KR20190044432A - 전자 장치 및 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 센서 및 프로세서를 포함하고, 상기 이미지 센서는, 마이크로 렌즈 및 상기 마이크로 렌즈를 통과한 광을 전기적 신호로 전환할 수 있는 수광 센서 픽셀을 포함하고, 상기 수광 센서 픽셀은, 제1플로팅 확산 영역 및 제2플로팅 확산 영역을 포함하고, 상기 제1플로팅 확산 영역 또는 상기 제2플로팅 확산 영역 중 어느 하나가 활성화 됨에 따라 상기 수광 센서 픽셀이 서로 크기가 다른 제1영역 및 제2영역으로 설정되고, 및 상기 수광 센서 픽셀에서 생성된 신호를 상기 제1영역에 대응하는 제1신호 및 상기 제2영역에 대응하는 제2신호로 구분하여 리드아웃 할 수 있도록 설정되고, 상기 프로세서는, 상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역을 활성화하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역을 활성화하여 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하고, 상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
그 외에 다양한 실시예가 가능하다.
그 외에 다양한 실시예가 가능하다.
Description
본 실시예는 전자 장치에 관한 것이며, 멀티-프레임을 기반으로 이미지 센서를 이용해 고해상도의 이미지를 획득할 수 있는 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 단위 픽셀들을 사용하여 입사광을 감지하여 입사광에 대응하는 아날로그 신호를 생성하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 외부 객체에 대한 이미지를 생성할 수 있다. 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등 휴대용 전자 장치(이하, 전자 장치)의 기능이 다양화 됨에 따라, 전자 장치가 이미지 센서를 구비하게 되었으며, 전자 장치의 이미지 센서를 이용해 다양한 기능을 수행할 수 있다.
사용자의 요구에 따라 전자 장치의 이미지 센서를 이용해 높은 해상도의 이미지를 획득하는 것이 필요하다. 전자 장치에 마련된 이미지 센서의 경우, 크기의 제약으로 인해 단위 픽셀들의 수가 제한될 수 밖에 없고, 광학적으로 고해상도 이미지를 획득하기 위해 구성하는 것도 쉽지 않다. 이에 따라, 단위 픽셀로부터 얻은 이미지를 업 샘플링(up sampling)하는 다양한 방법들이 제안되고 있다.
하지만, 종래의 업 샘플링 방법들은 노이즈 없이 고해상도의 이미지를 획득할 수 없다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 센서 및 프로세서를 포함하고, 상기 이미지 센서는, 마이크로 렌즈 및 상기 마이크로 렌즈를 통과한 광을 전기적 신호로 전환할 수 있는 수광 센서 픽셀을 포함하고, 상기 수광 센서 픽셀은, 제1플로팅 확산 영역 및 제2플로팅 확산 영역을 포함하고, 상기 제1플로팅 확산 영역 또는 상기 제2플로팅 확산 영역 중 어느 하나가 활성화 됨에 따라 상기 수광 센서 픽셀이 서로 크기가 다른 제1영역 및 제2영역으로 설정되고, 및 상기 수광 센서 픽셀에서 생성된 신호를 상기 제1영역에 대응하는 제1신호 및 상기 제2영역에 대응하는 제2신호로 구분하여 리드아웃 할 수 있도록 설정되고, 상기 프로세서는, 상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역을 활성화하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역을 활성화하여 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하고, 상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 복수의 수광 센서 픽셀을 포함하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 수광 센서 픽셀은, 복수의 플로팅 확산 영역을 포함하고, 상기 복수의 플로팅 확산 영역 중 적어도 하나가 활성화 됨에 따라 복수의 영역으로 구분되고, 상기 구분된 복수의 영역에서 감지된 광을 전기적 신호로 변환하여 상기 프로세서로 출력하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 각각의 시점마다 정해진 적어도 하나의 플로팅 확산 영역을 활성화 하여, 각 각의 수광 센서 픽셀에서 출력되는 신호를 획득하고, 복수의 시점에서 획득된 상기 신호에 기초하여 업 샘플링 이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법은, 수광 센서 픽셀에 포함된 제1플로팅 확산 영역을 활성화 하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하는 동작, 상기 수광 센서 픽셀에 포함된 제2플로팅 확산 영역을 활성화 하여 상기 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하는 동작, 및 상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 서브-픽셀 시프트(sub-pixel shift)를 이용해 노이즈 없는 고해상도의 이미지를 획득할 수 있는 업 샘플링 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 단위 픽셀의 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 렌즈, 마이크로 렌즈 및 수광 센서 픽셀을 도시한 것이다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 플로팅 확산(floating diffusion) 영역의 시프트 시 서브 픽셀이 시프트 된 예를 도시한 것이다.
도 7 내지 도 12는 다양한 실시예에 따른 단위 픽셀 단위의 이미지 업 샘플링 방법을 도시한 것이다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 업 샘플링 과정의 흐름도이다.
도 14 및 15는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법의 흐름도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 단위 픽셀의 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 렌즈, 마이크로 렌즈 및 수광 센서 픽셀을 도시한 것이다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 플로팅 확산(floating diffusion) 영역의 시프트 시 서브 픽셀이 시프트 된 예를 도시한 것이다.
도 7 내지 도 12는 다양한 실시예에 따른 단위 픽셀 단위의 이미지 업 샘플링 방법을 도시한 것이다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 업 샘플링 과정의 흐름도이다.
도 14 및 15는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법의 흐름도이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 및 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 예를 들면, 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)의 경우와 같이, 일부의 구성요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 구동하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 운영되고, 추가적으로 또는 대체적으로, 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화된 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 여기서, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로 또는 임베디드되어 운영될 수 있다.
이런 경우, 보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 수행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부 구성 요소로서 구현될 수 있다. 메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 저장되는 소프트웨어로서, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신하기 위한 장치로서, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력하기 위한 장치로서, 예를 들면, 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용되는 스피커와 전화 수신 전용으로 사용되는 리시버를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 일체 또는 별도로 형성될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 사용자에게 정보를 시각적으로 제공하기 위한 장치로서, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치 회로(touch circuitry) 또는 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150) 를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 유선 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 내부의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 유선 또는 무선으로 연결할 수 있는 지정된 프로토콜을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는 HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))를 물리적으로 연결시킬 수 있는 커넥터, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈, 이미지 센서, 이미지 시그널 프로세서, 또는 플래시를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리하기 위한 모듈로서, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 유선 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되는, 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함하고, 그 중 해당하는 통신 모듈을 이용하여 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 상술한 여러 종류의 통신 모듈(190)은 하나의 칩으로 구현되거나 또는 각각 별도의 칩으로 구현될 수 있다.
일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 사용자 정보를 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 구별 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부로 송신하거나 외부로부터 수신하기 위한 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 일시예에 따르면, 통신 모듈(190)(예: 무선 통신 모듈(192))은 통신 방식에 적합한 안테나를 통하여 신호를 외부 전자 장치로 송신하거나, 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있다.
상기 구성요소들 중 일부 구성요소들은 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input/output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되어 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 외부 전자 장치에서 실행될 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 외부 전자 장치에게 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 외부 전자 장치는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈(180)의 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 카메라 모듈(180)은 렌즈 어셈블리(210), 플래쉬(220), 이미지 센서(230), 이미지 스태빌라이저(240), 메모리(250)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(260)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 복수의 렌즈 어셈블리(210)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(180)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)일 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(210)들은 동일한 렌즈 속성(예: 화각, 초점 거리, 자동 초점, f 넘버(f number), 또는 광학 줌)을 갖거나, 또는 적어도 하나의 렌즈 어셈블리는 다른 렌즈 렌즈 어셈블리와 적어도 하나의 다른 렌즈 속성을 가질 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는, 예를 들면, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다. 플래쉬(220)는 피사체로부터 방출되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 광원을 방출할 수 있다. 플래쉬(220)는 하나 이상의 발광 다이오드들(예: RGB(red-green-blue) LED, white LED, infrared LED, 또는 ultraviolet LED), 또는 xenon lamp를 포함할 수 있다.
이미지 센서(230)는 피사체로부터 렌즈 어셈블리(210) 를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 센서(230)는, 예를 들면, RGB 센서, BW(black and white) 센서, IR 센서, 또는 UV 센서와 같이 속성이 다른 이미지 센서들 중 선택된 하나의 이미지 센서, 동일한 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들, 또는 다른 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)에 포함된 각각의 이미지 센서는, 예를 들면, CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서로 구현될 수 있다.
이미지 스태빌라이저(240)는 카메라 모듈(180) 또는 이를 포함하는 전자 장치(101)의 움직임에 반응하여, 촬영되는 이미지에 대한 상기 움직임에 의한 부정적인 영향(예: 이미지 흔들림)을 적어도 일부 보상하기 위하여 렌즈 어셈블리(210)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(230)를 특정한 방향으로 움직이거나 제어(예: 리드 아웃(read-out) 타이밍을 조정 등)할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있으며, 카메라 모듈(180)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 상기 움직임을 감지할 수 있다.
메모리(250)는 이미지 센서(230)을 통하여 획득된 이미지의 적어도 일부를 다음 이미지 처리 작업을 위하여 적어도 일시 저장할 수 있다. 예를 들어, 셔터에 따른 이미지 획득이 지연되거나, 또는 복수의 이미지들이 고속으로 획득되는 경우, 획득된 원본 이미지(예: 높은 해상도의 이미지)는 메모리(250)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 표시 장치(160)을 통하여 프리뷰될 수 있다. 이후, 지정된 조건이 만족되면(예: 사용자 입력 또는 시스템 명령) 메모리(250)에 저장되었던 원본 이미지의 적어도 일부가, 예를 들면, 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 획득되어 처리될 수 있다. 일실시예에 따르면, 메모리(250)는 메모리(130)의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.
이미지 시그널 프로세서(260)는 이미지 센서(230)을 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(250)에 저장된 이미지에 대하여 이미지 처리(예: 깊이 지도(depth map) 생성, 3차원 모델링, 파노라마 생성, 특징점 추출, 이미지 합성, 또는 이미지 보상(예: 노이즈 감소, 해상도 조정, 밝기 조정, 블러링(blurring), 샤프닝(sharpening), 또는 소프트닝(softening))을 수행할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 이미지 시그널 프로세서(260)는 카메라 모듈(180)에 포함된 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 이미지 센서(230))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(250)에 다시 저장 되거나 카메라 모듈(180)의 외부 구성 요소(예: 메모리(130), 표시 장치(160), 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))로 전달될 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(260)는 프로세서(120)의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(120)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 이미지들은 프로세서(120)에 의하여 그대로 또는 추가의 이미지 처리를 거친 후 표시 장치(160)를 통해 표시될 수 있다.
일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 둘 이상의 카메라 모듈(180)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 적어도 하나의 카메라 모듈(180)은 광각 카메라 또는 전면 카메라이고, 적어도 하나의 다른 카메라 모듈은 망원 카메라 또는 후면 카메라일 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 전자 장치(300)는 카메라 모듈(340), 디스플레이(330), 프로세서(310) 및 메모리(320)를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 도시된 구성 중 적어도 일부가 생략 또는 치환되더라도 본 발명의 다양한 실시예들을 구현할 수 있다. 전자 장치(300)는 도 1의 전자 장치(101)의 구성 및/또는 기능 중 적어도 일부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 메모리(320)는 휘발성 메모리(예: 도 1의 휘발성 메모리(132)) 및/또는 비휘발성 메모리(예: 도 1의 비휘발성 메모리(134))를 포함하며, 프로세서(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리(320)는 프로세서(310)에서 수행될 수 있는 다양한 인스트럭션(instruction)들을 저장할 수 있다. 이와 같은 인스트럭션들은 제어 회로에 의해 인식될 수 있는 산술 및 논리 연산, 데이터 이동, 입출력 등의 제어 명령을 포함할 수 있다. 또한, 메모리(320)는 도 1의 프로그램(140) 중 적어도 일부를 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 전자 장치(300)의 각 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 수행할 수 있는 구성으로써, 도 1의 프로세서(120)의 구성 및/또는 기능 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 전자 장치(300)의 각 구성(예: 메모리(320), 디스플레이(330), 카메라 모듈(340), 디스플레이(330) 등)과 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(310)가 전자 장치(300) 내에서 구현할 수 있는 연산 및 데이터 처리 기능에는 한정됨이 없을 것이나, 이하에서는, 이미지 센서(345)의 수광 센서 픽셀의 플로팅 확산(floating diffusion) 영역을 결정하고, 분할된 수광 센서 픽셀에서 획득되는 신호에 따라 고해상도의 이미지를 생성하기 위한 다양한 실시예들에 대해 설명하기로 한다. 후술할 프로세서(310)의 동작들은 앞서 설명한 메모리(320)(440)에 저장된 인스트럭션들을 로딩(loading)함으로써 수행될 수 있다.
디스플레이(330)는 영상을 표시하기 위한 구성으로써, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 등으로 구현될 수 있다. 디스플레이(330)는 도 1의 표시 장치(160)의 구성 및/또는 기능 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라 모듈(340)은 외부 객체의 이미지를 획득하기 위한 것으로, 도 1 및 도 2의 카메라 모듈(180)의 구성 및/또는 기능 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(340)은 이미지 센서(345)를 포함하며, 이미지 센서(345)는 복수의 수광 센서 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이(pixel aray)(미도시) 및 상기 수광 센서 픽셀 각각에 대응되도록 마련되는 마이크로 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(345)는 CCD(charge coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서로 구현될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
외부의 빛은 카메라 모듈(340)의 렌즈 어셈블리(예: 도 2의 렌즈 어셈블리(210))를 통해 수집되고, 각각의 마이크로 렌즈를 거쳐 수광 센서 픽셀로 입력될 수 있다. 수광 센서 픽셀은 입력되는 빛을 전기적인 신호로 변환하는 광전변환을 통해 전기적 신호를 프로세서(310)로 출력하고, 프로세서(310)는 상기 전기적 신호를 통해 이미지를 획득할 수 있다. 마이크로 렌즈는 수광 센서 픽셀과 렌즈 어셈블리의 사이에 마련되며, 렌즈 어셈블리를 통해 입력되는 빛은 마이크로 렌즈를 통해 굴절되어 각각 대응되는 수광 센서 픽셀에 입력될 수 있다. 본 명세서에서 수광 센서 픽셀은 R/G/B 각각을 센싱하는 단위 픽셀을 의미할 수 있다. 수광 센서 픽셀의 형태와 마이크로 렌즈의 배치 구조에 대해서는 도 4를 통해 보다 상세히 설명하기로 하다.
다양한 실시예에 다르면, 수광 센서 픽셀은 적어도 하나의 플로팅 확산(floating diffusion) 영역(예: 제1플로팅 확산 영역 내지 제4플로팅 확산 영역)을 포함하며, 프로세서(310)의 제어에 따라 활성화 된 적어도 하나의 플로팅 확산 영역을 기준으로 수광 센서 픽셀은 복수의 영역(예: 제1영역 및 제2영역)으로 분할될 수 있다. 수광 센서 픽셀의 복수의 영역의 신호는 별도의 채널을 통해 서로 다른 신호(예: 제1신호 및 제2신호)로 구분되어 리드 아웃(read out)될 수 있다.
플로팅 확산 영역은 물리적으로 수광 센서 픽셀을 구분하는 것이 아닌 전기 포텐셜(electric potential)에 의해 구분된 양 영역에 빛을 차단하기 위한 것이다. 각각의 플로팅 확산 영역은 트랜지스터(미도시)와 연결되고, 프로세서(310)는 트랜지스터에 공급되는 전압을 제어하여 플로팅 확산 영역을 활성화 할 수 있다. 플로팅 확산 영역이 활성화 되는 경우, 수광 센서 픽셀의 제1영역 및 제2영역 상호 간에는 빛의 통과가 차단되고, 그에 따라 제1영역과 제2영역에서 감지되는 빛의 세기 및/또는 값이 각각 독립적일 수 있다.
플로팅 확산 영역은 수광 센서 픽셀의 가로 방향 및/또는 세로 방향으로 배치될 수 있으며, 각 방향에 배치되는 플로팅 확산 영역들은 실질적으로 평행할 수 있다. 동일 방향에 배치되는 플로팅 확산 영역은 수광 센서 픽셀의 중간 지점을 기준으로 좌/우 또는 상/하에 각각 배치될 수 있으며, 수광 센서 픽셀의 중간 지점부터 각 플로팅 확산 영역까지의 거리는 수광 센서 픽셀의 피치(pitch)의 0 내지 0.3배 일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 활성화 되는 플로팅 확산 영역에 따라 수광 센서 픽셀의 분할된 각 영역(예: 제1영역 및 제2영역)의 크기가 변경되고, 각 영역의 크기가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1플로팅 확산 영역이 활성화 되는 경우, 제1영역이 제2영역보다 넓은 면적으로 설정되고, 제2플로팅 확산 영역이 활성화 되는 경우, 제2영역이 제1영역보다 넓은 면적으로 설정될 수 있다. 플로팅 확산 영역에 따라 구분되는 제1영역 및 제2영역의 크기에 따라 입력되는 빛의 세기도 달라질 수 있으며, 예를 들어 제1영역이 제2영역보다 넓은 면적인 경우, 제1영역에 보다 센 빛이 입력될 수 있다. 플로팅 확산 영역에 따른 각 영역의 크기 및 감지되는 빛의 세기 변화에 대해서는 도 5 및 도 6을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 프레임 단위로 서로 다른 플로팅 확산 영역을 활성화 할 수 있다. 다시 말하면, 프로세서(310)는 하나의 고해상도 이미지를 획득하기 위해 복수의 시점(예: 2개 또는 4개의 시점)의 이미지를 획득할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 각각의 시점에 정해진 적어도 하나의 플로팅 확산 영역을 활성화 하여 각각의 수광 센서 픽셀에서 출력되는 신호를 획득할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 수광 센서 픽셀에 대응되는 업 샘플링 이미지의 단위 픽셀을 복수의 그리드(grid)로 구분하고, 각각의 시점에서 획득된 신호에 기초하여 상기 구분된 각각의 그리드의 픽셀 값을 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(310)는 촬영 버튼 입력 등을 통한 촬영 요구에 응답하여, 제1시점의 제1프레임의 이미지를 획득 시 제1플로팅 확산 영역을 활성화 할 수 있다. 이 경우, 제1플로팅 확산 영역을 기준으로 분할된 제1영역의 제1신호와 제2영역의 제2신호가 수광 센서 픽셀로부터 출력될 수 있으며, 제1신호 및 제2신호는 서로 다른 채널을 통해 독립적인 값으로 리드아웃 될 수 있다. 프로세서(310)는 크기가 상대적으로 더 큰 영역(예: 제1영역)에서 출력되는 신호에 기반하여 제1이미지를 획득할 수 있다. 제1프레임에 대한 제1이미지의 획득 후 프로세서(310)는 제2플로팅 확산 영역을 활성화 시킬 수 있다. 여기서, 제2플로팅 확산 영역은 제1플로팅 확산 영역과 동일한 방향(예: 세로 또는 가로 방향)으로 수광 센서 픽셀의 중간 지점을 기준으로 반대 방향에 배치되는 것일 수 있으며, 이 경우 제1플로팅 확산 영역이 활성화 된 경우와 반대로 제2영역의 크기가 제1영역의 크기보다 클 수 있다. 제2시점에서도 제1영역의 제1신호와 제2영역의 제2신호는 서로 다른 채널을 통해 독립적으로 리드아웃 될 수 있다. 프로세서(310)는 제2영역에서 출력되는 신호에 기반하여 제2이미지를 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 제1시점에서 제1플로팅 확산 영역을 활성화 하여 획득한 제1이미지와 제2시점에서 제2플로팅 확산 영역을 활성화 하여 획득한 제2이미지를 합성하여, 제1이미지 및 제2이미지보다 높은 해상도를 갖는 제3이미지를 생성할 수 있다. 제3이미지의 해상도는 이미지 센서(345)의 픽셀들의 해상도보다 높을 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 픽셀 단위로 제1이미지의 픽셀 값과 제2이미지의 픽셀 값을 대응되는 영역에 기록함으로써, 적어도 2배의 고해상도의 이미지를 획득할 수 있다.
앞서 설명한 실시예는 본 발명의 다양한 실시예 중 일 실시예에 불과하며, 여러 시점(또는 프레임)에서 플로팅 확산 영역을 활성화 하여 이미지를 획득 후 이를 활성화 하여 고해상도 이미지를 생성하는 방법은 도 7 내지 도 12를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 도시되어 있지 않으나, 전자 장치(300)는 입력 장치(150), 통신 모듈(190), 센서 모듈(176) 등 도 1의 전자 장치(300)의 구성을 더 포함할 수 있으며, 이하에서는 본 발명의 다양한 실시예를 구현하기 위한 프로세서(310)와 이미지 센서(345)의 동작을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 단위 픽셀의 일 예를 도시한 것이다.
도 4의 좌측은 이미지 센서(예: 도 3의 이미지 센서(345))에 포함된 단위 픽셀(400)을 나타낸 것이며, 이미지 센서는 단위 픽셀(400)들이 행렬로 배치된 픽셀 어레이를 통해 빛을 감지하고 감지된 빛에 대응하는 전기적 신호를 프로세서(예: 도 3의 프로세서(310)로 출력할 수 있다. 도 4의 우측은 프로세서에 의해 생성되는 고해상도 이미지를 예시한 것이다.
도시된 바와 같이, 단위 픽셀(400)은 복수의 서브 픽셀(410, 420, 430, 440)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 R 서브 픽셀(410), B 서브 픽셀(440) 및 2개의 G 서브 픽셀(420, 430)을 포함할 수 있다. 각 서브 픽셀(410, 420, 430, 440)은 포토 다이오드(photo diode) 등의 광전변환을 수행하는 동일한 종류의 소자로 마련될 수 있으며, R/G/B 서브 픽셀에는 각각 R/G/B 대역의 빛을 통과 시킬 수 있는 컬러 필터(미도시)가 마련될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 각각의 서브 픽셀(410, 420, 430, 440)에 대응되게 마이크로 렌즈(451, 452, 453, 454)가 배치될 수 있다. 마이크로 렌즈(451, 452, 453, 454)는 렌즈 어셈블리를 통과한 빛이 대응되는 서브 픽셀(410, 420, 430, 440)로 입력되도록 빛을 굴절하는 기능을 수행할 수 있다.
각각의 서브 픽셀(410, 420, 430, 440)의 사이에는 차단막이 형성되어, 하나의 서브 픽셀로 입력되는 빛은 다른 서브 픽셀에는 감지되지 않을 수 있다.
프로세서는 실제 이미지 센서의 단위 픽셀의 해상도보다 높은(예: 2*2배 높은) 해상도의 이미지를 획득할 수 있다. 도 4의 우측에 도시된 바와 같이, 프로세서는 서브 픽셀 R을 통해 출력되는 신호를 바탕으로 2*2배 높은 해상도의 이미지를 획득할 수 있다. 다시 말하면, 다양한 실시예에 따라 생성되는 고해상도 이미지는 R 단위 픽셀(410)에 대응되는 영역이 R1 내지 R4(411, 412, 413, 414) 4개의 픽셀로 구성될 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 렌즈, 마이크로 렌즈 및 수광 센서 픽셀을 도시한 것이다.
도 5에서 렌즈(510)는 렌즈 어셈블리의 렌즈 중 어느 하나일 수 있으며, 렌즈(510)를 통과한 빛은 마이크로 렌즈(520)를 통해 수광 센서 픽셀(530)로 입력될 수 있다. 여기서, 수광 센서 픽셀(530)은 도 4의 서브 픽셀(410, 420, 430, 440) 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 수광 센서 픽셀(530)은 플로팅 확산 영역(535)을 통해 2개 이상의 영역(제1영역(531) 및 제2영역(532))으로 구분될 수 있다. 도시된 바와 같이, 수광 센서 픽셀(530)의 가운데에 플로팅 확산 영역(535)이 형성될 수 있다. 플로팅 확산 영역(535)은 프로세서(예: 도 3의 프로세서(310))로부터 입력되는 제어 신호에 따라 활성화 또는 비활성화 될 수 있다.
도시된 바와 같이, 플로팅 확산 영역(535)이 활성화 되는 경우, 렌즈(510)의 우측 영역(514)의 빛은 마이크로 렌즈(520)를 통해 굴절되어 수광 센서 픽셀(530)에서 플로팅 확산 영역(535)의 좌측 영역(531)에 입력되고, 렌즈(510)의 좌측 영역(512)의 빛은 마이크로 렌즈(520)를 통해 굴절되어 수광 센서 픽셀(530)에서 플로팅 확산 영역(535)의 우측 영역(532)에 입력될 수 있다.
이미지 센서는 각 수광 센서 픽셀(530)에서 플로팅 확산 영역(535)을 기준으로 분리된 각 영역(531, 532)의 신호를 구분하여 리드아웃 할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 플로팅 확산(floating diffusion) 영역의 시프트 시 서브 픽셀이 시프트 된 예를 도시한 것이다.
도 6의 좌측 도면은 수광 센서 픽셀(630)의 가운데의 플로팅 확산 영역(635a)이 활성화 된 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 렌즈(610a)의 영역 중 수광 센서 픽셀(630)의 좌측의 제1영역(631a)으로 빛이 입력되는 영역(624a)과 수광 센서 픽셀(630)의 우측의 제2영역(632a)으로 빛이 입력되는 영역(622a)의 크기가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 이미지 센서는 수광 센서 픽셀(630)의 플로팅 확산 영역(635a)을 활성화 하여 스트레오(stereo) 카메라와 같이 양안 시차를 가진 좌우의 영상을 획득할 수 있다. 이 때, 두 양안 카메라 간의 baseline(기선장)은 렌즈(610a)의 반경에 해당할 수 있다.
도 6의 우측 도면은 플로팅 확산 영역이 수광 센서 픽셀(630)의 중앙이 아닌 우측으로 시프트 된 상태를 도시한 것이다. 다양한 실시예에 따르면, 수광 센서 픽셀(630)는 온/오프 가능한 복수의 플로팅 확산 영역을 포함할 수 있으며, 도 6의 우측 도면은 복수의 플로팅 확산 영역 중 수광 센서 픽셀(630)의 우측의 플로팅 확산 영역(635b)이 활성화 된 상태이다.
이 경우, 제1영역(631b)의 유효 구경이 증가하면서 제1영역(631b)에 입력되는 광량이 증가하는 반면, 제2영역(632b)의 시차 영상은 광량이 감소하는 것을 볼 수 있다. 또한, 활성화 되는 플로팅 확산 영역의 위치를 이동해도 렌즈(610b)의 baseline(626b)의 길이는 변화하지 않고, baseline(626b)의 중심이 렌즈(610b)의 중앙에서 시프트 하는 것을 볼 수 있다.
다시 설명하면, 제1영역(631b)의 증가로 인해 렌즈에서 제1영역(631b)으로 빛이 입력되는 영역(624b)의 크기는 증가되고, 제2영역(632b)으로 빛이 입력되는 영역(622b)의 크기는 감소될 수 있다.
도 7 내지 도 12는 다양한 실시예에 따른 단위 픽셀 단위의 이미지 업 샘플링 방법을 도시한 것이다.
도 7은 이미지 업 샘플링 방법의 제1실시예로써, 2개의 프레임을 2개의 플로팅 확산 영역을 이용하여 2배 업 샘플링 된 이미지를 생성하는 방법을 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 단위 픽셀(701, 702)은 복수의 서브 픽셀, 예를 들어, R 서브 픽셀, B 서브 픽셀 및 2개의 G 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 수광 센서 픽셀은 온/오프 될 수 있는 제1플로팅 확산 영역 및 제2플로팅 확산 영역을 포함할 수 있는데, 도시된 바와 같이, R 서브 픽셀에 대해 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 제2플로팅 확산 영역이 형성되고(712a), B 서브 픽셀에 대해 제1플로팅 확산 영역(711d) 및 제2플로팅 확산 영역(712d)이 형성되고, 제1G 서브 픽셀 에 대해 제1플로팅 확산 영역(711b) 및 제2플로팅 확산 영역(712b)이 형성되고, 제2G 서브 픽셀 에 대해 제1플로팅 확산 영역(711c) 및 제2플로팅 확산 영역(712c)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 단위 픽셀 내의 각 서브 픽셀과 픽셀 어레이의 모든 픽셀에 대해 동일한 시점에 동일한 위치의 플로팅 확산 영역이 활성화 될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 R 서브 픽셀을 수광 센서 픽셀로 정의하여 설명하기로 한다.
프로세서(예: 도 3의 프로세서(310))는 각 프레임에 대해 제1플로팅 확산 영역 및 제2플로팅 확산 영역 중 어느 하나를 활성화 할 수 있다. 도 7에서는 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 제2플로팅 확산 영역(712a)이 수광 센서 픽셀의 세로 방향으로 형성된 것으로 도시하고 있으나, 가로 방향으로 형성될 수도 있다.
프로세서는 제1프레임(701)에서 제1플로팅 확산 영역(711a)을 활성화 할 수 있다. 이 경우, 제1플로팅 확산 영역(711a)을 기준으로 우측의 제1영역(721)이 넓은 면적으로 형성되고, 좌측의 제2영역(722)이 좁은 면적으로 형성될 수 있다. 프로세서는 제1영역(721)에 대응하는 제1신호에 기반하여 제1이미지를 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서는 제1프레임(701)에서 제2영역(722)에 대응하는 제2신호는 이미지 생성 시 제외할 수 있다.
프로세서는 제1이미지의 획득 후, 제2프레임(702)에서 제2플로팅 확산 영역(712a)을 활성화 할 수 있다. 이 경우, 제2플로팅 확산 영역(712a)을 기준으로 우측의 제1영역(731)이 좁은 면적으로 형성되고, 좌측의 제2영역(732)이 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서는 제2프레임(702)에서 제1영역(731)에 대응하는 제1신호는 이미지 생성 시 제외할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서는 제1이미지 및 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 제1이미지 및 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성할 수 있다. R 서브 픽셀을 기준으로 설명하면, 제1이미지는 각 수광 센서 픽셀의 우측의 제1영역(예: 721, 731)에서 감지된 신호를 바탕으로 생성된 것이므로, 제3이미지의 생성 시 특정 R 서브 픽셀(750)의 우측 픽셀(752)에는 제1이미지의 대응되는 R 서브 픽셀의 값(721)을 사용할 수 있다. 또한, 제3이미지의 특정 R 서브 픽셀(750)의 좌측 픽셀(751)에는 제2이미지의 대응되는 R 서브 픽셀의 값(732)을 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 제1시점에서는 제1플로팅 확산 영역(711a)을 활성화 하여 수광 센서 픽셀의 우측 영역(721)의 값을 획득하고, 제2시점에서는 제2플로팅 확산 영역(712a)을 활성화 하여 수광 센서 픽셀의 좌측 영역(732)의 값을 획득함으로써, 이미지 센서의 픽셀 어레이의 해상도보다 가로 방향으로 2배 높은 해상도의 이미지를 생성할 수 있다.
도 8a은 이미지 업 샘플링 방법의 제2-1실시예로써, 2개의 프레임을 2개의 플로팅 확산 영역을 이용하여 2*2배 업 샘플링 된 이미지를 생성하는 방법을 도시한 것이다.
본 실시예에 따르면, 프로세서는 제1프레임(801)에서 제1플로팅 확산 영역(811a)을 활성화 하여 제1영역(821)에 대응하는 신호로부터 제1이미지를 생성하고, 제2영역(822)에 대응하는 신호에 기반하여 제4이미지를 생성할 수 있다. 즉, 제1이미지는 제1프레임(801)에서 수광 센서 픽셀의 우측 영역(821)에서 감지되는 값을 기반으로 생성된 것이고, 제4이미지는 제1프레임(801)에서 수광 센서 픽셀의 좌측 영역(822)에서 감지되는 값을 기반으로 생성된 것이다. 제1이미지와 제4이미지는 별도의 채널을 통해 프로세서로 입력될 수 있다.
프로세서는 제2프레임(802)에서 제2플로팅 확산 영역(812a)을 활성화 하여 제2영역(832)에 대응하는 신호로부터 제2이미지를 생성하고, 제1영역(831)에 대응하는 신호에 기반하여 제5이미지를 생성할 수 있다. 즉, 제2이미지는 제2프레임(802)에서 수광 센서 픽셀의 좌측 픽셀(832)에서 감지되는 값을 기반으로 생성된 것이고, 제5이미지는 제2프레임(802)에서 수광 센서 픽셀의 우측 픽셀(831)에서 감지되는 값을 기반으로 생성된 것이다. 제2이미지와 제5이미지는 별도의 채널을 통해 프로세서로 입력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1영역의 신호인 제1이미지 및 제5이미지는 제1채널을 통해 프로세서로 입력되고, 제2영역의 신호인 제2이미지 및 제4이미지는 제2채널을 통해 프로세서로 입력될 수 있다.
프로세서는 제1시점에서 2개의 채널로부터 입력되는 제1이미지 및 제2이미지에 기반하여 제3이미지를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서는 제1시점에서 2개의 채널로부터 입력되는 제4이미지 및 제5이미지에 기반하여 제6이미지를 생성할 수 있다
프로세서는 제3이미지 및 제6이미지를 합성하여 제7이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참고 하면, 제1시점의 제1영역(821)의 값은 우상 위치의 서브 픽셀(852)에 입력되고, 제1시점의 제2영역(822)의 값은 좌하 위치의 서브 픽셀(853)에 입력되고, 제2시점의 제2영역(832)의 값은 좌상 위치의 서브 픽셀(851)에 입력되고, 제2시점의 제1영역(831)의 값은 우하 위치의 서브 픽셀(854)에 입력될 수 있다. 이와 같이, 프로세서는 생성된 이미지의 각 픽셀 값을 대응되는 서브 픽셀의 위치에 입력하여 고해상도 이미지를 생성할 수 있다.
본 실시예에서는 이미지 센서의 픽셀 어레이의 해상도보다 가로 및 세로 방향으로 2*2배 높은 해상도의 이미지를 생성할 수 있다.
도 8b는 이미지 업 샘플링 방법의 제2-2실시예로써, 2개의 프레임을 2개의 플로팅 확산 영역을 이용하여 2배 업 샘플링 된 이미지를 생성하는 방법을 도시한 것이다.
본 실시예에 따르면, 프로세서는 제1프레임(801)에서 제1플로팅 확산 영역(811a)을 활성화 하여 제1영역(821)에 대응하는 신호 및 제2영역(822)에 대응하는 신호를 출력하고, 제2프레임(802)에서 제2플로팅 확산 영역(812b)를 활성화 하여 제1영역(831)에 대응하는 신호 및 제2영역(832)에 대응하는 신호를 출력할 수 있다.
프로세서는 제1프레임 및 제2프레임에서 획득한 신호를 바탕으로 제3이미지 및 제6이미지를 획득할 수 있다. 도 8b를 통해 설명하는 제3이미지 및 제6이미지를 구성하는 신호는 앞서 도 8a를 통해 설명된 제3이미지 및 제6이미지를 구성하는 신호와는 다를 수 있다.
프로세서는 제1프레임의 제2영역(822)에 대응하는 신호 및 제2프레임의 제1영역(831)에 기초하여 제3이미지(870a)를 생성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2프레임의 제1영역(831)의 신호가 제3이미지의 좌측의 서브 픽셀(871)에 입력되고, 제1프레임의 제2영역(822)의 신호가 제3이미지의 우측 픽셀(872)에 입력될 수 있다. 또한, 프로세서는 제1프레임의 제1영역(821)에 대응하는 신호 및 제2프레임의 제2영역(832)에 기초하여 제6이미지(870b)를 생성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1프레임의 제1영역(821)의 신호가 제6이미지의 좌측의 서브 픽셀(873)에 입력되고, 제2프레임의 제2영역(832)의 신호가 제6이미지의 우측 픽셀(874)에 입력될 수 있다.
프로세서는 생성된 제3이미지(870a) 및 제6이미지(870b)를 합성하여 제7이미지(880)를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3이미지의 좌측 서브 픽셀 값(871)과 제6이미지의 좌측 서브 픽셀 값(873)을 합산하여 제7이미지의 좌측 서브 픽셀 값(881)으로 결정하고, 제3이미지의 우측 서브 픽셀 값(872)과 제6이미지의 우측 서브 픽셀 값(874)을 합산하여 제7이미지의 우측 서브 픽셀 값(882)으로 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 이미지 센서의 픽셀 어레이의 해상도보다 가로 방향으로 2배 높은 해상도의 이미지를 생성할 수 있다. 본 실시예에서는 플로팅 확산 영역(811, 812)을 수직 방향으로 형성하여 가로 방향으로 해상도를 높이는 실시예를 설명 하였으나, 일 실시예에 따르면, 플로팅 확산 영역을 수평 방향으로 형성하여 세로 방향으로 해상도를 2배 높이는 것도 가능하다.
도 9은 이미지 업 샘플링 방법의 제3실시예로써, 4개의 프레임을 4개의 플로팅 확산 영역을 이용하여 2*2배 업 샘플링 된 이미지를 생성하는 방법을 도시한 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 수광 센서 픽셀은 제1플로팅 확산 영역(911a) 및 제2플로팅 확산 영역(912a)과 실질적으로 수직 방향으로 형성되는 제3플로팅 확산 영역(913a) 및 제4플로팅 확산 영역(914a)을 더 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제3프레임(903) 및 제4프레임(904)에서는 세로 방향의 제1플로팅 확산 영역(911a) 또는 제2플로팅 확산 영역(912a) 외에 가로 방향의 적어도 하나의 플로팅 확산 영역(예: 제3플로팅 확산 영역(913a) 및/또는 제4플로팅 확산 영역(914a)) 중 하나가 추가로 활성화 될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 프로세서는 제1프레임(901)에서 제1플로팅 확산 영역(911a)을 활성화 하여 제1영역(921)에 대응하는 신호로부터 제1이미지를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 좁은 면적을 갖는 제2영역의 신호는 고해상도 이미지 생성 시 사용하지 않을 수 있다.
프로세서는 제2프레임(902)에서 제2플로팅 확산 영역(912a)을 활성화 하여 제2영역(932)에 대응하는 신호로부터 제2이미지를 생성할 수 있다. 본 실시예에서는 제1프레임(901) 및 제2시점(902)에서는 제1플로팅 확산 영역(911a) 또는 제2플로팅 확산 영역(912a)만 활성화 하고, 가로 방향의 제3플로팅 확산 영역(913a) 및 제4플로팅 확산 영역(914a)은 비활성화 할 수 있다.
프로세서는 제3시점(903)에서 제1플로팅 확산 영역(911a) 및 제4플로팅 확산 영역(914a)을 활성화 하고, 수광 센서 픽셀의 좌상 영역의 서브 픽셀(941)의 값에 기반하여 제8이미지를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서는 제4프레임(904)에서 제2플로팅 확산 영역(912a) 및 제4플로팅 확산 영역(914a)을 활성화 하고, 수광 센서 픽셀의 우상 영역(947)의 서브 픽셀의 값에 기반하여 고해상도 이미지를 생성할 수 있다.
도시된 바와 같이, 고해상도 이미지의 R 서브 픽셀의 각 영역에는 대응되는 각 시점의 R 서브 픽셀의 값들이 입력될 수 있다. 예를 들어, 제1프레임의 921 영역의 값이 이미지 픽셀의 953 영역에 입력되고, 제2프레임의 932 영역의 값이 이미지 픽셀의 954 영역에 입력되고, 제3프레임의 941의 값이 이미지 픽셀의 951에 입력되고, 제4프레임의 947의 값이 이미지 픽셀의 952 영역에 입력될 수 있다.
도 10은 도 9의 제3실시예에서 활성화 되는 플로팅 확산 영역의 변경에 따라 렌즈에서 이동되는 서브 픽셀의 중심을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 제1프레임에서는 제1플로팅 확산 영역을 활성화 한 결과, 렌즈의 중심에서 서브 픽셀의 중심이 좌측으로 일부 이동되고, 제2프레임에서는 제2플로팅 확산 영역을 활성화 한 결과, 렌즈의 중심에서 서브 픽셀의 중심이 우측으로 일부 이동되고, 제3프레임에서는 제1플로팅 확산 영역 및 제4플로팅 확산 영역을 활성화 한 결과, 렌즈의 중심에서 서브 픽셀의 중심이 좌/하측으로 일부 이동되고, 제4프레임에서는 제2플로팅 확산 영역 및 제4플로팅 확산 영역을 활성화 한 결과, 렌즈의 중심에서 서브 픽셀의 중심이 우/하측으로 일부 이동될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 각 프레임에서 0.5 픽셀의 이동이 발생될 수 있다.
도 11은 이미지 업 샘플링 방법의 제4실시예로써, 4개의 프레임을 4개의 플로팅 확산 영역을 이용하여 2*2배 업 샘플링 된 이미지를 생성하는 방법을 도시한 것이다.
본 실시예에 따르면, 프로세서는 각 시점에 세로 방향의 하나의 플로팅 확산 영역(1111a, 1112a) 및 가로 방향의 하나의 플로팅 확산 영역(1113a, 1114a)을 활성화 할 수 있다.
프로세서는 제1프레임(1101)에서 제1플로팅 확산 영역(1111a) 및 제3플로팅 확산 영역(1113a)을 활성화 하여, 서브 픽셀의 좌하 영역(1121)의 값을 획득할 수 있다. 프로세서는 제2프레임(1102)에서 제2플로팅 확산 영역(1112a) 및 제3플로팅 확산 영역(1113a)을 활성화 하여, 서브 픽셀의 우하 영역(1132)의 값을 획득할 수 있다. 프로세서는 제3프레임(1103)에서 제2플로팅 확산 영역(1112a) 및 제4플로팅 확산 영역(1114a)을 활성화 하여, 서브 픽셀의 좌상 영역(1141)의 값을 획득할 수 있다. 프로세서는 제4프레임(1104)에서 제2플로팅 확산 영역(1112a) 및 제3플로팅 확산 영역(1113a)을 활성화 하여, 서브 픽셀의 좌상 영역(1147)의 값을 획득할 수 있다.
프로세서는 각 시점에서 획득된 서브 픽셀의 값을 대응되는 서브 픽셀의 각 영역에 입력함으로써 2*2배 업 샘플링 된 이미지를 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서는 서로 다른 시점에서 획득된 값들을 합하여 고해상도 이미지의 대응되는 영역에 입력할 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 프로세서는 제1프레임(1201)에 제1플로팅 확산 영역(1211a) 및 제3플로팅 확산 영역(1213a)을 활성화 하여 서브 픽셀의 좌하 영역(1221)의 값을 획득하고, 제2프레임(1202)에 제2플로팅 확산 영역(1212a)과 제4플로팅 확산 영역(1214a)을 활성화 하여 좁은 영역인 좌하 영역(1231)의 값을 획득할 수 있다.
프로세서는 고해상도 이미지의 서브 픽셀의 좌하 영역(1253)에 앞서 획득한 좌하 영역의 값(1221, 1231)을 합하여 입력할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 센서(345) 및 프로세서(310)를 포함하고, 상기 이미지 센서(345)는 마이크로 렌즈(520) 및 상기 마이크로 렌즈(520)를 통과한 광을 전기적 신호로 전환할 수 있는 수광 센서 픽셀(530)을 포함하고, 상기 수광 센서 픽셀(530)은 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 제2플로팅 확산 영역(712a)을 포함하고, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a) 또는 상기 제2플로팅 확산 영역(712a) 중 어느 하나가 활성화 됨에 따라 상기 수광 센서 픽셀(530)이 서로 크기가 다른 제1영역 및 제2영역으로 설정되고, 상기 수광 센서 픽셀(530)에서 생성된 신호를 상기 제1영역에 대응하는 제1신호 및 상기 제2영역에 대응하는 제2신호로 구분하여 리드아웃 할 수 있도록 설정되고, 상기 프로세서(310)는 상기 이미지 센서(345)를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a)을 활성화하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서(345)를 이용하여 상기 제2플로팅 확산 영역(712a)을 활성화하여 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하고, 상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서(345)는, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a)이 활성화됨에 따라 상기 제1영역이 상기 제2영역보다 넓은 면적으로 설정되고, 상기 제2플로팅 확산 영역(712a)이 활성화됨에 따라 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 넓은 면적으로 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 제2플로팅 확산 영역(712a)은 상기 수광 센서 픽셀(530)의 가로 방향 또는 세로 방향 중 어느 하나의 동일한 방향으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 상기 이미지 센서(345)의 상기 제1플로팅 확산 영역(711a)의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제1이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서(345)의 상기 제2플로팅 확산 영역(712a)의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제2이미지를 획득하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 제1시점에 상기 제1플로팅 확산 영역(711a)을 활성화하여 상기 제1이미지를 획득하고, 상기 제1시점보다 이후인 제2시점에 상기 제2플로팅 확산 영역(712a)을 활성화하여 상기 제2이미지를 획득하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서(345)에 포함된 복수의 수광 센서 픽셀(530)에서 출력되는 상기 제1신호는 제1채널을 통해 상기 프로세서(310)로 입력되고, 상기 복수의 수광 센서 픽셀(530)에서 출력되는 상기 제2신호는 제2채널을 통해 상기 프로세서(310)로 입력되도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 상기 이미지 센서(345)의 상기 제1플로팅 확산 영역(711a)의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 제4이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서(345)의 상기 제2플로팅 확산 영역(712a)의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 제5이미지를 획득하고, 및 상기 제4이미지의 적어도 일부 및 상기 제5이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제4이미지 또는 상기 제5이미지보다 해상도가 높은 제6이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 상기 제3이미지 및 상기 제6이미지를 합성하여 제7이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 수광 센서 픽셀(530)은, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 상기 제2플로팅 확산 영역(712a)과 실질적으로 수직 방향으로 형성되는 제3플로팅 확산 영역 및 제4플로팅 확산 영역을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 상기 이미지 센서(345)를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 상기 제3플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제1이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서(345)를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역(712a) 및 상기 제3플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제2이미지를 획득하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 상기 이미지 센서(345)를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역(711a) 및 상기 제4플로팅 확산 영역을 활성화하여 제8이미지를 획득하고, 상기 이미지 센서(345)를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역(712a) 및 상기 제4플로팅 확산 영역을 활성화하여 제9이미지를 획득하고, 상기 제1이미지, 제2이미지, 제8이미지 및 제9이미지를 합성하여 제10이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 복수의 수광 센서 픽셀(530)을 포함하는 이미지 센서(345) 및 상기 이미지 센서(345)와 전기적으로 연결된 프로세서(310)를 포함하고, 상기 수광 센서 픽셀(530)은, 복수의 플로팅 확산 영역을 포함하고, 상기 복수의 플로팅 확산 영역 중 적어도 하나가 활성화 됨에 따라 복수의 영역으로 구분되고, 상기 구분된 복수의 영역에서 감지된 광을 전기적 신호로 변환하여 상기 프로세서(310)로 출력하도록 구성되고, 상기 프로세서(310)는, 각각의 시점마다 정해진 적어도 하나의 플로팅 확산 영역을 활성화 하여, 각 각의 수광 센서 픽셀(530)에서 출력되는 신호를 획득하고, 복수의 시점에서 획득된 상기 신호에 기초하여 업 샘플링 이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 플로팅 확산 영역은, 상기 수광 센서 픽셀(530) 내에서 세로 방향으로 형성되는 복수의 플로팅 확산 영역 및 상기 수광 센서 픽셀(530) 내에서 가로 방향으로 형성되는 복수의 플로팅 확산 영역을 포함하며, 상기 프로세서(310)는, 특정 시점에 상기 세로 방향의 복수의 플로팅 확산 영역 중 어느 하나 및/또는 상기 세로 방향의 복수의 플로팅 확산 영역 중 어느 하나를 활성화 하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(310)는, 상기 수광 센서 픽셀(530)에 대응되는 상기 업 샘플링 이미지의 단위 픽셀을 복수의 그리드로 구분하고, 상기 각각의 시점에서 획득된 신호에 기초하여 상기 구분된 각각의 그리드의 픽셀 값을 결정하도록 설정될 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성의 도면 부호들은 설명을 위해 첨부한 것으로, 각 실시예들이 해당 도면 부호에 대응되는 구성에 한정되지는 않는다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 업 샘플링 과정의 흐름도이다.
동작 1310에서, 프로세서(예: 도 3의 프로세서(310))는 수광 센서 픽셀의 가운데에서 측면으로 시프트 된 플로팅 확산 영역을 활성화 하여 서브 픽셀 단위로 수광 센서 픽셀의 센싱 영역을 시프트 할 수 있다. 프로세서는 복수의 프레임(예: 4개의 프레임)에 대해 서로 다른 플로팅 확산 영역을 활성화할 수 있다.
동작 1320에서, 프로세서는 수광 센서 픽셀에서 수신되는 신호 중 left 베이어의 값을 획득하고, 동작 1322에서, ISP(image signal processor)를 통해 left 베이어의 YUV 값 또는 RGB 값을 획득할 수 있다.
동작 1324에서, 프로세서는 제1프레임을 기준으로 정합(registration)을 수행하고, 동작 1326에서, left 베이어의 값만을 사용하여 2배 업 샘플링 된 이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 업 샘플링은 2배로 업 샘플링 된 그리드의 각 위치에 앞서 구한 left 베이어의 값을 배치함으로써 수행될 수 있다.
동작 1320 내지 1326의 수행과 적어도 일부 동시에, 프로세서는 right bayer에 대한 업 샘플링 과정인 동작 1330 내지 1336을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서는 동작 1330에서, 광 센서 픽셀에서 수신되는 신호 중 right 베이어의 값을 획득하고, 동작 1332에서, ISP(image signal processor)를 통해 right 베이어의 YUV 값 또는 RGB 값을 획득할 수 있다. 동작 1334에서, 프로세서는 제1프레임을 기준으로 정합(registration)을 수행하고, 동작 1336에서, right 베이어의 값만을 사용하여 2배 업 샘플링 된 이미지를 생성할 수 있다.
Left 베이어와 right 베이어의 업 샘플링을 수행한 후, 동작 1340에서, 프로세서는 Left 베이어와 right 베이어의 YUV 또는 RGB 데이터를 픽셀 단위로 더하여 업 샘플링 이미지를 획득할 수 있다. 동작 1350에서, 프로세서는 획득한 업 샘플링 이미지를 출력할 수 있다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법의 흐름도이다.
도시된 방법은 앞서 도 1 내지 도 13을 통해 설명한 전자 장치에 의해 수행될 수 있으며, 앞서 설명된 기술적 특징에 대해서는 이하에서는 그 설명을 생략하기로 한다.
동작 1510에서, 프로세서(예: 프로세서(120), 이미지 시그널 프로세서(260), 프로세서(310))는 수광 센서 픽셀(예: 도 5의 수광 센서 픽셀(530), 도 7의 단위 픽셀(701))의 제1플로팅 확산 영역(예: 도 7의 제1플로팅 확산 영역(711a))을 활성화 하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 수광 센서 픽셀은 복수의 플로팅 확산 영역을 포함할 수 있으며, 프로세서의 제어 신호에 따라 온/오프 될 수 있다. 활성화 된 플로팅 확산 영역을 기준으로 수광 센서 픽셀은 제1영역 및 제2영역으로 구분될 수 있다. 프로세서는 제1플로팅 확산 영역이 활성화 됨에 따라 설정된 수광 센서 픽셀의 제1신호에 기반하여 제1이미지를 생성할 수 있다.
동작 1520에서, 프로세서는 수광 센서 픽셀의 제2플로팅 확산 영역(예: 도 7의 제1플로팅 확산 영역(712a))을 활성화 하여 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득할 수 있다. 프로세서는 제2플로팅 확산 영역이 활성화 됨에 따라 설정된 수광 센서 픽셀의 제2신호에 기반하여 제2이미지를 생성할 수 있다.
동작 1530에서, 프로세서는 제1이미지 및 제2이미지를 합성하여 제3이미지를 생성할 수 있다. 프로세서는 픽셀 단위로 제1이미지의 픽셀 값과 제2이미지의 픽셀 값을 대응되는 영역에 기록함으로써, 적어도 2배의 고해상도의 이미지를 획득할 수 있다.
도 15은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법의 흐름도이다.
동작 1610에서, 프로세서(예: 프로세서(120), 이미지 시그널 프로세서(260), 프로세서(310))는 제1플로팅 확산 영역을 활성화 할 수 있다.
동작 1620에서, 프로세서는 제1플로팅 확산 영역(예: 도 7의 제1플로팅 확산 영역(711a))을 기준으로 구분된 제1영역 및 제2영역 중 제1영역의 신호에 기반하여 제1이미지를 획득할 수 있다. 제1플로팅 확산 영역의 확산 시 제1영역의 넓이가 제2영역의 넓이보다 클 수 있다.
동작 1630에서, 프로세서는 제 제1플로팅 확산 영역을 기준으로 구분된 제1영역 및 제2영역 중 제2영역의 신호에 기반하여 제4이미지를 획득할 수 있다.
상기 동작 1610 내지 1630은 제1시점의 제1프레임의 이미지에 대해 수행될 수 있다.
동작 1640에서, 프로세서는 제2플로팅 확산 영역(예: 도 7의 제2플로팅 확산 영역(712a))을 활성화 할 수 있다.
동작 1650에서, 프로세서는 제2플로팅 확산 영역을 기준으로 구분된 제1영역 및 제2영역 중 제2영역의 신호에 기반하여 제2이미지를 획득할 수 있다. 제2플로팅 확산 영역의 확산 시 제2영역의 넓이가 제1영역의 넓이보다 클 수 있다.
동작 1660에서, 프로세서는 제 제2플로팅 확산 영역을 기준으로 구분된 제1영역 및 제2영역 중 제1영역의 신호에 기반하여 제5이미지를 획득할 수 있다.
상기 동작 1640 내지 1660은 제2시점의 제2프레임의 이미지에 대해 수행될 수 있다.
동작 1670에서, 프로세서는 제1이미지 및 제2이미지를 합성하여 제3이미지를 생성할 수 있다.
동작 1680에서, 프로세서는 제4이미지 및 제5이미지를 합성하여 제6이미지를 생성할 수 있다.
동작 1670에서, 프로세서는 생성된 제3이미지와 제6이미지에 기반하여 제7이미지를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법은, 수광 센서 픽셀에 포함된 제1플로팅 확산 영역을 활성화 하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하는 동작(1510), 상기 수광 센서 픽셀에 포함된 제2플로팅 확산 영역을 활성화 하여 상기 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하는 동작(1520) 및 상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하는 동작(1530)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 수광 센서 픽셀은 상기 제1플로팅 확산 영역 또는 상기 제2플로팅 확산 영역 중 어느 하나가 활성화 됨에 따라 서로 크기가 다른 제1영역 및 제2영역으로 설정되고, 상기 제1플로팅 확산 영역이 활성화됨에 따라 상기 제1영역이 상기 제2영역보다 넓은 면적으로 설정되고, 상기 제2플로팅 확산 영역이 활성화됨에 따라 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 넓은 면적으로 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1이미지를 획득하는 동작(1510)은, 상기 제1플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제1이미지를 획득하는 동작을 포함하고, 상기 제2이미지를 획득하는 동작(1520)은, 상기 제2플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제2이미지를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1이미지를 획득하는 동작(1510)은, 제1시점에 상기 제1플로팅 확산 영역을 활성화 하여 상기 제1이미지를 획득하는 동작을 포함하고, 상기 제2이미지를 획득하는 동작(1520)은, 상기 제1시점보다 이후인 제2시점에 상기 제2플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제2이미지를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 제1플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여 제4이미지를 획득하는 동작(1630) 및 상기 제2플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여 제5이미지를 획득하는 동작(1660), 및 상기 제4이미지의 적어도 일부 및 상기 제5이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제4이미지 또는 상기 제5이미지보다 해상도가 높은 제6이미지를 생성하는 동작(1680)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 제3이미지 및 상기 제6이미지를 합성하여 제7이미지를 생성하는 동작(1690)을 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성의 도면 부호들은 설명을 위해 첨부한 것으로, 각 실시예들이 해당 도면 부호에 대응되는 구성에 한정되지는 않는다.
Claims (20)
- 전자 장치에 있어서,
이미지 센서; 및
프로세서를 포함하고,
상기 이미지 센서는,
마이크로 렌즈; 및
상기 마이크로 렌즈를 통과한 광을 전기적 신호로 전환할 수 있는 수광 센서 픽셀을 포함하고,
상기 수광 센서 픽셀은,
제1플로팅 확산 영역 및 제2플로팅 확산 영역을 포함하고,
상기 제1플로팅 확산 영역 또는 상기 제2플로팅 확산 영역 중 어느 하나가 활성화 됨에 따라 상기 수광 센서 픽셀이 서로 크기가 다른 제1영역 및 제2영역으로 설정되고, 및
상기 수광 센서 픽셀에서 생성된 신호를 상기 제1영역에 대응하는 제1신호 및 상기 제2영역에 대응하는 제2신호로 구분하여 리드아웃 할 수 있도록 설정되고; 및
상기 프로세서는,
상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역을 활성화하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하고,
상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역을 활성화하여 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하고,
상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하도록 설정된 전자 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 이미지 센서는,
상기 제1플로팅 확산 영역이 활성화됨에 따라 상기 제1영역이 상기 제2영역보다 넓은 면적으로 설정되고, 및
상기 제2플로팅 확산 영역이 활성화됨에 따라 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 넓은 면적으로 설정되는 전자 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1플로팅 확산 영역 및 제2플로팅 확산 영역은 상기 수광 센서 픽셀의 가로 방향 또는 세로 방향 중 어느 하나의 동일한 방향으로 형성되는 전자 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 이미지 센서의 상기 제1플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제1이미지를 획득하고, 및
상기 이미지 센서의 상기 제2플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제2이미지를 획득하도록 설정된 전자 장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 프로세서는,
제1시점에 상기 제1플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제1이미지를 획득하고,
상기 제1시점보다 이후인 제2시점에 상기 제2플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제2이미지를 획득하도록 설정된 전자 장치.
- 제 5항에 있어서,
상기 이미지 센서에 포함된 복수의 수광 센서 픽셀에서 출력되는 상기 제1신호는 제1채널을 통해 상기 프로세서로 입력되고,
상기 복수의 수광 센서 픽셀에서 출력되는 상기 제2신호는 제2채널을 통해 상기 프로세서로 입력되도록 설정된 전자 장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 이미지 센서의 상기 제1플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 제4이미지를 획득하고,
상기 이미지 센서의 상기 제2플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 제5이미지를 획득하고, 및
상기 제4이미지의 적어도 일부 및 상기 제5이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제4이미지 또는 상기 제5이미지보다 해상도가 높은 제6이미지를 생성하도록 설정된 전자 장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제3이미지 및 상기 제6이미지를 합성하여 제7이미지를 생성하도록 설정된 전자 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 수광 센서 픽셀은,
상기 제1플로팅 확산 영역 및 상기 제2플로팅 확산 영역과 실질적으로 수직 방향으로 형성되는 제3플로팅 확산 영역 및 제4플로팅 확산 영역을 더 포함하는 전자 장치.
- 제 9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역 및 상기 제3플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제1이미지를 획득하고,
상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역 및 상기 제3플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제2이미지를 획득하도록 설정된 전자 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제1플로팅 확산 영역 및 상기 제4플로팅 확산 영역을 활성화하여 제8이미지를 획득하고,
상기 이미지 센서를 이용하여, 상기 제2플로팅 확산 영역 및 상기 제4플로팅 확산 영역을 활성화하여 제9이미지를 획득하고,
상기 제1이미지, 제2이미지, 제8이미지 및 제9이미지를 합성하여 제10이미지를 생성하도록 설정된 전자 장치.
- 전자 장치에 있어서,
복수의 수광 센서 픽셀을 포함하는 이미지 센서; 및
상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 수광 센서 픽셀은,
복수의 플로팅 확산 영역을 포함하고,
상기 복수의 플로팅 확산 영역 중 적어도 하나가 활성화 됨에 따라 복수의 영역으로 구분되고,
상기 구분된 복수의 영역에서 감지된 광을 전기적 신호로 변환하여 상기 프로세서로 출력하도록 구성되고,
상기 프로세서는,
각각의 시점마다 정해진 적어도 하나의 플로팅 확산 영역을 활성화 하여, 각 각의 수광 센서 픽셀에서 출력되는 신호를 획득하고,
복수의 시점에서 획득된 상기 신호에 기초하여 업 샘플링 이미지를 생성하도록 설정된 전자 장치.
- 제 12항에 있어서,
상기 복수의 플로팅 확산 영역은,
상기 수광 센서 픽셀 내에서 세로 방향으로 형성되는 복수의 플로팅 확산 영역 및 상기 수광 센서 픽셀 내에서 가로 방향으로 형성되는 복수의 플로팅 확산 영역을 포함하며,
상기 프로세서는,
특정 시점에 상기 세로 방향의 복수의 플로팅 확산 영역 중 어느 하나 및/또는 상기 세로 방향의 복수의 플로팅 확산 영역 중 어느 하나를 활성화 하도록 설정된 전자 장치.
- 제 13항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 수광 센서 픽셀에 대응되는 상기 업 샘플링 이미지의 단위 픽셀을 복수의 그리드로 구분하고,
상기 각각의 시점에서 획득된 신호에 기초하여 상기 구분된 각각의 그리드의 픽셀 값을 결정하도록 설정된 전자 장치.
- 전자 장치의 이미지 업 샘플링 방법에 있어서,
수광 센서 픽셀에 포함된 제1플로팅 확산 영역을 활성화 하여 외부 객체에 대한 제1이미지를 획득하는 동작;
상기 수광 센서 픽셀에 포함된 제2플로팅 확산 영역을 활성화 하여 상기 외부 객체에 대한 제2이미지를 획득하는 동작; 및
상기 제1이미지의 적어도 일부 및 상기 제2이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제1이미지 또는 상기 제2이미지보다 해상도가 높은 제3이미지를 생성하는 동작을 포함하는 방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 수광 센서 픽셀은 상기 제1플로팅 확산 영역 또는 상기 제2플로팅 확산 영역 중 어느 하나가 활성화 됨에 따라 서로 크기가 다른 제1영역 및 제2영역으로 설정되고,
상기 제1플로팅 확산 영역이 활성화됨에 따라 상기 제1영역이 상기 제2영역보다 넓은 면적으로 설정되고, 및
상기 제2플로팅 확산 영역이 활성화됨에 따라 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 넓은 면적으로 설정되는 방법.
- 제 16항에 있어서,
상기 제1이미지를 획득하는 동작은,
상기 제1플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제1이미지를 획득하는 동작을 포함하고,
상기 제2이미지를 획득하는 동작은,
상기 제2플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 상기 제2이미지를 획득하는 동작을 포함하는 방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 제1이미지를 획득하는 동작은,
제1시점에 상기 제1플로팅 확산 영역을 활성화 하여 상기 제1이미지를 획득하는 동작을 포함하고,
상기 제2이미지를 획득하는 동작은,
상기 제1시점보다 이후인 제2시점에 상기 제2플로팅 확산 영역을 활성화하여 상기 제2이미지를 획득하는 동작을 포함하는 방법.
- 제 17항에 있어서,
상기 제1플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제2영역에 대응하는 신호에 기반하여, 제4이미지를 획득하는 동작; 및
상기 제2플로팅 확산 영역의 활성화에 따라 획득된 신호 중 상기 제1영역에 대응하는 신호에 기반하여, 제5이미지를 획득하는 동작; 및
상기 제4이미지의 적어도 일부 및 상기 제5이미지의 적어도 일부를 합성하여 상기 제4이미지 또는 상기 제5이미지보다 해상도가 높은 제6이미지를 생성하는 동작을 더 포함하는 방법.
- 제 19항에 있어서,
상기 제3이미지 및 상기 제6이미지를 합성하여 제7이미지를 생성하는 동작을 더 포함하는 방법.
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