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KR101332689B1 - Image sensor and method for converting output pattern of image sensor - Google Patents

Image sensor and method for converting output pattern of image sensor Download PDF

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Publication number
KR101332689B1
KR101332689B1 KR1020120045367A KR20120045367A KR101332689B1 KR 101332689 B1 KR101332689 B1 KR 101332689B1 KR 1020120045367 A KR1020120045367 A KR 1020120045367A KR 20120045367 A KR20120045367 A KR 20120045367A KR 101332689 B1 KR101332689 B1 KR 101332689B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
pixel
column
green
panchromatic
Prior art date
Application number
KR1020120045367A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130122214A (en
Inventor
조진호
양승일
Original Assignee
클레어픽셀 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 클레어픽셀 주식회사 filed Critical 클레어픽셀 주식회사
Priority to KR1020120045367A priority Critical patent/KR101332689B1/en
Publication of KR20130122214A publication Critical patent/KR20130122214A/en
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/4015Image demosaicing, e.g. colour filter arrays [CFA] or Bayer patterns

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

이미지 센서 및 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법이 개시된다. 이미지 센서는, 팬크로매틱 픽셀 및 컬러 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들이 2차원 어레이로 구성되어 RGBP 패턴의 이미지 정보를 출력하는 픽셀 어레이부; 및 상기 RGBP 패턴의 팬크로매틱 픽셀을 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀로 변환하여 베이어 패턴(Bayer pattern)인 RGB 패턴의 이미지 정보를 출력하는 패턴 변환부를 포함한다. 본 발명에 의해, RGBP 패턴의 이미지 정보가 종래의 베이어 패턴인 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하여 출력함으로써 종래의 이미지 시그널 프로세서 및 후단 프로세서에서의 영상 처리가 용이해질 수 있다.An image sensor and a method of converting an output pattern of the image sensor are disclosed. The image sensor may include: a pixel array unit configured to output a plurality of pixels including a panchromatic pixel and a color pixel in a two-dimensional array to output image information of an RGBP pattern; And a pattern converter configured to convert the panchromatic pixel of the RGBP pattern into a pixel having a green (G) color value and output image information of an RGB pattern that is a Bayer pattern. According to the present invention, image processing in the conventional image signal processor and the rear end processor may be facilitated by converting the image information of the RGBP pattern into image information of the RGB pattern, which is a conventional Bayer pattern.

Description

이미지 센서 및 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법{Image sensor and method for converting output pattern of image sensor}Image sensor and method for converting output pattern of image sensor}

본 발명은 이미지 센서 및 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an image sensor and a method of converting an output pattern of the image sensor.

비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등과 같이 촬상 기능을 구비한 디지털 장치는 일반적으로 컬러 필터 어레이를 가지는 이미지 센서를 구비하고 있다.Digital devices with imaging functions, such as video cameras, digital still cameras, and the like, generally include an image sensor having an array of color filters.

이미지 센서는 2차원 어레이로 배열된 다수의 픽셀(예를 들어, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 어느 하나의 컬러 값을 가지는 컬러 픽셀)들을 포함하고, 픽셀들 상부에 컬러 필터 어레이(CFA)를 형성함으로써 컬러 이미지를 생성하도록 구성된다. 이미지 센서에 일반적으로 이용되는 타입의 CFA 패턴은 베이어(Bayer) 패턴으로서 미국특허 제3,971,065호 등에 개시되고 있다. 베이어 CFA 패턴은 각 픽셀에게 가시 스펙트럼의 3개의 지정된 부분들(예를 들어, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)) 중 하나에 대해 우세한 민감도를 나타내는 컬러 광 응답을 제공한다. The image sensor includes a plurality of pixels (eg, color pixels having a color value of any one of red (R), green (G) and blue (B)) arranged in a two-dimensional array, on top of the pixels. And generate a color image by forming a color filter array (CFA). CFA patterns of the type commonly used in image sensors are disclosed in US Pat. No. 3,971,065 as Bayer patterns. The Bayer CFA pattern provides each pixel with a color light response that is predominantly sensitive to one of three designated portions of the visible spectrum (eg, red (R), green (G), and blue (B)).

베이어 CFA 패턴을 가지는 이미지 센서를 이용하여 캡쳐된 이미지는 각 픽셀에서 단지 하나의 컬러를 가지고 있으므로, 풀(full) 컬러 이미지를 생성하기 위해 각 픽셀에서의 누락된 컬러 값들이 인접한 픽셀들의 컬러 값들로부터 보간(interpolation)된다. 보간 처리에 대해서는 미국특허 제5,652,621호 등에 상세히 설명되고 있으며, 이는 당업자에게 자명한 사항이다.Since an image captured using an image sensor with a Bayer CFA pattern has only one color at each pixel, the missing color values at each pixel are derived from the color values of adjacent pixels to produce a full color image. Interpolated. Interpolation is described in detail in US Pat. No. 5,652,621 and the like, which is obvious to those skilled in the art.

도 1에는 일반적인 RGB 패턴이 도시되어 있고, 도 2에는 보간 처리를 위해 인접한 픽셀들의 컬러 값들이 이용되는 과정이 도시되어 있다.FIG. 1 illustrates a general RGB pattern, and FIG. 2 illustrates a process in which color values of adjacent pixels are used for interpolation processing.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 이미지 센서에서 출력되는 RGB 패턴은 제1 행(Row) 및 제3 행 등에 청색(B), 녹색(G), 청색(B), 녹색(G)의 형태로 컬러 값들이 교번되고, 제2 행(Row) 및 제4 행 등에 녹색(G), 적색(R), 녹색(G), 적색(R)의 형태로 컬러 값들이 교번된다.As shown in FIG. 1, the RGB pattern output from the general image sensor is colored in the form of blue (B), green (G), blue (B), and green (G) in the first row and the third row. The values are alternated, and the color values are alternated in the form of green (G), red (R), green (G), and red (R) in the second row and the fourth row.

또한, 풀(full) 컬러 이미지를 생성하기 위해 각 픽셀에서의 누락된 컬러 값들이 인접한 픽셀들의 컬러 값들로부터 보간 처리하는 도 2를 참조하면, 중심에 위치한 R 픽셀의 G 성분은 하기 수학식 1과 같이 산출될 수 있다. 당업자는 하기 수학식 1을 참조하여 다른 컬러 값들에 대한 보간 처리에 대해서도 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
Further, referring to FIG. 2 in which missing color values at each pixel are interpolated from color values of adjacent pixels to produce a full color image, the G component of the centrally located R pixel is Can be calculated as Those skilled in the art will be able to easily understand the interpolation process for other color values with reference to Equation 1 below.

Figure 112012034448268-pat00001
Figure 112012034448268-pat00001

그리고, 미국특허 제8,139,130호는 일부 픽셀들에게 팬크로매틱(panchromatic) 광 응답을 제공하는 패턴들을 포함하는 개선된 CFA 패턴들을 개시하고 있다. 팬크로매틱 광 응답은 선택된 세트의 컬러 광 응답들에서 표현되는 스펙트럼 민감도들보다 더 넓은 스펙트럼 민감도를 가지고 있고, 예를 들면 실질적으로 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 높은 민감도를 가질 수도 있다. In addition, U.S. Patent No. 8,139,130 discloses improved CFA patterns including patterns that provide panchromatic light response to some pixels. The panchromatic optical response has a broader spectral sensitivity than the spectral sensitivitys represented in the selected set of color optical responses, and may for example have a high sensitivity over substantially the entire visible spectrum.

도 3에는 일반적인 RGBP 패턴이 예시되어 있다. 즉, CFA 패턴을 어떻게 구성하는지에 따라 RGBP 패턴은 예시된 패턴 A 내지 E 등으로 다양할 수 있다.3 illustrates a general RGBP pattern. That is, depending on how the CFA pattern is configured, the RGBP pattern may vary from the illustrated patterns A to E and the like.

개선된 CFA 패턴들로 구성된 이미지 센서들은 더 큰 광 민감도를 나타내고, 따라서 낮은 장면 조명(lighting), 짧은 노출 시간, 작은 개구 또는 이미지 센서에 도달하는 광의 양에 대한 다른 제한들과 관련되는 어플리케이션들에 이용하는데 매우 적합하다.Image sensors composed of improved CFA patterns exhibit greater light sensitivity and are therefore suitable for applications involving low scene lighting, short exposure times, small apertures, or other restrictions on the amount of light reaching the image sensor. It is very suitable to use.

그러나, 가시광 및 적외광을 수광하는 픽셀인 팬크로매틱 픽셀을 포함하는 RGBP 센서의 경우, 기존의 RGB 패턴의 이미지 정보를 처리하는 이미지 시그널 프로세서(ISP, Image Signal Processor)에서 컬러 변환(Bayer to RGB color conversion)을 수행하는 경우 이미지의 색상이 틀어지게 되어 RGBP 패턴 처리에 적합한 이미지 시그널 프로세서를 별도로 요구하는 문제점이 있었다.
However, in the case of an RGBP sensor including a panchromatic pixel, which is a pixel for receiving visible and infrared light, a color conversion (Bayer to RGB color conversion) is performed in an image signal processor (ISP) that processes image information of an existing RGB pattern. ), The color of the image is distorted, which requires a separate image signal processor suitable for RGBP pattern processing.

본 발명은 RGBP 패턴의 이미지 정보가 종래의 베이어 패턴인 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하여 출력함으로써 종래의 이미지 시그널 프로세서 및 후단 프로세서에서의 영상 처리가 용이해질 수 있도록 하는 이미지 센서 및 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention converts the image information of the RGBP pattern into image information of the RGB pattern, which is a conventional Bayer pattern, and outputs the image pattern of the image sensor and the image sensor to facilitate image processing in the conventional image signal processor and the rear end processor. It is to provide a conversion method.

본 발명은 일반적인 RGB 센서용 이미지 시그널 프로세서를 그대로 사용할 수 있도록 함으로써 RGBP 센서의 범용성을 확보할 수 있도록 하는 이미지 센서 및 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an image sensor and an output pattern conversion method of the image sensor to ensure the general purpose of the RGBP sensor by making it possible to use a general image signal processor for the RGB sensor.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이미지 센서에 있어서, 팬크로매틱(Panchromatic) 픽셀 및 컬러 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들이 2차원 어레이로 구성되어 RGBP 패턴의 이미지 정보를 출력하는 픽셀 어레이부; 및 상기 RGBP 패턴의 팬크로매틱 픽셀을 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀로 변환하여 베이어 패턴(Bayer pattern)인 RGB 패턴의 이미지 정보를 출력하는 패턴 변환부를 포함하는 이미지 센서가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor, comprising: a pixel array unit configured to output a plurality of pixels including a panchromatic pixel and a color pixel in a two-dimensional array to output image information of an RGBP pattern; And a pattern converting unit configured to convert the panchromatic pixel of the RGBP pattern into a pixel having a green (G) color value and output image information of an RGB pattern that is a Bayer pattern.

상기 RGBP 패턴의 이미지 정보는, 녹색(G) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 청색(B) 및 팬크로매틱(P)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하고, 상기 제1열과 상기 제2열이 열(column) 방향으로 교번하도록 배치될 수 있다.The image information of the RGBP pattern includes a first column arranged so that color values of green (G) and red (R) alternate in a row direction, and color values of blue (B) and panchromatic (P) rows. And a second column that is alternately arranged in the) direction, and the first column and the second column may be alternately arranged in a column direction.

상기 패턴 변환부는 변환 대상이 되는 팬크로매틱 픽셀(G(P))을 수학식 G(P) = (G1+G2+G3+G4)/4를 이용하여 녹색(G) 컬러 값을 가지는 픽셀로 변환할 수 있다. 여기서, 상기 G1 내지 상기 G4는 상기 변환 대상인 팬크로매틱 픽셀에 최근접된 4개의 픽셀의 녹색(G) 컬러값일 수 있다.
The pattern converter may convert the panchromatic pixel G (P) to be converted into a pixel having a green color value using Equation G (P) = (G1 + G2 + G3 + G4) / 4. Can be. Here, the G1 to G4 may be green (G) color values of four pixels closest to the panchromatic pixel to be converted.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법에 있어서, 팬크로매틱(Panchromatic) 픽셀 및 컬러 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들이 2차원 어레이로 구성된 픽셀 어레이부가 RGBP 패턴의 이미지 정보를 출력하는 단계; 및 패턴 변환부가 상기 RGBP 패턴의 팬크로매틱 픽셀을 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀로 변환하여 베이어 패턴(Bayer pattern)인 RGB 패턴의 이미지 정보를 출력하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법을 제공한다. According to another aspect of the invention, in the output pattern conversion method of the image sensor, the pixel array unit comprising a plurality of pixels including a panchromatic pixel and color pixels in a two-dimensional array outputting the image information of the RGBP pattern ; And a pattern conversion unit converting the panchromatic pixel of the RGBP pattern into a pixel having a green (G) color value and outputting image information of an RGB pattern that is a Bayer pattern. to provide.

상기 RGBP 패턴의 이미지 정보는, 녹색(G) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 청색(B) 및 팬크로매틱(P)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하고, 상기 제1열과 상기 제2열이 열(column) 방향으로 교번하도록 배치될 수 있다.The image information of the RGBP pattern includes a first column arranged so that color values of green (G) and red (R) alternate in a row direction, and color values of blue (B) and panchromatic (P) rows. And a second column that is alternately arranged in the) direction, and the first column and the second column may be alternately arranged in a column direction.

상기 패턴 변환부는 변환 대상이 되는 팬크로매틱 픽셀(G(P))을 수학식 G(P) = (G1+G2+G3+G4)/4를 이용하여 녹색(G) 컬러 값을 가지는 픽셀로 변환할 수 있다. 여기서, 상기 G1 내지 상기 G4는 상기 변환 대상인 팬크로매틱 픽셀에 최근접된 4개의 픽셀의 녹색(G) 컬러값일 수 있다.
The pattern converter may convert the panchromatic pixel G (P) to be converted into a pixel having a green color value using Equation G (P) = (G1 + G2 + G3 + G4) / 4. Can be. Here, the G1 to G4 may be green (G) color values of four pixels closest to the panchromatic pixel to be converted.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, RGBP 패턴의 이미지 정보가 종래의 베이어 패턴인 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하여 출력함으로써 종래의 이미지 시그널 프로세서 및 후단 프로세서에서의 영상 처리가 용이해질 수 있는 효과가 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the image information of the RGBP pattern is converted into image information of the RGB pattern, which is a conventional Bayer pattern, and output.

또한 일반적인 RGB 센서용 이미지 시그널 프로세서를 그대로 사용할 수 있도록 함으로써 RGBP 센서의 범용성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
In addition, the general purpose of the RGBP sensor can be secured by allowing the user to use an image signal processor for a general RGB sensor.

도 1은 일반적인 RGB 패턴을 나타낸 도면.
도 2는 보간 처리를 위해 인접한 픽셀들의 컬러 값들이 이용되는 과정을 나타낸 도면.
도 3은 일반적인 RGBP 패턴을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RGBP 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬크로매틱(panchromatic) 픽셀에 대한 보간 처리 방법을 나타낸 도면.
1 shows a general RGB pattern.
2 illustrates a process in which color values of adjacent pixels are used for interpolation processing.
3 is a diagram illustrating a general RGBP pattern.
4 is a view schematically showing the configuration of an RGBP sensor according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates a method of interpolation processing for panchromatic pixels according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

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. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms " part, "" unit," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RGBP 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬크로매틱(panchromatic) 픽셀에 대한 보간 처리 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration of an RGBP sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating an interpolation processing method for panchromatic pixels according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, RGBP 센서(410)는 RGBP 패턴의 이미지 정보를 출력하는 픽셀 어레이부(430) 및 RGBP 패턴의 이미지 정보를 베이어 패턴(Bayer pattern)의 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환(RGBP to Bayer RGB color conversion)하여 출력하는 패턴 변환부(440)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the RGBP sensor 410 converts the pixel array unit 430 for outputting image information of the RGBP pattern and the image information of the RGBP pattern into image information of the RGB pattern of the Bayer pattern (RGBP to Bayer RGB color conversion) and outputs a pattern conversion unit 440.

RGBP 센서(410), RGB 센서 등의 이미지 센서는 2차원 어레이로 배열된 다수의 픽셀들을 포함하고, 픽셀들 상부에 컬러 필터 어레이(CFA)를 형성함으로써 컬러 이미지를 생성하도록 구성된다. An image sensor, such as an RGBP sensor 410, an RGB sensor, includes a plurality of pixels arranged in a two dimensional array, and is configured to generate a color image by forming a color filter array (CFA) over the pixels.

RGB 센서는 예를 들어, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 필터 중 어느 하나를 픽셀들 상부에 각각 형성하여 상응하는 빛 이외의 빛은 차단한다. 그러나 이는 빛의 사용 효율을 감소시키는 원인이 되기 때므로, RGBP 센서(420)는 빛의 사용 효율을 높여 저조도 환경에서도 보다 선명한 이미지 출력이 가능하도록 제안된 이미지 센서이다. 즉, RGBP 센서(410)는 필터가 형성되지 않아 가시광부터 적외광까지 모두 입력으로 받아들이는 복수의 팬크로매틱(panchromatic) 픽셀을 포함하고 있으며, 해당 픽셀을 이용하여 빛의 사용 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.The RGB sensor, for example, forms one of red (R), green (G), and blue (B) filters on the pixels, respectively, to block light other than the corresponding light. However, since this causes a decrease in the use efficiency of light, the RGBP sensor 420 is an image sensor proposed to enable a clearer image output even in a low light environment by increasing the use efficiency of light. That is, the RGBP sensor 410 includes a plurality of panchromatic pixels that receive all inputs from visible light to infrared light because no filter is formed, and the use of the pixels can increase the efficiency of light use. There is this.

그러나, RGBP 센서(410)에서 출력하는 RGBP 패턴의 이미지 정보는 종래의 RGB 패턴의 이미지 정보를 처리하는 이미지 시그널 프로세서(420)에 의해 처리할 때 이미지의 색상이 틀어지는 문제가 있어, 전술한 패턴 변환부(440)가 RGBP 패턴의 이미지 정보를 베이어 패턴(Bayer pattern)의 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하여 이미지 시그널 프로세서(420)로 제공한다.However, when the image information of the RGBP pattern output from the RGBP sensor 410 is processed by the image signal processor 420 which processes the image information of the conventional RGB pattern, the color of the image is distorted. The unit 440 converts the image information of the RGBP pattern into the image information of the RGB pattern of the Bayer pattern and provides the image information to the image signal processor 420.

패턴 변환부(440)에 의해 베이어 패턴으로 변환된 이미지 정보는 RGB 패턴의 이미지 정보를 처리하는 종래의 이미지 시그널 프로세서(ISP, Image Signal Processor)(420)에 의해 처리된다. 촬상 기능을 구비한 디지털 장치가 이미지 센서로부터 이미지 정보를 입력받아 처리하기 위한 이미지 시그널 프로세서(420) 이외에, 이미지 시그널 프로세서(420)에 의해 처리된 데이터를 인코딩하는 등의 처리를 수행하는 멀티미디어 프로세서 등을 더 포함할 수 있음은 당연하며, 이들의 구성 및 기능은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 설명은 생략한다.The image information converted into the Bayer pattern by the pattern converter 440 is processed by a conventional image signal processor (ISP) 420 which processes image information of the RGB pattern. In addition to the image signal processor 420 for receiving and processing image information from an image sensor by a digital device having an imaging function, a multimedia processor for performing processing such as encoding data processed by the image signal processor 420. Naturally, it may be further included, and their configuration and function will be apparent to those skilled in the art, and description thereof will be omitted.

패턴 변환부(440)가 RGBP 패턴의 이미지 정보를 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하는 방법이 도 5에 도시되어 있다. FIG. 5 illustrates a method in which the pattern converter 440 converts image information of an RGBP pattern into image information of an RGB pattern.

도 5에는 녹색(G) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 청색(B) 및 팬크로매틱(P)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하되, 제1열과 제2열이 열(column) 방향으로 교번하도록 배치되는 경우가 도시되어 있다. 그러나, RGBP 패턴의 이미지 정보는 청색(B) 및 녹색(G)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 팬크로매틱(P) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하는 등으로 다양할 수 있음은 당연하다.5, the first column in which the color values of green (G) and red (R) are alternately arranged in the row direction, and the color values of the blue (B) and panchromatic (P) alternate in the row direction. A case in which a second column is arranged, is arranged such that the first column and the second column are alternately arranged in a column direction. However, in the image information of the RGBP pattern, the first column arranged so that the color values of blue (B) and green (G) alternate in the row direction, and the color values of the panchromatic (P) and red (R) rows. Of course, it may be various, such as including a second row arranged alternately in the) direction.

패턴 변환부(440)는 하기 수학식 2를 이용하여 RGBP 패턴의 픽셀들 중 팬크로매틱(panchromatic) 픽셀의 컬러 값을 녹색(G) 컬러값으로 변환하여 일반적인 베이어 패턴인 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하여 출력한다.
The pattern converter 440 converts a color value of a panchromatic pixel among the pixels of the RGBP pattern into a green color by converting the color value of the RGB pattern, which is a general Bayer pattern, into image information of the RGB pattern. Output

Figure 112012034448268-pat00002
Figure 112012034448268-pat00002

여기서, G1 내지 G4는 변환 대상인 팬크로매틱 픽셀의 대각선 방향에 각각 인접된 4개의 픽셀의 녹색(G) 컬러값을 각각 나타낸다.Here, G1 to G4 represent green (G) color values of four pixels respectively adjacent to the diagonal direction of the panchromatic pixel to be converted.

이외의 나머지 픽셀의 컬러값들은 베이어 패턴의 RGB 패턴을 만족하므로 그대로 사용된다.The color values of the other pixels are used as they are because they satisfy the RGB pattern of the Bayer pattern.

이미지 시그널 프로세서(420)는 패턴 변환부(440)에 의해 변환된 베이어 패턴의 RGB 이미지 정보를 입력받고, 각 픽셀의 컬러 값을 조합하거나 보정하는 등의 방법으로 개별 픽셀의 RGB 성분을 결정하는 컬러 인터폴레이션(color interpolation) 처리를 수행한다.The image signal processor 420 receives RGB image information of the Bayer pattern converted by the pattern converter 440, and determines a RGB component of each pixel by combining or correcting color values of each pixel. Color interpolation processing is performed.

이와 같이, 본 실시예는 RGBP 센서(410)가 RGBP 패턴인 이미지 정보를 RGB 패턴의 이미지 정보로 변환하여 출력함으로써 저조도 환경에서의 장점을 활용할 수 있을 뿐 아니라, 종래의 RGB 이미지 센서용 이미지 시그널 프로세서를 그대로 사용할 수 있어 RGBP 센서(410)의 범용성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
As described above, in the present embodiment, the RGBP sensor 410 converts the image information of the RGBP pattern into image information of the RGB pattern and outputs the image information of the RGB pattern. Since it can be used as it is there is an advantage that can ensure the versatility of the RGBP sensor 410.

상술한 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법은 이미지 센서에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
Of course, the above-described output pattern conversion method of the image sensor may be performed by an automated procedure in a time-series order by a program embedded in or installed in the image sensor. The codes and code segments that make up the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the program is stored in a computer readable medium readable by the digital processing apparatus, and is read and executed by the digital processing apparatus to implement the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a carrier wave medium.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

410 : RGBP 센서
420 : 이미지 시그널 프로세서
430 : 픽셀 어레이부
440 : 패턴 변환부
410 RGBP sensor
420: image signal processor
430: pixel array unit
440: pattern conversion unit

Claims (6)

이미지 센서에 있어서,
팬크로매틱(Panchromatic) 픽셀 및 컬러 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들이 2차원 어레이로 구성되어 RGBP 패턴의 이미지 정보를 출력하는 픽셀 어레이부; 및
상기 RGBP 패턴의 팬크로매틱 픽셀을 변환 대상이 되는 팬크로매틱 픽셀의 주변에 최근접되도록 배치된 4개의 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀들을 이용하여 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀로 변환하여 베이어 패턴(Bayer pattern)인 RGB 패턴의 이미지 정보를 출력하는 패턴 변환부를 포함하는 이미지 센서.
In the image sensor,
A pixel array unit configured to output an image information of an RGBP pattern by forming a plurality of pixels including a panchromatic pixel and a color pixel in a two-dimensional array; And
Bayer pattern by converting the panchromatic pixel of the RGBP pattern into a pixel having a green (G) color value by using pixels having four green (G) color values disposed to be closest to the periphery of the panchromatic pixel to be converted. Bayer pattern) Image sensor including a pattern conversion unit for outputting the image information of the RGB pattern.
제1항에 있어서,
상기 RGBP 패턴의 이미지 정보는,
녹색(G) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 청색(B) 및 팬크로매틱(P)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하거나,
청색(B) 및 녹색(G)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 팬크로매틱(P) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하고,
상기 제1열과 상기 제2열이 열(column) 방향으로 교번하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 1,
Image information of the RGBP pattern,
A first column in which color values of green (G) and red (R) are alternately arranged in a row direction, and a first column in which color values of blue (B) and panchromatic (P) are alternately arranged in a row direction Include two columns,
A first column in which color values of blue (B) and green (G) are alternately arranged in a row direction, and a first column arranged so that color values of panchromatic (P) and red (R) alternate in a row direction Contains two columns,
And the first column and the second column are alternately arranged in a column direction.
제2항에 있어서,
상기 패턴 변환부는 변환 대상이 되는 팬크로매틱 픽셀(G(P))을 하기 수학식을 이용하여 녹색(G) 컬러 값을 가지는 픽셀로 변환하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
Figure 112012034448268-pat00003

여기서, 상기 G1 내지 상기 G4는 상기 변환 대상인 팬크로매틱 픽셀에 최근접된 4개의 픽셀의 녹색(G) 컬러값임.
3. The method of claim 2,
The pattern converting unit converts a panchromatic pixel (G (P)) to be converted into a pixel having a green (G) color value by using the following equation.
Figure 112012034448268-pat00003

Here, the G1 to G4 are green (G) color values of four pixels closest to the panchromatic pixel to be converted.
이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법에 있어서,
팬크로매틱(Panchromatic) 픽셀 및 컬러 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들이 2차원 어레이로 구성된 픽셀 어레이부가 RGBP 패턴의 이미지 정보를 출력하는 단계; 및
패턴 변환부가 상기 RGBP 패턴의 팬크로매틱 픽셀을 변환 대상이 되는 팬크로매틱 픽셀의 주변에 최근접되도록 배치된 4개의 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀들을 이용하여 녹색(G) 컬러값을 가지는 픽셀로 변환하여 베이어 패턴(Bayer pattern)인 RGB 패턴의 이미지 정보를 출력하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법.
In the output pattern conversion method of the image sensor,
Outputting image information of an RGBP pattern by a pixel array unit including a two-dimensional array of a plurality of pixels including a panchromatic pixel and a color pixel; And
The pattern conversion unit converts the panchromatic pixel of the RGBP pattern into a pixel having a green (G) color value by using pixels having four green (G) color values disposed to be closest to the periphery of the panchromatic pixel to be converted. Output image conversion method of the image sensor comprising the step of outputting the image information of the RGB pattern that is the Bayer pattern.
제4항에 있어서,
상기 RGBP 패턴의 이미지 정보는,
녹색(G) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 청색(B) 및 팬크로매틱(P)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하거나,
청색(B) 및 녹색(G)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제1열과 팬크로매틱(P) 및 적색(R)의 컬러값이 행(row) 방향으로 교번하도록 배치되는 제2열을 포함하고,
상기 제1열과 상기 제2열이 열(column) 방향으로 교번하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법.
5. The method of claim 4,
Image information of the RGBP pattern,
A first column in which color values of green (G) and red (R) are alternately arranged in a row direction, and a first column in which color values of blue (B) and panchromatic (P) are alternately arranged in a row direction Include two columns,
A first column in which color values of blue (B) and green (G) are alternately arranged in a row direction, and a first column arranged so that color values of panchromatic (P) and red (R) alternate in a row direction Contains two columns,
And the first column and the second column are alternately arranged in a column direction.
제5항에 있어서,
상기 패턴 변환부는 변환 대상이 되는 팬크로매틱 픽셀(G(P))을 하기 수학식을 이용하여 녹색(G) 컬러 값을 가지는 픽셀로 변환하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 출력 패턴 변환 방법..
Figure 112012034448268-pat00004

여기서, 상기 G1 내지 상기 G4는 상기 변환 대상인 팬크로매틱 픽셀에 최근접된 4개의 픽셀의 녹색(G) 컬러값임.
The method of claim 5,
And the pattern conversion unit converts a panchromatic pixel (G (P)) to be converted into a pixel having a green (G) color value by using the following equation.
Figure 112012034448268-pat00004

Here, the G1 to G4 are green (G) color values of four pixels closest to the panchromatic pixel to be converted.
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