KR20140136727A - 전자 센서와, 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따르면, 수광 효율이 다른 픽셀들보다 적은 픽셀(이하, '저효율 픽셀')들을 포함하고, 촬영 시점에서, 상기 전자 센서는 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 픽셀들로 이루어지는 제1 픽셀 그룹과, 상기 제1 픽셀 그룹보다 더 짧게 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 픽셀들로 이루어지는 제2 픽셀 그룹을 할당하고, 상기 저효율 픽셀들 중 적어도 일부가 상기 제1 픽셀 그룹에 대응하게 배치되는 전자 센서가 개시된다.

Description

전자 센서와, 그의 제어 방법 {ELECTRONIC SENSOR AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 개시는 전자 센서, 예컨대, 디지털 이미지 센서에 관한 것으로서, 예컨대, 광역 보정 기능을 가지는 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로 일안 반사식(single lens reflection; SLR) 카메라는 이미지 검출 영역과 초점 검출 영역을 별도로 배치하는 구조를 가지고 있으므로, 초점 조절 상태를 검출하기 위한 위상차 초점 검출 센서의 배치가 용이한 편이다. 반면에, 미러리스(mirrorless) 카메라나 이동통신 단말기와 같은 소형 촬영 기기에서는 초점 검출 센서를 배치할 수 있는 별도의 공간을 확보하기 어렵기 때문에, 콘트라스트(constrast) 초점 검출 방식을 사용해 왔다. 위상차 초점 검출 방식은 콘트라스트 초점 검출 방식과 대비할 때 속도 면에서 장점을 가지고 있어, 고성능의 일안반사식 카메라에서는 주로 위상차 초점 검출 센서를 별도로 배치하여 사용하고 있다.
아울러, 광역 보정 기능(wide dynamic range; WDR)은 동일 피사체를 2회 이상 촬영하여 고노출 이미지와 저노출 이미지를 얻어, 각각의 이미지를 조합함으로써 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다. 최근에는 이미지 센서 자체로서 WDR 기능을 구현함으로써, 1회의 촬영으로도 WDR 촬영이 가능해지고 있다. 이러한 WDR 기능은, 특히, 피사체와 배경의 명암에 상당한 차이가 있을 때, 촬영되는 이미지의 품질을 향상시키는데 유용하다. 촬영 기기의 광역 보정 기능에 관해서는 미국 공개특허번호 제2012/0281111 A1호 (2012. 11. 08. 공개) 등을 통해 개시된 바 있다.
이미지를 촬영함에 있어, 이러한 초점 검출 기능이나 WDR 기능은 이미지의 품질을 확보하는데 큰 영향을 미치게 된다. 한편, 미러리스 카메라나 휴대용 단말기와 같은 휴대 목적의 전자 기기, 예컨대, 소형화된 전자 기기에 이미지 센서를 탑재함에 있어서는, 소형, 경량화를 고려하게 된다. 또한, 미러리스 카메라나 휴대용 단말기와 같은 소형, 경량화된 기기에 장착되는 이미지 센서에서도 촬영 이미지의 품질 경쟁이 심화되고 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, WDR 기능과 다른 많은 기능들이 통합된 디지털 이미지 센서 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다. 예를 들면, 위상차 초점 조절 기능과 WDR 기능이 하나의 이미지 센서에 모두 탑재될 수 있다. 또한, 고화질의 이미지를 촬영할 수 있는 소형화된 이미지 촬영 장치의 구현이 가능하다. 또한, WDR 기능을 지원하면서도 동시에 다른 기능을 지원할 수 있는 디지털 이미지 센서의 구현이 가능하다.
다양한 실시 예들에 따른 전자 센서는 수광 효율이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀들; 및 노출 설정이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀 그룹들을 포함할 수 있으며,
상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀이 상기 픽셀 그룹들 중 적어도 하나의 픽셀 그룹에 대응될 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은, 제1 픽셀; 및 동일 노출 시간 동안 상기 제1 픽셀보다 노출량이 낮은 제2 픽셀을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은, 백색(white)광 검출 픽셀; 및 동일 노출 시간 동안 상기 백색(white)광 검출 픽셀보다 수광 효율이 낮은 적색(red)광 검출 픽셀, 녹색(green)광 검출 픽셀 및 청색(blue)광 검출 픽셀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은, 제1 필터를 구비한 픽셀; 및 동일 노출 시간 동안 상기 제1 필터보다 더 적은 빛을 통과시키는 제2 필터를 구비한 픽셀을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은, 제1 렌즈를 구비한 픽셀; 및 동일 노출 시간 동안 상기 제1 렌즈에 비해서 더 적은 빛을 통과시키는 제2 렌즈를 구비한 픽셀을 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 각각의 상기 픽셀은 배선 영역들과, 상기 배선 영역들 사이에 각각 배치되는 수광 영역과, 상기 수광 영역 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 하나는 상기 수광 영역의 일부분을 차단하는 차광막을 포함하는 위상 분리 구조를 구비할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 위상 분리 구조를 구비하는 픽셀은 쌍을 이루어 배치되고,
쌍을 이룬 상기 픽셀들 중, 제1의 픽셀이 상기 마이크로 렌즈의 출사동 일측으로 통과하는 빛을 검출하고, 제2의 픽셀이 상기 마이크로 렌즈의 출사동 타측으로 통과하는 빛을 검출할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 전자 센서에서 결상되는 이미지의 밝은 영역과 어두운 영역의 계조비(Dynamic range)에 따라 상기 제1 픽셀 그룹과 제2 픽셀 그룹의 픽셀들의 노출량이 다르게 설정될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 제1, 제2 픽셀 그룹의 픽셀 노출량은 노출 시간과 광전 변환 효율 중 적어도 하나에 의해 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 센서는 수광 효율이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀들을 포함하며, 상기 전자 센서의 제어 방법은,
상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중, 일부의 픽셀들을 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제1 픽셀 그룹으로 설정하고,
상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중 나머지의 적어도 일부를 상기 제1 픽셀 그룹보다 더 짧게 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제2 픽셀 그룹으로 설정하며,
상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 적어도 하나가 상기 제1 픽셀 그룹으로 배치되고, 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 상기 제1 픽셀 그룹으로 배치된 픽셀로부터 초점 조절 상태 정보를 획득할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중 나머지의 다른 일부를 상기 제1 픽셀 그룹보다 더 짧은 노출 시간 동안, 아울러, 상기 제2 픽셀 그룹보다 더 긴 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제3 픽셀 그룹으로 설정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 방법은 상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중 일부의 픽셀 출력 값을 높게 설정하고, 나머지의 적어도 일부의 픽셀 출력 값은 낮게 설정하는 동작을 더 포함하고,
상기 전자 센서에 결상되는 이미지의 영역의 픽셀들 중 픽셀 출력 값이 높게 설정된 픽셀들을 상기 제1 픽셀 그룹의 픽셀로 배치하고, 낮게 설정된 픽셀들을 상기 제2 픽셀 그룹의 픽셀로 배치할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중, 수광 효율이 상대적으로 낮은 픽셀이 쌍을 이루게 배치되고,
쌍을 이루는 상기 픽셀들 중, 제1의 픽셀이 마이크로 렌즈의 출사동 일측으로 통과하는 빛을 검출하고, 제2의 픽셀이 마이크로 렌즈의 출사동 타측으로 통과하는 빛을 검출하며, 쌍을 이루는 상기 제1, 제2 픽셀들에 의해 검출된 이미지를 비교하여 상기 전자 센서의 초점 조절 상태를 측정할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 방법은 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들과, 상기 제2 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들의 배치를 동적으로 할당할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들과, 상기 제2 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들을 반복된 패턴으로 배치하거나 불규칙한 패턴으로 배치할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 제1 픽셀 그룹의 픽셀들이 노출되는 동안, 상기 제2 픽셀 그룹의 픽셀들이 서로 다른 노출 시간으로 적어도 2회에 걸쳐 노출 이미지를 검출할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 전자 센서에 결상되는 이미지 영역의 일부를 관심 영역으로 설정하고,
상기 관심 영역에서 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들 중 일부를 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 적어도 하나에 대응하게 배치할 수 있다.
어떤 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 전자 센서에 결상되는 이미지에서 관심 영역을 설정하고,
상기 관심 영역에서 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들을 상기 제2 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들보다 더 많이 배치할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 센서를 제어하는 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체로서, 프로세서가 판독 가능한 기록 매체를 개시한다.
다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서 및 그의 제어 방법은 상대적으로 수광량이 적은 저효율 픽셀, 예를 들어, 위상차 초점 검출 픽셀들의 노출량을 확보할 수 있는 방법을 제공하여, 하나의 이미지 센서를 통해 초점 검출 기능과 WDR 기능을 구현할 수 있다. 또한, 다른 픽셀에 비해 수광량이 부족하여 더 긴 노출 시간을 필요로 하는 픽셀의 기능을 정상적으로 수행하면서, 동시에 WDR 기능을 구현할 수 있다. 이로써 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서 및 그의 제어 방법은 촬영 이미지의 품질 향상과 카메라 모듈, 전자 기기의 소형화에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서의 일부분을 확대하여 도시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서의 일부분을 확대하여 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서에서 이미지 검출 픽셀들의 다양한 배치를 도시한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서의 픽셀들의 노출 동작과 관련된 그래프들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서에서 위상차 초점 검출 픽셀들을 포함한 픽셀들의 다양한 배치를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 다른 실시 예에 따른 디지털 이미지 센서에서 색상 필터들의 배치를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 도 9에 도시된 디지털 이미지 센서의 선 A-A'을 따라 절단된 단면(corss sectional view)을 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 색상 필터들의 특성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 12와 13은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서의 촬영 화면들을 도시한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서가 구비된 전자 기기의 구성을 도시한다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서를 제어하는 방법을 보여주는 흐름도를 도시한다.
이하 본 발명의 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 센서, 예컨대, 디지털 이미지 센서는 광역 보정 기능을 가지면서도 초점 검출 기능을 안정적으로 구현할 수 있는 픽셀들의 배치를 개시한다. 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서를 이루는 픽셀들은 구조적으로 또는 기능적으로 수광 효율이 상기 이미지 센서의 다른 픽셀들보다 낮은 픽셀들(이하, '저효율 픽셀')을 포함할 수 있다. 저효율 픽셀들을 예시하자면, 위상 분리 구조를 구비하는 픽셀, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 등의 색상을 가진 필터를 구비하는 픽셀, 마이크로 렌즈의 구조가 다른 픽셀에 비해 더 적은 빛을 통과시키는 픽셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 센서, 예컨대, 이미지 센서는 이미지 정보를 검출하는 픽셀들 중 적어도 일부가 이러한 저효율 픽셀로 이루어지며, 저효율 픽셀들을 이용하여 초점 조절 상태에 관한 정보를 검출할 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 저효율 픽셀들은 동일한 양의 이미지 정보를 획득하기 위해서는 상기 이미지 센서의 다른 픽셀보다 더 긴 노출 시간을 사용할 수 있다. 예컨대, 위상 분리 구조를 가지는 저효율 픽셀들의 경우, 쌍을 이룬 저효율 픽셀들 중, 제1의 저효율 픽셀은 결상 렌즈의 출사동 일측으로 통과하는 빛, 예컨대, 이미지 정보를 검출하고, 제2의 저효율 픽셀이 상기 결상 렌즈의 출사동 타측으로 통과하는 빛, 예컨대, 이미지 정보를 검출할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 센서를 구비하는 전자 기기의 제어부는 제1 저효율 픽셀을 통해 검출된 이미지와, 제2 저효율 픽셀을 통해 검출된 이미지 사이의 거리를 비교함으로써, 초점 조절 상태를 검출할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 센서, 예컨대, 이미지 센서를 이루는 픽셀들을 적어도 두 그룹으로 나누어 제1의 픽셀 그룹은 제2의 픽셀 그룹보다 픽셀 노출량을 더 높게 또는 더 낮게 설정함으로써, 광역 보정 기능을 구현할 수 있다. 픽셀의 노출량은, 노출 시간, 픽셀의 광전 변환 효율(또는 감광 속도), 픽셀의 크기, 렌즈의 조절, 색상 필터 등의 배치에 의해 설정될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 노출량이 더 높게 설정된 픽셀들(이하, '고노출 픽셀(higher exposure pixel)'이라 함)은 촬영하는 이미지, 즉, 상기 이미지 센서에 결상되는 이미지의 영역에서 어두운 부분의 이미지 정보들을 검출할 수 있고, 노출량이 더 낮게 설정된 픽셀들(이하, '저노출 픽셀(lower exposure time pixel)'이라 함)은 촬영하는 이미지의 영역에서 밝은 부분의 이미지 정보들을 검출할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 저효율 픽셀들은 다른 픽셀(이하, '이미지 검출 픽셀'이라 함)들과 비교할 때 수광 효율이 낮다. 노출 시간이 동일하다고 할 때, 구조적으로 또는 제어부의 제어에 따라 저효율 픽셀들은 이미지 검출 픽셀들보다 단위 시간당 픽셀로 유입되는 빛의 양이 적을 수 있기 때문이다. 예를 들어, 노출 시간이 동일하다고 할 때, 저효율 픽셀들은 이미지 검출 픽셀들보다 더 적은 양의 이미지 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 센서, 예컨대, 디지털 이미지 센서는, 광역 보정 기능을 구현하기 위한 픽셀 그룹을 설정함에 있어, 저효율 픽셀들을 고노출 픽셀 그룹에 대응되도록 배치하여, 수광량이 상대적으로 부족한 픽셀(예: 저효율 픽셀)의 성능을 높일 수 있다. 이와 같이, 고노출 픽셀 그룹에 대응하게 배치된 저효율 픽셀에 기반하여 초점 조절 상태에 관한 정보들을 획득함으로써, 더 정확한 초점 검출이 가능하다. 저노출 픽셀 그룹에 대응되게 위치한 저효율 픽셀들로부터 초점 조절 상태에 관한 정보를 획득할 수도 있지만, 고노출 픽셀 그룹에 대응된 저효율 픽셀보다 초점 검출 성능이 낮을 수 있다.
만약, 이미지 센서를 이루는 픽셀들을 구성함에 있어, 수광량이 상대적으로 부족한 필터 등이 배치될 경우, 대체로 특정 색상 필터가 배치된 픽셀들이 고노출 픽셀로 설정될 수 있다. 이 경우, 저효율 픽셀들은 해당 색상 필터들과 각각 상응하게 배치될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서를 구비하는 전자 기기의 모드 설정에 따라, 또는, 촬영 시점에 따라 이미지 센서를 이루는 픽셀들을 고노출 픽셀들과 저노출 픽셀들의 위치를 재배치할 수 있다. 이와 같이 이미지 센서를 이루는 픽셀들을 동적으로 할당하는 경우에도, 저효율 픽셀들 중 적어도 일부는 고노출 그룹에 위치할 수 있다. 이미지 센서를 이루는 픽셀들을 제1, 제2 픽셀 그룹으로 재배치함에 있어서, 이미지 센서의 제어부를 통하여 각 픽셀들의 광전 변환 효율을 변경하거나, 각 픽셀들의 노출 시간을 조절하는 방법을 사용할 수 있다. 이때, 이미지 센서 상에 분포된 저효율 픽셀들 또한, 고노출 픽셀로 설정된 픽셀들의 그룹과 저노출 픽셀로 설정된 픽셀들의 그룹 중 어느 하나로 분류되는데, 제어부는 고노출 픽셀 그룹으로 분류되어 있는 저효율 픽셀로부터 검출된 정보를 통해 상대적으로 더 우수한 초점 조절 상태에 관한 정보를 검출할 수 있다.
이로써, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서가 허용하는 최대의 노출 시간 동안 적어도 일부의 저효율 픽셀이 초점 검출에 필요한 이미지 정보를 획득할 수 있다. 또한, 각 저효율 픽셀들이 서로 동일한 환경, 예컨대, 동일한 노출량으로 설정되어 이미지를 검출할 수 있으므로, 초점 검출에 필요한 정보를 획득하는 저효율 픽셀들 간의 동질성을 유지할 수 있다.
이하에서는, 상기 디지털 이미지 센서에 관한 추가적인 설명이 도 1 내지 도 15를 연관하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나에 따른, 디지털 이미지 센서(100)의 일부분을 확대하여 도시한다. 도 1을 참조하면, 디지털 이미지 센서(100)를 이루는 단위 픽셀(115a, 115b, 115c)들은 배선 영역(13)들, 수광 영역(15)들 및 결상 렌즈, 예를 들면, 마이크로 렌즈(17)들을 구비할 수 있다.
상기 배선 영역(13)들은 상기 이미지 센서(100)의 기판(11)의 일면에서 일정 간격을 두고 배치되며 상기 배선 영역(13)들 사이에 각각 상기 수광 영역(15)이 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 배선 영역(13)들과 상기 수광 영역(15)들은 상기 기판(11)의 일면에서 서로 번갈아가며 배치될 수 있다. 상기 배선 영역(13)들에는 전원 또는 신호 라인과 트랜지스터와 같은 소자들이 배치될 수 있다. 상기 수광 영역(15)들은 실질적으로 빛, 이미지를 검출하여 전기 신호로 변환하는 광전 변환 영역으로서, 검출된 이미지의 정보에 따른 전기 신호를 상기 배선 영역(13)으로 전달할 수 있다.
각각의 단위 픽셀(115a, 115b, 115c)은 하나의 수광 영역(15)과 그에 연결된 배선 영역(13)의 배선 및 트랜지스터, 해당 수광 영역(15)에 상응하게 배치되는 마이크로 렌즈(17)를 포함할 수 있다. 이러한 단위 픽셀(115a, 115b, 115c)들 중 다수는 대체로 이미지 검출 픽셀(115a, 115b)로 동작하게 되며, 앞서 언급한 바와 같이, 일부의 픽셀들이 이미지 검출 픽셀(115a, 115b)들과 비교할 때 수광 효율이 낮은 저효율 픽셀로 이루어질 수 있다. 이러한 저효율 픽셀들을 초점 검출 픽셀로 구성할 수 있는데, 예를 들면, 위상 분리 구조를 가지는 위상차 초점 검출 픽셀(115c)로 구성될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 저효율 픽셀은 위상 분리 구조가 아닐 수도 있다. 예컨대, 더 적은 양의 빛을 투과하는 색상 필터나 마이크로 렌즈를 이용하여 일부 픽셀들의 노출량을 다른 픽셀들보다 작게 제한할 수 있다.
도 1은 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)을 구성함에 있어, 상기 수광 영역(15) 상에 차광막(19)을 설치한 위상 분리 구조를 도시하고 있다. 각각의 마이크로 렌즈(17)는 그에 대응하는 수광 영역(15)과 광축(P)이 일치한 상태로 배치될 수 있다. 도 1에서, 상기 수광 영역(15)의 위쪽으로 상기 배선 영역(13)들 사이에는 빈 공간(cavity)(29)이 형성되는데, 상기 차광막(19)은 상기 배선 영역(13)들 사이의 빈 공간(29)에 배치될 수 있다. 도 8을 더 참조하면, 상기 차광막(19)은 상기 수광 영역(15)의 일측에서 상기 수광 영역(15)의 표면적의 일부, 예를 들면, 약 절반 정도를 가려 상기 수광 영역(15)으로 유입되는 빛을 일부 차단할 수 있다. 동일 시간 동안 노출한다고 했을 때, 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)은 이미지 검출 픽셀(115a, 115b)의 약 절반에 해당하는 노출량을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)은 쌍(115c-1, 115c-2)을 이루어 서로 인접하게 또는 일부 이격되게 배치될 수 있다. 쌍을 이룬 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들 중, 제1의 위상차 초점 검출 픽셀(115c-1)에 배치된 차광막(19)은 제2의 위상차 초점 검출 픽셀(115c-2)에 배치된 차광막(19)에 대하여 겹치지 않는, 예를 들면, 오프셋(offset)된 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 위상차 초점 검출 픽셀(115c-1)이 마이크로 렌즈(17)의 출사동 일측으로 통과하는 빛을 검출하면, 제2 위상차 초점 검출 픽셀(115c-2)은 상기 마이크로 렌즈(17)의 출사동 타측으로 통과하는 빛을 검출할 수 있다. 상기 이미지 센서(100) 및/또는 상기 이미지 센서(100)가 장착된 카메라나 휴대용 단말기와 같은 전자 기기는, 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들 각각으로부터 검출된 이미지 사이의 거리를 비교하여 상기 이미지 센서(100)의 초점 조절 상태를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 변형된 디지털 이미지 센서(200)의 일부분을 확대하여 도시한다. 도 2에 도시된 이미지 센서(200)를 설명함에 있어, 도 1에 도시된 이미지 센서(100)의 구성과 유사한 기능을 가지는 구성요소에 대해서는, 구조가 다소 상이하더라도 동일한 참조 번호를 병기하여 설명할 수 있다.
도 2를 참조하면, 마이크로 렌즈(17)의 광축(L)을 상기 수광 영역(15)의 광축(P)에 어긋나게 배치한 구조의 위상차 초점 검출 픽셀(115c)이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 위상차 초점 검출 픽셀(115c)은, 마이크로 렌즈(17)의 광축(L)이 상기 수광 영역(15)의 광축(P)에 어긋나게 배치됨에 따라, 마이크로 렌즈(17)의 출사동 일측 또는 타측을 통과한 빛만이 상기 수광 영역(15)으로 입사할 수 있다. 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들은 쌍을 이루어 초점 검출 동작에 이용되며, 쌍을 이룬 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들 각각의 마이크로 렌즈(17)는 서로에 대하여 오프셋된 위치에 배치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서의 저효율 픽셀은, 차단막(19)을 배치하거나 수광 영역(15)과 마이크로 렌즈(17)의 광축(P, L)을 어긋나게 배치한 위상 분리 구조를 가질 수 있다. 하지만, 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서는 일부의 픽셀들에 상응하게 배치되는 필터나 마이크로 렌즈의 구조를 이용하여 저효율 픽셀을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 차광막(19)을 설치한 위상차 초점 검출 픽셀(115c)에 대한 추가의 설명이 아래에 기재되어 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 디지털 이미지 센서(100)에서 이미지 검출 픽셀들(115a, 115b)의 다양한 배치를 도시한다. 예컨대, 앞서 언급한 바와 같이, 광역 보정 기능은 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을 노출량 설정이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀 그룹으로 나누어 배치함으로써 가능하다. 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을 노출량이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀 그룹으로 나누어 배치하는 것은, 상기 이미지 센서(100)의 생산 과정에서 고정적으로 설정하는 것이 가능하며, 또한, 상기 이미지 센서(100)가 장착된 기기의 촬영 모드에 따라 동적으로 배치할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명함에 있어, '노출량 설정이 서로 다르다'함은, 고노출 픽셀들(115a)의 노출이 진행되는 시간의 길이와, 저노출 픽셀(115b)의 노출이 진행되는 시간의 길이가 다름을 의미할 수 있다. 노출량 설정을 다르게 하기 위해서, 어떤 실시 예들에서는, 저노출 픽셀(115b)의 노출은 고노출 픽셀(115a)의 노출과 동시에 이루어질 수 있다. 반면에 고노출 픽셀(115a)의 노출은 저노출 픽셀(115b)의 노출과 동시에 이루어질 필요는 없다. 노출량 설정을 다르게 하기 위해서, 어떤 실시 예들에서는, 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)의 광전 변환 효율을 서로 다르게 설정할 수 있다. 노출량 설정을 다르게 하기 위해서, 어떤 실시 예들에서는, 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)의 픽셀 사이즈를 서로 다르게 설정하거나, 렌즈나 필터를 조정하여 단위 시간당 픽셀로 유입되는 빛의 양을 조절할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 디지털 이미지 센서(100)의 픽셀들(115)의 노출 동작과 관련된 그래프들을 도시한다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 제1 픽셀들로 이루어진 그룹(Group1), 예컨대, 고노출 픽셀(115a)들의 그룹보다 상대적으로 수광효율이 낮은 제2 픽셀들로 이루어진 그룹(Group2), 예컨대, 저노출 픽셀(115b)들의 그룹이 더 늦게 노출 동작을 시작하며, 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들과 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들이 노출 동작을 동시에 종료할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)에서, 제1, 제2 픽셀 그룹(Group1, 2) 각각의 픽셀들의 노출이 동시에 시작되어 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들의 노출이 먼저 종료되는 구성을 도시하고 있다. 아울러, 도시되지는 않지만, 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)의 노출 시작/종료와 비교할 때, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들의 노출이 늦게 시작되어 먼저 종료될 수도 있다.
도 6a는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)의 픽셀들(115)을 제1, 제2의 픽셀 그룹(Group1, 2)으로 분류하되, 상대적으로 노출량이 적은 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 노출을 2회 진행함으로써, 중노출 이미지 정보까지 획득할 수 있는 구성을 도시하고 있다. 도 6a를 참조하면, 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들의 노출이 진행되는 중에 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들은 순차적으로 2회에 걸쳐 노출 동작을 수행할 수 있다. 따라서 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을 노출 시간이 서로 다른 두 그룹으로 분류하면서도, 노출 시간이 서로 다른 3개의 픽셀 그룹으로 분류한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2), 예컨대, 저노출 픽셀(115b)들로 이루어진 그룹의 1차 노출은 고노출 픽셀(115a)들로 이루어진 그룹의 노출과 동시에 시작하며, 고노출 픽셀(115a)들로 이루어진 그룹의 노출이 진행되는 중에 1차의 노출이 종료된 후 다시 2차의 노출이 시작될 수 있다. 상기 제2 픽셀 그룹(Group2), 예컨대, 저노출 픽셀(115b)들로 이루어진 그룹의 2차 노출은 고노출 픽셀(115a)의 노출 종료와 동시에 종료될 수 있다.
어떤 실시 예들에 따르면, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들, 예컨대, 저노출 픽셀(115b)들의 1차 노출과 2차 노출의 노출 시간의 길이는 서로 다르게 설정될 수 있다. 어떤 실시 예들에 따르면, 상기 저노출 픽셀(115b)은 2회 이상, 예를 들면, 3회 또는 4회의 노출 동작을 거치도록 설정될 수도 있다. 이는, 광역 보정 기능을 구현함에 있어, 상기 이미지 센서(100)의 픽셀들(115)은 노출 시간이 서로 다른 3개 또는 3개 이상의 그룹으로 설정하는 것을 가능하게 해 준다.
한 실시 예에 따르면, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115) 중 일부는 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제1 픽셀 그룹(Group1)으로, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115) 중 나머지의 일부는 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)보다 더 짧게 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제2 픽셀 그룹(Group2)으로 설정될 수 있다. 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115) 중 상기 제1, 제2 픽셀 그룹(Group1, 2)으로 설정되지 않은 나머지의 픽셀들은 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들보다 더 짧은 노출 시간 동안, 아울러, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)보다 더 긴 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제3 픽셀 그룹(Group3)으로 설정될 수 있다. 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들은 고노출 픽셀(115a)에 해당하고, 상기 제3 픽셀 그룹(Group3)의 픽셀들은 중노출 픽셀(middle exposure pixel)에, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들은 저노출 픽셀(115b)에 해당할 수 있다.
또 다른 한 실시 예에 따르면, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을 제1, 제2, 제3 픽셀 그룹(Group1, 2, 3)으로 각각 설정하되, 각 픽셀 그룹의 노출 시간을 동일하게 하면서, 어느 한 그룹의 픽셀들에 대하여 광전 변환 효율 등을 다르게 하거나 픽셀 사이즈, 렌즈나 필터의 조정, 추가의 차광막을 통해 각 그룹의 픽셀들의 노출량을 서로 다르게 설정할 수 있다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나에 따른, 상기 이미지 센서(100)의 픽셀들(115)의 노출 동작과 관련된 그래프를 도시한 것으로서, 제3 픽셀 그룹(Group3)의 노출 시간은 제1 픽셀 그룹(Group1)의 노출 시간과 동일하지만, 노출량은 더 낮은 구성을 도시하고 있다. 이와 같이, 노출 시간은 동일하게 하되, 시간에 따른 노출량의 변화의 기울기를 변경하여, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을, 상기 제1 내지 제3 픽셀 그룹(Group1, 2, 3)으로 각각 설정할 수 있다. 시간에 따른 노출량을 서로 다르게 설정하는 것은 각 픽셀들(115)의 광전 변환 효율 등의 조절을 통해 가능하다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)이 서로 다른 노출 시간을 가지는 3개의 그룹으로 분류된 상태에서의 노출 동작을 그래프로 도시하고 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 픽셀 그룹(Group1)의 노출 동작, 제2 픽셀 그룹(Group2)의 노출 동작, 제3 픽셀 그룹(Group3)의 노출 동작이 서로에 대하여 독립적으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 어떤 실시 예들에 따르면, 노출 시간에 따른 노출량 변화의 기울기를 다르게 설정하여 각 픽셀들을 서로 다른 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 픽셀의 광전 변환 효율을 조정하거나, 픽셀 사이즈를 조정하거나, 렌즈나 필터를 조정하여 단위 시간당 픽셀로 유입되는 빛의 양을 조정하거나, 추가적인 차광막을 사용하여 단위 시간당 픽셀로 유입되는 빛의 양을 조정하는 방법을 사용하면, 노출 시간에 따른 서로 다른 픽셀 그룹에 해당하는 픽셀들의 노출량을 서로 다르게 설정할 수 있다.
어떤 실시 예들에 따르면, 밝은 환경에서 노출량을 조절하는 것은 노출 시간 차이를 이용할 수 있다. 어떤 실시 예들에 따르면, 어두운 환경에서 노출량을 조절하는 것은 노출 시간은 동일하게 하되 노출량 변화의 기울기, 예컨대, 광전 변환 효율 차이를 이용할 수 있다.
상기 이미지 센서(100)의 픽셀들(115)을 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b), 그리고 선택적으로 중노출 픽셀들로 나누어 노출 동작을 수행함으로써, 상기 이미지 센서(100)는 주어진 피사체에 대하여 각 픽셀들의 노출 시간 동안에 결상되는 다수의 이미지 정보를 검출할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 획득하고자 하는 계조비(Dynamic range)에 따라 고노출, 중노출, 저노출의 노출 비율이 결정될 수 있다. 노출 비율에 따라 상기 고노출 픽셀(115a)과 상기 저노출 픽셀(115b)의 노출 시간에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 노출 시간으로 노출 비율을 결정한다고 할 때, 적정 노출을 위한 노출 시간이 1/250이고, 노출 비율이 1:2:4라고 하면, 고노출 픽셀(115a)은 1/125의 노출 시간을, 저노출 픽셀은 1/500의 노출 시간을, 중노출 픽셀은 1/250의 노출 시간을 가질 수 있다. 각 픽셀들로부터 검출된 다수의 이미지 정보는 전자 기기의 제어부를 통해 조합되어 촬영 이미지를 완성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 디지털 이미지 센서, 예를 들면, 상기 이미지 센서(100)에서 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들을 포함한 픽셀들(115)의 다양한 배치를 도시한다. 도 8을 참조하면, 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들은 고노출 픽셀(115a)로 설정된 픽셀에 대응하게 배치될 수 있다. 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들을 상기 고노출 픽셀(115a)로 설정된 픽셀에 대응하게 배치하는 것에 대해서는 하기에서 더 살펴보기로 한다.
특정 시점에서의 고노출 픽셀(115a)이 항상 고노출 픽셀(115a)로 유지되는 것은 아니다. 예컨대, 촬영 시점마다 또는 피사체에 따라 어두운 부분과 밝은 부분이 달라지거나, 사용자의 조작에 따라서 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)의 배치가 재설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나에 따르면, 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들은 차광막(19)이 배치되거나, 마이크로 렌즈(17)의 광축(L)이 수광 영역(15)의 광축(P)과 어긋나게 배치된 구조로 형성될 수 있다. 이러한 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들의 위치는, 구조적인 특징으로 인하여, 촬영 시점에서 재설정될 수 없고 특정한 위치에 고정된다. 아울러, 어떤 실시 예에 따르면, 디지털 이미지 센서(예를 들면, 이미지 센서(100))는 고노출 픽셀(예를 들면, 고노출 픽셀(115a))과 저노출 픽셀(예를 들면, 저노출 픽셀(115b)), 그리고 선택적으로 중노출 픽셀(예를 들면, 노출 시간이 고노출 픽셀과 중노출 픽셀의 노출 시간 사이에 해당하는 픽셀)들의 배치를 재설정할 수 있다.
또한, 추가적으로 또는 선택적으로, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(예를 들면, 이미지 센서(100))는 적어도 일부의 위상차 초점 검출 픽셀(예를 들면, 위상차 초점 검출 픽셀(115c))들을 고노출 픽셀에 대응하게 배치되도록 설정할 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)로 설정함에 있어, 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)들은 그 수가 서로 동일하거나 서로 다르게 설정될 수 있으며, 일정 패턴으로 반복하여 규칙적으로 배치되거나 불규칙하게 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)을 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)로 또한 선택적으로 중노출 픽셀로 재배치하는 과정에서, 상기 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들 중 적어도 일부는 상기 고노출 픽셀(115a)에 대응하게 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 다른 실시 예에 따른, 디지털 이미지 센서에서 색상 필터들의 배치를 도시하고, 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 도 9에 도시된 디지털 이미지 센서의 선 A-A'을 따라 절단된 단면(cross sectional view)을 도시한다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 다양한 다른 실시 예에 따른 이미지 센서(100)는, 각 픽셀들(115a, 115b, 115c)에 상응하는 색상 필터들(21)을 구비한 구성으로 도시되어 있다. 예컨대, 상기 색상 필터(21)들은 백색(white)광 필터(W), 적색(red)광 필터(R), 녹색(green)광 필터(G), 또는 청색(blue)광 필터(B) 또는 다른 색상 광을 투과하거나 차단하는 필터를 포함할 수 있다. 상기 색상 필터(21)들은 입사된 광의 파장에 따라 다른 투과율을 가질 수 있다, 예컨대, 도 11을 참조하면, 백색광 필터(W)는 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B) 필터들과 비교할 때 높은 노출량비를 가지며, 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B) 필터들의 노출량비는 서로 유사할 수 있다. 따라서 동일 노출 시간동안 백색광 필터(W)에 상응하게 배치되는 픽셀들은 다른 픽셀들보다 노출량이 높을 수 있다. 위상차 검출 픽셀(115c)의 부족한 수광량을 보상해 주기 위해, 위상차 검출 픽셀(115c)은 백색광 필터(W)를 가지도록 배치될 수 있다.
도 12와 13은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 디지털 이미지 센서의 촬영 화면들을 도시한다. 예컨대, 도 12와 도 13은 이미지 센서에서 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)의 배치를 변경할 수 있는 구성을 예시하고 있다.
촬영 시점에 따라 또는 피사체에 따라 이미지 영역(I)에서 밝은 영역과 어두운 영역이 달라진다. 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서를 구비하는 전자 기기는 피사체의 이미지에서 밝은 영역과 어두운 영역을 인식하여 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)을 재배치할 수 있다. 또한, 전자 기기를 조작하는 사용자의 의도에 따라 특정 영역을 관심 영역(region of interest; ROI)으로 설정할 수도 있다.
도 12와 도 13을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)를 구비하는 전자 기기, 예를 들어, 촬영 기기가 인물촬영 모드로 설정된 상태에서는, 이미지 영역(I)에서, 인물의 신체 중 적어도 일부, 예를 들면, 얼굴 또는 전신에 해당하는 영역이 관심 영역(ROI)으로 설정될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서, 예를 들면, 상기 이미지 센서(100)는, 촬영하고자 하는 이미지 영역(I) 내에서 관심 영역(ROI)을 설정할 경우, 관심 영역(ROI)에 해당하는 픽셀들을 고노출 픽셀(115a) 또는 저노출 픽셀(115b)로 설정하거나, 고노출 픽셀(115a)들의 수와 저노출 픽셀(115b)들의 수의 비율을 조정할 수 있다. 예컨대, 상기 이미지 센서(100)는 고노출 픽셀(115a)에 해당하는 픽셀 그룹과 저노출 픽셀(115b)에 해당하는 픽셀 그룹의 배치를 동적으로 할당할 수 있는 것이다.
이미지 센서를 이루는 픽셀들을 고노출 그룹과 저노출 그룹으로 분류하는 것은, 이미지의 밝은 영역과 어두운 영역의 계조비(Dynamic range)에 따라, 또는, 설정된 관심 영역(ROI)과 관심 영역(ROI)을 벗어난 영역에 따라 제1 픽셀 그룹(Group1)과 제2 픽셀 그룹(Group2)을 이루는 픽셀들의 배치, 노출 시간 비율, 이득 비율 등을 다르게 설정함으로써, 각 픽셀들의 출력 값을 다르게 하는 것이다. 예를 들어, 촬영 화면에서 어두운 영역 또는 관심 영역(ROI)에서는 픽셀 출력 값이 더 높게 설정되는 제1 픽셀 그룹(Group1)(예를 들어, 고노출 픽셀들의 그룹)의 비율을 제2 픽셀 그룹(Group2)의 비율보다 높게 할 수 있고, 밝은 영역 또는 관심 영역(ROI)을 벗어난 영역에서는 픽셀 출력 값이 상대적으로 낮게 설정된 제2 픽셀 그룹(Group2)(예를 들어, 저노출 픽셀들의 그룹)의 비율을 제1 픽셀 그룹(Group1)의 비율보다 더 높게 할 수 있다. 이로써, 상기 이미지 센서(100)는 촬상되는 이미지의 계조비(Dynamic range)를 보다 넓게 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서가 장착된 전자 기기의 제어부는 촬영 이미지의 정보를 획득함에 있어, 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들과 대응하게 배치된 저효율 픽셀, 예를 들어, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로부터 검출되는 정보를 통해 초점 조절 상태를 검출할 수 있다.
위상차 초점 검출 픽셀(115c)들은, 이미지 검출 픽셀(115a, 115b)들과 비교할 때, 수광 효율이 더 낮을 수 있음을 앞서 언급한 바 있다. 예를 들어, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들은 수광 영역(15)의 광축(P)과 마이크로 렌즈의 광축(L)을 서로 어긋나게 배치하거나, 수광 영역(15)의 일부분을 차단하는 차광막(19)으로 이루어진 위상 분리 구조를 구비할 수 있다. 위상 분리 구조를 통과하는 빛은 일부 차단되거나 입사 경로가 변경되므로, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)의 수광 영역으로 입사하는 빛의 양은 이미지 검출 픽셀(115a, 115b)의 수광 영역으로 입사하는 빛의 양보다 적어질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서는, 이러한 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들이 이미지 센서(100)의 전체 영역에 고르게 분포될 수 있다. 아울러, 관심 영역(ROI)은 촬영 모드나, 촬영 시점에 따라 다르게 설정되므로, 관심 영역(ROI)을 벗어난 영역에도 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들이 분포될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 관심 영역(ROI)을 벗어나게 분포된 위상차 검출 픽셀(115c)들이 비활성화됨으로써 초점 검출 동작에서 배제될 수 있다. 예컨대, 관심 영역(ROI) 내에 분포된 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들만으로 초점 조절 상태를 검출하는 것이다. 또한, 특정한 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들만을 비활성화하지 않더라도, 촬영 시점에서 전자 기기의 제어부가 관심 영역(ROI) 내에 분포된, 예를 들면, 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들에 대응하게 배치된 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로부터 검출된 정보에 따라 초점 조절 상태를 검출할 수 있다.
도 12는 촬영되는 이미지의 영역(I)에서, 피사체가 되는 인물들의 얼굴에 상응하는 영역의 저효율 픽셀(위상차 초점 검출 픽셀)들이 고노출 픽셀(115a)들로 설정된 구성을 도시하고 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 일정한 영역의 픽셀들을 고노출 픽셀(115a)로 설정하는 것은 피사체인 인물들의 얼굴을 이미지 센서가 장착된 전자 기기의 제어부에 탑재된 알고리즘을 통해 이루어질 수 있다. 이러한 알고리즘은, 전자 기기에 탑재된 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)나 롬(Read Only Memory; ROM) 등의 하드웨어(hardware), 하드웨어에 탑재된 펌웨어(firmware)나 소프트웨어(software), 전자 기기에 설치된 어플리케이션(application) 중 적어도 하나를 통해 구현될 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 사용자가 원하는 바에 따라, 일정한 영역의 픽셀들이 고노출 픽셀(115a)로 설정될 수 있다. 촬영 시점에서, 피사체가 되는 인물들의 얼굴에 상응하는 영역이 관심 영역(ROI)으로 설정된 경우, 전자 기기의 제어부는 관심 영역(ROI) 내에서 고노출 픽셀(115a)에 대응하게 배치된 위상차 검출 픽셀(115c)들로부터 검출된 정보를 통해 초점 조절 상태를 검출하게 된다. 예컨대, 관심 영역을 벗어나게 분포된 위상차 검출 픽셀(115c)들은 비활성화되거나, 관심 영역(ROI)을 벗어나게 분포된 위상차 검출 픽셀(115c)들로부터 검출된 정보는 전자 기기의 제어부에 의해 배제될 수 있다. 이로써, 고노출 픽셀(115a)들로 이루어진 그룹 내에 배치된 위상차 검출 픽셀(115c)들로부터 검출된 정보를 통해 전자 기기의 프로세서는 촬영 이미지의 초점 조절 상태를 검출할 수 있다.
도 13은 촬영되는 이미지의 영역(I)을 일정 크기의 블록 단위로 분할하고, 피사체가 되는 인물들의 전신이 위치하는 영역의 블록들을 관심 영역(ROI)으로 설정한 구성을 도시하고 있다. 이때, 관심 영역(ROI)에 해당하는 블록에 포함된 위상차 검출 픽셀(115c)들 중 적어도 일부는 고노출 픽셀(115a)에 대응하게 설정될 수 있으며, 관심 영역(ROI) 내에서 고노출 픽셀(115a)에 대응하게 배치된 위상차 검출 픽셀(115c)들로부터 초점 조절 상태에 관한 이미지 정보를 검출할 수 있다. 전자 기기의 제어부는 검출된 이미지 정보로부터 상기 이미지 센서(100)의 초점 조절 상태를 검출함으로써, 관심 영역(ROI)의 초점 검출 성능을 높일 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 관심 영역(ROI)에 해당하지 않는 블록의 위상차 검출 픽셀(115c)들 또한, 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b) 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서를 구비하는 전자 기기와, 상기 전자 기기에서 고노출 픽셀과 저노출 픽셀의 배치를 설정 또는 재설정하는 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 디지털 이미지 센서(100)가 구비된 전자 기기(30)의 구성을 도시하고, 도 15는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른, 디지털 이미지 센서(100)를 제어하는 방법(300)을 보여주는 흐름도를 도시한다.
상기 전자 기기(30)는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나에 따른 이미지 센서(100)를 구비할 수 있으며, 제어부(31)와 픽셀 설정부(33)를 구비함으로써, 상기 이미지 센서(100)의 픽셀들(115) 각각의 노출량을 다르게, 예컨대, 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b), 선택적으로 중노출 픽셀 중 하나로 설정할 수 있다. 각 픽셀들(115)의 노출량을 다르게 하는 것은 촬영 시점에서 화면의 구도나 촬영 화면 내에서 피사체의 위치에 따라 동적으로 설정할 수 있다.
상기와 같은 전자 기기(30)로는, 디지털 카메라, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션이나 블랙박스, 랩탑 컴퓨터를 예로 들 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서(100)가 폐쇄회로 카메라나, 화상 통신용 카메라로 이용된다면, 상기 이미지 센서(100)는 별도의 카메라 모듈 형태로 제공되며 무선 또는 유선 방식으로 상기 전자 기기(30)의 본체, 예를 들면, 데스크탑 컴퓨터나 서버(server)에 연결될 수 있다.
상기 제어부(31)는 중앙 처리 장치(Central Porcessing Unit; CPU), 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP), 제어 프로그램이 저장된 롬(ROM), 입력된 신호 또는 데이타를 기억하거나 수행되는 작업을 위한 기억영역으로 사용되는 램(RAM) 등의 하드웨어(hardware), 상기와 같은 하드웨어에 탑재된 펌웨어(firmware)나 소프트웨어(software)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 픽셀들(115)의 배치를 동적으로(dynamically) 설정하는 방법은, 설명의 간결함을 위하여, 이미지 검출 픽셀들(115a, 115b)의 구조가 동일한 조건을 예로 들어 설명하게 된다. 하지만, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)를 이루는 각 픽셀들(115)을 구성함에 있어, 색상 필터(21)들이 배치된 것과 같이, 이미지 검출 픽셀들(115a, 115b)의 물리적인 구조가 각각 다르다면 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)은 하기에서 설명되는 것보다 더 많은 그룹들로 분류, 배치될 수 있음에 유의해야 할 것이다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)은, 고노출 픽셀(115a)들로 이루어지는 제1 픽셀 그룹(Group1)과 저노출 픽셀(115b)들로 이루어지는 제2 픽셀 그룹(Group2), 2개의 그룹으로 분류하거나, 중노출 그룹을 더 포함하는 3개 또는 그 이상의 수로 분류, 설정될 수 있다. 아울러, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서(100)의 픽셀들(115) 중 일부가 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로 이루어질 수 있으며, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들은 이미지 센서(100)의 전체 영역에 고르게 분포될 수 있다. 따라서 이미지 센서의 픽셀들(115)을 노출량에 따라 분류, 설정함에 있어서, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들 또한 서로 다른 노출량의 픽셀 그룹으로 분류될 수 있다. 이 경우, 초점 검출에 필요한 이미지 정보는 고노출 픽셀(115a)들에 대응하게 할당된 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로부터 제공될 수 있다.
아울러, 하기의 설명에서는, 각 이미지 검출 픽셀(115a, 115b)들을 제1, 제2 픽셀 그룹(Group1, 2) 등으로 분류, 설정함에 있어, 노출 시간에 의해 노출량을 다르게 함을 예로 들어 설명하게 될 것이다. 하지만, 앞서 언급한 바와 같이, 각 이미지 검출 픽셀의 노출량은 노출 시간뿐만 아니라, 광전 변환 효율, 렌즈나 필터의 조정 등을 통해서도 조절할 수 있다.
이하에서, 도 14와 도 15를 참조하여, 상기 전자 기기(30)를 통한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 센서를 제어하는 방법(300)을 살펴보기로 한다.
촬영을 시작(311)하면, 상기 전자 기기(30)의 제어부(31), 예를 들면, 상기 이미지 센서(100)가 탑재된 이동통신 단말기의 AP는 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115) 중 일부를 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제1 픽셀 그룹(Group1)으로 설정(313)함과 아울러, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115) 중 나머지의 적어도 일부를 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)보다 더 짧게 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제2 픽셀 그룹(Group2)으로 설정(315)하게 된다. 예를 들어, 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)으로 분류된 픽셀들은 고노출 픽셀(115a)로 설정되고, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)으로 분류된 픽셀들은 저노출 픽셀(115b)로 설정된다.
상기 전자 기기(30)에 대한 별도의 설정이 없다면, 일반적으로, 상기 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)들을 인접하게 분포될 수 있다. 상기 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)들이 인접하게, 고르게 분포된다면, 각각의 픽셀에 대응되는 이미지의 어두운 이미지와 밝은 이미지를 획득하여 조합함으로써 계조비(Dynamic range)가 뛰어난 하나의 이미지를 획득할 수 있다. 또는, 촬영하고자 하는 이미지 영역의 어두운 부분에서 제1 픽셀 그룹(Group1)의 비율이 제2 픽셀 그룹(Group2)의 비율보다 높게 설정될 수 있다. 또한, 촬영 모드가 이미 설정된 상태라면, 예컨대, 인물촬영 모드로 설정되어 있다면, 이미지 영역 내에서 인물의 얼굴 또는 전신이 관심 영역(ROI)으로 설정(312)될 수 있다. 이러한 관심 영역(ROI)은 촬영 모드 또는 사용자의 선택에 의해 설정될 수 있다.
관심 영역(ROI)을 설정(312)하는 것은 제1 픽셀 그룹(Group1)을 설정(313)하는 것보다 선행하거나 거의 동시에 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 전자 기기(30)가 이미 인물촬영 모드로 설정되어 있다면, 상기 제어부(31)는 촬영 이미지 영역(I)에서, 인물의 위치를 먼저 식별하여 관심 영역(ROI)을 설정(312)한 후, 제1 픽셀 그룹(Group1)의 비율을 제2 픽셀 그룹(Group2)의 비율보다 더 높게 설정(313)하도록 명령할 수 있다. 상기 제어부(31)는 촬영 모드 또는 사용자의 선택에 따라 관심 영역(ROI)을 설정(312)함과 동시에 관심 영역(ROI)의 픽셀들 중 적어도 일부를 제1 픽셀 그룹(Group1)으로 설정(313)할 수 있다.
상기 픽셀 설정부(33)는 상기와 같은 제어부(31)의 명령에 따라 상기 이미지 센서(100)를 이루는 각 픽셀들(115)을 제1, 제2 픽셀 그룹으로, 예컨대, 고노출 픽셀(115a)과 저노출 픽셀(115b)로 분류, 설정할 수 있다. 상기 제어부(31)가 상기 이미지 센서(100)의 픽셀들(115)을 단지 2개의 그룹으로 분류하도록 설정한다면, 제2 픽셀 그룹(Group2)을 설정(315)하는 것은 제1 픽셀 그룹(Group1)의 설정과 동시에 이루어질 수 있다.
어두운 영역 또는 관심 영역(ROI)에서는 상대적으로 노출 시간이 긴 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들의 비율이, 밝은 영역 또는 관심 영역(ROI)을 벗어난 영역에서는 상대적으로 노출 시간이 짧은 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들의 비율이 더 높게 배치될 수 있다. 따라서 제1 픽셀 그룹(Group1)의 픽셀들은 어두운 영역 또는 관심 영역(ROI)의 이미지 정보를 더 많이 검출할 수 있으며, 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들은 밝은 영역 또는 관심 영역(ROI)을 벗어난 영역의 이미지 정보를 더 많이 검출할 수 있다. 예를 들면, 촬영하고자 하는 이미지 영역(I)에서 상기 전자 기기(30)가 어두운 영역과 밝은 영역을 식별하여 해당 영역에서 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)의 비율을 제2 픽셀 그룹(Group2)의 비율보다 더 높게 설정할 수 있다. 또한, 사용자가 관심 영역(ROI)을 설정하거나, 상기 전자 기기(30)의 촬영 모드, 예를 들어, 인물촬영 모드나 풍경 촬영 모드 등에 따라 상기 전자 기기(30)의 제어부(31), 예를 들어, CPU나 AP가 관심 영역(ROI)을 설정할 수 있다. 이러한 관심 영역(ROI)이 설정되면, 관심 영역(ROI)에 위치하는 픽셀들은 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)보다 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)으로 더 많이 설정될 수 있다.
만약, 상기 이미지 센서(100)의 픽셀들(115) 중 상기 제1, 제2 픽셀 그룹(Group1, 2)으로 설정되지 않은 픽셀들이 있다면, 이러한 픽셀들은 상기 제1 픽셀 그룹(Group1)보다 더 짧은 노출 시간 동안, 또한, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)보다 더 긴 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제3 픽셀 그룹(Group3)으로 설정(316)될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 픽셀 그룹(Group3)의 픽셀들은 중노출 픽셀로, 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들은 저노출 픽셀로 동작할 수 있다. 다만, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 제3 픽셀 그룹(Group3)을 별도로 설정하지 않고 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들이 서로 다른 노출 시간으로 적어도 2회에 걸쳐 노출 이미지를 검출할 수도 있다. 상기 제2 픽셀 그룹(Group2)의 픽셀들이 적어도 2회에 걸쳐 노출 이미지를 검출하게 된다면, 상기 이미지 센서(100)를 이루는 픽셀들(115)의 분류는 단순화하면서도 더 효과적인 광역 보정 기능을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서를 이루는 픽셀들(115) 중 일부가 저효율 픽셀, 예를 들어, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로 이루어질 수 있으며, 이미지 센서의 전체 영역에 고르게 또는 불규칙적으로 또는 중앙 집중적으로 분포될 수 있다. 이러한 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들 또한 광역 보정 기능을 위한 제1, 제2 픽셀 그룹(Group1, 2), 다시 말해서, 고노출 픽셀(115a)들로 이루어진 그룹 또는 저노출 픽셀(115b)들로 이루어진 그룹에 속하게 설정될 수 있다. 초점 조절 상태를 검출하는 동작(317)에서, 제2 픽셀 그룹(Group2)으로 설정된 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로부터 검출된 정보와 비교할 때, 제1 픽셀 그룹(Group1)으로 설정된 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들로부터 검출된 정보가, 초점 조절 상태에 관하여 더 정확한 정보를 포함할 수 있다. 상기 제어부(31)는 제1 픽셀 그룹(Group1)으로 설정된 픽셀들과 대응하는 위상차 초점 검출 픽셀(115c)들을 통해 획득된 이미지 정보로부터, 상기 이미지 센서(100)의 초점 조절 상태를 검출(317)할 수 있다.
초점 조절 상태에 관한 정보가 검출되면, 상기 제어부(31)는 별도의 과정을 통해 상기 전자 기기(30)에 장착된 렌즈 등을 이용하여 초점 조절을 명령할 수 있다. 초점 조절 동작은 통상적인 촬영 기기 등의 동작 메카니즘 등을 통해 다양하게 구현될 수 있는 바, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
초점 조절 상태가 최적화되면, 상기 제어부(31)는 각각의 픽셀들(115)을 통해 검출된 이미지 정보들을 결합하여 하나의 완성된 이미지를 획득(319)하고, 촬영을 종료(321)할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상대적으로 수광 효율이 낮은 픽셀, 예컨대, 위상차 초점 검출 픽셀들의 적어도 일부는 이미지 센서가 허용할 수 있는 최대의 노출 시간, 더 나아가서는 최대의 노출량을 확보할 수 있게 된다. 이로써, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서는 광역 보정 기능을 수행하면서도, 위상차 초점 검출 픽셀들은 충분한 노출량을 확보할 수 있으므로 이미지 센서 자체로서 초점 검출 기능을 원활하게 수행할 수 있다. 또한, 위상차 초점 검출 픽셀들을 서로 동일한 환경, 예를 들면, 동일한 노출 시간으로 동작하게 할 수 있어, 위상차 초점 검출 픽셀들 간의 동질성을 유지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 센서, 예컨대, 이미지 센서 및 그 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.　또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 상세한 설명에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시 예들에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명함에 있어 촬영 이미지의 영역(I) 중, 관심 영역(ROI)의 픽셀들이 고노출 픽셀로 배치됨을 언급하기도 하지만, 이는 설명의 간결함을 위한 것임에 유의한다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 이미지 센서는, 관심 영역(ROI)에서 이미지 센서를 이루는 픽셀들의 적어도 일부는 고노출 픽셀로, 나머지 픽셀들 중 적어도 일부는 저노출 픽셀로 배치될 수도 있다. 관심 영역(ROI)에서 고노출 픽셀들과 저노출 픽셀들이 각각 배치되는 경우, 고노출 픽셀들의 비율이 저노출 픽셀들의 비율보다 높게 배치될 수 있다. 아울러, 관심 영역(ROI)에서 고노출 픽셀에 대응하게 배치된 저효율 픽셀, 예를 들면, 위상차 초점 검출 픽셀(115c)로부터 초점 검출에 필요한 정보를 획득할 수 있다.
100: 이미지 센서 115: 픽셀들
115a: 고노출 픽셀 115b: 저노출 픽셀
115c: 위상차 초점 검출 픽셀

Claims (20)

  1. 전자 센서에 있어서,
    수광 효율이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀들; 및
    노출 설정이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀 그룹들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀이 상기 픽셀 그룹들 중 적어도 하나의 픽셀 그룹에 대응되는 전자 센서.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은,
    제1 픽셀; 및
    동일 노출 시간 동안 상기 제1 픽셀보다 노출량이 낮은 제2 픽셀을 포함하는 전자 센서.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은,
    백색(white)광 검출 픽셀; 및
    동일 노출 시간 동안 상기 백색(white)광 검출 픽셀보다 수광 효율이 낮은 적색(red)광 검출 픽셀, 녹색(green)광 검출 픽셀 및 청색(blue)광 검출 픽셀 중 적어도 하나를 포함하는 전자 센서.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은,
    제1 필터를 구비한 픽셀; 및
    동일 노출 시간 동안 상기 제1 필터보다 더 적은 빛을 통과시키는 제2 필터를 구비한 픽셀을 포함하는 전자 센서.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들은,
    제1 렌즈를 구비한 픽셀; 및
    동일 노출 시간 동안 상기 제1 렌즈에 비해서 더 적은 빛을 통과시키는 제2 렌즈를 구비한 픽셀을 포함하는 전자 센서.
  6. 제1 항에 있어서, 각각의 상기 픽셀은 배선 영역들과, 상기 배선 영역들 사이에 각각 배치되는 수광 영역과, 상기 수광 영역 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하는 전자 센서.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 하나는 상기 수광 영역의 일부분을 차단하는 차광막을 포함하는 위상 분리 구조를 구비하는 픽셀인 전자 센서.
  8. 제7 항에 있어서,
    위상 분리 구조를 구비하는 픽셀이 쌍을 이루어 배치되고,
    쌍을 이룬 상기 픽셀들 중, 하나가 마이크로 렌즈의 출사동 일측으로 통과하는 빛을 검출하고, 다른 하나가 마이크로 렌즈의 출사동 타측으로 통과하는 빛을 검출하는 전자 센서.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 전자 센서에 결상되는 이미지의 밝은 영역과 어두운 영역의 계조비(Dynamic range)에 따라 상기 제1 픽셀 그룹과 제2 픽셀 그룹의 픽셀들의 노출량이 다르게 설정되는 전자 센서.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제1, 제2 픽셀 그룹의 픽셀 노출량은 노출 시간과 광전 변환 효율 중 적어도 하나에 의해 설정되는 전자 센서.
  11. 수광 효율이 서로 다른 적어도 두 개의 픽셀들을 포함하는 전자 센서의 제어 방법에 있어서,
    상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중, 일부의 픽셀들을 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제1 픽셀 그룹으로 설정하고,
    상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중 나머지의 적어도 일부를 상기 제1 픽셀 그룹보다 더 짧게 설정된 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제2 픽셀 그룹으로 설정하며,
    상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 적어도 하나가 상기 제1 픽셀 그룹으로 배치되고, 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 상기 제1 픽셀 그룹으로 배치된 픽셀로부터 초점 조절 상태 정보를 획득하는 전자 센서의 제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중 나머지의 다른 일부를 상기 제1 픽셀 그룹보다 더 짧은 노출 시간 동안, 아울러, 상기 제2 픽셀 그룹보다 더 긴 노출 시간 동안 피사체 이미지를 검출하는 제3 픽셀 그룹으로 설정하는 동작을 더 포함하는 전자 센서의 제어 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 전자 센서를 이루는 픽셀들 중 일부의 픽셀 출력 값을 높게 설정하고, 나머지의 적어도 일부의 픽셀 출력 값은 낮게 설정하는 동작을 더 포함하고,
    상기 전자 센서에 결상되는 이미지의 영역의 픽셀들 중 픽셀 출력 값이 높게 설정된 픽셀들을 상기 제1 픽셀 그룹의 픽셀로 배치하고, 낮게 설정된 픽셀들을 상기 제2 픽셀 그룹의 픽셀로 배치하는 전자 센서의 제어 방법.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중, 수광 효율이 상대적으로 낮은 픽셀이 쌍을 이루게 배치되고,
    쌍을 이루는 상기 픽셀들 중, 제1의 픽셀이 마이크로 렌즈의 출사동 일측으로 통과하는 빛을 검출하고, 제2의 픽셀이 마이크로 렌즈의 출사동 타측으로 통과하는 빛을 검출하며, 쌍을 이루는 상기 제1, 제2 픽셀들에 의해 검출된 이미지를 비교하여 상기 전자 센서의 초점 조절 상태를 측정하는 전자 센서의 제어 방법.
  15. 제11 항에 있어서, 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들과, 상기 제2 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들의 배치를 동적으로 할당하는 전자 센서의 제어 방법.
  16. 제11 항에 있어서, 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들과, 상기 제2 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들을 반복된 패턴으로 배치하거나 불규칙한 패턴으로 배치하는 전자 센서의 제어 방법.
  17. 제11 항에 있어서, 상기 제1 픽셀 그룹의 픽셀들이 노출되는 동안, 상기 제2 픽셀 그룹의 픽셀들이 서로 다른 노출 시간으로 적어도 2회에 걸쳐 노출 이미지를 검출하는 전자 센서의 제어 방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 전자 센서에 결상되는 이미지 영역의 일부를 관심 영역으로 설정하고,
    상기 관심 영역에서 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들 중 일부를 상기 적어도 두 개의 픽셀들 중 적어도 하나에 대응하게 배치하는 전자 센서의 제어 방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 전자 센서에 결상되는 이미지에서 관심 영역을 설정하고,
    상기 관심 영역에서 상기 제1 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들을 상기 제2 픽셀 그룹을 이루는 픽셀들보다 더 많이 배치하는 전자 센서의 제어 방법.
  20. 제11 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체로서, 프로세서가 판독 가능한 기록 매체.
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