KR20230046816A

KR20230046816A - 이미지 센싱 장치

Info

Publication number: KR20230046816A
Application number: KR1020210130312A
Authority: KR
Inventors: 차수람; 김종헌; 최우영
Original assignee: 에스케이하이닉스 주식회사
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-04-06
Also published as: CN115914867A; JP2023051795A; US20230101569A1; US11825217B2

Abstract

본 발명의 일실시예는, 4 X 4 단위 픽셀 구조의 픽셀어레이를 포함하며, 상기 픽셀어레이는, 그린 필터를 가지며 제1 대각선 방향으로 배치된 제1 및 제2 픽셀과, 화이트 필터를 가지며 제2 대각선 방향 - 상기 제1 대각선 방향과 교차됨 - 으로 배치된 제3 및 제4 픽셀을 포함하는 제1 서브픽셀어레이; 상기 그린 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제5 및 제6 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제7 및 제8 픽셀을 포함하는 제2 서브픽셀어레이; 레드 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제9 및 제10 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제11 및 제12 픽셀을 포함하는 제3 서브픽셀어레이; 및 블루 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제13 및 제14 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제15 및 제16 픽셀을 포함하는 제4 서브픽셀어레이를 포함하는 이미지 센싱 장치를 제공한다.

Description

이미지 센싱 장치{IMAGE SENSING DEVICE}

본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지 센싱 장치에 관한 것이다.

이미지 센싱 장치는 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 캡쳐(capture)하는 소자이다. 이미지 센싱 장치는 크게 CCD(Charge Coupled Device)를 이용한 이미지 센싱 장치와, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한 이미지 센싱 장치로 구분될 수 있다. 최근에는 아날로그 및 디지털 제어회로를 하나의 집적회로(IC) 위에 직접 구현할 수 있는 장점으로 인하여 CMOS를 이용한 이미지 센싱 장치가 많이 이용되고 있다.

본 발명의 실시예는 저조도 모드 및 고조도 모드에서 최적화된 컬러(color) 이미지를 생성하면서도 상기 저조도 모드 및 상기 고조도 모드에서 흑백(monochrome) 이미지를 생성할 수 있는 이미지 센싱 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이미지 센싱 장치는, 4 X 4 단위 픽셀 구조의 픽셀어레이를 포함하며, 상기 단위 픽셀 구조는, 그린 필터를 가지며 제1 대각선 방향으로 배치된 제1 및 제2 픽셀과, 화이트 필터를 가지며 제2 대각선 방향 - 상기 제1 대각선 방향과 교차됨 - 으로 배치된 제3 및 제4 픽셀을 포함하는 제1 서브픽셀어레이; 상기 그린 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제5 및 제6 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제7 및 제8 픽셀을 포함하는 제2 서브픽셀어레이; 레드 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제9 및 제10 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제11 및 제12 픽셀을 포함하는 제3 서브픽셀어레이; 및 블루 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제13 및 제14 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제15 및 제16 픽셀을 포함하는 제4 서브픽셀어레이를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이미지 센싱 장치는, N X M (단, N과 M은 2보다 큰 자연수임) 개의 픽셀을 포함하는 픽셀어레이를 포함하며, 상기 픽셀어레이는, 제1 대각선 라인을 따라 배치되며 그린 필터를 가지는 제1 픽셀들; 상기 제1 대각선 라인과 평행한 제2 대각선 라인을 따라 배치되며 화이트 필터를 가지는 적어도 하나의 제2 픽셀과 레드 필터를 가지는 적어도 하나의 제3 픽셀과 블루 필터를 가지는 적어도 하나의 제4 픽셀; 상기 제2 대각선 라인과 평행한 제3 대각선 라인을 따라 배치되며 상기 화이트 필터를 가지는 제5 픽셀들; 및 상기 제3 대각선 라인과 평행한 제4 대각선 라인을 따라 배치되며 상기 화이트 필터를 가지는 적어도 하나의 제6 픽셀과 상기 레드 필터를 가지는 적어도 하나의 제7 픽셀과 상기 블루 필터를 가지는 적어도 하나의 제8 픽셀을 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 이미지 센싱 장치는, K X K (단, K는 4보다 큰 자연수임) 단위 픽셀 구조의 픽셀어레이를 포함하며, 상기 단위 픽셀 구조는, 제1 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터를 가지는 제1 픽셀들; 상기 제1 대각선 방향과 교차되는 제2 대각선 방향으로 배치되며 레드 필터를 가지는 제2 픽셀들과 블루 필터를 가지는 제3 픽셀들; 및 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 제1 내지 제3 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터를 가지는 제4 픽셀들을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 픽셀 어레이의 패턴을 새롭게 제안함으로써 저조도 모드 시 신호대잡음비(SNR)를 개선할 수 있고 고조도 모드 시 고해상도를 지원할 수 있고 상기 저조도 모드 및 상기 고조도 모드 시 흑백(monochrome) 이미지를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀어레이의 일예를 보인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 4 X 4 단위 픽셀 구조를 베이어(bayer) 패턴에 대응하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 4 X 4 단위 픽셀 구조의 일예(A)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 4 X 4 단위 픽셀 구조의 일예(B)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 4 X 4 단위 픽셀 구조의 일예(C)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 4 X 4 단위 픽셀 구조의 일예(D)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 픽셀어레이의 다른 예를 보인 구성도이다.
도 9는 도 8에 도시된 6 X 6 단위 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 이미지 처리회로의 내부 구성도이다.
도 11은 도 1에 도시된 이미지 센싱 장치의 동작 중 리모자익 동작 모드에 따른 리모자익 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 1에 도시된 이미지 센싱 장치의 동작 중 컬러합성 동작 모드에 따른 컬러합성 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 1에 도시된 이미지 센싱 장치의 동작 중 흑백합성 동작 모드에 따른 흑백합성 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "접속"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 접속"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 접속"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 장치가 블록 구성도로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 이미지 센싱 장치(100)는 픽셀어레이(110), 리드아웃회로(120), 및 이미지 처리회로(130)를 포함할 수 있다.

픽셀어레이(110)는 촬상된 이미지에 대응하는 픽셀신호들(PXOUTs)을 생성할 수 있다. 픽셀신호들(PXOUTs)은 각각 아날로그 신호일 수 있다.

리드아웃회로(120)는 픽셀신호들(PXOUTs)에 기초하여 이미지신호들(RDOUTs)을 생성할 수 있다. 이미지신호들(RDOUTs)은 각각 디지털 신호일 수 있다.

이미지 처리회로(130)는 이미지신호들(RDOUTs)에 기초하여 상기 촬상된 이미지에 대응하는 이미지(IMG)를 생성할 수 있다. 이미지(IMG)는 픽셀어레이(110)의 컬러 필터 패턴(color filter pattern)과 다른 패턴을 가질 수 있다. 상기 컬러 필터 패턴은 베이어(bayer) 패턴과 다른 새로운 패턴을 가질 수 있고, 이미지(IMG)는 상기 베이어 패턴 또는 흑백(monochrome) 패턴을 가질 수 있다. 상기 새로운 패턴은 아래에서 자세하게 설명한다.

도 2에는 도 1에 도시된 픽셀어레이(110)의 일예를 보인 구성도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 픽셀어레이(110)는 M개의 오(row)와 N개의 열(column)의 교차점들에 배열된 M X N 개의 픽셀들을 포함할 수 있다(단, N과 M은 2보다 큰 자연수임). 픽셀어레이(110)는 4 X 4 단위 픽셀 구조가 반복되는 패턴을 가질 수 있다. 즉, 16개의 픽셀들이 하나의 그룹을 이루며, 각각의 그룹은 동일한 패턴(이하 "새로운 패턴"이라 칭함)을 가질 수 있다. 참고로, 상기 새로운 패턴은 실질적으로 픽셀어레이(110)에 포함된 컬러 필터 어레이(color filter array)의 상기 컬러 필터 패턴을 말할 수 있다.

상기 4 X 4 단위 픽셀 구조는 2 X 2 단위의 제1 내지 제4 서브픽셀어레이를 포함할 수 있다. 이하에서는, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌상에 위치한 2 X 2 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제1 서브픽셀어레이'라 칭하고, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우하에 위치한 2 X 2 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제2 서브픽셀어레이'라 칭하고, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우상에 위치한 2 X 2 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제3 서브픽셀어레이'라 칭하고, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌하에 위치한 2 X 2 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제4 서브픽셀어레이'라 칭한다.

도 3에는 도 2에 도시된 상기 새로운 패턴을 상기 베이어 패턴에 대응하여 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 통상적으로, 상기 베이어 패턴은 2 X 2 단위 픽셀들이 반복되는 패턴을 가질 수 있으며, 상기 새로운 패턴에 대응하여 4 X 4 픽셀 단위로 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 상기 베이어 패턴은 '(A)'와 같이 배열될 수 있다. 예컨대, 2 X 2 픽셀 단위의 상기 베이어 패턴은 좌에서 우로 하향하는 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 좌에서 우로 상향하는 제2 대각선 방향으로 순차적으로 블루 필터(B)를 가지는 픽셀과 레드 필터(R)를 가지는 픽셀이 배치될 수 있다.

'(A)'와 같이 배열된 상기 베이어 패턴에 대응하여 상기 새로운 패턴은 다음과 같이 배열될 수 있다. 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 레드 필터(R)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 블루 필터(B)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 제1 내지 제4 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 레드 필터(R)를 가지는 제5 및 제6 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제7 및 제8 픽셀들과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 제1 내지 제8 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 제9 내지 제16 픽셀들을 포함할 수 있다. 레드 필터(R)를 가지는 상기 제5 및 제6 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 블루 필터(B)를 가지는 상기 제7 및 제8 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

상기 베이어 패턴은 '(B)'와 같이 배열될 수 있다. 예컨대, 2 X 2 픽셀 단위의 상기 베이어 패턴은 상기 제1 대각선 방향으로 순차적으로 블루 필터(B)를 가지는 픽셀과 레드 필터(R)를 가지는 픽셀이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다.

'(B)'와 같이 배열된 상기 베이어 패턴에 대응하여 상기 새로운 패턴은 다음과 같이 배열될 수 있다. 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 블루 필터(B)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 레드 필터(R)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 블루 필터(B)를 가지는 제1 및 제2 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제3 및 제4 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 제5 내지 제8 픽셀과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 제1 내지 제8 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 제9 내지 제16 픽셀들을 포함할 수 있다. 블루 필터(B)를 가지는 상기 제1 및 제2 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 레드 필터(R)를 가지는 상기 제3 및 제4 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

상기 베이어 패턴은 '(C)'와 같이 배열될 수 있다. 예컨대, 2 X 2 픽셀 단위의 상기 베이어 패턴은 상기 제1 대각선 방향으로 순차적으로 레드 필터(R)를 가지는 픽셀과 블루 필터(B)를 가지는 픽셀이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다.

'(C)'와 같이 배열된 상기 베이어 패턴에 대응하여 상기 새로운 패턴은 다음과 같이 배열될 수 있다. 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 레드 필터(R)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 블루 필터(B)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 레드 필터(R)를 가지는 제1 및 제2 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제3 및 제4 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 제5 내지 제8 픽셀과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 제1 내지 제8 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 제9 내지 제16 픽셀들을 포함할 수 있다. 레드 필터(R)를 가지는 상기 제1 및 제2 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 블루 필터(B)를 가지는 상기 제3 및 제4 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

상기 베이어 패턴은 '(D)'와 같이 배열될 수 있다. 예컨대, 2 X 2 픽셀 단위의 상기 베이어 패턴은 상기 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 순차적으로 레드 필터(R)를 가지는 픽셀과 블루 필터(B)를 가지는 픽셀이 배치될 수 있다.

'(D)'와 같이 배열된 상기 베이어 패턴에 대응하여 상기 새로운 패턴은 다음과 같이 배열될 수 있다. 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제2 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 블루 필터(B)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 레드 필터(R)를 가지는 픽셀 쌍이 배치되고, 상기 제1 대각선 방향으로 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀 쌍이 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 제1 내지 제4 픽셀과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 블루 필터(B)를 가지는 제5 및 제6 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제7 및 제8 픽셀들과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 제1 내지 제8 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 제9 내지 제16 픽셀들을 포함할 수 있다. 블루 필터(B)를 가지는 상기 제5 및 제6 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 레드 필터(R)를 가지는 상기 제7 및 제8 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

도 4에는 도 3에 도시된 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에 대응하는 상기 새로운 패턴의 일예(A)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 상기 일예(A)에 따른 픽셀어레이(110)는 제1 내지 제7 대각선 라인(DL0 ~ DL3, DL1' ~ DL3')을 따라 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 대각선 라인(DL0)은 상기 제1 대각선 방향을 향해 연장될 수 있다. 제2 대각선 라인(DL1)은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제3 대각선 라인(DL2)은 상기 제2 대각선 라인(DL1)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향에 이웃하며 제2 대각선 라인(DL1)과 평행하게 연장될 수 있다. 제4 대각선 라인(DL3)은 상기 제3 대각선 라인(DL2)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향에 이웃하며 제3 대각선 라인(DL2)과 평행하게 연장될 수 있다. 제5 대각선 라인(DL1')은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향과 반대 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제6 대각선 라인(DL2')은 상기 제5 대각선 라인(DL1')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제5 대각선 라인(DL1')과 평행하게 연장될 수 있다. 제7 대각선 라인(DL3')은 상기 제6 대각선 라인(DL2')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제6 대각선 라인(DL2')과 평행하게 연장될 수 있다.

상기 픽셀어레이(110)는 제1 대각선 라인(DL0)을 따라 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 제1 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀어레이(110)는 제2 대각선 라인(DL1)을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제2 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제3 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제4 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 내지 제4 픽셀들은 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 레드 필터(R)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 및 블루 필터(B)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다. 상기 픽셀어레이(110)는 제3 대각선 라인(DL2)을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제5 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 어레이(110)는 제4 대각선 라인(DL3)을 따라 배치되며 레드 필터(R)를 가지는 제6 픽셀들과 화이트 필터(W)를 가지는 제7 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제8 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제6 내지 8 픽셀들은 레드 필터(R)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 블루 필터(B)를 가지는 픽셀, 및 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다.

상기 픽셀어레이(110)는 제5 대각선 라인(DL1')을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제9 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제10 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제11 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제9 내지 제11 픽셀들은 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 블루 필터(B)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 및 레드 필터(R)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다. 상기 픽셀어레이(110)는 제6 대각선 라인(DL2')을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제12 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 어레이(110)는 제7 대각선 라인(DL3')을 따라 배치되며 블루 필터(B)를 가지는 제13 픽셀들과 화이트 필터(W)를 가지는 제14 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제15 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제13 내지 15 픽셀들은 블루 필터(B)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 레드 필터(R)를 가지는 픽셀, 및 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다.

도 5에는 도 3에 도시된 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에 대응하는 상기 새로운 패턴의 다른 예(B)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 상기 다른 예(B)에 따른 픽셀어레이(110)는 제1 내지 제7 대각선 라인(DL0 ~ DL3, DL1' ~ DL3')을 따라 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 대각선 라인(DL0)은 상기 제2 대각선 방향을 향해 연장될 수 있다. 제2 대각선 라인(DL1)은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제3 대각선 라인(DL2)은 상기 제2 대각선 라인(DL1)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향에 이웃하며 제2 대각선 라인(DL1)과 평행하게 연장될 수 있다. 제4 대각선 라인(DL3)은 상기 제3 대각선 라인(DL2)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향에 이웃하며 제3 대각선 라인(DL2)과 평행하게 연장될 수 있다. 제5 대각선 라인(DL1')은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향과 반대 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제6 대각선 라인(DL2')은 상기 제5 대각선 라인(DL1')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제5 대각선 라인(DL1')과 평행하게 연장될 수 있다. 제7 대각선 라인(DL3')은 상기 제6 대각선 라인(DL2')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제6 대각선 라인(DL2')과 평행하게 연장될 수 있다.

도 6에는 도 3에 도시된 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에 대응하는 상기 새로운 패턴의 또다른 예(C)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 상기 또다른 예(C)에 따른 픽셀어레이(110)는 제1 내지 제7 대각선 라인(DL0 ~ DL3, DL1' ~ DL3')을 따라 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 대각선 라인(DL0)은 상기 제2 대각선 방향을 향해 연장될 수 있다. 제2 대각선 라인(DL1)은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제3 대각선 라인(DL2)은 상기 제2 대각선 라인(DL1)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향에 이웃하며 제2 대각선 라인(DL1)과 평행하게 연장될 수 있다. 제4 대각선 라인(DL3)은 상기 제3 대각선 라인(DL2)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향에 이웃하며 제3 대각선 라인(DL2)과 평행하게 연장될 수 있다. 제5 대각선 라인(DL1')은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제1 대각선 방향과 반대 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제6 대각선 라인(DL2')은 상기 제5 대각선 라인(DL1')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제5 대각선 라인(DL1')과 평행하게 연장될 수 있다. 제7 대각선 라인(DL3')은 상기 제6 대각선 라인(DL2')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제6 대각선 라인(DL2')과 평행하게 연장될 수 있다.

상기 픽셀어레이(110)는 제1 대각선 라인(DL0)을 따라 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 제1 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀어레이(110)는 제2 대각선 라인(DL1)을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제2 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제3 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제4 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 내지 제4 픽셀들은 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 블루 필터(B)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 및 레드 필터(R)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다. 상기 픽셀어레이(110)는 제3 대각선 라인(DL2)을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제5 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 어레이(110)는 제4 대각선 라인(DL3)을 따라 배치되며 블루 필터(B)를 가지는 제6 픽셀들과 화이트 필터(W)를 가지는 제7 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제8 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제6 내지 8 픽셀들은 블루 필터(B)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 레드 필터(R)를 가지는 픽셀, 및 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다.

상기 픽셀어레이(110)는 제5 대각선 라인(DL1')을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제9 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 제10 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제11 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제9 내지 제11 픽셀들은 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 레드 필터(R)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 및 블루 필터(B)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다. 상기 픽셀어레이(110)는 제6 대각선 라인(DL2')을 따라 배치되며 화이트 필터(W)를 가지는 제12 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 어레이(110)는 제7 대각선 라인(DL3')을 따라 배치되며 레드 필터(R)를 가지는 제13 픽셀들과 화이트 필터(W)를 가지는 제14 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 제15 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제13 내지 15 픽셀들은 레드 필터(R)를 가지는 픽셀, 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀, 블루 필터(B)를 가지는 픽셀, 및 화이트 필터(W)를 가지는 픽셀의 순서로 배치될 수 있다.

도 7에는 도 3에 도시된 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에 대응하는 상기 새로운 패턴의 또다른 예(D)를 8 X 8 픽셀 구조로 확장한 도면이 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 상기 또다른 예(D)에 따른 픽셀어레이(110)는 제1 내지 제7 대각선 라인(DL0 ~ DL3, DL1' ~ DL3')을 따라 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 대각선 라인(DL0)은 상기 제1 대각선 방향을 향해 연장될 수 있다. 제2 대각선 라인(DL1)은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제3 대각선 라인(DL2)은 상기 제2 대각선 라인(DL1)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향에 이웃하며 제2 대각선 라인(DL1)과 평행하게 연장될 수 있다. 제4 대각선 라인(DL3)은 상기 제3 대각선 라인(DL2)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향에 이웃하며 제3 대각선 라인(DL2)과 평행하게 연장될 수 있다. 제5 대각선 라인(DL1')은 제1 대각선 라인(DL0)을 기준으로 상기 제2 대각선 방향과 반대 방향에 이웃하며 제1 대각선 라인(DL0)과 평행하게 연장될 수 있다. 제6 대각선 라인(DL2')은 상기 제5 대각선 라인(DL1')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제5 대각선 라인(DL1')과 평행하게 연장될 수 있다. 제7 대각선 라인(DL3')은 상기 제6 대각선 라인(DL2')을 기준으로 상기 반대 방향에 이웃하며 제6 대각선 라인(DL2')과 평행하게 연장될 수 있다.

본 발명의 실시예는 4 X 4 단위 픽셀 구조를 가지는 픽셀어레이(110)를 예로 들어 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예는 K X K 단위 픽셀 구조를 가지는 픽셀어레이(110)를 포함할 수 있다(단, K는 4보다 큰 자연수임).

도 8에는 도 1에 도시된 픽셀어레이(110)의 다른 예를 보인 구성도가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 픽셀어레이(110)는 M개의 오(row)와 N개의 열(column)의 교차점들에 배열된 M X N 개의 픽셀들을 포함할 수 있다(단, N과 M은 2보다 큰 자연수임). 픽셀어레이(110)는 6 X 6 단위 픽셀 구조가 반복되는 패턴을 가질 수 있다. 즉, 36개의 픽셀들이 하나의 그룹을 이루며, 각각의 그룹은 동일한 패턴을 가질 수 있다. 참고로, 상기 동일한 패턴은 실질적으로 픽셀어레이(110)에 포함된 컬러 필터 어레이(color filter array)의 상기 컬러 필터 패턴을 말할 수 있다.

상기 6 X 6 단위 픽셀 구조는 3 X 3 단위의 제1 내지 제4 서브픽셀어레이를 포함할 수 있다. 이하에서는, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조에서 좌상에 위치한 3 X 3 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제1 서브픽셀어레이'라 칭하고, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조에서 우하에 위치한 3 X 3 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제2 서브픽셀어레이'라 칭하고, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조에서 우상에 위치한 3 X 3 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제3 서브픽셀어레이'라 칭하고, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조에서 좌하에 위치한 3 X 3 단위의 서브픽셀어레이를 상기 '제4 서브픽셀어레이'라 칭한다.

도 9에는 도 8에 도시된 상기 동일한 패턴을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 상기 동일한 패턴은 4가지 형태를 가질 수 있다.

'(A)'에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제1 내지 제3 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제4 내지 제9 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제10 내지 제12 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제13 내지 제18 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 레드 필터(R)를 가지는 제19 내지 제21 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제22 내지 제27 픽셀들을 포함할 수 있다. 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 블루 필터(B)를 가지는 제28 내지 제30 픽셀과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 상기 제1 내지 제3 픽셀들 및 상기 제10 내지 제12 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 레드 필터(R)를 가지는 상기 제19 내지 제21 픽셀들과 블루 필터(B)를 가지는 상기 제28 내지 제30 픽셀들과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 상기 제4 내지 제9, 상기 제13 내지 제18, 상기 제22 내지 제27 및 상기 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 레드 필터(R)를 가지는 상기 제19 내지 제21 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 블루 필터(B)를 가지는 상기 제28 및 제30 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

'(B)'에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 블루 필터(B)를 가지는 제1 내지 제3 픽셀들과, 나머지 위치에 배치된 화이트 필터(W)를 가지는 제4 내지 제9 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 레드 필터(R)를 가지는 제10 내지 제12 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제13 내지 제18 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제19 내지 제21 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제22 내지 제27 픽셀들을 쌍이 배치될 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제28 내지 제30 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 블루 필터(B)를 가지는 상기 제1 내지 제3 픽셀들 및 레드 필터(R)를 가지는 상기 제10 내지 제12 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 상기 제19 내지 제21 픽셀들 및 상기 제28 내지 제30 픽셀들과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 상기 제4 내지 제9, 상기 제13 내지 제18, 상기 제22 내지 제27 및 상기 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 블루 필터(B)를 가지는 상기 제1 내지 제3 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 레드 필터(R)를 가지는 상기 제10 내지 제12 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

'(C)'에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 레드 필터(R)를 가지는 제1 내지 제3 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제4 내지 제9 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 블루 필터(B)를 가지는 제10 내지 제12 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제13 내지 제18 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제19 내지 제21 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제22 내지 제27 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제28 내지 제30 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 레드 필터(R)를 가지는 상기 제1 내지 제3 픽셀들 및 블루 필터(B)를 가지는 상기 제10 내지 제12 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 상기 제19 내지 제21 픽셀들 및 상기 제28 내지 제30 픽셀들과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 상기 제4 내지 제9, 상기 제13 내지 제18, 상기 제22 내지 제27 및 상기 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 레드 필터(R)를 가지는 상기 제1 내지 제3 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 블루 필터(B)를 가지는 상기 제10 내지 제12 픽셀들은 상기 제1 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

'(D)'에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 그린 필터(G)를 가지는 제1 내지 제3 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제4 내지 제9 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고 그린 필터(G)를 가지는 제10 내지 제12 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제13 내지 제18 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 블루 필터(B)를 가지는 제19 내지 제21 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제22 내지 제27 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 제2 대각선 방향으로 배치되고 레드 필터(R)를 가지는 제28 내지 제30 픽셀들과, 나머지 위치에 배치되고 화이트 필터(W)를 가지는 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 6 X 6 단위 픽셀 구조는 상기 제1 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터(G)를 가지는 상기 제1 내지 제3 픽셀들 및 상기 제10 내지 제12 픽셀들과, 상기 제2 대각선 방향으로 배치되며 블루 필터(B)를 가지는 상기 제19 내지 제21 픽셀들과 레드 필터(R)를 가지는 상기 제28 내지 제30 픽셀들과, 상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터(W)를 가지는 상기 제4 내지 제9, 상기 제13 내지 제18, 상기 제22 내지 제27 및 상기 제31 내지 제36 픽셀들을 포함할 수 있다. 블루 필터(B)를 가지는 상기 제19 내지 제21 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치될 수 있고, 레드 필터(R)를 가지는 상기 제28 내지 제30 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치될 수 있다.

도 10에는 도 1에 도시된 이미지 처리회로(130)의 구성도가 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 이미지 처리회로(130)는 리모자익(remosaic)모듈(131), 컬러합성(summation)모듈(133), 흑백(Monochrome)합성모듈(135), 및 처리모듈(137)을 포함할 수 있다.

리모자익모듈(131)은 리모자익 동작 모드 시 인에이블될 수 있다. 상기 리모자익 동작 모드는 고조도 모드 및 저조도 모드에서 수행될 수 있으나 상기 리모자익 동작 모드는 고조도 모드에서 수행되는 것이 더 유리할 수 있다. 리모자익모듈(131)은 리드아웃신호들(RDOUTs)에 기초하여 상기 베이어 패턴에 대응하는 리모자익신호들(REs)을 생성할 수 있다. 예컨대, 리모자익모듈(131)은 상기 제1 서브픽셀어레이에 대응하는 제1 리드아웃신호들을 상기 베이어 패턴에 대응하는 제1 리모자익신호들로 변환할 수 있고, 상기 제2 서브픽셀어레이에 대응하는 제2 리드아웃신호들을 상기 베이어 패턴에 대응하는 제2 리모자익신호들로 변환할 수 있고, 상기 제3 서브픽셀어레이에 대응하는 제3 리드아웃신호들을 상기 베이어 패턴에 대응하는 제3 리모자익신호들로 변환할 수 있고, 상기 제4 서브픽셀어레이에 대응하는 제4 리드아웃신호들을 상기 베이어 패턴에 대응하는 제4 리모자익신호들로 변환할 수 있다.

컬러합성모듈(133)은 컬러합성 동작 모드 시 인에이블될 수 있다. 상기 컬러합성 동작 모드는 고조도 모드 및 저조도 모드에서 수행될 수 있으나 상기 컬러합성 동작 모드는 저조도 모드에서 수행되는 것이 더 유리할 수 있다. 컬러합성모듈(133)은 상기 제1 내지 제4 리드아웃신호들에 기초하여 상기 베이어 패턴에 대응하는 컬러합성신호들(BAs)을 생성할 수 있다. 예컨대, 컬러합성모듈(133)은 상기 제1 리드아웃신호들을 합성하여 제1 컬러합성신호를 생성할 수 있고, 상기 제2 리드아웃신호들을 합성하여 제2 컬러합성신호를 생성할 수 있고, 상기 제3 리드아웃신호들을 합성하여 제3 컬러합성신호를 생성할 수 있고, 상기 제4 리드아웃신호들을 합성하여 제4 컬러합성신호를 생성할 수 있다.

흑백합성모듈(135)은 흑백합성 동작 모드 시 인에이블될 수 있다. 상기 흑백합성 동작 모드는 고조도 모드 및 저조도 모드에서 수행될 수 있다. 흑백합성모듈(135)은 리드아웃신호들(ROUTs) 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 리드아웃신호들에 기초하여 흑백 패턴에 대응하는 흑백합성신호들(MNs)을 생성할 수 있다. 예컨대, 흑백합성모듈(135)은 상기 제1 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제1 리드아웃신호들을 합성하여 제1 흑백합성신호를 생성할 수 있고, 상기 제2 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제2 리드아웃신호들을 합성하여 제2 흑백합성신호를 생성할 수 있고, 상기 제3 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제3 리드아웃신호들을 합성하여 제3 흑백합성신호를 생성할 수 있고, 상기 제4 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제4 리드아웃신호들을 합성하여 제4 흑백합성신호를 생성할 수 있다.

처리모듈(137)은 리모자익신호들(REs)과 컬러합성신호들(BAs)과 흑백합성신호들(MNs) 중 어느 하나에 기초하여 이미지(IMG)를 생성할 수 있다. 예컨대, 처리모듈(137)은 상기 리모자익 동작 모드 시 리모자익신호들(REs)에 기초하여 이미지(IMG)를 생성할 수 있고, 상기 컬러합성 동작 모드 시 컬러합성신호들(BAs)에 기초하여 이미지(IMG)를 생성할 수 있고, 상기 흑백합성 동작 모드 시 흑백합성신호들(MNs)에 기초하여 이미지(IMG)를 생성할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 장치(100)의 동작을 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다. 이하에서는 픽셀어레이(110)가 도 3의 '(A)'에 도시된 새로운 패턴을 가지는 것으로 예를 들어 설명한다.

도 11에는 도 1에 도시된 이미지 센싱 장치의 동작 중 리모자익 동작 모드에 따른 리모자익 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 11을 참조하면, 리모자익모듈(131)은 상기 새로운 패턴에 대응하는 리드아웃신호들(ROUTs)를 상기 베이어 패턴에 대응하는 리모자익신호들(REs)로 변환할 수 있다. 예컨대, 리모자익모듈(131)은 상기 새로운 패턴에 대응하는 리드아웃신호들(ROUTs) 중 상기 베이어 패턴과 다른 리드아웃신호들(X)을 보간(interpolation)을 통해 변환할 수 있다. 리모자익모듈(131)의 상기 리모자익 동작은 공지공용의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

도 12에는 도 1에 도시된 이미지 센싱 장치의 동작 중 컬러합성 동작 모드에 따른 컬러합성 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 12를 참조하면, 컬러합성모듈(133)은 리드아웃신호들(ROUTs) 중 상기 제1 서브픽셀어레이에 대응하는 제1 리드아웃신호들(P11, P12, P21, P22)을 합성하여 제1 컬러합성신호(G11)를 생성할 수 있고, 리드아웃신호들(ROUTs) 중 상기 제2 서브픽셀어레이에 대응하는 제2 리드아웃신호들(P33, P34, P43, P44)을 합성하여 제2 컬러합성신호(G22)를 생성할 수 있고, 리드아웃신호들(ROUTs) 중 상기 제3 서브픽셀어레이에 대응하는 제3 리드아웃신호들(P13, P14, P23, P24)을 합성하여 제3 컬러합성신호(R12)를 생성할 수 있고, 리드아웃신호들(ROUTs) 중 상기 제4 서브픽셀어레이에 대응하는 제4 리드아웃신호들(P31, P32, P41, P42)을 합성하여 제4 컬러합성신호(B21)를 생성할 수 있다. 예컨대, 제1 컬러합성신호(G11)는 다음의 '수학 식 1'에 의해 계산될 수 있고, 제2 컬러합성신호(G22)는 다음의 '수학식 2'에 의해 계산될 수 있고, 제3 컬러합성신호(R12)는 다음의 '수학식 3'에 의해 계산될 수 있고, 제4 컬러합성신호(B21)는 다음의 '수학식 4'에 의해 계산될 수 있다.

여기서, '

'는 각각의 서브픽셀어레이를 중심으로 설정된 관심영역(region of interest)에서 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 리드아웃신호들의 평균값을 말한다.

제1 컬러합성신호(G11), 제2 컬러합성신호(G22), 제3 컬러합성신호(R12)는, 및 제4 컬러합성신호(B21)는 각각 화이트 필터를 가지는 픽셀들의 리드아웃신호들을 적용함으로써 신호대잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있다.

도 13에는 도 1에 도시된 이미지 센싱 장치의 동작 중 흑백합성 동작 모드에 따른 흑백합성 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 13을 참조하면, 흑백합성모듈(135)은 상기 제1 서브픽셀어레이에 대응하는 상기 제1 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제1 리드아웃신호들(P12, P21)을 합성하여 제1 흑백합성신호(W11)를 생성할 수 있고, 상기 제2 서브픽셀어레이에 대응하는 상기 제2 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제2 리드아웃신호들(P34, P43)을 합성하여 제2 흑백합성신호(W22)를 생성할 수 있고, 상기 제3 서브픽셀어레이에 대응하는 상기 제3 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제3 리드아웃신호들(P13, P24)을 합성하여 제3 흑백합성신호(W12)를 생성할 수 있고, 상기 제4 서브픽셀어레이에 대응하는 상기 제4 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 제4 리드아웃신호들(P31, P42)을 합성하여 제4 흑백합성신호(W21)를 생성할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 새로운 패턴의 픽셀 어레이를 제안함으로써 고조도 모드 및 저조도 모드 시 최적의 이미지를 생성할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 이상에서 설명한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경으로 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 이미지 센싱 장치 110 : 픽셀 어레이
120 : 리드아웃 회로 130 : 이미지 처리 회로
131 : 리모자익모듈 133 : 컬러합성모듈
135 : 흑백합성모듈 137 : 처리모듈

Claims

4 X 4 단위 픽셀 구조의 픽셀어레이를 포함하며,
상기 픽셀어레이는,
그린 필터를 가지며 제1 대각선 방향으로 배치된 제1 및 제2 픽셀과, 화이트 필터를 가지며 제2 대각선 방향 - 상기 제1 대각선 방향과 교차됨 - 으로 배치된 제3 및 제4 픽셀을 포함하는 제1 서브픽셀어레이;
상기 그린 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제5 및 제6 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제7 및 제8 픽셀을 포함하는 제2 서브픽셀어레이;
레드 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제9 및 제10 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제11 및 제12 픽셀을 포함하는 제3 서브픽셀어레이; 및
블루 필터를 가지며 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 제13 및 제14 픽셀과, 상기 화이트 필터를 가지며 상기 제1 대각선 방향으로 배치된 제15 및 제16 픽셀을 포함하는 제4 서브픽셀어레이
를 포함하는 이미지 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브픽셀어레이와 상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 상기 제1 대각선 방향으로 배치되고,
상기 제3 서브픽셀어레이와 상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 상기 제2 대각선 방향으로 배치되는 이미지 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌상 위치에 배치되고,
상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우하 위치에 배치되고,
상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우상 위치에 배치되고,
상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌하 위치에 배치되는 이미지 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우상 위치에 배치되고,
상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌하 위치에 배치되고,
상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우하 위치에 배치되고,
상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌상 위치에 배치되는 이미지 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우상 위치에 배치되고,
상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌하 위치에 배치되고,
상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌상 위치에 배치되고,
상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우하 위치에 배치되는 이미지 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌상 위치에 배치되고,
상기 제2 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우하 위치에 배치되고,
상기 제3 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 좌하 위치에 배치되고,
상기 제4 서브픽셀어레이는 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조에서 우상 위치에 배치되는 이미지 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 픽셀어레이로부터 출력되는 픽셀신호들에 기초하여 리드아웃신호들을 생성하기 위한 리드아웃회로; 및
상기 리드아웃신호들에 기초하여 상기 4 X 4 단위 픽셀 구조와 다른 패턴(pattern)의 이미지를 생성하기 위한 이미지 처리회로를 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
제7항에 있어서,
상기 이미지 처리회로는,
상기 제1 서브픽셀어레이에 대응하는 제1 리드아웃신호들과 상기 제2 서브픽셀어레이에 대응하는 제2 리드아웃신호들과 상기 제3 서브픽셀어레이에 대응하는 제3 리드아웃신호들과 상기 제4 서브픽셀어레이에 대응하는 제4 리드아웃신호들을 각각 베이어(bayer) 패턴에 대응하는 제1 내지 제4 이미지신호들로 변환하기 위한 리모자익(remosaic) 모듈;
상기 제1 내지 제4 리드아웃신호들을 각각 합성(summation)하여 상기 베이어 패턴에 대응하는 제1 내지 제4 이미지신호들을 생성하기 위한 컬러합성 모듈; 및
상기 제1 내지 제4 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 리드아웃신호들을 각각 합성하여 흑백(Monochrome) 패턴에 대응하는 제1 내지 제4 이미지신호들을 생성하기 위한 흑백합성 모듈을 포함하는 이미지 센싱 장치.
제8항에 있어서,
상기 리모자익 모듈은 고조도 모드 시 동작하고,
상기 컬러합성 모듈은 저조도 모드 시 동작하고,
상기 흑백합성 모듈은 상기 고조도 모드 및 상기 저조도 모드 시 동작하는 이미지 센싱 장치.
N X M (단, N과 M은 2보다 큰 자연수임) 개의 픽셀을 포함하는 픽셀어레이를 포함하며,
상기 픽셀어레이는,
제1 대각선 라인을 따라 배치되며 그린 필터를 가지는 제1 픽셀들;
상기 제1 대각선 라인과 평행한 제2 대각선 라인을 따라 배치되며 화이트 필터를 가지는 적어도 하나의 제2 픽셀과 레드 필터를 가지는 적어도 하나의 제3 픽셀과 블루 필터를 가지는 적어도 하나의 제4 픽셀들;
상기 제2 대각선 라인과 평행한 제3 대각선 라인을 따라 배치되며 상기 화이트 필터를 가지는 제5 픽셀들; 및
상기 제3 대각선 라인과 평행한 제4 대각선 라인을 따라 배치되며 상기 화이트 필터를 가지는 적어도 하나의 제6 픽셀과 상기 레드 필터를 가지는 적어도 하나의 제7 픽셀과 상기 블루 필터를 가지는 적어도 하나의 제8 픽셀을 포함하는 이미지 센싱 장치.
제10항에 있어서,
상기 제2 대각선 라인을 따라 배치된 상기 제2 내지 제4 픽셀들은,
상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 레드 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 블루 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되거나, 또는 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 블루 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 레드 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되는 이미지 센싱 장치.
제10항에 있어서,
상기 제4 대각선 라인을 따라 배치된 상기 제6 내지 제8 픽셀들은,
상기 레드 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 블루 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되거나, 또는 상기 블루 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 레드 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되는 이미지 센싱 장치.
제10항에 있어서,
상기 픽셀어레이는,
상기 제1 대각선 라인과 평행한 제5 대각선 라인을 따라 배치되며 화이트 필터를 가지는 적어도 하나의 제9 픽셀과 상기 레드 필터를 가지는 적어도 하나의 제10 픽셀과 상기 블루 필터를 가지는 적어도 하나의 제11 픽셀;
상기 제5 대각선 라인과 평행한 제6 대각선 라인을 따라 배치되며 상기 화이트 필터를 가지는 제12 픽셀들; 및
상기 제6 대각선 라인과 평행한 제7 대각선 라인을 따라 배치되며 상기 화이트 필터를 가지는 적어도 하나의 제13 픽셀과 상기 레드 필터를 가지는 적어도 하나의 제14 픽셀과 상기 블루 필터를 가지는 적어도 하나의 제15 픽셀을 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
제13항에 있어서,
상기 제5 대각선 라인을 따라 배치된 상기 제9 내지 제11 픽셀들은,
상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 레드 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 블루 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되거나, 또는 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 블루 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 레드 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되는 이미지 센싱 장치.
제13항에 있어서,
상기 제7 대각선 라인을 따라 배치된 상기 제13 내지 제15 픽셀들은,
상기 레드 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 블루 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되거나, 또는 상기 블루 필터를 가지는 픽셀, 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀, 상기 레드 필터를 가지는 픽셀, 및 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀의 순서로 배치되는 이미지 센싱 장치.
제10항에 있어서,
상기 픽셀어레이로부터 출력되는 픽셀신호들에 기초하여 리드아웃신호들을 생성하기 위한 리드아웃회로; 및
상기 리드아웃신호들에 기초하여 상기 픽셀어레이와 다른 패턴(pattern)의 이미지를 생성하기 위한 이미지 처리회로를 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
제13항에 있어서,
상기 이미지 처리회로는,
상기 리드아웃신호들에 기초하여 베이어(bayer) 패턴에 대응하는 이미지신호들을 생성하기 위한 리모자익(remosaic) 모듈;
상기 리드아웃신호들을 각각 합성(summation)하여 상기 베이어 패턴에 대응하는 이미지신호들을 생성하기 위한 컬러합성 모듈; 및
상기 리드아웃신호들 중 상기 화이트 필터를 가지는 픽셀들에 대응하는 리드아웃신호들을 각각 합성하여 흑백(Monochrome) 패턴에 대응하는 이미지신호들을 생성하기 위한 흑백합성 모듈을 포함하는 이미지 센싱 장치.
제14항에 있어서,
상기 리모자익 모듈은 고조도 모드 시 동작하고,
상기 컬러합성 모듈은 저조도 모드 시 동작하고,
상기 흑백합성 모듈은 상기 고조도 모드 및 상기 저조도 모드 시 동작하는 이미지 센싱 장치.
K X K (단, K는 4보다 큰 자연수임) 단위 픽셀 구조의 픽셀어레이를 포함하며,
상기 단위 픽셀 구조는,
제1 대각선 방향으로 배치되며 그린 필터를 가지는 제1 픽셀들;
상기 제1 대각선 방향과 교차되는 제2 대각선 방향으로 배치되며 레드 필터를 가지는 제2 픽셀들과 블루 필터를 가지는 제3 픽셀들; 및
상기 제1 대각선 방향과 상기 제2 대각선 방향으로 배치된 상기 제1 내지 제3 픽셀들의 배치 위치를 제외한 나머지 위치에 화이트 필터를 가지는 제4 픽셀들
을 포함하는 이미지 센싱 장치.
제19항에 있어서,
상기 제2 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 일측에 연속해서 배치되고,
상기 제3 픽셀들은 상기 제2 대각선 방향의 타측에 연속해서 배치되는 이미지 센싱 장치.