KR101598533B1

KR101598533B1 - 이미지센서 및 이를 이용한 조도 측정 방법

Info

Publication number: KR101598533B1
Application number: KR1020090049960A
Authority: KR
Inventors: 이용훈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2016-02-29
Also published as: KR20100131189A

Abstract

본 발명은 이미지센서 및 이를 이용한 조도 측정 방법에 관한 것으로, 화상정보를 감지하는 복수의 제1 픽셀로 이루어지는 센서활동영역과 상기 센서활동영역의 외곽에 배치되며 비활성화되는 복수의 제2 픽셀로 이루어지는 센서비활동영역을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 픽셀 어레이를 제어하는 제어장치를 포함하며, 상기 복수의 제2 픽셀 중 적어도 하나 이상의 픽셀은 조도를 검출하는 조도센서이다.

이미지센서, 픽셀, 조도센서, 포토 다이오드, 휘도

Description

이미지센서 및 이를 이용한 조도 측정 방법{Image sensor and method for measuring illumination using thereof}

본 발명은 이미지센서 및 이를 이용한 조도 측정 방법에 관한 것이다.

현재 휴대폰, 개인 휴대 정보단말기 등과 같은 이동통신 단말기는 멀티미디어 복합기기로 진화하고 있으며, 이에 따라 디지털 카메라, MP3 플레이어, TV 등과 같은 부가 기능이 이동통신 단말기에 접목되고 있다. 특히, 디지털 카메라 기능을 구비한 이동통신 단말기가 전체 이동통신 단말기 시장에서 차지하는 비중이 증가함에 따라, 카메라 모듈과 같은 카메라 전용부품의 중요성도 높아지고 있다.

일반적으로, 종래 휴대폰 카메라의 경우 이미지센서 외부에 외부광의 세기를 측정할 수 있는 조도센서를 설치하고, 조도센서에서 측정된 빛의 세기에 따라 이미지센서의 밝기 수준(촬영 모드 시 노출시간)을 조절하였다.

이와 같이 종래 조도센서와 이미지센서는 별도 장치로 인식되고, 별도로 동작하여 두 센서를 동시에 사용할 경우 가격적인 부담이 있었다.

본 발명은 이미지센서 중 영상이 출력되지 않는 영역을 조도센서로 활용하여 가격 부담을 줄일 수 있는 이미지 센서 및 이를 이용한 조도 측정 방법을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 본 발명의 이미지센서는 화상정보를 감지하는 복수의 제1 픽셀로 이루어지는 센서활동영역, 비활성화되는 복수의 제2 픽셀로 이루어지는 센서비활동영역을 포함한다.

이때, 상기 복수의 제2 픽셀 중 적어도 하나 이상의 픽셀은 조도를 검출하는 조도센서이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 화상정보를 감지하는 복수의 제1 픽셀로 이루어지는 센서활동영역과, 상기 센서활동영역의 외곽에 배치되며 비활성화되는 복수의 제2 픽셀로 이루어지는 센서비활동영역을 포함하는 이미지센서를 이용한 조도 측정 방법이 제공된다.

이 방법은, 조도 값을 요청하는 신호가 입력되는 단계, 상기 센서비활동영역의 컬럼 라인(L1) 중 적어도 하나 이상의 컬럼 라인의 제1 휘도 평균값을 계산하는 단계, 상기 센서비활동영역의 로우 라인(L2) 중 적어도 하나 이상의 로우 라인의 제2 휘도 평균값을 계산하는 단계, 상기 제1 휘도 평균값과 상기 제2 휘도 평균값 을 평균하여 제3 휘도 평균값을 계산하는 단계, 상기 제3 휘도 평균값을 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 이미지센서의 센서비활동영역을 조도센서로 이용함으로써, 기존에 별도로 설치되던 이미지센서와 조도센서를 하나의 소자로 구현하여 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 센서비활동영역의 복수의 컬럼 라인과 복수의 로우 라인 중 적어도 하나의 컬럼 라인과 로우 라인을 이용하여 휘도 평균값을 결정함으로써, 이미지센서를 통해 검은 물체 촬영시 휘도가 어둡게 표현되는 것을 방지할 수 있고, 보다 정확하게 조도를 측정할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 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.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참 조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지센서의 개략적인 구성도이고, 도 2는 센서활동영역의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이미지센서는 크게 픽셀 어레이(100)와 제어장치(CPU)(200)로 구성된다.

픽셀 어레이(100)는 다이엣지(20)보다 작게 픽셀영역(10)을 형성하고, 픽셀 영역(10)은 화상정보를 감지하는 복수의 픽셀로 이루어지는 센서활동영역(11)과 비활성화되는 복수의 픽셀로 이루어진 센서비활동영역(12)으로 구분된다.

센서활동영역(11)은 렌즈를 통해서 들어온 빛을 컬러필터를 통과하여 전기신호로 변환하는 영역으로, 제어장치(200)는 센서활동영역(11)에서 검출된 전기신호가 영상 신호로 출력되도록 제어한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 센서활동영역(11)은 RGB의 컬러필터가 색분해 필터의 배열 방식의 하나인 베이어 배열되어 있다. 배이어 배열은 원색 G 필터는 시송모양으로 배치하고, R/B 필터는 선 순차배열을 하는데, 어떤 행은 RGRG, 다음 행은 GBGB로 배열하는 방법이다.

픽셀영역(10) 중 센서활동영역(11)의 바깥쪽 영역은 센서비활동영역(12)으로, 센서비활동영역(12)은 센서활동영역(11)의 외곽에 배치된다. 본 발명에서는 센서비활동영역(12)에 위치한 복수의 픽셀 중 적어도 하나 이상의 픽셀을 선택하여 조도센서로 이용한다.

픽셀영역(10)은 포토 다이오드(Photo Diode)를 포함하고, 포토 다이오드는 외부의 빛을 흡수하여 광전하를 생성하는 소자로서, 조도센서로 선택된 픽셀의 포토 다이오드는 외부의 빛(밝기)에 대응하여 전류 또는 전압의 전기적인 아날로그 신호를 제어장치(200)로 공급한다.

포토 다이오드는 PN 포토 다이오드, PIN포토 다이오드, 애벌런시(Avalanche) 포토 다이오드 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서는 센서비활동영역(12)의 컬럼(column) 라인 중 적어도 하나 이상의 컬럼 라인(L1)에 포함되는 픽셀을 조도센서로 선택하고, 선세비활동영역(12)의 로우(row) 라인 중 적어도 하나 이상의 로우 라인(L2)에 포함되는 픽셀을 조도센서로 선택한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어장치의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어장치(200)는 휘도 계산부(210) 및 신호 변환부(220)를 포함한다.

휘도 계산부(210)는 컬럼 라인(L1)에 포함된 모든 픽셀의 포토 다이오드에서 검출된 아날로그 신호를 평균하여 휘도 평균값(Y1)을 계산하고, 로우 라인(L2)에 포함된 모든 픽셀의 포토 다이오드에서 검출된 아날로그 신호를 평균하여 휘도 평균값(Y2)을 계산한다.

최종적으로, 휘도 계산부(210)는 휘도 평균값(Y1)과 휘도 평균값(Y2)을 평균하여 전체 조도센서의 휘도 평균값(Y)을 계산한다.

그리고, 신호 변환부(220)는 휘도 계산부(210)의 휘도 평균값(Y)을 디지털 신호로 변환하여 I2C 통신을 이용하여 호스트(Host)로 전송한다.

신호 변환부(220)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(Analog-digital converter)인 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지센서를 이용한 휘도 측정 방법을 나타내는 플로우차트이다.

I2C통신을 통해 호스트(Host)로부터 조도 값을 요청하는 신호가 입력되면(S410), 제어장치(200)의 휘도 계산부(210)는 컬럼 라인(L1)과 로우 라인(L2)의 휘도 평균값(Y1) 및 휘도 평균값(Y2)을 계산하고(S420), 전체 조도센서의 휘도 평균값(Y)을 계산한다(S430).

신호 변환부(220)는 휘도 평균값(Y)을 디지털 신호로 변환하고(S440), I2C 통신을 이용하여 호스트로 휘도 평균값(Y) 정보를 출력한다(S450).

본 발명에서는 이미지센서의 센서비활동영역(12)을 조도센서로 이용함으로써, 기존에 별도로 설치되던 이미지센서와 조도센서를 하나의 소자로 구현하여 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 센서비활동영역(12)의 복수의 컬럼 라인과 복수의 로우 라인 중 적어도 하나의 컬럼 라인과 로우 라인을 이용하여 휘도 평균값을 결정함으로써, 이미지센서를 통해 검은 물체 촬영시 휘도가 어둡게 표현되는 것을 방지할 수 있고, 보다 정확하게 휘도를 측정할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위 에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지센서의 개략적인 구성도이다.

도 2는 센서활동영역의 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어장치의 구성도이다.

Claims

화상정보를 감지하는 복수의 제1 픽셀로 이루어지는 센서활동영역과 상기 센서활동영역의 외곽에 배치되며 비활성화되는 복수의 제2 픽셀로 이루어지는 센서비활동영역을 포함하는 픽셀 어레이; 및

상기 픽셀 어레이를 제어하는 제어장치를 포함하며,

상기 복수의 제2 픽셀 중 적어도 하나 이상의 픽셀은 조도를 검출하는 조도센서인 이미지센서.
제1항에 있어서,

상기 복수의 제1 픽셀은 렌즈를 통해 들어온 빛을 컬러필터를 통과하여 전기신호로 변환하는 이미지센서.
제1항에 있어서,

상기 복수의 제2 픽셀 중 적어도 하나 이상의 픽셀은 주변 밝기에 대응하여 전기적인 아날로그 신호를 생성하는 소자를 포함하는 이미지센서.
제1항에 있어서,

상기 복수의 제2 픽셀 중 적어도 하나 이상의 픽셀은 포토 다이오드를 포함하는 이미지센서.
제1항에 있어서,

상기 조도센서는 상기 센서비활동영역의 컬럼(column) 라인 중 적어도 하나 이상의 컬럼 라인(L1)을 포함하는 이미지센서.
제5항에 있어서,

상기 조도센서는 상기 센서비활동영역의 로우(row) 라인 중 적어도 하나 이상의 로우 라인(L2)을 포함하는 이미지센서.
제6항에 있어서,

상기 이미지센서는,

상기 컬럼 라인의 휘도 평균값과 상기 로우 라인의 휘도 평균값을 평균하여 조도센서의 휘도 평균값을 계산하는 휘도 계산부(210)를 더 포함하는 이미지센서.
화상정보를 감지하는 복수의 제1 픽셀로 이루어지는 센서활동영역과 상기 센서활동영역의 외곽에 배치되며 비활성화되는 복수의 제2 픽셀로 이루어지는 센서비활동영역을 포함하는 픽셀 어레이 및 상기 픽셀 어레이를 제어하는 제어장치를 포함하는 이미지센서를 이용한 조도 측정 방법에 있어서,

조도 값을 요청하는 신호가 입력되는 단계,

상기 센서비활동영역의 컬럼 라인(L1) 중 적어도 하나 이상의 컬럼 라인의 제1 휘도 평균값을 계산하는 단계,

상기 센서비활동영역의 로우 라인(L2) 중 적어도 하나 이상의 로우 라인의 제2 휘도 평균값을 계산하는 단계,

상기 제1 휘도 평균값과 상기 제2 휘도 평균값을 평균하여 제3 휘도 평균값을 계산하는 단계, 및

상기 제3 휘도 평균값을 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 이미지센서를 이용한 조도 측정 방법.
제8항에 있어서,

상기 복수의 제1 픽셀은 렌즈를 통해 들어온 빛을 컬러필터를 통과하여 전기 신호로 변환하는 이미지센서를 이용한 조도 측정 방법.
제8항에 있어서,

상기 컬럼 라인 및 로우 라인에 포함되는 픽셀은 주변 밝기에 대응하여 전기적인 아날로그 신호를 생성하는 소자를 포함하는 이미지센서를 이용한 조도 측정 방법.
제8항에 있어서,

상기 컬럼 라인 및 상기 로우 라인에 포함되는 픽셀은 포토 다이오드를 포함하는 이미지센서를 이용한 조도 측정 방법.