(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022146927
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】イメージセンサ
(51)【国際特許分類】
H04N 5/374 20110101AFI20220928BHJP
H04N 5/3745 20110101ALI20220928BHJP
H04N 9/07 20060101ALI20220928BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20220928BHJP
【ＦＩ】
H04N5/374
H04N5/3745 700
H04N9/07 D
H01L27/146 A
H01L27/146 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044040
(22)【出願日】2022-03-18
(31)【優先権主張番号】10-2021-0036431
(32)【優先日】2021-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】表 正 ヒョン
(72)【発明者】
【氏名】李 景 鎬
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
5C065
【Ｆターム（参考）】
4M118AA01
4M118AA10
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA02
4M118CA22
4M118CB20
4M118DD04
4M118FA06
4M118GA09
4M118GC08
4M118GC14
4M118GC20
4M118GD03
4M118GD04
4M118GD13
5C024CX41
5C024EX52
5C024GX03
5C024GX16
5C024GX18
5C024GY39
5C024GY41
5C065BB01
5C065CC01
5C065DD01
(57)【要約】
【課題】感度及び解像度に優れたイメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサは、第１方向と第１方向と交差する第２方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、複数のピクセルは少なくとも一つのフォトダイオード、フォトダイオード下部のピクセル回路、フォトダイオード上部のカラーフィルタを含むピクセルアレイと、第２方向に延長する複数のカラムラインを介し複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路とを有し、複数のピクセルは複数のカラーピクセル及び白色ピクセルを含み、白色ピクセルの個数はカラーピクセルの個数よりも多く、ピクセル回路はフォトダイオードの電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンとその電荷量に対応する電圧を出力するトランジスタとを含み、各カラーピクセルは白色ピクセルの内の第２方向に隣接する少なくとも一つの隣接白色ピクセル及びフローティングディフュージョンを共有する。
【選択図】 図７
【解決手段】イメージセンサは、第１方向と第１方向と交差する第２方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、複数のピクセルは少なくとも一つのフォトダイオード、フォトダイオード下部のピクセル回路、フォトダイオード上部のカラーフィルタを含むピクセルアレイと、第２方向に延長する複数のカラムラインを介し複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路とを有し、複数のピクセルは複数のカラーピクセル及び白色ピクセルを含み、白色ピクセルの個数はカラーピクセルの個数よりも多く、ピクセル回路はフォトダイオードの電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンとその電荷量に対応する電圧を出力するトランジスタとを含み、各カラーピクセルは白色ピクセルの内の第２方向に隣接する少なくとも一つの隣接白色ピクセル及びフローティングディフュージョンを共有する。
【選択図】 図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向、及び前記第１方向と交差する第２方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、前記複数の各ピクセルは、少なくとも一つのフォトダイオード、前記フォトダイオードの下部のピクセル回路、及び前記フォトダイオードの上部のカラーフィルタを含むピクセルアレイと、
前記第２方向に延長する複数のカラムラインを介して前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、
前記複数のピクセルは、複数のカラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は前記カラーピクセルの個数よりも多く、
前記ピクセル回路は、前記フォトダイオードの電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷量に対応する電圧を出力するトランジスタと、を含み、
前記各カラーピクセルは、前記白色ピクセルの内の前記第２方向において隣接する少なくとも一つの隣接白色ピクセル及び前記フローティングディフュージョンを共有することを特徴とするイメージセンサ。
前記第２方向に延長する複数のカラムラインを介して前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、
前記複数のピクセルは、複数のカラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は前記カラーピクセルの個数よりも多く、
前記ピクセル回路は、前記フォトダイオードの電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷量に対応する電圧を出力するトランジスタと、を含み、
前記各カラーピクセルは、前記白色ピクセルの内の前記第２方向において隣接する少なくとも一つの隣接白色ピクセル及び前記フローティングディフュージョンを共有することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項2】
前記各カラーピクセルにおいて、前記カラーフィルタは、赤色光、緑色光、及び青色光の内の１つを通過させ、
前記各白色ピクセルにおいて、前記カラーフィルタは、白色光を通過させることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記各白色ピクセルにおいて、前記カラーフィルタは、白色光を通過させることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記カラーピクセルの内、前記第１方向及び前記第２方向において互いに隣接する一対のカラーピクセル間に前記白色ピクセルの内の２以上が配置されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数の４倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記各カラーピクセルは、少なくとも８つの周辺に配置される前記白色ピクセルと一つのピクセル群に含まれることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記各カラーピクセルは、前記第１方向又は前記第２方向に配列される第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記カラーピクセル及び前記白色ピクセルのそれぞれは、前記第１方向又は前記第２方向に配列される第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
イメージセンサであって、
第１方向に延長される複数のロウラインと前記第１方向と交差する第２方向に延長される複数のカラムラインに接続される複数のピクセルを含み、前記複数の各ピクセルは、少なくとも一つのフォトダイオードと前記フォトダイオードの下部に配置されるピクセル回路とを含むピクセルアレイと、
前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、
前記複数のピクセルは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数よりも多く、
前記ロジック回路は、外部照度が閾値以上であれば、前記カラーピクセルのみから前記ピクセル信号を取得し、外部照度が前記閾値よりも小さい場合、前記複数のピクセルから前記ピクセル信号を取得することを特徴とするイメージセンサ。
第１方向に延長される複数のロウラインと前記第１方向と交差する第２方向に延長される複数のカラムラインに接続される複数のピクセルを含み、前記複数の各ピクセルは、少なくとも一つのフォトダイオードと前記フォトダイオードの下部に配置されるピクセル回路とを含むピクセルアレイと、
前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、
前記複数のピクセルは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数よりも多く、
前記ロジック回路は、外部照度が閾値以上であれば、前記カラーピクセルのみから前記ピクセル信号を取得し、外部照度が前記閾値よりも小さい場合、前記複数のピクセルから前記ピクセル信号を取得することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項9】
前記外部照度が前記閾値以上であれば、前記ロジック回路は、前記カラーピクセルから取得した前記ピクセル信号をリモザイク（Ｒｅ－Ｍｏｓａｉｃ）処理してイメージを生成することを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
前記複数のピクセルは、複数のピクセル群を含み、
前記複数の各ピクセル群は、前記カラーピクセルの少なくとも一つ、及び前記白色ピクセルの内の２以上の周辺に配置される白色ピクセルを含むことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
前記複数の各ピクセル群は、前記カラーピクセルの少なくとも一つ、及び前記白色ピクセルの内の２以上の周辺に配置される白色ピクセルを含むことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項11】
前記外部照度が前記閾値よりも小さい場合、前記ロジック回路は、前記複数の各ピクセル群から前記複数のカラムラインの内の１つを共有する２以上のピクセルからピクセル信号を同時に取得することを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項12】
前記イメージセンサは、前記複数の各ピクセル群から取得した前記ピクセル信号を用いてイメージデータを構成することを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項13】
前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数の４倍以上であることを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項14】
第１方向に延長される複数のロウラインと前記第１方向と交差する第２方向に延長される複数のカラムラインに接続される複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルは、複数のピクセル群を提供するピクセルアレイと、
前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、
前記複数のピクセルは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数よりも多く、
前記複数の各ピクセル群は、前記カラーピクセルの少なくとも一つのカラーピクセルと前記白色ピクセルの内の前記少なくとも一つのカラーピクセルの周辺に配置される白色ピクセルを含み、
前記複数のピクセル群の中で、互いに隣接した一対のピクセル群間の境界は、前記周辺に配置される白色ピクセル間の境界であることを特徴とするイメージセンサ。
前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、
前記複数のピクセルは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数よりも多く、
前記複数の各ピクセル群は、前記カラーピクセルの少なくとも一つのカラーピクセルと前記白色ピクセルの内の前記少なくとも一つのカラーピクセルの周辺に配置される白色ピクセルを含み、
前記複数のピクセル群の中で、互いに隣接した一対のピクセル群間の境界は、前記周辺に配置される白色ピクセル間の境界であることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項15】
前記複数の各ピクセル群は、前記カラーピクセルの中で２以上のカラーピクセルを含み、前記２以上のカラーピクセルは、同じ色のカラーフィルタを有することを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項16】
前記２以上のカラーピクセルは、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一つで連続的に配置されることを特徴とする請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項17】
前記２以上のカラーピクセルは、前記第１方向及び前記第２方向と異なる斜め方向において隣接することを特徴とする請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項18】
前記複数のピクセル群は、第１ピクセル群と、前記第１ピクセル群と前記第１方向又は前記第２方向において隣接する第２ピクセル群と、を含み、
前記第１ピクセル群に含まれる前記少なくとも一つのカラーピクセルと、前記第２ピクセル群に含まれる前記少なくとも一つのカラーピクセルは、互いに異なる色のカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
前記第１ピクセル群に含まれる前記少なくとも一つのカラーピクセルと、前記第２ピクセル群に含まれる前記少なくとも一つのカラーピクセルは、互いに異なる色のカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項19】
前記第１ピクセル群に含まれる前記少なくとも一つのカラーピクセルと、前記第２ピクセル群に含まれる前記少なくとも一つのカラーピクセルとの間に、前記白色ピクセルの内の２以上が配置されることを特徴とする請求項１８に記載のイメージセンサ。
【請求項20】
前記複数の各ピクセルは、光に反応して電荷を生成するフォトダイオードと、前記フォトダイオードの電荷を用いて前記ピクセル信号を出力するピクセル回路と、を含み、
前記少なくとも一つのカラーピクセル及び前記少なくとも一つのカラーピクセルと前記カラムラインの内の１つを共有する少なくとも一つの隣接する白色ピクセルは、前記ピクセル回路に含まれる素子の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
前記少なくとも一つのカラーピクセル及び前記少なくとも一つのカラーピクセルと前記カラムラインの内の１つを共有する少なくとも一つの隣接する白色ピクセルは、前記ピクセル回路に含まれる素子の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はイメージセンサに関し、特に、感度及び解像度に優れたイメージセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
イメージセンサは、光を受け入れ、電気信号を生成する半導体基盤のセンサであって、複数のピクセルを有するピクセルアレイと、ピクセルアレイを駆動してイメージを生成するためのロジック回路などを含む。
ロジック回路は、ピクセルからピクセル信号を取得してイメージデータを生成する。
ロジック回路は、ピクセルからピクセル信号を取得してイメージデータを生成する。
【0003】
近年の課題として、イメージセンサの感度をより高め、イメージの画質をより改善するための様々な方法の研究、開発がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００７－１８０５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記従来のイメージセンサにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、感度及び解像度に優れたイメージセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、第１方向、及び前記第１方向と交差する第２方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、前記複数の各ピクセルは、少なくとも一つのフォトダイオード、前記フォトダイオードの下部のピクセル回路、及び前記フォトダイオードの上部のカラーフィルタを含むピクセルアレイと、前記第２方向に延長する複数のカラムラインを介して前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、前記複数のピクセルは、複数のカラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は前記カラーピクセルの個数よりも多く、前記ピクセル回路は、前記フォトダイオードの電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷量に対応する電圧を出力するトランジスタと、を含み、前記各カラーピクセルは、前記白色ピクセルの内の前記第２方向において隣接する少なくとも一つの隣接白色ピクセル及び前記フローティングディフュージョンを共有することを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、イメージセンサであって、第１方向に延長される複数のロウラインと前記第１方向と交差する第２方向に延長される複数のカラムラインに接続される複数のピクセルを含み、前記複数の各ピクセルは、少なくとも一つのフォトダイオードと前記フォトダイオードの下部に配置されるピクセル回路とを含むピクセルアレイと、前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、前記複数のピクセルは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数よりも多く、前記ロジック回路は、外部照度が閾値以上であれば、前記カラーピクセルのみから前記ピクセル信号を取得し、外部照度が前記閾値よりも小さい場合、前記複数のピクセルから前記ピクセル信号を取得することを特徴とする。
【0008】
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、第１方向に延長される複数のロウラインと前記第１方向と交差する第２方向に延長される複数のカラムラインに接続される複数のピクセルを含み、前記複数のピクセルは、複数のピクセル群を提供するピクセルアレイと、前記複数のピクセルからピクセル信号を取得するロジック回路と、を有し、前記複数のピクセルは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含み、前記白色ピクセルの個数は、前記カラーピクセルの個数よりも多く、前記複数の各ピクセル群は、前記カラーピクセルの少なくとも一つのカラーピクセルと前記白色ピクセルの内の前記少なくとも一つのカラーピクセルの周辺に配置される白色ピクセルを含み、前記複数のピクセル群の中で、互いに隣接した一対のピクセル群間の境界は、前記周辺に配置される白色ピクセル間の境界であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るイメージセンサによれば、人の目に含まれている錐体細胞と桿体細胞を模写して、ピクセルアレイをカラーピクセル及び白色ピクセルで構成し、外部照度に応じて、ピクセルアレイが出力するロウデータにビニング及びリモザイクを適切に適用することができる。
したがって、感度及び解像度に優れたイメージセンサを実現することができる。
したがって、感度及び解像度に優れたイメージセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態に係るイメージセンサを含む電子機器を簡略的に示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの構成を簡略的に示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るイメージセンサに含まれるピクセルの構成を簡略的に示す断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るイメージセンサに含まれるピクセルの構成を簡略的に示す断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るイメージセンサに含まれるピクセルの構成を簡略的に示す断面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイに含まれるピクセル群を簡略的に示す図である。
【図10a】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセル回路を簡略的に示す回路図である。
【図10b】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセル回路を簡略的に示す回路図である。
【図11】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
【図12】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
【図13a】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
【図13b】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
【図14a】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
【図14b】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
【図15】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図16a】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図16b】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図16c】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図17a】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図17b】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図18】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図19】本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
【図20】本発明の一実施形態に係るイメージセンサを含む電子機器の構成を簡略的に示すブロック図である。
【図21】本発明の一実施形態に係るイメージセンサを含む電子機器の構成を簡略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明に係るイメージセンサを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【0012】
図１は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサを含む電子機器を簡略的に示す斜視図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る電子機器１０は、スマートフォンなどのモバイル機器であり得、カメラ装置（２０、３０）を含む。
但し、本発明の一実施形態に係る電子機器１０は、モバイル機器に限定されず、カメラ装置（２０、３０）を含むすべての機器を含むものと理解すべきである。
また、電子機器１０に含まれるカメラ装置（２０、３０）の個数は、多様に変形させることができる。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る電子機器１０は、スマートフォンなどのモバイル機器であり得、カメラ装置（２０、３０）を含む。
但し、本発明の一実施形態に係る電子機器１０は、モバイル機器に限定されず、カメラ装置（２０、３０）を含むすべての機器を含むものと理解すべきである。
また、電子機器１０に含まれるカメラ装置（２０、３０）の個数は、多様に変形させることができる。
【0013】
図１に示した一実施形態において、電子機器１０は、第１カメラ装置２０及び第２カメラ装置３０を含み、第１カメラ装置２０及び第２カメラ装置３０のそれぞれは、イメージセンサ及びイメージセンサに光を入射させる光学モジュールなどを含む。
第１カメラ装置２０及び第２カメラ装置３０は、互いに異なる構造を有することができる。
一例として、第１カメラ装置２０に含まれるイメージセンサは、ピクセルアレイの上面がＸＹ平面と平行するように配置され、第２カメラ装置３０に含まれるイメージセンサは、ピクセルアレイの上面がＸＺ平面と平行するように配置される。
第１カメラ装置２０の光学モジュールは、入射した光を屈折させてイメージセンサのピクセルアレイに進行させる屈折部材を含む。
一例として、屈折部材は、プリズムなどで実現することができる。
第１カメラ装置２０及び第２カメラ装置３０は、互いに異なる構造を有することができる。
一例として、第１カメラ装置２０に含まれるイメージセンサは、ピクセルアレイの上面がＸＹ平面と平行するように配置され、第２カメラ装置３０に含まれるイメージセンサは、ピクセルアレイの上面がＸＺ平面と平行するように配置される。
第１カメラ装置２０の光学モジュールは、入射した光を屈折させてイメージセンサのピクセルアレイに進行させる屈折部材を含む。
一例として、屈折部材は、プリズムなどで実現することができる。
【0014】
【0015】
ピクセルアレイ５０は、複数の行（ロウ）及び複数の列（カラム）に沿ってアレイ状で配置される複数のピクセルＰＸを含む。
複数の各ピクセルＰＸは、光に応答して電荷を生成する少なくとも一つの光電変換素子、及び光電変換素子が生成した電荷に対応するピクセル信号を生成するピクセル回路などを含む。
光電変換素子は、半導体物質で形成されるフォトダイオード、及び／又は有機物質で形成される有機フォトダイオードなどを含み得る。
複数の各ピクセルＰＸは、光に応答して電荷を生成する少なくとも一つの光電変換素子、及び光電変換素子が生成した電荷に対応するピクセル信号を生成するピクセル回路などを含む。
光電変換素子は、半導体物質で形成されるフォトダイオード、及び／又は有機物質で形成される有機フォトダイオードなどを含み得る。
【0016】
一例として、ピクセル回路は、フローティングディフュージョン、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、駆動トランジスタ、及び選択トランジスタなどを含む。
実施形態によってピクセルＰＸの構成は異なり得る。
一例として、各ピクセルＰＸは、有機物質を含む有機フォトダイオードを含むか、又はデジタルピクセルで実現することもできる。
ピクセルＰＸがデジタルピクセルで実現される場合、各ピクセルＰＸは、デジタルピクセル信号を出力するためのアナログ－デジタルコンバータを含む。
実施形態によってピクセルＰＸの構成は異なり得る。
一例として、各ピクセルＰＸは、有機物質を含む有機フォトダイオードを含むか、又はデジタルピクセルで実現することもできる。
ピクセルＰＸがデジタルピクセルで実現される場合、各ピクセルＰＸは、デジタルピクセル信号を出力するためのアナログ－デジタルコンバータを含む。
【0017】
ロジック回路６０は、ピクセルアレイ５０を制御するための回路を含む。
一例として、ロジック回路６０は、ロウドライバ６１、リードアウト回路６２、カラムドライバ６３、コントロールロジック６４などを含む。
ロウドライバ６１は、ピクセルアレイ５０をロウ（ＲＯＷ）ライン単位で駆動させる。
例えば、ロウドライバ６１は、ピクセル回路の転送トランジスタを制御する転送制御信号、リセットトランジスタを制御するリセット制御信号、選択トランジスタを制御する選択制御信号などを生成して、ピクセルアレイ６０にロウライン単位で入力する。
一例として、ロジック回路６０は、ロウドライバ６１、リードアウト回路６２、カラムドライバ６３、コントロールロジック６４などを含む。
ロウドライバ６１は、ピクセルアレイ５０をロウ（ＲＯＷ）ライン単位で駆動させる。
例えば、ロウドライバ６１は、ピクセル回路の転送トランジスタを制御する転送制御信号、リセットトランジスタを制御するリセット制御信号、選択トランジスタを制御する選択制御信号などを生成して、ピクセルアレイ６０にロウライン単位で入力する。
【0018】
リードアウト回路６２は、相関二重サンプラ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅｒ：ＣＤＳ）、アナログ－デジタルコンバータ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）などを含む。
相関二重サンプラは、ピクセルＰＸとカラムラインを介して接続される。
相関二重サンプラは、ロウドライバ６１のロウラインの選択信号によって選択されるロウラインに接続されるピクセルＰＸから、カラムラインを介してピクセル信号を読み取る。
アナログ－デジタルコンバータは、相関二重サンプラが検出したピクセル信号をデジタルピクセル信号に変換してカラムドライバ６３に伝達する。
相関二重サンプラは、ピクセルＰＸとカラムラインを介して接続される。
相関二重サンプラは、ロウドライバ６１のロウラインの選択信号によって選択されるロウラインに接続されるピクセルＰＸから、カラムラインを介してピクセル信号を読み取る。
アナログ－デジタルコンバータは、相関二重サンプラが検出したピクセル信号をデジタルピクセル信号に変換してカラムドライバ６３に伝達する。
【0019】
カラムドライバ６３は、デジタルピクセル信号を一時的に保存することができるラッチ又はバッファ回路と増幅回路などを含み、リードアウト回路６２から受信したデジタルピクセル信号を処理する。
ロウドライバ６１、リードアウト回路６２、及びカラムドライバ６３は、コントロールロジック６４によって制御される。
コントロールロジック６４は、ロウドライバ６１、リードアウト回路６２、及びカラムドライバ６３の動作タイミングを制御するためのタイミングコントローラなどを含む。
ロウドライバ６１、リードアウト回路６２、及びカラムドライバ６３は、コントロールロジック６４によって制御される。
コントロールロジック６４は、ロウドライバ６１、リードアウト回路６２、及びカラムドライバ６３の動作タイミングを制御するためのタイミングコントローラなどを含む。
【0020】
ピクセルＰＸの内の第１方向（横方向）と同じ位置に配置されるピクセルＰＸは、同一のカラムラインを共有する。
一例として、第２方向（縦方向）と同じ位置に配置されるピクセルＰＸは、ロウドライバ６１によって同時に選択され、カラムラインを介してピクセル信号を出力する。
一実施形態において、リードアウト回路６２は、カラムラインを介してロウドライバ６１が選択したピクセルＰＸからピクセル信号を同時に取得する。
ピクセル信号は、リセット電圧及びピクセル電圧を含み、ピクセル電圧は、各ピクセルＰＸから光に反応して生成された電荷がリセット電圧に反映された電圧である。
一例として、第２方向（縦方向）と同じ位置に配置されるピクセルＰＸは、ロウドライバ６１によって同時に選択され、カラムラインを介してピクセル信号を出力する。
一実施形態において、リードアウト回路６２は、カラムラインを介してロウドライバ６１が選択したピクセルＰＸからピクセル信号を同時に取得する。
ピクセル信号は、リセット電圧及びピクセル電圧を含み、ピクセル電圧は、各ピクセルＰＸから光に反応して生成された電荷がリセット電圧に反映された電圧である。
【0021】
一実施形態において、ピクセルアレイ１０に含まれるピクセルＰＸの少なくとも一部は、一つのピクセル群を提供する。
したがって、ピクセルアレイ１０に複数のピクセル群が配置される。
一つのピクセル群に含まれるフォトダイオードの少なくとも一部は、フローティングディフュージョン及びリセットトランジスタ、駆動トランジスタ、選択トランジスタなどの素子を共有することができる。
したがって、ピクセルアレイ１０に複数のピクセル群が配置される。
一つのピクセル群に含まれるフォトダイオードの少なくとも一部は、フローティングディフュージョン及びリセットトランジスタ、駆動トランジスタ、選択トランジスタなどの素子を共有することができる。
【0022】
イメージセンサ４０の感度を高めるためには、ピクセルアレイ５０に含まれる各ピクセルＰＸの面積を増加させる。
但し、各ピクセルＰＸの面積が増加する場合、高い解像度のイメージを生成するためにイメージセンサ４０の全体面積が増加することになり、この場合、イメージセンサ４０を搭載する電子機器の体積が一緒に増加することがある。
但し、各ピクセルＰＸの面積が増加する場合、高い解像度のイメージを生成するためにイメージセンサ４０の全体面積が増加することになり、この場合、イメージセンサ４０を搭載する電子機器の体積が一緒に増加することがある。
【0023】
本発明では、各ピクセルＰＸを小さい面積で実現し、高い感度及び解像度を同時に提供することができるイメージセンサ４０を提案する。
一例として、ピクセルＰＸの一部は、カラーピクセルで、ピクセルＰＸの内の残りは白色ピクセルで実現する。
一実施形態において、人の目に存在する細胞の内の光の明るさを感知する桿体細胞と、色を感知する錐体細胞の比率を考慮して、白色ピクセルとカラーピクセルの個数及び配置を決定することができる。
したがって、各ピクセルＰＸの面積の増加を最小限に抑えながら、高い感度を有するイメージセンサ４０を実現することができる。
一例として、ピクセルＰＸの一部は、カラーピクセルで、ピクセルＰＸの内の残りは白色ピクセルで実現する。
一実施形態において、人の目に存在する細胞の内の光の明るさを感知する桿体細胞と、色を感知する錐体細胞の比率を考慮して、白色ピクセルとカラーピクセルの個数及び配置を決定することができる。
したがって、各ピクセルＰＸの面積の増加を最小限に抑えながら、高い感度を有するイメージセンサ４０を実現することができる。
【0024】
図３は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ１００は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（１１０、１２０）を含む。
一例として、ピクセルアレイ１００は、カラーピクセル１１０、及び白色ピクセル１２０を含む。
カラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれは、複数個であり、その個数は多様に変形させることができる。
一例として、白色ピクセル１２０の個数は、カラーピクセル１１０の個数よりも多くあり得る。
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ１００は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（１１０、１２０）を含む。
一例として、ピクセルアレイ１００は、カラーピクセル１１０、及び白色ピクセル１２０を含む。
カラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれは、複数個であり、その個数は多様に変形させることができる。
一例として、白色ピクセル１２０の個数は、カラーピクセル１１０の個数よりも多くあり得る。
【0025】
例示的に、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数は、人の目に存在する錐体細胞と桿体細胞の個数を考慮して決定することができる。
人の目には、数百万個の錐体細胞及び数千万個の桿体細胞が存在し、これを考慮して、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数の比率を決定することができる。
図３に示した一実施形態では、白色ピクセル１２０の個数がカラーピクセル１１０の個数の８倍である。
但し、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数は、実施形態によって多様に変形させることができる。
人の目には、数百万個の錐体細胞及び数千万個の桿体細胞が存在し、これを考慮して、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数の比率を決定することができる。
図３に示した一実施形態では、白色ピクセル１２０の個数がカラーピクセル１１０の個数の８倍である。
但し、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数は、実施形態によって多様に変形させることができる。
【0026】
カラーピクセル１１０は、白色ピクセル１２０の内のカラーピクセル１１０の周辺に配置される白色ピクセル（以下、「周辺の白色ピクセル」と記す。）と一緒にピクセル群ＰＧを提供する。
図３を参照すると、一つのカラーピクセル１１０が８つの「周辺の白色ピクセル」と一緒に一つのピクセル群ＰＧを提供する。
図３を参照すると、一つのカラーピクセル１１０が８つの「周辺の白色ピクセル」と一緒に一つのピクセル群ＰＧを提供する。
【0027】
各ピクセル群ＰＧにおいてカラーピクセル１１０は、同一位置に配置される。
図３を参照すると、各ピクセル群ＰＧにおいてカラーピクセル１１０は、中央に配置される。
したがって、第１方向又は第２方向において連続的に配置される一対のピクセル群ＰＧ間の境界は、「周辺の白色ピクセル」間の境界として定義される。
すなわち、一対のピクセル群ＰＧ間の境界は、白色ピクセル１２０のみに隣接し、カラーピクセル１１０とは隣接しない。
図３を参照すると、各ピクセル群ＰＧにおいてカラーピクセル１１０は、中央に配置される。
したがって、第１方向又は第２方向において連続的に配置される一対のピクセル群ＰＧ間の境界は、「周辺の白色ピクセル」間の境界として定義される。
すなわち、一対のピクセル群ＰＧ間の境界は、白色ピクセル１２０のみに隣接し、カラーピクセル１１０とは隣接しない。
【0028】
カラーピクセル１１０は、特定波長の光を選択的に通過させるカラーフィルタを含み、一例として、カラーフィルタは、赤色、緑色、青色のいずれかの光を通過させる。
図３を参照すると、一つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０は、第１方向又は第２方向において隣接した他のピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０と異なる色のカラーフィルタを含む。
第１方向及び第２方向において互いに「２×２」形態で隣接配置される４つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０は、２つの緑色カラーピクセルと１つの赤色カラーピクセル及び１つの青色カラーピクセルを含む。
図３を参照すると、一つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０は、第１方向又は第２方向において隣接した他のピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０と異なる色のカラーフィルタを含む。
第１方向及び第２方向において互いに「２×２」形態で隣接配置される４つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０は、２つの緑色カラーピクセルと１つの赤色カラーピクセル及び１つの青色カラーピクセルを含む。
【0029】
図４は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサに含まれるピクセルの構成を簡略的に示す断面図である。
一例として、図４は、図３に示した一実施形態に係るピクセルアレイ１００でカラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれの断面を示す図である。
一例として、図４は、図３に示した一実施形態に係るピクセルアレイ１００でカラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれの断面を示す図である。
【0030】
カラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれは、半導体基板１０１に形成されるフォトダイオードＰＤを含む。
カラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれにおいて、フォトダイオードＰＤは、素子１０２に接続され、素子１０２は配線パターン１０３と一緒にピクセル回路を提供する。
素子１０２及び配線パターン１０３は、絶縁層１０４でカバーされる。
カラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のそれぞれにおいて、フォトダイオードＰＤは、素子１０２に接続され、素子１０２は配線パターン１０３と一緒にピクセル回路を提供する。
素子１０２及び配線パターン１０３は、絶縁層１０４でカバーされる。
【0031】
図４を参照すると、カラーピクセル１１０は、光の入射経路に配置される第１マイクロレンズ１１１、第１光透過層１１２、及び第１カラーフィルタ１１５を含む。
また、白色ピクセル１２０は、光の入射経路に配置される第２マイクロレンズ１２１、第２光透過層１２２、及び第２カラーフィルタ１２５を含む。
一実施形態によって、第１カラーフィルタ１１５は、特定波長帯域の光を通過させる。
一例として、第１カラーフィルタ１１５は、赤色、緑色、青色のいずれかに対応する波長帯域の光を通過させる。
一方、第２カラーフィルタ１２５は、特定波長帯域ではなく、ほとんどの波長帯域の光を通過させる。
一実施形態において、第２カラーフィルタ１２５は、光透過層１２２などの物質で形成される。
また、白色ピクセル１２０は、光の入射経路に配置される第２マイクロレンズ１２１、第２光透過層１２２、及び第２カラーフィルタ１２５を含む。
一実施形態によって、第１カラーフィルタ１１５は、特定波長帯域の光を通過させる。
一例として、第１カラーフィルタ１１５は、赤色、緑色、青色のいずれかに対応する波長帯域の光を通過させる。
一方、第２カラーフィルタ１２５は、特定波長帯域ではなく、ほとんどの波長帯域の光を通過させる。
一実施形態において、第２カラーフィルタ１２５は、光透過層１２２などの物質で形成される。
【0032】
したがって、カラーピクセル１１０のフォトダイオードＰＤは、第１カラーフィルタ１１５を通過した特定波長帯域の光に反応して電荷を生成するのに対し、白色ピクセル１２０のフォトダイオードＰＤは、第２カラーフィルタ１２５を通過した光に反応して電荷を生成する。
したがって、同一強度の光に反応して、白色ピクセル１２０のフォトダイオードＰＤはカラーピクセル１１０のフォトダイオードＰＤよりも多い電荷を生成することができ、カラーピクセル１１０よりも白色ピクセル１２０がより高い感度を有する。
したがって、同一強度の光に反応して、白色ピクセル１２０のフォトダイオードＰＤはカラーピクセル１１０のフォトダイオードＰＤよりも多い電荷を生成することができ、カラーピクセル１１０よりも白色ピクセル１２０がより高い感度を有する。
【0033】
本発明の一実施形態において、ピクセルアレイ１００は、カラーピクセル１１０よりも多い個数の白色ピクセル１２０を含む。
カラーピクセル１１０に比べて白色ピクセル１２０をピクセルアレイ１００に相対的多く配置することで、イメージセンサの感度を改善し、低照度環境でも優れた品質のイメージを得ることができる。
一例として、図３に示したように、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数の比率を「１：８」で構成することで、カラーピクセル１１０のみでピクセルアレイ１００を構成する場合に比べて、イメージセンサの感度を３倍以上改善することができる。
一実施形態において、イメージセンサは低照度環境で１つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のピクセル信号をビニング処理し、イメージを生成する。
カラーピクセル１１０に比べて白色ピクセル１２０をピクセルアレイ１００に相対的多く配置することで、イメージセンサの感度を改善し、低照度環境でも優れた品質のイメージを得ることができる。
一例として、図３に示したように、カラーピクセル１１０の個数及び白色ピクセル１２０の個数の比率を「１：８」で構成することで、カラーピクセル１１０のみでピクセルアレイ１００を構成する場合に比べて、イメージセンサの感度を３倍以上改善することができる。
一実施形態において、イメージセンサは低照度環境で１つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０及び白色ピクセル１２０のピクセル信号をビニング処理し、イメージを生成する。
【0034】
但し、白色ピクセル１２０の感度がカラーピクセル１１０に比べて高いため、イメージセンサが高照度環境でも低照度環境のような方式で動作する場合、白色ピクセル１２０のフォトダイオードＰＤが飽和してイメージ品質が低下するという問題が発生する可能性がある。
本発明の一実施形態においては、高照度環境でカラーピクセル１１０が生成するピクセル信号のみでイメージを生成することで、上記問題を解決することができる。
一例として、高照度環境でイメージセンサは、カラーピクセル１１０が生成するピクセル信号のみでイメージを生成するためにリモザイク（Ｒｅ－Ｍｏｓａｉｃ）方法を利用する。
本発明の一実施形態においては、高照度環境でカラーピクセル１１０が生成するピクセル信号のみでイメージを生成することで、上記問題を解決することができる。
一例として、高照度環境でイメージセンサは、カラーピクセル１１０が生成するピクセル信号のみでイメージを生成するためにリモザイク（Ｒｅ－Ｍｏｓａｉｃ）方法を利用する。
【0035】
図５は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図５を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ１００Ａは、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（１１０Ａ、１２０Ａ）を含む。
ピクセルアレイ１００Ａにおけるカラーピクセル１１０Ａ及び白色ピクセル１２０Ａの配置は、先に図３を参照して説明したものと類似する。
一例として、ピクセルアレイ１００Ａは、一つのピクセル群ＰＧを提供し、ピクセル群ＰＧは、カラーピクセル１１０Ａ及びその周辺に配置される白色ピクセル１２０Ａである「周辺の白色ピクセル」を含む。
図５を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ１００Ａは、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（１１０Ａ、１２０Ａ）を含む。
ピクセルアレイ１００Ａにおけるカラーピクセル１１０Ａ及び白色ピクセル１２０Ａの配置は、先に図３を参照して説明したものと類似する。
一例として、ピクセルアレイ１００Ａは、一つのピクセル群ＰＧを提供し、ピクセル群ＰＧは、カラーピクセル１１０Ａ及びその周辺に配置される白色ピクセル１２０Ａである「周辺の白色ピクセル」を含む。
【0036】
図５に示した一実施形態においては、各カラーピクセル１１０Ａがオートフォーカス機能を提供するために、２以上のフォトダイオードを含む。
一例として、カラーピクセル１１０Ａは、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）の少なくとも一つに沿って配列される２以上のフォトダイオードを含み、カラーピクセル１１０Ａに含まれるフォトダイオードから取得したピクセル信号の位相差を用いてオートフォーカス機能を実現する。
一例として、カラーピクセル１１０Ａは、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）の少なくとも一つに沿って配列される２以上のフォトダイオードを含み、カラーピクセル１１０Ａに含まれるフォトダイオードから取得したピクセル信号の位相差を用いてオートフォーカス機能を実現する。
【0037】
図６は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサに含まれるピクセルの構成を簡略的に示す断面図である。
一例として、図６は、図５に示した一実施形態に係るピクセルアレイ１００Ａでカラーピクセル１１０Ａ及び白色ピクセル１２０Ａのそれぞれの断面を示した図である。
先に図４を参照して説明したものと同様に、カラーピクセル１１０Ａ及び白色ピクセル１２０Ａのそれぞれは、半導体基板１０１に形成されるフォトダイオードＰＤを含む。
一例として、図６は、図５に示した一実施形態に係るピクセルアレイ１００Ａでカラーピクセル１１０Ａ及び白色ピクセル１２０Ａのそれぞれの断面を示した図である。
先に図４を参照して説明したものと同様に、カラーピクセル１１０Ａ及び白色ピクセル１２０Ａのそれぞれは、半導体基板１０１に形成されるフォトダイオードＰＤを含む。
【0038】
カラーピクセル１１０Ａと白色ピクセル１２０Ａのそれぞれで、半導体基板１０１の一面に形成される素子１０２は、配線パターン１０３と一緒にピクセル回路を提供する。
素子１０２及び配線パターン１０３は、絶縁層１０４でカバーされる。
半導体基板１０１の他の一面には、マイクロレンズ（１１１、１２１）、光透過層（１１２、１２２）、及びカラーフィルタ（１１５、１２５）などが形成される。
マイクロレンズ（１１１、１２１）、光透過層（１１２、１２２）、及びカラーフィルタ（１１５、１２５）の構成は、先に図４を参照して説明したものと同様である。
素子１０２及び配線パターン１０３は、絶縁層１０４でカバーされる。
半導体基板１０１の他の一面には、マイクロレンズ（１１１、１２１）、光透過層（１１２、１２２）、及びカラーフィルタ（１１５、１２５）などが形成される。
マイクロレンズ（１１１、１２１）、光透過層（１１２、１２２）、及びカラーフィルタ（１１５、１２５）の構成は、先に図４を参照して説明したものと同様である。
【0039】
図６を参照すると、一つのフォトダイオードＰＤを含む白色ピクセル１２０Ａとは異なって、カラーピクセル１１０Ａは、第１方向に沿って配列される第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２を含む。
第１フォトダイオードＰＤ１の受光面積及び第２フォトダイオードＰＤ２の受光面積は、互いに実質的に同様である。
第１フォトダイオードＰＤ１の受光面積及び第２フォトダイオードＰＤ２の受光面積は、互いに実質的に同様である。
【0040】
カラーピクセル１１０Ａが第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２を含むように実現させることで、イメージセンサにオートフォーカス機能を提供することができる。
一例として、光透過層１１５が透過させる光の波長帯域に応じて、カラーピクセル１１０Ａは、被写体の特定領域までの距離を計算する。
光透過層１１５が赤色に対応する波長帯域の光を透過させる場合、イメージセンサは、カラーピクセル１１０Ａから取得したピクセル信号の位相差を用いて、被写体の赤色領域までの距離を計算する。
同様に、光透過層１１５が緑色又は青色に対応する波長帯域の光を透過させる場合、イメージセンサは、カラーピクセル１１０Ａから取得したピクセル信号の位相差を用いて、被写体の緑色領域又は青色領域までの距離を計算する。
一例として、光透過層１１５が透過させる光の波長帯域に応じて、カラーピクセル１１０Ａは、被写体の特定領域までの距離を計算する。
光透過層１１５が赤色に対応する波長帯域の光を透過させる場合、イメージセンサは、カラーピクセル１１０Ａから取得したピクセル信号の位相差を用いて、被写体の赤色領域までの距離を計算する。
同様に、光透過層１１５が緑色又は青色に対応する波長帯域の光を透過させる場合、イメージセンサは、カラーピクセル１１０Ａから取得したピクセル信号の位相差を用いて、被写体の緑色領域又は青色領域までの距離を計算する。
【0041】
図７は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図７を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ１００Ｂは、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）を含む。
図７を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ１００Ｂは、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）を含む。
【0042】
ピクセルアレイ１００Ｂにおけるカラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂの配置は、先に図３及び図５を参照して説明したものと同様である。
一例として、ピクセルアレイ１００Ｂは、一つのピクセル群ＰＧを提供し、ピクセル群ＰＧは、カラーピクセル１１０Ｂ及びその周辺に配置される白色ピクセル１２０Ｂである「周辺の白色ピクセル」を含む。
一例として、ピクセルアレイ１００Ｂは、一つのピクセル群ＰＧを提供し、ピクセル群ＰＧは、カラーピクセル１１０Ｂ及びその周辺に配置される白色ピクセル１２０Ｂである「周辺の白色ピクセル」を含む。
【0043】
図７に示した一実施形態では、カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂのそれぞれが、オートフォーカス機能を提供するために、２以上のフォトダイオードを含む。
一例として、カラーピクセル１１０Ｂはもちろん、白色ピクセル１２０Ｂも第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）の少なくとも一つに沿って配列される２以上のフォトダイオードを含む。
イメージセンサは、カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂに含まれるフォトダイオードから取得したピクセル信号の位相差を用いてオートフォーカス機能を実現する。
図７を参照すると、ピクセルアレイ１００Ｂに含まれる全てのピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）において、フォトダイオードが第１方向に配列されると示したが、実施形態によってピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）の少なくとも一つでフォトダイオードが第２方向に配列することもできる。
一例として、カラーピクセル１１０Ｂはもちろん、白色ピクセル１２０Ｂも第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）の少なくとも一つに沿って配列される２以上のフォトダイオードを含む。
イメージセンサは、カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂに含まれるフォトダイオードから取得したピクセル信号の位相差を用いてオートフォーカス機能を実現する。
図７を参照すると、ピクセルアレイ１００Ｂに含まれる全てのピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）において、フォトダイオードが第１方向に配列されると示したが、実施形態によってピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）の少なくとも一つでフォトダイオードが第２方向に配列することもできる。
【0044】
図８は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサに含まれるピクセルの構成を簡略的に示す断面図である。
図８を参照すると、カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂのそれぞれは、第１方向に沿って配列される第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２を含む。
カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂのそれぞれにおいて、第１フォトダイオードＰＤ１の受光面積は、第２フォトダイオードＰＤ２の受光面積と実質的に同様である。
半導体基板１０１の一面には、ピクセル回路を提供する素子１０２と配線パターン１０３、及び素子１０２と配線パターン１０３をカバーする絶縁層１０４が配置される。
半導体基板１０１の他の一面には、マイクロレンズ（１１１、１２１）、光透過層（１１２、１２２）、及びカラーフィルタ（１１５、１２５）などが配置される。
図８を参照すると、カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂのそれぞれは、第１方向に沿って配列される第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２を含む。
カラーピクセル１１０Ｂ及び白色ピクセル１２０Ｂのそれぞれにおいて、第１フォトダイオードＰＤ１の受光面積は、第２フォトダイオードＰＤ２の受光面積と実質的に同様である。
半導体基板１０１の一面には、ピクセル回路を提供する素子１０２と配線パターン１０３、及び素子１０２と配線パターン１０３をカバーする絶縁層１０４が配置される。
半導体基板１０１の他の一面には、マイクロレンズ（１１１、１２１）、光透過層（１１２、１２２）、及びカラーフィルタ（１１５、１２５）などが配置される。
【0045】
図８に示した一実施形態では、すべてのピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）が第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２を含むため、相対的にさらに優れたオートフォーカス機能を提供することができる。
また、実施形態によって、ピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）の一部で第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２が第２方向に沿って配列されるように形成することで、第１方向及び第２方向の両方でオートフォーカス機能を実現することもできる。
また、実施形態によって、ピクセル（１１０Ｂ、１２０Ｂ）の一部で第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２が第２方向に沿って配列されるように形成することで、第１方向及び第２方向の両方でオートフォーカス機能を実現することもできる。
【0046】
図９は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイに含まれるピクセル群を簡略的に示す図であり、図１０ａ及び図１０ｂは、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセル回路を簡略的に示す回路図である。
本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイは、複数のピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）を含むことができる。
本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイは、複数のピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）を含むことができる。
【0047】
図９を参照すると、本発明の一実施形態に係る各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）は、９つのピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）を含む。
一例として、９つのピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）の少なくとも一つは、カラーピクセルであり、残りは、カラーピクセルの周辺に配置される「周辺の白色ピクセル」である。
一実施形態において、第５ピクセルＰＸ５がカラーピクセルで実現され、第１～第４及び第６～第９ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４、ＰＸ６～ＰＸ９）が「周辺の白色ピクセル」である。
一例として、９つのピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）の少なくとも一つは、カラーピクセルであり、残りは、カラーピクセルの周辺に配置される「周辺の白色ピクセル」である。
一実施形態において、第５ピクセルＰＸ５がカラーピクセルで実現され、第１～第４及び第６～第９ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４、ＰＸ６～ＰＸ９）が「周辺の白色ピクセル」である。
【0048】
ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配置され、これによって、第１境界ＢＤ１及び第２境界ＢＤ２が定義される。
一例として、第１境界ＢＤ１は、第１方向に延長する境界であり、第２境界ＢＤ２は、第２方向に延長する境界である。
一例として、第１境界ＢＤ１は、第１方向に延長する境界であり、第２境界ＢＤ２は、第２方向に延長する境界である。
【0049】
各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）において、第５ピクセルＰＸ５のみがカラーピクセルで実現される場合、第１境界ＢＤ１及び第２境界ＢＤ２は、「周辺の白色ピクセル」である第１～第４及び第６～第９ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４、ＰＸ６～ＰＸ９）間の境界として定義される。
したがって、第１境界ＢＤ１及び第２境界ＢＤ２がカラーピクセルである第５ピクセルＰＸ５と隣接せず、分離される。
したがって、第１境界ＢＤ１及び第２境界ＢＤ２がカラーピクセルである第５ピクセルＰＸ５と隣接せず、分離される。
【0050】
各ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）は、少なくとも一つのフォトダイオード、及びフォトダイオードが生成する電荷に対応するピクセル信号を生成するピクセル回路を含む。
実施形態によって各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）でピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）の少なくとも一部は、ピクセル回路に含まれる構成要素の少なくとも一つを共有する。
以下、図１０ａ及び図１０ｂを参照して、ピクセル群ＰＧに含まれるピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）のピクセル回路を説明する。
実施形態によって各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）でピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）の少なくとも一部は、ピクセル回路に含まれる構成要素の少なくとも一つを共有する。
以下、図１０ａ及び図１０ｂを参照して、ピクセル群ＰＧに含まれるピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）のピクセル回路を説明する。
【0051】
図１０ａ及び図１０ｂは、一つのピクセル群ＰＧに含まれるピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）のピクセル回路を簡略的に示す回路図である。
図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、各ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）は、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ９）の内の１つと、転送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ９）の内の１つを含む。
但し、ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）の少なくとも一つがオートフォーカス機能を提供するためのオートフォーカスピクセルで提供される場合、オートフォーカスピクセルは、２以上のフォトダイオードを含む。
図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、各ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）は、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ９）の内の１つと、転送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ９）の内の１つを含む。
但し、ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）の少なくとも一つがオートフォーカス機能を提供するためのオートフォーカスピクセルで提供される場合、オートフォーカスピクセルは、２以上のフォトダイオードを含む。
【0052】
先に図１０ａに示した一実施形態においては、一つのピクセル群ＰＧで第２方向に配列される３つのピクセルが一つのフローティングディフュージョンとリセットトランジスタ、駆動トランジスタ、及び選択トランジスタを共有する。
図１０ａを参照すると、一つのピクセル群で一つ目のカラムラインＣｏｌ１に接続される第１～第３ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ３）が第１フローティングディフュージョンＦＤ１、第１リセットトランジスタＲＸ１、第１駆動トランジスタＤＸ１、及び第１選択トランジスタＳＸ１を共有する。
図１０ａを参照すると、一つのピクセル群で一つ目のカラムラインＣｏｌ１に接続される第１～第３ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ３）が第１フローティングディフュージョンＦＤ１、第１リセットトランジスタＲＸ１、第１駆動トランジスタＤＸ１、及び第１選択トランジスタＳＸ１を共有する。
【0053】
また、二つ目のカラムラインＣｏｌ２に接続される第４～第６ピクセル（ＰＸ４～ＰＸ６）が第２フローティングディフュージョンＦＤ２、第２リセットトランジスタＲＸ２、第２駆動トランジスタＤＸ２、及び第２選択トランジスタＳＸ２を共有し、三つ目のカラムラインＣｏｌ３に接続される第７～第９ピクセル（ＰＸ７～ＰＸ９）が第３フローティングディフュージョンＦＤ３、第３リセットトランジスタＲＸ３、第３駆動トランジスタＤＸ３、及び第３選択トランジスタＳＸ３を共有する。
したがって、カラーピクセルである第５ピクセルＰＸ５は、白色ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４、ＰＸ６～ＰＸ９）の内の第２方向において第５ピクセルＰＸ５に隣接した隣接白色ピクセルである第４及び第６ピクセル（ＰＸ４、ＰＸ６）と第２フローティングディフュージョンＦＤ２を共有する。
したがって、カラーピクセルである第５ピクセルＰＸ５は、白色ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４、ＰＸ６～ＰＸ９）の内の第２方向において第５ピクセルＰＸ５に隣接した隣接白色ピクセルである第４及び第６ピクセル（ＰＸ４、ＰＸ６）と第２フローティングディフュージョンＦＤ２を共有する。
【0054】
すなわち、図１０ａに示した一実施形態においては、一つのピクセル群ＰＧが３つのフローティングディフュージョン（ＦＤ１～ＦＤ３）、３つのリセットトランジスタ（ＲＸ１～ＲＸ３）、３つの駆動トランジスタ（ＤＸ１～ＤＸ３）、及び３つの選択トランジスタ（ＳＸ１～ＳＸ３）を含む。
したがって、制限された面積にピクセル回路を効率的に配置することができる。
したがって、制限された面積にピクセル回路を効率的に配置することができる。
【0055】
イメージセンサのロジック回路は、ローリングシャッター方式でピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）を駆動し、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してピクセル信号を取得する。
一例として、リセット制御信号ＲＧによってフローティングディフュージョン（ＦＤ１～ＦＤ３）を電源電圧ＶＤＤにリセットし、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してリセット電圧を取得する。
この後、第１転送制御信号ＴＧ１により第１、第４、第７転送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ４、ＴＸ７）がターン－オンされ、第１、第４、第７フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ４、ＰＤ７）で生成される電荷に対応するピクセル電圧がカラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介して出力される。
ロジック回路は、各第１、第４、第７ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ４、ＰＸ７）に対して、リセット電圧とピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成する。
ロジック回路は、上記のような動作を繰り返して各ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）に対するピクセル信号を取得する。
一例として、リセット制御信号ＲＧによってフローティングディフュージョン（ＦＤ１～ＦＤ３）を電源電圧ＶＤＤにリセットし、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してリセット電圧を取得する。
この後、第１転送制御信号ＴＧ１により第１、第４、第７転送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ４、ＴＸ７）がターン－オンされ、第１、第４、第７フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ４、ＰＤ７）で生成される電荷に対応するピクセル電圧がカラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介して出力される。
ロジック回路は、各第１、第４、第７ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ４、ＰＸ７）に対して、リセット電圧とピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成する。
ロジック回路は、上記のような動作を繰り返して各ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）に対するピクセル信号を取得する。
【0056】
一実施形態において、イメージセンサのロジック回路は、照度に応じてピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）を異なるように駆動させる。
一例として、光の強度が弱い低照度環境で、ロジック回路は、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してリセット電圧を取得し、第１～第３転送制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）を順次に切り替える。
したがって、第１カラムラインＣｏｌ１を介して第１～第３フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の電荷に対応するピクセル電圧が出力され、第２カラムラインＣｏｌ２を介して第４～第６フォトダイオード（ＰＤ４～ＰＤ６）の電荷に対応するピクセル電圧が出力され、第３カラムラインＣｏｌ３を介して第７～第９フォトダイオード（ＰＤ７～ＰＤ９）の電荷に対応するピクセル電圧が出力される。
一例として、光の強度が弱い低照度環境で、ロジック回路は、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してリセット電圧を取得し、第１～第３転送制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）を順次に切り替える。
したがって、第１カラムラインＣｏｌ１を介して第１～第３フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の電荷に対応するピクセル電圧が出力され、第２カラムラインＣｏｌ２を介して第４～第６フォトダイオード（ＰＤ４～ＰＤ６）の電荷に対応するピクセル電圧が出力され、第３カラムラインＣｏｌ３を介して第７～第９フォトダイオード（ＰＤ７～ＰＤ９）の電荷に対応するピクセル電圧が出力される。
【0057】
低照度環境で、ロジック回路は、各カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を共有する２以上のピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）からピクセル信号を同時に取得することができ、結果的に一つのピクセル群ＰＧに対するピクセル信号を用いてイメージデータを構成する。
すなわち、複数のピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）を介して一つのピクセル群ＰＧに対するピクセル信号を取得し、イメージセンサの感度を高め、イメージ品質を改善することができる。
一実施形態としてロジック回路の内部又は外部に備えられるイメージ信号プロセッサ（Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＩＳＰ）により、カラーフィルタを含まない白色ピクセルで生成されたピクセル信号からイメージデータが生成される。
すなわち、複数のピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）を介して一つのピクセル群ＰＧに対するピクセル信号を取得し、イメージセンサの感度を高め、イメージ品質を改善することができる。
一実施形態としてロジック回路の内部又は外部に備えられるイメージ信号プロセッサ（Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＩＳＰ）により、カラーフィルタを含まない白色ピクセルで生成されたピクセル信号からイメージデータが生成される。
【0058】
また、本発明の一実施形態においては、ピクセル群ＰＧがカラーピクセル及び白色ピクセルを含み、カラーピクセルの個数よりも白色ピクセルの個数がより多い。
相対的に高い感度を有する白色ピクセルをピクセル群ＰＧ内にさらに多く配置することで、低照度環境でピクセル信号の強度を増加させ、イメージセンサの感度及びイメージ品質を効果的に改善することができる。
相対的に高い感度を有する白色ピクセルをピクセル群ＰＧ内にさらに多く配置することで、低照度環境でピクセル信号の強度を増加させ、イメージセンサの感度及びイメージ品質を効果的に改善することができる。
【0059】
図１０ｂに示した一実施形態においては、一つのピクセル群ＰＧに含まれる各ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）がフローティングディフュージョンとリセットトランジスタ、駆動トランジスタ、及び選択トランジスタを含む。
低照度環境におけるイメージセンサのロジック回路は、第１～第３リセット制御信号（ＲＧ１～ＲＧ３）を切り替えてフローティングディフュージョン（ＦＤ１～ＦＤ９）の電圧をリセットさせ、リセット電圧を先に取得する。
次に、ロジック回路は、第１～第３転送制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）を順次に切り替えながら、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してピクセル電圧を取得する。
したがって、低照度環境では、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を共有するピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）からピクセル信号を同時に取得し、ピクセル群ＰＧの一つに対して取得したピクセル信号を用いてイメージを構成する。
結果的に、低照度環境で感度低下を防止し、イメージの品質を改善することができる。
低照度環境におけるイメージセンサのロジック回路は、第１～第３リセット制御信号（ＲＧ１～ＲＧ３）を切り替えてフローティングディフュージョン（ＦＤ１～ＦＤ９）の電圧をリセットさせ、リセット電圧を先に取得する。
次に、ロジック回路は、第１～第３転送制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）を順次に切り替えながら、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を介してピクセル電圧を取得する。
したがって、低照度環境では、カラムライン（Ｃｏｌ１～Ｃｏｌ３）を共有するピクセル（ＰＸ１～ＰＸ９）からピクセル信号を同時に取得し、ピクセル群ＰＧの一つに対して取得したピクセル信号を用いてイメージを構成する。
結果的に、低照度環境で感度低下を防止し、イメージの品質を改善することができる。
【0060】
一方、高照度環境においては、強い強度の光により白色ピクセルのフォトダイオードが飽和する可能性がある。
本発明の一実施形態においては、高照度環境でカラーピクセルから取得したピクセル信号のみでイメージを構成することもできる。
カラーピクセルで取得したピクセル信号のみでイメージを構成するために、ロジック回路は、リモザイク方法を利用することができる。
本発明の一実施形態においては、高照度環境でカラーピクセルから取得したピクセル信号のみでイメージを構成することもできる。
カラーピクセルで取得したピクセル信号のみでイメージを構成するために、ロジック回路は、リモザイク方法を利用することができる。
【0061】
図１１及び図１２は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
図１１は、相対的に光が多い高照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図であり、図１２は、相対的に光が少ない低照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図である。
図１１は、相対的に光が多い高照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図であり、図１２は、相対的に光が少ない低照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図である。
【0062】
まず、図１１を参照すると、ピクセルアレイ２００は、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰを含む。
各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）は、「３×３」形態で配置される９つのピクセルを含み、一例として１つのカラーピクセルＣＰ及び８つの白色ピクセルＷＰを含む。
各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）は、「３×３」形態で配置される９つのピクセルを含み、一例として１つのカラーピクセルＣＰ及び８つの白色ピクセルＷＰを含む。
【0063】
高照度環境でイメージセンサが動作する場合、カラーピクセルＣＰに比べて相対的に高い感度を有する白色ピクセルＷＰでは、同じ露出時間が適用される場合でもフォトダイオードが飽和する現象が発生することがある。
したがって、イメージセンサは、外部照度が予め定められた閾値以上である場合、カラーピクセルＣＰのみからピクセル信号を取得する。
但し、カラーピクセルＣＰで取得したピクセル信号のみでイメージを構成する場合、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数に比べて、イメージの解像度が低くなることがある。
したがって、イメージセンサは、外部照度が予め定められた閾値以上である場合、カラーピクセルＣＰのみからピクセル信号を取得する。
但し、カラーピクセルＣＰで取得したピクセル信号のみでイメージを構成する場合、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数に比べて、イメージの解像度が低くなることがある。
【0064】
例示として、ピクセルアレイ２００が１２万個のカラーピクセルＣＰ及び９６万個の白色ピクセルＷＰを含む。
上記例示において、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰのそれぞれの個数は、人の目で色を区別する錐体細胞及び光の強度を区別する桿体細胞の比率を考慮して決定されたものである。
したがって、カラーピクセルＣＰで取得したピクセル信号のみでイメージを生成する場合、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数に比べて、イメージの解像度が減少することがある。
本発明の一実施形態においては、イメージセンサが高照度環境でピクセル信号をリモザイク処理してイメージを生成することで、解像度の減少を防止する。
イメージセンサは、ピクセルアレイ２００のカラーピクセルＣＰから取得したピクセル信号をデジタルデータであるピクセルデータに変換する。
リモザイクは、カラーピクセルＣＰから取得したピクセルデータの順次を再配列する動作を含む。
上記例示において、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰのそれぞれの個数は、人の目で色を区別する錐体細胞及び光の強度を区別する桿体細胞の比率を考慮して決定されたものである。
したがって、カラーピクセルＣＰで取得したピクセル信号のみでイメージを生成する場合、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数に比べて、イメージの解像度が減少することがある。
本発明の一実施形態においては、イメージセンサが高照度環境でピクセル信号をリモザイク処理してイメージを生成することで、解像度の減少を防止する。
イメージセンサは、ピクセルアレイ２００のカラーピクセルＣＰから取得したピクセル信号をデジタルデータであるピクセルデータに変換する。
リモザイクは、カラーピクセルＣＰから取得したピクセルデータの順次を再配列する動作を含む。
【0065】
図１１を参照すると、カラーピクセルＣＰから取得したピクセルデータをピクセルアレイ２００に含まれるカラーピクセルＣＰのパターンに合わせて再配列する。
したがって、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数及び同一の解像度を有するイメージデータ２１０が生成される。
イメージデータ２１０は、緑色ピクセルＧＰ、赤色ピクセルＲＰ、及び青色ピクセルＢＰで構成される。
図１１に示した一実施形態では、ピクセルアレイ２００においてカラーピクセルＣＰがベイヤーパターンで配置されるため、イメージデータ２１０に含まれる緑色ピクセルＧＰ、赤色ピクセルＲＰ、及び青色ピクセルＢＰもベイヤーパターンで配置される。
したがって、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数及び同一の解像度を有するイメージデータ２１０が生成される。
イメージデータ２１０は、緑色ピクセルＧＰ、赤色ピクセルＲＰ、及び青色ピクセルＢＰで構成される。
図１１に示した一実施形態では、ピクセルアレイ２００においてカラーピクセルＣＰがベイヤーパターンで配置されるため、イメージデータ２１０に含まれる緑色ピクセルＧＰ、赤色ピクセルＲＰ、及び青色ピクセルＢＰもベイヤーパターンで配置される。
【0066】
次に、図１２を参照すると、ピクセルアレイ２００は、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰを含む。
各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）は「３×３」形態で配置される９つのピクセルを含み、一例として１つのカラーピクセルＣＰ及び８つの白色ピクセルＷＰを含む。
各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）は「３×３」形態で配置される９つのピクセルを含み、一例として１つのカラーピクセルＣＰ及び８つの白色ピクセルＷＰを含む。
【0067】
低照度環境でイメージセンサが動作する場合、カラーピクセルＣＰに比べて相対的に高い感度を有する白色ピクセルＷＰが出力するピクセル信号を用いて、イメージ品質を改善する。
イメージセンサは、外部照度が予め定められた閾値以下である場合を低照度環境であると判断し、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰからピクセル信号を取得する。
低照度環境で被写体を撮影して生成したイメージの感度を高めるために、イメージセンサは、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に対応するピクセル信号を取得する。
このとき、カラーフィルタを含まない白色ピクセルＷＰで生成されるピクセル信号は、イメージ信号プロセッサで処理される。
一実施形態としてイメージ信号プロセッサは、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれるカラーピクセルＣＰのカラーフィルタの色を基準に白色ピクセルＷＰで生成されるピクセル信号を処理することで、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に対応するピクセル信号を取得する。
イメージセンサは、外部照度が予め定められた閾値以下である場合を低照度環境であると判断し、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰからピクセル信号を取得する。
低照度環境で被写体を撮影して生成したイメージの感度を高めるために、イメージセンサは、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に対応するピクセル信号を取得する。
このとき、カラーフィルタを含まない白色ピクセルＷＰで生成されるピクセル信号は、イメージ信号プロセッサで処理される。
一実施形態としてイメージ信号プロセッサは、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれるカラーピクセルＣＰのカラーフィルタの色を基準に白色ピクセルＷＰで生成されるピクセル信号を処理することで、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に対応するピクセル信号を取得する。
【0068】
低照度環境では被写体から流入する光量が少ないため、イメージセンサのロジック回路がピクセルアレイ２００の各ピクセルから十分な情報を有するピクセルデータを確保し難いことがある。
本発明の一実施形態においては、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）を単位としてピクセル信号を生成することができ、これによって、被写体を表現するのに十分な情報を有するデータをロジック回路が取得することができる。
本発明の一実施形態においては、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）を単位としてピクセル信号を生成することができ、これによって、被写体を表現するのに十分な情報を有するデータをロジック回路が取得することができる。
【0069】
一例として、第１ピクセル群ＰＧ１に含まれるカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰが、一つの第１単位ピクセルＵＰ１と定義される。
イメージセンサのロジック回路は、第１ピクセル群ＰＧ１及び３つのカラムラインを介して接続され、３つのカラムラインを介して取得したピクセル信号を合算する。
ロジック回路は、合算結果として、第１単位ピクセルＵＰ１に対応する第１ピクセル信号を取得する。
各第２～第４ピクセル群（ＰＧ２～ＰＧ４）についても、上記と同様のアナログビニング動作が実行され、これによって、第２～第４単位ピクセル（ＵＰ２～ＵＰ４）に対応する第２～第４ピクセル信号をロジック回路が取得する。
次に、イメージ信号プロセッサなどで各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれるカラーピクセルＣＰのカラーフィルタの色を考慮して、ピクセル信号を処理した後、イメージデータを構成する。
イメージセンサのロジック回路は、第１ピクセル群ＰＧ１及び３つのカラムラインを介して接続され、３つのカラムラインを介して取得したピクセル信号を合算する。
ロジック回路は、合算結果として、第１単位ピクセルＵＰ１に対応する第１ピクセル信号を取得する。
各第２～第４ピクセル群（ＰＧ２～ＰＧ４）についても、上記と同様のアナログビニング動作が実行され、これによって、第２～第４単位ピクセル（ＵＰ２～ＵＰ４）に対応する第２～第４ピクセル信号をロジック回路が取得する。
次に、イメージ信号プロセッサなどで各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれるカラーピクセルＣＰのカラーフィルタの色を考慮して、ピクセル信号を処理した後、イメージデータを構成する。
【0070】
したがって、低照度環境で生成されるイメージデータ２２０の解像度は、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセルの個数よりも小さいことがある。
一例として、イメージデータ２２０の解像度は、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）の個数に対応する。
イメージデータ２２０の解像度が減少する一方、低照度環境でイメージセンサの感度を最大に確保することができるため、被写体を正確に表現することができる。
一例として、イメージデータ２２０の解像度は、ピクセルアレイ２００に含まれるピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）の個数に対応する。
イメージデータ２２０の解像度が減少する一方、低照度環境でイメージセンサの感度を最大に確保することができるため、被写体を正確に表現することができる。
【0071】
また、本発明の一実施形態においては、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）がカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰを含むように実現されるため、低照度環境でイメージセンサの感度をより効果的に確保することができる。
上述したように、白色ピクセルＷＰの個数は、カラーピクセルＣＰの個数よりも多く、白色ピクセルＷＰの個数がカラーピクセルＣＰの個数の整数倍であり得る。
一実施形態において、白色ピクセルＷＰの個数は、カラーピクセルＣＰの個数の４倍以上であり得、人の目に存在する錐体細胞及び桿体細胞の数を考慮して、白色ピクセルＷＰの個数がカラーピクセルＣＰの個数の８倍以上でもあり得る。
白色ピクセルＷＰの個数及びカラーピクセルＣＰの個数は、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれるピクセルの個数、及び白色ピクセルＷＰ及びカラーピクセルＣＰの配置形態などに応じて多様に変形させることができる。
上述したように、白色ピクセルＷＰの個数は、カラーピクセルＣＰの個数よりも多く、白色ピクセルＷＰの個数がカラーピクセルＣＰの個数の整数倍であり得る。
一実施形態において、白色ピクセルＷＰの個数は、カラーピクセルＣＰの個数の４倍以上であり得、人の目に存在する錐体細胞及び桿体細胞の数を考慮して、白色ピクセルＷＰの個数がカラーピクセルＣＰの個数の８倍以上でもあり得る。
白色ピクセルＷＰの個数及びカラーピクセルＣＰの個数は、各ピクセル群（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれるピクセルの個数、及び白色ピクセルＷＰ及びカラーピクセルＣＰの配置形態などに応じて多様に変形させることができる。
【0072】
図１３ａ～図１４ｂは、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの動作を説明するための図である。
まず、図１３ａ及び図１３ｂは、高照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図である。
図１３ａ及び図１３ｂを参照すると、イメージセンサ３００は、ピクセルアレイ３１０及びロジック回路３２０を含む。
まず、図１３ａ及び図１３ｂは、高照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図である。
図１３ａ及び図１３ｂを参照すると、イメージセンサ３００は、ピクセルアレイ３１０及びロジック回路３２０を含む。
【0073】
ピクセルアレイ３１０は、複数のピクセルを含み、複数のピクセルは、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰを含む。
ピクセルアレイ３１０におけるカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰの配置は、実施形態によって多様に変形させることができる。
ロジック回路３２０は、ロウドライバ３２１、リードアウト回路３２２、及びコントロールロジック３２３などを含む。
ロウドライバ３２１は、複数のロウライン（Ｒ１～Ｒ６）を介して複数のピクセルと接続され、リードアウト回路３２２は、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して複数のピクセルと接続される。
ピクセルアレイ３１０におけるカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰの配置は、実施形態によって多様に変形させることができる。
ロジック回路３２０は、ロウドライバ３２１、リードアウト回路３２２、及びコントロールロジック３２３などを含む。
ロウドライバ３２１は、複数のロウライン（Ｒ１～Ｒ６）を介して複数のピクセルと接続され、リードアウト回路３２２は、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して複数のピクセルと接続される。
【0074】
図１３ａ及び図１３ｂに示した一実施形態において、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰのピクセル回路は、先に図１０ａ又は図１０ｂを参照して説明したものと同様である。
一例として、カラーピクセルＣＰは、周辺に配置された８つの白色ピクセルＷＰ及び１つのピクセル群を提供し、ピクセル群内でのカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）のいずれかに接続される３つのピクセルは、フローティングディフュージョン、リセットトランジスタ、駆動トランジスタ、選択トランジスタなどを共有する。
又は、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰのそれぞれが、フローティングディフュージョン、リセットトランジスタ、駆動トランジスタ、選択トランジスタを含むこともできる。
一例として、カラーピクセルＣＰは、周辺に配置された８つの白色ピクセルＷＰ及び１つのピクセル群を提供し、ピクセル群内でのカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）のいずれかに接続される３つのピクセルは、フローティングディフュージョン、リセットトランジスタ、駆動トランジスタ、選択トランジスタなどを共有する。
又は、カラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰのそれぞれが、フローティングディフュージョン、リセットトランジスタ、駆動トランジスタ、選択トランジスタを含むこともできる。
【0075】
カラーピクセルＣＰに比べて白色ピクセルＷＰは、相対的に高い感度を有するため、高照度環境で同じ露光時間の間、光に露出される場合、白色ピクセルＷＰが比較的早く飽和する可能性がある。
したがって、本発明の一実施形態においては、白色ピクセルＷＰが容易に飽和すると予想可能な高照度環境において、イメージセンサ３００がカラーピクセルＣＰから取得したピクセル信号のみでイメージデータを生成する。
したがって、本発明の一実施形態においては、白色ピクセルＷＰが容易に飽和すると予想可能な高照度環境において、イメージセンサ３００がカラーピクセルＣＰから取得したピクセル信号のみでイメージデータを生成する。
【0076】
まず、図１３ａを参照すると、ロウライン（Ｒ１～Ｒ６）の中からカラーピクセルＣＰが接続された一つ目のロウラインである第２ロウラインＲ２を活性化させる。
ロウドライバ３２１は、第２ロウラインＲ２に第２転送制御信号ＴＧ２を入力する。
第２転送制御信号ＴＧ２により、第２ロウラインＲ２に接続されたカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰで転送トランジスタがターン－オンされ、フォトダイオードで生成された電荷がフローティングディフュージョンに移動する。
ロウドライバ３２１は、第２ロウラインＲ２に第２転送制御信号ＴＧ２を入力する。
第２転送制御信号ＴＧ２により、第２ロウラインＲ２に接続されたカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰで転送トランジスタがターン－オンされ、フォトダイオードで生成された電荷がフローティングディフュージョンに移動する。
【0077】
リードアウト回路３２２は、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して第２ロウラインＲ２に接続されたカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰからピクセル電圧を取得する。
リードアウト回路３２２は、第２転送制御信号ＴＧ２が入力される前に、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して取得したリセット電圧と、ピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成する。
実施形態によって、リードアウト回路３２２は、カラーピクセルＣＰが接続された一部カラムライン（Ｃ２、Ｃ５）を介してのみ、リセット電圧及びピクセル電圧を取得し、ピクセル信号を生成することもできる。
リードアウト回路３２２は、第２転送制御信号ＴＧ２が入力される前に、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して取得したリセット電圧と、ピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成する。
実施形態によって、リードアウト回路３２２は、カラーピクセルＣＰが接続された一部カラムライン（Ｃ２、Ｃ５）を介してのみ、リセット電圧及びピクセル電圧を取得し、ピクセル信号を生成することもできる。
【0078】
次に、図１３ｂを参照すると、ロウドライバ３２１がロウライン（Ｒ１～Ｒ６）の中からカラーピクセルＣＰが接続された二つ目のロウラインである第５ロウラインＲ５を活性化させる。
第５転送制御信号ＴＧ５により、第５ロウラインＲ５に接続されたカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰで転送トランジスタがターン－オンされ、フォトダイオードで生成された電荷がフローティングディフュージョンに移動する。
第５転送制御信号ＴＧ５により、第５ロウラインＲ５に接続されたカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰで転送トランジスタがターン－オンされ、フォトダイオードで生成された電荷がフローティングディフュージョンに移動する。
【0079】
リードアウト回路３２２は、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して第５ロウラインＲ５に接続されたカラーピクセルＣＰ及び白色ピクセルＷＰからピクセル電圧を取得する。
リードアウト回路３２２は、第５転送制御信号ＴＧ５が入力される前に、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して取得したリセット電圧と、ピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成する。
図１３ａを参照して説明したように、実施形態によって、リードアウト回路３２２は、カラーピクセルＣＰが接続された一部カラムライン（Ｃ２、Ｃ５）を介してのみリセット電圧とピクセル電圧を取得し、ピクセル信号を生成することもできる。
リードアウト回路３２２は、第５転送制御信号ＴＧ５が入力される前に、複数のカラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して取得したリセット電圧と、ピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成する。
図１３ａを参照して説明したように、実施形態によって、リードアウト回路３２２は、カラーピクセルＣＰが接続された一部カラムライン（Ｃ２、Ｃ５）を介してのみリセット電圧とピクセル電圧を取得し、ピクセル信号を生成することもできる。
【0080】
図１３ａ及び図１３ｂを参照して説明したように、カラーピクセルＣＰから取得したピクセル信号は、デジタルデータであるピクセルデータに変換する。
コントロールロジック３２３は、ピクセルデータを再配列するリモザイク動作を行ってイメージデータを生成する。
リモザイク動作は、図１１を参照して説明したものと同様である。
例えば、コントロールロジック３２３は、ピクセルアレイ３１０に含まれるカラーピクセルＣＰの配置に応じて、ピクセルデータを再配列してイメージデータを生成する。
コントロールロジック３２３は、ピクセルデータを再配列するリモザイク動作を行ってイメージデータを生成する。
リモザイク動作は、図１１を参照して説明したものと同様である。
例えば、コントロールロジック３２３は、ピクセルアレイ３１０に含まれるカラーピクセルＣＰの配置に応じて、ピクセルデータを再配列してイメージデータを生成する。
【0081】
次に、図１４ａ及び図１４ｂは、低照度環境でイメージセンサの動作を説明するための図である。
上述したように、カラーピクセルＣＰに比べて白色ピクセルＷＰは、相対的に高い感度を有するため、低照度環境で白色ピクセルＷＰから取得したピクセル信号を用いてイメージデータを生成することで、イメージ品質を改善することができる。
一例として、リードアウト回路３２２は、複数の各カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）に接続されるピクセルの一部のピクセル電圧を合算することにより、イメージデータを生成する際に白色ピクセルＷＰから取得したピクセル信号を利用する。
白色ピクセルＷＰがカラーフィルタを含まないため、ピクセル信号はイメージ信号プロセッサで処理された後、イメージデータに変換することができる。
上述したように、カラーピクセルＣＰに比べて白色ピクセルＷＰは、相対的に高い感度を有するため、低照度環境で白色ピクセルＷＰから取得したピクセル信号を用いてイメージデータを生成することで、イメージ品質を改善することができる。
一例として、リードアウト回路３２２は、複数の各カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）に接続されるピクセルの一部のピクセル電圧を合算することにより、イメージデータを生成する際に白色ピクセルＷＰから取得したピクセル信号を利用する。
白色ピクセルＷＰがカラーフィルタを含まないため、ピクセル信号はイメージ信号プロセッサで処理された後、イメージデータに変換することができる。
【0082】
ピクセルアレイ３１０に含まれるピクセルは、ピクセル群単位で駆動する。
図１４ａ及び図１４ｂに示した一実施形態において、ピクセル群は、「３×３」形態で配置される９つのピクセルを含む。
まず、図１４ａを参照すると、一つ目のピクセル群に接続される第１～第３ロウライン（Ｒ１～Ｒ３）に順次に第１～第３制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）が入力される。
リードアウト回路３２２は、カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して第１ロウラインＲ１に接続されたピクセルのピクセル電圧、第２ロウラインＲ２に接続されたピクセルのピクセル電圧、及び第３ロウラインＲ３に接続されたピクセルのピクセル電圧を順次に取得する。
図１４ａ及び図１４ｂに示した一実施形態において、ピクセル群は、「３×３」形態で配置される９つのピクセルを含む。
まず、図１４ａを参照すると、一つ目のピクセル群に接続される第１～第３ロウライン（Ｒ１～Ｒ３）に順次に第１～第３制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）が入力される。
リードアウト回路３２２は、カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して第１ロウラインＲ１に接続されたピクセルのピクセル電圧、第２ロウラインＲ２に接続されたピクセルのピクセル電圧、及び第３ロウラインＲ３に接続されたピクセルのピクセル電圧を順次に取得する。
【0083】
又は、各ピクセル群内での各カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）に接続される３つのピクセルを一つのフローティングディフュージョン及び駆動トランジスタなどを共有するように実現し、第１～第３制御信号（ＴＧ１～ＴＧ３）によって３つのピクセルに含まれるフォトダイオードの電荷をフローティングディフュージョンに蓄積させる。
リードアウト回路３２２は、各カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）に接続される３つのピクセルに対するピクセル電圧を取得する。
また、リードアウト回路３２２は、ピクセル群の形態を考慮して、第１～第３カラムライン（Ｃ１～Ｃ３）から取得したピクセル電圧を合算し、第４～第６カラムライン（Ｃ４～Ｃ６）から取得したピクセル電圧を合算する。
リードアウト回路３２２は、各カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）に接続される３つのピクセルに対するピクセル電圧を取得する。
また、リードアウト回路３２２は、ピクセル群の形態を考慮して、第１～第３カラムライン（Ｃ１～Ｃ３）から取得したピクセル電圧を合算し、第４～第６カラムライン（Ｃ４～Ｃ６）から取得したピクセル電圧を合算する。
【0084】
次に、図１４ｂを参照すると、二つ目のピクセル群に接続される第４～第６ロウライン（Ｒ４～Ｒ６）に順次に第４～第６制御信号（ＴＧ４～ＴＧ６）が入力される。
リードアウト回路３２２は、カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して第４ロウラインＲ４に接続されたピクセルのピクセル電圧、第５ロウラインＲ５に接続されたピクセルのピクセル電圧、及び第６ロウラインＲ６に接続されたピクセルのピクセル電圧を順次に取得する。
リードアウト回路３２２は、ピクセル群の形態を考慮して、カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して取得したピクセル電圧の少なくとも一部を合算する。
リードアウト回路３２２は、カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して第４ロウラインＲ４に接続されたピクセルのピクセル電圧、第５ロウラインＲ５に接続されたピクセルのピクセル電圧、及び第６ロウラインＲ６に接続されたピクセルのピクセル電圧を順次に取得する。
リードアウト回路３２２は、ピクセル群の形態を考慮して、カラムライン（Ｃ１～Ｃ６）を介して取得したピクセル電圧の少なくとも一部を合算する。
【0085】
低照度環境でピクセル信号から生成されるイメージデータは、図１２を参照して説明したように生成される。
例えば、第１～第３ロウライン（Ｒ１～Ｒ３）及び第１～第３カラムライン（Ｃ１～Ｃ３）に接続される９つのピクセルが一つの単位ピクセルとして定義される。
コントロールロジック３２３は、このように「３×３」形態で互いに隣接した９つのピクセルで定義される単位ピクセルを用いてイメージデータを生成する。
したがって、ピクセルアレイ３１０に含まれるピクセルの個数よりも低い解像度を有するが、低照度環境においても被写体が正確に表現される高い品質のイメージを提供することができる。
例えば、第１～第３ロウライン（Ｒ１～Ｒ３）及び第１～第３カラムライン（Ｃ１～Ｃ３）に接続される９つのピクセルが一つの単位ピクセルとして定義される。
コントロールロジック３２３は、このように「３×３」形態で互いに隣接した９つのピクセルで定義される単位ピクセルを用いてイメージデータを生成する。
したがって、ピクセルアレイ３１０に含まれるピクセルの個数よりも低い解像度を有するが、低照度環境においても被写体が正確に表現される高い品質のイメージを提供することができる。
【0086】
図１５は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図１５を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ４００は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（４１０、４２０）を含む。
図１５を参照すると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイ４００は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル（４１０、４２０）を含む。
【0087】
ピクセルアレイ４００は、カラーピクセル４１０、及び白色ピクセル４２０を含み、カラーピクセル４１０及び白色ピクセル４２０のそれぞれの個数は、多様に変形させることができる。
一例として、白色ピクセル４２０の個数がカラーピクセル４１０の個数よりも多い。
図１５に示した一実施形態において、白色ピクセル４２０の個数は、カラーピクセル４１０の個数の３倍である。
一例として、白色ピクセル４２０の個数がカラーピクセル４１０の個数よりも多い。
図１５に示した一実施形態において、白色ピクセル４２０の個数は、カラーピクセル４１０の個数の３倍である。
【0088】
カラーピクセル４１０は、白色ピクセル４２０の内のカラーピクセル４１０の周辺に配置される「周辺の白色ピクセル」と一緒にピクセル群ＰＧを提供する。
図１５を参照すると、一つのカラーピクセル４１０が３つの「周辺の白色ピクセル」と一緒に一つのピクセル群ＰＧを提供する。
各ピクセル群ＰＧで、カラーピクセル４１０は、同一の位置に配置される。
図１５を参照すると、一つのカラーピクセル４１０が３つの「周辺の白色ピクセル」と一緒に一つのピクセル群ＰＧを提供する。
各ピクセル群ＰＧで、カラーピクセル４１０は、同一の位置に配置される。
【0089】
カラーピクセル４１０は、特定波長の光を選択的に通過させるカラーフィルタを含み、一例として、カラーフィルタは、赤色、緑色、青色のいずれかの光を通過させる。
図１５を参照すると、一つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル４１０は、第１方向又は第２方向において隣接した他のピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル４１０と異なる色のカラーフィルタを含む。
第１方向及び第２方向において互いに「２×２」形態で隣接配置される４つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０は、２つの緑色カラーピクセルと１つの赤色カラーピクセル及び１つの青色カラーピクセルを含み、ベイヤーパターンを構成する。
図１５を参照すると、一つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル４１０は、第１方向又は第２方向において隣接した他のピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル４１０と異なる色のカラーフィルタを含む。
第１方向及び第２方向において互いに「２×２」形態で隣接配置される４つのピクセル群ＰＧに含まれるカラーピクセル１１０は、２つの緑色カラーピクセルと１つの赤色カラーピクセル及び１つの青色カラーピクセルを含み、ベイヤーパターンを構成する。
【0090】
実施形態によって、カラーピクセル４１０は、オートフォーカス機能を提供することができる。
このため、カラーピクセル４１０は、第１方向及び第２方向の少なくとも一つに沿って分離される複数のフォトダイオードを含む。
実施形態によって、白色ピクセル４２０もオートフォーカス機能を提供するために、複数のフォトダイオードを含むことができる。
このため、カラーピクセル４１０は、第１方向及び第２方向の少なくとも一つに沿って分離される複数のフォトダイオードを含む。
実施形態によって、白色ピクセル４２０もオートフォーカス機能を提供するために、複数のフォトダイオードを含むことができる。
【0091】
図１６ａ～図１６ｃは、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図１６ａ～図１６ｃに示した実施形態において、イメージセンサのピクセルアレイ（５００、５００Ａ、５００Ｂ）は、ピクセル群ＰＧを含み、各ピクセル群ＰＧは、「５×５」形態で配置される複数のピクセルを含む。
各ピクセル群ＰＧには、少なくとも一つのカラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）及び白色ピクセル（５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ）が含まれ、カラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）の個数は、白色ピクセル（５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ）の個数よりも少ない。
図１６ａ～図１６ｃに示した実施形態において、イメージセンサのピクセルアレイ（５００、５００Ａ、５００Ｂ）は、ピクセル群ＰＧを含み、各ピクセル群ＰＧは、「５×５」形態で配置される複数のピクセルを含む。
各ピクセル群ＰＧには、少なくとも一つのカラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）及び白色ピクセル（５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ）が含まれ、カラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）の個数は、白色ピクセル（５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ）の個数よりも少ない。
【0092】
まず、図１６ａを参照すると、各ピクセル群ＰＧは、一つのカラーピクセル５１０及びその周辺に配置される白色ピクセル５２０を含む。
図１６ａに示した一実施形態において、カラーピクセル５１０と白色ピクセル５２０は、「１：２４」の比率でピクセルアレイ５００に配置される。
各ピクセル群ＰＧでカラーピクセル５１０が中央に配置され、その周辺に白色ピクセル５２０が配置される。
図１６ａに示したように、各ピクセル群ＰＧの中央にカラーピクセル５１０を配置することで、クロストーク（ｃｒｏｓｓ－ｔａｌｋ）の影響を最小限に抑えることができる。
図１６ａに示した一実施形態において、カラーピクセル５１０と白色ピクセル５２０は、「１：２４」の比率でピクセルアレイ５００に配置される。
各ピクセル群ＰＧでカラーピクセル５１０が中央に配置され、その周辺に白色ピクセル５２０が配置される。
図１６ａに示したように、各ピクセル群ＰＧの中央にカラーピクセル５１０を配置することで、クロストーク（ｃｒｏｓｓ－ｔａｌｋ）の影響を最小限に抑えることができる。
【0093】
ピクセルアレイ５００で、ピクセル回路の構成は、先に図１０ａ又は図１０ｂを参照して説明したものと同様である。
一例として、各ピクセル群ＰＧで第１方向（Ｘ軸方向）と同一の位置に配置される５つのピクセルが第２方向（Ｙ軸方向）に延長する一つのカラムラインに接続され、フローティングディフュージョン、駆動トランジスタなどを共有する。
低照度環境でイメージセンサが被写体を撮影する場合、５つのピクセルに含まれたフォトダイオードから生成された電荷に対応するピクセル電圧が各カラムラインを介して出力される。
したがって、イメージセンサの感度を改善し、低照度環境でも被写体を正確に表現するイメージを生成することができる。
一例として、各ピクセル群ＰＧで第１方向（Ｘ軸方向）と同一の位置に配置される５つのピクセルが第２方向（Ｙ軸方向）に延長する一つのカラムラインに接続され、フローティングディフュージョン、駆動トランジスタなどを共有する。
低照度環境でイメージセンサが被写体を撮影する場合、５つのピクセルに含まれたフォトダイオードから生成された電荷に対応するピクセル電圧が各カラムラインを介して出力される。
したがって、イメージセンサの感度を改善し、低照度環境でも被写体を正確に表現するイメージを生成することができる。
【0094】
図１６ｂを参照すると、各ピクセル群ＰＧは、５つのカラーピクセル５１０Ａ及びその周辺に配置される白色ピクセル５２０Ａを含む。
図１６ｂに示した一実施形態において、カラーピクセル５１０Ａと白色ピクセル５２０Ａは、「１：４」の比率でピクセルアレイ５００Ａに配置される。
各ピクセル群ＰＧで５つのカラーピクセル５１０Ａは、「Ｘ」字状に配置されるが、これとは異なって、「十」字状に５つのカラーピクセル５１０Ａが配置することもできる。
図１６ｂに示した一実施形態において、カラーピクセル５１０Ａと白色ピクセル５２０Ａは、「１：４」の比率でピクセルアレイ５００Ａに配置される。
各ピクセル群ＰＧで５つのカラーピクセル５１０Ａは、「Ｘ」字状に配置されるが、これとは異なって、「十」字状に５つのカラーピクセル５１０Ａが配置することもできる。
【0095】
次に、図１６ｃを参照すると、各ピクセル群ＰＧは、３つのカラーピクセル５１０Ｂ及びその周辺に配置される白色ピクセル５２０Ｂを含む。
図１６ｃに示した一実施形態において、カラーピクセル５１０Ｂの個数と白色ピクセル５２０Ａの個数の比率は、「３：２２」である。
各ピクセル群ＰＧにおいて、カラーピクセル５１０Ｂが同一の斜め方向に配置されるものとして示したが、これとは異なって、ピクセル群ＰＧの少なくとも一部でカラーピクセル５１０Ｂが互いに異なる斜め方向に配置することもできる。
図１６ｃに示した一実施形態において、カラーピクセル５１０Ｂの個数と白色ピクセル５２０Ａの個数の比率は、「３：２２」である。
各ピクセル群ＰＧにおいて、カラーピクセル５１０Ｂが同一の斜め方向に配置されるものとして示したが、これとは異なって、ピクセル群ＰＧの少なくとも一部でカラーピクセル５１０Ｂが互いに異なる斜め方向に配置することもできる。
【0096】
図１６ａ～図１６ｃに示した実施形態において、カラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）は、オートフォーカス機能を提供する。
一例として、カラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）は、第１方向及び第２方向の少なくとも一つに沿って分離される複数のフォトダイオードを含む。
実施形態によって、白色ピクセル（５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ）もオートフォーカス機能を提供するために、複数のフォトダイオードを含むことができる。
また、図１６ａ～図１６ｃに示した実施形態とは異なる個数でカラーピクセル及び白色ピクセルを組み合わせることもできる。
一例として、「３×３」形態で９つのカラーピクセルが配列され、カラーピクセルを囲む形で１６個の「周辺の白色ピクセル」を配置することもできる。
一例として、カラーピクセル（５１０、５１０Ａ、５１０Ｂ）は、第１方向及び第２方向の少なくとも一つに沿って分離される複数のフォトダイオードを含む。
実施形態によって、白色ピクセル（５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ）もオートフォーカス機能を提供するために、複数のフォトダイオードを含むことができる。
また、図１６ａ～図１６ｃに示した実施形態とは異なる個数でカラーピクセル及び白色ピクセルを組み合わせることもできる。
一例として、「３×３」形態で９つのカラーピクセルが配列され、カラーピクセルを囲む形で１６個の「周辺の白色ピクセル」を配置することもできる。
【0097】
図１７ａ及び図１７ｂは、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図１７ａ及び図１７ｂに示した実施形態において、イメージセンサのピクセルアレイ（６００、６００Ａ）は、ピクセル群ＰＧを含み、各ピクセル群ＰＧは、「４×４」形態で配置される複数のピクセルを含む。
図１７ａ及び図１７ｂに示した実施形態において、イメージセンサのピクセルアレイ（６００、６００Ａ）は、ピクセル群ＰＧを含み、各ピクセル群ＰＧは、「４×４」形態で配置される複数のピクセルを含む。
【0098】
各ピクセル群ＰＧには、少なくとも一つのカラーピクセル（６１０、６１０Ａ）及び白色ピクセル（６２０、６２０Ａ）が含まれ、カラーピクセル（６１０、６１０Ａ）の個数は、白色ピクセル（６２０、６２０Ａ）の個数よりも少ない。
図１７ａ及び図１７ｂに示した実施形態において、カラーピクセル（６１０、６１０Ａ）と白色ピクセル（６２０、６２０Ａ）の少なくとも一つは、オートフォーカス機能が提供できるように複数のフォトダイオードを含む。
図１７ａ及び図１７ｂに示した実施形態において、カラーピクセル（６１０、６１０Ａ）と白色ピクセル（６２０、６２０Ａ）の少なくとも一つは、オートフォーカス機能が提供できるように複数のフォトダイオードを含む。
【0099】
まず、図１７ａを参照すると、各ピクセル群ＰＧは、４つのカラーピクセル６１０と、その周辺に配置される１２個の白色ピクセル６２０を含む。
したがって、図１７ａに示した一実施形態において、カラーピクセル６１０と白色ピクセル６２０は、「１：４」の比率でピクセルアレイ６００に配置される。
各ピクセル群ＰＧにおいて、カラーピクセル６１０が中央に配置され、その周辺に白色ピクセル６２０が配置されることで、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
したがって、図１７ａに示した一実施形態において、カラーピクセル６１０と白色ピクセル６２０は、「１：４」の比率でピクセルアレイ６００に配置される。
各ピクセル群ＰＧにおいて、カラーピクセル６１０が中央に配置され、その周辺に白色ピクセル６２０が配置されることで、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
【0100】
図１７ｂを参照すると、各ピクセル群ＰＧは、２つのカラーピクセル６１０Ａ及びその周辺に配置される１４個の白色ピクセル６２０Ａを含む。
したがって、図１７ｂに示した一実施形態において、カラーピクセル６１０Ａと白色ピクセル６２０Ａは、「１：７」の比率でピクセルアレイ６００Ａに配置される。
各ピクセル群ＰＧにおいて、２つのカラーピクセル６１０Ａは、すべて同一の斜め方向に配置されるものとして示したが、これとは異なって、ピクセル群ＰＧの少なくとも一部でカラーピクセル６１０Ａが互いに異なる斜め方向に配置されるか、又は第１方向、第２方向に配置することもできる。
したがって、図１７ｂに示した一実施形態において、カラーピクセル６１０Ａと白色ピクセル６２０Ａは、「１：７」の比率でピクセルアレイ６００Ａに配置される。
各ピクセル群ＰＧにおいて、２つのカラーピクセル６１０Ａは、すべて同一の斜め方向に配置されるものとして示したが、これとは異なって、ピクセル群ＰＧの少なくとも一部でカラーピクセル６１０Ａが互いに異なる斜め方向に配置されるか、又は第１方向、第２方向に配置することもできる。
【0101】
本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイは、カラーピクセル及び白色ピクセルを含む。
カラーピクセル及び白色ピクセルは、複数のピクセル群を提供し、各ピクセル群は、カラーピクセルの少なくとも一つ、及び白色ピクセルの少なくとも一つのカラーピクセルの周辺に配置される「周辺の白色ピクセル」を含む。
ピクセルアレイに含まれるカラーピクセルの個数及び白色ピクセルの個数の比率は、各ピクセル群に含まれる少なくとも一つのカラーピクセルの個数と白色ピクセルの個数の比率と同様である。
すなわち、各ピクセル群は、少なくとも一つのカラーピクセルと白色ピクセルを同一の比率で含む。
カラーピクセル及び白色ピクセルは、複数のピクセル群を提供し、各ピクセル群は、カラーピクセルの少なくとも一つ、及び白色ピクセルの少なくとも一つのカラーピクセルの周辺に配置される「周辺の白色ピクセル」を含む。
ピクセルアレイに含まれるカラーピクセルの個数及び白色ピクセルの個数の比率は、各ピクセル群に含まれる少なくとも一つのカラーピクセルの個数と白色ピクセルの個数の比率と同様である。
すなわち、各ピクセル群は、少なくとも一つのカラーピクセルと白色ピクセルを同一の比率で含む。
【0102】
ピクセルアレイに含まれるカラーピクセルの個数及び白色ピクセルの個数は、人の目に存在する錐体細胞及び桿体細胞の比率を考慮して決定する。
一例として、白色ピクセルの個数は、カラーピクセルの個数の４倍以上であり得る。
実施形態によって、白色ピクセルの個数がカラーピクセルの個数の整数倍で表現されないこともある。
一例として、白色ピクセルの個数は、カラーピクセルの個数の４倍以上であり得る。
実施形態によって、白色ピクセルの個数がカラーピクセルの個数の整数倍で表現されないこともある。
【0103】
図１８及び図１９は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサのピクセルアレイを簡略的に示す図である。
図１８及び図１９に示した実施形態において、各ピクセルアレイ（７００、８００）は、複数のピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）を含む。
一例として、複数のピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、白色ピクセル群ＷＰＧ、赤色カラーピクセル群ＲＰＧ、緑色カラーピクセル群ＧＰＧ、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧに区分され、複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、第１方向（Ｘ軸方向）に隣接する一対のピクセルを含む。
但し、実施形態によって、複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、第２方向（Ｙ軸方向）に隣接する一対のピクセルを含むこともできる。
図１８及び図１９に示した実施形態において、各ピクセルアレイ（７００、８００）は、複数のピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）を含む。
一例として、複数のピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、白色ピクセル群ＷＰＧ、赤色カラーピクセル群ＲＰＧ、緑色カラーピクセル群ＧＰＧ、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧに区分され、複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、第１方向（Ｘ軸方向）に隣接する一対のピクセルを含む。
但し、実施形態によって、複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、第２方向（Ｙ軸方向）に隣接する一対のピクセルを含むこともできる。
【0104】
図１８に示した一実施形態に係るピクセルアレイ８００において、複数のピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、第１方向及び第２方向に沿って配列され、白色ピクセル群ＷＰＧの個数がカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の個数よりも多い。
各白色ピクセル群ＷＰＧは、一対の白色ピクセル７１０を含み、各カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、一対のカラーピクセル（７２０、７３０、７４０）を含む。
複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）に含まれる一対のピクセルは、一つのマイクロレンズＭＬを共有し、これによって、ピクセルアレイ８００と接続されるロジック回路は、複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）に含まれる一対のピクセルから取得したピクセル信号の位相差を用いてオートフォーカス機能を実現することができる。
ピクセルアレイ７００におけるピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の配置形態により、第２方向においてマイクロレンズＭＬは、ジグザグ形で配置される。
各白色ピクセル群ＷＰＧは、一対の白色ピクセル７１０を含み、各カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、一対のカラーピクセル（７２０、７３０、７４０）を含む。
複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）に含まれる一対のピクセルは、一つのマイクロレンズＭＬを共有し、これによって、ピクセルアレイ８００と接続されるロジック回路は、複数の各ピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）に含まれる一対のピクセルから取得したピクセル信号の位相差を用いてオートフォーカス機能を実現することができる。
ピクセルアレイ７００におけるピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の配置形態により、第２方向においてマイクロレンズＭＬは、ジグザグ形で配置される。
【0105】
一実施形態において、複数のピクセル群（ＷＰＧ、ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の内の第２方向に第１位置に配置される第１ピクセル群は、カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の一部及び白色ピクセル群ＷＰＧの一部を含む。
図１８を参照すると、第２方向において上から２行目には、一対の緑色カラーピクセル７２０をそれぞれ含む緑色カラーピクセル群ＧＰＧ及び白色ピクセル群ＷＰＧが配置される。
図１８に示したように、第１方向に最も近い一対の緑色カラーピクセル群ＧＰＧ間には、少なくとも一つの白色ピクセル群ＷＰＧが配置される。
図１８を参照すると、第２方向において上から２行目には、一対の緑色カラーピクセル７２０をそれぞれ含む緑色カラーピクセル群ＧＰＧ及び白色ピクセル群ＷＰＧが配置される。
図１８に示したように、第１方向に最も近い一対の緑色カラーピクセル群ＧＰＧ間には、少なくとも一つの白色ピクセル群ＷＰＧが配置される。
【0106】
第１カラーピクセル群を構成する第１カラーピクセルは、すべて同じ色の光を通過させるカラーフィルタを含み得る。
一例として、図１８に示した一実施形態において、第２方向において上から２行目には、緑色カラーフィルタを含む緑色カラーピクセル７２０で構成される緑色カラーピクセル群ＧＰＧのみが配置される。
同様に、第２方向において上から３行目には、赤色カラーピクセル７３０で構成される赤色カラーピクセル群ＲＰＧが白色ピクセル群ＷＰＧと一緒に配置され、第２方向において上から４行目には、青色カラーピクセル７４０で構成される青色カラーピクセル群ＢＰＧが白色ピクセル群ＷＰＧと一緒に配置される。
すなわち、第１方向に沿って互いに異なる色のカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）が一緒に配置されない。
一例として、図１８に示した一実施形態において、第２方向において上から２行目には、緑色カラーフィルタを含む緑色カラーピクセル７２０で構成される緑色カラーピクセル群ＧＰＧのみが配置される。
同様に、第２方向において上から３行目には、赤色カラーピクセル７３０で構成される赤色カラーピクセル群ＲＰＧが白色ピクセル群ＷＰＧと一緒に配置され、第２方向において上から４行目には、青色カラーピクセル７４０で構成される青色カラーピクセル群ＢＰＧが白色ピクセル群ＷＰＧと一緒に配置される。
すなわち、第１方向に沿って互いに異なる色のカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）が一緒に配置されない。
【0107】
一方、第２方向において第１位置と異なる第２位置に配置される第２ピクセル群は、白色ピクセル群の内の一部である第２白色ピクセル群のみを含む。
図１８を参照すると、第２方向において最上に配置された１行目には、白色ピクセル群ＢＰＧのみが配置される。
すなわち、第２ピクセル群は、カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）を含まない。
図１８を参照すると、第２方向において最上に配置された１行目には、白色ピクセル群ＢＰＧのみが配置される。
すなわち、第２ピクセル群は、カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）を含まない。
【0108】
一実施形態において、カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、カラーフィルタが通過させる色に応じて第２方向において互いに異なる位置に配置される。
図１８を参照すると、緑色カラーピクセル群ＧＰＧ、赤色カラーピクセル群ＲＰＧ、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧが第２方向において、互いに異なる位置に配置される。
また、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が、赤色カラーピクセル群ＲＰＧの個数及び青色カラーピクセル群ＢＰＧの個数よりも多い。
図１８を参照すると、緑色カラーピクセル群ＧＰＧ、赤色カラーピクセル群ＲＰＧ、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧが第２方向において、互いに異なる位置に配置される。
また、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が、赤色カラーピクセル群ＲＰＧの個数及び青色カラーピクセル群ＢＰＧの個数よりも多い。
【0109】
緑色カラーピクセル群ＧＰＧの少なくとも一つは、第１方向において赤色カラーピクセル群ＲＰＧ及び青色カラーピクセル群ＢＰＧの少なくとも一つと同じ位置に配置される。
また、第１方向において同じ位置に配置されるカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、互いに連続的に配置されず、その間に白色ピクセル群ＷＰＧの少なくとも一つが配置される。
一例として、第１方向において同じ位置に配置される緑色カラーピクセル群ＧＰＧの少なくとも一つと、青色カラーピクセル群ＢＰＧの少なくとも一つとの間には、白色ピクセル群ＷＰＧの少なくとも１つが配置される。
また、第１方向において同じ位置に配置されるカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、互いに連続的に配置されず、その間に白色ピクセル群ＷＰＧの少なくとも一つが配置される。
一例として、第１方向において同じ位置に配置される緑色カラーピクセル群ＧＰＧの少なくとも一つと、青色カラーピクセル群ＢＰＧの少なくとも一つとの間には、白色ピクセル群ＷＰＧの少なくとも１つが配置される。
【0110】
各カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）は、第１方向及び第２方向から白色ピクセル群ＷＰＧの少なくとも一部で囲まれている。
一例として、図１８の各カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の境界は、他のカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の境界ではなく、白色ピクセル群ＷＰＧの境界と当接している。
一例として、図１８の各カラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の境界は、他のカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の境界ではなく、白色ピクセル群ＷＰＧの境界と当接している。
【0111】
図１９に示した一実施形態に係るピクセルアレイ８００は、先に図１８を参照して説明したピクセルアレイ７００と類似した構造を有する。
但し、図１９に示した一実施形態に係るピクセルアレイ８００に含まれる白色ピクセル群ＷＰＧの個数が、図１８を参照して説明したピクセルアレイ７００に含まれる白色ピクセル群ＷＰＧの個数よりも相対的に少ない。
但し、図１９に示した一実施形態に係るピクセルアレイ８００に含まれる白色ピクセル群ＷＰＧの個数が、図１８を参照して説明したピクセルアレイ７００に含まれる白色ピクセル群ＷＰＧの個数よりも相対的に少ない。
【0112】
図１９を参照すると、第２方向において定義されるすべての位置にカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の少なくとも一つが配置される。
すなわち、第１方向に延長する方向において白色ピクセル群ＷＰＧのみが配置される構造が現れない。
また、図１９に示した一実施形態においては、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が図１８に示した一実施形態に比べて多い。
図１８に示した一実施形態においては、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が赤色カラーピクセル群ＲＰＧの個数、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧの個数のそれぞれの２倍である。
すなわち、第１方向に延長する方向において白色ピクセル群ＷＰＧのみが配置される構造が現れない。
また、図１９に示した一実施形態においては、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が図１８に示した一実施形態に比べて多い。
図１８に示した一実施形態においては、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が赤色カラーピクセル群ＲＰＧの個数、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧの個数のそれぞれの２倍である。
【0113】
一方、図１９に示した実施形態においては、緑色カラーピクセル群ＧＰＧの個数が赤色カラーピクセル群ＲＰＧの個数、及び青色カラーピクセル群ＢＰＧの個数のそれぞれの４倍である。
図１８及び図１９に示した各実施形態において、白色ピクセル群ＷＰＧとカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の個数の比率は、以下の表１のとおりである。
図１８及び図１９に示した各実施形態において、白色ピクセル群ＷＰＧとカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の個数の比率は、以下の表１のとおりである。
【表1】
【0114】
図１８及び図１９に示した実施形態では、白色ピクセル群ＷＰＧの個数がカラーピクセル群（ＲＰＧ、ＧＰＧ、ＢＰＧ）の個数よりも多い。
これは、人の目に存在する錐体細胞と桿体細胞の比率を考慮したものであり、白色ピクセル群ＷＰＧを相対的に多く配置することで、イメージセンサの感度を改善し、イメージセンサが生成するイメージ品質を向上させることができる。
これは、人の目に存在する錐体細胞と桿体細胞の比率を考慮したものであり、白色ピクセル群ＷＰＧを相対的に多く配置することで、イメージセンサの感度を改善し、イメージセンサが生成するイメージ品質を向上させることができる。
【0115】
図２０及び図２１は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサを含む電子機器の構成を簡略的に示すブロック図である。
図２０を参照すると、電子機器１０００は、カメラモジュール群１１００、アプリケーションプロセッサ１２００、ＰＭＩＣ１３００、及び外部メモリ１４００を含む。
図２０を参照すると、電子機器１０００は、カメラモジュール群１１００、アプリケーションプロセッサ１２００、ＰＭＩＣ１３００、及び外部メモリ１４００を含む。
【0116】
カメラモジュール群１１００は、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）を含む。
図には、３つのカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）が配置された実施形態が示したが、実施形態がこれに制限されるものではない。
一実施形態において、カメラモジュール群１１００は、２つのカメラモジュールのみを含むように変形して実施することができる。
また、一実施形態において、カメラモジュール群１１００は、ｎ個（ｎは４以上の自然数）のカメラモジュールを含むように変形して実施することもできる。
また、一実施形態において、カメラモジュール群１１００に含まれる複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の少なくとも一つは、先に図１～図１９を参照して説明した実施形態のいずれかによるイメージセンサを含むことができる。
図には、３つのカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）が配置された実施形態が示したが、実施形態がこれに制限されるものではない。
一実施形態において、カメラモジュール群１１００は、２つのカメラモジュールのみを含むように変形して実施することができる。
また、一実施形態において、カメラモジュール群１１００は、ｎ個（ｎは４以上の自然数）のカメラモジュールを含むように変形して実施することもできる。
また、一実施形態において、カメラモジュール群１１００に含まれる複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の少なくとも一つは、先に図１～図１９を参照して説明した実施形態のいずれかによるイメージセンサを含むことができる。
【0117】
以下、図２１を参照して、カメラモジュール１１００ｂの詳細構成についてより具体的に説明するが、以下の説明は、実施形態によって異なるカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ）についても同様に適用することができる。
【0118】
図２１を参照すると、カメラモジュール１１００ｂは、プリズム１１０５、光学経路折りたたみ要素（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｈ Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ、以下、「ＯＰＦＥ」）１１１０、アクチュエータ１１３０、イメージセンシング装置１１４０、及び保存部１１５０を含む。
【0119】
プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を含み、外部から入射される光Ｌの経路を変形させることができる。
一実施形態において、プリズム１１０５は、第１方向Ｘに入射される光Ｌの経路を第１方向Ｘに垂直な第２方向Ｙに変更させる。
また、プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を、中心軸１１０６を中心としてＡ方向に回転させるか、中心軸１１０６をＢ方向に回転させて第１方向Ｘに入射される光Ｌの経路を垂直な第２方向Ｙに変更させる。
このとき、ＯＰＦＥ１１１０も第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと垂直な第３方向Ｚに移動する。
一実施形態において、プリズム１１０５は、第１方向Ｘに入射される光Ｌの経路を第１方向Ｘに垂直な第２方向Ｙに変更させる。
また、プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を、中心軸１１０６を中心としてＡ方向に回転させるか、中心軸１１０６をＢ方向に回転させて第１方向Ｘに入射される光Ｌの経路を垂直な第２方向Ｙに変更させる。
このとき、ＯＰＦＥ１１１０も第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと垂直な第３方向Ｚに移動する。
【0120】
一実施形態において、図に示したように、プリズム１１０５のＡ方向の最大回転角度は、プラス（＋）Ａ方向には１５度（ｄｅｇｒｅｅ）以下であり、マイナス（－）Ａ方向には１５度よりも大きいが、実施形態がこれに制限されるものではない。
一実施形態において、プリズム１１０５は、プラス（＋）又はマイナス（－）Ｂ方向に２０度前後、又は１０度～２０度、又は１５度～２０度の間で動くことができ、ここで、動く角度はプラス（＋）又はマイナス（－）Ｂ方向に同じ角度で動くか、１度前後の範囲でほぼ類似した角度まで動くことができる。
一実施形態において、プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を中心軸１１０６の延長方向と平行な第３方向（例えば、Ｚ方向）に移動する。
一実施形態において、プリズム１１０５は、プラス（＋）又はマイナス（－）Ｂ方向に２０度前後、又は１０度～２０度、又は１５度～２０度の間で動くことができ、ここで、動く角度はプラス（＋）又はマイナス（－）Ｂ方向に同じ角度で動くか、１度前後の範囲でほぼ類似した角度まで動くことができる。
一実施形態において、プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を中心軸１１０６の延長方向と平行な第３方向（例えば、Ｚ方向）に移動する。
【0121】
ＯＰＦＥ１１１０は、例えば、ｍ（ここで、ｍは自然数）個の群からなる光学レンズを含む。
ｍ個のレンズは、第２方向Ｙに移動してカメラモジュール１１００ｂの光学ズーム倍率（ｏｐｔｉｃａｌ ｚｏｏｍ ｒａｔｉｏ）を変更する。
例えば、カメラモジュール１１００ｂの基本光学ズーム倍率を「Ｚ」とするとき、ＯＰＦＥ１１１０に含まれたｍ個の光学レンズを移動させた場合、カメラモジュール１１００ｂの光学ズーム倍率は、「３Ｚ」又は「５Ｚ」又は「５Ｚ以上」の光学ズーム倍率に変更することができる。
ｍ個のレンズは、第２方向Ｙに移動してカメラモジュール１１００ｂの光学ズーム倍率（ｏｐｔｉｃａｌ ｚｏｏｍ ｒａｔｉｏ）を変更する。
例えば、カメラモジュール１１００ｂの基本光学ズーム倍率を「Ｚ」とするとき、ＯＰＦＥ１１１０に含まれたｍ個の光学レンズを移動させた場合、カメラモジュール１１００ｂの光学ズーム倍率は、「３Ｚ」又は「５Ｚ」又は「５Ｚ以上」の光学ズーム倍率に変更することができる。
【0122】
アクチュエータ１１３０は、ＯＰＦＥ１１１０又は光学レンズ（以下、光学レンズと称する）を特定位置に移動させる。
例えば、アクチュエータ１１３０は、正確なセンシングのためにイメージセンサ１１４２が光学レンズの焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）に位置するように光学レンズの位置を調整する。
例えば、アクチュエータ１１３０は、正確なセンシングのためにイメージセンサ１１４２が光学レンズの焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）に位置するように光学レンズの位置を調整する。
【0123】
イメージセンシング装置１１４０は、イメージセンサ１１４２、制御ロジック１１４４、及びメモリ１１４６を含む。
イメージセンサ１１４２は、光学レンズを介して提供される光Ｌを用いてセンシング対象のイメージをセンシングする。
制御ロジック１１４４は、カメラモジュール１１００ｂの全体的な動作を制御する。
例えば、制御ロジック１１４４は、制御信号ラインＣＳＬｂを介して提供された制御信号に応じて、カメラモジュール１１００ｂの動作を制御する。
イメージセンサ１１４２は、光学レンズを介して提供される光Ｌを用いてセンシング対象のイメージをセンシングする。
制御ロジック１１４４は、カメラモジュール１１００ｂの全体的な動作を制御する。
例えば、制御ロジック１１４４は、制御信号ラインＣＳＬｂを介して提供された制御信号に応じて、カメラモジュール１１００ｂの動作を制御する。
【0124】
メモリ１１４６は、キャリブレーションデータ１１４７などのカメラモジュール１１００ｂの動作に必要な情報を保存する。
キャリブレーションデータ１１４７は、カメラモジュール１１００ｂが外部から提供された光Ｌを利用してイメージデータを生成するのに必要な情報を含む。
キャリブレーションデータ１１４７は、例えば、上述した回転度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎ）に関する情報、焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）に関する情報、光学軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）に関する情報などを含む。
カメラモジュール１１００ｂが光学レンズの位置によって焦点距離が変わるマルチステート（ｍｕｌｔｉ ｓｔａｔｅ）カメラの形で実現される場合、キャリブレーションデータ１１４７は、光学レンズの各位置別（又はステート別）の焦点距離値及びオートフォーカシング（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）に関する情報を含む。
キャリブレーションデータ１１４７は、カメラモジュール１１００ｂが外部から提供された光Ｌを利用してイメージデータを生成するのに必要な情報を含む。
キャリブレーションデータ１１４７は、例えば、上述した回転度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎ）に関する情報、焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）に関する情報、光学軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）に関する情報などを含む。
カメラモジュール１１００ｂが光学レンズの位置によって焦点距離が変わるマルチステート（ｍｕｌｔｉ ｓｔａｔｅ）カメラの形で実現される場合、キャリブレーションデータ１１４７は、光学レンズの各位置別（又はステート別）の焦点距離値及びオートフォーカシング（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）に関する情報を含む。
【0125】
保存部１１５０は、イメージセンサ１１４２を介してセンシングされたイメージデータを保存する。
保存部１１５０は、イメージセンシング装置１１４０の外部に配置され得、イメージセンシング装置１１４０を構成するセンサチップ及びスタックされた（ｓｔａｃｋｅｄ）形で実現することができる。
一実施形態において、保存部１１５０は、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で実現することができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。
保存部１１５０は、イメージセンシング装置１１４０の外部に配置され得、イメージセンシング装置１１４０を構成するセンサチップ及びスタックされた（ｓｔａｃｋｅｄ）形で実現することができる。
一実施形態において、保存部１１５０は、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で実現することができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。
【0126】
図２０及び図２１を一緒に参照すると、一実施形態において、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、アクチュエータ１１３０を含む。
これにより、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、その内部に含まれたアクチュエータ１１３０の動作に応じて互いに同一又は異なるキャリブレーションデータ１１４７を含むことができる。
これにより、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、その内部に含まれたアクチュエータ１１３０の動作に応じて互いに同一又は異なるキャリブレーションデータ１１４７を含むことができる。
【0127】
一実施形態において、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）のいずれかのカメラモジュール（例えば、１１００ｂ）は、先に説明したプリズム１１０５及びＯＰＦＥ１１１０を含むフォールデッドレンズ（ｆｏｌｄｅｄ ｌｅｎｓ）形のカメラモジュールであり、残りのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｂ）は、プリズム１１０５及びＯＰＦＥ１１１０が含まれないバーティカル（ｖｅｒｔｉｃａｌ）形のカメラモジュールであることができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。
【0128】
一実施形態において、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）のいずれかのカメラモジュール（例えば、１１００ｃ）は、例えば、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）を用いて、深さ（ｄｅｐｔｈ）情報を抽出するバーティカル形の深度カメラ（ｄｅｐｔｈ ｃａｍｅｒａ）であり得る。
この場合、アプリケーションプロセッサ１２００は、このような深度カメラから提供されたイメージデータと、他のカメラモジュール（例えば、１１００ａ又は１１００ｂ）から提供されたイメージデータを併合（ｍｅｒｇｅ）して３次元の深度イメージ（３Ｄ ｄｅｐｔｈ ｉｍａｇｅ）を生成することができる。
この場合、アプリケーションプロセッサ１２００は、このような深度カメラから提供されたイメージデータと、他のカメラモジュール（例えば、１１００ａ又は１１００ｂ）から提供されたイメージデータを併合（ｍｅｒｇｅ）して３次元の深度イメージ（３Ｄ ｄｅｐｔｈ ｉｍａｇｅ）を生成することができる。
【0129】
一実施形態において、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｂ）は、互いに異なる観測視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ：視野角）を有し得る。
この場合、例えば、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｂ）の光学レンズを互いに異なるようにすることができるが、これに制限されるものではない。
また、一実施形態において、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）それぞれの視野角が互いに異なり得る。
この場合、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に含まれた光学レンズも互いに異なり得るが、これに制限されるものではない。
この場合、例えば、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｂ）の光学レンズを互いに異なるようにすることができるが、これに制限されるものではない。
また、一実施形態において、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）それぞれの視野角が互いに異なり得る。
この場合、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に含まれた光学レンズも互いに異なり得るが、これに制限されるものではない。
【0130】
一実施形態において、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、互いに物理的に離隔して配置され得る。
すなわち、１つのイメージセンサ１１４２のセンシング領域を複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）が分割して用いるものではなく、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の内部に独立したイメージセンサ１１４２が配置され得る。
すなわち、１つのイメージセンサ１１４２のセンシング領域を複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）が分割して用いるものではなく、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の内部に独立したイメージセンサ１１４２が配置され得る。
【0131】
再び、図２０を参照すると、アプリケーションプロセッサ１２００は、イメージ処理装置１２１０、メモリコントローラ１２２０、内部メモリ１２３０を含む。
アプリケーションプロセッサ１２００は、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）と分離して実現され得る。
例えば、アプリケーションプロセッサ１２００と、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、別の半導体チップに互いに分離して実現することができる。
アプリケーションプロセッサ１２００は、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）と分離して実現され得る。
例えば、アプリケーションプロセッサ１２００と、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、別の半導体チップに互いに分離して実現することができる。
【0132】
イメージ処理装置１２１０は、複数のサブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）、イメージ生成器１２１４、及びカメラモジュールコントローラ１２１６を含む。
イメージ処理装置１２１０は、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の個数に対応する個数の複数のサブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）を含む。
イメージ処理装置１２１０は、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の個数に対応する個数の複数のサブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）を含む。
【0133】
各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から生成されたイメージデータは、互いに分離したイメージ信号ライン（ＩＳＬａ、ＩＳＬｂ、ＩＳＬｃ）を介して対応するサブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）に提供される。
例えば、カメラモジュール１１００ａから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬａを介してサブイメージプロセッサ１２１２ａに提供され、カメラモジュール１１００ｂから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬｂを介してサブイメージプロセッサ１２１２ｂに提供され、カメラモジュール１１００ｃから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬｃを介してサブイメージプロセッサ１２１２ｃに提供される。
このようなイメージデータの転送は、例えば、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に基づいたカメラ直列インタフェース（Ｃａｍｅｒａ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＣＳＩ）を用いて行うことができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。
例えば、カメラモジュール１１００ａから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬａを介してサブイメージプロセッサ１２１２ａに提供され、カメラモジュール１１００ｂから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬｂを介してサブイメージプロセッサ１２１２ｂに提供され、カメラモジュール１１００ｃから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインＩＳＬｃを介してサブイメージプロセッサ１２１２ｃに提供される。
このようなイメージデータの転送は、例えば、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に基づいたカメラ直列インタフェース（Ｃａｍｅｒａ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＣＳＩ）を用いて行うことができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。
【0134】
一方、一実施形態において、一つのサブイメージプロセッサが複数のカメラモジュールに対応するように配置することもできる。
例えば、サブイメージプロセッサ１２１２ａ及びサブイメージプロセッサ１２１２ｃが図に示したように互いに分離して実現されるのではなく、１つのサブイメージプロセッサに統合して実現され、カメラモジュール１１００ａ及びカメラモジュール１１００ｃから提供されたイメージデータは、選択素子（例えば、マルチプレクサ）などを介して選択された後、統合されたサブイメージプロセッサに提供することもできる。
例えば、サブイメージプロセッサ１２１２ａ及びサブイメージプロセッサ１２１２ｃが図に示したように互いに分離して実現されるのではなく、１つのサブイメージプロセッサに統合して実現され、カメラモジュール１１００ａ及びカメラモジュール１１００ｃから提供されたイメージデータは、選択素子（例えば、マルチプレクサ）などを介して選択された後、統合されたサブイメージプロセッサに提供することもできる。
【0135】
各サブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）に提供されたイメージデータは、イメージ生成器１２１４に提供される。
イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報（Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）又はモード信号（Ｍｏｄｅ Ｓｉｇｎａｌ）により、各サブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）から提供されたイメージデータを用いて出力イメージを生成する。
具体的には、イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から生成されたイメージデータの少なくとも一部を併合（ｍｅｒｇｅ）して出力イメージを生成する。
また、イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から生成されたイメージデータのいずれかを選択して出力イメージを生成することもできる。
イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報（Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）又はモード信号（Ｍｏｄｅ Ｓｉｇｎａｌ）により、各サブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）から提供されたイメージデータを用いて出力イメージを生成する。
具体的には、イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から生成されたイメージデータの少なくとも一部を併合（ｍｅｒｇｅ）して出力イメージを生成する。
また、イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から生成されたイメージデータのいずれかを選択して出力イメージを生成することもできる。
【0136】
一実施形態において、イメージ生成情報は、ズーム信号（ｚｏｏｍ ｓｉｇｎａｌ ｏｒ ｚｏｏｍ ｆａｃｔｏｒ）を含む。
また、一実施形態において、モード信号は、例えば、ユーザ（ｕｓｅｒ）から選択されたモードに基づいた信号である。
イメージ生成情報がズーム信号（ズームファクター）であり、それぞれのカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）が互いに異なる観測視野（視野角）を有する場合、イメージ生成器１２１４は、ズーム信号の種類に応じて互いに異なる動作を行う。
また、一実施形態において、モード信号は、例えば、ユーザ（ｕｓｅｒ）から選択されたモードに基づいた信号である。
イメージ生成情報がズーム信号（ズームファクター）であり、それぞれのカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）が互いに異なる観測視野（視野角）を有する場合、イメージ生成器１２１４は、ズーム信号の種類に応じて互いに異なる動作を行う。
【0137】
例えば、ズーム信号が第１信号である場合、カメラモジュール１１００ａから出力されたイメージデータとカメラモジュール１１００ｃから出力されたイメージデータを併合した後、併合されたイメージ信号と併合に用いていないカメラモジュール１１００ｂから出力されたイメージデータを用いて、出力イメージを生成する。
もし、ズーム信号が第１信号と異なる第２信号である場合、イメージ生成器１２１４は、このようなイメージデータの併合を行わず、各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から出力されたイメージデータのいずれかを選択して出力イメージを生成する。
しかし、実施形態がこれに制限されるものではなく、必要に応じて、イメージデータを処理する方法は、いくらでも変形して実施することができる。
もし、ズーム信号が第１信号と異なる第２信号である場合、イメージ生成器１２１４は、このようなイメージデータの併合を行わず、各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）から出力されたイメージデータのいずれかを選択して出力イメージを生成する。
しかし、実施形態がこれに制限されるものではなく、必要に応じて、イメージデータを処理する方法は、いくらでも変形して実施することができる。
【0138】
一実施形態において、イメージ生成器１２１４は、複数のサブイメージプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）の少なくとも一つから、露出時間が相違する複数のイメージデータを受信し、複数のイメージデータに対してＨＤＲ（ｈｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ）処理を行うことで、ダイナミックレンジが増加して併合されたイメージデータを生成する。
【0139】
カメラモジュールコントローラ１２１６は、各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に制御信号を提供する。
カメラモジュールコントローラ１２１６から生成された制御信号は、互いに分離した制御信号ライン（ＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃ）を介して対応するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される。
カメラモジュールコントローラ１２１６から生成された制御信号は、互いに分離した制御信号ライン（ＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃ）を介して対応するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される。
【0140】
複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）のいずれかは、ズーム信号を含むイメージ生成情報又はモード信号に応じて、マスター（ｍａｓｔｅｒ）カメラ（例えば、１１００ｂ）に指定され、残りのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｃ）は、スレーブ（ｓｌａｖｅ）カメラに指定される。
このような情報は、制御信号に含まれて互いに分離した制御信号ライン（ＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃ）を介して対応するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される。
このような情報は、制御信号に含まれて互いに分離した制御信号ライン（ＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃ）を介して対応するカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される。
【0141】
ズームファクター又は動作モード信号に応じて、マスター及びスレーブとして動作するカメラモジュールを変更することもできる。
例えば、カメラモジュール１１００ａの視野角がカメラモジュール１１００ｂの視野角よりも広く、ズームファクターが低いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール１１００ｂがマスターとして動作し、カメラモジュール１１００ａがスレーブとして動作する。
逆に、ズームファクターが高いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール１１００ａがマスターとして動作し、カメラモジュール１１００ｂがスレーブとして動作する。
例えば、カメラモジュール１１００ａの視野角がカメラモジュール１１００ｂの視野角よりも広く、ズームファクターが低いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール１１００ｂがマスターとして動作し、カメラモジュール１１００ａがスレーブとして動作する。
逆に、ズームファクターが高いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール１１００ａがマスターとして動作し、カメラモジュール１１００ｂがスレーブとして動作する。
【0142】
一実施形態において、カメラモジュールコントローラ１２１６からそれぞれのカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される制御信号は、シンクイネーブル信号（ｓｙｎｃ ｅｎａｂｌｅ）信号を含む。
例えば、カメラモジュール１１００ｂがマスターカメラであり、カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｃ）がスレーブカメラである場合、カメラモジュールコントローラ１２１６は、カメラモジュール１１００ｂにシンクイネーブル信号を転送する。
このようなシンクイネーブル信号を提供されたカメラモジュール１１００ｂは、提供されたシンクイネーブル信号を基にシンク信号（ｓｙｎｃ ｓｉｇｎａｌ）を生成し、生成されたシンク信号を、シンク信号ラインＳＳＬを介してカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｃ）に提供する。
カメラモジュール１１００ｂ及びカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｃ）は、このようなシンク信号に同期化してイメージデータをアプリケーションプロセッサ１２００に転送する。
例えば、カメラモジュール１１００ｂがマスターカメラであり、カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｃ）がスレーブカメラである場合、カメラモジュールコントローラ１２１６は、カメラモジュール１１００ｂにシンクイネーブル信号を転送する。
このようなシンクイネーブル信号を提供されたカメラモジュール１１００ｂは、提供されたシンクイネーブル信号を基にシンク信号（ｓｙｎｃ ｓｉｇｎａｌ）を生成し、生成されたシンク信号を、シンク信号ラインＳＳＬを介してカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｃ）に提供する。
カメラモジュール１１００ｂ及びカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｃ）は、このようなシンク信号に同期化してイメージデータをアプリケーションプロセッサ１２００に転送する。
【0143】
一実施形態において、カメラモジュールコントローラ１２１６から複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される制御信号は、モード信号に応じたモード情報を含む。
このようなモード情報に基づいて、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、センシング速度と関連して第１動作モード及び第２動作モードで動作する。
複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、第１動作モードにおいて、第１速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートのイメージ信号を生成）し、これを第１速度よりも速い第２速度でエンコード（例えば、第１フレームレートよりも高い第２フレームレートのイメージ信号をエンコード）し、エンコードされたイメージ信号をアプリケーションプロセッサ１２００に転送する。
このとき、第２速度は第１速度の３０倍以下であることができる。
このようなモード情報に基づいて、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、センシング速度と関連して第１動作モード及び第２動作モードで動作する。
複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、第１動作モードにおいて、第１速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートのイメージ信号を生成）し、これを第１速度よりも速い第２速度でエンコード（例えば、第１フレームレートよりも高い第２フレームレートのイメージ信号をエンコード）し、エンコードされたイメージ信号をアプリケーションプロセッサ１２００に転送する。
このとき、第２速度は第１速度の３０倍以下であることができる。
【0144】
アプリケーションプロセッサ１２００は、受信したイメージ信号、すなわち、エンコードされたイメージ信号を内部に備えるメモリ１２３０又はアプリケーションプロセッサ１２００の外部のストレージ１４００に保存し、その後、メモリ１２３０又はストレージ１４００からエンコードされたイメージ信号を読み出してデコードし、デコードされたイメージ信号に基づいて生成されるイメージデータを表示する。
例えば、イメージ処理装置１２１０の複数のサブプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）の内の対応するサブプロセッサがデコードを行い、また、デコードされたイメージ信号に対してイメージ処理を行う。
例えば、イメージ処理装置１２１０の複数のサブプロセッサ（１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ）の内の対応するサブプロセッサがデコードを行い、また、デコードされたイメージ信号に対してイメージ処理を行う。
【0145】
複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）は、第２動作モードにおいて、第１速度よりも遅い第３速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートよりも低い第３フレームレートのイメージ信号を生成）し、イメージ信号をアプリケーションプロセッサ１２００に転送する。
アプリケーションプロセッサ１２００に提供されるイメージ信号は、エンコードされない信号であり得る。
アプリケーションプロセッサ１２００は、受信したイメージ信号に対してイメージ処理を行うか、又はイメージ信号をメモリ１２３０やストレージ１４００に保存する。
アプリケーションプロセッサ１２００に提供されるイメージ信号は、エンコードされない信号であり得る。
アプリケーションプロセッサ１２００は、受信したイメージ信号に対してイメージ処理を行うか、又はイメージ信号をメモリ１２３０やストレージ１４００に保存する。
【0146】
ＰＭＩＣ１３００は、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に電力、例えば、電源電圧を供給する。
例えば、ＰＭＩＣ１３００は、アプリケーションプロセッサ１２００の制御下にて、パワー信号ラインＰＳＬａを介してカメラモジュール１１００ａに第１電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｂを介してカメラモジュール１１００ｂに第２電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｃを介してカメラモジュール１１００ｃに第３電力を供給する。
例えば、ＰＭＩＣ１３００は、アプリケーションプロセッサ１２００の制御下にて、パワー信号ラインＰＳＬａを介してカメラモジュール１１００ａに第１電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｂを介してカメラモジュール１１００ｂに第２電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｃを介してカメラモジュール１１００ｃに第３電力を供給する。
【0147】
ＰＭＩＣ１３００は、アプリケーションプロセッサ１２００からの電力制御信号ＰＣＯＮに応答して、複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に対応する電力を生成し、また、電力レベルを調整する。
電力制御信号ＰＣＯＮは、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の動作モード別の電力調整信号を含む。
例えば、動作モードは、低電力モード（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｅ）を含み得、このとき、電力制御信号ＰＣＯＮは、低電力モードで動作するカメラモジュール及び設定される電力レベルに対する情報を含む。
複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される電力レベルは、互いに同一又は異なり得る。
また、電力レベルは、動的に変更することができる。
電力制御信号ＰＣＯＮは、複数のカメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）の動作モード別の電力調整信号を含む。
例えば、動作モードは、低電力モード（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｅ）を含み得、このとき、電力制御信号ＰＣＯＮは、低電力モードで動作するカメラモジュール及び設定される電力レベルに対する情報を含む。
複数の各カメラモジュール（１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ）に提供される電力レベルは、互いに同一又は異なり得る。
また、電力レベルは、動的に変更することができる。
【0148】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【0149】
１０ 電子機器
２０ 第１カメラ装置
３０ 第２カメラ装置
４０ イメージセンサ
５０ ピクセルアレイ
６０ ロジック回路
６１ ロウドライバ
６２ リードアウト回路
６３ カラムドライバ
６４ コントロールロジック
１００、１００Ａ、１００Ｂ ピクセルアレイ
１０１ 半導体基板
１０２ 素子
１０３ 配線パターン
１０４ 絶縁層
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ カラーピクセル
１１１ 第１マイクロレンズ
１１２ 第１光透過層
１１５ 第１カラーフィルタ
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ 白色ピクセル
１２１ 第２マイクロレンズ
１２２ 第２光透過層
１２５ 第２カラーフィルタ
ＰＤ フォトダイオード
２０ 第１カメラ装置
３０ 第２カメラ装置
４０ イメージセンサ
５０ ピクセルアレイ
６０ ロジック回路
６１ ロウドライバ
６２ リードアウト回路
６３ カラムドライバ
６４ コントロールロジック
１００、１００Ａ、１００Ｂ ピクセルアレイ
１０１ 半導体基板
１０２ 素子
１０３ 配線パターン
１０４ 絶縁層
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ カラーピクセル
１１１ 第１マイクロレンズ
１１２ 第１光透過層
１１５ 第１カラーフィルタ
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ 白色ピクセル
１２１ 第２マイクロレンズ
１２２ 第２光透過層
１２５ 第２カラーフィルタ
ＰＤ フォトダイオード
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16a】
【図16b】
【図16c】
【図17a】
【図17b】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】