KR20210106867A - Method and apparatus for calibrating an image sensor - Google Patents

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KR20210106867A
KR20210106867A KR1020200075937A KR20200075937A KR20210106867A KR 20210106867 A KR20210106867 A KR 20210106867A KR 1020200075937 A KR1020200075937 A KR 1020200075937A KR 20200075937 A KR20200075937 A KR 20200075937A KR 20210106867 A KR20210106867 A KR 20210106867A
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최우석
김형오
박성진
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삼성전자주식회사
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Abstract

A method and apparatus for calibrating an image sensor are disclosed. According to an embodiment of the present disclosure, a method of calibrating an image sensor includes the steps of: acquiring a plurality of multi-light source images generated from a plurality of image sensor modules; calculating a plurality of crosstalk levels and a plurality of color-specific correction coefficients based on the plurality of multi-light source images; generating modeling data based on a relationship between a crosstalk level for a first color and the plurality of color-specific correction coefficients; and calculating the color correction coefficient for the target pixel of the image sensor provided in the first image sensor module based on a single light source image captured by a first image sensor module and the modeling data.

Description

이미지 센서의 캘리브레이션 방법 및 장치{Method and apparatus for calibrating an image sensor}Method and apparatus for calibrating an image sensor

본 개시의 기술적 사상은 이미지 센서의 캘리브레이션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 센서에서 크로스토크를 보정을 위한 보정 계수를 추출하기 위한 이미지 센서의 캘리브레이션 방법 및 장치에 관한 것이다. The technical idea of the present disclosure relates to calibration of an image sensor, and more particularly, to a method and apparatus for calibrating an image sensor for extracting a correction coefficient for correcting crosstalk in the image sensor.

이미지 센서는 수신되는 광 신호를 센싱하는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 고화질 이미지를 얻기 위해 이미지 센서의 픽셀을 고집적화 하고 있다. 또한, 이미지 센서가 오토 포커싱 기능을 제공함에 따라, 픽셀 어레이가 위상 검출 픽셀들을 포함할 수 있으며, 위상 검출 픽셀들은 픽셀 어레이 내에서 불연속적으로 및 규칙적으로 배치될 수 있다. 이미지 센서 내의 픽셀 사이즈가 감소하고, 픽셀 어레이의 패턴이 불균이 해짐에 따라, 픽셀 간 크로스토크(crosstalk)가 증가하는 문제가 발생한다. 크로스토크는 임의의 픽셀에 대하여 인접한 픽셀에서 발생한 신호가 영향을 주어, 임의의 픽셀에서 발생한 신호의 분광특성을 변화시켜, 색 재현성을 열하시키는 것을 의미한다. 이에 따라 이미지의 화질이 열화될 수 있다. 따라서, 크로스토크에 의한 영향이 제거 또는 최소화되도록 픽셀 값을 조정하는 크로스토크 보정이 필요하다. The image sensor may include a pixel array for sensing a received light signal. In order to obtain high-quality images, the pixels of the image sensor are highly integrated. Further, as the image sensor provides an auto-focusing function, the pixel array may include phase detection pixels, and the phase detection pixels may be discretely and regularly disposed within the pixel array. As the pixel size in the image sensor decreases and the pattern of the pixel array becomes non-uniform, there is a problem in that crosstalk between pixels increases. Crosstalk means that a signal generated from an adjacent pixel affects an arbitrary pixel, changes spectral characteristics of a signal generated in an arbitrary pixel, and deteriorates color reproducibility. Accordingly, the image quality may be deteriorated. Therefore, crosstalk correction that adjusts pixel values so that the influence of crosstalk is removed or minimized is required.

본 개시의 기술적 사상은, 이미지 센서의 크로스토크 보정을 위한 보정 계수를 효율적으로 추출하기 위한 이미지 센서의 캘리브레이션 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. An aspect of the present disclosure is to provide a calibration method and apparatus for an image sensor for efficiently extracting a correction coefficient for correcting crosstalk of the image sensor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 실시예에 따른, 이미지 센서의 캘리브레이션 방법은, 복수의 이미지 센서 모듈로부터 생성된 복수의 다광원 이미지를 획득하는 단계, 복수의 다광원 이미지를 기초로, 복수의 크로스토크 레벨 및 복수의 색상별 보정 계수들을 산출하는 단계, 제1 색상에 대한 크로스토크 레벨과 상기 복수의 색상별 보정 계수들 간의 관계를 기초로 모델링 데이터를 생성하는 단계, 및 제1 이미지 센서 모듈이 촬상한 단광원 이미지 및 상기 모델링 데이터를 기초로 상기 제1 이미지 센서 모듈에 구비되는 이미지 센서의 대상 픽셀에 대한 상기 색상별 보정 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure for achieving the above technical problem, a calibration method of an image sensor includes: acquiring a plurality of multi-light source images generated from a plurality of image sensor modules; based on the plurality of multi-light source images, a plurality of calculating a crosstalk level and a plurality of color-specific correction coefficients of , generating modeling data based on a relationship between a crosstalk level for a first color and the plurality of color-specific correction coefficients, and a first image sensor The method may include calculating the correction coefficient for each color of the target pixel of the image sensor provided in the first image sensor module based on the single light source image captured by the module and the modeling data.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 실시예에 따른, 이미지 센서를 캘리브레이션하는 장치는, 대상 픽셀에 대한 색상별 보정 계수 함수들을 나타내는 모델링 데이터를 저장하는 메모리 및 상기 이미지 센서로부터 획득된 단광원 이미지로부터 상기 대상 픽셀의 크로스토크 레벨을 산출하고, 상기 모델링 데이터 및 상기 대상 픽셀의 상기 크로스토크 레벨을 기초로 상기 대상 픽셀의 색상별 보정 계수를 산출하는 프로세서를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure for achieving the above technical problem, an apparatus for calibrating an image sensor includes a memory for storing modeling data representing color correction coefficient functions for a target pixel and a single light source image obtained from the image sensor and a processor that calculates the crosstalk level of the target pixel from the data and calculates a correction coefficient for each color of the target pixel based on the modeling data and the crosstalk level of the target pixel.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 실시예에 따른, 이미지 센서를 캘리브레이션하는 방법은, 상기 이미지 센서로부터 획득된 단광원 이미지로부터 크로스토크 보정이 수행될 대상 픽셀의 크로스토크 레벨을 산출하는 단계 및 상기 대상 픽셀에 대하여 미리 산출된 색상별 보정 계수 함수들에 상기 크로스토크 레벨을 적용하여, 상기 대상 픽셀의 색상별 보정 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure for achieving the above technical problem, a method of calibrating an image sensor includes: calculating a crosstalk level of a target pixel on which crosstalk correction is to be performed from a single light source image obtained from the image sensor; and calculating a correction coefficient for each color of the target pixel by applying the crosstalk level to color correction coefficient functions calculated in advance for the target pixel.

본 개시의 기술적 사상에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법 및 장치에따르면, 사전에 다광원 이미지를 기초로 크로스토크 레벨과 색상별 보정 계수들의 관계를 나타내는 모델링 데이터를 생성하여 저장하고, 이미지 센서 모듈의 캘리브레이션 단계에서 단광원 이미지 및 모델링 데이터를 기초로 색상별 보정 계수들을 산출할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서 모듈의 캘리브레이션 단계에서, 다광원 이미지 취득에 필요한 추가 장비, 예컨대 복수의 광원 설치가 요구되지 않으며, 단광원 이미지를 기초로 색상별 보정 계수를 산출하므로, 프로세싱 부담 및 처리 시간이 감소될 수 있다. 또한, 이미지 센서는 색상별 보정 계수를 기초로 크로스토크 보정을 수행할 수 있으므로, 다양한 컬러를 포함하는 피사체를 촬상한 이미지에 대하여 적절한 보정이 수행될 수 있다. According to the method and apparatus for calibrating an image sensor according to the technical concept of the present disclosure, modeling data indicating the relationship between the crosstalk level and the correction coefficients for each color is generated and stored in advance based on a multi-light source image, and the image sensor module is calibrated In the step, the correction coefficients for each color may be calculated based on the single light source image and the modeling data. Accordingly, in the calibration step of the image sensor module, additional equipment necessary for acquiring a multi-light source image, for example, installation of a plurality of light sources is not required, and since the correction coefficient for each color is calculated based on the single light source image, processing burden and processing time are reduced. can be reduced. In addition, since the image sensor may perform crosstalk correction based on correction coefficients for each color, appropriate correction may be performed on an image obtained by capturing a subject including various colors.

본 개시의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 픽셀 어레이를 예시적으로 나타낸다.
도 3a은 일반 픽셀의 수직 단면도를 개략적으로 나타내며, 도 3b는 위상차 검출 픽셀의 수직 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 픽셀 어레이가 복수의 그리드로 구분되는 예를 나타낸다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 크로스토크 레벨과 보정 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 장치의일 예를를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 모델링 데이터를 나타낸다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 장치의일 예를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
In order to more fully understand the drawings recited in the Detailed Description of the present disclosure, a brief description of each drawing is provided.
1 is a block diagram illustrating an image sensor and an electronic device including the same according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
2A and 2B exemplarily show a pixel array.
3A schematically illustrates a vertical cross-sectional view of a normal pixel, and FIG. 3B schematically illustrates a vertical cross-sectional view of a phase difference detection pixel.
4 is a flowchart illustrating a calibration method of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
5 shows an example in which a pixel array is divided into a plurality of grids.
6A, 6B, and 6C are graphs showing the relationship between the crosstalk level and the correction coefficient.
7 illustrates an example of an image sensor calibration apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
8 shows modeling data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
9 shows an example of an apparatus for calibrating an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
10 is a block diagram schematically illustrating an electronic system according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. Hereinafter, various embodiments of the present disclosure are described in connection with the accompanying drawings.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 기기를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an image sensor and an electronic device including the same according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

이미지 센서(100)는 광학 렌즈(LS)를 통하여 입사된 오브젝트의 광학적 신호를 이미지 데이터로 변환할 수 있다. 이미지 센서(100)는 이미지 또는 광 센싱 기능을 갖는 전자 기기에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(100)는 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라, 스마트폰, 웨어러블 기기, 사물 인터넷(Internet of Things(IoT)) 기기, 태블릿 PC(Personal Computer), PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable Multimedia Player), 네비게이션(navigation) 장치 등과 같은 전자 기기(1000)에 탑재될 수 있다. 또한 이미지 센서(100)는 차량, 가구, 제조 설비, 도어, 각종 계측 기기 등에 부품으로서 구비되는 전자 기기(1000)에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(1000)는 스마트 폰, 웨어러블 장치와 같은 모바일 장치로 구현될 수 있으며, 프로세서(200)는 AP(Application Processor)일 수 있다. The image sensor 100 may convert an optical signal of an object incident through the optical lens LS into image data. The image sensor 100 may be mounted on an electronic device having an image or light sensing function. For example, the image sensor 100 may include a digital still camera, a digital video camera, a smartphone, a wearable device, an Internet of Things (IoT) device, a tablet PC (Personal Computer), a PDA (Personal Digital Assistant), It may be mounted on the electronic device 1000 such as a portable multimedia player (PMP), a navigation device, or the like. In addition, the image sensor 100 may be mounted on the electronic device 1000 provided as a component in a vehicle, furniture, manufacturing equipment, door, various measurement devices, and the like. For example, the electronic device 1000 may be implemented as a mobile device such as a smart phone or a wearable device, and the processor 200 may be an application processor (AP).

도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(110), 리드아웃 회로(120), 및 이미지 신호 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 픽셀 어레이(110), 리드아웃 회로(120), 및 이미지 신호 프로세서(130)는 하나의 반도체 칩 또는 반도체 모듈로서 구현될 수 있다. 실시예에 있어서, 픽셀 어레이(110) 및 리드아웃 회로(120)는 하나의 반도체 칩 또는 반도체 모듈로 구현되고, 이미지 신호 프로세서(130)는 다른 하나의 반도체 칩 또는 반도체 모듈로 구현될 수도 있다. Referring to FIG. 1 , the image sensor 100 may include a pixel array 110 , a readout circuit 120 , and an image signal processor 130 . In an embodiment, the pixel array 110 , the readout circuit 120 , and the image signal processor 130 may be implemented as a single semiconductor chip or semiconductor module. In an embodiment, the pixel array 110 and the readout circuit 120 may be implemented as one semiconductor chip or semiconductor module, and the image signal processor 130 may be implemented as another semiconductor chip or semiconductor module.

픽셀 어레이(110)는 예를 들면, CCD(Charge Coupled Devices) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 광전 변환 소자로 구현될 수 있으며 이외에도 다양한 종류의 광전 변환 소자로 구현될 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 수신되는 광 신호(빛)를 전기적 신호로 변환하는 복수의 픽셀들을 포함하고, 복수의 픽셀들은 행열로 배열될 수 있다. The pixel array 110 may be implemented as, for example, a photoelectric conversion device such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), and may be implemented with various types of photoelectric conversion devices. The pixel array 110 includes a plurality of pixels that convert a received optical signal (light) into an electrical signal, and the plurality of pixels may be arranged in a matrix.

복수의 픽셀들 각각은 광 감지 소자(또는 광전 변환소자 라고 함)를 포함한다. 예컨대, 광 감지 소자는 포토(photo) 다이오드, 포토 트랜지스터, 포트 게이트, 핀드 포토 다이오드(pinned photodiode), 페로브 스카이트 포토 다이오드, 및 유기 포토 다이오드, 유기 광 도전성 필름 등을 포함할 수 있으며, 이 외에도 다양한 광 감지 소자가 적용될 수 있다. Each of the plurality of pixels includes a photo-sensing element (or referred to as a photoelectric conversion element). For example, the photosensitive device may include a photodiode, a phototransistor, a port gate, a pinned photodiode, a perovskite photodiode, and an organic photodiode, an organic photoconductive film, and the like. In addition, various photo-sensing devices may be applied.

복수의 픽셀들은 광 감지 소자를 이용하여 빛을 감지하고, 감지된 빛을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 복수의 픽셀들은 각각은 특정 스펙트럼 영역의 빛을 감지할 수 있다. 예컨대 복수의 픽셀은 레드(red) 스펙트럼 영역의 빛을 전기 신호로 변환하는 픽셀(이하, 레드 픽셀이라고 함), 그린(green) 스펙트럼 영역의 빛을 전기 신호로 변환하기 위한 픽셀(이하, 그린 픽셀이라고 함), 및 블루(blue) 스펙트럼 영역의 빛을 전기 신호로 변환하는 픽셀(이하, 블루 픽셀이라고 함)을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 픽셀은 화이트 픽셀을 더 포함할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 픽셀은 다른 색 구성으로 조합된 픽셀들, 예컨대 옐로우(Yellow) 픽셀, 사이언(Cyan) 픽셀 및 그린 픽셀을 포함할 수 있다. The plurality of pixels may sense light using a photo-sensing device and convert the sensed light into an electrical signal. Each of the plurality of pixels may detect light in a specific spectral region. For example, the plurality of pixels include a pixel for converting light in a red spectrum region into an electric signal (hereinafter, referred to as a red pixel), and a pixel for converting light in a green spectrum region into an electric signal (hereinafter referred to as a green pixel). ), and a pixel (hereinafter, referred to as a blue pixel) that converts light in a blue spectrum region into an electrical signal. However, the present invention is not limited thereto, and the plurality of pixels may further include a white pixel. As another example, the plurality of pixels may include pixels combined in different color configurations, for example, a yellow pixel, a cyan pixel, and a green pixel.

복수의 픽셀 상부에는 특정 스펙트럼 영역의 빛을 투과시키기 위한 컬러 필터 어레이가 배치될 수 있으며, 복수의 픽셀 각각의 상부에 배치된 컬러 필터에 따라 해당 픽셀이 감지할 수 있는 색상이 결정될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 실시예에 있어서, 특정 광 감지 소자의 경우, 광 감지 소자에 인가되는 전기 신호의 레벨에 따라서, 특정 파장대역의 빛을 전기적 신호로 변환할 수도 있다. A color filter array for transmitting light in a specific spectral region may be disposed above the plurality of pixels, and a color detectable by the corresponding pixel may be determined according to the color filter disposed above each of the plurality of pixels. However, the present invention is not limited thereto, and in the case of a specific photo-sensing device, light of a specific wavelength band may be converted into an electrical signal according to a level of an electrical signal applied to the photo-sensing device.

도 2a 및 도 2b는 픽셀 어레이를 예시적으로 나타낸다.2A and 2B exemplarily show a pixel array.

도 2a를 참조하면, 픽셀 어레이(110a)는 3 Х 3 행열로 배열된 9개의 픽셀(PX)이 동일한 색상의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 각각이 3 Х 3 행열로 배열된 9개의 레드 픽셀(R), 9개의 그린 픽셀(Gr), 9개의 블루 픽셀(B) 및 9개의 그린 픽셀(Gb)(이하, 그린 픽셀(Gr)은 제1 그린 픽셀로, 그린 픽셀(Gb)는 제2 그린 픽셀로 지칭하기로 한다)로 이루어진 픽셀 그룹(PG)이 반복적으로 배치되는 구조를 갖는다. 이러한 구조의 픽셀 어레이(110b)는 Nona CFA로 지칭될 수 있다. Referring to FIG. 2A , the pixel array 110a may include color filters in which nine pixels PX arranged in 3 Х 3 columns have the same color. 9 red pixels (R), 9 green pixels (Gr), 9 blue pixels (B), and 9 green pixels (Gb) each arranged in 3 Х 3 rows (hereinafter, green pixels (Gr) are the first A pixel group PG consisting of one green pixel and a green pixel Gb will be referred to as a second green pixel) has a structure in which the pixel group PG is repeatedly arranged. The pixel array 110b having this structure may be referred to as a Nona CFA.

동일한 색상의 픽셀들이라도 주변에 배치된 픽셀들에 따라 픽셀(PX)들에서 생성되는 신호들 간에 신호 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(PX1) 및 제2 픽셀(PX2)은 모두 레드 픽셀(R)이고, 픽셀 어레이(110a) 내에서 유사한 위치에 배치될 수 있다. 그러나, 제1 픽셀(PX1) 근처에는 제1 그린 픽셀(Gr) 및 레드 픽셀(R)이 주로 배치되며, 제1 픽셀(PX1)은 주변의 제1 그린 픽셀(Gr) 및 레드 픽셀(R)로부터 영향을 받게 된다. 제2 픽셀(PX2) 근처에는 제1 그린 픽셀(Gr) 및 레드 픽셀(R)뿐만 아니라, 제2 그린 픽셀(Gb), 블루 픽셀(B)이 배치된다. 따라서, 제2 픽셀(PX2)은 주변의 제1 그린 픽셀(Gr), 레드 픽셀(R), 제2 그린 픽셀(Gb), 블루 픽셀(B)로부터 영향을 받게 된다. Even in pixels of the same color, a signal difference may occur between signals generated by the pixels PX according to pixels disposed around the pixels. For example, both the first pixel PX1 and the second pixel PX2 are red pixels R, and may be disposed at similar positions in the pixel array 110a. However, the first green pixel Gr and the red pixel R are mainly disposed near the first pixel PX1 , and the first pixel PX1 has the first green pixel Gr and the red pixel R near the first pixel PX1 . will be affected by In addition to the first green pixel Gr and the red pixel R, the second green pixel Gb and the blue pixel B are disposed near the second pixel PX2 . Accordingly, the second pixel PX2 is affected by the surrounding first green pixel Gr, red pixel R, second green pixel Gb, and blue pixel B.

한편, 픽셀 어레이(110a)는 도 2b에 도시된 바와 같은 Nona CFA 외에, 동일한 색상의 픽셀이 k Х k 행열(k는 2 이상의 정수로 배열된 CFA 구조를 가질 수 있다. Meanwhile, the pixel array 110a may have a CFA structure in which pixels of the same color are arranged in k Х k matrix (k is an integer of 2 or more), in addition to the Nona CFA as shown in FIG. 2B .

도 2b를 참조하면, 픽셀 어레이(110b)에서, 반복적으로 배치된 픽셀 그룹(PG) 중 일부 픽셀 그룹(PG)은 위상차 검출 픽셀(PXPD)을 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 복수의 위상차 검출 픽셀(PXPD)이 행 또는 열로 연속하여 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2B , in the pixel array 110b , some pixel groups PG among the repeatedly arranged pixel groups PG may include the phase difference detection pixel PX PD . In an embodiment, the plurality of phase difference detection pixels PX PD may be sequentially arranged in a row or column.

픽셀 어레이(110b)는 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀을 포함할 수 있으며, 2 Х 2 행열로 배열된 4개의 픽셀(PX)이 동일한 색상의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 각각이 2 Х 2 행열로 배열된 4개의 레드 픽셀(R), 4개의 그린 픽셀(Gr), 4개의 블루 픽셀(B) 및 4개의 그린 픽셀(Gb)로 이루어진 픽셀 그룹(PG)이 반복적으로 배치되는 구조를 갖는다. 이러한 구조의 픽셀 어레이(110a)는 쿼드 베이어 CFA(Quad Bayer Color filter Array)로 지칭될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 픽셀 어레이(110b)는 픽셀 그룹(PG)이 2 Х 2 행열로 배열된 레드 픽셀, 2개의 그린 픽셀 및 블루 픽셀을 포함하는 베이어 CFA 구조를 가지거나, 또는 동일한 색상의 픽셀이 k Х k 행열(k는 2 이상의 정수로 배열된 CFA 구조를 가질 수 있다. The pixel array 110b may include a red pixel, a green pixel, and a blue pixel, and four pixels PX arranged in a 2 Х 2 matrix may include a color filter of the same color. A pixel group (PG) consisting of 4 red pixels (R), 4 green pixels (Gr), 4 blue pixels (B) and 4 green pixels (Gb), each arranged in a 2 Х 2 matrix, is repeatedly formed It has an arranged structure. The pixel array 110a having such a structure may be referred to as a quad Bayer color filter array (CFA). However, the present invention is not limited thereto, and the pixel array 110b may have a Bayer CFA structure including a red pixel, two green pixels, and a blue pixel in which the pixel groups PG are arranged in 2 Х 2 rows, or the same color. It may have a CFA structure in which pixels of k Х k are arranged in an integer of 2 or more.

도3a 및 도 3b를 참조하여, 위상차 검출 픽셀(PXPD)을 설명하기로 한다. The phase difference detection pixel PX PD will be described with reference to FIGS. 3A and 3B .

도 3a은 일반 픽셀의 수직 단면도를 개략적으로 나타내며, 도 3b는 위상차 검출 픽셀의 수직 단면도를 개략적으로 나타낸다. 3A schematically illustrates a vertical cross-sectional view of a normal pixel, and FIG. 3B schematically illustrates a vertical cross-sectional view of a phase difference detection pixel.

도 3a를 참조하면, 복수의 픽셀(PX) 각각은 광 감지 소자, 예컨대 포토 다이오드(PD), 컬러 필터(CF)를 포함하고, 컬러 필터(CF) 상부에 마이크로 렌즈(ML)가 구비될 수 있다. 마이크로 렌즈(ML)는 원형일 수 있다.Referring to FIG. 3A , each of the plurality of pixels PX may include a photo-sensing element, for example, a photodiode PD and a color filter CF, and a micro lens ML may be provided on the color filter CF. have. The micro lens ML may be circular.

도 3b를 참조하면, 위상 검출 픽셀(PXPD)은 도 3a의 픽셀(PX)과 동일한 사이즈의 복수의 서브 픽셀(SPX)을 포함하고, 복수의 서브 픽셀(SPX)의 상부에 하나의 마이크로 렌즈(ML)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 위상 검출 픽셀(PXPD)이 두 개의 서브 픽셀(SPX)을 포함할 경우, 마이크로 렌즈(ML)는 타원형일 수 있다. 이와 같이, 위상 검출 픽셀(PXPD)의 구조는 일반 픽셀(예컨대 도 3a의 픽셀(PX))과 상이할 수 있다. Referring to FIG. 3B , the phase detection pixel PX PD includes a plurality of sub-pixels SPX having the same size as the pixel PX of FIG. 3A , and one micro lens is disposed on the plurality of sub-pixels SPX. (ML) may be placed. For example, when the phase detection pixel PX PD includes two sub-pixels SPX, the micro lens ML may have an elliptical shape. As such, the structure of the phase detection pixel PX PD may be different from a general pixel (eg, the pixel PX of FIG. 3A ).

계속하여 도 2a 및 2b를 참조하면, 패턴이 규칙적인 픽셀 어레이에서는, 픽셀(PX)들 간에 크로스토크가 유사하며, 이에 따라 크로스토크의 시인성이 약할 수 있다. 그러나, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 픽셀 어레이(110a, 110b)의 패턴이 불규칙할 경우, 다시 말해서 동일한 색상의 픽셀(PX)의 주변 픽셀들이 상이하게 배치되는 경우, 픽셀(PX)들 간에 크로스토크가 상이하여, 크로스토크의 시인성이 강할 수 있다. 예를 들어, 인접한 픽셀의 색상 차이, 위상 검출 픽셀(PXPD)의 마이크로 렌즈 형상 등의 차이로 인해 동일한 색상의 픽셀(PX) 들 간에 크로스토크가 상이하여, 신호 차이가 발생할 수 있으며, 이에 따라 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 크로스토크에 의한 영향이 제거 또는 최소화되도록 픽셀 값을 조정하는 크로스토크 보정이 필요하다.Continuing to refer to FIGS. 2A and 2B , in a pixel array having a regular pattern, crosstalk between pixels PX is similar, and thus visibility of crosstalk may be weak. However, as shown in FIGS. 2A and 2B , when the pattern of the pixel arrays 110a and 110b is irregular, that is, when neighboring pixels of the pixels PX of the same color are arranged differently, the pixels PXs Since the crosstalk is different between the two, the visibility of the crosstalk may be strong. For example, crosstalk may be different between pixels PX of the same color due to a difference in color between adjacent pixels, a microlens shape of the phase detection pixel PX PD, and the like, so that a signal difference may occur. The image quality may be degraded. Therefore, crosstalk correction that adjusts pixel values so that the influence of crosstalk is removed or minimized is required.

계속하여, 도 1을 참조하면, 리드아웃 회로(120)는 픽셀 어레이(110)로부터 전기적 신호들을 수신하고, 이를 디지털 데이터로 변환함으로써, 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 픽셀 값들을 포함하는 이미지 데이터(또는 이미지라고 함)를 생성할 수 있다. 이미지 데이터는 가공되지 않은 로우(raw) 데이터이다. Continuing to refer to FIG. 1 , the readout circuit 120 receives electrical signals from the pixel array 110 and converts them into digital data, thereby image data including pixel values corresponding to each of a plurality of pixels. (also called an image) can be created. Image data is raw raw data.

이미지 신호 프로세서(130)는 리드아웃 회로(120)로부터 출력되는 이미지 데이터(IDR1) 에 대하여 이미지 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 이미지 신호 프로세서(130)는 이미지 데이터, 예컨대, 제1 이미지 데이터(IDT1)에 대하여 배드 픽셀 보정(bad pixel correction), 크로스토크 보정, 노이즈 제거 등의 이미지 처리를 수행할 수 있다. The image signal processor 130 may perform image processing on the image data IDR1 output from the readout circuit 120 . For example, the image signal processor 130 may perform image processing such as bad pixel correction, crosstalk correction, and noise removal on image data, for example, the first image data IDT1 .

이미지 신호 프로세서(130)는 컬러 보정부(131)를 포함할 수 있으며, 컬러 보정부(131)는 픽셀들, 예컨대 픽셀들(도 2의 PX) 각각에 대하여 픽셀 값에서 크로스토크를 제거하는 보정(이하, 크로스토크 보정이라고 함)을 수행할 수 있다. The image signal processor 130 may include a color correcting unit 131 , and the color correcting unit 131 is a pixel, for example, a correction for removing crosstalk from a pixel value for each of the pixels (PX in FIG. 2 ). (hereinafter referred to as crosstalk correction) may be performed.

크로스토크 보정이 필요한 픽셀(PX)들 각각에 대하여 색상별로 설정된 보정 계수들(Cr, Cg, Cb), 예컨대, 레드 보정 계수(Cr), 그린 보정 계수(Cg) 및 블루 보정 계수(Cb)은 메모리(132)에 저장될 수 있으며, 컬러 보정부(131)는 상기 보정 계수들(Cr, Cg, Cb)을 기초로 크로스토크 보정을 수행할 수 있다. The correction coefficients Cr, Cg, and Cb set for each color of the pixels PX requiring crosstalk correction, for example, the red correction coefficient (Cr), the green correction coefficient (Cg), and the blue correction coefficient (Cb) are It may be stored in the memory 132 , and the color correction unit 131 may perform crosstalk correction based on the correction coefficients Cr, Cg, and Cb.

보정 계수들(Cr, Cg, Cb)는 이미지 센서(100)의 캘리브레이션 공정에서, 이미지 센서(100)가 단광원(예컨대 화이트)을 촬상하여 생성된 단광원 이미지 데이터의 크로스토크 레벨을 기초로 산출될 수 있다. 복수의 이미지 센서에서 촬상된 복수의 다광원 이미지 데이터(예컨대 다양한 원색의 광원들을 촬상하여 생성되는 다양한 원색의 이미지들)을 기초로 보정 계수별 함수가 생성될 수 있으며, 상기 함수에 이미지 센서(100)에 생성된 단광원 이미지 데이터의 크로스토크 레벨이 적용됨으로써, 상기 함수로부터 이미지 센서(100)의 색상별 보정 계수들(Cr, Cg, Cb)이 산출될 수 있다. 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서(100)의 캘리브레이션 방법은 도 4를 참조하여 상세하게 후술하기로 한다. The correction coefficients Cr, Cg, and Cb are calculated based on the crosstalk level of the single light source image data generated by the image sensor 100 imaging a single light source (eg, white) in the calibration process of the image sensor 100 . can be A function for each correction coefficient may be generated based on a plurality of multi-light source image data captured by a plurality of image sensors (eg, images of various primary colors generated by imaging light sources of various primary colors), and the function includes the image sensor 100 ) by applying the crosstalk level of the generated single light source image data, the correction coefficients Cr, Cg, and Cb for each color of the image sensor 100 may be calculated from the function. A method of calibrating the image sensor 100 according to an exemplary embodiment of the present disclosure will be described later in detail with reference to FIG. 4 .

도 1에서, 메모리(132)는 이미지 신호 프로세서(130) 내부에 구비되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 메모리(132)는 이미지 신호 프로세서(130)에 배치되거나, 별도의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. In FIG. 1 , the memory 132 is illustrated as being provided inside the image signal processor 130 , but is not limited thereto, and the memory 132 is disposed in the image signal processor 130 or implemented as a separate semiconductor chip. can be

실시예에 있어서, 컬러 보정부(131)는 도 2a를 참조하여 설명한 바와 같이,픽셀 그룹 내에서 동일한 색상의 픽셀들 간에 크로스토크가 상이할 경우, 픽셀들에 대하여 크로스토크 보정을 수행할 수 있다. In an embodiment, as described with reference to FIG. 2A , when crosstalk is different between pixels of the same color within a pixel group, the color corrector 131 may perform crosstalk correction on the pixels. .

실시예에 있어서, 컬러 보정부(131)는 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 위상 검출 픽셀(PXPD)의 주변에 배치되는 픽셀(PX)들에 대하여 각각에 대해 설정된 보정 계수들(Cr, Cg, Cb)을 기초로 위상 검출 픽셀(PXPD)에 의한 크로스토크 보정을 수행할 수 있다. In an embodiment, the color correction unit 131 may include correction coefficients Cr set for each of the pixels PX disposed in the vicinity of the phase detection pixel PX PD, as described with reference to FIG. 2B . Crosstalk correction by the phase detection pixel PX PD may be performed based on Cg and Cb.

이미지 신호 프로세서(130)는 컬러 보정부(131) 외에, 전술한 이미지 처리를 수행하기 위한 복수의 이미지 처리 IP(Intellectual Property)들을 더 포함할 수 있으며, 이미지 처리된 이미지 데이터, 예컨대 제2 이미지 데이터(IDT2)를 프로세서(200)(예컨대 어플리케이션 프로세서, 전자 기기(1000)의 메인 프로세서, 또는 그래픽 프로세서 등)에 제공할 수 있다. The image signal processor 130 may further include a plurality of image processing IPs (Intellectual Property) for performing the above-described image processing in addition to the color corrector 131 , and image-processed image data, for example, second image data (IDT2) may be provided to the processor 200 (eg, an application processor, a main processor of the electronic device 1000, or a graphic processor).

도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법을 나타내는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a calibration method of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 4의 캘리브레이션 방법으로 이미지 센서의 크로스토크 보정을 위한 색상별 보정 계수들이 추출될 수 있다. 예시적으로, 위상 검출 픽셀에 의한 크로스토크 보정을 위한 색상별 보정 계수를 추출하기 위한 캘리브레이션 방법을 설명하기로 한다. With the calibration method of FIG. 4 , correction coefficients for each color for correcting crosstalk of the image sensor may be extracted. For example, a calibration method for extracting a correction coefficient for each color for correcting crosstalk by a phase detection pixel will be described.

본 개시의 예시적 실시예에 따른 캘리브레이션 방법은 이미지 센서(도 1의 100)를 구비하는 이미지 센서 모듈(또는 카메라 모듈)의 캘리브레이션 단계에서 캘리브레이션 장치, 예컨대 셋업(set-up) 장비(또는 셋업 장치)에 의해 수행될 수 있다. 이때, 이미지 센서 모듈은 이미지 센서(도 1의 100), 광학 렌즈(도 1의 LS) 및 이미지 센서 모듈의 외관을 형성하는 하우징(housing)을 포함할 수 있으며, 또한, 필터(예컨대 적외선 차단 필터), 엑츄에이터, 및 엑츄에이터를 구동하는 구동 회로 등을 더 포함할 수 있다.In the calibration method according to an exemplary embodiment of the present disclosure, in the calibration step of the image sensor module (or camera module) including the image sensor ( 100 in FIG. 1 ), a calibration device, for example, a set-up device (or set-up device) ) can be done by In this case, the image sensor module may include an image sensor ( 100 in FIG. 1 ), an optical lens ( LS in FIG. 1 ), and a housing that forms the exterior of the image sensor module, and also includes a filter (eg, an infrared cut filter). ), an actuator, and a driving circuit for driving the actuator may be further included.

본 실시예에서 언급되는 복수의 이미지 센서 모듈 및 특정 이미지 센서 모듈은 그 구성 및 구성들의 물리적 특성이 동일할 수 있다. 예컨대, 이미지 센서 모듈에 구비되는 이미지 센서(100)의 픽셀 어레이 구조, 픽셀들의 배열, 위상 검출 픽셀의 구조 및 개수는 동일하며, 광학 렌즈(LS)의 화각이 이미지 센서 모듈 간에 동일할 수 있다. A plurality of image sensor modules and a specific image sensor module mentioned in this embodiment may have the same configuration and physical characteristics of the configurations. For example, the pixel array structure of the image sensor 100 provided in the image sensor module, the arrangement of pixels, and the structure and number of phase detection pixels may be the same, and the angle of view of the optical lens LS may be the same between the image sensor modules.

도 4를 참조하면, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 캘리브레이션 방법은, 다광원 캘리브레이션 단계(S10) 및 단광원(단일 광원) 캘리브레이션 단계(S20)를 포함할 수 있다. 다광원 캘리브레이션 단계 단계(S10)는 복수의 이미지 센서 모듈을 이용하여 수행될 수 있다. 실시예에 있어서, 이미지 센서 모듈의 양산 단계 이전에 다광원 캘리브레이션 단계 단계(S10)가 수행되고, 이미지 센서 모듈의 양상 단계에서 특정 이미지 센서 모듈의 각종 파라미터 설정 단계(예컨대, 캘리브레이션 공정의 셋업 진행 시)에서 단광원 캘리브레이션 단계(S20)가 수행될 수 있다. Referring to FIG. 4 , a calibration method according to an exemplary embodiment of the present disclosure may include a multi-light source calibration step S10 and a single light source (single light source) calibration step S20 . The multi-light source calibration step S10 may be performed using a plurality of image sensor modules. In an embodiment, the multi-light source calibration step ( S10 ) is performed before the mass-production step of the image sensor module, and various parameter setting steps of a specific image sensor module in the aspect step of the image sensor module (eg, during setup of the calibration process) ), the single light source calibration step S20 may be performed.

복수의 이미지 센서 모듈 각각으로부터 복수의 다광원 이미지가 획득될 수 있다(S11). 여기서 다광원 이미지는 이미지 센서 모듈이 서로 다른 색상의 복수의 원색 광원을 각각 촬상하여 생성하는 복수의 원색 이미지를 지칭한다. 색상별 보정 계수, 예컨대 레드, 그린 및 블루 색상에 대한 보정 계수들(cr, Cg, Cb)을 산출하기 위하여 적어도 세가지 색상 이상의 원색 이미지가 필요하다. 복수의 이미지 센서 모듈 각각이 복수의 색상에 대응하는 광원들, 예컨대 레드, 그린 및 블루 광원을 촬상함으로써, 레드, 그린 및 블루의 이미지들, 즉 다광원 이미지를 생성할 수 있다. 실시예에 있어서, 복수의 이미지 센서 모듈은 화이트 광원을 촬상하여 화이트 이미지를 더 생성할 수 있다. A plurality of multi-light source images may be obtained from each of the plurality of image sensor modules ( S11 ). Here, the multi-light source image refers to a plurality of primary color images generated by the image sensor module capturing a plurality of primary color light sources of different colors, respectively. In order to calculate correction coefficients for each color, for example, correction coefficients cr, Cg, and Cb for red, green, and blue colors, a primary color image of at least three colors or more is required. Each of the plurality of image sensor modules may generate images of red, green, and blue, that is, a multi-light source image, by imaging light sources corresponding to a plurality of colors, for example, red, green, and blue light sources. In an embodiment, the plurality of image sensor modules may further generate a white image by capturing a white light source.

복수의 다광원 이미지를 기초로 복수의 크로스토크 레벨 및 복수의 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다(S12). 단계 S11에서 생성된 복수의 다광원 이미지를 기초로 대상 픽셀들(크로스토크 보정이 수행될 픽셀들, 예컨대 위상 검출 픽셀의 주변에 배치되는 픽셀들) 각각에 대하여 크로스토크 레벨(crosstalk level) 및 색상별 보정 계수들(예컨대 Cr, Cg, Cb)이 산출될 수 있다. A plurality of crosstalk levels and a plurality of color correction coefficients may be calculated based on the plurality of multi-light source images ( S12 ). A crosstalk level and a color for each of the target pixels (pixels to which crosstalk correction is to be performed, for example, pixels disposed in the periphery of the phase detection pixel) based on the plurality of multi-light source images generated in step S11 Star correction coefficients (eg Cr, Cg, Cb) may be calculated.

크로스토크(XT)는 수학식 1으로 나타낼 수 있다. The crosstalk XT may be expressed by Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Cr, Cg, Cb는 각각 레드 보정 계수, 그린 보정 계수 및 블루 보정 계수를 나타내며, Dr, Dg, Db는 레드, 그린 및 블루 각각에 대한 촬상된 이미지에서의 대상 픽셀의 픽셀 값으로서, 크로스토크가 계산되는 대상 픽셀의 주변 픽셀들의 픽셀 값을 기초로 산출될 수 있다. Here, Cr, Cg, and Cb represent a red correction coefficient, a green correction coefficient, and a blue correction coefficient, respectively, and Dr, Dg, and Db are pixel values of a target pixel in the captured image for each of red, green, and blue, cross The torque may be calculated based on pixel values of pixels surrounding the target pixel for which the torque is calculated.

하나의 이미센서 모듈이 다광원을 촬상함으로써 생성되는 다광원 이미지 각각, 예컨대 레드, 그린 및 블루 이미지 각각에서 대상 픽셀의 크로스토크(XT1, XT2, XT3)가 산출될 수 있다. 예컨대 다광원 이미지 각각에서, 픽셀 값들 간의 비교를 통해 대상 픽셀의 크로스토크(XT1, XT2, XT3)가 산출될 수 있다. 크로스토크(XT1, XT2, XT3)는 수학식 2로 나타낼 수 있다. Crosstalks XT1, XT2, and XT3 of the target pixel may be calculated from each of the multi-light source images, for example, red, green, and blue images generated by one image sensor module capturing the multi-light sources. For example, in each of the multi-light source images, crosstalks XT1 , XT2 , and XT3 of a target pixel may be calculated through comparison between pixel values. The crosstalks XT1, XT2, and XT3 may be expressed by Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식2는 수학식 3으로 변환될 수 있다. Equation 2 can be converted into Equation 3.

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 3에 따라 색상별 보졍 계수들(Cr, Cg, Cb)이 산출될 수 있다. 다광원 이미지 각각에 대하여 크로스토크 레벨 및 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있으며, 따라서, 복수의 이미지 센서로부터 획득된 복수의 다광원 이미지로부터 복수의 크로스토크 레벨 및 복수의 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다. Compensation coefficients Cr, Cg, and Cb for each color may be calculated according to Equation (3). Crosstalk level and color-specific correction coefficients may be calculated for each of the multi-light source images. Accordingly, a plurality of cross-talk levels and a plurality of color-specific correction coefficients may be calculated from a plurality of multi-light source images obtained from a plurality of image sensors. can

수학식 2 및 3에 나타난 바와 같이, 세가지 색상에 대한 색상별 계수들을 산출하기 위하여 적어도 세가지 색상의 이미지에서의 픽셀의 크로스토크(XT1, XT2, XT3)가 필요하다.As shown in Equations 2 and 3, crosstalk (XT1, XT2, XT3) of pixels in an image of at least three colors is required to calculate color-specific coefficients for three colors.

실시예에 있어서, S12 단계에서, 화이트 이미지에 대한 크로스토크 레벨이 산출될 수 있다. 예를 들어, 레드, 그린 및 블루 이미지를 기초로 화이트 이미지가 생성될 수 있으며, 화이트 이미지에서의 크로스토크 레벨이 산출될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 이미지 센서가 화이트 광원을 촬상함으로써, 화이트 이미지가 획득되고, 화이트 이미지에서 픽셀의 크로스토크 레벨이 산출될 수 있다. In an embodiment, in step S12 , a crosstalk level for the white image may be calculated. For example, a white image may be generated based on the red, green, and blue images, and a crosstalk level in the white image may be calculated. However, the present invention is not limited thereto, and as the image sensor captures the white light source, a white image may be obtained, and a crosstalk level of pixels may be calculated from the white image.

실시예에 있어서, 픽셀 어레이(도 1의 110)는 복수의 그리드(grid)로 구분될 수 있으며, 복수의 그리드 각각에 대하여, 대상 픽셀들 각각에 대한 크로스토크 레벨 및 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다. In an embodiment, the pixel array ( 110 of FIG. 1 ) may be divided into a plurality of grids, and for each of the plurality of grids, a crosstalk level for each target pixel and correction coefficients for each color are calculated. can

도 5는 픽셀 어레이가 복수의 그리드로 구분되는 예를 나타낸다. 5 shows an example in which a pixel array is divided into a plurality of grids.

도 5를 참조하면 픽셀 어레이(110)는 9개의 그리드(GRD)를 포함할 수 있으며, 복수의 그리드(GRD) 각각은 복수의 픽셀 그룹(PG)을 포함하며 동일한 패턴, 예컨대 픽셀들의 배열을 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 픽셀 그룹(PG) 각각은 복수의 색상 픽셀들, 예컨대 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀로 구성될 수 있다. 실시예에 있어서, 하나의 그리드(GRD)에 포함되는 복수의 픽셀 그룹(PG) 중 적어도 하나는 위상 검출 픽셀(도 3a의 PXPD)을 포함할 수 있다. 복수의 그리드(GRD) 각각에서 위상 검출 픽셀(도 3a의 PXPD)은 동일한 지점에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the pixel array 110 may include nine grids GRD, and each of the plurality of grids GRD includes a plurality of pixel groups PG and has the same pattern, for example, an arrangement of pixels. can As described with reference to FIGS. 2A and 2B , each of the plurality of pixel groups PG may include a plurality of color pixels, for example, a red pixel, a green pixel, and a blue pixel. In an embodiment, at least one of the plurality of pixel groups PG included in one grid GRD may include a phase detection pixel (PX PD of FIG. 3A ). In each of the plurality of grids GRD, the phase detection pixels (PX PD of FIG. 3A ) may be located at the same point.

이와 같이, 복수의 그리드(GRD)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 그러나, 복수의 그리드(GRID) 각각에서 동일한 지점에 배치되는 픽셀들 간에 크로스토크가 상이 할 수 있다. 예컨대, 제1 그리드(GRID) 및 제2 그리드(GRD2) 에서 동일한 지점P1에 동일한 색상의 보정 대상 픽셀(각각 제1 픽셀 및 제2 픽셀 이라고 함) 이 위치하고, 제1 픽셀 및 제2픽셀의 주변에 위치하는 픽셀들의 종류 및 색상이 동일하다고 하더라도, 제1 그리드(GRID)의 제1 픽셀 및 제2 그리드(GRD2)의 제2 픽셀 의 크로스토크는 상이할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(100)의 제조 공정 상에서 유발되는 산포 또는 픽셀 어레이(110) 내에서, 제1 그리드(GRID) 및 제2 그리드(GRD2)의 위치에 따라 제1 그리드(GRID) 및 제2 그리드(GRID)에 수신되는 광량이 상이함에 의하여, 제1 그리드(GRID) 및 제2 그리드(GRD2)의 특성이 상이할 수 있으며, 이에 따라 제1 픽셀 및 제2 픽셀의 크로스토크가 상이할 수 있다. 따라서, 제1 픽셀 및 제2 픽셀에 대한 크로스토크 보정 시, 서로 상이한 색상별 보정 계수가 적용될 수 있다. 그러므로, S12 단계에서, 복수의 그리드(GRD) 각각에 대하여 대상 픽셀의 색상별 보정 계수가 산출될 수 있다. As such, the plurality of grids GRD may have the same structure. However, crosstalk may be different between pixels disposed at the same point in each of the plurality of grids GRID. For example, a pixel to be corrected (referred to as a first pixel and a second pixel, respectively) of the same color is located at the same point P1 in the first grid GRID and the second grid GRD2, and the perimeter of the first pixel and the second pixel Even if the types and colors of the pixels located in the , crosstalk of the first pixel of the first grid GRID and the second pixel of the second grid GRD2 are different, crosstalk may be different. For example, dispersion induced during the manufacturing process of the image sensor 100 or within the pixel array 110 , the first grid GRID and the second grid GRD2 are positioned according to the positions of the first grid GRID and the second grid GRD2 . Since the amount of light received by the second grid GRID is different, characteristics of the first grid GRID and the second grid GRD2 may be different, and accordingly, crosstalk between the first pixel and the second pixel may be different. can Accordingly, when correcting the crosstalk for the first pixel and the second pixel, different correction coefficients for each color may be applied. Therefore, in operation S12 , a correction coefficient for each color of the target pixel may be calculated for each of the plurality of grids GRD.

한편, 레드, 그린 및 블루 색상 각각에 대한 보정 계수(Cr, Cg, Cb)가 산출되는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전술한 바와 같이, 픽셀 어레이(110)가 다른 색상들의 조합에 대응하는 픽셀들로 구성되고, 다른 색상들에 대한 보정 계수가 산출될 수도 있다. 일 예로서, 픽셀 어레이는, 옐로우 픽셀, 사이언 픽셀 및 그린 픽셀로 구성되고, 옐로우, 사이언, 및 그린 색상 각각에 대한 보정 계수가 산출될 수 있다. Meanwhile, although it has been described that the correction coefficients Cr, Cg, and Cb for each of the red, green, and blue colors are calculated, the present invention is not limited thereto, and as described above, the pixel array 110 corresponds to a combination of different colors. is composed of pixels, and correction coefficients for other colors may be calculated. As an example, the pixel array may include a yellow pixel, a cyan pixel, and a green pixel, and correction coefficients for each of the yellow, cyan, and green colors may be calculated.

계속하여 도 4를 참조하면, 크로스토크 레벨 및 색상 별 보정 계수 관계를 나타내는 모델링 데이터가 생성 및 저장될 수 있다(S13). 단계 S12에서 산출된 대상 픽셀별 크로스토크 레벨과 색상별 보정 계수들 각각의 경향성을 기초로, 크로스토크 레벨에 대한 색상별 보정 계수의 관계가 1차 함수 또는 다차 함수로 모델링 될 수 있으며, 상기 함수를 나타내는 데이터, 예컨대 상기 함수의 각 차수별 계수가 모델링 데이터로서 생성될 수 있다. 모델링 데이터는, 복수의 그리드 각각에 대하여, 복수의 대상 픽셀들 각각에 대한 데이터를 포함할 수 있다. Continuing to refer to FIG. 4 , modeling data representing a relationship between a crosstalk level and a correction coefficient for each color may be generated and stored ( S13 ). Based on the crosstalk level for each target pixel and the tendency of each color correction coefficient calculated in step S12, the relationship between the crosstalk level and each color correction coefficient may be modeled as a linear function or a multi-order function, wherein the function Data representing , for example, coefficients for each order of the function may be generated as modeling data. The modeling data may include data for each of a plurality of target pixels for each of the plurality of grids.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 크로스토크 레벨과 보정 계수의 관계를 나타내는 그래프이다. 6A, 6B, and 6C are graphs showing the relationship between the crosstalk level and the correction coefficient.

도 6a 내지 6c의 그래프들에서, 가로축은 크로스토크 레벨(LXT)을 나타내고, 세로축은 색상별 보정 계수를 나타낸다. 도 4의 S12 단계에서 산출된, 복수의 크로스토크 레벨 및 복수의 색상별 보정 계수들을 각 생상별 보정 계수들에 따라 구분하면, 크로스토크 레벨 크로스토크 레벨(LXT)에 대한 색상별 보정 계수(Cr, Cg, Cb)의 분포가 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이 그래프로 도시될 수 있다. In the graphs of FIGS. 6A to 6C , the horizontal axis indicates the crosstalk level (L XT ), and the vertical axis indicates a correction coefficient for each color. When the plurality of crosstalk levels and the plurality of color correction coefficients calculated in step S12 of FIG. 4 are divided according to the respective color correction coefficients, the color correction coefficient for the crosstalk level crosstalk level (L XT ) ( The distribution of Cr, Cg, Cb) may be graphically shown as shown in FIGS. 6A to 6C .

실시예에 있어서, 크로스토크 레벨(LXT)은 화이트 이미지에 기초하여 산출된 값일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 크로스토크 레벨(LXT)은 S11 단계에서 획득된 다광원 이미지의 다른 색상 이미지에 기초하여 산출된 값일 수 있다. In an embodiment, the crosstalk level L XT may be a value calculated based on the white image. However, the present invention is not limited thereto, and the crosstalk level L XT may be a value calculated based on different color images of the multi-light source image obtained in step S11 .

각 색상에 대하여, 회귀분석을 통하여 크로스토크 레벨(LXT)과 보정 계수 간의 관계가 최적의 함수로 모델링될 수 있다. 예컨대, 레드 보정 계수(Cr)에 대하여 함수 F_Cr이 모델링되고, 그린 보정 계수(Cg)에 대하여 함수 F_Cg이 모델링되고, 블루 보정 계수(Cb)에 대하여 함수 F_Cb이 모델링 될 수 있다. 함수들 F_Cr, F_Cg 및 F_Cb의 입력은 크로스토크 레벨(LXT)이다. For each color, the relationship between the crosstalk level (L XT ) and the correction coefficient can be modeled as an optimal function through regression analysis. For example, the function F_Cr may be modeled for the red correction coefficient Cr, the function F_Cg may be modeled for the green correction coefficient Cg, and the function F_Cb may be modeled for the blue correction coefficient Cb. The input of the functions F_Cr, F_Cg and F_Cb is the crosstalk level (L XT ).

도 6a 내지 도 6c에서, 함수들 F_Cr, F_Cg 및 F_Cb이 주로 1차 함수인 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 크로스토크 레벨(LXT)과 보정 계수들 각각의 관계는 다차 함수로 모델링될 수 있다. In Figures 6a through 6c, but shown as a function of F_Cr, F_Cg and F_Cb mainly the linear function, and thus it is not limited, and each relationship in the cross talk level (L XT) and the correction factor is to be modeled as a multiple order function can

계속하여 도 4를 참조하면, 각 그리드(GRD)의 대상 픽셀들 각각에 대하여, 크로스토크 레벨(LXT)과 색상별 보정 계수들 각각의 관계가 모델링될 수 있으며, 모델링된 함수의 각 차수의 계수가 모델링 데이터로서 생성될 수 있다. 모델링 데이터는 이미지 센서의 캘리브레이션 장치, 예컨대 이미지 센서 모듈의 셋업 장비에 저장될 수 있다. Continuing to refer to FIG. 4 , for each target pixel of each grid GRD, a relationship between the crosstalk level L XT and each color correction coefficient may be modeled, and each order of the modeled function may be modeled. Coefficients may be generated as modeling data. The modeling data may be stored in a calibration device of an image sensor, for example, a setup device of an image sensor module.

모델링 데이터가 생성된 후, 단광원 캘리브레이션 단계(S20)가 수행될 수 있다. 단광원 캘리브레이션 단계(S20)는 다광원 캘리브레이션 단계(S10)에서 생성된 모델링 데이터를 기초로 이미지 센서 모듈 각각에 대하여 수행될 수 있다. After the modeling data is generated, a single light source calibration step S20 may be performed. The single light source calibration step S20 may be performed for each image sensor module based on the modeling data generated in the multi light source calibration step S10 .

이미지 센서 모듈로부터 단일 광원 이미지를 획득될 수 있다(S14). 이미지 센서 모듈은 하나의 광원을 촬상함으로써, 단일 광원 이미지를 생성할 수 있다. 실시예에 있어서, 이미지 센서 모듈은 화이트 광원을 촬상하여, 화이트 이미지를 생성할 수 있다. A single light source image may be obtained from the image sensor module (S14). The image sensor module may generate a single light source image by imaging one light source. In an embodiment, the image sensor module may generate a white image by capturing a white light source.

단광원 이미지 및 모델링 데이터를 기초로 색상별 보정 계수들이 산출될수 있다(S15). 단광원 이미지, 예컨대 화이트 이미지로부터 대상 픽셀의 크로스토크 레벨이 산출될 수 있으며, 산출된 크로스토크 레벨 및 대상 픽셀에 대한 모델링 데이터를 기초로 대상 픽셀에 대한 색상별 보정 계수들(예컨대 Cr, Cg, Cb)이 산출될 수 있다. 예컨대, 모델링 데이터를 기초로, 크로스토크 레벨에 대한 색상별 보정 계수의 함수들(레드, 그린 및 블루 색상 각각에 대한 함수)이 복원될 수 있으며, 복원된 함수들에 대상 픽셀의 크로스토크 레벨을 적용함으로써, 대상 픽셀의 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다. 복수의 그리드 각각에 구비되는 대상 픽셀들 각각에 대하여, 대응하는 모델링 함수들 및 크로스토크 레벨을 기초로 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다.Correction coefficients for each color may be calculated based on the single light source image and modeling data (S15). A crosstalk level of a target pixel may be calculated from a single light source image, for example, a white image, and correction coefficients for each color of the target pixel (eg, Cr, Cg, Cb) can be calculated. For example, based on the modeling data, functions of correction coefficients for each color for the crosstalk level (functions for each of red, green, and blue colors) may be reconstructed, and the crosstalk level of the target pixel is assigned to the restored functions. By applying, correction coefficients for each color of the target pixel may be calculated. For each of the target pixels provided in each of the plurality of grids, color correction coefficients may be calculated based on the corresponding modeling functions and the crosstalk level.

이와 같이 단일 단광원 캘리브레이션 단계(S20)에서는 다광원 캘리브레이션 단계(10)에서 생성된 모델링 데이터를 이용하여, 단광원을 촬상하여 획득된 단광원 이미지를 기초로 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다. 산출된 색상별 보정 계수들은 이미지 센서 모듈 내의 메모리, 예컨대 도 1의 이미지 센서(100)의 메모리(132)에 저장될 수 있다. 이미지 센서(100)의 이미지 센싱 동작 시, 컬러 보정부(도1의 131)이 색상별 보정 계수들을 기초로 대상 픽셀에 대하여 크로스토크 보상을 수행할 수 있다. As such, in the single single light source calibration step S20 , correction coefficients for each color may be calculated based on the single light source image obtained by imaging the single light source using the modeling data generated in the multi light source calibration step 10 . The calculated correction coefficients for each color may be stored in a memory in the image sensor module, for example, in the memory 132 of the image sensor 100 of FIG. 1 . During the image sensing operation of the image sensor 100 , the color corrector ( 131 of FIG. 1 ) may perform crosstalk compensation on the target pixel based on color correction coefficients.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법에 따르면, 다광원 캘리브레이션 단계(S10)에서, 복수의 이미지 센서 모듈 각각이 복수의 광원을 촬상함으로써 복수의 다광원 이미지를 생성하고, 복수의 다광원 이미지를 기초로 크로스토크 레벨과 색상별 보정 계수 관계를 나타내는 모델링 데이터를 생성할 수 있다. 이후, 특정 이미지 센서 모듈에 대한 색상별 보정 계수들 추출을 위해서, 단광원 캘리브레이션 단계(S20)가 수행되며, 이때 이미지 센서 모듈이 복수의 광원을 촬상할 필요 없이, 단광원을 촬상하여 단광원 이미지를 생성하고, 단광원 이미지에 기초하여 산출되는 대상 픽셀들의 크로스토크 레벨 및 모델링 데이터를 기초로 대상 픽셀들 각각에 대한 색상별 보정 계수들이 산출될 수 있다. As described above, according to the method for calibrating an image sensor according to the present embodiment, in the multi-light source calibration step S10, each of the plurality of image sensor modules generates a plurality of multi-light source images by imaging a plurality of light sources, and Modeling data representing a relationship between a crosstalk level and a correction coefficient for each color may be generated based on the multi-light source image. Thereafter, in order to extract the correction coefficients for each color for a specific image sensor module, a single light source calibration step S20 is performed. may be generated, and correction coefficients for each color of each of the target pixels may be calculated based on the modeling data and the crosstalk level of the target pixels calculated based on the single light source image.

이미지 센서의 캘리브레이션 단계(예컨대 이미지 센서 모듈의 양산 단계에서의 캘리브레이션 단계)에서, 이미지 센서가 단일 광원을 촬상하여 생성된 단광원 이미지를 기초로 캘리브레이션 장치가 보정 계수를 추출할 경우, 다양한 컬러를 포함하는 피사체를 촬상하여 생성되는 이미지에 대한 적절한 보정이 이루어지지 않을 수 있다. 한편, 색상별 보정 계수들을 산출하기 위해서는 색상들의 개수에 해당하는 다광원 이미지가 필요한데, 이미지 센서(또는 이미지 센서 모듈)에 대한 캘리브레이션 단계에서, 다광원을 촬상하여 다광원 이미지, 예컨대 레드, 그린 및 블루 이미지들을 생성하고, 이들을 기초로 캘리브레이션 장치가 색상별 보정 계수들을 산출할 경우, 복수의 광원이 설치되어야 하는 부담 및 다광원 촬상 및 다광원 이미지 프로세싱에 따른 부담(예컨대 처리 시간, 메모리 및 비용의 증가)이 발생한다. In the calibration step of the image sensor (eg, the calibration step in the mass production step of the image sensor module), when the calibration device extracts a correction coefficient based on the single light source image generated by the image sensor capturing a single light source, various colors are included Appropriate correction may not be made to an image generated by imaging a subject. On the other hand, in order to calculate the correction coefficients for each color, multi-light source images corresponding to the number of colors are required. In the calibration step for the image sensor (or image sensor module), multi-light source images such as red, green and When the blue images are generated and the calibration apparatus calculates the correction coefficients for each color based on them, the burden of installing a plurality of light sources and the burden of multi-light source imaging and multi-light source image processing (eg, processing time, memory, and cost) increase) occurs.

그러나, 도 4를 참조하여 설명한 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법에 따르면, 사전에 다광원 이미지를 기초로 크로스토크 레벨과 색상별 보정 계수 관계를 나타내는 모델링 데이터가 생성되어 캘리브레이션 장치에 저장되고, 이미지 센서의 캘리브레이션 단계(예컨대 도 4의 S20)에서는 이미지 센서가 단광원을 촬상하여 단광원 이미지를 생성하고, 캘리브레이션 장치는 단광원 이미지에서 대상 픽셀의 크로스토크 레벨을 산출하고, 산출된 크로스토크 레벨 및 대상 픽셀의 모델링 데이터를 기초로 대상 픽셀에 대한 색상별 보정 계수를 산출할 수 있다. However, according to the calibration method of the image sensor according to the exemplary embodiment of the present disclosure described with reference to FIG. 4 , modeling data representing the relationship between the crosstalk level and the correction coefficient for each color is generated and calibrated in advance based on the multi-light source image. It is stored in the device, and in the calibration step of the image sensor (eg, S20 in FIG. 4 ), the image sensor generates a single light source image by imaging the single light source, and the calibration device calculates the crosstalk level of the target pixel from the single light source image, A correction coefficient for each color of the target pixel may be calculated based on the calculated crosstalk level and modeling data of the target pixel.

이에 따라, 다광원 이미지 획득에 필요한 추가 장비, 예컨대 복수의 광원 설치가 요구되지 않으며, 이미지 센서의 캘리브레이션 단계에서의 이미지 처리에 대한 부담 및 캘리브레이션에 소요되는 시간(예컨대 셋업 시간)이 감소될 수 있다. Accordingly, additional equipment necessary for multi-light source image acquisition, for example, installation of a plurality of light sources is not required, and the burden on image processing in the calibration step of the image sensor and the time required for calibration (eg, setup time) can be reduced. .

도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 장치의일 예를를 나타낸다. 7 illustrates an example of an image sensor calibration apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 캘리브레이션 장치(2000)는 캘리브레이션 프로세서(2100) 및 메모리(2200)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the calibration apparatus 2000 may include a calibration processor 2100 and a memory 2200 .

메모리(2200)는 복수의 대상 픽셀들 각각에 대한 색상별 보정 계수 함수들을 나타내는 모델링 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대 모델링 데이터는, 상기 색상별 보정 계수 함수들의 각 차수의 계수들을 포함할 수 있다. 도 4의 다광원 캘리브레이션 단계(S20)에서 생성된 모델링 데이터가 메모리(2200)에 저장될 수 있다. 예컨대 모델링 데이터는, 복수의 이미지 센서 모듈에서 복수의 광원을 촬상하여 생성된 복수의 다광원 이미지들을 기초로 생성될 수 있으며, 모델링 데이터는 상기 색상별 보정 계수 함수들의 각 차수의 계수들을 포함할 수 있다.The memory 2200 may store modeling data representing color correction coefficient functions for each of the plurality of target pixels. For example, the modeling data may include coefficients of each order of the color-specific correction coefficient functions. The modeling data generated in the multi-light source calibration step S20 of FIG. 4 may be stored in the memory 2200 . For example, the modeling data may be generated based on a plurality of multi-light source images generated by imaging a plurality of light sources by a plurality of image sensor modules, and the modeling data may include coefficients of each order of the correction coefficient functions for each color. have.

도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 모델링 데이터를 나타낸다. 8 shows modeling data according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 8을 참조하면, 모델링 데이터는 이미지 센서 모듈(1100)의 이미지 센서는 복수의 그리드로 구별되는 픽셀 어레이를 포함하며, 모델링 데이터는 복수의 그리드 각각에 대한 그리드별 모델링 데이터(MD_GRD1~MD_GRDm)(m은 4 이상의 정수)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the modeling data includes the image sensor of the image sensor module 1100 including a pixel array divided into a plurality of grids, and the modeling data includes the grid-specific modeling data (MD_GRD1 to MD_GRDm) for each of the plurality of grids ( m is an integer greater than or equal to 4).

그리드별 모델링 데이터, 예컨대 제1 그리드의 모델링 데이터(MD_GRD1)는 제1 그리드에 포함되는 복수의 대상 픽셀(PX1~PXn)(n은 양의 정수) 각각에 대하여 색상별 모델링 데이터(MDr1, MDg1, MDb1)을 포함할 수 있다. 색상별 모델링 데이터(MDr1, MDg1, MDb1)는 대상 픽셀에 대한 색상별 보정 계수 함수들의 각 차수의 계수들을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 색상 모델링 데이터(MDr1)는 제1 색상의 보정 계수 함수의 각 차수의 계수들을 포함할 수 있다. Modeling data for each grid, for example, modeling data MD_GRD1 of the first grid, includes modeling data for each color MDr1, MDg1, MDb1). The color-specific modeling data MDr1 , MDg1 , and MDb1 may include coefficients of respective orders of the color-specific correction coefficient functions for the target pixel. For example, the first color modeling data MDr1 may include coefficients of each order of the correction coefficient function of the first color.

계속하여, 도 7을 참조하면, 캘리브레이션 장치(2000)는 이미지 센서 모듈(1100)로부터 단광원 이미지(IDT_S)를 수신하고, 단광원 이미지(IDT_S) 및 모델링 데이터를 기초로 상기 이미지 센서 모듈(1100)의 복수의 대상 픽셀들 각각에 대한 색상별 보정 계수(Cr, Cg, Cb)를 산출할 수 있다. 이때, 단광원 이미지(IDT_S)는 이미지 센서 모듈(1100)이 단광원(2300)을 촬상하여 생성될 수 있다. 실시예에 있어서, 단광원(2300)은 화이트 광원일 수 있으며, 단광원 이미지(IDT_S)는 화이트 이미지일 수 있다. Continuingly, referring to FIG. 7 , the calibration apparatus 2000 receives a single light source image IDT_S from the image sensor module 1100 and the image sensor module 1100 based on the single light source image IDT_S and modeling data. ), correction coefficients Cr, Cg, and Cb for each color for each of the plurality of target pixels may be calculated. In this case, the single light source image IDT_S may be generated by the image sensor module 1100 capturing the single light source 2300 . In an embodiment, the single light source 2300 may be a white light source, and the single light source image IDT_S may be a white image.

캘리브레이션 장치(2000)는 단광원 이미지(IDT_S)로부터 복수의 대상 픽셀들 각각의 크로스토크 레벨을 산출하고, 모델링 데이터를 기초로 복원되는 복수의 대상 픽셀들 각각에 대한 색상별 보정 계수 함수들에 상기 크로스토크 레벨을 적용하여, 색상별 보정 계수(Cr, Cg, Cb)를 산출할 수 있다. The calibration apparatus 2000 calculates the crosstalk level of each of the plurality of target pixels from the single light source image IDT_S, and uses the color correction coefficient functions for each of the plurality of target pixels restored based on the modeling data. By applying the crosstalk level, it is possible to calculate the correction coefficients (Cr, Cg, Cb) for each color.

캘리브레이션 장치(2000)는 복수의 대상 픽셀들 각각에 대한 색상별 보정 계수(Cr, Cg, Cb)를 이미지 센서 모듈(1100)에 저장할 수 있다. 이미지 센서 모듈(1100)이 이미지 센싱 동작 시, 이미지 센서의 컬러 보정부(예컨대 도 1의 131)이 복수의 대상 픽셀 각각에 대하여 대응하는 색상별 보정 계수(Cr, Cg, Cb)를 기초로 크로스토크 보정을 수행할 수 있다. The calibration apparatus 2000 may store correction coefficients Cr, Cg, and Cb for each color of each of the plurality of target pixels in the image sensor module 1100 . When the image sensor module 1100 performs an image sensing operation, the color correction unit (eg, 131 of FIG. 1 ) of the image sensor crosses the plurality of target pixels based on the respective color correction coefficients (Cr, Cg, Cb) corresponding to each of the plurality of target pixels. Torque correction can be performed.

실시예에 있어서, 캘리브레이션 장치(2000)는 MCU(Micro Controller Unit), CPU(Central Processing Unit) 등의 범용 프로세서와 펌웨어(또는 소프트웨어 모듈)의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 펌에어 또는 소프트웨어 모듈은 전술한 캘리브레이션 장치(2000)의 기능을 포함하는 프로그램 또는 알고리즘을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 캘리브레이션 장치(2000)는 전술한 기능을 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific IC), CPLD (Complex Programmable Logic Device) 등과 같은 하드웨어 로직으로 구현될 수 있다.In an embodiment, the calibration apparatus 2000 may be implemented as a combination of a general-purpose processor such as a micro controller unit (MCU) and a central processing unit (CPU) and firmware (or software module). For example, the firmware or software module may include a program or algorithm including the functions of the above-described calibration apparatus 2000 . However, the present invention is not limited thereto, and the calibration device 2000 may be implemented with hardware logic such as a Field Programmable Gate Array (FPGA), an Application Specific IC (ASIC), a Complex Programmable Logic Device (CPLD), etc. that perform the above-described functions. have.

도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 다른 캘리브레이션 장치(2000)는 사전에 복수의 다광원 이미지들을 기초로 생성된 모델링 데이터를 저장하고, 이미지 센서 모듈(1100)에서 촬상된 단광원 이미지(IDT_S) 및 모델링 데이터를 기초로 이미지 센서 모듈(1100)의 색상별 보정 계수(Cr, Cg, Cb)를 산출할 수 있다. As described with reference to FIG. 7 , the calibration apparatus 2000 according to the exemplary embodiment of the present disclosure stores modeling data generated in advance based on a plurality of multi-light source images, and captures the image by the image sensor module 1100 . Correction coefficients Cr, Cg, and Cb for each color of the image sensor module 1100 may be calculated based on the obtained single light source image IDT_S and modeling data.

도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 장치의일 예를 나타낸다. 9 shows an example of an apparatus for calibrating an image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 9를 참조하면, 캘리브레이션 장치(3000)는 캘리브레이션 프로세서(2100) 및 메모리(2200)를 포함할 수 있다. 메모리(2200)는 다광원 캘리브레이션 모듈(3210) 및 단광원 캘리브레이션 모듈(3220)을 저장할 수 있다. 여기서 다광원 캘리브레이션 모듈(3210) 및 단광원 캘리브레이션 모듈(3220)은 소프트웨어 모듈일 수 있다. 다광원 캘리브레이션 모듈(3210)은 다광원 캘리브레이션 단계(도 4의 S10)를 수행하기 위한 프로그램(또는 캘리브레이션 툴)을 포함하고, 단광원 캘리브레이션 모듈(3220)은 단광원 캘리브레이션 단계(도 4의 S20)을 수행하기 위한 프로그램(또는 캘리브레이션 툴)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the calibration apparatus 3000 may include a calibration processor 2100 and a memory 2200 . The memory 2200 may store the multi-light source calibration module 3210 and the single light source calibration module 3220 . Here, the multi-light source calibration module 3210 and the single light source calibration module 3220 may be software modules. The multi-light source calibration module 3210 includes a program (or a calibration tool) for performing the multi-light source calibration step (S10 of FIG. 4 ), and the single light source calibration module 3220 performs the single light source calibration step (S20 of FIG. 4 ). It may include a program (or a calibration tool) for performing the .

프로세서(3100)는 다광원 캘리브레이션 모듈(3210) 및 단광원 캘리브레이션 모듈(3220)을 실행하여, 전술한 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법을 수행할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(3100)는 크로스토크 보정을 위한 색상별 보정 계수(예컨대 Cr, Cg, Cb)를 산출할 수 있다. The processor 3100 may execute the multi-light source calibration module 3210 and the single light source calibration module 3220 to perform the above-described method for calibrating the image sensor according to the exemplary embodiment of the present disclosure. Accordingly, the processor 3100 may calculate correction coefficients (eg, Cr, Cg, and Cb) for each color for crosstalk correction.

프로세서(3100)는 다광원 캘리브레이션 모듈(3210)을 실행함으로써, 복수의 임의의 이미지 센서 모듈(1100)로부터 촬상된 복수의 다광원 이미지(IDT_M)를 수신하고, 복수의 다광원 이미지(IDT_M)를 기초로 색상별 보정 계수들과 크로스토크 레벨의 관계를 보정 계수 함수로 모델링하고, 모델링 데이터, 예컨대 보정 계수 함수의 각 차수의 계수를 산출할 수 있다. 실시예에 있어서, 메모리(3200)는 모델링 데이터를 저장할 수 있으며, 모델링 데이터는 단광원 캘리브레이션 단계에서 이용될 수 있다. The processor 3100 receives a plurality of multi-light source images IDT_M captured from a plurality of arbitrary image sensor modules 1100 by executing the multi-light source calibration module 3210 , and receives the plurality of multi-light source images IDT_M Based on the color-specific correction coefficients and the crosstalk level, the relationship may be modeled as a correction coefficient function, and modeling data, for example, coefficients of each order of the correction coefficient function may be calculated. In an embodiment, the memory 3200 may store modeling data, and the modeling data may be used in a single light source calibration step.

프로세서(3100)는 단광원 캘리브레이션 모듈(3220)을 실행함으로써, 이미지 센서 모듈(1100), 예컨대 특정 이미지 센서 모듈(1100)이 단광원을 촬상하여 단광원 이미지(IDT_S)를 생성하도록 제어할 수 있다. 실시예에 있어서, 프로세서(3100)는 이미지 센서 모듈(1100)로부터 단광원 이미지(IDT_S)를 수신하고, 단광원 이미지(IDT_S) 및 모델링 데이터를 기초로 색상별 보정 계수들(cr, CG, Cb)을 산출할 수 있다. 캘리브레이션 장치(3000)는 색상별 보정 계수들을 이미지 센서 모듈(1100)에 저장할 수 있다. By executing the single light source calibration module 3220, the processor 3100 may control the image sensor module 1100, for example, a specific image sensor module 1100, to generate a single light source image IDT_S by capturing a single light source. . In an embodiment, the processor 3100 receives the single light source image IDT_S from the image sensor module 1100, and color-specific correction coefficients cr, CG, Cb based on the single light source image IDT_S and modeling data ) can be calculated. The calibration apparatus 3000 may store correction coefficients for each color in the image sensor module 1100 .

도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 10 is a block diagram schematically illustrating an electronic system according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 10을 참조하면, 전자 시스템(3000)은 이미지 센서 모듈(3100) 및 AP(Application Processor)(3200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(3000)은 예컨대 스마트폰에 탑재될 수 있으며, 전자 시스템(3000)은 이 외에도 범용적인 구성들, 예컨대 통신 모듈, 워킹 메모리, 입출력 모듈, 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10 , the electronic system 3000 may include an image sensor module 3100 and an application processor (AP) 3200 . The electronic system 3000 may be mounted on, for example, a smartphone, and the electronic system 3000 may further include general components, for example, a communication module, a working memory, an input/output module, and a display module.

이미지 센서 모듈(3100)은 이미지 센서(도 1의 100)를 포함할 수 있으며, 이미지 센서는 전술한 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서의 캘리브레이션 방법에 따라 산출된 색상별 보정 계수들을 대상 픽셀들 각각에 대하여 저장하고, 이미지 센싱 동작 시, 상기 색상별 보정 계수들을 기초로 크로스토크 보정을 수행할 수 있다. 이에 따라 이미지 센서에서 생성되는 이미지의 화질이 향상될 수 있다. The image sensor module 3100 may include an image sensor ( 100 of FIG. 1 ), and the image sensor applies color correction coefficients calculated according to the calibration method of the image sensor according to the above-described embodiment of the present disclosure to target pixels. It is stored for each, and during an image sensing operation, crosstalk correction may be performed based on the correction coefficients for each color. Accordingly, the image quality of the image generated by the image sensor may be improved.

AP(3200)는 전자 시스템(3000)의 전반적인 동작을 제어하며, 응용 프로그램, 운영 체제 등을 구동하는 시스템 온 칩(SoC)으로 구현될 수 있다. AP(3200)는 이미지 센서 모듈(3100)을 제어할 수 있으며, 이미지 센서 모듈(3100)을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성하고 제어 신호들을 이미지 센서 모듈(3100)에 제공할 수 있다. 예를 들어, AP(3200)는 이미지 센서 모듈(3100)로부터 위상차 신호를 수신하고, 이를 기초로 이미지 센서 모듈(3100)이 오토 포커싱이 수행되도록 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이 위상 차 신호는 위상 검출 픽셀에 의하여 생성될 수 있다. AP(3200)는 위상차를 기초로 오토 포커싱을 위한 제어 신호를 이미지 센서 모듈(3100)에 제공할 수 있다. 이미지 센서 모듈(3100)은 제어 신호를 기초로 렌즈를 피사체로부터 거리가 증가하는 방향 또는 감소하는 방향으로 이동시킴으로써, 오토 포커싱을 수행할 수 있다. The AP 3200 controls the overall operation of the electronic system 3000 and may be implemented as a system-on-chip (SoC) that drives an application program, an operating system, and the like. The AP 3200 may control the image sensor module 3100 , and may generate control signals for controlling the image sensor module 3100 and provide the control signals to the image sensor module 3100 . For example, the AP 3200 may receive a phase difference signal from the image sensor module 3100 and control the image sensor module 3100 to perform auto-focusing based on the received phase difference signal. As described above, the phase difference signal may be generated by the phase detection pixel. The AP 3200 may provide a control signal for auto-focusing to the image sensor module 3100 based on the phase difference. The image sensor module 3100 may perform auto-focusing by moving the lens in a direction in which the distance from the subject increases or decreases based on the control signal.

AP(3200)는 또한, 이미지 센서 모듈(3100)로부터 이미지를 수신하고, 이미지에 대하여, 추가적인 이미지 처리(예컨대, 화질 보상, 이미지의 다이나믹 레인지를 높이기 위한 처리, 감마 보상 등)를 수행할 수 있으며 이미지 처리된 이미지를 메모리에 저장하거나 또는 디스플레이 모듈에 제공할 수 있다. 또한 AP(3200)는 이미지에서 부가적인 정보(예컨대 이미지의 피사체 인지 정보, 이미지 내에서 피사체의 위치)를 추출하고, 상기 정보를 사용자에게 제공하거나 또는 상기 정보를 기초로 전자 시스템(3000)을 제어할 수 있다. The AP 3200 may also receive an image from the image sensor module 3100 and perform additional image processing (eg, image quality compensation, processing to increase the dynamic range of the image, gamma compensation, etc.) on the image, and The image-processed image may be stored in a memory or provided to a display module. In addition, the AP 3200 extracts additional information from the image (eg, subject recognition information of the image, the position of the subject in the image) and provides the information to the user or controls the electronic system 3000 based on the information can do.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Exemplary embodiments have been disclosed in the drawings and specification as described above. Although the embodiments have been described using specific terms in the present specification, these are used only for the purpose of explaining the technical spirit of the present disclosure and are not used to limit the meaning or the scope of the present disclosure described in the claims. . Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present disclosure should be defined by the technical spirit of the appended claims.

1000: 전자기기 100: 이미지 센서
200: 프로세서 110, 110a, 110b: 픽셀 어레이
120: 리드아웃회로 130: 이미지 신호 프로세서
131: 컬러 보정부 132: 메모리
1000: electronic device 100: image sensor
200: processor 110, 110a, 110b: pixel array
120: readout circuit 130: image signal processor
131: color correction unit 132: memory

Claims (10)

이미지 센서의 캘리브레이션 방법에 있어서,
복수의 이미지 센서 모듈로부터 생성된 복수의 다광원 이미지를 획득하는 단계;
복수의 다광원 이미지를 기초로, 복수의 크로스토크 레벨 및 복수의 색상별 보정 계수들을 산출하는 단계;
제1 색상에 대한 크로스토크 레벨과 상기 복수의 색상별 보정 계수들 간의 관계를 기초로 모델링 데이터를 생성하는 단계; 및
제1 이미지 센서 모듈이 촬상한 단광원 이미지 및 상기 모델링 데이터를 기초로 상기 제1 이미지 센서 모듈에 구비되는 이미지 센서의 대상 픽셀에 대한 상기 색상별 보정 계수를 산출하는 단계를 포함하는 방법.
In the image sensor calibration method,
acquiring a plurality of multi-light source images generated from a plurality of image sensor modules;
calculating a plurality of crosstalk levels and a plurality of color correction coefficients based on the plurality of multi-light source images;
generating modeling data based on a relationship between a crosstalk level for a first color and the plurality of color-specific correction coefficients; and
Calculating the correction coefficient for each color of the target pixel of the image sensor provided in the first image sensor module based on the single light source image captured by the first image sensor module and the modeling data.
제1 항에 있어서, 상기 대상 픽셀에 대한 상기 색상별 보정 계수들을 산출하는 단계는,
상기 단광원 이미지로부터 상기 대상 픽셀의 크로스토크 레벨을 산출하는 단계;
상기 모델링 데이터를 이용하여 상기 대상 픽셀에 대응하는 색상별 보정 계수 함수들을 복원하는 단계; 및
상기 색상별 보정 계수 함수들에 상기 대상 픽셀의 상기 크로스토크 레벨을 적용하여, 상기 대상 픽셀에 대한 상기 색상별 보정 계수들을 산출하는 단계를 포함하는 방법.
The method of claim 1 , wherein calculating the color-specific correction coefficients for the target pixel comprises:
calculating a crosstalk level of the target pixel from the single light source image;
restoring correction coefficient functions for each color corresponding to the target pixel by using the modeling data; and
and calculating the color-specific correction coefficients for the target pixel by applying the crosstalk level of the target pixel to the color-specific correction coefficient functions.
제2 항에 있어서, 상기 제1 색상은 화이트이며, 상기 단광원 이미지는 화이트 이미지인 것을 특징으로 하는 방법. 3. The method of claim 2, wherein the first color is white and the single light source image is a white image. 제1 항에 있어서, 상기 색상별 보정 계수들은,
서로 상이한 복수의 색상들 각각에 대한 보정 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the correction coefficients for each color are:
and a correction coefficient for each of a plurality of different colors.
제4 항에 있어서, 상기 색상별 보정 계수들은,
레드 보정 계수, 그린 보정 계수 및 블루 보정 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 4, wherein the correction coefficients for each color are:
A method comprising a red correction coefficient, a green correction coefficient and a blue correction coefficient.
제1 항에 있어서, 상기 대상 픽셀에 대한 상기 색상별 보정 계수들을 상기 제1 이미지 센서 모듈에 저장하는 단계를 더 포함하는 방법. The method of claim 1 , further comprising: storing the color-specific correction coefficients for the target pixel in the first image sensor module. 제1 항에 있어서, 상기 모델링 데이터를 생성하는 단계는,
상기 복수의 크로스토크 레벨 및 상기 복수의 색상별 보정 계수에 대한 회귀 분석을 통하여 상기 색상별 보정 계수 각각에 대한 보정 계수 함수를 모델링하는 단계; 및
상기 보정 계수 함수를 나타내는 상기 모델링 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 방법.
The method of claim 1, wherein the generating of the modeling data comprises:
modeling a correction coefficient function for each of the correction coefficients for each color through regression analysis on the plurality of crosstalk levels and the correction coefficients for each color; and
and calculating the modeling data representative of the correction factor function.
제7 항에 있어서, 상기 모델링 데이터는,
상기 보정 계수 함수의 각 차수에 대한 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 7, wherein the modeling data,
and including a coefficient for each order of the correction coefficient function.
제1 항에 있어서,
상기 대상 픽셀은 상기 이미지 센서의 픽셀 어레이에 구비되는 위상 검출 픽셀의 주변에 배치되는 복수의 픽셀들 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The target pixel is one of a plurality of pixels disposed around a phase detection pixel provided in the pixel array of the image sensor.
제1 항에 있어서, 상기 이미지 센서의 픽셀 어레이는,
k X k 행열(k는 2 이상의 정수)로 배열되는 동일한 색상의 복수의 픽셀들을 포함하며,
상기 대상 픽셀은 상기 복수의 픽셀들 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1, wherein the pixel array of the image sensor,
It includes a plurality of pixels of the same color arranged in a k X k matrix (k is an integer greater than or equal to 2),
wherein the target pixel is at least one of the plurality of pixels.
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