KR20210047483A - 복수의 촬영 모드를 지원하는 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 기술은 제1 모드에서 복수의 제1 픽셀이 제1 픽셀 정보를 출력하는 중심 영역과 제1 모드에서 복수의 제2 픽셀이 제2 픽셀 정보를 출력하며 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 픽셀 어레이, 및 제1 모드에서 복수의 제1 픽셀 중 인접한 픽셀들이 출력한 제1 픽셀 정보를 하나로 결합하여 제3 픽셀 정보를 출력하는 신호 출력부를 포함하는 이미지 센서를 제공할 수 있다.

Description

복수의 촬영 모드를 지원하는 이미지 센서{IMAGE SENSOR FOR SUPPORTING PLURAL CAPTURING MODES}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 촬영 모드에 따라 다르게 구동될 수 있는 이미지 센서에 관한 것이다.
전자 장치에서 제공하는 다양한 서비스 및 부가 기능들은 확대되고 있다. 전자 장치의 효용 가치를 높이고 사용자들의 다양한 욕구를 만족시키기 위해, 전자 장치에서 실행 가능한 다양한 애플리케이션들이 개발되고 있다. 이러한 애플리케이션들 중에는 카메라 기능이 있으며, 사용자는 전자 장치에 장착된 카메라를 이용하여 자기 자신을 촬영하거나 배경을 촬영할 수 있다.
사용자들의 다양한 욕구에 대응하여, 전자 장치에 장착된 카메라를 통해 제공될 수 있는 이미지도 다양해지고 있다. 또한, 사용자들의 다양한 욕구를 만족시키기 위한 이미지를 생산하기 위해, 전자 장치에 복수의 카메라가 탑재될 수도 있다. 카메라에 포함된 이미지 센서가 다양한 촬영 모드를 지원하는 경우, 사용자들에게 보다 다양한 이미지를 제공하거나 전자 장치에 탑재되는 카메라의 수를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예들은, 이미지 센서의 중심 영역과 주변 영역에 배치된 픽셀의 크기를 다르게 하여, 카메라 장치의 촬영 모드에 따라 중심 영역의 동작 방식을 다르게 변경할 수 있는 이미지 센서 및 이미지 센서의 구동 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 중심 영역에는 작은 크기의 픽셀, 주변 영역에는 큰 크기의 픽셀을 배치시키고, 중심 영역과 주변 영역에 배치된 픽셀을 통해 이미지를 수집하는 제1 모드의 경우 중심 영역에 배치된 복수의 픽셀을 하나의 픽셀처럼 동작시키고, 중심 영역에 배치된 픽셀을 통해 이미지를 수집하는 제2모드의 경우 중심 영역에 배치된 복수의 픽셀을 개별적으로 동작시키는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이미지를 수집하는 영역을 선택적으로 제어할 수 있고, 카메라가 획득하고자 하는 이미지의 크기(size), 이미지의 해상도(resolution), 이미지의 색상(color, monochrome)에 대응하는 픽셀 정보를 출력할 수 있는 이미지 센서 및 이미지 센서의 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 카메라 장치가 요구하는 복수의 촬영 모드에 따라 다른 방식으로 동작할 수 있는 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 복수의 제1 픽셀이 제1 픽셀 정보를 출력하는 중심 영역과 상기 제1 픽셀의 크기보다 1/4n(n은 정수)만큼 작은 복수의 제2 픽셀이 제2 픽셀 정보를 출력하며 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 제1 모드에서 복수의 제1 픽셀이 제1 픽셀 정보를 출력하는 중심 영역과 상기 제1 모드에서 복수의 제2 픽셀이 제2 픽셀 정보를 출력하며 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 제1 모드에서 상기 복수의 제1 픽셀 중 인접한 픽셀들이 출력한 제1 픽셀 정보를 하나로 결합하여 제3 픽셀 정보를 출력하는 신호 출력부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호 출력부는 상기 제1 모드와 구분되는 제2 모드에서 상기 중심 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀이 출력한 상기 제1 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 모드에서 상기 주변 영역에 배치된 상기 복수의 제2 픽셀이 출력한 상기 제2 픽셀 정보를 출력하지 않을 수 있다.
또한, 상기 신호 출력부에 의해 결합되는 상기 제1 픽셀 정보의 수는 상기 제1 픽셀의 평면적과 상기 제2 픽셀의 평면적의 비율에 대응할 수 있다.
또한, 상기 제1 픽셀의 평면적은 상기 제2 픽셀의 평면적의 1/n 혹은 1/4n(n은 정수)일 수 있다.
또한, 상기 제1 픽셀은 하나의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 픽셀은 복수의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 픽셀은 상기 복수의 광 다이오드 각각과 부유확산(FLOATING DIFFUSION) 영역을 연결하는 복수의 트랜스퍼 게이트; 상기 부유확산 영역을 리셋하기 위한 복수의 리셋 게이트; 및 상기 부유확산 영역에 축적된 전하량에 대응하여 턴온되는 복수의 선택 게이트를 포함하고, 상기 복수의 선택 게이트 중 하나만 동작할 수 있다.
또한, 상기 제1 픽셀은 하나의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 픽셀은 하나의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 픽셀 어레이와 상기 신호 출력부 사이에서 상기 제1 픽셀과 연결된 하나의 컬럼 라인을 통해 상기 제1 픽셀 정보가 출력되고, 상기 제2 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 상기 제2 픽셀 정보가 출력될 수 있다.
또한, 상기 신호 출력부는 입력되는 동작 모드 신호 및 상기 픽셀 어레이의 행 주소를 수신하여, 상기 동작 모드 신호가 상기 제1 모드를 가리키면, 상기 행 주소를 통해 상기 제1 픽셀 정보가 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 중 어디에서 출력되었는 지를 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 평면적을 가지는 복수의 제1 픽셀을 포함하는 제1 영역과 제2 평면적을 가지는 복수의 제2 픽셀을 포함하는 제2 영역을 포함하는 픽셀 어레이; 및 동작 모드에 대응하여, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에서 출력된 상기 제1 평면적에 대응하는 제1 픽셀 정보 및 상기 제1 픽셀 정보를 결합하여 상기 제2 평면적에 대응시킨 제3 픽셀 정보 중 하나를 출력하는 신호 출력부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호 출력부는 동작 모드 중 제1 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대응하여 상기 제3 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대응하여 제2 픽셀 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 신호 출력부는 상기 동작 모드 중 제2 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대응하여 상기 제1 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대응하는 제2 픽셀 정보를 출력하지 않을 수 있다.
또한, 상기 픽셀 어레이와 상기 신호 출력부 사이에서 상기 제1 픽셀과 연결된 하나의 컬럼 라인을 통해 상기 제1 픽셀 정보가 출력되고, 상기 제2 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 제2 픽셀 정보가 출력될 수 있다.
또한, 상기 픽셀 어레이는 제3 평면적을 가지는 복수의 제3 픽셀을 포함하는 제3 영역을 더 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 동작 모드에 대응하여, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제1 평면적에 대응하는 상기 제1 픽셀 정보, 상기 제2 평면적에 대응하는 상기 제3 픽셀 정보 및 상기 제3 평면적에 대응하는 제5 픽셀 정보 중 하나를 출력하고, 상기 동작 모드에 대응하여, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대해 상기 제2 평면적에 대응하는 상기 제2 픽셀 정보 및 상기 제3 평면적에 대응하는 상기 제4 픽셀 정보 중 하나를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제3 평면적은 상기 제2 평면적보다 크고, 상기 제2 평면적은 상기 제1 평면적보다 클 수 있다.
또한, 상기 신호 처리부는 상기 동작 모드 중 제1 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제5 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대해 제4 픽셀 정보를 출력하며, 상기 제3 영역 내 상기 복수의 제3 픽셀에 대해 제6 픽셀 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 신호 처리부는 상기 동작 모드 중 제2 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제3 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대해 제2 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제3 영역 내 상기 복수의 제3 픽셀에 대한 픽셀 정보를 출력하지 않을 수 있다.
또한, 상기 신호 처리부는 상기 동작 모드 중 제3 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제1 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀 및 상기 제3 영역 내 상기 복수의 제3 픽셀에 대한 픽셀 정보를 출력하지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 픽셀과 연결된 하나의 컬럼 라인을 통해 상기 제1 픽셀 정보가 출력되고, 상기 제2 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 상기 제2 픽셀 정보가 출력되며, 상기 제3 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 제6 픽셀 정보가 출력될 수 있다.
또한, 상기 신호 출력부는 입력되는 동작 모드 신호 및 상기 픽셀 어레이의 행 주소를 수신하고, 상기 동작 모드 신호를 통해 상기 동작 모드를 인지하고, 상기 행 주소를 통해 상기 제1 픽셀 정보가 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 중 어디에서 출력되었는 지를 결정할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 이미지를 수집하는 영역을 변경하거나, 이미지를 수집하는 영역에서 동작 방식을 변경할 수 있어, 이미지 센서를 장착한 카메라 장치가 알고리즘을 이용한 영상 처리(image processing)를 통해 사용자가 원하는 이미지를 제공하는 것에 비하여 실제에 가까운 이미지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이미지 센서가 카메라 장치의 촬영 모드에 대응하는 정보를 제공할 수 있어, 카메라 장치가 복수의 촬영 모드(capturing mode)에서 이미지 센서에서 수집된 정보를 영상 처리(image processing)하여 사용자에게 제공하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 이에 따라 카메라 장치에 대한 사용자의 만족도를 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다.
도 2는 도 1에서 설명한 이미지 센서의 제1 구조를 설명한다.
도 3은 도 1에서 설명한 이미지 센서의 주변 영역에 배치된 픽셀의 제1 예를 설명한다.
도 4는 도 1에서 설명한 이미지 센서의 중심 영역에 배치된 픽셀의 예를 설명한다.
도 5는 도 1에서 설명한 이미지 센서의 주변 영역에 배치된 픽셀의 제2 예를 설명한다.
도 6은 도 1에서 설명한 이미지 센서의 제2 구조를 설명한다.
도 7은 도 1에서 설명한 이미지 센서의 제3 구조를 설명한다.
도 8은 도 4에서 설명한 픽셀의 회로 구성을 설명한다.
도 9는 도 5에서 설명한 픽셀의 회로 구성을 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 서로 다른 크기(평면적)를 가지는 픽셀(110, 120)이 행과 열에 따라 배치된 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 여기서, 픽셀(pixel)은 적어도 하나의 광변환 소자(photodiode)를 포함하여, 수신된 광에 대응하는 전기적 정보를 출력할 수 있는 단위로 생각할 수 있다.
이미지 센서(110) 내 픽셀 어레이의 중심 영역에는 작은 평면적을 가지는 복수의 제1 픽셀(120)이 포함될 수 있고, 주변 영역에는 큰 평면적을 가지는 복수의 제2 픽셀(110)이 포함될 수 있다. 도 1에서는 4개의 제1 픽셀(120)이 1개의 제2 픽셀(110)과 실질적으로 동일한 평면적을 가지는 픽셀 어레이를 예로 들어 설명한다. 실시예에 따라, 제1 픽셀(120)의 평면적은 제2 픽셀(110)의 평면적의 1/16일 수도 잇다. 여기서, 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)의 평면적은 이미지 센서(110)의 사양 혹은 설계에 따라 변경될 수 있으며, 제1 픽셀(120)의 평면적이 제2 픽셀(110)의 평면적보다 작을 수 있다.
예를 들어, 이미지 센서(100)는 빛의 3원색으로 알려진 R(Red, 적색), G(Green, 녹색), B(Blue, 청색)의 컬러 필터를 포함하는 픽셀을 통해 가시광 영역의 컬러 영상(color image)를 획득할 수 있다. 녹색(G) 필터를 포함하는 픽셀이 전체의 50%, 적색(R) 필터를 포함하는 픽셀과 청색(B) 필터를 포함하는 픽셀이 각각 25%가 되도록 도 1과 같이 교차 배치될 수 있고, 이를 베이어 패턴(Bayer pattern)이라 일컫는다. 주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)은 하나의 픽셀이 하나의 컬러 필터에 대응하는 픽셀 정보를 출력할 수 있다. 반면, 중심 영역에 배치된 제1 픽셀(120)은 인접한 4개의 픽셀이 동일한 컬러 필터에 대응하는 픽셀 정보를 출력할 수 있다.
실시예에 따라, 중심 영역에 배치된 제1 픽셀(120)은 두 가지 동작 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 두 가지 동작 모드 중 제1 모드는 넓은 면적에 대한 낮은 해상도의 컬러 영상을 수집할 수 있고, 제2 모드는 좁은 면적에 대한 높은 해상도의 컬러 영상을 수집할 수 있다. 구체적으로, 제1 모드에서는 중심 영역과 주변 영역에 배치된 복수의 제1 픽셀(120) 및 복수의 제2 픽셀(110)로부터 출력되는 픽셀 정보를 바탕으로 컬러 영상을 획득할 수 있다. 한편, 제2 모드에서는 중심 영역에 배치된 복수의 제1 픽셀(120)로부터 출력되는 픽셀 정보를 바탕으로 컬러 영상을 획득할 수 있다. 제2 모드에서는 주변 영역에 배치된 복수의 제2 픽셀(110)은 컬러 영상의 획득을 위해 사용되지 않을 수 있다. 이미지 센서(100)를 탑재한 카메라 장치의 사용자는 제1 모드에서 특정 화면에 대한 컬러 영상을 획득한 후, 해당 화면 내 특정 영역에 대한 보다 선명한 영상을 제2 모드를 통해 획득할 수 있다. 또한, 카메라 장치가 복수인 경우, 이미지 센서(100)는 복수의 카메라 각각의 기능에 맞추어 설정된 동작 모드에 따라 픽셀 정보를 출력할 수도 있다.
도 2는 도 1에서 설명한 이미지 센서의 제1 구조를 설명한다.
도 2를 참조하면, 이미지 센서(100) 내 중심 영역과 주변 영역에 배치된 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)의 크기(평면적)에 대응하여 렌즈(128, 118)의 크기가 상이할 수 있다. 픽셀 상에 배치되는 렌즈(128, 118)는 이미지 센서(100)의 수광율을 높여, 감도와 노이즈 발생 등에 따른 성능 혹은 품질을 향상시키기 위해 사용된다. 렌즈(128, 118)는 매우 작은 크기로 형성되어 통상적으로 마이크로 렌즈(microlens)라고 불리며, 이미지 센서(100) 내 행과 열에 따라 배치된 복수의 픽셀에 대응하기 위해 어레이(array) 구조로 형성될 수 있다. 렌즈(128, 118)로 인하여 각 픽셀에 포함된 광변환 소자의 수광 면적이 줄어들 수 있으며, 이로 인하여 이미지 센서(100) 내 포함되는 회로(circuit)을 설계하거나 배치하는 데 어려움을 감소시킬 수 있다.
제1 마이크로 렌즈(128)와 제2 마이크로 렌즈(118)의 크기는 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)의 크기에 대응하여 결정될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 픽셀(120) 상에 배치되는 제1 마이크로 렌즈(128)의 크기는 제2 픽셀(110) 상에 배치되는 제2 마이크로 렌즈(118)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(120)이 제2 픽셀(110)보다 1/4배만큼 작은 경우, 제1 마이크로 렌즈(128)는 제2 마이크로 렌즈(118)보다 1/4배만큼 작을 수 있다.
도 3은 도 1에서 설명한 이미지 센서의 주변 영역에 배치된 픽셀의 제1 예를 설명한다. 구체적으로, 도 3은 도 1에서 설명한 주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)의 일 예를 설명한다.
도 3을 참조하면, 이미지 센서 내 제2 픽셀(110a)은 기 설정된 제1 폭/너비(W)를 가진다고 가정한다. 제2 픽셀(110a)은 소자분리구조물(112a)에 의하여 분리될 수 있다. 기판 내 형성되는 소자분리구조물(112a)는 제2 픽셀(110a)에 포함된 광변환소자(PD, 114a)를 분리시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 실시예에 따라, 광변환소자(PD, 114a)는 수직적으로 중첩되는 복수개의 광전변환부들을 포함할 수 있고, 광전변환부들 각각은 N형 불순물영역과 P형 불순물영역을 포함하는 포토다이오드(Photo Diode)일 수 있다. 광변환소자(PD, 114a)와 소자분리구조물(112a)은 소정 간격 이격된 형태를 가질 수 있다. 한편, 도 3에는 광변환소자(PD, 114a)의 상부 표면이 평탄한 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라 돌출된 형태의 표면을 가질 수 있다. 광변환 소자(PD, 114a)의 상부 표면이 돌출되는 경우, 상부 표면이 평탄한 것보다 입사되는 광을 보다 더 수집할 수 있어 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
기판에 형성되는 광변환소자(PD, 114a)보다 소자분리구조물(112a)의 높이가 높다. 따라서, 광변환소자(PD, 114a)와 소자분리구조물(112a)의 높이를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(108)을 형성한 후, 평판화막(108) 상에는 컬러 필터(116)를 배치할 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 컬러 필터(116)는 제2 픽셀(110a)마다 서로 다른 색의 필터를 포함할 수 있다.
컬러 필터(116) 상에는 렌즈(118)가 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 렌즈(118)는 제2 픽셀(110a)의 크기(평면적)에 대응하는 크기를 가질 수 있다.
도 4는 도 1에서 설명한 이미지 센서의 중심 영역에 배치된 픽셀의 예를 설명한다. 구체적으로, 도 4는 도 1에서 설명한 중심 영역에 배치된 제1 픽셀(120)의 일 예를 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 이미지 센서 내 제1 픽셀(120)은 기 설정된 제2 폭/너비(W/2)를 가진다고 가정할 수 있다. 도 3에서 설명한 제2 픽셀(110a)이 제1 폭/너비(W)를 가지는 경우, 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이 제1 픽셀(120)이 제2 픽셀의 1/4 크기를 가진다면, 제1 픽셀(120)은 제2 폭/너비(W/2)를 가질 수 있다. 제1 픽셀(120)은 소자분리구조물(122)에 의하여 분리될 수 있다. 기판 내 형성되는 소자분리구조물(122)는 제2 픽셀(120)에 포함된 광변환소자(PD, 124)를 분리시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 실시예에 따라, 광변환소자(PD, 124)는 수직적으로 중첩되는 복수개의 광전변환부들을 포함할 수 있고, 광전변환부들 각각은 N형 불순물영역과 P형 불순물영역을 포함하는 포토다이오드(Photo Diode)일 수 있다. 광변환소자(PD, 124)와 소자분리구조물(122)은 소정 간격 이격된 형태를 가질 수 있다. 한편, 도 4에는 광변환소자(PD, 124)의 상부 표면이 평탄한 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라 돌출된 형태의 표면을 가질 수 있다. 광변환 소자(PD, 124)의 상부 표면이 돌출되는 경우, 상부 표면이 평탄한 것보다 입사되는 광을 보다 더 수집할 수 있어 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
기판에 형성되는 광변환소자(PD, 124)보다 소자분리구조물(122)의 높이가 높다. 따라서, 광변환소자(PD, 124)와 소자분리구조물(122)의 높이를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(108)을 형성한 후, 평판화막(108) 상에는 컬러 필터(126)를 배치할 수 있다. 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 컬러 필터(116)는 이웃한 두 개의 제2 픽셀(120)마다 동일한 색의 필터를 포함할 수 있다.
컬러 필터(116) 상에는 렌즈(118)가 배치될 수 있다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 렌즈(128)는 제2 픽셀(120)의 크기(평면적)에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 도 3과 도 4를 비교하면, 제2 픽셀(120)에 포함된 렌즈(128)의 크기는 제1 픽셀(110)에 포함된 렌즈(118)의 크기보다 작을 수 있다.
도 5는 도 1에서 설명한 이미지 센서의 주변 영역에 배치된 픽셀의 제2 예를 설명한다. 구체적으로, 도 5는 도 1에서 설명한 주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)의 다른 예를 설명한다.
도 5를 참조하면, 이미지 센서 내 제2 픽셀(110b)은 도 3에서 설명한 제2 픽셀(110a)과 동일하게 기 설정된 제1 폭/너비(W)를 가진다고 가정한다. 제2 픽셀(110b)은 소자분리구조물(112b)에 의하여 분리될 수 있으나, 제2 픽셀(110b)은 두 개의 광변환소자(PD, 114b)를 포함할 수 있다. 기판 내 형성되는 소자분리구조물(112b)는 제2 픽셀(110b)에 포함된 광변환소자(PD, 114b)를 분리시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)의 크기가 다르고, 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)에 포함되는 광변환소자(PD)의 크기가 다를 수 있다. 기판에 형성되는 광변환소자(PD)와 소자분리구조물(112b)의 크기가 상이한 경우, 제조 공정상 어려움이 발생할 수 있다. 반면, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110b)에 포함되는 광변환소자(PD, 124, 114b)와 소자분리구조물(122, 112b)의 크기가 동일할 수 있고, 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110b)에 포함되는 컬러 필터(116, 126)의 크기도 동일할 수 있다. 다만, 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110b)에 포함되는 렌즈(118, 128)의 크기만 상이할 수 있다.
도시되지 않았지만, 실시예에 따라, 광변환소자(PD, 114b)는 수직적으로 중첩되는 복수개의 광전변환부들을 포함할 수 있고, 광전변환부들 각각은 N형 불순물영역과 P형 불순물영역을 포함하는 포토다이오드(Photo Diode)일 수 있다. 광변환소자(PD, 114b)와 소자분리구조물(112b)은 소정 간격 이격된 형태를 가질 수 있다. 한편, 도 3에는 광변환소자(PD, 114b)의 상부 표면이 평탄한 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라 돌출된 형태의 표면을 가질 수 있다. 광변환 소자(PD, 114b)의 상부 표면이 돌출되는 경우, 상부 표면이 평탄한 것보다 입사되는 광을 보다 더 수집할 수 있어 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
기판에 형성되는 광변환소자(PD, 114b)보다 소자분리구조물(112b)의 높이가 높다. 따라서, 광변환소자(PD, 114b)와 소자분리구조물(112b)의 높이를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(108)을 형성한 후, 평판화막(108) 상에는 컬러 필터(116)를 배치할 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 컬러 필터(116)는 제2 픽셀(110b)마다 서로 다른 색의 필터를 포함할 수 있다. 컬러 필터(116)는 R(Red, 적색), G(Green, 녹색), B(Blue, 청색)에 대해 색 선택성을 높이기 위한 수단일 수 있다. 여기서, 색 선택성이란 이미지 센서가 색을 인식할 때 더 정확하게 읽어 들이는 정도를 의미할 수 있다. 실시예에 따라, 이미지 센서(100)가 모노 크롬(monochrome)에 대응하는 픽셀 정보를 출력하도록 설계되는 경우, 컬러 필터(116)는 모든 픽셀에 동일하게 배치되거나 컬러 필터(116)를 포함하지 않을 수 있다.
컬러 필터(116) 상에는 렌즈(118)가 배치될 수 있다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 렌즈(118)는 제2 픽셀(110a)의 크기(평면적)에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 렌즈(118)는 반구형의 형상을 가질 수 있으나, 실시예에 따라 높이, 폭이 조절될 수 있다. 렌즈의 폭에 대비하여 렌즈의 높이가 높아질수록 보다 많은 광을 집적할 수 있다. 실시예에 따라, 주변 영역에 배치되는 렌즈(118)가 중심 영역에 배치되는 렌즈(128)보다 높이가 더 높을 수 있다.
전술한 바와 같이, 중심 영역에 배치되는 제1 픽셀(120)과 주변 영역에 배치되는 제2 픽셀(110b)에 포함되는 구성 요소를 실질적으로 동일한 크기로 제조하는 경우, 제조 공정 상 마진이 증가하고, 효율이 높아질 수 있다.
도 6은 도 1에서 설명한 이미지 센서의 제2 구조를 설명한다.
도 6을 참조하면, 이미지 센서(100)은 복수의 제1 픽셀(120)과 복수의 제2 픽셀(110)으로부터 픽셀 정보가 출력되는 컬럼 라인을 포함할 수 있다.
통상적인 이미지 센서에 포함된 픽셀에서 출력되는 픽셀 정보를 전달하는 컬럼 라인은 픽셀 당 하나일 수 있다. 그러나, 도 6을 참조하면, 이미지 센서(100)에 포함된 복수의 제1 픽셀(120)과 복수의 제2 픽셀(110)의 크기가 상이하기 때문에 픽셀 당 하나가 아닌 픽셀 당 복수개의 컬럼 라인이 연결될 수 있다.
이미지 센서(110)의 픽셀 어레이 내 중심 영역에 배치된 제1 픽셀(120)의 크기가 주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)의 크기보다 작다. 제1 픽셀(120) 각각에서 출력되는 픽셀 정보를 전달하기 위해서는 적어도 하나의 컬럼 라인이 필요하다. 하지만, 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역으로 인하여, 제1 픽셀(120)에 하나의 컬럼 라인이 연결되더라도 제2 픽셀(110)에는 두 개의 컬럼 라인이 연결될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제1 픽셀(120)이 제2 픽셀(110)보다 1/4 크기를 가지는 경우, 제1 픽셀(120)에 하나의 컬럼 라인이 연결되더라도 제2 픽셀(110)에는 두 개의 컬럼 라인이 연결될 수 있다. 한편, 픽셀 어레이에는 중심 영역이 아닌 주변 영역 내 제2 픽셀(110)으로만 구성되는 컬럼 라인도 있을 수 있다. 이 경우, 실시예에 따라, 하나의 컬럼 라인을 배치할 수도 있다. 하지만, 제조 공정 상 효율을 위해, 픽셀 어레이에는 동일한 간격으로 동일한 크기의 컬럼 라인을 배치시킬 수도 있다.
도 6을 참조하면, 동작 모드에 상관없이 중심 영역이 아닌 주변 영역 내 제2 픽셀(110)으로만 구성되는 컬럼 라인에서는 하나의 컬럼 라인(Readout1)은 사용되지만, 다른 하나의 컬럼 라인(Not_Used)은 사용되지 않을 수 있다. 반면, 동작 모드에 상관없이 중심 영역에 배치되는 제1 픽셀(120)이 연결되는 컬럼 라인의 경우, 모든 컬럼 라인(Readout1, Readout2)은 사용될 수 있다.
주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)에는 두 개의 컬럼 라인이 연결되어 있고, 동작 모드에 상관없이 제2 픽셀(110)은 두 개의 컬럼 라인 중 하나를 통해 픽셀 정보를 출력할 수 있다. 따라서, 주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)과 중심 영역에 배치된 제1 픽셀(120)이 연결된 컬럼 라인의 경우, 모든 행 주소(row address)에 대응하여 컬럼 라인을 통해 픽셀 정보가 출력될 수도 있고, 중심 영역에 대응하는 행 주소에서만 컬럼 라인을 통해 픽셀 정보가 출력될 수도 있다.
도 7은 도 1에서 설명한 이미지 센서의 제3 구조를 설명한다.
도 7을 참조하면, 이미지 센서(100) 내 픽셀 어레이는 중심 영역(102)과 주변 영역(104)을 포함할 수 있다. 중심 영역(102)에는 복수의 제1 픽셀(120)이 배치되고, 주변 영역에는 복수의 제2 픽셀(110)이 배치될 수 있다. 여기서, 제2 픽셀(110)은 제1 픽셀(120)의 4개 크기를 가진다고 가정한다. 이미지 센서(100) 내 픽셀 어레이에 포함된 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)은 복수의 컬럼 라인을 통해 신호 출력부(130)로 픽셀 정보를 출력할 수 있다.
동작 모드에 따라, 신호 출력부(130)는 중심 영역(102)에 배치된 복수의 제1 픽셀(120)로부터 전달되는 픽셀 신호를 각각 출력하거나, 복수의 제1 픽셀(120) 중 인접한 픽셀에서 출력된 픽셀 정보를 결합하여 출력할 수 있다. 구체적으로, 신호 출력부(130)는 동작 모드 신호(OPMD)와 행 주소(Row Address)를 수신할 수 있다. 제1 모드에서는 신호 출력부(130)는 주변 영역에 배치된 제2 픽셀(110)만 연결된 컬럼 라인(READOUT1)을 통해 전달된 픽셀 정보를 출력하지만, 제2 모드에서는 컬럼 라인(READOUT1)을 통해 전달되는 픽셀 정보를 출력하지 않을 수 있다.
또한, 제1 모드에서 신호 출력부(130)는 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)이 연결된 컬럼 라인(READOUT1, READOUT2)을 통해 전달되는 픽셀 정보 중 행 주소(Row Address)를 통해 제2 픽셀(110)로부터 전달된 픽셀 정보는 그대로 출력하지만, 제1 픽셀(120)로부터 전달된 픽셀 정보는 쿼드 결합부(138)로 전달될 수 있다. 쿼드 결합부(138)는 인접한 위치의 4개의 제1 픽셀(120)에서 출력되는 픽셀 정보를 결합하여 하나의 픽셀 정보를 생성한 후, 컬럼 라인(READOUT3)을 통해 출력할 수 있다. 한편, 제2 모드에서 신호 출력부(130)는 제1 픽셀(120)과 제2 픽셀(110)이 연결된 컬럼 라인(READOUT1, READOUT2)을 통해 전달되는 픽셀 정보는 결합되지 않고 그대로 출력될 수 있다.
동작 모드에 따라 신호 출력부(130)로부터 출력되는 픽셀 정보는 베이어 패턴(Bayer pattern) 데이터에 대응할 수 있다. 도시되지 않았지만, 이미지 센서(100)는 신호 출력부(130)에서 출력되는 픽셀 정보에 대해 각 화소마다 주변 화소들의 색상값을 보간(interpolation)하여 색(color)을 결정하는 보간부를 더 포함할 수 있다. 보간부가 수행하는 디모자이킹(demosaicking) 동작은 녹색(G) 필터의 픽셀 값을 두 픽셀에 적용시키는 픽셀 더블링 보간법(pixel doubling interpolation), 가장 인접한 화소의 값을 복사해서 사용하는 최근접 이웃화소 보간법(nearest neighbor interpolation), 혹은 주변의 가장 가까운 화소들에 가중치를 곱하여 할당하는 이중선형 보간법(bilinear interpolation) 등을 통해 수행될 수 있다.
도 8은 도 4에서 설명한 픽셀의 회로 구성을 설명한다. 구체적으로, 이미지 센서 내 픽셀 어레이의 중심 영역에 배치되는 제1 픽셀(120)의 일 예를 설명한다.
도 8을 참조하면, 픽셀 어레이 내 복수의 제1 픽셀(120)은 행과 열로 배치될 수 있다. 제1 픽셀(120)은 행 주소(Row Address)에 대응하여 활성화되는 행 라인(Row) 및 픽셀 정보를 신호 출력부(130)로 전달하는 컬럼 라인(Column)과 연결될 수 있다.
실시예에 따른 제1 픽셀(120)은 광변환소자(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 선택 트랜지스터(Sx), 리셋 트랜지스터(Rx), 및 액세스 트랜지스터(Ax)를 포함할 수 있다. 광변환소자(PD)는 수직적으로 중첩되는 복수개의 광전변환부들을 포함할 수 있다. 광전변환부들 각각은 N형 불순물영역과 P형 불순물영역을 포함하는 포토다이오드일 수 있다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx, transfer transistor)의 트랜스퍼 게이트는 기판 내부로 연장될 수 있다. 즉, 트랜스퍼 게이트는 리세스게이트(Recess Gate), 세들핀게이트(Saddle-Fin Gate) 또는 매립게이트(Buried Gate) 형태를 가질 수 있다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인(Drain)은 부유확산영역(FD)으로 이해될 수 있다. 부유확산영역(FD)은 리셋 트랜지스터(Rx, reset transistor)의 소스(Source)일 수 있다. 부유확산영역(FD)은 선택 트랜지스터(Sx, selection transistor)의 선택 게이트와 전기적으로 연결될 수 있다. 선택 트랜지스터(Sx)와 리셋 트랜지스터(Rx)는 일렬로 연결될 수 있다. 선택 트랜지스터(Sx)는 액세스 트랜지스터(Ax, access transistor)에 연결된다. 리셋 트랜지스터(Rx), 선택 트랜지스터(Sx) 및 액세스 트랜지스터(Ax)는 이웃하는 픽셀들에 의해 서로 공유될 수 있으며, 이에 의해 집적도가 향상될 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 빛이 차단된 상태에서 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인과 선택 트랜지스터(Sx)의 드레인에 전원전압(VDD)을 인가하여 부유확산영역(FD)에 잔류하는 전하들을 방출시킨다. 그 후, 리셋 트랜지스터(Rx)를 오프(OFF)시키고, 외부로부터의 빛이 광변환소자(PD)에 입사되면, 광변환소자(PD)에서 전자-정공 쌍(Electrin-Hole pair)이 생성된다. 생성된 정공은 P형 불순물영역으로, 생성된 전자는 N형 불순물영역으로 이동하여 축적된다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 온(ON) 시키면, 축적된 전자 및 정공과 같은 전하가 부유확산영역(FD)으로 전달되어 축적된다. 축적된 전하량에 비례하여 선택 트랜지스터(Sx)의 게이트 바이어스가 변하여, 선택 트랜지스터(Sx)의 소스 전위의 변화를 초래하게 된다. 이때 액세스 트랜지스터(Ax)를 온(ON) 시키면, 칼럼 라인(column)으로 전하에 의한 신호가 읽히게 된다. 이를 통해, 도 8에서 설명한 제1 픽셀(120)은 개별적으로 동작하여 각각의 컬럼 라인(column)을 통해 픽셀 정보를 출력할 수 있다.
도 9는 도 5에서 설명한 픽셀의 회로 구성을 설명한다. 구체적으로, 이미지 센서 내 픽셀 어레이의 주변 영역에 배치되는 제2 픽셀(110b)의 일 예를 설명한다. 도 5를 참조하면, 제2 픽셀(110b)은 하나의 광변환소자(PD)를 포함하는 제1 픽셀(120)과 달리, 복수의 광변환소자(PD)를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 픽셀 어레이 내 복수의 제2 픽셀(110b)은 행과 열로 배치될 수 있다. 제2 픽셀(110)은 두 개의 행 주소(Row Address)에 대응하여 활성화되는 두 개의 행 라인(Row) 및 픽셀 정보를 신호 출력부(130)로 전달하는 두 개의 컬럼 라인(Column)과 연결될 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 두 개의 컬럼 라인(Column) 중 하나(Readout1)를 통해 픽셀 정보가 출력되지만 다른 하나(Not_Used)를 통해서는 아무런 정보도 출력되지 않을 수 있다.
도 9를 참조하면, 인접한 4개의 픽셀이 연결되어 하나의 제2 픽셀(110b)을 구성할 수 있다. 4개의 픽셀 각각은 도 8에서 설명한 것과 동일한 구조를 가질 수 있다. 4개의 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인(Drain)인 부유확산영역(FD)은 서로 연결되어 있어, 4개의 광변환소자(PD)에 수신된 광에 대응하여 생성된 전하(charge)가 부유확산영역(FD)에 수집될 수 있다.
실시예에 따라, 제2 픽셀(110b) 내 부유확산영역(FD)은 4개의 선택 트랜지스터(Sx, selection transistor)의 선택 게이트와 연결될 수 있으나, 4개의 선택 트랜지스터(Sx, selection transistor) 중 정상적인 동작이 가능한 것은 하나일 수 있다. 4개의 선택 트랜지스터(Sx, selection transistor) 중 나머지 3개는 동작이 가능하지 않을 수 있다. 이러한 방법을 통해, 제2 픽셀(110b) 내 복수의 광변환소자(PD)에서 생성된 전하량의 합에 대응하는 픽셀 신호를 컬럼 라인을 통해 출력할 수 있다.
도 9에서는 부유확산영역(FD)이 연결된 실시예를 설명하였으나, 실시예에 따라 선택 트랜지스터(Sx)와 액세스 트랜지스터(Ax)의 사이 노드가 연결될 수도 있다. 이 경우, 4개의 액세스 트랜지스터(Ax) 중 하나만 정상적인 동작이 가능할 수 있고, 나머지 3개는 동작이 가능하지 않을 수 있다.
실시예에 따라, 제2 픽셀(110b)에 복수의 광변환소자(PD)가 포함되어 있으나, 하나의 픽셀 신호를 출력하는 경우, 다양한 구조를 통해 복수의 광변환소자(PD)가 생성하는 전하를 합하거나, 복수의 광변환소자(PD)가 생성하는 전하에 대응하는 정보 혹은 전압을 합하여 하나의 픽셀 정보로 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다.
도 10을 참조하면, 이미지 센서(200) 내 픽셀 어레이는 서로 다른 크기의 픽셀을 포함하는 3개의 영역(202, 204, 206)을 포함할 수 있다. 여기서, 3개의 영역(202, 204, 206)을 중심 영역(202), 주변 영역(204) 및 에지 영역(206)으로 설명할 수 있다.
중심 영역(202), 주변 영역(204) 및 에지 영역(206)은 서로 다른 크기(평면적)을 가지는 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(202)은 제1 크기를 가지는 복수의 제1 픽셀, 주변 영역(204)은 제2 크기를 가지는 복수의 제2 픽셀, 에지 영역(206)은 제3 크기를 가지는 복수의 제3 픽셀을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 크기는 제2 크기보다 작고, 제2 크기는 제3 크기보다 작을 수 있다. 실시예에 따라, 제2 픽셀의 크기는 4개의 제1 픽셀이 가지는 크기와 실질적으로 동일할 수 있고, 제3 픽셀의 크기는 4개의 제2 픽셀이 가지는 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 중심 영역(202), 주변 영역(204) 및 에지 영역(206)에 포함된 픽셀의 크기가 서로 상이한 경우, 이미지 센서(200)는 카메라 장치가 요구하는 이미지 크기(면적) 혹은 이미지 해상도에 대응하는 다양한 픽셀 정보를 수집하여 컬러 영상을 출력할 수 있다.
도시되지 않았지만, 이미지 센서(200)는 도 7에서 설명한 신호 출력부(130)와 같은 구성 요소를 포함할 수 있다. 동작 모드에 대응하여, 신호 처리부는 중심 영역(202) 내 복수의 제1 픽셀에 대해 제1 크기에 대응하는 제1 픽셀 정보, 제2 크기에 대응하는 제3 픽셀 정보 및 제3 크기에 대응하는 제5 픽셀 정보 중 하나를 출력할 수 있다. 또한, 동작 모드에 대응하여, 신호 처리부는 주변 영역(204) 내 복수의 제2 픽셀에 대해 제2 크기에 대응하는 제2 픽셀 정보 및 제3 크기에 대응하는 제4 픽셀 정보 중 하나를 출력할 수 있다.
예를 들어, 동작 모드 중 제1 모드에서, 신호 처리부는 중심 영역(202) 내 복수의 제1 픽셀에 대해 제5 픽셀 정보를 출력하고, 주변 영역(204) 내 복수의 제2 픽셀에 대해 제4 픽셀 정보를 출력하며, 에지 영역(206) 내 복수의 제3 픽셀에 대해 제3 크기에 대응하는 제6 픽셀 정보를 출력할 수 있다. 또한, 동작 모드 중 제2 모드에서, 신호 처리부는 중심 영역(202) 내 복수의 제1 픽셀에 대해 제3 픽셀 정보를 출력하고, 주변 영역(204) 내 복수의 제2 픽셀에 대해 제2 픽셀 정보를 출력하고, 에지 영역(206) 내 복수의 제3 픽셀에 대한 픽셀 정보를 출력하지 않을 수 있다.
도 10을 참조하면, 주변 영역(204)은 중심 영역(202)을 둘러싸고 있고, 에지 영역(206)은 주변 영역(204)을 둘러싸고 있다. 카메라 장치의 사용자는 특정 영역에 대한 보다 선명하고 또렷한 이미지를 획득하기 원하는 경우, 카메라 렌즈의 중심부를 해당 영역에 위치시키는 것이 일반적이므로, 이미지 센서(200)의 픽셀 어레이에서 에지 영역(206)에 비하여 중심 영역(202)에 보다 작은 크기의 픽셀을 배치시킬 수 있다. 하지만, 실시예에 따라, 카메라 장치의 사용 목적 혹은 설계 사양에 따라 이미지 센서(200) 내 가장 작은 크기의 픽셀을 가지는 영역이 중심이 아닌 외곽에 배치될 수도 있고, 가장 작은 크기의 픽셀을 가지는 영역은 하나가 아닌 복수개가 배치될 수도 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (21)

  1. 복수의 제1 픽셀이 제1 픽셀 정보를 출력하는 중심 영역과 상기 제1 픽셀의 크기보다 1/4n(n은 정수)만큼 작은 복수의 제2 픽셀이 제2 픽셀 정보를 출력하며 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1 모드에서 복수의 제1 픽셀이 제1 픽셀 정보를 출력하는 중심 영역과 상기 제1 모드에서 복수의 제2 픽셀이 제2 픽셀 정보를 출력하며 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는 픽셀 어레이; 및
    상기 제1 모드에서 상기 복수의 제1 픽셀 중 인접한 픽셀들이 출력한 제1 픽셀 정보를 하나로 결합하여 제3 픽셀 정보를 출력하는 신호 출력부
    를 포함하는, 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 출력부는
    상기 제1 모드와 구분되는 제2 모드에서 상기 중심 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀이 출력한 상기 제1 픽셀 정보를 출력하고,
    상기 제2 모드에서 상기 주변 영역에 배치된 상기 복수의 제2 픽셀이 출력한 상기 제2 픽셀 정보를 출력하지 않는,
    이미지 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신호 출력부에 의해 결합되는 상기 제1 픽셀 정보의 수는 상기 제1 픽셀의 평면적과 상기 제2 픽셀의 평면적의 비율에 대응하는,
    이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 픽셀의 평면적은 상기 제2 픽셀의 평면적의 1/n 혹은 1/4n(n은 정수)인,
    이미지 센서.
  6. 제1항 혹은 제2항에 있어서,
    상기 제1 픽셀은 하나의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 픽셀은 복수의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함하는,
    이미지 센서.
  7. 제1항 혹은 제2항에 있어서,
    상기 제1 픽셀은
    상기 복수의 광 다이오드 각각과 부유확산(FLOATING DIFFUSION) 영역을 연결하는 복수의 트랜스퍼 게이트;
    상기 부유확산 영역을 리셋하기 위한 복수의 리셋 게이트; 및
    상기 부유확산 영역에 축적된 전하량에 대응하여 턴온되는 복수의 선택 게이트를 포함하고,
    상기 복수의 선택 게이트 중 하나만 동작하는, 이미지 센서.
  8. 제1항 혹은 제2항에 있어서,
    상기 제1 픽셀은 하나의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 픽셀은 하나의 광 다이오드와 하나의 렌즈를 포함하는,
    를 포함하는, 이미지 센서.
  9. 제1항 혹은 제2항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이와 상기 신호 출력부 사이에서 상기 제1 픽셀과 연결된 하나의 컬럼 라인을 통해 상기 제1 픽셀 정보가 출력되고, 상기 제2 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 상기 제2 픽셀 정보가 출력되는,
    를 포함하는, 이미지 센서.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 신호 출력부는 입력되는 동작 모드 신호 및 상기 픽셀 어레이의 행 주소를 수신하여, 상기 동작 모드 신호가 상기 제1 모드를 가리키면, 상기 행 주소를 통해 상기 제1 픽셀 정보가 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 중 어디에서 출력되었는 지를 결정하는,
    이미지 센서.
  11. 제1 평면적을 가지는 복수의 제1 픽셀을 포함하는 제1 영역과 제2 평면적을 가지는 복수의 제2 픽셀을 포함하는 제2 영역을 포함하는 픽셀 어레이; 및
    동작 모드에 대응하여, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에서 출력된 상기 제1 평면적에 대응하는 제1 픽셀 정보 및 상기 제1 픽셀 정보를 결합하여 상기 제2 평면적에 대응시킨 제3 픽셀 정보 중 하나를 출력하는 신호 출력부
    를 포함하는, 이미지 센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 출력부는
    동작 모드 중 제1 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대응하여 상기 제3 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대응하여 제2 픽셀 정보를 출력하는,
    이미지 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 신호 출력부는
    상기 동작 모드 중 제2 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대응하여 상기 제1 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대응하는 제2 픽셀 정보를 출력하지 않는,
    이미지 센서.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이와 상기 신호 출력부 사이에서 상기 제1 픽셀과 연결된 하나의 컬럼 라인을 통해 상기 제1 픽셀 정보가 출력되고, 상기 제2 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 제2 픽셀 정보가 출력되는,
    를 포함하는, 이미지 센서.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는 제3 평면적을 가지는 복수의 제3 픽셀을 포함하는 제3 영역을 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는
    상기 동작 모드에 대응하여, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제1 평면적에 대응하는 상기 제1 픽셀 정보, 상기 제2 평면적에 대응하는 상기 제3 픽셀 정보 및 상기 제3 평면적에 대응하는 제5 픽셀 정보 중 하나를 출력하고,
    상기 동작 모드에 대응하여, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대해 상기 제2 평면적에 대응하는 상기 제2 픽셀 정보 및 상기 제3 평면적에 대응하는 상기 제4 픽셀 정보 중 하나를 출력하는, 이미지 센서.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 평면적은 상기 제2 평면적보다 크고, 상기 제2 평면적은 상기 제1 평면적보다 큰,
    이미지 센서.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    상기 동작 모드 중 제1 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제5 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대해 제4 픽셀 정보를 출력하며, 상기 제3 영역 내 상기 복수의 제3 픽셀에 대해 제6 픽셀 정보를 출력하는,
    이미지 센서.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    상기 동작 모드 중 제2 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제3 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀에 대해 제2 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제3 영역 내 상기 복수의 제3 픽셀에 대한 픽셀 정보를 출력하지 않는,
    이미지 센서.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    상기 동작 모드 중 제3 모드에서, 상기 제1 영역 내 상기 복수의 제1 픽셀에 대해 상기 제1 픽셀 정보를 출력하고, 상기 제2 영역 내 상기 복수의 제2 픽셀 및 상기 제3 영역 내 상기 복수의 제3 픽셀에 대한 픽셀 정보를 출력하지 않는,
    이미지 센서.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 픽셀과 연결된 하나의 컬럼 라인을 통해 상기 제1 픽셀 정보가 출력되고, 상기 제2 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 상기 제2 픽셀 정보가 출력되며, 상기 제3 픽셀과 연결된 복수의 컬럼 라인 중 하나를 통해 제6 픽셀 정보가 출력되는,
    를 포함하는, 이미지 센서.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 신호 출력부는 입력되는 동작 모드 신호 및 상기 픽셀 어레이의 행 주소를 수신하고, 상기 동작 모드 신호를 통해 상기 동작 모드를 인지하고, 상기 행 주소를 통해 상기 제1 픽셀 정보가 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 중 어디에서 출력되었는 지를 결정하는,
    이미지 센서.
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