JP6766271B2 - デュアルコアフォーカシングイメージセンサ、そのフォーカシング制御方法、および電子装置 - Google Patents

デュアルコアフォーカシングイメージセンサ、そのフォーカシング制御方法、および電子装置 Download PDF

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Description

本開示は、撮像装置の技術分野に関し、特に、デュアルコアフォーカシングイメージセンサ、そのフォーカシング制御方法、および電子装置に関する。
関連技術において、デュアルピクセルオートフォーカス技術は、市場で最も先進的なフォーカシング技術となっている。コントラストフォーカシング、レーザーフォーカシング、位相フォーカシング技術と比較して、デュアルピクセルオートフォーカス技術はより速いフォーカシング速度とより広いフォーカシング範囲を有する。さらに、デュアルピクセルオートフォーカス技術では、「デュアルコア」フォトダイオードは、撮像中に出力するために１ピクセルとして「マージ」されるため、画質に影響を与えることなくフォーカシングの性能を保証することができる。
しかしながら、デュアルピクセルオートフォーカス技術を使用する場合、各ピクセルに２つのフォトダイオードがあるので、光量が減少し、したがって、低照度環境でデュアルコアフォーカシングを実行することが困難になる。
本開示の第１の態様の実施形態は、デュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法を提供する。デュアルコアフォーカシングイメージセンサは、感光画素のアレイと、感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイとを含む。マイクロレンズのアレイは、少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを含み、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応する。各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は白色フィルタユニットで覆われており、ここでＮは２以上の偶数である。この方法は、フォーカスモードに入るように感光画素のアレイを制御するステップと、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報および第２のマイクロレンズに対応する感光画素の第２の位相差情報を取得するステップと、第１の位相差情報と第２の位相差情報とに基づいてフォーカシング制御を行うステップと、を含む。
少なくとも１つの実施形態では、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報を取得するステップは、フォーカシング感光ユニット内の感光画素の第１の部分の出力値に従って第１の出力値を取得するステップと、フォーカシング感光ユニット内の感光画素の第２の部分の出力値に従って第２の出力値を取得するステップと、第１の出力値および第２の出力値に従って第１の位相差情報を生成するステップと、を含む。
少なくとも１つの実施形態では、各感光画素は第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードを有し、感光画素の第２の位相差情報を取得するステップは、感光画素の第１のフォトダイオードの出力値に従って第３の出力値を取得するステップと、感光画素の第２のフォトダイオードの出力値に従って第４の出力値を取得するステップと、第３の出力値および第４の出力値に従って第２の位相差情報を生成するステップと、を含む。
少なくとも１つの実施形態では、この方法は、撮像モードに入るように感光画素のアレイを制御するステップと、感光画素のアレイを制御して露光を行い、感光画素のアレイの画素値を取得して画像を生成するステップであって、フォーカシング感光ユニットの白色フィルタユニットによって覆われる部分の画素値は、補間アルゴリズムによって取得される、ステップと、をさらに含む。
本開示の第２の態様の実施形態は、感光画素のアレイと、感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイとを含む、デュアルコアフォーカシングイメージセンサを提供する。マイクロレンズのアレイは、少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを含み、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応し、各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は、白色フィルタユニットによって覆われており、ここで、Ｎは２以上の偶数である。
少なくとも１つの実施形態では、感光画素はベイヤ配列に配置されている。
少なくとも１つの実施形態では、マイクロレンズのアレイは複数の第１のマイクロレンズを含む。
少なくとも１つの実施形態では、マイクロレンズのアレイの中心から近いほど第１のマイクロレンズの密度が高く、マイクロレンズのアレイの中心から遠いほど第１のマイクロレンズの密度が低い。
少なくとも１つの実施形態では、マイクロレンズのアレイは水平中心線と垂直中心線とを有し、複数の第１のマイクロレンズは、水平中心線に沿って配置された第１群の第１のマイクロレンズと、垂直中心線に沿って配置された第２群の第１のマイクロレンズとを含む。
少なくとも１つの実施形態では、マイクロレンズのアレイは２つの対角線を有し、複数の第１のマイクロレンズは２つの対角線に沿って配置された第３群の第１のマイクロレンズをさらに含む。
少なくとも１つの実施形態では、白色フィルタユニットは、フォーカシング感光ユニット内の左側のＮ個の感光画素の右半分および右側のＮ個の感光画素の左半分を覆うように構成される。
少なくとも１つの実施形態では、Ｎ＝２である。
本開示の第３の態様の実施形態は、電子装置を提供する。電子装置は、本開示の第２の態様の実施形態に係るデュアルコアフォーカシングイメージセンサと、コントローラとを含む。コントローラは、フォーカスモードに入るように感光画素のアレイを制御し；フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報と第２のマイクロレンズに対応する感光画素の第２の位相差情報を生成し；第１の位相差情報と第２の位相差情報とに基づいてフォーカシング制御を行う、ように構成される。
本開示の第４の態様の実施形態は、電子装置を提供する。電子装置は、ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路とを含む。回路基板は、ハウジングによって囲まれた空間内に配置されている。プロセッサとメモリは、回路基板上に配置されている。電源回路は、電子装置のそれぞれの回路または構成要素に電力を供給するように構成される。メモリは実行可能プログラムコードを格納するように構成される。プロセッサは、メモリに格納された実行可能プログラムコードを読み出すことによって実行可能プログラムコードに対応するプログラムを実行し、上述のフォーカシング制御方法を実行するように構成される。
本開示の実施形態のさらなる態様および利点は、以下の説明に部分的に与えられ、以下の説明から部分的に明らかになり、または本開示の実施形態の実施から習得されよう。
本開示の実施形態のこれらおよび他の態様および利点は、図面を参照して行われる以下の説明から明らかになり、より容易に理解されよう。
従来のデュアルコアフォーカシングイメージセンサの概略図である。 本開示の一実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサの断面図である。 本開示の一実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサの上面図である。 第１のマイクロレンズの密度配置を説明する図である。 本開示の一実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態によるフォーカシング感光ユニットにおいて、白色フィルタユニットによって覆われる２×２個の感光画素の分割効果を示す概略図である。 本開示の別の実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法のフローチャートである。 補間アルゴリズムによってフォーカシング感光ユニットの画素値を取得する概略図である。 本開示の一実施形態による電子装置のブロック図である。 本開示の一実施形態による電子装置のブロック図である。
ここで、例示的な実施形態を詳細に参照し、実施形態の例は添付の図面に示されており、図面全体を通して、同一もしくは類似の参照符号は、同一もしくは類似の要素または同一もしくは類似の機能を有する要素を表す。以下に図面を参照しながら説明する実施形態は単なる例示であり、本開示を説明するために使用されるものであり、本開示を限定するものとして理解されるべきではない。
本開示は、デュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法に関する。デュアルコアフォーカシングイメージセンサは、感光画素のアレイと、感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイとを含む。マイクロレンズのアレイは、少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを含み、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応する。各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は白色フィルタユニットで覆われており、ここでＮは２以上の偶数である。この方法は、フォーカスモードに入るように感光画素のアレイを制御するステップと、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報および第２のマイクロレンズに対応する感光画素の第２の位相差情報を取得するステップと、第１の位相差情報と第２の位相差情報とに基づいてフォーカシング制御を行うステップと、を含む。
本開示はさらに、デュアルコアフォーカシングイメージセンサに関する。デュアルコアフォーカシングイメージセンサは、感光画素のアレイと、感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイとを含む。マイクロレンズのアレイは、少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを含み、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応し、各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は、白色フィルタユニットによって覆われており、ここで、Ｎは２以上の偶数である。
本開示はさらに電子装置に関する。電子装置は、デュアルコアフォーカシングイメージセンサおよびコントローラを含む。デュアルコアフォーカシングイメージセンサは、感光画素のアレイと、感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイとを含む。マイクロレンズのアレイは、少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを含み、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応し、各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は、白色フィルタユニットによって覆われており、ここで、Ｎは２以上の偶数である。コントローラは、フォーカスモードに入るように感光画素のアレイを制御し；フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報と第２のマイクロレンズに対応する感光画素の第２の位相差情報を生成し；第１の位相差情報と第２の位相差情報とに基づいてフォーカシング制御を行う、ように構成される。
本開示はさらに電子装置に関する。電子装置は、ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路とを含む。回路基板は、ハウジングによって囲まれた空間内に配置されている。プロセッサとメモリは、回路基板上に配置されている。電源回路は、電子装置のそれぞれの回路または構成要素に電力を供給するように構成される。メモリは実行可能プログラムコードを格納するように構成される。プロセッサは、メモリに格納された実行可能プログラムコードを読み出すことによって実行可能プログラムコードに対応するプログラムを実行し、上述のフォーカシング制御方法を実行するように構成される。
以下に添付図面を参照して、本開示の実施形態に係るデュアルコアフォーカシングイメージセンサ、デュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法、および電子装置について説明する。
デュアルピクセルオートフォーカス技術は、市場で最も先進的なフォーカシング技術である。図１は、このフォーカシング技術で使用されるデュアルコアフォーカシングセンサの構造を示している。図１に示されるように、各マイクロレンズ（図１において、円はマイクロレンズを表す）は１つの感光画素に対応し、各感光画素は２つのフォトダイオードを有する。撮像プロセスでは、「１」と「２」の値が加算されて、単一成分画素値が得られる。フォーカシングプロセスでは、「１」と「２」の値がそれぞれ読み出され、「１」と「２」の値の位相差を算出することでレンズの駆動力と駆動方向を決定することができる。
総画素数の増加に伴い、「１」と「２」に対応する感光領域が小さくなり、通過光量が減少するため、位相情報は、低照度環境でのノイズによって容易に見つかり、また、低照度環境ではフォーカシングが困難であることが理解され得る。
したがって、従来のデュアルピクセルオートフォーカス技術において低照度環境でのフォーカシングが困難であるという問題を解決するために、本開示は、フォーカシング画素を通過する光量を増加させることができるデュアルコアフォーカシングイメージセンサを提供し、画像の減色の精度を確保しながら、低照度環境におけるフォーカシング速度を効果的に改善する。
以下では、本開示の実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサについて説明する。
図２は、本開示の一実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサの断面図である。図３は、本開示の一実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサの上面図である。
図２および図３に示すように、デュアルコアフォーカシングイメージセンサ１００は、感光画素のアレイ１０と、フィルタユニットのアレイ２０と、マイクロレンズのアレイ３０とを含む。
フィルタユニットのアレイ２０は感光画素のアレイ１０上に配置され、マイクロレンズのアレイ３０はフィルタユニットのアレイ２０の上に配置される。マイクロレンズのアレイ３０は、少なくとも１つの第１のマイクロレンズ３１と複数の第２のマイクロレンズ３２とを含む。各第２のマイクロレンズは１つの感光画素１２に対応する。各第１のマイクロレンズ３１は、１つのフィルタユニット２２と１つのフォーカシング感光ユニット１１とに対応している。各フォーカシング感光ユニット１１は、Ｎ×Ｎ個の感光画素１２を含む。一実施形態では、図３に示すように、１つのフォーカシング感光ユニット１１（図３の点線で囲まれた領域）は、２×２個の感光画素１２を含む。フォーカシング感光ユニット１１の少なくとも一部は、白色フィルタユニット２１によって覆われている。本開示において、「白色フィルタユニットによって覆われている」は、広義に理解され得る。例えば、本開示の一実施形態では、フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部はフィルタユニットによって覆われていない。図２に示されるように、部分２１内のフィルタユニットは取り除かれてもよく、または白色フィルタユニットと交換されてもよい。一実施形態では、部分２１の下の感光画素を「白色」画素と呼ぶことができる。
感光画素１２は、それぞれ第１のフォトダイオード１２１と第２のフォトダイオード１２２の２つのフォトダイオードを有する。第１のフォトダイオード１２１および第２のフォトダイオード１２２は、それぞれ図３の各感光画素１２の「１」と「２」に対応する。
本開示の実施形態では、感光画素１２はベイヤ配列に配置されている。ベイヤ構造を用いることにより、従来のベイヤ構造のアルゴリズムを用いて画像信号を処理することができるので、ハードウェア構造に関して大きな調整を行う必要がない。
本開示の実施形態では、白色フィルタユニット２１は、フォーカシング感光ユニット１１内の左側のＮ個の感光画素の右半分および右側のＮ個の感光画素の左半分を覆うか、またはフォーカシング感光ユニット１１内の上のＮ個の感光画素の下半分および下のＮ個の感光画素の上半分を覆う。なお、フォーカシング感光ユニット１１において、白色フィルタユニット２１が覆う大きさや位置は、本発明において限定されない。図３に示すように、本開示の一実施形態では、白色フィルタユニット２１（すなわち、図３のＷ）は、フォーカシング感光ユニット１１内の左側の２つの感光画素の右半分および右側の２つの感光画素の左側半分を覆い、その他の部分は一般的なフィルタユニットで形成されている。
一般的に、本開示の実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサ１００において、Ｎ×Ｎ個の感光画素１１０は１つの群を形成し、１つの第１のマイクロレンズ３１を共有し、白色フィルタユニット２１はフォーカシング感光ユニット１１の一部を覆う。
マイクロレンズのアレイ３０は、複数の第１のマイクロレンズ３１を含み得る。
理解を容易にするために、マイクロレンズのアレイ３０における第１のマイクロレンズ３１の配置を、添付の図面を参照して以下に説明する。図４は、第１のマイクロレンズの密度配置を説明する概略図である。図４に示すように、第１のマイクロレンズ３１によって覆われた白色フィルタユニット２１（すなわち、図４のＷ）は、デュアルコアフォーカシングイメージセンサ全体に散在し、総画素数の３％から５％を占める。マイクロレンズのアレイの中心から近いほど、白色フィルタユニットが密に配置され、マイクロレンズのアレイの中心から離れるほど、白色フィルタユニットが疎に配置され、これにより、画像の中央領域でフォーカシングの精度と速度を向上させ、画質に影響を与えることなく効果的にフォーカシング速度を向上させる。
本開示の一実施形態では、マイクロレンズのアレイ３０は、水平中心線と垂直中心線とを含む。複数の第１のマイクロレンズ３１は、水平中心線に沿って配置された第１群の第１のマイクロレンズ３１と、垂直中心線に沿って配置された第２群の第１のマイクロレンズ３１とを含む。
本開示の一実施形態では、マイクロレンズのアレイ３０は、２つの対角線をさらに含むことができる。この場合、複数の第１のマイクロレンズ３１は、２つの対角線に沿って配置された第３群の第１のマイクロレンズ３１も含む。
なお、図３および図４中のＷは、白色フィルタユニット２１を用いた場合に、より多くの透過光量を得ることができることを示している。
以下、図２〜図４のデュアルコアフォーカシングイメージセンサの構造に基づいて、本開示の実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法を説明する。図５は、本開示の一実施形態に係るデュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法のフローチャートである。図５に示されるように、方法は以下を含み得る。
ブロック５１において、感光画素のアレイはフォーカスモードに入るように制御される。
カメラを使用して写真を撮るとき、写真の鮮明さが不十分であれば、感光画素のアレイは、フォーカスモードに入るように制御され得、したがって、フォーカシングによって写真の鮮明さを向上させる。
ブロック５２において、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報と、第２のマイクロレンズに対応する感光画素（デュアルコアフォーカシング感光画素）の第２の位相差情報とを取得する。
本開示の一実施形態では、フォーカスモードに入った後に、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報および第２のマイクロレンズに対応する感光画素の第２の位相差情報が取得されてもよい。
本開示の少なくとも１つの実施形態では、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報は、以下のように取得されてもよい。フォーカシング感光ユニットの第１の部分の感光画素の出力値が第１の出力値として読み出され、フォーカシング感光ユニットの第２の部分の感光画素の出力値が第２の出力値として読み出され、第１の位相差情報は、第１の出力値および第２の出力値に基づいて得られる。
なお、本開示の実施形態において、フォーカシング感光画素の第１の位相差情報を取得することは、フォーカシング感光ユニットのうち白色フィルタユニットで覆われている部分の第１の位相差情報を取得することを意味し得る。
以下、図３および図６を参照して、２×２個の感光画素を含むフォーカシング感光ユニットと、フォーカシング感光ユニット内の左側の２つの感光画素の右半分および右側の２つの感光画素の左半分を覆う白色フィルタユニットとを例に挙げて説明する。フォーカシング感光ユニットにおける白色フィルタユニット（図３中の白色部分，Ｗで示す）によって覆われる領域を、異なる視点から分割することができる。図６に示されるように、Ｗは垂直方向に沿って、水平方向に沿って、そして対角線に沿ってそれぞれ分割される。
第１の例では、Ｗは垂直方向に沿って分割される。
この実施形態では、Ｗは左右２つの部分に分けられる。Ｗの左側の２つの「１」の出力値が第１の出力値として得られ、Ｗの右側の２つの「２」の出力値が第２の出力値として得られる。
第２の例では、Ｗは水平方向に沿って分割される。
この実施形態では、Ｗは上部と下部の２つの部分に分けられる。Ｗの上部の２つの「１」の出力値が第１の出力値として得られ、Ｗの下部の２つの「２」の出力値が第２の出力値として得られる。
第３の例では、Ｗは対角線に沿って分割される。
この実施形態では、Ｗは２つの対角線に沿って２つの部分に分割される。Ｗの左上部分と右下部分の２つの「１」の出力値が第１の出力値として得られ、左下部分と右上部分の２つの「２」の出力値が第２の出力値として得られる。
本開示の実施形態では、第１の出力値および第２の出力値が得られた後、第１の出力値および第２の出力値に従って第１の位相情報を得ることができる。
例えば、Ｗの左側の２つの「１」の出力値を加算して第１の位相情報を生成し、Ｗの右側の２つの「２」の出力値を加算して第２の位相情報を生成する。最後に、第１の位相差情報を、第１の位相情報と第２の位相情報との間の差分値を算出することによって得ることができる。
本開示の実施形態では、フォーカシング感光ユニットの白色フィルタユニットが覆う領域の左側部分および右側部分の出力値をそれぞれ第１の出力値および第２の出力値とすることによって、左右方向の第１の位相差情報を検出することができる。フォーカシング感光ユニットの白色フィルタユニットが覆う領域の上部および下部の出力値をそれぞれ第１の出力値および第２の出力値とすることによって、上下方向の第１の位相差情報を検出することができる。フォーカシング感光ユニットの白色フィルタユニットが覆う領域の２つの対角部の出力値をそれぞれ第１の出力値および第２の出力値とすることによって、対角方向の第１の位相差情報を検出することができる。
本開示の少なくとも１つの実施形態では、デュアルコアフォーカス感光画素の第２の位相差情報を以下のようにして得ることができる。第１のフォトダイオードの出力値は第３の出力値として得られ、第２のフォトダイオードの出力値は第４の出力値として得られ、第２の位相差情報は第３の出力値および第４の出力値に基づいて得られる。
さらに図３を例として、それぞれのデュアルコアフォーカス感光画素について、第２の位相差情報が同じ方法で計算される。ここでは、一例として、図３のＧｒにおける第２の位相差情報を示している。まず、Ｇｒの「１」の出力値が第３の出力値として読み出され、次いで、Ｇｒの「２」の出力値が第４の出力値として読み出される。第２の位相差情報は、第３の出力値と第４の出力値とに基づいて得られる。例えば、第３の出力値と第４の出力値との差分値を算出することにより、第２の位相差情報を取得することができる。
ブロック５３では、第１の位相差情報と第２の位相差情報に従ってフォーカシング制御が行われる。
本開示の実施形態では、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報とデュアルコアフォーカス感光画素の第２の位相差情報が得られた後、第１の位相差情報と第２の位相差情報に従ってフォーカシング制御を行うことができる。
従来のデュアルコアフォーカシング技術では、通常、デュアルコアフォーカス感光画素内の２つのフォトダイオードの出力値に基づいて位相差値を算出し、それによってレンズの駆動力と駆動方向を算出してフォーカシングを実現していた。低照度環境では、フォーカシング速度が遅くなる。
本開示の実施形態では、１つの第１のマイクロレンズが１つの白色フィルタユニットに対応し、１つの白色フィルタユニットが１つのフォーカシング感光ユニットに対応する。白色フィルタユニットを適合させることによって、低照度環境においてより多くの通過光を得ることができ、したがって、低照度環境におけるフォーカシング速度が改善される。
本開示では、マイクロレンズのアレイにいくつかのより大きなマイクロレンズを挿入し、白色フィルタユニットをフォーカシング感光ユニットの一部に配置することによって、そしてフォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報およびデュアルコアフォーカス感光画素の第２の位相差情報を読み出し、第１の位相差情報と第２の位相差情報とに従ってフォーカシング制御を行うことによって、フォーカシング画素を通過する光量を増加させることができ、画像の減色の精度を確保しながら、低照度環境におけるフォーカシング速度を効果的に改善することができる。
フォーカシングの目的は、より高精細な写真を得ることであることを理解されたい。実際の用途では、フォーカシング処理が完了した後に撮像処理を行ってもよい。したがって、図７に示されるように、そして図５に基づいて、ブロック５３の後に、方法は以下をさらに含む。
ブロック７１において、感光画素のアレイは、撮像モードに入るように制御される。
本開示の実施形態では、フォーカシング制御が完了した後、感光画素のアレイは撮像モードに入るように制御され得る。
ブロック７２において、感光画素のアレイが露光を実行するように制御され、感光画素のアレイの画素値が取得され、そして画像が生成される。
フォーカシング感光ユニットの白色フィルタユニットで覆われる部分の画素値は、補間アルゴリズムにより得られる。
本開示の実施形態では、感光画素のアレイが撮像モードに入った後、感光画素のアレイが露光を実行するように制御され、感光画素のアレイの画素値は、感光画素のアレイの出力値を読み出すことによって得られ、その後、画像が生成される。
本開示の一実施形態では、デュアルコアフォーカシング感光画素（すなわち、第２のマイクロレンズに対応する感光画素）について、デュアルコアフォーカシング感光画素内の２つのフォトダイオードの出力値を読み出し、出力値と２つのフォトダイオードを加算ことによって画素値が得られる。白色フィルタユニットによって覆われたフォーカシング感光ユニットの部分については、画素値は補間アルゴリズムによって得られる。本開示の一実施形態では、補間アルゴリズムは、最近傍補間アルゴリズム、双一次補間アルゴリズム、および３次畳み込み補間アルゴリズムのうちのいずれか１つであり得る。
簡単にするために、フォーカシング感光ユニットの画素値を最近傍補間アルゴリズムによって得ることができる。
図８は、補間アルゴリズムによるフォーカシング感光ユニットの画素値を取得する概略図である。
図８に示すように、２×２個の感光画素を含むフォーカシング感光ユニットにおいて、白色フィルタユニット（図８の白色領域）は、フォーカシング感光ユニット内の左側の２つの感光画素の右半分と右側の２つの感光画素の左半分とを覆う。より良好な画質で画像を出力するためには、各感光画素における被覆部の出力値を補間により取得する必要があり、すなわち各感光画素における被覆部のＲＧＢ値を補間により取得する必要がある。隣接画素の平均値を感光画素内の被覆部分の画素値とすることができる。一例では、白色フィルタユニットの左上の「１」のＲＧＢ値が計算される。説明の便宜上、左上の「１」のＲ画素値をＲ１０、Ｇ画素値をＧ１０、Ｂ画素値をＢ１０と表記する。式は以下の通りである。
Ｒ１０＝Ｒ
なお、白色フィルタユニットの左下「１」、右上「２」、右下「２」のＲＧＢ値は、左上の「１」と同様に算出することができ、これらは隣接画素点に基づく補間によって得られ、ここでは詳述しない。
フォーカシング感光ユニットの画素値を取得するためのアルゴリズムの前述の説明は、本開示を説明するためにのみ使用され、本開示に対する限定として理解されるべきではないことに留意されたい。実際の処理では、より正確な画素値を得るために、隣接する画素をボード的に理解することができる。例えば、図８に示すように、左上の「１」の画素値を算出するために、Ｒ１１、Ｒ０７などを用いてもよい。本開示の一実施形態では、感光画素のうち、白色フィルタユニットに覆われた部分に近い方の画素の画素値ほど高い重みが割り当てられ、感光画素の覆われた部分から遠い方の画素の画素値ほど低い重みが割り当てられる。言い換えれば、画素値の重みは、画素から感光画素の白色フィルタユニットで覆われた部分までの距離に反比例する。
本開示の実施形態では、感光画素の画素値が得られた後、画像はそれぞれの感光画素の画素値に従って生成され得る。
本開示の実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法では、フォーカシング制御が完了した後に、感光画素のアレイが撮像モードに入るように制御され、感光画素のアレイが露光を実行するように制御され、感光画素の出力値を読み出して感光画素のアレイの画素値を取得して画像を生成することで、画質を向上させることができる。
上記の実施形態を実施するために、本開示は電子装置をさらに提供する。図９は、本開示の一実施形態による電子装置のブロック図である。
図９に示すように、電子装置９００は、本開示の上記実施形態のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ１００と、コントローラ９１０とを含む。
コントローラ９１０は、フォーカスモードに入るように感光画素のアレイを制御し、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報と第２のマイクロレンズに対応する感光画素の第２の位相差情報を読み出し、第１の位相差情報と第２の位相差情報とに基づいてフォーカシング制御を行う、ように構成される。
なお、本開示の実施形態において、フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報を取得することは、フォーカシング感光ユニットのうち白色フィルタユニットで覆われている部分の第１の位相差情報を取得することを意味し得る。
本開示の一実施形態では、デュアルコアフォーカシングイメージセンサ１００内の感光画素は、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードの２つのフォトダイオードを有する。したがって、コントローラ９１０は、第３の出力値として第１のフォトダイオードの出力値を取得し、第４の出力値として第２のフォトダイオードの出力値を取得し、第３の出力値および第４の出力値に従って第２の位相差情報を取得するようにさらに構成される。
フォーカシングの目的は、より高精細な写真を得ることであることを理解されたい。実際の用途では、フォーカシング処理が完了した後に撮像処理を行ってもよい。したがって、本開示の一実施形態では、コントローラ９１０は、撮像モードに入るように感光画素のアレイを制御し、露光を実行するように感光画素のアレイを制御し、感光画素のアレイの画素値を取得し、画像を生成するようにさらに構成される。
フォーカシング感光ユニットの白色フィルタユニットで覆われる部分の画素値は、補間アルゴリズムにより得られる。画素値の計算の詳細に関しては、方法の実施形態における上記の説明を参照することができ、それについてはここでは詳述しない。
本開示の実施形態による電子装置では、マイクロレンズのアレイにいくつかのより大きなマイクロレンズを挿入し、白色フィルタユニットをフォーカシング感光ユニットの一部に配置することによって、そしてフォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報およびデュアルコアフォーカス感光画素の第２の位相差情報を読み出し、第１の位相差情報と第２の位相差情報とに従ってフォーカシング制御を行うことによって、フォーカシング画素を通過する光量を増加させることができ、画像の減色の精度を確保しながら、低照度環境におけるフォーカシング速度を効果的に改善することができる。
上記の実施形態を実施するために、本開示は電子装置をさらに提供する。図１０は、本開示の一実施形態による電子装置のブロック図である。
図１０に示すように、電子装置１０００は、ハウジング１００１、プロセッサ１００２、メモリ１００３、回路基板１００４、および電源回路１００５を含む。回路基板１００４は、ハウジング１００１で囲まれた空間の内部に配置されている。プロセッサ１００２およびメモリ１００３は回路基板１００４上に配置されている。電源回路１００５は、電子装置１０００のそれぞれの回路または構成要素に電力を供給するように構成される。メモリ１００３は実行可能プログラムコードを格納するように構成される。プロセッサ１００２は、メモリ１００３に格納された実行可能プログラムコードを読み出すことによって実行可能プログラムコードに対応するプログラムを実行し、本開示の上記実施形態によるデュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法を実行するように構成される。
本開示の実施形態による電子装置では、マイクロレンズのアレイにいくつかのより大きなマイクロレンズを挿入し、白色フィルタユニットをフォーカシング感光ユニットの一部に配置することによって、そしてフォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報およびデュアルコアフォーカス感光画素の第２の位相差情報を読み出し、第１の位相差情報と第２の位相差情報とに従ってフォーカシング制御を行うことによって、フォーカシング画素を通過する光量を増加させることができ、画像の減色の精度を確保しながら、低照度環境におけるフォーカシング速度を効果的に改善することができる。
なお、本明細書における「第１」および「第２」などの関係用語は、あるエンティティまたはオペレーションを別のエンティティまたはオペレーションと区別するためにのみ使用されているが、必ずしも実際の関係やシーケンスがあることを要求または示唆するものではない。さらに、用語「備える」、「含む」、またはそれらの任意の他の変形は、非排他的に、一連の要素を含むプロセス、方法、物品、または装置がそれらの要素を含むだけでなく、明示的に列挙されていない他の要素、またはプロセス、方法、物品、もしくは装置の固有の要素も含むことを意味する。それ以上の制限がない場合には、「〜を含む」のステートメントによって限定された要素は、その要素を含むプロセス、方法、物品、または装置におけるさらなる同一の要素の存在を排除するものではない。
本明細書の他の方法で説明されるか、またはフローチャートに示される論理および／またはステップ、例えば、論理機能を実現するための実行可能命令の特定のシーケンステーブルは、命令実行システム、装置、または機器（例えば、コンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、または命令実行システム、装置、および機器から命令を取得して命令を実行することができる他のシステム）によって使用されるか、または命令実行システム、装置、および機器と組み合わせて使用される、任意のコンピュータ可読媒体で具体的に実現され得る。本明細書に関して、「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システム、装置、または機器によってまたはそれらと組み合わせて使用されるプログラムを含む、格納する、通信する、伝播する、または転送するのに適応する任意の装置であり得る。コンピュータ可読媒体のより具体的な例は、１つまたは複数のワイヤを有する電子接続（電子装置）、ポータブルコンピュータエンクロージャ（磁気装置）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ装置、およびポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）を含むが、これらに限定されない。さらに、コンピュータ可読媒体は、プログラムを印刷することができる紙または他の適切な媒体であってもよく、これは、例えば紙または他の適切な媒体を光学的に走査し、次いで必要に応じて他の適切な方法で編集、復号、または処理してプログラムを電気的に取得し、次いでプログラムをコンピュータメモリに格納できるためである。
本開示の各部分は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組合せによって実現され得ることを理解されたい。上記の実施形態において、複数のステップまたは方法は、メモリに格納され、適切な命令実行システムによって実行されるソフトウェアまたはファームウェアによって実現されてもよい。例えば、他の実施形態と同様にハードウェアによって実現される場合、ステップまたは方法は、当技術分野で知られているデータ信号の論理機能を実現するための論理ゲート回路を有するディスクリート論理回路、適切な組合せ論理ゲート回路を有する特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの技法のうちの１つまたはそれらの組合せによって実現され得る。
なお、本明細書全体を通して、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一例」、「特定の例」、または「いくつかの例」への言及は、実施形態または例に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、または特性は、本開示の少なくとも１つの実施形態または例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる上記の句の概略表現は、必ずしも本開示の同じ実施形態または例を指すものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性を、任意の１つまたは複数の実施形態または例において任意の適切な方法で組み合わせることができる。さらに、矛盾しない場合、当業者は異なる実施形態または例および異なる実施形態または例の特徴を組み合わせることができる。
なお、本明細書全体を通して、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一例」、「特定の例」、または「いくつかの例」への言及は、実施形態または例に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、または特性は、本開示の少なくとも１つの実施形態または例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる上記の句の概略表現は、必ずしも本開示の同じ実施形態または例を指すものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性を、任意の１つまたは複数の実施形態または例において任意の適切な方法で組み合わせることができる。加えて、本明細書に記載された異なる実施形態または例および異なる実施形態または例の特徴は、相互に矛盾することなく当業者によって組み合わせられ得る。
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一例」、「特定の例」、または「いくつかの例」への言及は、実施形態または例に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、または特性は、本開示の少なくとも１つの実施形態または例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる上記の句の概略表現は、必ずしも本開示の同じ実施形態または例を指すものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性を、任意の１つまたは複数の実施形態または例において任意の適切な方法で組み合わせることができる。加えて、本明細書に記載された異なる実施形態または例および異なる実施形態または例の特徴は、相互に矛盾することなく当業者によって組み合わせられ得る。
本開示の実施形態を図示し説明してきたが、上記実施形態は単なる説明であり、本開示を限定すると解釈することはできないことを理解すべきであり、当業者であれば、本開示の趣旨、原理、および範囲から逸脱することなく、実施形態に変更、代替、および修正を加えることができる。

Claims (12)

  1. デュアルコアフォーカシングイメージセンサのためのフォーカシング制御方法であって、前記デュアルコアフォーカシングイメージセンサは、感光画素のアレイと、前記感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、前記フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイと、を含み、前記マイクロレンズのアレイは、少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを含み、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応し、各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、前記フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は白色フィルタユニットによって覆われ、Ｎは２以上の偶数であり、前記方法は、
    フォーカスモードに入るように前記感光画素のアレイを制御するステップと、
    前記フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報、および前記第２のマイクロレンズに対応する前記感光画素の第２の位相差情報を取得するステップと、
    前記第１の位相差情報と前記第２の位相差情報とに基づいてフォーカシング制御を行うステップと
    を含む、方法。
  2. 前記フォーカシング感光ユニットの第１の位相差情報を取得する前記ステップが、
    前記フォーカシング感光ユニット内の感光画素の第１の部分の出力値に従って第１の出力値を取得するステップと、
    前記フォーカシング感光ユニット内の感光画素の第２の部分の出力値に従って第２の出力値を取得するステップと、
    前記第１の出力値および前記第２の出力値に従って前記第１の位相差情報を生成するステップと
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 各感光画素が第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードを有し、前記感光画素の第２の位相差情報を取得する前記ステップが、
    前記感光画素の前記第１のフォトダイオードの出力値に従って第３の出力値を取得するステップと、
    前記感光画素の前記第２のフォトダイオードの出力値に従って第４の出力値を取得するステップと、
    前記第３の出力値および前記第４の出力値に従って前記第２の位相差情報を生成するステップと
    を含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 撮像モードに入るように前記感光画素のアレイを制御するステップと、
    前記感光画素のアレイを制御して露光を行い、前記感光画素のアレイの画素値を取得して画像を生成するステップであって、前記フォーカシング感光ユニットの前記白色フィルタユニットによって覆われる部分の前記画素値は、補間アルゴリズムによって取得される、ステップと
    をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 感光画素のアレイと、
    前記感光画素のアレイ上に配置されたフィルタユニットのアレイと、
    少なくとも１つの第１のマイクロレンズと複数の第２のマイクロレンズとを備えた、前記フィルタユニットのアレイの上に配置されたマイクロレンズのアレイであって、各第２のマイクロレンズは１つの感光画素に対応し、各第１のマイクロレンズは１つのフォーカシング感光ユニットに対応し、各フォーカシング感光ユニットはＮ×Ｎ個の感光画素を含み、前記フォーカシング感光ユニットの少なくとも一部は、白色フィルタユニットによって覆われており、Ｎは２以上の偶数である、マイクロレンズのアレイと
    を含む、デュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  6. 前記感光画素がベイヤ配列に配置されている、請求項５に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  7. 前記マイクロレンズのアレイが複数の第１のマイクロレンズを含む、請求項５または６に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  8. 前記マイクロレンズのアレイの中心から近いほど前記第１のマイクロレンズの密度が高く、前記マイクロレンズのアレイの中心から遠いほど前記第１のマイクロレンズの密度が低い、請求項７に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  9. 前記マイクロレンズのアレイが水平中心線と垂直中心線とを有し、前記複数の第１のマイクロレンズは、
    前記水平中心線に沿って配置された第１群の第１のマイクロレンズと、
    前記垂直中心線に沿って配置された第２群の第１のマイクロレンズと
    を含む、請求項７または８に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  10. 前記マイクロレンズのアレイが２つの対角線を含み、前記複数の第１のマイクロレンズが
    前記２つの対角線に沿って配置された第３群の第１のマイクロレンズ
    をさらに含む、請求項９に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  11. 前記白色フィルタユニットが、前記フォーカシング感光ユニット内の左側のＮ個の感光画素の右半分および右側のＮ個の感光画素の左半分を覆うように構成されている、請求項５から１０のいずれか一項に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
  12. Ｎ＝２である、請求項５から１１のいずれか一項に記載のデュアルコアフォーカシングイメージセンサ。
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