KR20220111770A

KR20220111770A - 이미지 센서 및 그를 포함하는 전자 장치

Info

Publication number: KR20220111770A
Application number: KR1020210014244A
Authority: KR
Inventors: 윤정빈; 이경호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-08-10
Also published as: JP2022117947A; US20220247949A1; CN114845073A; TW202232939A

Abstract

전자 장치 및 이미지 센서가 개시된다. 전자 장치는 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 데이터를 처리하는 이미지 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서는: 행 방향 및 열 방향을 따라 반복적으로 배치되는 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하고, 상기 픽셀 어레이의 행들 중 제 1 행의 픽셀들 각각은 제 1 내지 제 3 전송 메탈 라인들 중 어느 하나로 각각 연결되는 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 전송 메탈 라인들로 각각 인가되는 신호들에 응답하여, 상기 픽셀들 중 상기 제 1 행의 상기 픽셀들의 상기 서브 픽셀들에 축적된 전하들 중 적어도 일부가 대응하는 플로팅 확산 영역들로 확산될 수 있다.

Description

이미지 센서 및 그를 포함하는 전자 장치{AN IMAGE SENSOR AND AN ELECTRONIC DEVISE INCLUDING THE SAME}

본 개시는 이미지 센서 및 그를 포함하는 전자 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 자동 초점을 지원하는 이미지 센서 및 그를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.

이미지 센서는 다양한 유형의 전자 장치들에 탑재되고 있다. 예로서, 이미지 센서를 포함하는 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 웨어러블(Wearable) 장치 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치들 중 하나로 구현될 수 있다.

이미지 센서는 외부 객체로부터 반사된 광을 전기적 신호로 변환함으로써, 외부 객체에 대한 이미지 정보를 획득한다. 이미지 센서를 포함하는 전자 장치는 획득된 이미지 정보를 이용하여 디스플레이 패널에 이미지를 표시할 수 있다.

외부 객체에 대한 이미지 품질을 향상시키기 위해 자동 초점(AF; autofocus)이 수행될 수 있다. 자동 초점을 더 빠르게 수행하기 위해, 위상차 검출 자동 초점(PDAF; phase detection autofocus)을 지원하는 이미지 센서가 이용될 수 있다.

본 개시의 목적은 위상차 검출 자동 초점을 지원하는 이미지 센서에 있어서, 이미지 센서의 자동 초점 성능을 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하는 데 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치는 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 데이터를 처리하는 이미지 프로세서를 포함하되, 상기 이미지 센서는: 행 방향 및 열 방향을 따라 반복적으로 배치되는 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하고, 상기 픽셀 어레이의 행들 중 제 1 행의 픽셀들 각각은 제 1 내지 제 3 전송 메탈 라인들 중 어느 하나로 각각 연결되는 서브 픽셀들을 포함하고, 그리고 상기 제 1 내지 제 3 전송 메탈 라인들로 각각 인가되는 신호들에 응답하여, 상기 픽셀들 중 상기 제 1 행의 상기 픽셀들의 상기 서브 픽셀들에 축적된 전하들 중 적어도 일부가 대응하는 플로팅 확산 영역들로 확산될 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이를 포함하되, 상기 픽셀 어레이는 이미지 데이터를 생성하기 위한 픽셀들을 포함하는 제 1 픽셀 그룹을 포함하고, 상기 제 1 픽셀 그룹의 제 1 행은: 제 1 전송 게이트 신호 및 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 1 픽셀; 및 상기 제 2 전송 게이트 신호 및 제 3 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 2 픽셀을 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 실시 예에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이를 포함하되, 상기 픽셀 어레이는 제 1 내지 제 4 단위 픽셀 그룹들을 포함하는 제 1 픽셀 그룹을 포함하고, 그리고 상기 제 1 픽셀 그룹은: 제 1 전송 게이트 신호 및 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 1 픽셀; 및 상기 제 1 전송 게이트 신호 및 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나, 그리고 제 3 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 2 픽셀을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 몇몇 행들은 세개의 전송 메탈 라인들을 포함할 수 있다. 픽셀들은 세 개의 전송 메탈 라인들 중 어느 둘로 전기적으로 연결될 수 있고, 그리고 세 개의 전송 메탈 라인들에 인가되는 신호들에 응답하여, 픽셀들로부터 위상차 연산을 수행하기 위한 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이에 따라, 자동 초점을 처리하는 데 소모되는 시간 및 전력이 절감될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 픽셀 어레이의 일부를 도시한다.
도 3은 도 2의 픽셀 그룹들을 좀 더 구체적으로 도시한다.
도 4는 도 2의 픽셀의 회로도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따라 도 1의 이미지 센서의 동작 방법을 도시한다.
도 6a 내지 6c는 픽셀 어레이에 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들을 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라 좀 더 구체적으로 각각 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 픽셀 어레이에 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들을 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라 좀 더 구체적으로 각각 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 픽셀 어레이에 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들을 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라 좀 더 구체적으로 각각 도시한다.
도 9는 멀티 카메라 모듈을 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 10은 도 9의 카메라 모듈을 좀 더 구체적으로 도시하는 블록도이다.

이하에서, 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 개시의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.

이하에서, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 몇몇 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 개시를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용되고, 그리고 유사한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략된다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치(1000)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전자 장치(1000)는 이미지 센서(100) 및 이미지 프로세서(10)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 이미지 프로세서(10)로부터 제공되는 제어 명령에 따라 동작할 수 있다. 이미지 센서(100)는 객체로부터 전달되는 빛을 전기적 신호로 변환하고, 그리고 변환된 전기적 신호를 이미지 데이터로서 이미지 프로세서(10)로 전달할 수 있다.

이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(110), 로우 드라이버(120), 상관 이중 샘플러(CDS; 130), 아날로그 디지털 컨버터(ADC; 140), 출력 버퍼(150), 및 타이밍 컨트롤러(160)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 행 방향 및 열 방향으로 반복적으로 배치되는 복수의 픽셀들(PIX)을 포함할 수 있다. 픽셀들(PIX) 각각은 빛을 받아들이고, 그리고 입사된 빛에 기초하여 전하를 생성하는 광전 소자(예를 들어, 포토 다이오드(Photo Diode))를 포함할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 복수의 픽셀들(PIX) 중 적어도 일부는 둘 이상의 포토 다이오드들을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 복수의 픽셀들(PIX) 중 적어도 일부에 포함되는 둘 이상의 포토 다이오드들 각각으로부터 생성되는 전기적 신호의 위상차에 기반하여, 자동 초점(Auto Focus)을 제공할 수 있다. 즉, 이미지 센서(100)는 위상차 검출 자동 초점(Phase Detection Auto Focus)을 제공할 수 있다.

복수의 픽셀들(PIX) 각각은 포토 다이오드(들)에 의해 생성되는 전하로부터 전기적 신호를 생성하기 위한 회로를 더 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들(PIX) 각각에 포함된 회로 및 그의 동작은 구체적으로 후술된다.

픽셀 어레이(110)는 로우 드라이버(120)로부터 전송되는 선택 신호(SEL), 리셋 신호(RG), 및 전송 게이트 신호(TG) 같은 센서 구동 신호들에 의해 제어될 수 있다. 센서 구동 신호들에 응답하여 각각의 픽셀들에 의해서 감지된 복수의 전기적 신호들은 출력 신호들(OUT)로서 CDS(130)로 전송될 수 있다. 픽셀 어레이(110) 내에 픽셀들(PIX)이 배열되는 방식들은 구체적으로 후술된다.

로우 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(160)의 제어에 기초하여 픽셀 어레이(110)의 어느 하나의 행을 선택할 수 있다. 복수의 행들 중 하나 또는 그 이상의 행을 선택하기 위해서, 로우 드라이버(120)는 선택 신호(SEL)를 생성한다. 로우 드라이버(120)는 선택된 행에 대응하는 픽셀들에 대해 리셋 신호(RG) 및 전송 게이트 신호(TG)를 순차적으로 인에이블(활성화)한다. 이에 따라, 선택된 행의 픽셀들로부터 생성되는 조도와 연관된 출력 신호들(OUT)이 순차적으로 CDS(130)로 전달될 수 있다.

CDS(130)는 선택 신호(SEL)에 의해 선택되는 행에 포함되는 픽셀들과 칼럼 라인들을 통해 연결될 수 있다. CDS(130)는 상관 이중 샘플링을 수행함으로써, 픽셀들 각각에 의해 생성되는 픽셀 전압들을 검출할 수 있다. 예를 들어, CDS(130)는 픽셀들 각각에 의해 생성되는 픽셀 전압을 샘플링 및 홀드할 수 있다. CDS(130)는 특정한 잡음의 레벨과 픽셀들로부터 출력된 픽셀 전압들의 레벨들을 이중으로 샘플링하고, 그리고 그 차이에 해당하는 레벨의 전압을 출력할 수 있다. 이에 따라, CDS(130)는 리셋 신호(RG)가 인에이블되는 것에 대응하는 리셋 전압 및 픽셀들(PIX)의 포토 다이오드들에 축적된 전하에 대응하는 픽셀 전압을 검출할 수 있다.

ADC(140)는 CDS(130)에 의해 검출된 리셋 전압 및 픽셀 전압을 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, ADC(140)는 CDS(130)에 의해 검출된 픽셀 전압을 픽셀 신호로 변환할 수 있다. ADC(140)에 의해 변환된 픽셀 신호들은 출력 버퍼(150)로 전달될 수 있다.

출력 버퍼(150)는 ADC(140)에 의해 변환된 디지털 신호들을 저장할 수 있다. 출력 버퍼(150)는 타이밍 컨트롤러(160)의 제어 하에, 저장된 디지털 신호들을 이미지 데이터로서 이미지 프로세서(10)로 전송할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(160)는 픽셀 어레이(110), 로우 드라이버(120), CDS(130), ADC(140), 및 출력 버퍼(150)를 제어할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(160)는 픽셀 어레이(110), 로우 드라이버(120), CDS(130), ADC(140), 및 출력 버퍼(150)의 동작에 필요한 클럭, 타이밍 제어 신호 등과 같은 제어 신호들을 생성할 수 있다. 이미지 프로세서(10)로부터 수신되는 요청에 응답하여, 타이밍 컨트롤러(160)는 제어 신호들을 생성하고 그리고 이미지 센서(100)의 다른 구성 요소들로 전송할 수 있다.

이미지 프로세서(10)는 출력 버퍼(150)로부터 수신되는 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 이미지 데이터로부터, 두 픽셀들 사이의 위상차를 계산할 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 계산된 위상차에 기반하여, 자동 초점 처리를 수행할 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 픽셀 전압이 검출되지 않은 픽셀의 인접한 픽셀들에 대한 이미지 데이터에 기반하여, 픽셀 전압이 검출되지 않은 픽셀의 이미지 데이터를 보정할 수 있다. 이미지 프로세서(10)에 의해 처리된 이미지 데이터는 저장 장치에 저장되거나, 또는 디스플레이 장치에 출력될 수 있다.

도 2는 도 1의 픽셀 어레이(110)의 일부를 도시한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1의 픽셀 어레이(110)는 행 방향(예를 들어, X축을 따르는 방향) 및 열 방향(예를 들어, Y축을 따르는 방향)으로 반복적으로 배치되는 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)을 포함할 수 있다.

제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)은 픽셀들(PIX1, PIX2, PIX3, PIX4)을 포함할 수 있다. 픽셀들(PIX1, PIX2, PIX3, PIX4) 위에는 컬러 필터들이 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)의 상부에는 네 개의 컬러 필터들을 포함하는 제 1 단위 컬러 필터 어레이가 배치될 수 있다. 제 1 단위 컬러 필터 어레이는 좌상단으로부터 시계 방향을 따라 순차적으로 배열되는 청색(B), 녹색(G), 적색(R), 그리고 녹색(G)의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 제 1 단위 컬러 필터 어레이는 X축 및 Y축을 따라 반복적으로 배치될 수 있다.

픽셀들(PIX1, PIX2, PIX3, PIX4)은 제 1 단위 컬러 필터 어레이의 컬러 필터들에 대응할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 픽셀(PIX1)은 청색(B) 컬러 필터에 대응할 수 있고, 픽셀(PIX2) 및 픽셀(PIX3)은 녹색(G) 컬러 필터에 대응할 수 있고, 그리고 픽셀(PIX4)은 적색(R) 컬러 필터에 대응할 수 있다. 이에 따라, 픽셀(PIX1)은 청색(B)의 광량에 대응하는 정보를 전류 또는 전압의 형태로 출력할 수 있고, 픽셀들(PIX2, PIX3)은 녹색(G)의 광량에 대응하는 정보를 전류 또는 전압의 형태로 출력할 수 있고, 그리고 픽셀(PIX4)은 적색(R)의 광량에 대응하는 정보를 전류 또는 전압의 형태로 출력할 수 있다.

도 3은 도 2의 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)을 좀 더 구체적으로 도시한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)의 픽셀들(PIX1, PIX2, PIX3, PIX4)은 서브 픽셀 쌍들을 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀(PIX1)은 서브 픽셀들(PIX1L, PIX1R)을 포함할 수 있고, 픽셀(PIX2)은 서브 픽셀들(PIX2L, PIX2R)을 포함할 수 있고, 픽셀(PIX3)은 서브 픽셀들(PIX3L, PIX3R)을 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIX4)은 서브 픽셀들(PIX4L, PIX4R)을 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(PIX1L, PIX1R, PIX2L, PIX2R, PIX3L, PIX3R, PIX4L, PIX4R) 각각은 하나의 광전 변환 소자를 포함할 수 있다.

하나의 픽셀에 포함된 두 개의 서브 픽셀들은 서로 다른 전송 게이트 신호를 수신할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 픽셀(PIX1)에 포함된 서브 픽셀(PIX1L)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신할 수 있고, 그리고 서브 픽셀(PIX1R)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신할 수 있다. 전송 게이트 신호(TGL)가 인에이블됨에 따라, 서브 픽셀(PIX1L)에 대응하는 픽셀 전압이 CDS(1300)에 의해 검출될 수 있고, 이후 전송 게이트 신호(TGR)가 인에이블됨에 따라, 서브 픽셀(PIX1R)에 대응하는 픽셀 전압이 CDS(1300)에 의해 검출될 수 있다.

전송 게이트 신호들(TGL, TGR)이 순차적으로 인에이블됨에 따라, 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 서브 픽셀들에 대응하는 픽셀 전압들 및 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 서브 픽셀들에 대응하는 픽셀 전압들이 순차적으로 검출될 수 있다. 검출된 픽셀 전압들은 순차적으로 픽셀 신호들로 변환되고, 그리고 이미지 프로세서(10)로 전송될 수 있다.

이미지 프로세서(10)는 전송 게이트 신호(TGL)에 대응하는 픽셀 신호들의 위상 정보 및 전송 게이트 신호(TGR)에 대응하는 픽셀 신호들의 위상 정보에 기반하여, 위상차 연산을 수행할 수 있다. 수행된 연산 결과에 기초하여, 이미지 프로세서(10)는 이미지 센서(100) 및 객체 사이의 거리를 계산할 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 이미지 센서(100) 및 객체 사이의 거리를 조절하기 위한 제어 신호를 계산된 거리에 기반하여 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 이미지 센서(100)의 렌즈(미도시)의 위치를 이동시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(100) 및 객체 사이의 거리가 조절될 수 있다.

도 4는 도 2의 픽셀(PIX1)의 회로도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 픽셀(PIX1)은 포토 다이오드들(PD1L, PD1R), 전송 트랜지스터들(T1L, T1R), 플로팅 확산 영역들(FD1; 또는 플로팅 확산 노드), 리셋 트랜지스터(R1), 소스 팔로워 트랜지스터(SF1), 및 선택 트랜지스터(SE1)를 포함할 수 있다.

포토 다이오드들(PD1L, PD1R)은 이미지 센서(100)로 입사되는 광에 대응하는 전자(전하)들을 각각 생성하고 그리고 축적할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 포토 다이오드들(PD1L, PD1R)은 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀드 포토 다이오드, 또는 이들의 조합 등과 같은 다양한 광전 변화 소자들 중 어느 하나로도 각각 구현될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 포토 다이오드(PD1L)는 서브 픽셀(PIX1L)에 대응할 수 있고, 그리고 포토 다이오드(PD1R)는 서브 픽셀(PIX1R)에 대응할 수 있다.

전송 트랜지스터들(T1L, T1R)의 일 단들은 포토 다이오드들(PD1L, PD1R)로 각각 연결될 수 있고, 그리고 전송 트랜지스터들(T1L, T1R)의 타 단들은 플로팅 확산 영역(FD1)에 공통적으로 연결될 수 있다. 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)에 응답하여, 전송 트랜지스터들(T1L, T1R)은 포토 다이오드들(PD1L, PD1R)에 의해 집적된 전자들을 플로팅 확산 영역(FD1)으로 각각 전송할 수 있다. 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)은 도 1의 전송 게이트 신호(TG)에 포함될 수 있다.

플로팅 확산 영역(FD1)은 전송 트랜지스터들(T1L, T1R)로부터 제공되는 전자들을 축적 및 저장할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD1)의 커패시턴스는 'CFD1'일 수 있다. 커패시턴스(CFD1)와 전송 트랜지스터들(T1L, T1R)로부터 제공되는 전자들의 양(전하량)에 따라, 플로팅 확산 영역(FD1)의 전압 레벨이 결정될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 플로팅 확산 영역(FD1)이 두 개의 포토 다이오드들(PD1L, PD1R)에 의해 공유되는 것으로 예시되었다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 두 개 보다 많은 포토 다이오드들이 하나의 플로팅 확산 영역(FD1)을 공유할 수도 있다.

리셋 트랜지스터(R1)는 플로팅 확산 영역(FD1)을 리셋시킬 수 있다. 예를 들어, 리셋 트랜지스터(R1)는 리셋 신호(RG1)에 기초하여 플로팅 확산 영역(FD1)과 전원 전압(VDD)을 전기적으로 연결할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD1)의 전압 레벨을 리셋 신호(RG)에 응답하여 전원 전압(VDD)으로 구동함으로써, 리셋 트랜지스터(R1)는 플로팅 확산 영역(FD1)에 저장된 전자들을 제거 또는 방출할 수 있다. 리셋 신호(RG1)는 도 1의 리셋 신호(RG)에 포함될 수 있다.

소스 팔로워 트랜지스터(SF1)는 전원 전압(VDD) 및 선택 트랜지스터(SE1) 사이에 연결될 수 있다. 소스 팔로워 트랜지스터(SF1)의 게이트 단자는 플로팅 확산 영역(FD1)에 연결될 수 있다. 소스 팔로워 트랜지스터(SF1)는 플로팅 확산 영역(FD1)의 전압 레벨에 기초하여 선택 트랜지스터(SE1)로 출력 신호를 출력할 수 있다. 소스 팔로워 트랜지스터(SF1)는 소스 팔로워 버퍼 증폭기일 수 있다.

선택 트랜지스터(SE1)는 소스 팔로워 트랜지스터(SF1)와 출력 라인 사이에 연결될 수 있다. 선택 트랜지스터(SE1)는 선택 신호(SEL1)에 기초하여 칼럼 라인(CL1)을 통해 출력 신호(OUT1)를 전송할 수 있다. 선택 신호(SEL1)는 도 1의 선택 신호(SEL)에 포함될 수 있다. 출력 신호(OUT1)는 도 1의 출력 신호(OUT)에 포함될 수 있다. 상술된 트랜지스터들은 모두 NMOS인 것으로 도시되었으나, PMOS 또는 NMOS와 PMOS의 조합으로도 구현될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 자동 초점 기능을 제공하기 위해, 하나의 플로팅 영역에 연결된 복수의 포토 다이오드들 각각으로부터 픽셀 전압들이 검출되는 것이 요구될 수 있다. 예를 들어, 서브 픽셀(PIX1L)에 대응하는 픽셀 전압 및 서브 픽셀(PIX1R)에 대응하는 픽셀 전압을 개별적으로 얻기 위해, 먼저 리셋 신호(RG1)가 인에이블되고, 그리고 플로팅 확산 영역(FD1)이 리셋될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호(TGL)가 인에이블되고, 그리고 포토 다이오드(PD1L)에 저장된 전하가 플로팅 확산 영역(FD1)에 축적될 수 있다. 다음, 선택 신호(SEL1)가 인에이블되어, 포토 다이오드(PD1L)에 대응하는 픽셀 전압이 칼럼 라인(CL1)을 통해 출력 신호(OUT1)로서 출력될 수 있다. 그 다음, 리셋 신호(RG1)가 다시 인에이블되어 플로팅 확산 영역(FD1)이 리셋되고, 그리고 포토 다이오드(PD1L)에 대해 전술된 것과 유사한 방식으로, 포토 다이오드(PD1R)에 대응하는 픽셀 전압이 칼럼 라인(CL1)을 통해 출력 신호(OUT1)로서 출력될 수 있다. 따라서, 복수의 픽셀들(PIX) 각각으로부터 복수 회에 걸쳐 픽셀 전압들을 검출해야 하므로, 자동 초점 처리 및 리드아웃에 필요한 시간 및 소모 전력 등이 증가할 수 있다.

본 개시에 따른 몇몇 실시 예들에 있어서, 상술된 방식과는 달리, 플로팅 확산 영역이 한 번 리셋될 때, 플로팅 확산 영역에 연결된 복수의 포토 다이오드들에 대응하는 픽셀 전압들이 각각 검출될 수 있다. 예를 들어, 플로팅 확산 영역(FD1)이 리셋된 후에, 먼저 포토 다이오드(PD1L)에 축적된 전하에 대응하는 제 1 픽셀 전압이 검출되고, 그 다음 포토 다이오드(PD1L)에 축적된 전하 및 포토 다이오드(PD1R)에 축적된 전하의 합에 대응하는 제 2 픽셀 전압이 검출될 수 있다. 제 1 픽셀 전압 및 제 2 픽셀 전압을 이용하여, 이미지 프로세서(10)는 위상차 연산을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 제 1 픽셀 전압 및 제 2 픽셀 전압으로부터 포토 다이오드(PD1R)에 축적된 전하에 대응하는 제 3 픽셀 전압이 먼저 계산되고, 이후 제 1 픽셀 전압 및 제 3 픽셀 전압에 기반하여 위상차 연산이 수행되어야 할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따라 도 1의 이미지 센서(100)의 동작 방법을 도시한다. 도 6a 내지 6c는 픽셀 어레이(110)에 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들(PIXGR1A, PIXGR2A, PIXGR1B, PIXGR2B, PIXGR1C, PIXGR2C)을 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라 좀 더 구체적으로 도시한다. 도 1 내지 도 5를 참조하여, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 실시 예들이 이하에서 구체적으로 설명될 것이다.

도 2의 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)과 유사하게, 픽셀 그룹들(PIXGR1A, PIXGR2A, PIXGR1B, PIXGR2B, PIXGR1C, PIXGR2C) 각각의 상부에는 좌상단으로부터 시계 방향을 따라 순차적으로 배열되는 녹색(G), 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B)의 컬러 필터를 포함하는 제 1 단위 컬러 필터 어레이가 위치할 수 있다. 도 1의 픽셀 어레이(110)는 행 방향 및 열 방향으로 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들(PIXGR1A, PIXGR2A/PIXGR1B, PIXGR2B/PIXGR1C, PIXGR2C)을 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시 예들과 달리, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 실시 예들에 있어서, 픽셀 어레이(110)의 행들 중 적어도 일부는 전송 게이트 신호들(TGL, TGR, TGAL, TGAR)과 연관된 세 개의 전송 메탈 라인들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 행에 배치된 서브 픽셀들(PIX1L, PIX1R, PIX2L, PIX2R, PIX5L, PIX5R, PIX6L, PIX6R)은 전송 게이트 신호들(TGL, TGR, TGAL)에 각각 대응하는 세 개의 전송 메탈 라인 라인들 중 어느 하나로 연결될 수 있다. 제 2 행에 배치된 서브 픽셀들(PIX3L, PIX3R, PIX4L, PIX4R, PIX7L, PIX7R, PIX8L, PIX8R)은 전송 게이트 신호들(TGL, TGR, TGAR)에 각각 대응하는 세 개의 전송 메탈 라인들 중 어느 하나로 연결될 수 있다.

도 6a에 도시된 실시 예에서, 픽셀 그룹(PIXGR1A) 및 픽셀 그룹(PIXGR2A)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGR2A)은 픽셀 그룹(PIXGR1A)의 제 1 방향(예를 들어, X축 방향)의 측면에 배치될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGR1A) 및 픽셀 그룹(PIXGR2A)은 각각 네 개의 픽셀들을 포함할 수 있고, 그리고 네 개의 픽셀들은 각각 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 그룹(PIXGR1A)은 픽셀들(PIX1A, PIX2A, PIX3A, PIX4A)을 포함할 수 있고, 그리고 픽셀 그룹(PIXGR1B)은 픽셀들(PIX5A, PIX6A, PIX7A, PIX8A)을 포함할 수 있다. 픽셀들(PIX1A, PIX2A, PIX3A, PIX4A, PIX5A, PIX6A, PIX7A, PIX8A) 각각은 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다(예를 들어, 픽셀(PIX1A)은 서브 픽셀들(PIX1LA, PIX1RA)을 포함할 수 있다).

하나의 픽셀에 포함되는 두 개의 서브 픽셀들은 하나의 확산 플로팅 영역을 공유할 수 있다. 확산 플로팅 영역은 선택 블록을 통해 칼럼 라인으로 연결될 수 있다. 선택 블록은 도 4의 리셋 트랜지스터(R1), 소스 팔로워 트랜지스터(SF1), 또는 선택 트랜지스터(SE1) 등과 같은 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀(PIX1A)에 포함된 서브 픽셀(PIX1LA) 및 서브 픽셀(PIX1RA)은 하나의 확산 플로팅 영역(FD1)을 공유할 수 있다. 확산 플로팅 영역(FD1)은 선택 블록(SL1)을 거쳐 칼럼 라인(CL1)으로 연결될 수 있다. 선택 블록(SL1) 및 선택 블록(SL3)의 동작에 응답하여, 칼럼 라인(CL1)을 공유하는 픽셀들(예를 들어, 픽셀들(PIX1A, PIX3A)) 중 어느 하나의 포토 다이오드에 저장된 전하들에 대응하는 픽셀 전압이 출력 신호(OUT1)로서 방출될 수 있다.

플로팅 확산 영역들(FD2, FD3, FD4, FD5, FD6, FD7, FD8)은 플로팅 확산 영역(FD1)과 유사하게 구현될 수 있고, 그리고 유사하게 동작할 수 있다. 선택 블록들(SL2, SL3, SL4, SL5, SL6, SL7, SL8)은 선택 블록(SL1)과 유사하게 구현될 수 있고, 그리고 유사하게 동작할 수 있다. 칼럼 라인들(CL2, CL3, CL4)은 칼럼 라인(CL1)과 유사하게 구현될 수 있고, 그리고 유사하게 동작할 수 있다. 출력 신호들(OUT2, OUT3, OUT4)은 출력 신호(OUT1)와 유사하게 출력될 수 있다.

제 1 행에 배치된 서브 픽셀들(PIX1LA, PIX1RA, PIX2LA, PIX2RA, PIX5LA, PIX5RA, PIX6LA, PIX6RA) 중, 서브 픽셀들(PIX1LA, PIX5LA, PIX6LA)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T1LA, T5LA, T6LA)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(PIX1RA, PIX2RA, PIX5RA, PIX6RA)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T1RA, T2RA, T5RA, T6RA)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀(PIX2LA)은 전송 게이트 신호들(TGR, TGL)과 상이한 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터(T2LA)를 포함할 수 있다.

제 2 행에 배치된 서브 픽셀들(PIX3LA, PIX3RA, PIX4LA, PIX4RA, PIX7LA, PIX7RA, PIX8LA, PIX8RA) 중, 서브 픽셀들(PIX3LA, PIX4LA, PIX7LA, PIX8LA)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T3LA, T4LA, T7LA, T8LA)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(PIX3RA, PIX4RA, PIX8RA)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T3RA, T4RA, T8RA)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀(PIX7RA)은 전송 게이트 신호들(TGR, TGL)과 상이한 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 전송 트랜지스터(T7RA)를 포함할 수 있다.

본 개시의 몇몇 실시 예들에 있어서, 리드아웃 동작이 수행될 때, 일부 전송 게이트 신호(들)(예를 들어, 전송 게이트 신호(TGL) 및 전송 게이트 신호(TGAL/TGAR)가 먼저 인에이블되고, 그리고 나머지 전송 게이트 신호(들)(예를 들어, 전송 게이트 신호(TGR) 및 전송 게이트 신호(TGAR)가 인에이블될 수 있다.

본 개시의 또 다른 몇몇 실시 예들에 있어서, 리드아웃 동작이 수행될 때, 일부 전송 게이트 신호들(예를 들어, 전송 게이트 신호(TGR, TGL)만이 동시에 인에이블됨으로써, 픽셀 어레이(110)의 각 행에 대한 검출 동작이 한 번만 수행될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 검출된 픽셀 전압들 중 일부에 기반하여 위상차 연산을 수행하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 픽셀 전압들에 기반하여 이미지 처리를 수행할 수 있다.

도 5를 참조하면, 이미지 센서(100)는 S100, S200, S310 내지 S330, 및 S410 내지 S430 단계들을 수행할 수 있다. S100 단계에서, 이미지 센서(100)는 이미지 프로세서(10)로부터 캡쳐 요청(또는 명령)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 사용자 등으로부터의 요청에 응답하여, 이미지 데이터를 생성할 것을 이미지 센서(100)로 요청할 수 있다.

S200 단계에서, 이미지 센서(100)는 자동 초점 모드를 판단할 수 있다. 이미지 프로세서(10)로부터 수신되는 요청에 기반하여, 이미지 센서(100)는 제 1 모드 또는 제 2 모드 중 어느 한 모드에서 동작할 수 있다. 이미지 센서(100)는 판단된 모드에 기반하여, 제 1 리드아웃 동작 또는 제 2 리드아웃 동작 중 어느 하나를 픽셀 어레이(110)에 의해 생성되는 각 프레임에 대해 수행할 수 있다.

자동 초점 모드가 제 1 모드로 판단될 때, 이미지 센서(100)는 S310 내지 S330 단계들을 수행할 수 있다. S310 단계에서, 이미지 센서(100)는 행을 선택할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(160)에 의해 생성된 제어 신호들에 응답하여, 이미지 센서(100)의 로우 드라이버(120)는 픽셀 어레이(110)의 행들 중 리드아웃할 행을 선택할 수 있다.

S320 단계에서, 이미지 센서(100)는 선택된 행에 대해 제 1 리드아웃 동작을 수행할 수 있다. 제 1 리드아웃 동작에 있어서, 이미지 센서(100)는 먼저 리셋 신호(RG)를 인에이블하여 선택된 행에 포함된 플로팅 확산 영역들을 리셋할 수 있다. 이후, 리셋 신호(RG)는 디스에이블되고 그리고 전송 게이트 신호(TGL) 및 전송 게이트 신호(TGAL 또는 TGAR)만이 먼저 인에이블될 수 있다. 이에 따라 대응하는 서브 픽셀들로부터 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 그 다음, 전송 게이트 신호(TGL) 및 전송 게이트 신호(TGAL 또는 TGAR)은 디스에이블되고 그리고 전송 게이트 신호들(TGR, TGAR)(또는, 몇몇 실시 예들에 있어서, 전송 게이트 신호(TGR)만)이 인에이블될 수 있고, 이에 따라 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다.

예를 들어, 도 6a에 도시된 실시 예에서, 이미지 센서(100)에 의해 제 1 행이 선택되고, 그리고 선택된 제 1 행에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 1 행의 모든 플로팅 확산 영역들(FD1, FD2, FD5, FD6)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAL)이 먼저 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 제 1 행으로부터 서브 픽셀들(PIX1LA, PIX2LA, PIX5LA, PIX6LA)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호(TGR)가 인에이블됨에 따라, 제 1 행으로부터 서브 픽셀들(PIX1RA, PIX2RA, PIX5RA, PIX6RA)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 제 1 행으로부터 검출된 픽셀 전압들에 기반하여, 자동 초점 처리를 수행할 수 있다.

S330 단계에서, 이미지 센서(100)는 S310 단계에서 선택된 행이 픽셀 어레이(110)의 마지막 행인지 판단할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(110)의 모든 행들에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행되었는지 여부를 판단할 수 있다. S310 단계에서 선택된 행이 픽셀 어레이(110)의 마지막 행이 아니면, 이미지 센서(100)는 다시 S310 단계를 수행하여, 다른 행을 선택하고 그리고 새롭게 선택된 행에 대해 제 1 리드아웃 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 도 6a에 도시된 실시 예에서, 제 1 행에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행된 후, S330 단계에서, 이미지 센서(100)는 다시 S310 단계를 수행하여 제 2 행을 선택할 수 있다. 이미지 센서(100)에 의해 제 2 행에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 2 행의 플로팅 확산 영역들(FD3, FD4, FD7, FD8)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호(TGL)가 먼저 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 제 2 행으로부터 서브 픽셀들(PIX3LA, PIX4LA, PIX7LA, PIX8LA)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호들(TGR, TGAL)이 인에이블될 수 있고, 이에 따라 서브 픽셀(PIX3RA, PIX4RA, PIX7RA, PIX8RA)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 제 2 행으로부터 검출된 픽셀 전압들에 기반하여, 자동 초점 처리를 수행할 수도 있다.

자동 초점 모드가 제 2 모드로 판단될 때, 이미지 센서(100)는 S410 내지 S430 단계들을 수행할 수 있다. S410 단계에서, 이미지 센서(100)는 행을 선택할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(100)는 S310 단계와 유사하게, S410 단계를 수행할 수 있다.

S420 단계에서, 이미지 센서(100)는 선택된 행에 대해 제 2 리드아웃 동작을 수행할 수 있다. 제 2 리드아웃 동작에 있어서, 이미지 센서(100)는 먼저 리셋 신호(RG)를 인에이블하여 선택된 행의 플로팅 확산 영역들을 리셋할 수 있다. 이후, 이미지 센서(100)는 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)을 인에이블하여 대응하는 픽셀 전압들을 검출할 수 있다.

예를 들어, 도 6a에 도시된 실시 예에서, 이미지 센서(100)에 의해 제 1 행에 대한 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 1 행의 모든 플로팅 영역들(FD1, FD2, FD5, FD6)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 동시에 인에이블될 수 있다. 이러한 경우, 픽셀(PIX1A)과 같이, 하나의 픽셀에 포함된 두 서브 픽셀들이 각각 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)을 수신하는 픽셀에 있어서, 두 서브 픽셀들에 포함된 포토 다이오드들에 각각 축적된 전하의 합에 대응하는 합 픽셀 전압이 한 번에 검출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 행으로부터 서브 픽셀들(PIX1A, PIX2A)의 합 픽셀 전압, 서브 픽셀들(PIX5RA, PIX5LA)의 합 픽셀 전압, 서브 픽셀들(PIX6LA, PIX6RA)에 대응하는 합 픽셀 전압들 및 서브 픽셀(PIX2RA)에 대응하는 픽셀 전압이 검출될 수 있다.

S430 단계에서, 이미지 센서(100)는 S410 단계에서 선택된 행이 픽셀 어레이(110)의 마지막 행인지 판단할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(110)의 모든 행들에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행되었는지 여부를 판단할 수 있다. S410 단계에서 선택된 행이 픽셀 어레이(110)의 마지막 행이 아니면, 이미지 센서(100)는 다시 S410 단계를 수행하여, 다른 행을 선택하고 그리고 새롭게 선택된 행에 대해 제 2 리드아웃 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 도 6a에 도시된 실시 예에서, 제 1 행에 대해 제 2 리드아웃 동작이 수행된 후, S430 단계에서, 이미지 센서(100)는 다시 S410 단계를 수행하여 제 2 행을 선택할 수 있다. 이미지 센서(100)에 의해 제 2 행에 대한 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 2 행의 플로팅 확산 영역들(FD3, FD4, FD7, FD8)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 동시에 인에이블될 수 있다. 이에 따라 제 2 행으로부터 서브 픽셀들(PIX3A, PIX3A)의 합 픽셀 전압, 서브 픽셀들(PIX4RA, PIX4LA)의 합 픽셀 전압, 서브 픽셀들(PIX8LA, PIX8RA)에 대응하는 합 픽셀 전압들 및 서브 픽셀(PIX7LA)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다.

이미지 프로세서(10)는 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)에 대응하여 검출된 픽셀 전압들 중 적어도 일부에 기반하여 자동 초점 처리를 수행할 수 있고, 그리고 나머지 픽셀 전압들에 기반하여 이미지 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 검출된 픽셀 전압들 중, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PIX2RA, PIX7LA)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 서브 픽셀들(PIX1LA, PIX1RA, PIX3LA, PIX3RA, PIX4LA, PIX4RA, PIX5LA, PIX5RA, PIX6LA, PIX6RA, PIX8LA, PIX8RA)의 합 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PIX2LA, PIX2RA, PIX7LA, PIX7RA)에 대응하는 이미지 데이터를 보정(correct)할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 이미지 센서(100)는 비닝 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들로부터 각각 획득되는 전압들에 기반하여, 하나의 픽셀에 대응하는 이미지 데이터를 출력할 수 있다. 이미지 센서(100)는 픽셀들(PIX1A, PIX2A, PIX3A, PIX4A)에 대응하는 픽셀 전압들에 비닝을 수행함으로써, 픽셀 그룹(PIXGR1A)에 대응하는 비닝 신호를 생성할 수 있다. 생성된 비닝 신호는 디지털 신호로 변환되어 이미지 프로세서(10)로 제공될 수 있다.

도 1, 도 4, 도 6a, 및 도 6b를 참조하여, 도 6a에 도시된 실시 예 및 도 6b에 도시된 실시 예의 차이점이 설명될 것이다. 픽셀 그룹(PIXGR1B) 및 픽셀 그룹(PIXGR2B)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGR1A) 및 픽셀 그룹(PIXGR2A)과 유사한 방식으로, 픽셀 그룹(PIXGR1B) 및 픽셀 그룹(PIXGR2B)은 각각 네 개의 픽셀들을 포함할 수 있고, 그리고 네 개의 픽셀들은 각각 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다.

제 1 행에 배치된 서브 픽셀들(PIX1LB, PIX1RB, PIX2LB, PIX2RB, PIX5LB, PIX5RB, PIX6LB, PIX6RB) 중, 서브 픽셀들(PIX1LB, PIX5RB, PIX6RB)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T1LB, T5RB, T6RB)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(PIX1RB, PIX2RB, PIX5LB, PIX6LB)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T1RB, T2RB, T5LB, T6LB)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀(PIX2LB)은 전송 게이트 신호들(TGR, TGL)과 상이한 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터(T2LB)를 포함할 수 있다.

제 2 행에 배치된 서브 픽셀들(PIX3LB, PIX3RB, PIX4LB, PIX4RB, PIX7LB, PIX7RB, PIX8LB, PIX8RB) 중, 서브 픽셀들(PIX3LB, PIX4LB, PIX8RB)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T3LB, T4LB, T8RB)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(PIX3RB, PIX4RB, PIX7LB, PIX8LB)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터들(T3RB, T4RB, T7LB, T8LB)을 각각 포함할 수 있다. 서브 픽셀(PIX7RB)은 전송 게이트 신호들(TGR, TGL)과 상이한 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 전송 트랜지스터(T7RB)를 포함할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 자동 초점 처리할 때, 하나의 픽셀 내 두 서브 픽셀들 중 어느 한 서브 픽셀에 대응하는 픽셀 신호를 처리하는 데 걸리는 시간보다, 다른 서브 픽셀에 대응하는 픽셀 신호를 처리하는 데 걸리는 시간이 더 길 수 있다. 예를 들어, 픽셀(PIX1B) 내 두 서브 픽셀들(PIX1LB, PIX1RB) 중, 좌측 서브 픽셀(PIX1LB)에 대응하는 픽셀 신호를 처리하는 데 걸리는 시간보다, 우측 서브 픽셀(PIX1RB)에 대응하는 픽셀 신호를 처리하는 데 걸리는 시간이 더 길 수 있다.

본 개시에 따른 몇몇 실시 예들에 있어서, 포토 다이오드들 중 적어도 하나의 픽셀 전압은 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)이 아닌 또 다른 전송 게이트 신호(예를 들어, 전송 게이트 신호(TGAL/TGAR)에 응답하여 검출될 수 있다. 이러한 실시 예들에 있어서, 전송 게이트 신호들 중 제 1 전송 게이트 신호들이 인에이블되는 것에 대응하는 제 1 검출 동작이 수행된 후에, 신호 처리에 걸리는 시간이 더 긴 몇몇 픽셀 신호들이 이미지 프로세서(10)로 제공될 수 있다. 전송 게이트 신호들 중 나머지 전송 게이트 신호들이 인에이블되는 것에 대응하는 제 2 검출 동작이 수행되는 도중에, 이미지 프로세서(10)는 제 1 검출 동작에 응답하여 입력된 픽셀 신호들을 처리할 수 있다. 결과적으로, 자동 초점 처리를 수행하는 데 필요한 전체 시간이 단축될 수 있다.

예를 들어, 제 1 행에 대한 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 1 행의 모든 플로팅 영역들(FD1, FD2, FD5, FD6)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAL)이 먼저 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 제 1 행으로부터 서브 픽셀들(PIX1LB, PIX2LB, PIX5RB, PIX6RB)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 나머지 전송 게이트 신호(TGR)가 인에이블되기 전에, 이미지 프로세서(10)는 이미 검출된 픽셀 전압들에 대응하는 이미지 데이터의 처리를 시작할 수 있다. 이때, 서브 픽셀들(PIX5RB, PIX6RB, PIX7RB, PIX8RB)에 대응하는 픽셀 신호들을 자동 초점을 위해 처리하는 데 걸리는 시간은 서브 픽셀들(PIX5RB, PIX6RB, PIX7RB, PIX8RB)에 대응하는 픽셀 신호들을 처리하는 데 걸리는 시간보다 길 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호(TGR)가 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 제 1 행으로부터 서브 픽셀들(PIX1RB, PIX2RB, PIX5LB, PIX6LB)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다.

도 6a에 도시된 실시 예와 달리, 도 6b에 도시된 실시 예에서, 제 2 행에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 전송 게이트 신호(TGAR)는 전송 게이트 신호(TGL)와 동시에 인에이블될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 전송 게이트 신호(TGAR)는 도시된 바와 다르게, 전송 게이트 신호(TGAL)와 같이 명명될 수도 있다. 따라서, 제 2 행에 대해 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 2 행의 플로팅 확산 영역들(FD3, FD4, FD7, FD8)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAR)가 먼저 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 제 2 행으로부터 서브 픽셀들(PIX3LB, PIX4LB, PIX7RB, PIX8RB)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이미지 프로세서(10)에 의해 처리되는 데 걸리는 시간이 더 긴 픽셀 전압들(즉, 서브 픽셀들(PIX 이후, 전송 게이트 신호(TGR)가 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 제 2 행으로부터 서브 픽셀들(PIX3RB, PIX4RB, PIX7LB, PIX8LB)에 대응하는 픽셀 전압들이 검출될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 검출된 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리하여, 자동 초점 처리를 수행할 수 있다.

제 1 행에 대한 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 1 행의 모든 플로팅 영역들(FD1, FD2, FD5, FD6)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 인에이블될 수 있다. 이후, 제 2 행에 대한 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 제 2 행의 모든 플로팅 영역들(FD3, FD4, FD7, FD8)이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 동시에 인에이블될 수 있다. 검출된 서브 픽셀들(PIX1LB, PIX1RB, PIX3LB, PIX3RB, PIX4LB, PIX4RB, PIX5LB, PIX5RB, PIX6LB, PIX6RB, PIX8LB, PIX8RB)에 대응하는 합 전압들 및 서브 픽셀들(PIX2RB, PIX7LB)에 대응하는 픽셀 전압들 중, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PIX2RB, PIX7B)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 서브 픽셀들(PIX1LB, PIX1RB, PIX3LB, PIX3RB, PIX4LB, PIX4RB, PIX5LB, PIX5RB, PIX6LB, PIX6RB, PIX8LB, PIX8RB)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다.

도 1, 도 4, 도 6a 및 5c를 참조하여, 도 6a에 도시된 실시 예 및 도 6c에 도시된 실시 예의 차이점이 설명될 것이다. 도 6c에 도시된 실시 예에서, 픽셀 그룹(PIXGR1C) 및 픽셀 그룹(PIXGR2C)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGR1A) 및 픽셀 그룹(PIXGR2A)과 유사한 방식으로, 픽셀 그룹(PIXGR1C) 및 픽셀 그룹(PIXGR2C)은 각각 네 개의 픽셀들을 포함할 수 있고, 그리고 네 개의 픽셀들은 각각 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 실시 예와 달리, 도 6c에 도시된 실시 예에서, 몇몇 서브 픽셀들은 광전 변환 소자를 포함하지 않고, 대신에 로컬(local) 접지 전압으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 픽셀 그룹(PIXGR1C)에 포함된 픽셀들(PIX1C, PIX3C, PIX4C)은 픽셀 그룹(PIXGR1A)에 포함된 픽셀들(PIX1A, PIX3A, PIX4A)과 유사하게 구현될 수 있고, 그리고 유사하게 동작할 수 있다. 그러나, 픽셀(PIX2C)의 서브 픽셀(PIX2LC)은 픽셀(PIX2A)의 서브 픽셀(PIX2LA)과 달리, 포토 다이오드를 포함하지 않을 수 있다. 대신에, 서브 픽셀(PIX2LC)의 전송 트랜지스터(T2LC)는 접지 전압으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 도시된 실시 예와는 달리, 서브 픽셀(PIX2LC)은 전송 트랜지스터(T2LC)를 포함하지 않을 수 있고, 대신에 접지 노드가 배치될 수 있다.

픽셀 그룹(PIXGR2C)에 포함된 픽셀들(PIX5C, PIX6C, PIX8C)은 픽셀 그룹(PIXGR2A)에 포함된 픽셀들(PIX5A, PIX6A, PIX8A)과 유사하게 구현될 수 있고, 그리고 유사하게 동작할 수 있다. 그러나, 픽셀(PIX7C)의 서브 픽셀(PIX7RC)은 픽셀(PIX7A)의 서브 픽셀(PIX7RA)과 달리, 포토 다이오드를 포함하지 않을 수 있다. 서브 픽셀(PIX7RC)은 서브 픽셀(PIX2LC)과 유사한 방식으로 동작할 수 있고, 그리고 유사한 방식으로 구현될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 픽셀 어레이(110)에 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들(PIXGRTA, PIXGRTB)을 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라 좀 더 구체적으로 각각 도시한다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 실시 예들과는 달리, 도 7a의 픽셀 그룹(PIXGRTA) 및 도 7b의 픽셀 그룹(PIXGRTB)은 네 개의 단위 픽셀 그룹들을 포함할 수 있고, 단위 픽셀 그룹들 각각은 다시 네 개의 픽셀들을 포함할 수 있다. 그리고, 픽셀들 각각은 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 그룹(PIXGRTA)은 네 개의 단위 픽셀 그룹들(PIXUT1A, PIXUT2A, PIXUT3A, PIXUT4A)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀 그룹(PIXUT1A)은 네 개의 픽셀들(PIXT11A, PIXT12A, PIXT13A, PIX14A)을 포함할 수 있다. 픽셀(PIXT11A)은 두 개의 서브 픽셀들(PT11LA, PT11RA)을 포함할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 도 2의 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)과 유사하게, 단위 픽셀 그룹들(PIXUT1A, PIXUT2A, PIXUT3A, PIXUT4A) 각각의 상부에는 좌상단으로부터 시계 방향을 따라 순차적으로 배열되는 녹색(G), 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B)의 컬러 필터를 포함하는 제 1 단위 컬러 필터 어레이가 위치할 수 있다.

도 7a에 도시된 실시 예에서, 픽셀들(PIXT11A, PIXT12A, PIXT13A, PIXT14A, PIXT21A, PIXT22A, PIXT24A, PIXT31A, PIXT33A, PIXT34A, PIXT41A, PIXT42A, PIXT43A, PIXT44A) 각각은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 서브 픽셀 및 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 그러나, 픽셀(PIXT23A)은 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXT32A)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 픽셀(PIXT23A)의 서브 픽셀(PT23LA)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXT23A)의 서브 픽셀(PT23RA)은 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다. 픽셀(PIXT32A)의 서브 픽셀(PT32LA)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXT32A)의 서브 픽셀(PT32RA)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

도 7a에 도시된 실시 예에서, 픽셀 그룹(PIXGRTA)의 각 행마다 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAL)(또는, 전송 게이트 신호(TGAL)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서는, 전송 게이트 신호(TGL)만)이 인에이블될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호들(TGR, TGAR)(또는, 전송 게이트 신호(TGAR)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서는, 전송 게이트 신호(TGR)만)이 인에이블될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 픽셀 그룹(PIXGRTA)에서 검출된 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다.

픽셀 그룹(PIXGRTA)의 각 행마다 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 인에이블될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGRTA)에서 검출된 픽셀 전압들 중, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PT23LA, PT32RA)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 서브 픽셀들의 합 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PT23LA, PT23RA, PT32LA, PT32RA)에 대응하는 이미지 데이터를 보정할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 도 6a에 도시된 실시 예와 유사하게, 이미지 센서(100)는 비닝 회로를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 하나의 픽셀(예를 들어, 픽셀(PIXT11A))에 포함된 서브 픽셀들(예를 들어, 서브 픽셀들(PT11LA, PT11RA))로부터 각각 획득되는 전압들에 비닝을 수행함으로써, 하나의 픽셀(예를 들어, 픽셀(PIXT11A))에 대응하는 이미지 데이터를 출력할 수 있다. 이미지 센서(100)는 하나의 단위 픽셀 그룹(예를 들어, 단위 픽셀 그룹(PIXUT1A)에 포함된 네 개의 픽셀들(예를 들어, 픽셀들(PIXT11A, PIXT12A, PIXT13A, PIXT14A))로부터 각각 획득되는 전압(또는 그들의 서브 픽셀들로부터 각각 획득되는 전압들)에 비닝을 수행함으로써, 하나의 단위 픽셀 그룹(예를 들어, 단위 픽셀 그룹(PIXUT1A))에 대응하는 이미지 데이터를 출력할 수 있다.

도 1, 도 7a, 및 도 7b를 참조하여, 도 7a에 도시된 실시 예 및 도 7b에 도시된 실시 예의 차이점이 설명될 것이다. 도 7b에 도시된 실시 예에서, 픽셀들(PIXT11B, PIXT12B, PIXT13B, PIX14B, PIXT21B, PIXT22B, PIXT31B, PIX32B, PIXT33B, PIXT34B, PIXT41B, PIXT42B, PIXT43B, PIXT44B) 각각은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 서브 픽셀 및 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 그러나, 픽셀(PIXT23B) 및 픽셀(PIXT24B)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 픽셀(PIXT23B)의 서브 픽셀(PT23LB)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXT23B)의 서브 픽셀(PT23RB)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다. 픽셀(PIXT24B)의 서브 픽셀(PT24LB)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXT24B)의 서브 픽셀(PT24RB)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

도 7b에 도시된 실시 예에서, 픽셀 그룹(PIXGRTB)의 각 행마다 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAL)(또는, 전송 게이트 신호(TGAL)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서, 전송 게이트 신호(TGL)만)이 인에이블될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호(TGR)가 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 신호 처리에 더 오랜 시간이 소요되는 픽셀 신호들이 먼저 이미지 프로세서(10)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 단위 픽셀 그룹(PIXUT1B)에서, 신호 처리에 더 오랜 시간을 필요로 하는 서브 픽셀들(PT12RB, PT14RB)에 대응하는 픽셀 신호들이, 서브 픽셀들(PT12LB, PT14LB)에 대응하는 픽셀 신호들보다 먼저 이미지 프로세서(10)로 전달될 수 있다. 결과적으로, 자동 초점 처리에 소요되는 전체 시간이 경감될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 검출된 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다.

픽셀 그룹(PIXGRTB)의 각 행마다 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 인에이블될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGRTB)으로부터 검출된 픽셀 전압들 중, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PT23RB, PT24LB)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 서브 픽셀들의 합 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PT23LB, PT23RB, PT24LB, PT24RB)에 대응하는 이미지 데이터를 보정할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 서브 픽셀들(PT23RB, PT24LB)은 동일한 행에 배치되므로, 자동 초점 처리를 위한 픽셀 전압들을 검출하는 데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 픽셀 어레이(110)에 반복적으로 배치되는 픽셀 그룹들(PIXGRHA, PIXGRHB)을 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라 좀 더 구체적으로 각각 도시한다. 도 7a의 픽셀 그룹(PIXGRTA) 및 도 7b의 픽셀 그룹(PIXGRTB)과 유사하게, 도 8a의 픽셀 그룹(PIXGRHA) 및 도 8b의 픽셀 그룹(PIXGRHB)은 네 개의 단위 픽셀 그룹들을 포함할 수 있고, 단위 픽셀 그룹들 각각은 다시 네 개의 픽셀들을 포함할 수 있다. 그리고, 픽셀들 각각은 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시 예들과 달리, 도 8a에 도시된 실시 예에서, 몇몇 픽셀들은 열 방향(즉, Y축 방향)이 아닌 사선 방향의 경계에 의해 분리(isolate)되는 두 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단위 픽셀 그룹(PIXUH2A)의 픽셀(PIXH21A)은 제 1 사선 방향의 경계에 의해 분리된 서브 픽셀 쌍을 포함할 수 있다. 단위 픽셀 그룹(PIXUH3A)의 픽셀(PIXH31A)은 제 2 사선 방향의 경계에 의해 서브 픽셀 쌍을 포함할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 도 2의 제 1 픽셀 그룹(PIXGR1)과 유사하게, 단위 픽셀 그룹들(PIXUH1A, PIXUH2A, PIXUH3A, PIXUH4A) 각각의 상부에는 좌상단으로부터 시계 방향을 따라 순차적으로 배열되는 녹색(G), 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B)의 컬러 필터를 포함하는 제 1 단위 컬러 필터 어레이가 위치할 수 있다.

도 8a에 도시된 실시 예에서, 픽셀들(PIXH12A, PIXH13A, PIXH21A, PIXH22A, PIXH23A, PIXH24A, PIXH31A, PIXH32A, PIXH33A, PIXH34A, PIXH41A, PIXH42A, PIXH43A, PIXH44A) 각각은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 서브 픽셀 및 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 그러나, 픽셀(PIXH11A)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXH14A)은 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 픽셀(PIXH11A)의 서브 픽셀(PH11LA)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXH11A)의 서브 픽셀(PH11RA)은 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다. 픽셀(PIXH14A)의 서브 픽셀(PH14LA)은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXH14A)의 서브 픽셀(PH14RA)은 전송 게이트 신호(TGAR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

도 8a에 도시된 실시 예에서, 픽셀 그룹PIXGRHA)의 각 행마다 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAL)(또는, 전송 게이트 신호(TGAL)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서, 전송 게이트 신호(TGL)만)이 인에이블될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호들(TGR, TGAR)(또는, 전송 게이트 신호(TGAR)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서, 전송 게이트 신호(TGR)만)이 인에이블되고, 그리고 이미지 프로세서(10)는 검출된 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다.

픽셀 그룹(PIXGRHA)의 각 행마다 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 인에이블될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGRHA)으로부터 검출된 픽셀 전압들 중, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PH11RA, PH14LA)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 서브 픽셀들의 합 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PH11LA, PH11RA, PH14LA, PH14RA)에 대응하는 이미지 데이터를 보정할 수 있다.

몇몇 실시 예들에 있어서, 도 7a에 도시된 실시 예와 유사하게, 이미지 센서(100)는 비닝 회로를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들로부터 획득되는 두 픽셀 전압들에 비닝을 수행함으로써 하나의 픽셀에 대응하는 비닝 신호를 생성할 수 있다. 이미지 센서(100)는 하나의 단위 픽셀 그룹에 포함된 서브 픽셀들로부터 획득되는 여덟 개의 픽셀 전압들에 비닝을 수행함으로써 하나의 단위 픽셀 그룹에 대응하는 비닝 신호를 생성할 수 있다.

도 1, 도 8a, 및 도 8b를 참조하여, 도 8a에 도시된 실시 예 및 도 8b에 도시된 실시 예의 차이점이 설명될 것이다. 도 8b에 도시된 실시 예에서, 픽셀들(PIXH13B, PIXH14B, PIXH21B, PIXH22B, PIXH23B, PIXH24B, PIXH31B, PIX32B, PIXH33B, PIXH34B, PIXH41B, PIXH42B, PIXH43B, PIXH44B) 각각은 전송 게이트 신호(TGL)를 수신하는 서브 픽셀 및 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 그러나, 픽셀(PIXH11B) 및 픽셀(PIXH12B)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 픽셀(PIXH11B)의 서브 픽셀(PH11LA)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXH11B)의 서브 픽셀(PH11RB)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다. 픽셀(PIXH12B)의 서브 픽셀(PH12LB)은 전송 게이트 신호(TGR)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있고, 그리고 픽셀(PIXH12B)의 서브 픽셀(PH12RB)은 전송 게이트 신호(TGAL)를 수신하는 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다.

도 8b에 도시된 실시 예에서, 픽셀 그룹(PIXGRHB)의 각 행마다 제 1 리드아웃 동작이 수행될 때, 먼저 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGAL)(또는, 전송 게이트 신호(TGAL)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서, 전송 게이트 신호(TGL)만)이 인에이블될 수 있다. 이후, 전송 게이트 신호들(TGR, TGAR)(또는, 전송 게이트 신호(TGAR)가 인가되는 전송 메탈 라인으로 연결되지 않은 몇몇 행들에 있어서, 전송 게이트 신호(TGR)만)이 인에이블될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 신호 처리에 더 오랜 시간이 소요되는 픽셀 신호들이 먼저 이미지 프로세서(10)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 단위 픽셀 그룹(PIXUH1B)에서, 신호 처리에 더 오랜 시간을 필요로 하는 서브 픽셀들(PH12RB, PH14RB)에 대응하는 픽셀 신호들이, 서브 픽셀들(PH12LB, PH14LB)에 대응하는 픽셀 신호들보다 먼저 이미지 프로세서(10)로 전달될 수 있다. 따라서, 자동 초점 처리에 소요되는 전체 시간이 경감될 수 있다. 이미지 프로세서(10)는 검출된 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다.

픽셀 그룹(PIXGRHB)의 각 행마다 제 2 리드아웃 동작이 수행될 때, 각 행의 모든 플로팅 영역들이 리셋되고, 그리고 전송 게이트 신호들(TGL, TGR)만이 인에이블될 수 있다. 픽셀 그룹(PIXGRHB)으로부터 검출된 픽셀 전압들 중, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PH11RB, PH12LB)에 대응하는 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고 나머지 서브 픽셀들의 합 픽셀 전압들에 기반하는 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(10)는 서브 픽셀들(PH11LB, PH11RB, PH12LB, PH12RB)에 대응하는 이미지 데이터를 보정할 수 있다.

도 9는 멀티 카메라 모듈을 포함하는 전자 장치의 블록도이다. 도 9를 참조하면, 전자 장치(2000)는 카메라 모듈 그룹(2100), 애플리케이션 프로세서(2200), PMIC(2300) 및 외부 메모리(2400)를 포함할 수 있다.

카메라 모듈 그룹(2100)은 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)을 포함할 수 있다. 비록 도면에는 3개의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)이 배치된 실시예가 도시되어 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 그룹(2100)은 2개의 카메라 모듈만을 포함하도록 변형되어 실시될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 그룹(2100)은 n개(n은 4 이상의 자연수)의 카메라 모듈을 포함하도록 변형되어 실시될 수도 있다.

도 10은 도 9의 카메라 모듈을 좀 더 구체적으로 도시하는 블록도이다. 이하, 도 10을 참조하여, 카메라 모듈(2100b)의 상세 구성에 대해 보다 구체적으로 설명할 것이나, 이하의 설명은 실시 예에 따라 다른 카메라 모듈들(2100a, 2100b)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 10을 참조하면, 카메라 모듈(2100b)은 프리즘(2105), 광학 경로 폴딩 요소(Optical Path Folding Element, 이하, 'OPFE')(2110), 액츄에이터(2130), 이미지 센싱 장치(2140) 및 저장부(2150)를 포함할 수 있다.

프리즘(2105)은 광 반사 물질의 반사면(2107)을 포함하여 외부로부터 입사되는 광(L)의 경로를 변형시킬 수 있다.

몇몇 실시예에서, 프리즘(2105)은 제1 방향(X)으로 입사되는 광(L)의 경로를 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 변경시킬 수 있다. 또한, 프리즘(2105)은 광 반사 물질의 반사면(2107)을 중심축(2106)을 중심으로 A방향으로 회전시키거나, 중심축(2106)을 B방향으로 회전시켜 제1 방향(X)으로 입사되는 광(L)의 경로를 수직인 제2 방향(Y)으로 변경시킬 수 있다. 이때, OPFE(2110)도 제1 방향(X)및 제2 방향(Y)과 수직인 제3 방향(Z)로 이동할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 도시된 것과 같이, 프리즘(2105)의 A방향 최대 회전 각도는 플러스(+) A방향으로는 15도(degree) 이하이고, 마이너스(-) A방향으로는 15도보다 클 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 프리즘(2105)은 플러스(+) 또는 마이너스(-) B방향으로 20도 내외, 또는 10도에서 20도, 또는 15도에서 20도 사이로 움직일 수 있고, 여기서, 움직이는 각도는 플러스(+) 또는 마이너스(-) B방향으로 동일한 각도로 움직이거나, 1도 내외의 범위로 거의 유사한 각도까지 움직일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 프리즘(2105)은 광 반사 물질의 반사면(2106)을 중심축(2106)의 연장 방향과 평행한 제3 방향(예를 들어, Z방향)으로 이동할 수 있다.

OPFE(2110)는 예를 들어 m(여기서, m은 자연수)개의 그룹으로 이루어진 광학 렌즈를 포함할 수 있다. m개의 렌즈는 제2 방향(Y)으로 이동하여 카메라 모듈(2100b)의 광학 줌 배율(optical zoom ratio)을 변경할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(2100b)의 기본 광학 줌 배율을 Z라고할 때, OPFE(2110)에 포함된 m개의 광학 렌즈를 이동시킬 경우, 카메라 모듈(2100b)의 광학 줌 배율은 3Z 또는 5Z 이상의 광학 줌 배율로 변경될 수 있다.

액츄에이터(2130)는 OPFE(2110) 또는 광학 렌즈(이하, 광학 렌즈로 지칭)를 특정 위치로 이동시킬 수 있다. 예를 들어 액츄에이터(2130)는 정확한 센싱을 위해 이미지 센서(2142)가 광학 렌즈의 초점 거리(focal length)에 위치하도록 광학 렌즈의 위치를 조정할 수 있다.

이미지 센싱 장치(2140)는 이미지 센서(2142), 제어 로직(2144) 및 메모리(2146)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(2142)는 광학 렌즈를 통해 제공되는 광(L)을 이용하여 센싱 대상의 이미지를 센싱할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 이미지 센서(2142)는 도 1의 이미지 센서(100)와 유사한 방식으로 구현될 수 있고, 그리고 유사한 방식으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(2142)는 도 6a 내지 도 6c, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b에 도시된 픽셀 그룹들 중 어느 하나와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 픽셀 그룹을 포함할 수 있다. 제어 로직(2144)은 카메라 모듈(2100b)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(2144)은 제어 신호 라인(CSLb)을 통해 제공된 제어 신호에 따라 카메라 모듈(2100b)의 동작을 제어할 수 있다.

메모리(2146)는 캘리브레이션 데이터(2147)와 같은 카메라 모듈(2100b)의 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 캘리브레이션 데이터(2147)는 카메라 모듈(2100b)이 외부로부터 제공된 광(L)을 이용하여 이미지 데이터를 생성하는데 필요한 정보를 포함할 수 있다. 캘리브레이션 데이터(2147)는 예를 들어, 앞서 설명한 회전도(degree of rotation)에 관한 정보, 초점 거리(focal length)에 관한 정보, 광학 축(optical axis)에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(2100b)이 광학 렌즈의 위치에 따라 초점 거리가 변하는 멀티 스테이트(multi state) 카메라 형태로 구현될 경우, 캘리브레이션 데이터(2147)는 광학 렌즈의 각 위치별(또는 스테이트별) 초점 거리 값과 오토 포커싱(auto focusing)과 관련된 정보를 포함할 수 있다.

저장부(2150)는 이미지 센서(2142)를 통해 센싱된 이미지 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(2150)는 이미지 센싱 장치(2140)의 외부에 배치될 수 있으며, 이미지 센싱 장치(2140)를 구성하는 센서 칩과 스택된(stacked) 형태로 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저장부(2150)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)으로 구현될 수 있으나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 9와 도 10을 함께 참조하면, 몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각은 액추에이터(2130)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각은 그 내부에 포함된 액추에이터(2130)의 동작에 따른 서로 동일하거나 서로 다른 캘리브레이션 데이터(2147)를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 중 하나의 카메라 모듈(예를 들어, 2100b)은 앞서 설명한 프리즘(2105)과 OPFE(2110)를 포함하는 폴디드 렌즈(folded lens) 형태의 카메라 모듈이고, 나머지 카메라 모듈들(예를 들어, 2100a, 2100b)은 프리즘(2105)과 OPFE(2110)가 포함되지 않은 버티칼(vertical) 형태의 카메라 모듈일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 중 하나의 카메라 모듈(예를 들어, 2100c)은 예를 들어, IR(Infrared Ray)을 이용하여 깊이(depth) 정보를 추출하는 버티컬 형태의 깊이 카메라(depth camera)일 수 있다. 이 경우, 애플리케이션 프로세서(2200)는 이러한 깊이 카메라로부터 제공받은 이미지 데이터와 다른 카메라 모듈(예를 들어, 2100a 또는 2100b)로부터 제공받은 이미지 데이터를 병합(merge)하여 3차원 깊이 이미지(3D depth image)를 생성할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 중 적어도 두 개의 카메라 모듈(예를 들어, 2100a, 2100b)은 서로 다른 관측 시야(Field of View, 시야각)를 가질 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 중 적어도 두 개의 카메라 모듈(예를 들어, 2100a, 2100b)의 광학 렌즈가 서로 다를 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각의 시야각은 서로 다를 수 있다. 이 경우, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각에 포함된 광학 렌즈 역시 서로 다를 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각은 서로 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다. 즉, 하나의 이미지 센서(2142)의 센싱 영역을 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)이 분할하여 사용하는 것이 아니라, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각의 내부에 독립적인 이미지 센서(2142)가 배치될 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 애플리케이션 프로세서(2200)는 이미지 처리 장치(2210), 메모리 컨트롤러(2220), 내부 메모리(2230)를 포함할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(2200)는 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)과 분리되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 프로세서(2200)와 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)은 별도의 반도체 칩으로 서로 분리되어 구현될 수 있다.

이미지 처리 장치(2210)는 복수의 서브 이미지 프로세서(2212a, 2212b, 2212c), 이미지 생성기(2214) 및 카메라 모듈 컨트롤러(2216)를 포함할 수 있다.

이미지 처리 장치(2210)는 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)의 개수에 대응하는 개수의 복수의 서브 이미지 프로세서(2212a, 2212b, 2212c)를 포함할 수 있다.

각각의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)로부터 생성된 이미지 데이터는 서로 분리된 이미지 신호 라인(ISLa, ISLb, ISLc)를 통해 대응되는 서브 이미지 프로세서(2212a, 2212b, 2212c)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(2100a)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLa)을 통해 서브 이미지 프로세서(2212a)에 제공되고, 카메라 모듈(2100b)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLb)을 통해 서브 이미지 프로세서(2212b)에 제공되고, 카메라 모듈(2100c)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLc)을 통해 서브 이미지 프로세서(2212c)에 제공될 수 있다. 이러한 이미지 데이터 전송은 예를 들어, MIPI(Mobile Industry Processor Interface)에 기반한 카메라 직렬 인터페이스(CSI; Camera Serial Interface)를 이용하여 수행될 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 몇몇 실시예에서, 하나의 서브 이미지 프로세서가 복수의 카메라 모듈에 대응되도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 서브 이미지 프로세서(2212a)와 서브 이미지 프로세서(2212c)가 도시된 것처럼 서로 분리되어 구현되는 것이 아니라 하나의 서브 이미지 프로세서로 통합되어 구현되고, 카메라 모듈(2100a)과 카메라 모듈(2100c)로부터 제공된 이미지 데이터는 선택 소자(예를 들어, 멀티플렉서) 등을 통해 선택된 후, 통합된 서브 이미지 프로세서에 제공될 수 있다.

각각의 서브 이미지 프로세서(2212a, 2212b, 2212c)에 제공된 이미지 데이터는 이미지 생성기(2214)에 제공될 수 있다. 이미지 생성기(2214)는 이미지 생성 정보(Generating Information) 또는 모드 신호(Mode Signal)에 따라 각각의 서브 이미지 프로세서(2212a, 2212b, 2212c)로부터 제공된 이미지 데이터를 이용하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.

구체적으로, 이미지 생성기(2214)는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라, 서로 다른 시야각을 갖는 카메라 모듈들(2100a, 2100b, 2100c)로부터 생성된 이미지 데이터 중 적어도 일부를 병합(merge)하여 출력 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 이미지 생성기(2214)는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라, 서로 다른 시야각을 갖는 카메라 모듈들(2100a, 2100b, 2100c)로부터 생성된 이미지 데이터 중 어느 하나를 선택하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 이미지 생성 정보는 줌 신호(zoom signal or zoom factor)를 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 모드 신호는 예를 들어, 유저(user)로부터 선택된 모드에 기초한 신호일 수 있다.

이미지 생성 정보가 줌 신호(줌 팩터)이고, 각각의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)이 서로 다른 관측 시야(시야각)를 갖는 경우, 이미지 생성기(2214)는 줌 신호의 종류에 따라 서로 다른 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 줌 신호가 제1 신호일 경우, 카메라 모듈(2100a)로부터 출력된 이미지 데이터와 카메라 모듈(2100c)로부터 출력된 이미지 데이터를 병합한 후, 병합된 이미지 신호와 병합에 사용하지 않은 카메라 모듈(2100b)로부터 출력된 이미지 데이터를 이용하여, 출력 이미지를 생성할 수 있다. 만약, 줌 신호가 제1 신호와 다른 제2 신호일 경우, 이미지 생성기(2214)는 이러한 이미지 데이터 병합을 수행하지 않고, 각각의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)로부터 출력된 이미지 데이터 중 어느 하나를 선택하여 출력 이미지를 생성할 수 있다. 하지만 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 이미지 데이터를 처리하는 방법은 얼마든지 변형되어 실시될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 이미지 생성기(2214)는 복수의 서브 이미지 프로세서(2212a, 2212b, 2212c) 중 적어도 하나로부터 노출 시간이 상이한 복수의 이미지 데이터를 수신하고, 복수의 이미지 데이터에 대하여 HDR(high dynamic range) 처리를 수행함으로서, 다이나믹 레인지가 증가된 병합된 이미지 데이터를 생성할 수 있다.

카메라 모듈 컨트롤러(2216)는 각각의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 카메라 모듈 컨트롤러(2216)로부터 생성된 제어 신호는 서로 분리된 제어 신호 라인(CSLa, CSLb, CSLc)를 통해 대응되는 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)에 제공될 수 있다.

복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 중 어느 하나는 줌 신호를 포함하는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라 마스터(master) 카메라(예를 들어, 2100b)로 지정되고, 나머지 카메라 모듈들(예를 들어, 2100a, 2100c)은 슬레이브(slave) 카메라로 지정될 수 있다. 이러한 정보는 제어 신호에 포함되어, 서로 분리된 제어 신호 라인(CSLa, CSLb, CSLc)를 통해 대응되는 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)에 제공될 수 있다.

줌 팩터 또는 동작 모드 신호에 따라 마스터 및 슬레이브로서 동작하는 카메라 모듈이 변경될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(2100a)의 시야각이 카메라 모듈(2100b)의 시야각보다 넓고, 줌 팩터가 낮은 줌 배율을 나타낼 경우, 카메라 모듈(2100b)이 마스터로서 동작하고, 카메라 모듈(2100a)이 슬레이브로서 동작할 수 있다. 반대로, 줌 팩터가 높은 줌 배율을 나타낼 경우, 카메라 모듈(2100a)이 마스터로서 동작하고, 카메라 모듈(2100b)이 슬레이브로서 동작할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 컨트롤러(2216)로부터 각각의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)에 제공되는 제어 신호는 싱크 인에이블 신호(sync enable) 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(2100b)이 마스터 카메라이고, 카메라 모듈들(2100a, 2100c)이 슬레이브 카메라인 경우, 카메라 모듈 컨트롤러(2216)는 카메라 모듈(2100b)에 싱크 인에이블 신호를 전송할 수 있다. 이러한 싱크 인에이블 신호를 제공받은 카메라 모듈(2100b)은 제공받은 싱크 인에이블 신호를 기초로 싱크 신호(sync signal)를 생성하고, 생성된 싱크 신호를 싱크 신호 라인(SSL)을 통해 카메라 모듈들(2100a, 2100c)에 제공할 수 있다. 카메라 모듈(2100b)과 카메라 모듈들(2100a, 2100c)은 이러한 싱크 신호에 동기화되어 이미지 데이터를 애플리케이션 프로세서(2200)에 전송할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 컨트롤러(2216)로부터 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)에 제공되는 제어 신호는 모드 신호에 따른 모드 정보를 포함할 수 있다. 이러한 모드 정보에 기초하여 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)은 센싱 속도와 관련하여 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.

복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)은 제1 동작 모드에서, 제1 속도로 이미지 신호를 생성(예를 들어, 제1 프레임 레이트의 이미지 신호를 생성)하여 이를 제1 속도보다 높은 제2 속도로 인코딩(예를 들어, 제1 프레임 레이트보다 높은 제2 프레임 레이트의 이미지 신호를 인코딩)하고, 인코딩된 이미지 신호를 애플리케이션 프로세서(2200)에 전송할 수 있다. 이때, 제2 속도는 제1 속도의 30배 이하일 수 있다.

애플리케이션 프로세서(2200)는 수신된 이미지 신호, 다시 말해서 인코딩된 이미지 신호를 내부에 구비되는 메모리(2230) 또는 애플리케이션 프로세서(2200) 외부의 스토리지(2400)에 저장하고, 이후, 메모리(2230) 또는 스토리지(2400)로부터 인코딩된 이미지 신호를 독출하여 디코딩하고, 디코딩된 이미지 신호에 기초하여 생성되는 이미지 데이터를 디스플레이할 수 있다. 예컨대 이미지 처리 장치(2210)의 복수의 서브 프로세서들(2212a, 2212b, 2212c) 중 대응하는 서브 프로세서가 디코딩을 수행할 수 있으며, 또한 디코딩된 이미지 신호에 대하여 이미지 처리를 수행할 수 있다.

복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)은 제2 동작 모드에서, 제1 속도보다 낮은 제3 속도로 이미지 신호를 생성(예를 들어, 제1 프레임 레이트보다 낮은 제3 프레임 레이트의 이미지 신호를 생성)하고, 이미지 신호를 애플리케이션 프로세서(2200)에 전송할수 있다. 애플리케이션 프로세서(2200)에 제공되는 이미지 신호는 인코딩되지 않은 신호일 수 있다. 애플리케이션 프로세서(2200)는 수신되는 이미지 신호에 대하여 이미지 처리를 수행하거나 또는 이미지 신호를 메모리(2230) 또는 스토리지(2400)에 저장할 수 있다.

PMIC(2300)는 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각에 전력, 예컨대 전원 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, PMIC(2300)는 애플리케이션 프로세서(2200)의 제어 하에, 파워 신호 라인(PSLa)을 통해 카메라 모듈(2100a)에 제1 전력을 공급하고, 파워 신호 라인(PSLb)을 통해 카메라 모듈(2100b)에 제2 전력을 공급하고, 파워 신호 라인(PSLc)을 통해 카메라 모듈(2100c)에 제3 전력을 공급할 수 있다.

PMIC(2300)는 애플리케이션 프로세서(2200)로부터의 전력 제어 신호(PCON)에 응답하여, 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각에 대응하는 전력을 생성하고, 또한 전력의 레벨을 조정할 수 있다. 전력 제어 신호(PCON)는 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c)의 동작 모드 별 전력 조정 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 모드는 저전력 모드(low power mode)를 포함할 수 있으며, 이때, 전력 제어 신호(PCON)는 저전력 모드로 동작하는 카메라 모듈 및 설정되는 전력 레벨에 대한 정보를 포함할 수 있다. 복수의 카메라 모듈(2100a, 2100b, 2100c) 각각에 제공되는 전력들의 레벨은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다. 또한, 전력의 레벨은 동적으로 변경될 수 있다.

상술된 내용은 본 개시를 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 개시는 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 개시는 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 개시의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

1000, 2000: 전자 장치
100: 이미지 센서
10: 이미지 프로세서

Claims

이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서; 및
상기 이미지 데이터를 처리하는 이미지 프로세서를 포함하되,
상기 이미지 센서는:
행 방향 및 열 방향을 따라 반복적으로 배치되는 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하고,
상기 픽셀 어레이의 행들 중 제 1 행의 픽셀들 각각은 제 1 내지 제 3 전송 메탈 라인들 중 어느 하나로 각각 연결되는 서브 픽셀들을 포함하고, 그리고
상기 제 1 내지 제 3 전송 메탈 라인들로 각각 인가되는 신호들에 응답하여, 상기 픽셀들 중 상기 제 1 행의 상기 픽셀들의 상기 서브 픽셀들에 축적된 전하들 중 적어도 일부가 대응하는 플로팅 확산 영역들로 확산되는 전자 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 픽셀 어레이의 상기 행들 중 제 2 행의 픽셀들 각각은 제 4 전송 메탈 라인, 제 5 전송 메탈 라인, 및 제 6 전송 메탈 라인 중 어느 하나로 각각 연결되는 서브 픽셀들을 포함하고, 그리고
상기 제 1 행의 상기 픽셀들 중 제 1 픽셀은 상기 제 3 전송 메탈 라인으로 연결된 제 1 서브 픽셀 및 상기 제 2 전송 메탈 라인으로 연결된 제 2 서브 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 2 행의 상기 픽셀들 중 제 2 픽셀은 상기 제 4 전송 메탈 라인으로 연결된 제 1 서브 픽셀 및 상기 제 6 전송 메탈 라인으로 연결된 제 2 서브 픽셀을 포함하되,
상기 제 1 픽셀의 상기 제 2 서브 픽셀 및 상기 제 2 픽셀의 상기 제 1 서브 픽셀은 서로 다른 열에 위치하는 전자 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 이미지 프로세서는 제 1 모드 및 제 2 모드 중 어느 한 모드에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하되,
상기 제 1 모드에서, 상기 이미지 프로세서는 상기 픽셀 어레이의 상기 제 1 행으로부터 출력되는 픽셀 전압들에 기반하여 상기 자동 초점 처리를 수행하고, 그리고
상기 제 2 모드에서, 상기 이미지 프로세서는 상기 픽셀 어레이의 상기 제 1 행으로부터 출력되는 픽셀 전압들 중 일부 및 상기 제 2 행으로부터 출력되는 픽셀 전압들 중 일부에 기반하여 상기 자동 초점 처리를 수행하는 전자 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 이미지 센서는:
상기 제 1 행의 상기 픽셀들의 플로팅 확산 영역들을 리셋하고;
상기 제 1 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호 및 상기 제 2 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호를 인에이블하고;
상기 픽셀 어레이로부터 제 1 이미지 데이터를 출력하고,
상기 제 2 행의 상기 픽셀들의 플로팅 확산 영역들을 리셋하고;
상기 제 4 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호 및 상기 제 5 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호를 인에이블하고; 그리고
상기 픽셀 어레이로부터 제 2 이미지 데이터를 출력하는 전자 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 이미지 프로세서는 상기 제 1 이미지 데이터 중 상기 제 1 픽셀의 상기 제 2 서브 픽셀에 대응하는 데이터 및 상기 제 2 이미지 데이터 중 상기 제 2 픽셀의 상기 제 2 서브 픽셀에 대응하는 데이터에 기반하여, 자동 초점 처리를 수행하는 전자 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 픽셀 어레이의 상기 제 1 행의 상기 픽셀들은 제 1 내지 제 3 픽셀들을 포함하되,
상기 제 1 픽셀은 상기 제 1 전송 메탈 라인으로 연결된 제 1 서브 픽셀 및 상기 제 2 전송 메탈 라인으로 연결된 제 2 서브 픽셀을 포함하고,
상기 제 2 픽셀은 상기 제 3 전송 메탈 라인으로 연결된 제 3 서브 픽셀 및 상기 제 2 전송 메탈 라인으로 연결된 제 4 서브 픽셀을 포함하고,
상기 제 3 픽셀은 상기 제 2 전송 메탈 라인으로 연결된 제 5 서브 픽셀 및 상기 제 1 전송 메탈 라인으로 연결된 제 6 서브 픽셀을 포함하는 전자 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 이미지 센서는:
상기 제 1 픽셀 내지 제 3 픽셀의 플로팅 확산 영역들을 리셋하고;
상기 제 1 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호 및 상기 제 3 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호를 인에이블하는 것에 응답하여, 제 1 이미지 데이터를 생성하고; 그리고
상기 제 2 전송 메탈 라인으로 인가되는 신호를 인에이블하는 것에 응답하여, 제 2 이미지 데이터를 생성하는 전자 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 이미지 프로세서는:
상기 제 1 이미지 데이터 및 상기 제 2 이미지 데이터에 기반하여 자동 초점 처리를 수행하는 전자 장치.
픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서에 있어서:
상기 픽셀 어레이는 이미지 데이터를 생성하기 위한 픽셀들을 포함하는 제 1 픽셀 그룹을 포함하고,
상기 제 1 픽셀 그룹의 제 1 행은:
제 1 전송 게이트 신호 및 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 1 픽셀; 및
상기 제 2 전송 게이트 신호 및 제 3 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 2 픽셀을 포함하는 이미지 센서.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 픽셀 그룹의 제 2 행은 제 4 전송 게이트 신호 및 제 5 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 3 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 픽셀 어레이는 제 2 픽셀 그룹을 더 포함하되,
상기 제 2 픽셀 그룹의 제 1 행은 상기 제 1 전송 게이트 신호 및 상기 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 4 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 2 픽셀 그룹의 제 2 행은 상기 제 4 전송 게이트 신호 및 제 6 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 5 픽셀을 포함하는 이미지 센서.
제 10 항에 있어서,
상기 이미지 센서는:
상기 제 1 픽셀 그룹의 상기 제 1 행의 픽셀들의 플로팅 확산 영역들 및 상기 제 2 픽셀 그룹의 상기 제 1 행의 픽셀들의 플로팅 확산 영역들을 리셋하고;
상기 제 1 전송 게이트 신호 및 상기 제 2 전송 게이트 신호를 인에이블하고;
상기 제 1 픽셀 그룹의 상기 제 2 행의 픽셀들의 플로팅 확산 영역들 및 상기 제 2 픽셀 그룹의 상기 제 2 행의 픽셀들의 플로팅 확산 영역들을 리셋하고;
상기 제 4 전송 게이트 신호 및 상기 제 5 전송 게이트 신호를 인에이블하고; 그리고
상기 제 2 픽셀의 상기 서브 픽셀 쌍 중 상기 제 2 전송 게이트 신호를 수신하는 서브 픽셀에 대응하는 픽셀 전압 및 상기 제 5 픽셀의 상기 서브 픽셀 쌍 중 상기 제 4 전송 게이트 신호를 수신하는 서브 픽셀에 대응하는 픽셀 전압에 기반하여, 자동 초점을 제공하는 이미지 센서.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 픽셀 그룹의 상기 제 2 픽셀의 상기 서브 픽셀 쌍 중 상기 제 2 전송 게이트 신호를 수신하는 서브 픽셀의 전송 트랜지스터 및 상기 제 2 픽셀 그룹의 상기 제 4 픽셀의 상기 서브 픽셀 쌍 중 상기 제 4 전송 게이트 신호를 수신하는 서브 픽셀의 전송 트랜지스터는 접지 노드로 직접 연결되는 이미지 센서.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 픽셀 그룹의 제 2 행은 제 4 전송 게이트 신호 및 제 5 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 3 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 픽셀 어레이는 제 2 픽셀 그룹을 더 포함하되,
상기 제 2 픽셀 그룹의 제 1 행은 상기 제 1 전송 게이트 신호 및 상기 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 4 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 2 픽셀 그룹의 제 2 행은 제 5 전송 게이트 신호 및 제 6 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 5 픽셀을 포함하는 이미지 센서.
픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서에 있어서:
상기 픽셀 어레이는 제 1 내지 제 4 단위 픽셀 그룹들을 포함하는 제 1 픽셀 그룹을 포함하되,
상기 제 1 픽셀 그룹은:
제 1 전송 게이트 신호 및 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 1 픽셀; 및
상기 제 1 전송 게이트 신호 및 제 2 전송 게이트 신호 중 어느 하나, 그리고 제 3 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 2 픽셀을 포함하는 이미지 센서.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 단위 픽셀 그룹은 상기 제 1 픽셀 및 상기 제 2 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 2 단위 픽셀 그룹은:
제 4 전송 게이트 신호 및 제 5 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 3 픽셀; 및
상기 제 5 전송 게이트 신호 및 제 6 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 4 픽셀을 포함하는 이미지 센서.
제 15 항에 있어서,
상기 이미지 센서는:
상기 제 1 단위 픽셀 그룹의 제 1 행을 선택하고;
상기 제 1 전송 게이트 신호 및 상기 제 2 전송 게이트 신호를 인에이블하고;
상기 픽셀 어레이로부터 제 1 픽셀 전압들을 검출하고;
상기 제 2 단위 픽셀 그룹의 제 1 행을 선택하고;
상기 제 4 전송 게이트 신호 및 상기 제 5 전송 게이트 신호를 인에이블하고;
상기 픽셀 어레이로부터 제 2 픽셀 전압들을 검출하고; 그리고
상기 제 1 픽셀 전압들 및 상기 제 2 픽셀 전압들에 기반하여 자동 초점을 제공하는 이미지 센서.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 픽셀 그룹의 제 1 행은 상기 제 1 픽셀 및 상기 제 2 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 1 픽셀 그룹의 제 2 행의 픽셀들 각각은 상기 제 4 전송 게이트 신호 및 상기 제 5 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 이미지 센서.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 단위 픽셀 그룹은 상기 제 1 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 2 단위 픽셀 그룹은 상기 제 2 픽셀 및 상기 제 2 전송 게이트 신호 및 상기 제 3 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 3 픽셀을 더 포함하되,
상기 제 2 픽셀의 상기 서브 픽셀 쌍은 상기 제 2 전송 게이트 신호 및 상기 제 3 전송 게이트 신호를 각각 수신하는 이미지 센서.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 단위 픽셀 그룹의 픽셀들은 제 1 사선 방향의 경계로 분리된 서브 픽셀 쌍을 각각 포함하고, 그리고
상기 제 3 단위 픽셀 그룹의 픽셀들은 제 2 사선 방향의 경계로 분리된 서브 픽셀 쌍을 각각 포함하는 이미지 센서.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 픽셀의 상기 서브 픽셀 쌍은 상기 제 2 전송 게이트 신호 및 상기 제 3 전송 게이트 신호를 각각 수신하고, 그리고
상기 제 1 단위 픽셀 그룹의 제 1 행은 상기 제 1 픽셀, 상기 제 2 픽셀을 포함하고, 그리고
상기 제 1 단위 픽셀 그룹의 제 2 행은 제 4 전송 게이트 신호 및 제 5 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 3 픽셀 및 상기 제 4 전송 게이트 신호 및 제 6 전송 게이트 신호 중 어느 하나를 각각 수신하는 서브 픽셀 쌍을 포함하는 제 4 픽셀을 더 포함하는 이미지 센서.