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公開番号2025172012
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025076942
出願日2025-05-02
発明の名称イメージセンサー及びその動作方法並びに電子装置
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H04N 25/57 20230101AFI20251113BHJP(電気通信技術)
要約【課題】信号対雑音比が向上されたHDRイメージを生成するイメージセンサー及びその動作方法を提供する。
【解決手段】本発明によるイメージセンサーは、複数のピクセルを含むピクセルアレイと、ピクセルアレイの出力信号に基づいて、第1ピクセルデータ及び第2ピクセルデータを出力するリードアウト回路と、第1ピクセルデータ及び第2ピクセルデータに基づいて、HDRイメージデータを出力するイメージ信号処理部と、を有し、イメージ信号処理部は、第2ピクセルデータに基づいて、第1ピクセルデータの飽和したピクセルデータの中の少なくとも一部を復元した第3ピクセルデータを生成し、第2ピクセルデータ及び第3ピクセルデータに基づいて、HDRイメージデータを出力し、第1ピクセルデータの少なくとも一部は、第2ピクセルデータより高いインテンシティ値を有する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
複数のピクセルを含むピクセルアレイと、
前記ピクセルアレイの出力信号に基づいて、第１ピクセルデータ及び第２ピクセルデータを出力するリードアウト回路と、
前記第１ピクセルデータ及び前記第２ピクセルデータに基づいて、ＨＤＲ（ＨｉｇｈＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）イメージデータを出力するイメージ信号処理部と、を有し、
前記イメージ信号処理部は、
前記第２ピクセルデータに基づいて、前記第１ピクセルデータの飽和したピクセルデータの中の少なくとも一部を復元した第３ピクセルデータを生成し、
前記第２ピクセルデータ及び前記第３ピクセルデータに基づいて、前記ＨＤＲイメージデータを出力し、
前記第１ピクセルデータの少なくとも一部は、前記第２ピクセルデータより高いインテンシティ値を有することを特徴とするイメージセンサー。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記第１ピクセルデータは、第１露光時間に対応し、
前記第２ピクセルデータは、第２露光時間に対応し、
前記第１露光時間は、前記第２露光時間より長いことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項３】
前記第１ピクセルデータは、第１変換利得に対応し、
前記第２ピクセルデータは、第２変換利得に対応し、
前記第１変換利得は、前記第２変換利得より高い変換利得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ー。
【請求項４】
前記ピクセルアレイは、同一時間露光された複数のピクセルに基づいて、第１ピクセル信号及び第２ピクセル信号を出力し、
前記リードアウト回路は、
前記第１ピクセル信号に基づいて、前記第１ピクセルデータを出力し、
前記第２ピクセル信号に基づいて、前記第２ピクセルデータを出力することを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記ピクセルアレイは、
第１ピクセル信号及び前記第１ピクセル信号に関連付けられた第１リセット信号を出力し、
第２ピクセル信号及び前記第２ピクセル信号に関連付けられた第２リセット信号を出力し、
前記リードアウト回路は、
前記第１ピクセル信号及び前記第１リセット信号に基づいて、前記第１ピクセルデータを出力し、
前記第２ピクセル信号及び前記第２リセット信号に基づいて、前記第２ピクセルデータを出力することを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記第１ピクセルデータ及び前記第２ピクセルデータは、前記複数のピクセルのカラーフィルターアレイに基づいたモザイクパターンを有するピクセルデータであり、
前記イメージ信号処理部は、前記第１ピクセルデータ及び前記第２ピクセルデータに基づいて、前記カラーフィルターアレイに対応される複数の色チャンネル間の少なくとも１つの色比率を決定し、
前記イメージ信号処理部は、前記少なくとも１つの色比率及び前記第２ピクセルデータに基づいて、前記第１ピクセルデータの前記飽和したピクセルデータの中の少なくとも一部を復元した前記第３ピクセルデータを生成することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項７】
前記少なくとも１つの色比率は、前記第１ピクセルデータの前記飽和したピクセルデータごとに互いに異なることを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサー。
【請求項８】
前記複数の色チャンネルは、第１色チャンネル、第２色チャンネル、及び第３色チャンネルを含み、
前記第１ピクセルデータの前記飽和したピクセルデータは、第１サブピクセルのピクセルデータを含み、
前記第１サブピクセルは、前記第１色チャンネルに関連付けられたピクセルであり、
前記イメージ信号処理部は、前記第１サブピクセルに対応する第１色比率及び第２色比率の中の少なくとも１つに基づいて、前記第１サブピクセルのピクセルデータを復元し、
前記第１色比率は、前記第２色チャンネルに対する前記第１色チャンネルの比率であり、
前記第２色比率は、第３色チャンネルに対する前記第１色チャンネルの比率であることを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサー。
【請求項９】
前記イメージ信号処理部は、
前記第１ピクセルデータをデモザイク（ｄｅｍｏｓａｉｃ）処理して、前記第２色チャンネルに関連付けられた第２サブピクセルのピクセルデータ、及び前記第３色チャンネルに関連付けられた第３サブピクセルのピクセルデータを生成し、
前記第２サブピクセルのピクセルデータに前記第１色比率を反映した第１値、及び前記第３サブピクセルのピクセルデータに前記第２色比率を反映した第２値の中の少なくとも１つに基づいて、前記第１サブピクセルのピクセルデータを復元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ー。
【請求項１０】
前記イメージ信号処理部は、
前記第１ピクセルデータの少なくとも一部及び前記第２ピクセルデータの少なくとも一部をデモザイク処理した第４ピクセルデータ及び第５ピクセルデータを生成し、
前記第４ピクセルデータ及び前記第５ピクセルデータに基づいて、少なくとも１つの色比率を決定し、
前記第４ピクセルデータ及び前記少なくとも１つの色比率に基づいて、前記第１ピクセルデータの飽和したピクセルデータを復元した前記第３ピクセルデータを生成し、
前記少なくとも１つの色比率は、前記第１ピクセルデータを構成する複数の色チャンネル間の関係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ー。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサー（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＩｍａｇｅＳｅｎｓｏｒ）に関し、特に、ＨＤＲ（ＨｉｇｈＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）イメージを生成するイメージセンサーに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーは、光信号を電気信号に変換させる装置である。
イメージセンサーは、解像度を高めるためのピクセルのサイズを減少させながらも、多様な照度環境でイメージ画質改善のためにダイナミックレンジを向上させる方向に発展している。
ＨＤＲイメージを生成するための様々なイメージセンサーの技術が存在する。
従って、イメージセンサーが生成するＨＤＲイメージの品質の向上が継続的に課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１１，０２５，８４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来のイメージセンサー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、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）が向上されたＨＤＲイメージを生成するイメージセンサー及びその動作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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ーは、複数のピクセルを含むピクセルアレイと、前記ピクセルアレイの出力信号に基づいて、第１ピクセルデータ及び第２ピクセルデータを出力するリードアウト回路と、前記第１ピクセルデータ及び前記第２ピクセルデータに基づいて、ＨＤＲ（ＨｉｇｈＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）イメージデータを出力するイメージ信号処理部と、を有し、前記イメージ信号処理部は、前記第２ピクセルデータに基づいて、前記第１ピクセルデータの飽和したピクセルデータの中の少なくとも一部を復元した第３ピクセルデータを生成し、前記第２ピクセルデータ及び前記第３ピクセルデータに基づいて、前記ＨＤＲイメージデータを出力し、前記第１ピクセルデータの少なくとも一部は、前記第２ピクセルデータより高いインテンシティ値を有することを特徴とする。
【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ーの動作方法は、ピクセルアレイの複数のピクセルが、ピクセル信号及びリセット信号を出力する段階と、リードアウト回路が、前記ピクセル信号及び前記リセット信号に基づいて、第１ピクセルデータ及び第２ピクセルデータを出力する段階と、イメージ信号処理部が、前記第１ピクセルデータの色チャンネル間の色比率に基づいて前記第１ピクセルデータの飽和したピクセルデータの中の少なくとも一部を復元した第３ピクセルデータを生成し、前記第２ピクセルデータ及び前記第３ピクセルデータに基づいて前記ＨＤＲイメージデータを出力する段階と、を有し、前記第１ピクセルデータの少なくとも一部は、前記第２ピクセルデータより高いインテンシティ値を有することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明による電子装置は、複数のピクセルが出力したピクセル信号に基づいたイメージデータを出力するイメージセンサーと、前記イメージピクセルデータを受信し、前記イメージデータに基づいたイメージをディスプレイ装置で出力するか、或いは、格納装置に格納するプロセッサと、を有し、前記イメージセンサーは、前記ピクセル信号に基づいて、第１ピクセルデータ及び第２ピクセルデータを出力するリードアウト回路と、前記第１ピクセルデータ及び前記第２ピクセルデータに基づいて、ＨＤＲ（ＨｉｇｈＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）イメージデータを出力するイメージ信号処理部と、を含み、前記イメージ信号処理部は、前記第２ピクセルデータに基づいて、前記第１ピクセルデータの飽和したピクセルデータの中の少なくとも一部を復元した第３ピクセルデータを生成し、前記第２ピクセルデータ及び前記第３ピクセルデータに基づいて、前記ＨＤＲイメージデータを出力し、前記第１ピクセルデータの少なくとも一部は、前記第２ピクセルデータより高いインテンシティ値を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るイメージセンサー及びその動作方法並びに電子装置によれば、第１ピクセルデータの飽和したピクセルデータの少なくとも一部を復元することによって、第１ピクセルデータ及び第２ピクセルデータに基づいて、生成されたＨＤＲイメージの信号対雑音比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示すブロック図である。
ＨＤＲイメージの照度に応じた信号対雑音比の変化を示すグラフである。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセル配置を示す図である。
図３の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルの回路図である。
図５の実施形態によるイメージセンサーのピクセルの動作タイミング図である。
図５の実施形態によるイメージセンサーのピクセルの動作タイミング図である。
本発明の一実施形態によるイメージ信号処理部の概略構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるイメージ信号処理部が飽和したピクセルを復元する過程を概念的に説明するための図である。
本発明の一実施形態による補償ユニットの概略構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるデモザイクブロックの動作を概念的に説明するための図である。
本発明の一実施形態によるイメージ色比率ブロックが色比率を決定する過程を概念的に説明するための図である。
本発明の一実施形態によるイメージ信号処理部の概略構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態による併合ユニットの動作を概念的に説明するための図である。
本発明の一実施形態による補償ユニットの概略構成を示すブロック図である。
図１４の実施形態によるデモザイクブロックの動作を概念的に説明するための図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセル配置を示す図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す斜視図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す斜視図である。
本発明の一実施形態による電子装置の概略構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの動作方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係るイメージセンサー及びその動作方法並びに電子装置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。
（【００１１】以降は省略されています）

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