KR102178335B1

KR102178335B1 - 이미지 센서의 비닝 방법 및 이미지 센서

Info

Publication number: KR102178335B1
Application number: KR1020140000431A
Authority: KR
Inventors: 박병철; 이원백; 김병조; 서진호; 함석헌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2020-11-12
Also published as: KR20150080870A; US9584742B2; US20150189198A1

Abstract

베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서의 비닝(binning) 방법에 있어서, 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 개의 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하고, 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고, 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성한다. 이미지 센서의 비닝 방법은 지그재그 형태의 노이즈(zagging noise)를 감소시킨다.

Description

이미지 센서의 비닝 방법 및 이미지 센서 {METHOD OF BINNING PIXELS IN IMAGE SENSOR AND IMAGE SENSOR}

본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 센서의 비닝 방법 및 이를 수행하는 이미지 센서에 관한 것이다.

이미지 센서의 해상도가 증가함에 따라 이미지 센서가 생성하는 이미지 데이터의 크기 역시 점점 증가하고 있다.

그러나 이미지 센서가 생성하는 이미지 데이터의 크기가 증가할수록 동영상 모드에서 높은 프레임 레이트(frame rate)를 유지하기가 점점 어려워지고 소비 전력 또한 점점 증가하게 된다.

이를 위해 일반적으로 인접 픽셀들의 데이터를 사용하여 하나의 픽셀을 생성함으로써 이미지 데이터의 크기를 감소시키는 비닝(binning)이 사용된다.

그러나 비닝을 사용하는 경우 이미지 퀄리티(quality)가 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 이미지 퀄리티(quality)는 유지하면서 데이터 크기를 효과적으로 감소시킬 수 있는 이미지 센서의 비닝(binning) 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 비닝 방법을 수행하는 이미지 센서를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서의 비닝(binning) 방법에 있어서, 상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 개의 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하고, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성한다.

일 실시예에서, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 상기 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계는, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역은 직각 이등변 삼각형 형상을 가질 수 있다.

상기 비닝 영역에서 청색을 갖는 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역, 녹색을 갖는 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 녹색 선택 영역 및 적색을 갖는 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역은 서로 대칭을 이룰 수 있다.

상기 비닝 영역에서 청색을 갖는 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역, 녹색을 갖는 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 녹색 선택 영역 및 적색을 갖는 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역은 서로 오버랩(overlap)될 수 있다.

상기 제1 픽셀은 상기 비닝 영역의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치할 수 있다.

상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응할 수 있다.

상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 픽셀들 각각에 상응하는 제1 내지 제3 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 픽셀들 각각에 상응하는 제1 내지 제3 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 픽셀 데이터에 적용되는 제1 가중치는 상기 제2 픽셀 데이터에 적용되는 제2 가중치 및 상기 제3 픽셀 데이터에 적용되는 제3 가중치보다 클 수 있다.

상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치는 서로 동일하고, 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치의 두 배일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 상기 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계는, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 결정하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 결정하는 단계 및 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 픽셀은 상기 비닝 영역의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응할 수 있다.

상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 픽셀로부터 생성되는 픽셀 데이터에 적용되는 가중치는 나머지 픽셀 데이터들에 적용되는 가중치들보다 클 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이, 아날로그-디지털 변환부 및 제어부를 포함한다. 상기 픽셀 어레이는 베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되고 각각이 입사광에 응답하여 아날로그 신호를 생성하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 아날로그-디지털 변환부는 제1 동작 모드에서 상기 복수의 픽셀들 각각으로부터 제공되는 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 픽셀 데이터를 생성하고, 제2 동작 모드에서 상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하고, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들로부터 생성되는 상기 아날로그 신호들에 대해 아날로그-디지털 변환 및 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터를 생성한다. 상기 제어부는 상기 픽셀 어레이 및 상기 아날로그-디지털 변환부의 동작을 제어한다.

일 실시예에서, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 제어부의 제어 하에, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택하여 비닝을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 제어부의 제어 하에, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 결정하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 결정한 후, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택하여 비닝을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 로우들을 연속하여 선택할 수 있다.

상기 아날로그-디지털 변환부는, 상기 픽셀 어레이의 각각의 컬럼에 연결되고, 상기 아날로그 신호와 기준 신호의 크기를 비교하여 비교 신호를 생성하는 복수의 비교기들, 상기 복수의 비교기들 각각에 연결되고, 상기 비교 신호가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호에 동기되어 카운팅을 수행하여 카운팅값을 생성하고, 상기 제1 동작 모드에서 상기 카운팅값을 상기 픽셀 데이터로서 출력하고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 카운팅값들 만을 누적하여 상기 누적된 카운팅값을 상기 픽셀 데이터로서 출력하는 복수의 카운터들, 및 상기 제1 동작 모드에서 턴오프되고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 컬럼들에 연결되는 상기 카운터들로부터 출력되는 상기 픽셀 데이터들을 평균하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 복수의 평균기들을 포함할 수 있다.

상기 복수의 카운터들 각각은 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 카운팅값들에 서로 상이한 가중치를 적용한 후 누적하여 상기 누적된 카운팅값을 상기 픽셀 데이터로서 출력할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 픽셀 어레이, 아날로그-디지털 변환부, 비닝부 및 제어부를 포함한다. 상기 픽셀 어레이는 베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되고 각각이 입사광에 응답하여 아날로그 신호를 생성하는 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 복수의 픽셀들 각각으로부터 제공되는 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 픽셀 데이터를 생성한다. 상기 비닝부는 제1 동작 모드에서 상기 픽셀 데이터를 출력하고, 제2 동작 모드에서 상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하고, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 픽셀 데이터들에 대해 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터를 생성한다. 상기 제어부는 상기 픽셀 어레이, 상기 아날로그-디지털 변환부 및 상기 비닝부의 동작을 제어한다.

본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법에 따르면, 비닝 픽셀 데이터들이 픽셀 어레이에 균등하게 분산되어 생성되므로, 이미지 데이터의 크기를 감소시키면서도 지그재그 형태의 노이즈(zagging noise)를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 비닝(binning) 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 비닝 방법을 수행하는 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 일부를 나타내는 도면이다.
도 3, 4 및 5는 도 1의 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6, 7 및 8은 도 1의 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9, 10 및 11은 도 1의 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계의 다른 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12, 13 및 14는 도 1의 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계의 다른 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 이미지 센서의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 도 16에 도시된 픽셀 어레이에 포함되는 픽셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 18은 도 16에 도시된 기준 신호 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 19는 도 16에 도시된 아날로그-디지털 변환부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 22는 도 21의 컴퓨팅 시스템에서 사용되는 인터페이스의 일 예를 나타내는 블록도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 비닝(binning) 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1에 도시된 비닝 방법을 수행하는 이미지 센서는 로우들 및 컬럼들로 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하는 픽셀 어레이를 포함한다.

도 2는 도 1의 비닝 방법을 수행하는 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 일부를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 픽셀 어레이(PA)는 청색 픽셀(B)과 녹색 픽셀(G)이 순차적으로 배치된 로우와 녹색 픽셀(G)과 적색 픽셀(R)이 순차적으로 배치된 로우가 교대로 배치된 베이어 패턴(bayer pattern)을 갖는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 비닝 방법에서, 상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 개의 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분한다(단계 S100).

도 2는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우)를 예시적으로 나타낸다. 그러나 실시예에 따라서 n은 2이상의 임의의 정수일 수 있다.

복수의 비닝 영역들(BA) 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택한다(단계 S200).

예를 들어, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서, 청색 픽셀들(B)에 대해 적어도 두 개의 로우들을 선택하고 상기 선택된 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 청색 픽셀들(B)을 선택하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 적어도 두 개의 로우들을 선택하고 상기 선택된 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 녹색 픽셀들(G)을 선택하고, 적색 픽셀들(R)에 대해 적어도 두 개의 로우들을 선택하고 상기 선택된 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 적색 픽셀들(R)을 선택할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 경우(단계 S200), 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서, 청색 픽셀들(B), 녹색 픽셀들(G) 및 적색 픽셀들(R) 각각에 대해 두 개의 로우들을 선택하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 하나에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 나머지 하나에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택할 수 있다.

베이어 패턴에서 녹색 픽셀들(G)의 개수는 청색 픽셀들(B)의 개수 및 적색 픽셀들(R)의 개수의 두 배이므로, 청색 픽셀들(B)에 대해서는 비닝 영역(BA) 마다 한 세트의 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 선택하고, 적색 픽셀들(R)에 대해서는 비닝 영역(BA) 마다 한 세트의 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 선택하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해서는 비닝 영역(BA) 마다 두 세트의 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 선택할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 픽셀은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치할 수 있다.

상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하므로, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역은 직각 삼각형 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 상기 선택 영역은 직각 이등변 삼각형 형상을 가질 수 있다.

도 3, 4 및 5는 도 1의 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 3은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우)를 나타내고, 도 4는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 6*6 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 3인 경우)를 나타내고, 도 5는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 8*8 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 4인 경우)를 나타낸다.

도 3, 4 및 5에서, 동그라미가 표시된 픽셀들은 상기 선택된 픽셀들을 나타낸다.

도 3에서, 비닝 영역(BA)은 제1 내지 제4 로우들(ROW1, ROW2, ROW3, ROW4)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 청색 픽셀들(B)에 대해 제1 및 제3 로우들(ROW1, ROW3)을 선택하고, 제1 로우(ROW1)에서 제1 청색 픽셀(B1) 및 제2 청색 픽셀(B2)을 선택하고, 제3 로우(ROW3)에서 제3 청색 픽셀(B3)을 선택함으로써 한 세트의 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3)을 선택할 수 있다.

제1 청색 픽셀(B1)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 청색 픽셀(B2)은 제1 청색 픽셀(B1)과 동일한 로우에 위치하고 제1 청색 픽셀(B1)로부터 가장 멀리 위치하는 청색 픽셀에 상응하고, 제3 청색 픽셀(B3)은 제1 청색 픽셀(B1)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 청색 픽셀(B1)로부터 가장 멀리 위치하는 청색 픽셀에 상응할 수 있다.

적색 픽셀들(R)에 대해 제4 및 제2 로우들(ROW4, ROW2)을 선택하고, 제4 로우(ROW4)에서 제1 적색 픽셀(R4) 및 제2 적색 픽셀(R3)을 선택하고, 제2 로우(ROW2)에서 제3 적색 픽셀(R2)을 선택함으로써 한 세트의 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2)을 선택할 수 있다.

제1 적색 픽셀(R4)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 적색 픽셀(R3)은 제1 적색 픽셀(R4)과 동일한 로우에 위치하고 제1 적색 픽셀(R4)로부터 가장 멀리 위치하는 적색 픽셀에 상응하고, 제3 적색 픽셀(R2)은 제1 적색 픽셀(R4)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 적색 픽셀(R4)로부터 가장 멀리 위치하는 적색 픽셀에 상응할 수 있다.

녹색 픽셀들(G)에 대해 제1 및 제3 로우들(ROW1, ROW3)을 선택하고, 제1 로우(ROW1)에서 제1 녹색 픽셀(G2) 및 제2 녹색 픽셀(G1)을 선택하고, 제3 로우(ROW3)에서 제3 녹색 픽셀(G6)을 선택함으로써 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)을 선택할 수 있다.

제1 녹색 픽셀(G2)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 녹색 픽셀(G1)은 제1 녹색 픽셀(G2)과 동일한 로우에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G2)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응하고, 제3 녹색 픽셀(G6)은 제1 녹색 픽셀(G2)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G2)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응할 수 있다.

녹색 픽셀들(G)에 대해 제4 및 제2 로우들(ROW4, ROW2)을 선택하고, 제4 로우(ROW4)에서 제1 녹색 픽셀(G7) 및 제2 녹색 픽셀(G8)을 선택하고, 제2 로우(ROW2)에서 제3 녹색 픽셀(G3)을 선택함으로써 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 선택할 수 있다.

제1 녹색 픽셀(G7)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 녹색 픽셀(G8)은 제1 녹색 픽셀(G7)과 동일한 로우에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G7)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응하고, 제3 녹색 픽셀(G3)은 제1 녹색 픽셀(G7)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G7)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2) 각각은 직각 이등변 삼각형 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 청색 선택 영역(BSA), 적색 선택 영역(RSA), 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 제2 녹색 선택 영역(GSA2)은 서로 대칭을 이룰 수 있다.

일 실시예에 있어서, 청색 선택 영역(BSA), 적색 선택 영역(RSA), 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 제2 녹색 선택 영역(GSA2)은 서로 오버랩(overlap)될 수 있다.

도 4에서, 비닝 영역(BA)은 제1 내지 제6 로우들(ROW1, ROW2, ROW3, ROW4, ROW5, ROW6)을 포함한다.

도 4를 참조하면, 청색 픽셀들(B)에 대해 제1 및 제5 로우들(ROW1, ROW5)을 선택하고, 제1 로우(ROW1)에서 제1 청색 픽셀(B1) 및 제2 청색 픽셀(B3)을 선택하고, 제5 로우(ROW5)에서 제3 청색 픽셀(B7)을 선택함으로써 한 세트의 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7)을 선택할 수 있다.

제1 청색 픽셀(B1)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 청색 픽셀(B3)은 제1 청색 픽셀(B1)과 동일한 로우에 위치하고 제1 청색 픽셀(B1)로부터 가장 멀리 위치하는 청색 픽셀에 상응하고, 제3 청색 픽셀(B7)은 제1 청색 픽셀(B1)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 청색 픽셀(B1)로부터 가장 멀리 위치하는 청색 픽셀에 상응할 수 있다.

적색 픽셀들(R)에 대해 제6 및 제2 로우들(ROW6, ROW2)을 선택하고, 제6 로우(ROW6)에서 제1 적색 픽셀(R9) 및 제2 적색 픽셀(R7)을 선택하고, 제2 로우(ROW2)에서 제3 적색 픽셀(R3)을 선택함으로써 한 세트의 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3)을 선택할 수 있다.

제1 적색 픽셀(R9)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 적색 픽셀(R7)은 제1 적색 픽셀(R9)과 동일한 로우에 위치하고 제1 적색 픽셀(R9)로부터 가장 멀리 위치하는 적색 픽셀에 상응하고, 제3 적색 픽셀(R3)은 제1 적색 픽셀(R9)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 적색 픽셀(R9)로부터 가장 멀리 위치하는 적색 픽셀에 상응할 수 있다.

녹색 픽셀들(G)에 대해 제1 및 제5 로우들(ROW1, ROW5)을 선택하고, 제1 로우(ROW1)에서 제1 녹색 픽셀(G3) 및 제2 녹색 픽셀(G1)을 선택하고, 제5 로우(ROW5)에서 제3 녹색 픽셀(G15)을 선택함으로써 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15)을 선택할 수 있다.

제1 녹색 픽셀(G3)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 녹색 픽셀(G1)은 제1 녹색 픽셀(G3)과 동일한 로우에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G3)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응하고, 제3 녹색 픽셀(G15)은 제1 녹색 픽셀(G3)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G3)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응할 수 있다.

녹색 픽셀들(G)에 대해 제6 및 제2 로우들(ROW6, ROW2)을 선택하고, 제6 로우(ROW6)에서 제1 녹색 픽셀(G16) 및 제2 녹색 픽셀(G18)을 선택하고, 제2 로우(ROW2)에서 제3 녹색 픽셀(G4)을 선택함으로써 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 선택할 수 있다.

제1 녹색 픽셀(G16)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 녹색 픽셀(G18)은 제1 녹색 픽셀(G16)과 동일한 로우에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G16)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응하고, 제3 녹색 픽셀(G4)은 제1 녹색 픽셀(G16)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G16)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2) 각각은 직각 이등변 삼각형 형상을 가질 수 있다.

도 5에서, 비닝 영역(BA)은 제1 내지 제8 로우들(ROW1, ROW2, ROW3, ROW4, ROW5, ROW6, ROW7, ROW8)을 포함한다.

도 5를 참조하면, 청색 픽셀들(B)에 대해 제1 및 제7 로우들(ROW1, ROW7)을 선택하고, 제1 로우(ROW1)에서 제1 청색 픽셀(B1) 및 제2 청색 픽셀(B4)을 선택하고, 제7 로우(ROW7)에서 제3 청색 픽셀(B13)을 선택함으로써 한 세트의 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13)을 선택할 수 있다.

제1 청색 픽셀(B1)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 청색 픽셀(B4)은 제1 청색 픽셀(B1)과 동일한 로우에 위치하고 제1 청색 픽셀(B1)로부터 가장 멀리 위치하는 청색 픽셀에 상응하고, 제3 청색 픽셀(B13)은 제1 청색 픽셀(B1)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 청색 픽셀(B1)로부터 가장 멀리 위치하는 청색 픽셀에 상응할 수 있다.

적색 픽셀들(R)에 대해 제8 및 제2 로우들(ROW8, ROW2)을 선택하고, 제8 로우(ROW8)에서 제1 적색 픽셀(R16) 및 제2 적색 픽셀(R13)을 선택하고, 제2 로우(ROW2)에서 제3 적색 픽셀(R4)을 선택함으로써 한 세트의 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4)을 선택할 수 있다.

제1 적색 픽셀(R16)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 적색 픽셀(R13)은 제1 적색 픽셀(R16)과 동일한 로우에 위치하고 제1 적색 픽셀(R16)로부터 가장 멀리 위치하는 적색 픽셀에 상응하고, 제3 적색 픽셀(R4)은 제1 적색 픽셀(R16)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 적색 픽셀(R16)로부터 가장 멀리 위치하는 적색 픽셀에 상응할 수 있다.

녹색 픽셀들(G)에 대해 제1 및 제7 로우들(ROW1, ROW7)을 선택하고, 제1 로우(ROW1)에서 제1 녹색 픽셀(G4) 및 제2 녹색 픽셀(G1)을 선택하고, 제7 로우(ROW7)에서 제3 녹색 픽셀(G28)을 선택함으로써 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28)을 선택할 수 있다.

제1 녹색 픽셀(G4)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 녹색 픽셀(G1)은 제1 녹색 픽셀(G4)과 동일한 로우에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G4)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응하고, 제3 녹색 픽셀(G28)은 제1 녹색 픽셀(G4)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G4)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응할 수 있다.

녹색 픽셀들(G)에 대해 제8 및 제2 로우들(ROW8, ROW2)을 선택하고, 제8 로우(ROW8)에서 제1 녹색 픽셀(G29) 및 제2 녹색 픽셀(G32)을 선택하고, 제2 로우(ROW2)에서 제3 녹색 픽셀(G5)을 선택함으로써 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 선택할 수 있다.

제1 녹색 픽셀(G29)은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 제2 녹색 픽셀(G32)은 제1 녹색 픽셀(G29)과 동일한 로우에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G29)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응하고, 제3 녹색 픽셀(G5)은 제1 녹색 픽셀(G29)과 동일한 컬럼에 위치하고 제1 녹색 픽셀(G29)로부터 가장 멀리 위치하는 녹색 픽셀에 상응할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2) 각각은 직각 이등변 삼각형 형상을 가질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성한다(단계 S300).

예를 들어, 상기 선택된 적색 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 적색 비닝 픽셀 데이터를 생성하고, 상기 선택된 녹색 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 녹색 비닝 픽셀 데이터를 생성하고, 상기 선택된 청색 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 청색 비닝 픽셀 데이터를 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성할 수 있다.

도 6, 7 및 8은 도 1의 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 6은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우)에, 도 3의 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 생성된 상기 비닝 픽셀 데이터를 나타낸다.

도 6에서, 빗금친 픽셀들은 상기 비닝 픽셀 픽셀들을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 도 3에서 선택된 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)를 생성할 수 있다. 따라서 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)는 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA)의 무게 중심에 상응하는 위치의 이미지를 나타낼 수 있다. 이하, 상기 비닝 픽셀 데이터가 특정 위치의 이미지를 나타내는 경우, 상기 비닝 픽셀 데이터가 상기 특정 위치에 생성된다고 표현한다.

도 3에서 선택된 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)를 생성할 수 있다. 따라서 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)는 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 3에서 선택된 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)를 생성할 수 있다. 따라서 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)는 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 3에서 선택된 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 생성할 수 있다. 따라서 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성될 수 있다. 비닝 영역(BA)에는 4*4 개의 픽셀 데이터들이 포함되므로, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/4에 상응할 수 있다.

도 7은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 6*6 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 3인 경우)에, 도 4의 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 생성된 상기 비닝 픽셀 데이터를 나타낸다.

도 7에서, 빗금친 픽셀들은 상기 비닝 픽셀 픽셀들을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 도 4에서 선택된 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)를 생성할 수 있다. 따라서 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)는 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 4에서 선택된 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)를 생성할 수 있다. 따라서 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)는 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 4에서 선택된 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)를 생성할 수 있다. 따라서 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)는 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 4에서 선택된 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 생성할 수 있다. 따라서 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성될 수 있다. 비닝 영역(BA)에는 6*6 개의 픽셀 데이터들이 포함되므로, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/9에 상응할 수 있다.

도 8은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 8*8 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 4인 경우)에, 도 5의 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 생성된 상기 비닝 픽셀 데이터를 나타낸다.

도 8에서, 빗금친 픽셀들은 상기 비닝 픽셀 픽셀들을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 도 5에서 선택된 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)를 생성할 수 있다. 따라서 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)는 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 5에서 선택된 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)를 생성할 수 있다. 따라서 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)는 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 5에서 선택된 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)를 생성할 수 있다. 따라서 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)는 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 5에서 선택된 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 생성할 수 있다. 따라서 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성될 수 있다. 비닝 영역(BA)에는 8*8 개의 픽셀 데이터들이 포함되므로, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/16에 상응할 수 있다.

복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 (2n)*(2n) 개의 픽셀들을 포함하는 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/n^2에 상응할 수 있다.

도 6, 7 및 8에 도시된 바와 같이, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 분산되어 생성되므로, 비닝 픽셀 데이터들이 픽셀 어레이 상에서 균등하지 않은 위치에 생성되는 경우에 발생할 수 있는 지그재그 형태의 노이즈(zagging noise)가 효과적으로 감소될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예들에 따른 비닝 방법에 따르면, 이미지 센서가 생성하는 비닝된 이미지의 퀄리티를 향상시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성할 수 있다.

이 경우, 상기 선택된 픽셀들 각각에 적용되는 가중치를 조절함으로써 상기 비닝 픽셀 데이터가 생성되는 위치를 제어할 수 있다.

도 9, 10 및 11은 도 1의 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계의 다른 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 9는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우)에, 도 3의 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 생성된 상기 비닝 픽셀 데이터를 나타낸다.

도 6을 참조하여 상술한 바와 같이, 도 3에서 선택된 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2), 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6) 및 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 각각 산술 평균을 수행하여 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 생성하는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 각각 청색 선택 영역(BSA), 적색 선택 영역(RSA), 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 제2 녹색 선택 영역(GSA2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

이 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 균등하게 분산되지 않을 수 있다.

청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 각각 도 3의 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성되는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 균등하게 분산될 수 있다.

도 3 및 6을 비교하면, 제1 픽셀들(B1, R4, G2, G7)에 적용되는 제1 가중치가 제2 픽셀들(B2, R3, G1, G8)에 적용되는 제2 가중치 및 제3 픽셀들(B3, R2, G6, G3)에 적용되는 제3 가중치보다 큰 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성되는 위치는 각각 제1 픽셀들(B1, R4, G2, G7) 방향으로 이동될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치는 서로 동일하고, 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치의 두 배인 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 각각 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성될 수 있다.

도 10은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 6*6 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 3인 경우)에, 도 4의 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 생성된 상기 비닝 픽셀 데이터를 나타낸다.

도 7을 참조하여 상술한 바와 같이, 도 4에서 선택된 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3), 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15) 및 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 각각 산술 평균을 수행하여 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 생성하는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 각각 청색 선택 영역(BSA), 적색 선택 영역(RSA), 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 제2 녹색 선택 영역(GSA2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 각각 도 4의 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성되는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 균등하게 분산될 수 있다.

도 4 및 7을 비교하면, 제1 픽셀들(B1, R9, G3, G16)에 적용되는 제1 가중치가 제2 픽셀들(B3, R7, G1, G18)에 적용되는 제2 가중치 및 제3 픽셀들(B7, R3, G15, G4)에 적용되는 제3 가중치보다 큰 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성되는 위치는 각각 제1 픽셀들(B1, R9, G3, G16) 방향으로 이동될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치는 서로 동일하고, 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치의 두 배인 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 각각 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성될 수 있다.

도 11은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 8*8 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 4인 경우)에, 도 5의 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 생성된 상기 비닝 픽셀 데이터를 나타낸다.

도 8을 참조하여 상술한 바와 같이, 도 5에서 선택된 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4), 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28) 및 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 각각 산술 평균을 수행하여 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 생성하는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 각각 청색 선택 영역(BSA), 적색 선택 영역(RSA), 제1 녹색 선택 영역(GSA1) 및 제2 녹색 선택 영역(GSA2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 생성될 수 있다.

청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 각각 도 5의 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성되는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 균등하게 분산될 수 있다.

도 5 및 8을 비교하면, 제1 픽셀들(B1, R16, G4, G29)에 적용되는 제1 가중치가 제2 픽셀들(B4, R13, G1, G32)에 적용되는 제2 가중치 및 제3 픽셀들(B13, R4, G28, G5)에 적용되는 제3 가중치보다 큰 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성되는 위치는 각각 제1 픽셀들(B1, R16, G4, G29) 방향으로 이동될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치는 서로 동일하고, 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치의 두 배인 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 각각 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성될 수 있다.

도 9, 10 및 11을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 비닝 방법에 따르면, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성함으로써 상기 비닝 픽셀 데이터를 픽셀 어레이(PA)에 더욱 균등하게 분산시킬 수 있다. 따라서 이미지 센서가 생성하는 비닝된 이미지의 퀄리티를 더욱 향상시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 경우(단계 S200), 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서, 청색 픽셀들(B), 녹색 픽셀들(G) 및 적색 픽셀들(R) 각각에 대해 두 개의 로우들을 선택하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 하나에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 결정하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 나머지 하나에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 결정한 후, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택할 수 있다.

베이어 패턴에서 녹색 픽셀들(G)의 개수는 청색 픽셀들(B)의 개수 및 적색 픽셀들(R)의 개수의 두 배이므로, 청색 픽셀들(B)에 대해서는 비닝 영역(BA) 마다 한 세트의 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 결정하고, 적색 픽셀들(R)에 대해서는 비닝 영역(BA) 마다 한 세트의 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해서는 비닝 영역(BA) 마다 두 세트의 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 결정한 후, 각 세트별로 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 상기 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택할 수 있다.

도 12, 13 및 14는 도 1의 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계의 다른 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 12는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우)를 나타내고, 도 13은 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 6*6 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 3인 경우)를 나타내고, 도 14는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 8*8 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 4인 경우)를 나타낸다.

도 12, 13 및 14에서, 동그라미가 표시된 픽셀들은 상기 선택된 픽셀들을 나타낸다.

도 12에서, 비닝 영역(BA)은 제1 내지 제4 로우들(ROW1, ROW2, ROW3, ROW4)을 포함한다.

도 12를 참조하면, 청색 픽셀들(B)에 대해 한 세트의 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3)을 결정하고, 적색 픽셀들(R)에 대해 한 세트의 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2)을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 결정할 수 있다.

도 12에서 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 결정하는 과정은 도 3에서 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 선택하는 과정과 동일하므로, 여기서는 중복되는 설명은 생략한다.

이후, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA)에 포함되는 모든 청색 픽셀들(B1, B2, B3)을 선택하고, 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA)에 포함되는 모든 적색 픽셀들(R4, R3, R2)을 선택하고, 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1)에 포함되는 모든 녹색 픽셀들(G2, G1, G4, G6)을 선택하고, 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2)에 포함되는 모든 녹색 픽셀들(G7, G8, G5, G3)을 선택할 수 있다.

도 13에서, 비닝 영역(BA)은 제1 내지 제6 로우들(ROW1, ROW2, ROW3, ROW4, ROW5, ROW6)을 포함한다.

도 13을 참조하면, 청색 픽셀들(B)에 대해 한 세트의 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7)을 결정하고, 적색 픽셀들(R)에 대해 한 세트의 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3)을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15)을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 결정할 수 있다.

도 13에서 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 결정하는 과정은 도 4에서 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 선택하는 과정과 동일하므로, 여기서는 중복되는 설명은 생략한다.

이후, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B3, B7)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA)에 포함되는 모든 청색 픽셀들(B1, B2, B4, B3, B5, B7)을 선택하고, 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R9, R7, R3)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA)에 포함되는 모든 적색 픽셀들(R9, R8, R6, R7, R5, R3)을 선택하고, 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G3, G1, G15)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1)에 포함되는 모든 녹색 픽셀들(G3, G2, G6, G9, G1, G5, G8, G12, G15)을 선택하고, 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G16, G18, G4)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2)에 포함되는 모든 녹색 픽셀들(G16, G17, G13, G10, G18, G14, G11, G7, G4)을 선택할 수 있다.

도 14에서, 비닝 영역(BA)은 제1 내지 제8 로우들(ROW1, ROW2, ROW3, ROW4, ROW5, ROW6, ROW7, ROW8)을 포함한다.

도 14를 참조하면, 청색 픽셀들(B)에 대해 한 세트의 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13)을 결정하고, 적색 픽셀들(R)에 대해 한 세트의 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4)을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28)을 결정하고, 녹색 픽셀들(G)에 대해 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 결정할 수 있다.

도 14에서 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 결정하는 과정은 도 5에서 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4), 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28) 및 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 선택하는 과정과 동일하므로, 여기서는 중복되는 설명은 생략한다.

이후, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B4, B13)을 연결하여 형성되는 청색 선택 영역(BSA)에 포함되는 모든 청색 픽셀들(B1, B2, B5, B3, B6, B9, B4, B7, B10, B13)을 선택하고, 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R16, R13, R4)을 연결하여 형성되는 적색 선택 영역(RSA)에 포함되는 모든 적색 픽셀들(R16, R15, R12, R14, R11, R8, R13, R10, R7, R4)을 선택하고, 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G4, G1, G28)을 연결하여 형성되는 제1 녹색 선택 영역(GSA1)에 포함되는 모든 녹색 픽셀들(G4, G3, G8, G12, G2, G7, G11, G16, G20, G1, G6, G10, G15, G19, G24, G28)을 선택하고, 상기 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G29, G32, G5)을 연결하여 형성되는 제2 녹색 선택 영역(GSA2)에 포함되는 모든 녹색 픽셀들(G29, G30, G25, G21, G31, G26, G22, G17, G13, G32, G27, G23, G18, G14, G9, G5)을 선택할 수 있다.

이 경우, 도 6, 7 및 8을 참조하여 설명한 바와 유사한 위치에 상기 비닝 픽셀 데이터들이 생성될 수 있다.

예를 들어, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우), 도 12에서 선택된 청색 픽셀들(B1, B2, B3)의 무게 중심에 상응하는 위치에 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)가 생성되고, 도 12에서 선택된 적색 픽셀들(R4, R3, R2)의 무게 중심에 상응하는 위치에 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)가 생성되고, 도 12에서 선택된 녹색 픽셀들(G2, G1, G4, G6)의 무게 중심에 상응하는 위치에 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)가 생성되고, 도 12에서 선택된 녹색 픽셀들(G7, G8, G5, G3)의 무게 중심에 상응하는 위치에 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/4에 상응할 수 있다.

예를 들어, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 6*6 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 3인 경우), 도 13에서 선택된 청색 픽셀들(B1, B2, B4, B3, B5, B7)의 무게 중심에 상응하는 위치에 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)가 생성되고, 도 13에서 선택된 적색 픽셀들(R9, R8, R6, R7, R5, R3)의 무게 중심에 상응하는 위치에 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)가 생성되고, 도 13에서 선택된 녹색 픽셀들(G3, G2, G6, G9, G1, G5, G8, G12, G15)의 무게 중심에 상응하는 위치에 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)가 생성되고, 도 13에서 선택된 녹색 픽셀들(G16, G17, G13, G10, G18, G14, G11, G7, G4)의 무게 중심에 상응하는 위치에 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/9에 상응할 수 있다.

예를 들어, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 8*8 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 4인 경우), 도 14에서 선택된 청색 픽셀들(B1, B2, B5, B3, B6, B9, B4, B7, B10, B13)의 무게 중심에 상응하는 위치에 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B)가 생성되고, 도 14에서 선택된 적색 픽셀들(R16, R15, R12, R14, R11, R8, R13, R10, R7, R4)의 무게 중심에 상응하는 위치에 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)가 생성되고, 도 14에서 선택된 녹색 픽셀들(G4, G3, G8, G12, G2, G7, G11, G16, G20, G1, G6, G10, G15, G19, G24, G28)의 무게 중심에 상응하는 위치에 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B)가 생성되고, 도 14에서 선택된 녹색 픽셀들(G29, G30, G25, G21, G31, G26, G22, G17, G13, G32, G27, G23, G18, G14, G9, G5)의 무게 중심에 상응하는 위치에 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 생성될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 비닝 방법을 통해 이미지 센서가 생성하는 비닝 이미지 데이터의 크기는 원본 이미지 데이터의 크기의 1/16에 상응할 수 있다.

도 6, 7 및 8의 경우와 유사하게, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 분산되어 생성되므로, 비닝 픽셀 데이터들이 픽셀 어레이 상에서 균등하지 않은 위치에 생성되는 경우에 발생할 수 있는 지그재그 형태의 노이즈(zagging noise)가 효과적으로 감소될 수 있다.

도 3 내지 11을 참조하여 상술한 바와 같이, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 각각 도 12, 13 및 14의 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성되는 경우, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)는 픽셀 어레이(PA)에 균등하게 분산될 수 있다.

따라서, 도 9, 10 및 11을 참조하여 상술한 바와 같이, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행할 때, 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 상기 제1 픽셀들에 적용되는 가중치를 나머지 선택된 픽셀들에 적용되는 가중치보다 크게 설정함으로써, 도 9, 10 및 11에 도시된 바와 같이, 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B), 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B), 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)가 각각 도 12, 13 및 14의 제1 내지 제4 위치들(K1, K2, K3, K4)에 생성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 비닝 방법에 따르면, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성함으로써 상기 비닝 픽셀 데이터를 픽셀 어레이(PA)에 더욱 균등하게 분산시킬 수 있다. 따라서 이미지 센서가 생성하는 비닝된 이미지의 퀄리티를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.

도 1의 비닝 방법은 도 15에 도시된 이미지 센서(10)를 통해 수행될 수 있다.

이하, 도 1 내지 15를 참조하여 이미지 센서(10)의 동작에 대해 설명한다.

도 15를 참조하면, 이미지 센서(10)는 픽셀 어레이(100), 기준 신호 생성부(REF)(200), 아날로그-디지털 변환부(ADC)(300) 및 제어부(400)를 포함한다.

픽셀 어레이(100)는 로우들 및 컬럼들로 배치되는 복수의 픽셀들을 포함한다. 픽셀 어레이(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 청색 픽셀(B)과 녹색 픽셀(G)이 순차적으로 배치된 로우와 녹색 픽셀(G)과 적색 픽셀(R)이 순차적으로 배치된 로우가 교대로 배치된 베이어 패턴(bayer pattern)을 갖는다.

픽셀 어레이(100)에 포함되는 상기 복수의 픽셀들 각각은 입사광을 감지하여 아날로그 신호(AS)를 생성한다.

아날로그-디지털 변환부(300)는 제1 동작 모드에서 상기 복수의 픽셀들 각각으로부터 제공되는 아날로그 신호(AS)에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 픽셀 데이터(PD)를 생성한다.

아날로그-디지털 변환부(300)는 제2 동작 모드에서 픽셀 어레이(100)를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들(BA)로 구분하고(단계 S100), 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고(단계 S200), 상기 선택된 픽셀들로부터 생성되는 아날로그 신호들(AS)에 대해 아날로그-디지털 변환 및 비닝(binning)을 수행하여 비닝 픽셀 데이터(BPD)를 생성한다(단계 S300).

상기 제1 동작 모드는 정지영상 촬영 모드이고 상기 제2 동작 모드는 동영상 촬영 모드일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 기준 신호 생성부(200)는 일정한 크기의 기울기로 선형적으로 변화하는 기준 신호(Vref)를 생성하고, 아날로그-디지털 변환부(300)는 기준 신호(Vref)를 사용하여 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.

제어부(400)는 제1 제어 신호(CON1)를 통해 픽셀 어레이(100)의 동작을 제어하고, 제2 제어 신호(CON2)를 통해 기준 신호 생성부(200)의 동작을 제어하고, 제3 제어 신호(CON3)를 통해 아날로그-디지털 변환부(300)의 동작을 제어한다.

도 16은 도 15의 이미지 센서의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 16을 참조하면, 이미지 센서(10a)는 픽셀 어레이(100), 기준 신호 생성부(REF)(200), 아날로그-디지털 변환부(ADC)(300) 및 제어부(400)를 포함한다. 제어부(400)는 타이밍 제어기(410), 로우 드라이버(420) 및 컬럼 드라이버(430)를 포함할 수 있다.

타이밍 제어기(410)는 제1 내부 제어 신호(ICON1)를 로우 드라이버(420)에 제공하고, 로우 드라이버(420)는 제1 내부 제어 신호(ICON1)에 기초하여 로우 단위로 픽셀 어레이(100)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(420)는 로우 선택 신호(SEL), 리셋 제어 신호(RX) 및 전달 제어 신호(TX)를 픽셀 어레이(100)에 제공함으로써 픽셀 어레이(100)의 동작을 로우 단위로 제어할 수 있다.

픽셀 어레이(100)는 로우 드라이버(420)로부터 제공되는 로우 선택 신호(SEL), 리셋 제어 신호(RX) 및 전달 제어 신호(TX)에 기초하여 리셋 성분을 나타내는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 이미지 성분을 나타내는 제2 아날로그 신호(AS2)를 생성할 수 있다. 픽셀 어레이(100)에 포함되는 상기 복수의 픽셀들 각각은 픽셀 고유의 특성 차이 또는 각각의 픽셀로부터 아날로그 신호(AS)를 출력하기 위한 로직의 특성 차이가 있기 때문에 동일한 입사광에 대해 상기 복수의 픽셀들에서 생성되는 아날로그 신호(AS)의 크기에 편차가 발생할 수 있다. 따라서 각각의 픽셀에서 생성되는 리셋 성분과 상기 입사광에 따른 이미지 성분의 차를 취함으로써 상기 입사광의 유효 성분을 추출할 필요가 있다.

이를 위해 픽셀 어레이(100)에 포함되는 상기 복수의 픽셀들 각각은 로우 드라이버(420)로부터 제공되는 로우 선택 신호(SEL), 리셋 제어 신호(RX) 및 전달 제어 신호(TX)에 기초하여 상기 리셋 성분을 나타내는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 상기 입사광에 따른 이미지 성분을 나타내는 제2 아날로그 신호(AS2)를 순차적으로 생성하고, 아날로그-디지털 변환부(300)는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)에 대해 상관 이중 샘플링(Correlated Double Sampling, CDS)을 수행하여 상기 입사광의 유효 성분을 나타내는 픽셀 데이터(PD)를 생성할 수 있다.

도 17은 도 16에 도시된 픽셀 어레이에 포함되는 픽셀의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 17을 참조하면, 픽셀(110)은 광 감지 소자(PD)(111), 전달 트랜지스터(113), 리셋 트랜지스터(115), 센싱 트랜지스터(117) 및 로우 선택 트랜지스터(119)를 포함할 수 있다.

이하, 도 16 및 17을 참조하여 픽셀(110)의 동작에 대해 설명한다.

광 감지 소자(111)는 입사광을 감지하여 EHP(Electron Hole Pair)를 생성하고, 상기 생성된 EHP는 전달 트랜지스터(113)의 소스 노드에 축적된다.

로우 드라이버(420)는 픽셀 어레이(100)에 활성화된 로우 선택 신호(SEL)를 제공하여 로우 선택 트랜지스터(119)를 턴온(turn-on)시킴으로써 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 로우들 중에서 하나의 로우를 선택하고, 상기 선택된 로우에 활성화된 리셋 제어 신호(RX)를 제공하여 리셋 트랜지스터(115)를 턴온시킨다. 따라서 제1 노드(FD)의 전위는 전원 전압(VDD)이 되고 센싱 트랜지스터(117)가 턴온되어 상기 리셋 성분을 나타내는 제1 아날로그 신호(AS1)가 픽셀(110)로부터 출력된다. 이후, 로우 드라이버(420)는 리셋 제어 신호(RX)를 비활성화시킨다.

한편, 로우 드라이버(420)는 픽셀 어레이(100)에 활성화된 전달 제어 신호(TX)를 제공하여 전달 트랜지스터(113)를 턴온시킴으로써 전달 트랜지스터(113)의 소스 노드에 축적된 EHP의 전자는 제1 노드(FD)로 전달된다. 제1 노드(FD)의 전위는 상기 전달된 EHP의 전자의 양에 따라 변하게 되고 이와 동시에 센싱 트랜지스터(117)의 게이트의 전위도 변하게 된다. 선택 트랜지스터(119)가 턴온 상태이면 제1 노드(FD)의 전위에 상응하는 제2 아날로그 신호(AS2)가 픽셀(110)로부터 출력된다.

이후 로우 드라이버(420)는 다음 로우들에 대해 상기와 같은 동작을 반복하면서 로우 단위로 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)를 순차적으로 출력한다.

다시 도 16을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(410)는 카운트 인에이블 신호(CNT_EN)를 기준 신호 생성부(200)에 제공하여 기준 신호 생성부(200)의 동작을 제어할 수 있다.

기준 신호 생성부(200)는 카운트 인에이블 신호(CNT_EN)가 인에이블(enable)되는 액티브 구간 동안 상기 일정한 크기의 기울기로 하강하는 기준 신호(Vref)를 생성할 수 있다.

도 18은 도 16에 도시된 기준 신호 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 18을 참조하면, 기준 신호 생성부(200a)는 저항(210) 및 전류 생성부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

저항(210)은 전원 전압(VDD)과 전류 생성부(220) 사이에 연결되고, 일정한 크기의 저항값(R)을 가질 수 있다.

전류 생성부(220)는 저항(210)과 접지 전압(VDD) 사이에 연결될 수 있다. 전류 생성부(220)는 제어부(400)로부터 제공되는 카운트 인에이블 신호(CNT_EN)가 인에이블되는 상기 액티브 구간 동안 일정한 속도로 증가하는 기준 전류(Iref)를 생성할 수 있다.

전류 생성부(220)는 정전류원(221), 전류 증폭부(223) 및 전류 제어부(CIU)(225)를 포함하여 구성될 수 있다.

정전류원(221)은 일정한 크기의 정전류(Io)를 생성할 수 있다.

전류 증폭부(223)는 전류 제어부(225)로부터 제공되는 증폭 제어 신호(SW)에 기초하여 정전류(Io)의 크기를 증폭할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 전류 증폭부(223)는 각각이 NMOS(N-type Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터 및 스위치를 포함하는 복수의 전류 미러들로 구성될 수 있다.

전류 제어부(225)는 카운트 인에이블 신호(CNT_EN)에 기초하여 증폭 제어 신호(SW)를 생성하고, 증폭 제어 신호(SW)를 상기 복수의 전류 미러들에 포함되는 상기 스위치들에 제공하여 상기 스위치들을 선택적으로 개폐함으로써 저항(210)을 흐르는 기준 전류(Iref)의 크기를 조절할 수 있다.

기준 신호 생성부(200a)는 저항(210)과 전류 증폭부(223)가 연결되는 노드로부터 기준 신호(Vref)를 출력할 수 있다.

전류 제어부(225)는 상기 스위치들을 모두 개방시킴으로써 최대값을 갖는 기준 신호(Vref)를 출력하고, 카운트 인에이블 신호(CNT_EN)가 인에이블되는 상기 액티브 구간 동안 상기 스위치들을 순차적으로 단락시킴으로써 기준 신호(Vref)의 크기를 하강시킬 수 있다.

도 18에 도시된 기준 신호 생성부(200a)는 도 16의 이미지 센서(10a)에 포함되는 기준 신호 생성부(200)의 일 예를 나타내는 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 기준 신호 생성부(200)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(410)는 카운트 클럭 신호(CLKC), 업-다운 제어 신호(UD) 및 모드 신호(MD)를 아날로그-디지털 변환부(300)에 제공하여 아날로그-디지털 변환부(300)의 동작을 제어할 수 있다.

아날로그-디지털 변환부(300)는 모드 신호(MD)의 논리 레벨에 기초하여 상기 동작 모드를 결정할 수 있다. 예를 들면, 모드 신호(MD)가 제1 논리 레벨인 경우 아날로그-디지털 변환부(300)는 상기 제1 동작 모드로 동작할 수 있고, 모드 신호(MD)가 제2 논리 레벨인 경우 아날로그-디지털 변환부(300)는 상기 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.

아날로그-디지털 변환부(300)는 상기 제1 동작 모드에서 픽셀 어레이(100)로부터 순차적으로 제공되는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)에 기초하여 상기 입사광의 유효 성분을 나타내는 픽셀 데이터(PD)를 생성하고, 상기 제2 동작 모드에서 픽셀 데이터들(PD)에 대해 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터(BPD)를 생성할 수 있다.

컬럼 드라이버(430)는 타이밍 제어기(410)로부터 수신되는 제2 내부 제어 신호(ICON2)에 기초하여 아날로그-디지털 변환부(300)로부터 수신되는 픽셀 데이터들(PD) 또는 비닝 픽셀 데이터들(BPD)을 순차적으로 출력할 수 있다. 컬럼 드라이버(430)로부터 순차적으로 출력되는 픽셀 데이터들(PD) 또는 비닝 픽셀 데이터들(BPD)은 디지털 신호 프로세서 등에 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 아날로그-디지털 변환부(300)는 상기 제2 동작 모드에서 제어부(400)의 제어 하에, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서, 청색 픽셀들(B), 녹색 픽셀들(G) 및 적색 픽셀들(R) 각각에 대해 두 개의 로우들을 선택하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 하나에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 나머지 하나에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택하여 비닝을 수행할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 아날로그-디지털 변환부(300)는 상기 제2 동작 모드에서 제어부(400)의 제어 하에, 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에서, 청색 픽셀들(B), 녹색 픽셀들(G) 및 적색 픽셀들(R) 각각에 대해 두 개의 로우들을 선택하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 하나에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 결정하고, 상기 선택된 두 개의 로우들 중의 나머지 하나에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 결정한 후, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택하여 비닝을 수행할 수 있다.

도 3, 4 및 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 상기 제1 픽셀은 비닝 영역(BA)의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응할 수 있다.

도 19는 도 16에 도시된 아날로그-디지털 변환부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 19에 도시된 아날로그-디지털 변환부(300a)는 복수의 비닝 영역들(BA) 각각이 4*4 개의 픽셀들을 포함하는 경우(즉, n이 2인 경우)에 대한 아날로그-디지털 변환부(300)의 일 예를 나타낸다.

도 19를 참조하면, 아날로그-디지털 변환부(300a)는 비교부(310), 카운터부(330) 및 평균부(370)를 포함할 수 있다.

비교부(310)는 픽셀 어레이(100)의 각각의 컬럼에 연결되는 복수의 비교기(COMP)(311)들을 포함할 수 있다.

복수의 비교기(311)들 각각은 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)와 기준 신호(Vref)의 크기를 비교하여 비교 신호(CMP)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 어레이(100)로부터 제1 아날로그 신호(AS1)가 제공되는 경우, 복수의 비교기(311)들 각각은 기준 신호 생성부(200)로부터 제공되는 기준 신호(Vref)와 픽셀 어레이(100)로부터 제공되는 제1 아날로그 신호(AS1)의 크기를 비교하여 기준 신호(Vref)가 제1 아날로그 신호(AS1)보다 큰 경우 인에이블되고 기준 신호(Vref)가 제1 아날로그 신호(AS1)보다 작은 경우 디스에이블되는 비교 신호(CMP)를 생성할 수 있다. 픽셀 어레이(100)로부터 제2 아날로그 신호(AS2)가 제공되는 경우, 복수의 비교기(311)들 각각은 기준 신호 생성부(200)로부터 제공되는 기준 신호(Vref)와 픽셀 어레이(100)로부터 제공되는 제2 아날로그 신호(AS2)의 크기를 비교하여 기준 신호(Vref)가 제2 아날로그 신호(AS2)보다 큰 경우 인에이블되고 기준 신호(Vref)가 제2 아날로그 신호(AS2)보다 작은 경우 디스에이블되는 비교 신호(CMP)를 생성할 수 있다. 비교 신호(CMP)는 논리 하이 레벨에서 인에이블되고 논리 로우 레벨에서 디스에이블되는 신호일 수 있다.

카운터부(350)는 상기 복수의 비교기(311)들 각각에 연결되는 복수의 카운터(CNT)(351)들을 포함할 수 있다. 복수의 카운터(351)들 각각은 제어부(400)에 포함되는 타이밍 제어기(410)로부터 모드 신호(MD), 카운트 클럭 신호(CLKC) 및 업-다운 제어 신호(UD)를 수신할 수 있다.

복수의 카운터(351)들 각각은 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 업-다운 제어 신호(UD)에 기초하여 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 다운 카운팅(down counting) 또는 업 카운팅(up counting)을 수행하여 카운팅값을 생성할 수 있다. 카운트 클럭 신호(CLKC)는 카운트 인에이블 신호(CNT_EN)가 인에이블되는 상기 액티브 구간 동안에만 토글링되는 신호일 수 있다.

타이밍 제어기(410)는 픽셀 어레이(100)가 제1 아날로그 신호(AS1)를 출력하는 경우 제1 논리 레벨을 갖는 업-다운 제어 신호(UD)를 복수의 카운터(351)들 각각에 제공하여 복수의 카운터(351)들 각각이 다운 카운팅을 수행하도록 제어하고, 픽셀 어레이(100)가 제2 아날로그 신호(AS2)를 출력하는 경우 제2 논리 레벨을 갖는 업-다운 제어 신호(UD)를 복수의 카운터(351)들 각각에 제공하여 복수의 카운터(351)들 각각이 업 카운팅을 수행하도록 제어할 수 있다. 상기 제1 논리 레벨은 논리 하이 레벨이고 상기 제2 논리 레벨은 논리 로우 레벨일 수 있다.

카운터부(350)는 모드 신호(MD)가 제1 논리 레벨인 경우 상기 제1 동작 모드로 동작할 수 있다.

상기 제1 동작 모드에서, 제어부(400)는 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 로우들을 배열된 순서대로 순차적으로 선택할 수 있다. 상기 제1 동작 모드에서, 복수의 카운터(351)들 각각은 픽셀 어레이(100)가 제1 아날로그 신호(AS1)를 출력하는 경우 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 다운 카운팅을 수행하여 제1 카운팅값을 생성하고, 픽셀 어레이(100)가 제2 아날로그 신호(AS2)를 출력하는 경우 상기 제1 카운팅값을 초기값으로 하여 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 업 카운팅을 수행하여 제2 카운팅값을 생성할 수 있다. 복수의 카운터(351)들 각각은 상기 제2 카운팅값을 상응하는 픽셀에 대한 픽셀 데이터(PD)로서 출력할 수 있다.

한편, 카운터부(350)는 모드 신호(MD)가 제2 논리 레벨인 경우 상기 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.

상기 제2 동작 모드에서, 제어부(400)는 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 로우들 중에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 로우들을 연속하여 선택할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 로우들 중에서 비닝을 수행할 픽셀들을 포함하는 로우들을 연속하여 선택할 수 있다.

상기 제2 동작 모드에서, 제어부(400)가 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 로우들 중에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 로우들을 연속하여 선택하는 동안, 복수의 카운터(351)들 각각은 상응하는 컬럼에 상기 선택된 픽셀들 중의 하나가 연결되는 경우 상기 제1 동작 모드에서와 동일한 동작을 수행하여 상기 제2 카운팅값을 생성하여 누적하고, 상응하는 컬럼에 선택되지 않은 픽셀이 연결되는 경우 카운팅 동작을 중단하고 이전까지 누적된 상기 제2 카운팅값을 유지할 수 있다. 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 모든 로우들에 대해 상기 동작이 완료된 이후, 복수의 카운터(351)들 각각은 상기 누적된 제2 카운팅값을 픽셀 데이터(PD)로서 출력할 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3), 제1 내지 제3 적색 픽셀들(R4, R3, R2), 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6) 및 제2 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G7, G8, G3)이 선택된 경우, 제어부(400)는 상기 제2 동작 모드에서 제1 및 제3 로우들(ROW1, ROW3)을 연속하여 선택하고, 그 이후 제4 및 제2 로우들(ROW4, ROW2)을 연속하여 선택할 수 있다.

도 3 및 19를 참조하면, 제어부(400)가 제1 로우(ROW1)를 선택하는 경우, 제1 내지 제4 컬럼들에는 모두 상기 선택된 픽셀들(B1, G1, B2, G2)이 위치한다. 따라서 상기 제1 내지 제4 컬럼들에 연결되는 카운터(351)들 각각은 픽셀 어레이(100)가 제1 아날로그 신호(AS1)를 출력하는 경우 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 다운 카운팅을 수행하여 제1 카운팅값을 생성하고, 픽셀 어레이(100)가 제2 아날로그 신호(AS2)를 출력하는 경우 상기 제1 카운팅값을 초기값으로 하여 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 업 카운팅을 수행하여 제2 카운팅값을 생성할 수 있다.

이후, 제어부(400)가 제3 로우(ROW3)를 선택하는 경우, 제1 및 제4 컬럼들에는 상기 선택된 픽셀들(B3, G6)이 위치하고 제2 및 제3 컬럼들에는 선택되지 않은 픽셀들(G5, B4)이 위치한다.

따라서 상기 제1 및 제4 컬럼들에 연결되는 카운터(351)들 각각은 픽셀 어레이(100)가 제1 아날로그 신호(AS1)를 출력하는 경우 이전에 생성된 상기 제2 카운팅값을 초기값으로 하여 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 다운 카운팅을 수행하여 제3 카운팅값을 생성하고, 픽셀 어레이(100)가 제2 아날로그 신호(AS2)를 출력하는 경우 상기 제3 카운팅값을 초기값으로 하여 비교 신호(CMP)가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호(CLKC)에 동기되어 업 카운팅을 수행하여 제4 카운팅값을 생성할 수 있다.

반면에, 상기 제2 및 제3 컬럼들에 연결되는 카운터(351)들 각각은 이전에 생성된 상기 제2 카운팅값을 유지할 수 있다.

제1 내지 제3 청색 픽셀들(B1, B2, B3) 및 상기 제1 세트의 제1 내지 제3 녹색 픽셀들(G2, G1, G6)을 포함하는 로우들은 제1 및 제3 로우들(ROW1, ROW3)이므로, 제어부(400)가 제1 로우(ROW1) 및 제3 로우(ROW3)를 선택한 이후에 상기 제1 및 제4 컬럼들에 연결되는 카운터(351)들 각각은 상기 제4 카운팅값을 픽셀 데이터(PD)로서 출력하고, 상기 제2 및 제3 컬럼들에 연결되는 카운터(351)들 각각은 상기 제2 카운팅값을 픽셀 데이터(PD)로서 출력할 수 있다.

평균부(370)는 복수의 평균기(AVE)(371)들을 포함할 수 있다. 복수의 평균기(371)들 각각은 상기 제1 동작 모드에서 턴오프되고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 컬럼들에 연결되는 카운터(351)들로부터 출력되는 픽셀 데이터들(PD)을 평균하여 비닝 픽셀 데이터(BPD)를 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 및 제3 컬럼들에 상응하는 카운터들(351)에 연결되는 평균기(371)는 청색 비닝 픽셀 데이터(B_B) 및 제2 녹색 비닝 픽셀 데이터(G2_B)를 교번하여 생성하고, 상기 제2 및 제4 컬럼들에 상응하는 카운터들(351)에 연결되는 평균기(371)는 제1 녹색 비닝 픽셀 데이터(G1_B) 및 적색 비닝 픽셀 데이터(R_B)를 교번하여 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 동작 모드에서 제어부(400)는 복수의 카운터(351)들 각각에 복수의 가중치들(WT)을 제공하고, 복수의 카운터(351)들 각각은 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 제2 카운팅값들에 서로 상이한 가중치(WT)를 적용한 후 누적하여 상기 누적된 카운팅값을 픽셀 데이터(PD)로서 출력할 수 있다.

이 경우, 제어부(400)는 복수의 가중치들(WT)을 사용하여 복수의 평균기(371)들 각각으로부터 생성되는 비닝 픽셀 데이터(BPD)가 나타내는 이미지의 위치를 제어함으로써 비닝 픽셀 데이터들(BPD)을 픽셀 어레이(100)에 균등하게 분산시킬 수 있다.

도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 블록도이다.

도 1의 비닝 방법은 도 20에 도시된 이미지 센서(20)를 통해 수행될 수 있다.

이하, 도 1 내지 14 및 20을 참조하여 이미지 센서(20)의 동작에 대해 설명한다.

도 20을 참조하면, 이미지 센서(20)는 픽셀 어레이(100), 기준 신호 생성부(REF)(200), 아날로그-디지털 변환부(ADC)(500), 비닝부(600) 및 제어부(700)를 포함한다.

아날로그-디지털 변환부(500)는 상기 복수의 픽셀들 각각으로부터 제공되는 아날로그 신호(AS)에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 픽셀 데이터(PD)를 생성한다.

일 실시예에 있어서, 기준 신호 생성부(200)는 일정한 크기의 기울기로 선형적으로 변화하는 기준 신호(Vref)를 생성하고, 아날로그-디지털 변환부(500)는 기준 신호(Vref)를 사용하여 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.

비닝부(600)는 제1 동작 모드에서 픽셀 데이터들(PD)을 통과시켜 출력하고, 제2 동작 모드에서 픽셀 데이터들(PD)에 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터(BPD)를 생성한다.

비닝부(600)는 상기 제2 동작 모드에서 도 1의 비닝 방법을 수행할 수 있다. 즉, 비닝부(600)는 상기 제2 동작 모드에서 픽셀 어레이(100)를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들(BA)로 구분하고(단계 S100), 복수의 비닝 영역들(BA) 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고(단계 S200), 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들(PD)에 대해 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터(BPD)를 생성한다(단계 S300).

제어부(700)는 제1 제어 신호(CON1)를 통해 픽셀 어레이(100)의 동작을 제어하고, 제2 제어 신호(CON2)를 통해 기준 신호 생성부(200)의 동작을 제어하고, 제3 제어 신호(CON3)를 통해 아날로그-디지털 변환부(300)의 동작을 제어하고, 제4 제어 신호(CON4)를 통해 비닝부(600)의 동작을 제어한다. 제어부(700)는 제4 제어 신호(CON4)에 포함되는 모드 신호(MD)를 통해 비닝부(600)의 동작 모드를 결정할 수 있다.

도 1의 비닝 방법에 대해서는 도 1 내지 14를 참조하여 상술하였으므로, 비닝부(600)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 21을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(900)은 이미지 센서(910), 프로세서(920), 저장 장치(STORAGE DEVICE)(930), 메모리 장치(MEMORY DEVICE)(940), 입출력 장치(950) 및 디스플레이 장치(960)를 포함한다. 도 21에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템(900)은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.

이미지 센서(910)는 입사광에 상응하는 이미지 데이터를 생성한다. 디스플레이 장치(960)는 상기 이미지 데이터를 표시한다. 저장 장치(930)는 상기 이미지 데이터를 저장한다. 프로세서(920)는 이미지 센서(910), 디스플레이 장치(960) 및 저장 장치(930)의 동작을 제어한다.

프로세서(920)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라서, 프로세서(920)는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(CPU, Central Processing Unit)일 수 있다. 프로세서(920)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus)를 통하여 저장 장치(930), 메모리 장치(940) 및 입출력 장치(950)에 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 실시예에 따라서, 프로세서(920)는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.

저장 장치(930)는 플래시 메모리 장치(flash memory device), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 및 모든 형태의 비휘발성 메모리 장치 등을 포함할 수 있다.

메모리 장치(940)는 컴퓨팅 시스템(900)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(940)는 동적 랜덤 액세스 메모리(Dynamic Random Access Memory; DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(Static Random Access Memory; SRAM) 등과 같은 휘발성 메모리 장치 및 이피롬(Erasable Programmable Read-Only Memory; EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory; EEPROM) 및 플래시 메모리 장치(flash memory device) 등과 같은 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.

입출력 장치(950)는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 프린터, 디스플레이 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다.

이미지 센서(910)는 상기 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 프로세서(920)와 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

이미지 센서(910)는 픽셀 어레이에 포함되는 복수의 픽셀들로부터 생성되는 복수의 픽셀 데이터들에 대해 비닝을 수행하여 상기 픽셀 어레이에 균등하게 분산되는 비닝 픽셀 데이터들을 생성할 수 있다.

이미지 센서(910)는 도 15에 도시된 이미지 센서(10) 및 도 20에 도시된 이미지 센서(20) 중의 하나로 구현될 수 있다. 도 15에 도시된 이미지 센서(10) 및 도 20에 도시된 이미지 센서(20)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 20을 참조하여 상세히 설명하였으므로 여기서는 이미지 센서(910)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이미지 센서(910)는 다양한 형태들의 패키지로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(910)의 적어도 일부의 구성들은 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), Thin Quad Flatpack(TQFP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.

실시예에 따라서, 이미지 센서(910)는 프로세서(920)와 함께 하나의 칩에 집적될 수도 있고, 서로 다른 칩에 각각 집적될 수도 있다.

한편, 컴퓨팅 시스템(900)은 이미지 센서(910)를 이용하는 모든 컴퓨팅 시스템으로 해석되어야 할 것이다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(900)은 디지털 카메라, 이동 전화기, 피디에이(Personal Digital Assistants; PDA), 피엠피(Portable Multimedia Player; PMP), 스마트폰 등을 포함할 수 있다.

도 22는 도 21의 컴퓨팅 시스템에서 사용되는 인터페이스의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 22를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 MIPI 인터페이스를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치(예를 들어, 이동 전화기, 피디에이(Personal Digital Assistants; PDA), 피엠피(Portable Multimedia Player; PMP), 스마트폰 등)로 구현될 수 있고, 어플리케이션 프로세서(1110), 이미지 센서(1140) 및 디스플레이(1150) 등을 포함할 수 있다.

어플리케이션 프로세서(1110)의 CSI 호스트(1112)는 카메라 시리얼 인터페이스(Camera Serial Interface; CSI)를 통하여 이미지 센서(1140)의CSI 장치(1141)와 시리얼 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, CSI 호스트(1112)는 광 디시리얼라이저(DES)를 포함할 수 있고, CSI 장치(1141)는 광 시리얼라이저(SER)를 포함할 수 있다. 어플리케이션 프로세서(1110)의DSI 호스트(1111)는 디스플레이 시리얼 인터페이스(Display Serial Interface DSI)를 통하여 디스플레이(1150)의 DSI 장치(1151)와 시리얼 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, DSI 호스트(1111)는 광 시리얼라이저(SER)를 포함할 수 있고, DSI 장치(1151)는 광 디시리얼라이저(DES)를 포함할 수 있다.

또한, 컴퓨팅 시스템(1000)은 어플리케이션 프로세서(1110)와 통신을 수행할 수 있는 알에프(Radio Frequency; RF) 칩(1160)을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)의 PHY(1113)와 RF 칩(1160)의 PHY(1161)는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) DigRF에 따라 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 또한, 어플리케이션 프로세서(1110)는 PHY(1161)의 MIPI DigRF에 따른 데이터 송수신을 제어하는 DigRF MASTER(1114)를 더 포함할 수 있고, RF 칩(1160)은 DigRF MASTER(1114)를 통하여 제어되는 DigRF SLAVE(1162)를 더 포함할 수 있다.

한편, 컴퓨팅 시스템(1000)은 지피에스(Global Positioning System; GPS)(1120), 스토리지(1170), 마이크(1180), 디램(Dynamic Random Access Memory; DRAM)(1185) 및 스피커(1190)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(1000)은 초광대역(Ultra WideBand; UWB)(1210), 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN)(1220) 및 와이맥스(Worldwide Interoperability for Microwave Access; WIMAX)(1230) 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 다만, 컴퓨팅 시스템(1000)의 구조 및 인터페이스는 하나의 예시로서 이에 한정되는 것이 아니다.

본 발명은 이미지 센서를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 디지털 TV(Digital Television) 등에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하는 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서의 비닝(binning) 방법에 있어서,
상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 개의 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하는 단계;
상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 상기 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계는,
상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역은 직각 이등변 삼각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 픽셀은 상기 비닝 영역의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제4 항에 있어서, 상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제5 항에 있어서, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는,
상기 제1 내지 제3 픽셀들 각각에 상응하는 제1 내지 제3 픽셀 데이터들에 대해 산술 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제5 항에 있어서, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는,
상기 제1 내지 제3 픽셀들 각각에 상응하는 제1 내지 제3 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제7 항에 있어서, 상기 제1 픽셀 데이터에 적용되는 제1 가중치는 상기 제2 픽셀 데이터에 적용되는 제2 가중치 및 상기 제3 픽셀 데이터에 적용되는 제3 가중치보다 큰 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제8 항에 있어서, 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치는 서로 동일하고, 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 및 상기 제3 가중치의 두 배인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 상기 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하는 단계는,
상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제10 항에 있어서, 상기 제1 픽셀은 상기 비닝 영역의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
제11 항에 있어서, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 기초하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계는,
상기 선택된 픽셀들에 상응하는 픽셀 데이터들에 대해 가중 평균을 수행하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 비닝 방법.
베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되고 각각이 입사광에 응답하여 아날로그 신호를 생성하는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이;
제1 동작 모드에서 상기 복수의 픽셀들 각각으로부터 제공되는 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 픽셀 데이터를 생성하고, 제2 동작 모드에서 상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 개의 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하고, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들로부터 생성되는 상기 아날로그 신호들에 대해 아날로그-디지털 변환 및 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 아날로그-디지털 변환부; 및
상기 픽셀 어레이 및 상기 아날로그-디지털 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 제어부의 제어 하에, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택하여 비닝을 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
삭제
제13 항에 있어서, 상기 제1 픽셀은 상기 비닝 영역의 꼭지점에 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제2 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 로우에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하고, 상기 제3 픽셀은 상기 제1 픽셀과 동일한 컬럼에 위치하고 상기 제1 픽셀과 동일한 컬러를 갖는 픽셀들 중에서 상기 제1 픽셀로부터 가장 멀리 위치하는 픽셀에 상응하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
제13 항에 있어서, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 제어부의 제어 하에, 상기 제1 내지 제3 픽셀들을 연결하여 형성되는 선택 영역에 포함되고 상기 제1 내지 제3 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 모든 픽셀들을 선택하여 비닝을 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
제13 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 로우들을 연속하여 선택하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
제17 항에 있어서, 상기 아날로그-디지털 변환부는,
상기 픽셀 어레이의 각각의 컬럼에 연결되고, 상기 아날로그 신호와 기준 신호의 크기를 비교하여 비교 신호를 생성하는 복수의 비교기들;
상기 복수의 비교기들 각각에 연결되고, 상기 비교 신호가 인에이블되는 동안 카운트 클럭 신호에 동기되어 카운팅을 수행하여 카운팅값을 생성하고, 상기 제1 동작 모드에서 상기 카운팅값을 상기 픽셀 데이터로서 출력하고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 카운팅값들만을 누적하여 상기 누적된 카운팅값을 상기 픽셀 데이터로서 출력하는 복수의 카운터들; 및
상기 제1 동작 모드에서 턴오프되고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들을 포함하는 컬럼들에 연결되는 상기 카운터들로부터 출력되는 상기 픽셀 데이터들을 평균하여 상기 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 복수의 평균기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
제18 항에 있어서, 상기 복수의 카운터들 각각은 상기 제2 동작 모드에서 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 카운팅값들에 서로 상이한 가중치를 적용한 후 누적하여 상기 누적된 카운팅값을 상기 픽셀 데이터로서 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
베이어 패턴(bayer pattern)으로 배치되고 각각이 입사광에 응답하여 아날로그 신호를 생성하는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이;
상기 복수의 픽셀들 각각으로부터 제공되는 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 픽셀 데이터를 생성하는 아날로그-디지털 변환부;
제1 동작 모드에서 상기 픽셀 데이터를 출력하고, 제2 동작 모드에서 상기 픽셀 어레이를 (2n)*(2n)(n은 2이상의 정수) 개의 픽셀들을 포함하는 정사각형 형상의 복수의 비닝 영역들로 구분하고, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에 대해, 적어도 두 개의 로우들 각각으로부터 서로 상이한 개수의 동일한 컬러를 갖는 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들에 상응하는 상기 픽셀 데이터들에 대해 비닝을 수행하여 비닝 픽셀 데이터를 생성하는 비닝부; 및
상기 픽셀 어레이, 상기 아날로그-디지털 변환부 및 상기 비닝부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 비닝부는 상기 제2 동작 모드에서 상기 제어부의 제어 하에, 상기 복수의 비닝 영역들 각각에서, 청색 픽셀들, 녹색 픽셀들 및 적색 픽셀들 각각에 대해 제1 및 제2 로우들을 선택하고, 상기 제1 로우에서 서로 동일한 컬러를 갖는 제1 및 제2 픽셀들을 선택하고, 상기 제2 로우에서 상기 제1 및 제2 픽셀들과 동일한 컬러를 갖는 제3 픽셀을 선택하여 비닝을 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.