 리셋을 제어하는 데에 사용되며, 판독 스위치(70)는 감광 픽셀(22)의 판독을 제어하는 데에 사용된다.
이미지 센서(100)의 하나의 감광 유닛(21)의 등가 회로를 예로 삼아 설명하면, 이중에서 해당 감광 유닛(21)은, 감광 픽셀(PD1-PD4), 클록 스위치(TG1-TG4), 소스 팔로어(SF1 및 SF2), 리셋 스위치(RST1 및 RST2), 판독 스위치(SEL1-SEL2)를 포함한다.
구체적으로 감광 픽셀(PD1-PD4)은 2*2 매트릭스로 배열되고, 제1 감광 픽셀(PD1), 제2 감광 픽셀(PD2), 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)은 각각 인접되어 하나의 필터 유닛(11)과 대응되는 감광 픽셀이고, 즉 네 개의 각각 인접된 픽셀이 같은 색의 광을 수신하는 것으로, 간단히 말자하면, 즉 네 개의 감광 픽셀이 하나의 큰 픽셀(pixel)로 구성된다. 또한 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)이 같은 행에 위치하고, 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)은 같은 행에 위치한다. 각각의 감광 픽셀은 하나의 클록 스위치와 연결되며, 즉 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)와 연결되고, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)와 연결되며, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)와 연결되고, 제4 감광 픽셀은 제4 클록 스위치와 연결된다.
또한, 제1 행인 경우, 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해, 공동적으로 소스 팔로어(SF1)의 제1 단과 연결되고, 제1 감광 픽셀(PD1)은 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해, 공동적으로 리셋 스위치(RST1)의 제1 단과 연결되며, 리셋 스위치(RST1)의 제2 단과 소스 팔로어(SF1)의 제2 단에는 각각 Vdd와 같은 소정 전원이 연결되며, 소스 팔로어(SF1)의 제3 단은 판독 스위치(SEL1)의 제1 단과 연결된다.
또한, 제2 행인 경우, 제3 감광 픽셀(PD3), 제4 감광 픽셀(PD4)이 그들과 대응되는 콜록 스위치(TG3, TG4), 리셋 스위치(RST2), 소스 팔로어(SF2) 및 판독 스위치(SEL2)와의 연결 방식은 제1 행에 위치한 감광 픽셀(PD1, PD2)이 그들과 대응되는 클록 스위치(TG1, TG2), 리셋 스위치(RST1), 소스 팔로어(SF1) 및 판독 스위치(SEL1)와의 연결방식과 유사하므로 여기서 설명하지 않도록 한다.
또한 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)의 제2 단은 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 입력 단과 공동적으로 연결된다.
노출에 대한 제어를 실현하기 위해 이미지 센서(100)는 또한 제어 모듈을 포함하고, 제1 클록 스위치(TG1)의 제어 단, 제2 콜록 스위치(TG2)의 제어 단, 제3 클록 스위치(TG3)의 제어 단 및 제4 클록 스위치(TG4)의 제어 단이 모두 제어 모듈과 연결되고, 제어 모듈은 네 개의 클록 스위치의 턴 온 과 턴 오프를 제어하고, 클록 스위치가 턴 온될 때 그와 대응되는 감광 픽셀이 노출을 시작한다.
매번 노출하기 전에 감광 픽셀에 대해 리셋을 해야 하는 것으로 설명된다. 즉 리셋 스위치(RST1)와 리셋 스위치(RST2)의 제어 단도 제어 모듈과 연결되어 노출 시작 전 또는 노출 데이터 판독 후에 그와 대응되는 감광 픽셀에 대해 리셋을 하는 데에 사용된다.
노출 과정에서 광전 다이오드와 같은 감광 픽셀(PD)이 필터 유닛에 의해 투과된 광을 수신하여 전하를 생성하고, 클록 스위치(TG)가 턴 온되면 그와 대응되는 감광 픽셀에서 생성된 전하가 출력되어 소스 팔로어(SF)에 의해 아날로그 신호로 변환되고 나서 아날로그 유닛을 통해 디지털 신호로 변환되어 출력되며, 이미지 처리를 위해 데이터 기초를 제공한다.
제어 모듈은 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)이 행에 따라 동시 노출되도록 제어하며 또한 노출 시간을 제어하고, 즉 노출에 대한 제어를 실현한다.
하나의 예시로서, 감광 유닛 어레이(20) 내에 제2i+1(i=0,1,2,3,4...)행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 두 개의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr1, Gr2과 대응되는 감광 픽셀), 즉 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)이 하나의 소스 팔로어(SF1)를 공용하고, 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)에서 생성된 전하가 수집되면, 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)에서 수집된 전하를 소스 팔로어(SF1)에 의해 안날로그 신호로 변환시키고, 또한 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 이때의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 출력 값을 ADC1로 설정하고; 또한 감광 유닛 어레이(20) 내에 제2i+1행과 인접한 제2i+2(i=0,1,2,3,4...)행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)의 두 개의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr3, Gr4과 대응되는 감광 픽셀), 즉 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)이 하나의 소스 팔로어(SF2)를 공용하고, 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)에서 생성된 전하가 수집되면, 제3 감광 픽셀(PD3)와 제4 감광 픽셀(PD4)에서 수집된 전하를 소스 팔로어(SF2)에 의해 안날로그 신호로 변환시키고, 또한 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 이때의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 출력 값을 ADC2로 설정한다.
사진 찍을 때, 제어 모듈은 인접된 두 행의 감광 픽셀(22)이 동시 노출되도록 제어하고(예를 들어, 제2i+1과 제2i+2행이 동시 노출, 이중에서 i=0,1,2,3,...임), 또한 동일한 소스 팔로어를 공용하는 두 개의 감광 픽셀(22)의 출력이 포화되지 않도록 노출 시간을 제어한다. 본 발명에 따른 실시예에서, 각각의 소스 팔로어(31)는 그와 공동적으로 연결된 두 개의 감광 픽셀(22)에서 출력된 전하를 집계하여 결합하는 역할을 하며, 이때 소스 팔로어(SF1)와 소스 팔로어(SF2)에 의해 수집된 전하량 또는 변환된 아날로그 신호는 그과 대응되는 두 개의 감광 픽셀(22)에 의해 생성된 전하의 합이고, 단일 감광 픽셀(22)에 의해 생성된 전하의 약 두 배인 것으로 이해될 수 있다. 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)가 동시 턴 온되도록 제어할 때 아날로그 디지털 변환 유닛(40)에 의해 출력된 값은 SF1와 SF2에서 출력된 평균값이고, 즉 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 네 개의 감광 픽셀(22)에 의해 생성된 전하는 단일의 감광 픽셀보다 증가되므로 이미지 센서(100)의 감도(약 두 배임)가 향상되었다.
도 4를 참조하면 일 실시예에 따른 각각의 변환 유닛(30)은 두 개의 소스 팔로어(31)를 포함하고, 이중에서 하나의 소스 팔로어(31)는 감광 유닛(21)중의 세 개의 감광 픽셀(22)과 연결되고, 다른 하나의 소스 팔로어(31)는 남은 하나의 감광 픽셀(22)과 연결된다.
예를 들어, 제1 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)과 제2 행에 위치한 하나의 감광 픽셀(22), 총 세 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하가 누적되어 소스 팔로어(31)에 의해 제1 아날로그 신호(A1)로 변환되고, 제2 행에 위치한 다른 하나의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 소스 팔로어(31)에 의해 제2 아날로그 신호(A2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)도 포함하고, 이중에서 각각의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)은 하나의 소스 팔로어(31)와 연결된다. 즉 각각의 감광 유닛(21)이 두 개의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)과 연결된다. 아날로그 디지털 변환 유닛(40)은 소스 팔로어(31)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 데에 사용된다. 구체적으로 본 실시예에서는 제1 아날로그 신호(A1)와 제2 아날로그 신호(A2)는 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 각각 제1 디지털 신호(D1)와 제2 디지털 신호(D2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 클록 스위치(50), 복수의 리셋 스위치(60)와 복수의 판독 스위치(70)도 포함한다. 이중에서 클록 스위치(50)는 감광 픽셀(22)이 노출을 시작하는 것을 제어하는 데에 사용되고, 리셋 스위치(60)는 감광 픽셀(22)의 초기화 리셋을 제어하는 데에 사용되며, 판독 스위치(70)는 감광 픽셀(22)의 판독을 제어하는 데에 사용된다.
이미지 센서(100)의 하나의 감광 유닛(21)의 등가 회로를 예로 삼아 설명하면, 이중에서 해당 감광 유닛(21)은, 감광 픽셀(PD1-PD4), 클록 스위치(TG1-TG4), 소스 팔로어(SF1 및 SF2), 리셋 스위치(RST1 및 RST2), 판독 스위치(SEL1-SEL2)를 포함한다.
구체적으로 감광 픽셀(PD1-PD4)은 2*2 매트릭스로 배열되고, 제1 감광 픽셀(PD1), 제2 감광 픽셀(PD2), 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)은 각각 인접되어 하나의 필터 유닛(11)과 대응되는 감광 픽셀이고, 즉 네 개의 각각 인접된 픽셀이 같은 색의 광을 수신하는 것으로, 간단히 언급하면, 즉 네 개의 감광 픽셀이 하나의 큰 픽셀(pixel)로 구성된다. 또한 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)이 같은 행에 위치하고, 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)은 같은 행에 위치한다. 각각의 감광 픽셀은 하나의 클록 스위치와 연결되며, 즉 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)와 연결되고, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)와 연결되며, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)와 연결되고, 제4 감광 픽셀은 제4 클록 스위치와 연결된다.
또한 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)를 통해 공동적으로 소스 팔로어(SF1)의 제1 단과 연결되고, 제1 감광 픽셀(PD1)은 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)를 통해 공동적으로 리셋 스위치(RST1)의 제1 단과 연결되며, 리셋 스위치(RST1)의 제2 단과 소스 팔로어(SF1)의 제2 단에는 각각 Vdd와 같은 소정 전원이 연결되며, 소스 팔로어(SF1)의 제3 단은 판독 스위치(SEL1)의 제1 단과 연결된다.
또한, 제4 감광 픽셀(PD4)이 제1 콜록 스위치(TG4)를 통해 소스 팔로어(SF2)와 리셋 스위치(RST2)의 제1 단과 연결되고, 소스 팔로어(SF2)와 리셋 스위치(RST2)의 제2 단에는 각각 소정 전원이 연결되며, 소스 팔로어(SF2)의 제3 단은 판독 스위치(SEL2)의 제1 단과 연결된다.
또한 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)의 제2 단은 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 입력 단과 각각 연결된다.
노출에 대한 제어를 실현하기 위해 이미지 센서(100)는 또한 제어 모듈을 포함하고, 제1 클록 스위치(TG1)의 제어 단, 제2 콜록 스위치(TG2)의 제어 단, 제3 클록 스위치(TG3)의 제어 단 및 제4 클록 스위치(TG4)의 제어 단이 모두 제어 모듈과 연결되고, 제어 모듈은 네 개의 클록 스위치의 턴 온과 턴 오프를 제어하고, 클록 스위치가 턴 온될 때 그와 대응되는 감광 픽셀이 노출을 시작한다.
매번 노출하기 전에 감광 픽셀에 대해 리셋을 해야 하는 것으로 설명된다. 즉 리셋 스위치(RST1)와 리셋 스위치(RST2)의 제어 단도 제어 모듈과 연결되어 노출 시작 전 또는 노출 데이터 판독 후에 그와 대응되는 감광 픽셀에 대해 리셋을 하는 데에 사용된다.
노출 과정에서 광전 다이오드와 같은 감광 픽셀(PD)이 필터 유닛에 의해 투과된 광을 수신하여 전하를 생성하고, 클록 스위치(TG)가 턴 온되면 그와 대응되는 감광 픽셀에서 생성된 전하가 출력되어 소스 팔로어(SF)에 의해 아날로그 신호로 변환되고 나서 아날로그 유닛을 통해 디지털 신호로 변환되어 출력되며, 이미지 처리를 위해 데이터 기초를 제공한다.
제어 모듈은 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)이 행에 따라 동시 노출되도록 제어하며 또한 노출 시간을 제어하고, 즉 노출에 대한 제어를 실현하며, 또한 감광 픽셀의 출력을 시분할로 판독할 수 있도록 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 합성하는 소재를 얻는다.
하나의 예시로서, 감광 유닛 어레이(20) 내에는 제2i+1(i=0,1,2,3,4...)행 및 제2i+1 행과 인접한 제2i+2 행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 세 개의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr1, Gr2, G3과 대응되는 감광 픽셀), 즉 제1 감광 픽셀(PD1), 제2 감광 픽셀(PD2)과 제3 감광 픽셀(PD3)이 하나의 소스 팔로어(SF1)를 공용하고, 제1 감광 픽셀(PD1), 제2 감광 픽셀(PD2)과 제3 감광 픽셀(PD3)에서 생성된 전하가 수집되면, 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2), 제3 감광 픽셀(PD3)에서 수집된 전하를 소스 팔로어(SF1)에 의해 안날로그 신호로 변환시키고, 또한 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 그와 연결된 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력 값을 ADC1로 설정하고; 또한 감광 유닛 어레이(20) 내에 제2i+2 행과 인접한 각각의 필터 유닛(11)의 하나의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr4와 대응되는 감광 픽셀), 즉 제4 감광 픽셀(PD4)이 소스 팔로어(SF2)에 의해 제4 감광 픽셀(PD4)의 출력을 아날로그 신호로 변환시키고, 또한 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 그와 연결된 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 출력 값을 ADC2로 설정한다.
사진 찍을 때, 제어 모듈은 인접된 두 행의 감광 픽셀(22)이 동시 노출되도록 제어하고(예를 들어, 제2i+1과 제2i+2행이 동시 노출, 이중에서 i=0,1,2,3,...임), 또한 동일한 소스 팔로어를 공용하는 복수의 감광 픽셀(22)의 출력이 포화되지 않도록 노출 시간을 제어한다. 본 발명에 따른 실시예에서, 소스 팔로어(SF1)의 출력은 소스 팔로어(SF2)의 약 세 배이고, 즉 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 네 개의 감광 픽셀(22)이 하나의 높은 ADC 값과 하나의 낮은 ADC 값을 동시에 출력할 수 있다. 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)가 시분할로 턴 온 되도록 제어하여 아날로그 디지털 변환 유닛(40)에 의해 출력된 값이 SF1(SF1=3SF2)와 SF2인 것으로 각각 판독한 뒤 이미지 센서를 통해 합성 처리를 함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 획득할 수 있으며 ,즉, 이미지 센서(100)의 하드웨어 구조에 기초하여 하나는 높고 하나는 낮은 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력에 의해 하이 다이내믹 레인지를 획득하기 위한 조건을 제공한다.
도 5를 참조하면 일 실시예에 따른 각각의 변화 유닛(30)은 세 개의 소스 팔로어(31)를 포함하고, 이중에서 하나의 소스 팔로어(31)가 감광 유닛(21) 중의 한 열에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결되고, 다른 두 개의 소스 팔로어(31)는 남은 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결된다.
예를 들어, 제1 열에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 누적되어 하나의 소스 팔로어(31)에 의해 각각 출력된 후, 제1 아날로그 신호(A1)로 합병되고, 제2 열에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 누적되어 소스 팔로어(31)에 의해 제2 아날로그 신호(A2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)도 포함하고, 이중에서 한 열에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결된 두 개의 소스 팔로어(31)는 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)과 연결되고, 남은 두 개의 감광 픽셀(22)과 각각 연결된 다른 두 개의 소스 팔로어(31)는 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)과 공동적으로 연결된다. 즉, 각각의 감광 유닛(21)이 두 개의 아날로그 디지털 변환 유닛과 연결된다. 아날로그 디지털 변환 유닛(40)은 소스 팔로어(31)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 데에 사용된다. 구체적으로 본 실시예에서는 제1 아날로그 신호(A1)와 제2 아날로그 신호(A2)는 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 각각 제1 디지털 신호(D1)와 제2 디지털 신호(D2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 클록 스위치(50), 복수의 리셋 스위치(60)와 복수의 판독 스위치(70)도 포함한다. 이중에서 클록 스위치(50)는 감광 픽셀(22)이 노출을 시작하는 것을 제어하는 데에 사용되고, 리셋 스위치(60)는 감광 픽셀(22)의 초기화 리셋을 제어하는 데에 사용되며, 판독 스위치(70)는 감광 픽셀(22)의 판독을 제어하는 데에 사용된다.
이미지 센서(100)의 하나의 감광 유닛(21)의 등가 회로를 예로 삼아 설명하면, 이중에서 해당 감광 유닛(21)은, 감광 픽셀(PD1-PD4), 클록 스위치(TG1-TG4), 소스 팔로어(SF1, SF2와 SF3), 리셋 스위치(RST1, RST2와 RST3), 판독 스위치(SEL1-SEL2)를 포함한다.
구체적으로 감광 픽셀(PD1-PD4)은 2*2 매트릭스로 배열되고, 제1 감광 픽셀(PD1), 제2 감광 픽셀(PD2), 제3 감광 픽셀(PD3)와 제4 감광 픽셀(PD4)은 각각 인접되어 하나의 필터 유닛(11)과 대응되는 감광 픽셀이고, 즉 네 개의 각각 인접된 픽셀이 같은 색의 광을 수신하는 것으로, 간단히 말자하면, 즉 네 개의 감광 픽셀이 하나의 큰 픽셀(pixel)로 구성된다. 또한 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)이 같은 행에 위치하고, 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)은 같은 행에 위치한다. 각각의 감광 픽셀은 하나의 클록 스위치와 연결되며, 즉 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)와 연결되고, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)와 연결되며, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)와 연결되고, 제4 감광 픽셀은 제4 클록 스위치와 연결된다.
또한, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해, 제4 감광 픽셀(PD4)은 제4 클록 스위치(TG4)를 통해 공동적으로 소스 팔로어(SF2)의 제1 단과 연결되고, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해, 제4 감광 픽셀(PD4)은 제4 클록 스위치(TG4)를 통해 공동적으로 리셋 스위치(RST2)의 제1 단과 연결되며, 리셋 스위치(RST2)의 제2 단과 소스 팔로어(SF2)의 제2 단에는 각각 Vdd와 같은 소정 전원이 연결되며, 소스 팔로어(SF2)의 제3 단은 판독 스위치(SEL2)의 제1 단과 연결된다.
또한, 제1 감광 픽셀(PD1)은 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)를 통해 각각 소스 팔로어(SF1), 소스 팔로어(SF3)의 제1 단과 연결되고, 제1 감광 픽셀(PD1)은 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)를 통해 각각 리셋 스위치(RST1)와 리셋 스위치(RST3)의 제1 단과 연결되고, 소스 팔로어(SF1), 소스 팔로어(SF3), 리셋 스위치(RST1)와 리셋 스위치(RST3)의 제2 단에는 각각 소정 전원이 연결되고, 소스 팔로어(SF1)와 소스 팔로어(SF3)의 제3 단은 각각 판독 스위치(SEL1)의 제1 단과 연결된다.
또한 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)의 제2 단은 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 입력 단과 각각 연결된다.
노출에 대한 제어를 실현하기 위해 이미지 센서(100)는 또한 제어 모듈을 포함하고, 제1 클록 스위치(TG1)의 제어 단, 제2 콜록 스위치(TG2)의 제어 단, 제3 클록 스위치(TG3)의 제어 단 및 제4 클록 스위치(TG4)의 제어 단이 모두 제어 모듈과 연결되고, 제어 모듈은 네 개의 클록 스위치의 턴 온 과 턴 오프를 제어하고, 클록 스위치가 턴 온될 때 그와 대응되는 감광 픽셀이 노출을 시작한다.
매번 노출하기 전에 감광 픽셀에 대해 리셋을 해야 하는 것으로 설명된다. 즉 리셋 스위치(RST1), 리셋 스위치(RST2), 리셋 스위치(RST3)의 제어 단도 제어 모듈과 연결되어 노출 시작 전 또는 노출 데이터 판독 후에 그와 대응되는 감광 픽셀에 대해 리셋을 하는 데에 사용된다.
노출 과정에서 광전 다이오드와 같은 감광 픽셀(PD)이 필터 유닛에 의해 투과된 광을 수신하여 전하를 생성하고, 클록 스위치(TG)가 턴 온되면 그와 대응되는 감광 픽셀에서 생성된 전하가 출력되어 소스 팔로어(SF)에 의해 아날로그 신호로 변환되고 나서 아날로그 유닛을 통해 디지털 신호로 변환되어 출력되며, 이미지 처리를 위해 데이터 기초를 제공한다.
제어 모듈은 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)이 행에 따라 동시 노출되도록 제어하며 또한 노출 시간을 제어하고, 즉 노출에 대한 제어를 실현하며, 또한 감광 픽셀의 출력을 시분할로 판독할 수 있도록 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 합성하는 소재를 얻는다.
하나의 예시로서, 감광 유닛 어레이(20) 내에 제2i+1(i=0,1,2,3,4...) 행 및 제2i+1 행과 인접한 제2i+2 행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 각각의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr1, Gr3과 대응되는 감광 픽셀), 즉 제1 감광 픽셀(PD1)과 제3 감광 픽셀(PD3)이 각각 소스 팔로어(SF1)와 소스 팔로어(SF3)를 통해 전하 변환을 수행한 다음 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 그와 연결된 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력 값을 ADC1로 설정하고; 또한 감광 유닛 어레이(20) 내에 제2i+1 행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 하나의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr2와 대응되는 감광 픽셀) 및 제2i+2 행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 하나의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr4와 대응되는 감광 픽셀), 즉 제2 감광 픽셀(PD2)과 제4 감광 픽셀(PD4)에서 생성된 전하가 수집된 후 소스 팔로어(SF2)에 의해 수집된 전하를 아날로그 신호로 변환시키고, 또한 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 그와 연결된 아날로그 디지털 전환 유닛의 출력 값을 ADC2로 설정한다.
사진 찍을 때, 제어 모듈은 인접된 두 행의 감광 픽셀(22)이 동시 노출되도록 제어하고(예를 들어, 제2i+1과 제2i+2행이 동시 노출, 이중에서 i=0,1,2,3,...임), 또한 동일한 소스 팔로어를 공용하는 두 개의 감광 픽셀(22)의 출력이 포화되지 않도록 노출 시간을 제어한다. 본 발명에 따른 실시예에서, 소스 팔로어(SF2)의 출력이 소스 팔로어(SF1)와 소스 팔로어(SF3)의 약 두 배이고, 즉 SF2=2SF1=2SF3이고, 이중에서 ADC1의 출력 값은 SF1와 SF3의 평균값이고, ADC2의 출력 값은 SF2이고, 즉 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 네 개의 감광 픽셀(22)이 하나의 높은 ADC 값과 하나의 낮은 ADC 값을 동시에 출력할 수 있다. 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)가 시분할로 턴 온되도록 제어하여 아날로그 디지털 변환 유닛(40)에 의해 출력된 값이 ADC1(AVGSF1+SF3)와 ADC2(SF2=2SF1=2SF3)인 것으로 각각 판독한 뒤 이미지 센서를 통해 합성 처리를 함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 획득할 수 있으며 즉, 이미지 센서(100)의 하드웨어 구조에 기초하여 하나는 높고 하나는 낮은 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력에 의해 하이 다이내믹 레인지를 획득하기 위한 조건을 제공한다.
도 6을 참조하면 일 실시예 따른 각각의 변화 유닛(30)은 세 개의 소스 팔로어(31)를 포함하고, 이중에서 하나의 소스 팔로어(31)가 감광 유닛(21) 중의 한 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결되고, 다른 두 개의 소스 팔로어(31)는 남은 두 개의 감광 픽셀(22)과 연결된다.
예를 들어, 제1 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 누적되어 소스 팔로어(31)에 의해 제1 아날로그 신호(A1)로 변환되고, 제2 행에 위치한 두 개의 감광 픽셀(22)에서 생성된 광전하는 각각 하나의 소스 팔로어(31)에 의해 출력된 후 제2 아날로그 신호(A2)로 합병된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)도 포함하고, 이중에서 각각의 감광 유닛 중의 세 개의 소스 팔로어(31)는 공동적으로 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)과 연결된다. 즉 각각의 감광 유닛(21)이 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)과 연결된다. 아날로그 디지털 변환 유닛(40)은 소스 팔로어(31)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 데에 사용된다. 구체적으로 본 실시예에서는 제1 아날로그 신호(A1)와 제2 아날로그 신호(A2)는 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 각각 제1 디지털 신호(D1)와 제2 디지털 신호(D2)로 변환된다.
또한 이미지 센서(100)는 복수의 클록 스위치(50), 복수의 리셋 스위치(60)와 복수의 판독 스위치(70)도 포함한다. 이중에서 클록 스위치(50)는 감광 픽셀(22)이 노출을 시작하는 것을 제어하는 데에 사용되고, 리셋 스위치(60)는 감광 픽셀(22)의 초기화 리셋을 제어하는 데에 사용되며, 판독 스위치(70)는 감광 픽셀(22)의 판독을 제어하는 데에 사용된다.
이미지 센서(100)의 하나의 감광 유닛(21)의 등가 회로를 예로 삼아 설명하면, 이중에서 해당 감광 유닛(21)은, 감광 픽셀(PD1-PD4), 클록 스위치(TG1-TG4), 소스 팔로어(SF1, SF2와 SF3), 리셋 스위치(RST1, RST2와 RST3), 판독 스위치(SEL1-SEL2)를 포함한다.
구체적으로 감광 픽셀(PD1-PD4)은 2*2 매트릭스로 배열되고, 제1 감광 픽셀(PD1), 제2 감광 픽셀(PD2), 제3 감광 픽셀(PD3)와 제4 감광 픽셀(PD4)은 각각 인접되어 하나의 필터 유닛(11)과 대응되는 감광 픽셀이고, 즉 네 개의 각각 인접된 픽셀이 같은 색의 광을 수신하는 것으로, 간단히 말자하면, 즉 네 개의 감광 픽셀이 하나의 큰 픽셀(pixel)로 구성된다. 또한 제1 감광 픽셀(PD1)과 제2 감광 픽셀(PD2)이 같은 행에 위치하고, 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)은 같은 행에 위치한다. 각각의 감광 픽셀은 하나의 클록 스위치와 연결되며, 즉 제1 감광 픽셀(PD1)이 제1 클록 스위치(TG1)와 연결되고, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)와 연결되며, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)와 연결되고, 제4 감광 픽셀은 제4 클록 스위치와 연결된다.
또한, 제1 감광 픽셀(PD1)은 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해 공동적으로 소스 팔로어(SF1)의 제1 단과 연결되고, 제1 감광 픽셀(PD1)은 제1 클록 스위치(TG1)를 통해, 제2 감광 픽셀(PD2)은 제2 클록 스위치(TG2)를 통해 공동적으로 리셋 스위치(RST1)의 제1 단과 연결되며, 리셋 스위치(RST1)의 제2 단과 소스 팔로어(SF1)의 제2 단에는 각각 Vdd와 같은 소정 전원이 연결되며, 소스 팔로어(SF1)의 제3 단은 판독 스위치(SEL1)의 제1 단과 연결된다.
또한, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)를 통해, 제4 감광 픽셀(PD4)은 제4 클록 스위치(TG4)를 통해 각각 소스 팔로어(SF2), 소스 팔로어(SF3)의 제1 단과 연결되고, 제3 감광 픽셀(PD3)은 제3 클록 스위치(TG3)를 통해, 제4 감광 픽셀(PD4)은 제4 클록 스위치(TG4)를 통해 각각 리셋 스위치(RST2)와 리셋 스위치(RST3)의 제1 단과 연결되고, 소스 팔로어(SF2), 소스 팔로어(SF3), 리셋 스위치(RST2)와 리셋 스위치(RST3)의 제2 단에는 각각 소정 전원이 연결되고, 소스 팔로어(SF2)와 소스 팔로어(SF3)의 제3 단은 각각 판독 스위치(SEL2)의 제1 단과 연결된다.
또한 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)의 제2 단은 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)의 입력 단과 공동적으로 연결된다.
노출에 대한 제어를 실현하기 위해 이미지 센서(100)는 또한 제어 모듈을 포함하고, 제1 클록 스위치(TG1)의 제어 단, 제2 콜록 스위치(TG2)의 제어 단, 제3 클록 스위치(TG3)의 제어 단 및 제4 클록 스위치(TG4)의 제어 단이 모두 제어 모듈과 연결되고, 제어 모듈은 네 개의 클록 스위치의 턴 온 과 턴 오프를 제어하고, 클록 스위치가 턴 온될 때 그와 대응되는 감광 픽셀이 노출을 시작한다.
설명해야 할 것은, 매번 노출하기 전에 감광 픽셀에 대해 리셋을 해야 하며 즉 리셋 스위치(RST1), 리셋 스위치(RST2), 리셋 스위치(RST3)의 제어 단도 제어 모듈과 연결되어 노출 시작 전 또는 노출 데이터 판독 후에 그와 대응되는 감광 픽셀에 대해 리셋을 하는 데에 사용된다.
노출 과정에서 광전 다이오드와 같은 감광 픽셀(PD)이 필터 유닛에 의해 투과된 광을 수신하여 전하를 생성하고, 클록 스위치(TG)가 턴 온되면 그와 대응되는 감광 픽셀에서 생성된 전하가 출력되어 소스 팔로어(SF)에 의해 아날로그 신호로 변환되고 나서 아날로그 유닛을 통해 디지털 신호로 변환되어 출력되며, 이미지 처리를 위해 데이터 기초를 제공한다.
제어 모듈은 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 복수의 감광 픽셀(22)이 행에 따라 동시 노출되도록 제어하며 또한 노출 시간을 제어하고, 즉 노출에 대한 제어를 실현하며, 또한 감광 픽셀의 출력을 시분할로 판독할 수 있도록 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 합성하는 소재를 얻는다.
하나의 예시로서, 감광 유닛 어레이(20) 내에 제2i+1(i=0,1,2,3,4...) 행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 두 개의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr1, Gr2과 대응되는 감광 픽셀), 즉 제1 감광 픽셀(PD1)와 제2 감광 픽셀(PD2)에서 생성된 전하를 수집한 후 소스 팔로어(SF1)에 의해 전하 변환을 수행한 후, 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 이때의 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력 값은 ADC1로 설정하고; 또한, 감광 유닛 어레이(20)내에 제2i+1 행과 인접한 제2i+2(i=1,2,3,4...) 행에 위치한 각각의 필터 유닛(11)과 대응되는 두 개의 감광 픽셀(예컨대, 필터 유닛 Gr3, G4와 대응되는 감광 픽셀), 즉 제3 감광 픽셀(PD3)과 제4 감광 픽셀(PD4)이 각각 소스 팔로어(SF2)와 소스 팔로어(SF3)에 의해 전화 변환을 수행한 후 하나의 아날로그 디지털 변환 유닛(40)을 통해 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 이 때 그와 연결된 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력 값은 ADC2로 설정한다.
사진 찍을 때, 제어 모듈은 인접된 두 행의 감광 픽셀(22)이 동시 노출되도록 제어하고(예를 들어, 제2i+1과 제2i+2행이 동시 노출, 이중에서 i=0,1,2,3,...임), 또한 동일한 소스 팔로어를 공용하는 두 개의 감광 픽셀(22)의 출력이 포화되지 않도록 노출 시간을 제어한다. 본 발명에 따른 실시예에서, 소스 팔로어(SF1)의 출력이 소스 팔로어(SF2)와 소스 팔로어(SF3)의 약 두 배이이고, 즉 SF1=2SF2=2SF3이고, 이중에서 ADC1의 출력 값은 SF1이고, ADC2의 출력 값은 SF2와 SF3의 평균값이고, 즉 동일한 필터 유닛(11)과 대응되는 네 개의 감광 픽셀(22)이 하나의 높은 ADC 값과 하나의 낮은 ADC 값을 동시에 출력할 수 있다. 판독 스위치(SEL1)와 판독 스위치(SEL2)가 시분할로 턴 온되도록 제어하여 아날로그 디지털 변환 유닛(40)에 의해 출력된 값이 ADC1(SF1=2SF2=2SF3)과 ADC2(AVGSF2+SF3)인 것으로 각각 판독한 뒤 이미지 센서를 통해 합성 처리를 함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 획득할 수 있으며 ,즉, 이미지 센서(100)의 하드웨어 구조에 기초하여 하나는 높고 하나는 낮은 아날로그 디지털 변환 유닛의 출력에 의해 하이 다이내믹 레인지를 획득하기 위한 조건을 제공한다.
도 7을 참조하면 이미지 센서(100)는 또한 필터 유닛(10)에 배치된 마이크로 미러 어레이(80)를 포함하고, 마이크로 미러 어레이(80) 중의 각각의 마이크로 미러(81)는 하나의 감광 픽셀(22)과 대응되고, 이에 형성, 크기 위치의 대응을 포함한다. 마이크로 미러(81)는 광을 감광 픽셀(22)의 감광부로 모아 감광 픽셀(22)의 광 수신 강도를 높여 이미징 화질을 개선한다.
상기 실시예에 따른 이미지 센서에 기초하여 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 설명한다.
도 8을 참조하면 제어 방법은:
S10: 투프레임 이미지를 판독하기 위해, 클록 스위치, 리셋 스위치와 판독 스위치를 제어하는 단계; 및
S20: 하이 다이내믹 레인지의 이미지를 획득하기 위해 투프레임 이미지를 합병하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 이미징 방법에 있어서, 기존의 각각의 감광 픽셀의 출력을 S로 하고, 잡음을 N으로 하고, 합병 픽셀에는 M개의 감광 픽셀을 포함하는 것으로 가정하면, 합병 픽셀의 픽셀 값은 n*m*S이고, 합병 픽셀의 잡음은
Figure pct00001
이며, n=2, m=2일 경우, 합병 픽셀의 잡음은 약 n*m*N/2이다. 따라서 합병된 이미지의 밝기가 저조도 환경에서 향상되고 신호 대 잡음비도 향상된다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에서 단계 S10은 또한,
S12: 감광 픽셀을 초기화 리셋하기 위해 상기 리셋 스위치를 제어하는 단계;
S14: 인접된 두 행의 상기 감광 픽셀이 동시에 노출되도록 클록 스위치를 제어하는 단계; 및
S16: 투프레임 이미지를 판독하기 위해 각각의 소스 팔로어의 출력을 순차대로 판독할 수 있도록 상기 판독 스위치를 제어하는 단계를 포함한다.
이로써, 노출과 판독의 순차를 제어함으로써 하이 다이내믹 레인지의 이미지의 소재를 합성하는 데에 사용될 수 있다.
일 실시예에서 단계 S10은 또한
소스 팔로어로에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것을 포함한다.
이로써 일반적으로 디지털 신호 처리 칩인 이미지 처리 모듈은 이미지 센서의 출력을 직접 처리할 수 있게 된다.
상기 실시예에 따른 이미지 센서에 기초하여 이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치를 설명한다.
도 10을 참조하면 전자 장치(1000)는 상기 이미지 센서(100)를 포함한다. 구체적으로 전자 장치(1000)는 휴대폰 또는 태블릿을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 전자 장치(1000)는 또한 이미지 센서(100)와 연결된 중앙 처리 장치(200)와 디스플레이 장치(300)를 포함하고, 중앙 처리 장치(200)는 이미지 센서(100)에 의해 출력된 이미지를 나타낼 수 있도록 디스플레이 장치(300)를 제어하는 데에 사용된다. 이때 전자 장치(1000)로 촬영된 이미지를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 장치에 나타날 수 있다. 디스플레이 장치(300)는 LED 모니터 등을 포함한다.
일 실시예에서 전자 장치(1000)는 또한 이미지 센서(100)에 연결된 중앙 처리 장치(200)와 외부 메모리(400)를 포함하고, 중앙 처리 장치(200)는 이미지 센서(100)에서 출력된 이미지가 외부 메모리(400)에 저장될 수 있도록 제어하는 데에 사용된다.
이로써 생성된 이미지는 저장될 수 있으므로 추후에 확인, 사용 또는 이전이 편리해진다. 외부 메모리(400)는 SD(Secure Digital)카드 와 CF(Compact Flash)카드 등을 포함한다.
해당 전자 장치(1000)는 상기 이미지 센서(100)를 사용함으로써 이미지 센서(100)의 하드웨어 구조에 기초하여 한편으로 촬영의 감도를 향상시키고, 신호 대 잡음비를 감소시킬 수 있고, 다른 한편으로는 하이 다이내믹 레인지의 이미지의 합성 기능을 실현해 촬영의 경험을 개선할 수 있다.
도 11을 참조하면 본 발명의 실시예에 따라 전자 장치가 도시되어 있다. 상기 전자 장치는 하우징, 프로세서, 메모리, 회로 기판과 전원 회로를 포함하며, 상기 회로 기판은 하우징에 의해 둘러싸인 공간 내부에 배치되고, 프로세서와 메모리는 회로 기판에 배치되며; 전원 회로는 이동 단말기의 각 회로 또는 소자에 전원 공급하는 데에 사용되고; 상기 메모리는 실행 가능한 프로그램 코드를 저장하는 데에 사용되고; 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 실행 가능한 프로그램 코드를 판독함으로써 실행 가능한 프로그램 코드와 대응되는 프로그램을 실행하여 상기 제어 방법을 실행하는 데에 사용된다.
본 발명의 실시예는 또한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하고 있으며, 이에 따르면, 그의 내부에 저장된 명령어를 포함하고, 상기 전자 장치는 도시된 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 실행한다.
설명해야 할 것은, 본 명세서에서 제1, 제2 등과 같은 관계 용어는 하나의 실체 또는 동작을 다른 실체 또는 동작과 구현하기 위한 것일 뿐, 이러한 실체 또는 동작들 간에 어떠한 실질적인 관계 또는 순서가 있다는 것을 반드시 요구하거나 암시할 필요는 없다. 또한, “포함”또는 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 포괄하는 것을 의미하며, 따라서 일련의 요소를 포함하는 과정, 방법, 물품 또는 설비는 그 요소들을 포함할 뿐만 아니라, 명백히 열거되지 않는 기타 요소, 또는 이러한 과정, 방법, 물품 또는 설비의 고유의 요소도 포함할 수 있다. 복수개로의 제한이 없는 상황에서 “하나의....을/를 포함”인 문구로 제한되는 요소는 상기 요소를 포함하는 과정, 방법 또는 설비에 다른 동일한 요소도 포함되어 있는 것을 배제하지 않는다.
흐름도에 의해 나타난 또는 여기서 다른 방식으로 설명된 논리 및/또는 단계는, 예를 들어, 논리적인 기능을 구현하기 위한 실행 가능한 명령어의 시퀸싱 리스트로 간주될 수 있으며, 구체적으로는 장치 또는 설비(예컨대, 컴퓨터 가반의 시스템, 프로세서를 포함하는 시스템 또는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 설비로부터 명령어를 획득한 후 명령어를 실행하는 시스템)가 사용할 수 있도록 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체에서 구현가능하며, 또는 이러한 명령어 실행 시스템, 장치 또는 설비를 결합하여 사용할 수도 있다. 본 명세서일 경우, “컴퓨터 판독 가능 매체”는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 설비를 사용할 수 있도록, 또는 이러한 명령어 실행 시스템, 장치 또는 설비를 결합하여 사용할 수 있도록 프로그램을 포함, 저장, 통신, 전달할 수 있는 모든 장치일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 구체적인 예시(비 소모적인 리스트)는 하나 이상의 배선을 구비한 전기적 연결부(전자 장치), 랜덤 액세스 메모리(RAM, Random Access Memory), 판독 전용 기억 장치(ROM, Read-Only Memory), 전기적 소거 가능 및 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유 장치, 및 읽기용 콤팩트 디스크 기억 장치(CDROM)를 포함할 수 있다. 또한 컴퓨터 판독 가능 매체는 상기 프로그램이 인쇄될 있는 종이 또는 다른 적합한 매체일 수 있으며, 따라서 종이 또는 다른 매체를 광학 스캔한 후 편집 그리고 해석하여 또는 다른 적합한 전자 방식으로 상기 프로그램을 획득해 컴퓨터 저장 장치에 저장할 수 있다.
본 발명의 각 부분은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 상기 실시예에서, 복수의 단계 또는 방법은 메모리에 저장되어, 또한 적합한 명령어 실행 시스템에 의해 실행된 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 예를 들어, 펌웨어로 구현할 경우, 다른 실시예과 같이, 본 분야에 공지된 다음 기술, 즉 디지털 신호가 논리적인 기능을 구현하기 위한 논리 게이트 회로를 갖는 이산 논리 회로, 적합한 조합 논리 게이트 회로를 갖는 전용 집적 회로, 프로그램 가능한 게이트 어레이(PGA), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA) 중의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 “하나의 실시예”“일부 실시예” “예시”“구체적인 예시”또는 “일부 예시”와 같은 참고 용어에 대한 설명은 해당 실시예 또는 예시를 참조하여 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함되어 있다는 것을 뜻하는 것으로 설명된다. 본 명세서에서, 상기 용어에 대한 설명적인 표현은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 지칭하지 않아도 된다. 또한, 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 그리고 모순되지 않는 한 당업자라면 본 명세서에서 설명된 상이한 실시예 또는 예시 그리고 상이한 실시예 또는 예시의 특징을 결합하고 조합할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 “하나의 실시예”“일부 실시예” “예시”“구체적인 예시”또는 “일부 예시”와 같은 참고 용어에 대한 설명은 해당 실시예 또는 예시를 참조하여 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함되어 있다는 것을 뜻한다. 본 명세서에서, 상기 용어에 대한 설명적인 표현은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 지칭하지 않아도 된다. 또한, 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 그리고 모순되지 않는 한 당업자라면 본 명세서에서 설명된 상이한 실시예 또는 예시 그리고 상이한 실시예 또는 예시의 특징을 결합하고 조합할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 도시하고 설명하였지만, 상기 실시예는 예시적인 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되고, 분 분야에 대한 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 안에서 상기 실시예에 대한 변경, 수정, 대체 또는 변형을 실행할 수 있다.

Claims (22)

  1. 감광 유닛 어레이;
    필터 유닛 어레이로서, 상기 감광 유닛 어레이에 배치되고, 각각의 상기 필터 유닛은 그와 대응되는 하나의 상기 감광 유닛을 감싸고, 상기 감광 유닛은 복수의 감광 픽셀을 포함하는 필터 유닛 어레이; 및
    복수의 변화 유닛으로서, 각각의 상기 변환 유닛은 적어도 두 개의 소스 팔로어를 포함하고, 적어도 하나의 상기 팔로어는 복수의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미지 센서.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 필터 유닛 어레이는 바이엘 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 상기 감광 유닛은 2*2인 상기 감광 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제3 항에 있어서, 각각의 상기 변환 유닛은 두 개의 상기 소스 팔로어를 포함하는 바, 하나의 상기 소스 팔로어는 이전 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 하나의 상기 소스 팔로어는 다음 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 이미지 센서는 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 더 포함하고, 각각의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛은 두 개의 상기 팔로어와 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제4 항에 있어서,
    각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
    복수의 리셋 스위치로서, 이전 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀이 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고, 다음 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀은 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치; 및
    복수의 판독 스위치로서, 각각의 상기 판독 스위치는 하나의 상기 소스 팔로어와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 제3 항에 있어서, 각각의 상기 변환 유닛은 두 개의 상기 팔로어를 포함하는 바, 하나의 상기 소스 팔로어는 세 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 하나의 상기 소스 팔로어는 남은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 포함하고, 각각의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛은 하나의 상기 소스 팔로어와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 이미지 센서는
    각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
    복수의 리셋 스위치로서, 하나의 상기 소스 팔로어와 연결된 세 개의 상기 감광 픽셀은 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고; 남은 하나의 상기 감광 픽셀은 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치; 및
    복수의 판독 스위치로서, 세 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되고, 남은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  10. 제3 항에 있어서, 각각의 상기 변환 유닛은 세 개의 상기 소스 팔로어를 포함하는 바, 하나의 상기 소스 팔로어는 한 열에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 두 개의 상기 소스 팔로어는 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 포함하고, 한 열에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛과 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 다른 두 개의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛과 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 이미지 센서는,
    각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
    복수의 리셋 스위치로서, 하나의 상기 소스 팔로어와 연결된 한 열에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀은 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀은 각각 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치; 및
    복수의 판독 스위치로서, 각각의 상기 변환 유닛은 세 개의 상기 소스 팔로어를 포함하고, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 두 개의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  13. 제3 항에 있어서, 각각의 상기 변환 유닛은 세 개의 상기 소스 팔로어를 포함하는 바, 이중에서 하나의 상기 소스 팔로어는 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 다른 두 개의 상기 소스 팔로어는 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 이미지 센서는 또한 복수의 아날로그 디지털 변환 유닛을 포함하고, 각각의 상기 아날로그 디지털 변환 유닛은 상기 세 개의 소스 팔로어와 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  15. 제13항에 있어서, 상기 이미지 센서는,
    각각은 하나의 상기 감광 픽셀과 연결되는 복수의 클록 스위치;
    복수의 리셋 스위치로서, 하나의 상기 소스 팔로어와 연결된 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀은 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되고; 남은 두 개의 상기 감광 픽셀은 각각 하나의 상기 리셋 스위치와 연결되는 복수의 리셋 스위치; 및
    복수의 판독 스위치로서, 한 행에 위치한 두 개의 상기 감광 픽셀과 연결된 하나의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되고, 남은 두 개의 상기 감광 픽셀과 각각 연결되는 두 개의 상기 소스 팔로어는 하나의 상기 판독 스위치와 연결되는 복수의 판독 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  16. 이미지 센서를 제어하는 데에 사용되는 제어 방법으로서, 상기 이미지 센서는 감광 유닛 어레이, 필터 유닛 어레이와 복수의 변화 유닛을 포함하고, 상기 필터 유닛 어레이는 상기 감광 유닛 어레이에 배치되고, 각각의 상기 필터 유닛은 그와 대응되는 하나의 상기 감광 유닛을 감싸고, 상기 감광 유닛은 복수의 감광 픽셀을 포함하고, 각각의 상기 변환 유닛은 적어도 두 개의 소스 팔로어를 포함하고, 적어도 하나의 상기 팔로어는 복수의 상기 감광 픽셀과 연결되고, 상기 이미지 센서는 또한 상기 감광 픽셀이 노출을 시작하는 것을 제어하기 위한 클록 스위치, 상기 감광 픽셀의 초기화 리셋을 제어하기 위한 리셋 스위치와 상기 감광 픽셀의 판독을 제어하기 위한 판독 스위치를 포함하는 바; 상기 제어 방법,
    투프레임(two-frame) 이미지를 판독하기 위해, 상기 클록 스위치, 상기 리셋 스위치와 상기 판독 스위치를 판독하는 단계; 및
    하이 다이내믹 레인지의 이미지를 획득하기 위해 투프레임 이미지를 합병하는 단계를 포함하는 것을 제어 방법.
  17. 제16 항에 있어서, 상술한 투프레임 이미지를 판독하기 위해, 상기 클록 스위치, 상기 리셋 스위치와 상기 판독 스위치를 판독하는 단계는,
    상기 감광 픽셀을 초기화 리셋하기 위해 상기 리셋 스위치를 제어하는 단계;
    인접된 두 행의 상기 감광 픽셀이 동시에 노출될 수 있도록 상기 클록 스위치를 제어하는 단계; 및
    각각의 소스 팔로어의 출력을 순차대로 판독하기 위해 상기 판독 스위치를 제어하는 단계를 포함하는 특징으로 하는 제어 방법.
  18. 제14 항에 있어서, 상술한 투프레임 이미지를 판독하기 위해, 상기 클록 스위치, 상기 리셋 스위치와 상기 판독 스위치를 판독하는 단계는,
    상기 소스 팔로어에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  19. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에서 기술된 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  20. 제19 항에 있어서, 휴대폰 또는 태블릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  21. 제19 항에 있어서, 상기 이미지 센서와 연결된 중앙 처리 장치 및 디스플레이 장치를 더 포함하는 바, 상기 중앙 처리 장치는 상기 이미지 센서에 의해 출력된 이미지를 나타낼 수 있도록 상기 디스플레이 장치를 제어하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  22. 하우징, 프로세서, 메모리, 회로 기판과 전원 회로를 포함하는 바, 상기 회로 기판은 상기 하우징에 의해 둘러싸인 공간 내부에 배치되고, 상기 프로세서와 상기 메모리는 상기 회로 기판에 배치되며; 상기 전원 회로는 상기 이동 단말기의 각 회로 또는 소자에 전원 공급하는 데에 사용되고; 상기 메모리는 실행 가능한 프로그램 코드를 저장하는 데에 사용되고; 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 실행 가능한 프로그램 코드를 판독함으로써 실행 가능한 프로그램 코드와 대응되는 프로그램을 실행하여 제16항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는, 전자 장치.
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