KR102382206B1 - Opa가 적용된 카메라 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

Opa가 적용된 카메라 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 카메라 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따르면, 카메라 시스템은 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀을 포함하는 이미지 센서-상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되며, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치됨-; 및 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지들 사이의 시차들을 이용하여 상기 이미지 센서와 피사체 사이의 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함한다.

Description

OPA가 적용된 카메라 시스템 및 그 동작 방법{CAMERA SYSTEM WITH OFFSET PIXEL APERTURE AND OPERATION METHOD THEREOF}
아래의 설명은 카메라 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템 및 그 동작 방법에 대한 기술이다.
기존의 카메라 시스템은 두 개 이상의 카메라들을 구비하여 스테레오 카메라 시스템으로 구현되거나, 단일 카메라 내에 기본 조리개(Aperture)와 구별되는 추가적인 조리개가 구비되는 듀얼 조리개를 적용함으로써, 일반적인 이미지를 획득하는 것 이외의 응용 기능(피사체까지의 거리(Depth) 추정)을 수행할 수 있다.
이에, 응용 기능을 수행하는 기존의 카메라 시스템은, 소형화를 도모할 수 없으며, 제조 공정이 복잡하고 제조 코스트(Cost)가 비싼 단점을 갖는다.
따라서, 스테레오 카메라 시스템으로 구현되거나, 듀얼 조리개를 적용하지 않음으로써, 소형화를 도모하며 제조 공정의 복잡도를 낮추고 제조 코스트를 절감하는 기술이 제안될 필요가 있다.
일 실시예들은 소형화를 도모하며 제조 공정의 복잡도를 낮추고 제조 코스트를 절감하고자, 단일 카메라로 구현되는 카메라 시스템에서 피사체까지의 거리 산출이 가능하도록 OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 이미지 센서를 제안한다.
특히, 일 실시예들은 거리 산출에 이용되는 시차의 동적 범위(Dynamic range)를 증가시키거나 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, OPA가 상이하게 적용된 픽셀들을 포함하는 이미지 센서를 제안한다.
일 실시예에 따르면, OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 카메라 시스템은, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀을 포함하는 이미지 센서-상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되며, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치됨-; 및 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지들 사이의 시차들을 이용하여 상기 이미지 센서와 피사체 사이의 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함한다.
일 측면에 따르면, 상기 거리 산출부는, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용하여, 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일 측면에 따르면, 상기 거리 산출부는, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하여, 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 거리 산출부는, 상기 거리를 산출하기 위한 시차의 요구 특성에 기초하여, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 거리 산출부는, 상기 거리를 산출하기 위한 시차의 동적 범위(Dynamic range)를 증가시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 거리 산출부는, 상기 거리를 산출하기 위한 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 거리 산출부는, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 가중치가 적용된 산술합을 연산한 결과 값을 이용하여, 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀은, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 좌편향 소형 OPA의 중심과 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 우편향 소형 OPA의 중심 사이의 거리가 최대화되도록 상기 이미지 센서 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되고, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀은, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 좌편향 대형 OPA의 중심과 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 우편향 대형 OPA의 중심 사이의 거리가 최대화되도록 상기 이미지 센서 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 이미지 센서에서는, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀이 하나의 픽셀 블록을 구성하고, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀이 다른 하나의 픽셀 블록을 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀이 구성하는 픽셀 블록과 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀이 구성하는 픽셀 블록은, 상기 이미지 센서 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 이미지 센서 및 거리 산출부를 포함하는 카메라 시스템의 동작 방법은, 상기 이미지 센서에 포함되는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀-상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되며, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치됨-로 광 신호를 유입시키는 단계; 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 이미지들을 획득하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지들 사이의 시차들을 이용하여 상기 이미지 센서와 피사체 사이의 거리를 산출하는 단계를 포함한다.
일 측면에 따르면, 상기 거리를 산출하는 단계는, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용하여, 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일 측면에 따르면, 상기 거리를 산출하는 것은, 상기 거리를 산출하기 위한 시차의 요구 특성에 기초하여, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하는 단계는, 상기 이미지 센서와 상기 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 동적 범위(Dynamic range)를 증가시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따르면, 상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하는 단계는, 상기 이미지 센서와 상기 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예들은 소형화를 도모하며 제조 공정의 복잡도를 낮추고 제조 코스트를 절감하고자, 단일 카메라로 구현되는 카메라 시스템에서 피사체까지의 거리 산출이 가능하도록 OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 이미지 센서를 제안할 수 있다.
특히, 일 실시예들은 거리 산출에 이용되는 시차의 동적 범위(Dynamic range)를 증가시키거나 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, OPA가 상이하게 적용된 픽셀들을 포함하는 이미지 센서를 제안할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 카메라 시스템에서 피사체까지의 거리를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 카메라 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이미지 센서의 개략적인 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5a 내지 5b는 도 3에 도시된 이미지 센서가 가질 수 있는 다른 픽셀 패턴을 나타낸 평면도이다.
도 6a 내지 6b는 도 2에 도시된 카메라 시스템에 포함되는 거리 산출부의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 3 및 4에서 거리 산출에 이용되는 픽셀 별 베이스라인을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 카메라 시스템의 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(Terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 예컨대, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 제시된 각각의 실시예 범주에서 개별 구성요소의 위치, 배치, 또는 구성은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
깊이(Depth)(이하, 깊이는 피사체와 이미지 센서 사이의 거리를 의미함)가 적용된 3차원 이미지를 획득하기 위해서는, 2차원 이미지에 포함되는 픽셀들 각각의 깊이가 산출되어야 한다. 이 때, 2차원 이미지에 포함되는 픽셀들 각각의 깊이를 산출하는 종래의 방식으로는 촬영 대상이 되는 피사체(오브젝트)에 레이저를 조사하고 그 빛이 돌아오는 시간을 측정하는 TOF(time of flight) 방식, 두 개 이상의 카메라들을 포함하는 카메라 시스템에서 각각 획득한 이미지들 사이의 시차를 이용하여 깊이를 산출하는 스테레오(depth from stereo) 방식, 단일 카메라 시스템에서 단일 광학계에 형성된 복수의 조리개들(Offset Aperture; OA) 각각을 통과한 광 신호를 처리하여 획득한 이미지들 사이의 시차를 이용하여 깊이를 산출하는 방식(조리개를 이용한 시차 차이 방식), 단일 카메라 시스템에서 단일 광학계에 형성된 복수의 조리개들 각각을 통과한 광 신호를 처리하여 획득한 이미지들 사이의 블러 변화를 이용하여 깊이를 산출하는 방식 등이 있다.
이에, 아래의 실시예들에서는 단일 카메라 시스템에서 피사체까지의 거리 산출이 가능하도록 OPA(Offset Pixel Aperture)가 형성된 오프셋 마스크를 픽셀의 상부에 배치하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서에 기반하는 거리 산출 방식을 제안한다. 후술되지만, OPA가 적용된 이미지 센서에 기반하는 거리 산출 방식은 OA(Offset Aperture) 기반의 깊이 산출 방식에 근거한다.
도 1은 일 실시예에 따른 카메라 시스템에서 피사체까지의 거리를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따라 OPA가 적용된 이미지 센서(100)에 포함되는 어느 하나의 픽셀(110)의 상부에는 픽셀 중심(110-1)에 대해 좌우 중 어느 한쪽 방향으로 편향된 중심(111-1)을 갖는 OPA(111)가 형성된 오프셋 마스크(112)가 배치될 수 있다. 따라서, 카메라 시스템의 단일 광학계(120)로 유입된 광선은 어느 하나의 픽셀(110)의 마이크로 렌즈(113)와 컬러 필터(114)를 경유하여 오프셋 마스크(112)에 형성된 OPA(111)를 통과해 포토 다이오드(115)로 입사되게 된다.
이에, 도면에 도시된 바와 같은 원리로, OPA(111)의 중심 위치(111-1)가 픽셀(110)의 중심(110-1)으로부터 편향된(오프셋된) 거리인 O2는 단일 광학계(120) 상에 조리개가 형성되었을 경우 해당 조리개가 단일 광학계(120)의 중심(픽셀(110)의 중심(110-1)과 동일함)으로부터 오프셋된 거리인 O1와 비례하는 관계를 갖는다. 도면에서 D는 단일 광학계(120)의 지름을 의미하고, f는 초점 거리를 의미하며, h는 픽셀(110)의 마이크로 렌즈(113)로부터 픽셀(110)의 픽셀 중심(110-1)까지의 거리를 의미하며, d는 픽셀(110)의 너비를 의미한다.
따라서, 픽셀(110)의 중심(110-1)으로부터 편향된 중심 위치(111-1)를 갖는 OPA(111)에는 단일 광학계(120)의 중심(픽셀(110)의 중심(110-1)과 동일함)으로부터 편향된 중심 위치를 갖도록 단일 광학계(120) 상에 형성된 조리개와 동일한 원리가 적용될 수 있는 바, 설명된 구조의 이미지 센서(100)를 포함하는 카메라 시스템은 OA(Offset Aperture) 기반 깊이 산출 방식에 기초하는 OPA 기반 깊이 산출 방식을 이용하여 피사체와 이미지 센서(100) 사이의 거리(깊이)를 산출할 수 있다.
이상, OPA가 적용된 이미지 센서(110)를 포함하는 카메라 시스템의 깊이 산출 원리가 OA 구조에서의 시차 차이 방식을 기초로 하는 경우로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 시차가 발생된 두 개의 이미지들을 이용하여 이미지 내 깊이를 산출하는 다양한 방식들을 기초로 할 수 있다.
또한, 도면에는 OPA(111)가 픽셀 중심(110-1)으로부터 좌측으로 편향된 중심(111-1)을 갖는 좌편향 OPA인 것으로 도시되었으나, 픽셀 중심(110-1)으로부터 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 OPA인 경우에도 동일한 원리가 적용될 수 있다.
또한, 도면에는 OPA(111)가 픽셀(110)의 상부에서 픽셀 중심(110-1)에 의해 분할되는 한쪽 영역에 포함되는 수광 면적을 갖는 소형 OPA인 것으로 도시되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 픽셀(110)의 상부에서 픽셀 중심(110-1)에 의해 분할되는 한쪽 영역을 전부 차지하고 다른 한쪽 영역까지 넘는 수광 면적을 갖는 대형 OPA일 수도 있다.
이상, 이미지 센서(100)가 하나의 픽셀(110)을 포함하는 것으로 설명되었으나, 일 실시예에 따른 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서(110)는 OPA가 상이하게 적용된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 이 때, OPA가 복수의 픽셀들에 상이하게 적용된다는 것은, 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA, 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA, 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA 및 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA가 각각 복수의 픽셀들에 적용되는 것을 의미한다. 즉, 일 실시예에 따른 이미지 센서(110)는 좌편향 소형 OPA가 적용된 픽셀, 우편향 소형 OPA가 적용된 픽셀, 좌편향 대형 OPA가 적용된 픽셀 및 우편향 대형 OPA가 적용된 픽셀을 포함할 수 있다. 이러한 경우 역시 마찬가지로, 상술된 원리를 바탕으로 이미지 센서(100)와 피사체 사이의 거리가 산출될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 카메라 시스템을 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 이미지 센서의 개략적인 구조를 나타낸 평면도이고, 도 5a 내지 5b는 도 3에 도시된 이미지 센서가 가질 수 있는 다른 픽셀 패턴을 나타낸 평면도이다.
도 2 내지 4, 5a 내지 5b를 참조하면, 일 실시예에 따른 카메라 시스템(200)은 이미지 센서(210) 및 거리 산출부(220)를 포함할 수 있다. 이하, 카메라 시스템(200)은 이미지 센서(210) 및 거리 산출부(220)만을 포함하는 것에 제한되거나 한정되지 않고, 단일 광학계(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 이하, 피사체와 이미지 센서(210) 사이의 거리를 산출하는 동작을 카메라 시스템(200)이 수행하는 것으로 설명되나, 이는 카메라 시스템(200)에 포함되는 거리 산출부(220)에서 수행하는 것을 의미한다.
이미지 센서(210)는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)을 포함할 수 있다. 이하, 도면에는 도시되지 않았으나, 픽셀들(211, 212, 213, 214)의 상부에는 RGB 등의 컬러 필터와 마이크로 렌즈(미도시)가 배치될 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 상부에는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA(211-1)가 형성된 오프셋 마스크(211-2)가 배치되고, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 상부에는 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA(212-1)가 형성된 오프셋 마스크(212-2)가 배치되며, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 상부에는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA(213-1)가 형성된 오프셋 마스크(213-2)가 배치되고, 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 상부에는 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 우편향 대형 OPA(214-1)가 형성된 오프셋 마스크(214-2)가 배치될 수 있다.
여기서, 좌편향 소형 OPA(211-1)는 픽셀(211)의 상부에서 픽셀 중심에 의해 분할되는 좌측 영역에 포함되는 수광 면적을 갖는 OPA이며, 우편향 소형 OPA(212-1)는 픽셀(212)의 상부에서 픽셀 중심에 의해 분할되는 우측 영역에 포함되는 수광 면적을 갖는 OPA이고, 좌편향 대형 OPA(231-1)는 픽셀(213)의 상부에서 픽셀 중심에 의해 분할되는 좌측 영역 전체와 우측 영역의 일부를 포함하는 수광 면적을 갖는 OPA이며, 우편향 대형 OPA(214-1)는 픽셀(214)의 상부에서 픽셀 중심에 의해 분할되는 우측 영역 전체와 좌측 영역의 일부를 포함하는 수광 면적을 갖는 OPA일 수 있다.
이처럼 일 실시예에 따른 이미지 센서(210)에는 거리 산출을 위한 OPA가 상이하게 적용된 다양한 타입의 픽셀들이 포함됨으로써, OPA에 기반한 깊이 산출 방식을 이용하여 거리 산출 동작이 수행될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
이와 같은 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)은, 산출되는 거리 해상도(Depth resolution)를 일관성 있게 보장하기 위해 거리 산출 과정에서 이용될 이미지들 사이의 시차를 최대화하는 동시에, 이미지 센서(210) 내에서 거리 산출을 위한 회로 구성의 복잡도를 낮추기 위한 배치 구조를 가질 수 있다.
보다 상세하게, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)이 하나의 픽셀 블록을 구성하고 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)이 다른 하나의 픽셀 블록을 구성함으로써, 이미지 센서(210) 내에서 거리 산출을 위한 회로 구성의 복잡도가 낮아질 수 있으며, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)은 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차가 최대화되도록 픽셀 블록 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되고 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)은 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(2142)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차가 최대화되도록 픽셀 블록 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치됨으로써, 산출되는 거리 해상도(Depth resolution)가 일관성 있게 보장될 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)이 구성하는 픽셀 블록과 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)이 구성하는 픽셀 블록은, 이미지 센서 내(210)에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치될 수 있다.
적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차가 최대화된다는 것은, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)의 중심과 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)의 중심 사이의 거리가 최대화되는 것을 의미하며, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차가 최대화된다는 것은, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1)의 중심과 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)의 중심 사이의 거리가 최대화되는 것을 의미한다.
이에, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)은 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)의 중심과 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)의 중심 사이의 거리가 최대화되도록 이미지 센서(210)의 픽셀 블록 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치될 수 있으며, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)은 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1)의 중심과 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)의 중심 사이의 거리가 최대화되도록 이미지 센서(210)의 픽셀 블록 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치될 수 있다.
이러한 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 배치 구조는 도 5a 내지 5b와 같이 다양하게 구현될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 배치 구조는, 거리 산출 과정에서 이용될 이미지들 사이의 시차를 최대화하는 것과 이미지 센서(210) 내에서 거리 산출을 위한 회로 구성의 복잡도를 낮추는 전제 조건 아래 다양하게 구현될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)의 중심과 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)의 중심 사이의 거리는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)가 오프셋 마스크(211-2)에 형성되는 위치, 크기 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)가 오프셋 마스크(212-2)에 형성되는 위치, 크기와 관련되며, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)가 오프셋 마스크(211-2)에 형성되는 위치, 크기 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)가 오프셋 마스크(212-2)에 형성되는 위치, 크기는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)가 각각의 픽셀 중심으로부터 편향된(오프셋된) 거리와도 관련되게 된다.
이에, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)의 중심과 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)의 중심 사이의 거리를 최대화하는 것은, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)가 각각의 픽셀 중심으로부터 편향된 거리를 최대화하는 것과 동일한 의미인 바, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)는 각각의 픽셀 중심으로부터 편향된 거리가 최대화되도록 형성될 수 있다.
마찬가지로, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1) 역시 각각의 픽셀 중심으로부터 편향된 거리가 최대화되도록 형성될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)는 각각의 픽셀 중심으로부터 편향된 거리는, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)를 통과한 광 신호 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)를 통과한 광 신호 각각이 센싱되는 감도를 기 설정된 수준 이상 보장하는 것을 전제로, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차를 최대화하도록 결정될 수 있다(마찬가지로, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)는 각각의 픽셀 중심으로부터 편향된 거리 역시, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1)를 통과한 광 신호 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)를 통과한 광 신호 각각이 센싱되는 감도를 기 설정된 수준 이상 보장하는 것을 전제로, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차를 최대화하도록 결정될 수 있음).
이와 관련하여 도 1을 참조하면, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1) 각각이 픽셀 중심으로부터 오프셋된 거리 O2는 단일 광학계의 중심으로부터 오프셋된 거리인 O1와 비례하는 관계를 갖는다. 즉, O1과 O2는 아래의 식 1과 같이 표현될 수 있다.
<식 1>
Figure 112020109759636-pat00001
식 1에서 n은 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각의 마이크로 렌즈의 굴절률을 의미하고, f는 초점 거리(이미지 센서(210)의 중심으로부터 단일 광학계까지의 거리)를 의미하며, h는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각의 마이크로 렌즈로부터 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각의 픽셀 중심까지의 거리를 의미한다.
한편, 실험적 기법으로 인해, 단일 광학계의 중심으로부터 오프셋된 거리인 O1는 아래의 식 2와 같은 범위에 있을 때, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각에서 광 신호를 센싱하는 감도를 기 설정된 수준 이상 보장하는 것을 전제로, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지들 사이의 시차를 최대화하는 것으로 나타났다.
<식 2>
Figure 112020109759636-pat00002
식 2에서 D는 단일 광학계의 지름을 의미하며, a는 0.2 이상의 값을 갖는 상수를 의미하고, b는 0.47 이하의 값을 갖는 상수를 의미한다.
따라서, 식 1은 식 2에 의해 아래의 식 3과 같이 나타낼 수 있는 바, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)이 픽셀 중심으로부터 편향된 거리 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)이 픽셀 중심으로부터 편향된 거리는, 식 3과 같이 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각의 마이크로 렌즈의 굴절률, 이미지 센서(210)의 중심으로부터 단일 광학계까지의 거리, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각의 마이크로 렌즈로부터 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211) 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212) 각각의 픽셀 중심까지의 거리 및 단일 광학계의 지름에 기초하여 결정됨으로써, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)를 통과한 광 신호 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)를 통과한 광 신호 각각이 센싱되는 감도를 기 설정된 수준 이상 보장하는 것을 전제로, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차가 최대화될 수 있다.
<식 3>
Figure 112020109759636-pat00003
a는 0.2 이상의 값을 갖는 상수를 의미하고, b는 0.47 이하의 값을 갖는 상수를 의미하는 바, 식 3은 아래의 식 4와 같이 표현될 수 있다.
<식 4>
Figure 112020109759636-pat00004
일 실시예로 f = 1.4D, n = 1.4, h = 2.9 um이고 픽셀 크기가 2.8 um 인 경우 상기 식 4를 이용하여
Figure 112020109759636-pat00005
를 계산해보면,
Figure 112020109759636-pat00006
의 범위를 갖게 되어, 거리를 획득하기에 적절한 시차가 확보될 수 있다.
마찬가지로, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 각각 획득하는 이미지들 사이의 시차 역시 거리를 획득하기에 적합한 값으로 확보될 수 있다.
이와 같은 구조의 이미지 센서(210)를 기반으로, 거리 산출부(220)는, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지들 사이의 시차들을 이용하여 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출할 수 있다.
특히, 거리 산출부(220)는, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용하여, 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출함을 특징으로 한다.
보다 상세하게, 거리 산출부(220)는, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용함에 있어, 적어도 두 개 이상의 시차들을 조합한 뒤 이용할 수 있다. 예를 들어, 거리 산출부(220)는 거리 산출 동작에서, 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 연산한 결과 값을 이용할 수 있다.
이 때, 거리 산출부(220)는, 거리 산출을 위한 시차의 요구 특성(예컨대, 시차의 동적 범위를 증가시킬 것인지 또는 시차의 SNR을 감소시킬 것인지)에 따라 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 선택적으로 연산한 결과 값을 이용할 수 있다.
이에 대한 상세한 설명은 아래의 도 6a 내지 6b 및 7을 참조하여 기재하기로 한다.
도 6a 내지 6b는 도 2에 도시된 카메라 시스템에 포함되는 거리 산출부의 구조를 나타낸 블록도이고, 도 7은 도 3 및 4에서 거리 산출에 이용되는 픽셀 별 베이스라인을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 6b 및 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 거리 산출부(220)는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 조합하여 이용함으로써, 거리 산출에 이용되는 시차의 동적 범위를 증가시키거나 시차의 SNR을 감소시킬 수 있다.
예를 들어 거리 산출부(220)는 거리 산출에 이용되는 시차의 동적 범위를 증가시키고자, 도 6a에 도시된 바와 같이 구성됨으로써, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d1, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d3, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d2 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4에 대해 산술합을 연산한 뒤, 연산된 결과 값인 시차(d)를 이용하여 거리를 산출할 수 있다.
이 때, 시차 d1, d2, d3, d4는 Fourier 변환을 통해 아래의 식 5와 같이 직접적으로 계산될 수 있다.
<식 5>
Figure 112020109759636-pat00007
Figure 112020109759636-pat00008
Figure 112020109759636-pat00009
식 5에서 F{}는 Fourier 변환을 나타내고, R(x)는 픽셀 내 우측으로 편향된 OPA를 포함하는 픽셀을 통해 획득하는 우측 이미지를 나타내며, L(x)는 픽셀 내 좌측으로 편향된 OPA를 포함하는 픽셀을 통해 획득하는 좌측 이미지를 나타내고, d는 시차를 나타낸다.
보다 구체적인 예를 들면, 거리 산출부(220)는 도 4b와 같이 Shift Register들 및 Min SAD Detector들로 구성된 채, Min SAD Detector들을 통해 출력되는 d1, d2, d3, d4에 각각 가중치 w1, w2, w3, w4를 적용한 산술합을 연산하여 시차(d)를 출력함으로써(d=w1d1+w2d2+w3d3+w4d4), 출력되는 시차(d)를 이용하여 거리를 산출할 수 있다.
적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)과 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)의 비율 및 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)과 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1)의 비율 각각이 1:3인 경우, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4에 대응하는 베이스라인을 b로 가정하면, 도 7에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d3 및 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d2 각각에 대응하는 베이스라인은 2b로 표시될 수 있으며, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d1에 대응하는 베이스라인은 3b로 표시될 수 있는 바, 각각 아래의 식 6과 같이 계산되는 시차 d1, d2, d3, d4의 산술합인 시차(d)는 아래의 식 7과 같이 계산될 수 있다.
<식 6>
Figure 112020109759636-pat00010
Figure 112020109759636-pat00011
Figure 112020109759636-pat00012
Figure 112020109759636-pat00013
<식 7>
Figure 112020109759636-pat00014
Figure 112020109759636-pat00015
식 6, 7에서 a는 피사체로부터 이미지 센서(210)까지의 거리와 관련된 피사체 거리를 의미하고,
Figure 112020109759636-pat00016
는 이미지 센서(210)에 초점이 맞은 피사체 거리를 의미하며,
Figure 112020109759636-pat00017
는 초점 거리(focal length)이고,
Figure 112020109759636-pat00018
는 equivalent 베이스라인을 의미하며,
Figure 112020109759636-pat00019
는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4에 대응하는 베이스라인을 의미한다.
따라서, 산술합이 연산된 결과 값인 시차(d)는 시차 d1와 비교하여 2.7배정도 넓어진 동적 범위를 갖게 될 수 있다.
이상, 거리 산출부(220)가
적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d1, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d3, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d2 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4 전체에 대해 산술합을 연산한 결과 값인 시차(d)를 이용하여 거리 산출 동작을 수행하는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d1, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d3, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d2 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4 중 두 개의 시차들(또는 세 개의 시차들)에 대해서만 산술합을 연산한 결과 값인 시차를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 거리 산출부(220)는 d1, d4에 대해서만 산술합을 연산하고 그 결과 값인 시차를 이용하여 거리 산출 동작을 수행할 수 있다.
또한, 이상 거리 산출부(220)가 거리 산출에 이용되는 시차(d)의 동적 범위를 증가시키고자, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d1, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d3, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d2 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4 중 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합을 연산하는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d1, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d3, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d2 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 d4 중 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술평균을 연산함으로써 시차(d)의 SNR을 감소시킬 수도 있다. 이러한 경우, 거리 산출부(220)는 도 6a 내지 6b와 달리 산술평균을 연산하기 위한 구조를 갖게 될 수 있다.
즉, 거리 산출부(220)는, 거리 산출 과정에서, 거리 산출을 위한 시차의 요구 특성(예컨대, 시차의 동적 범위를 증가시킬 것인지 또는 시차의 SNR을 감소시킬 것인지)에 따라 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 선택적으로 연산한 결과 값인 시차(d)를 이용할 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 카메라 시스템의 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 이하, 설명되는 카메라 시스템의 동작 방법은 전술된 구조의 이미지 센서와 거리 산출부를 포함하는 카메라 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 카메라 시스템(200)(보다 정확하게는 카메라 시스템(200)에 포함되는 단일 광학계)은 단계(S810)를 통해, 이미지 센서(210)에 포함되는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)로 광 신호를 유입시킬 수 있다. 여기서, 이미지 센서(210)는 전술된 구조로 구현되므로, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA(211-1)가 형성된 오프셋 마스크(211-2)가 배치되고, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA(212-1)가 형성된 오프셋 마스크(212-2)가 배치되며, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA(213-1)가 형성된 오프셋 마스크(213-2)가 배치되고, 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA(214-1)가 형성된 오프셋 마스크(214-2)가 배치될 수 있다. 따라서, 단계(S810)에서 카메라 시스템(200)은, 광 신호가 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)을 통과하여 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214) 각각의 포토 다이오드로 유입되도록 할 수 있다.
이어서, 카메라 시스템(200)(보다 정확하게는, 카메라 시스템(200)에 포함되는 이미지 센서(210))은 단계(S820)에서, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 이미지들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(210)는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)의 좌편향 소형 OPA(211-1)을 통해 유입되는 광 신호를 처리하여 이미지를 획득하고, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)의 우편향 소형 OPA(212-1)을 통해 유입되는 광 신호를 처리하여 이미지를 획득하며, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)의 좌편향 대형 OPA(213-1)을 통해 유입되는 광 신호를 처리하여 이미지를 획득하고, 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)의 우편향 대형 OPA(214-1)을 통해 유입되는 광 신호를 처리하여 이미지를 획득할 수 있다.
그 후, 카메라 시스템(200)(보다 정확하게는, 카메라 시스템(200)에 포함되는 거리 산출부(220))은 단계(S830)에서, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211), 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212), 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213) 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지들 사이의 시차들을 이용하여 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출할 수 있다.
특히, 단계(S830)에서 카메라 시스템(200)은, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용하여, 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출할 수 있다.
이 때, 단계(S830)에서 거리 산출부(220)는, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하여, 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 거리 산출부(220)는, 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하는 것과 관련하여, 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 요구 특성(예컨대, 시차의 동적 범위를 증가시킬 것인지 또는 시차의 SNR을 감소시킬 것인지)에 기초하여, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 선택적으로 연산한 결과 값을 이용할 수 있다.
예를 들어, 거리 산출부(220)는 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 동적 범위를 증가시키고자, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합을 연산한 결과 값을 이용할 수 있다.
다른 예를 들면, 거리 산출부(220)는 이미지 센서(210)와 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제1 타입 픽셀(211)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀(212)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 적어도 하나의 제3 타입 픽셀(213)에서 획득하는 이미지와 적어도 하나의 제4 타입 픽셀(214)에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술평균을 연산한 결과 값을 이용할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 카메라 시스템에 있어서,
    적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀을 포함하는 이미지 센서-상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되며, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치됨-; 및
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용하여, 상기 이미지 센서와 피사체 사이의 거리를 산출하는 거리 산출부
    를 포함하고,
    상기 거리 산출부는,
    상기 거리를 산출하기 위한 시차의 요구 특성에 기초하여 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하여 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 거리 산출부는,
    상기 거리를 산출하기 위한 시차의 동적 범위(Dynamic range)를 증가시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 거리 산출부는,
    상기 거리를 산출하기 위한 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 거리 산출부는,
    상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 가중치가 적용된 산술합을 연산한 결과 값을 이용하여, 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀은,
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 좌편향 소형 OPA의 중심과 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 우편향 소형 OPA의 중심 사이의 거리가 최대화되도록 상기 이미지 센서 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되고,
    상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀은,
    상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 좌편향 대형 OPA의 중심과 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 우편향 대형 OPA의 중심 사이의 거리가 최대화되도록 상기 이미지 센서 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서에서는,
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀이 하나의 픽셀 블록을 구성하고, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀이 다른 하나의 픽셀 블록을 구성하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀이 구성하는 픽셀 블록과 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀이 구성하는 픽셀 블록은,
    상기 이미지 센서 내에서 좌우, 상하 또는 대각으로 인접한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템.
  11. OPA(Offset Pixel Aperture)가 적용된 이미지 센서 및 거리 산출부를 포함하는 카메라 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 이미지 센서에 포함되는 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 적어도 하나의 제4 타입 픽셀-상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 소형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되며, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 좌측으로 편향된 중심을 갖는 좌편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치되고, 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀의 상부에는 픽셀 중심에 대해 우측으로 편향된 중심을 갖는 우편향 대형 OPA가 형성된 오프셋 마스크가 배치됨-로 광 신호를 유입시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀, 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀 및 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 이미지들을 획득하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제1 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차, 상기 적어도 하나의 제2 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 또는 상기 적어도 하나의 제3 타입 픽셀에서 획득하는 이미지와 상기 적어도 하나의 제4 타입 픽셀에서 획득하는 이미지 사이의 시차 중 적어도 두 개 이상의 시차들을 이용하여, 상기 이미지 센서와 피사체 사이의 거리를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 거리를 산출하는 단계는,
    상기 거리를 산출하기 위한 시차의 요구 특성에 기초하여 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합 또는 산술평균을 선택적으로 연산하고, 상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하여 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템의 동작 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하는 단계는,
    상기 이미지 센서와 상기 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 동적 범위(Dynamic range)를 증가시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술합을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템의 동작 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 선택적으로 연산한 결과 값을 이용하는 단계는,
    상기 이미지 센서와 상기 피사체 사이의 거리를 산출하기 위한 시차의 SNR(Signal-Noise-Ratio)을 감소시키고자, 상기 적어도 두 개 이상의 시차들에 대해 산술평균을 연산한 결과 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라 시스템의 동작 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013228692A (ja) * 2012-03-29 2013-11-07 Canon Inc 撮像装置及びカメラシステム
KR101672669B1 (ko) * 2015-11-23 2016-11-03 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 시차를 이용하는 멀티 애퍼처 카메라 시스템

Patent Citations (2)

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