KR20220001702A - 이미지 센서를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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박재형
강화영
김동수
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삼성전자주식회사
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Abstract

전자 장치에 있어서, 제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)을 포함하는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀을 통해 이미지 데이터를 획득하고, 상기 단위 픽셀에 대응되는 서로 상이한 컬러의 컬러 필터들은 적어도 둘 이상일 수 있다.

Description

이미지 센서를 포함하는 전자 장치{Electronic device with Image sensor}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 이미지 센서를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동식 단말기의 경우 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 등의 이미지 센서(image sensor)가 채용된다. 이와 같은 이미지 센서는 빛의 밝기 값을 감지하므로 상기 이미지 센서를 통해 획득되는 영상은 컬러 이미지가 아닌 흑백 이미지다. 따라서, 컬러 이미지를 획득하기 위해서 상기 이미지 센서의 각 픽셀마다 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 성분을 통과시키는 컬러 필터 어레이(color filter array)가 배치된다.
상기 컬러 필터 어레이가 배치됨에 따라, 상기 이미지 센서의 각 픽셀들은 상기 컬러 필터 어레이를 통과한 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 컬러 값을 감지한다. 상기 각 픽셀들은 여러 컬러 값 중에서 컬러 필터에 대응하는 하나의 컬러 값(예: red)만을 획득하므로, 이미지 시그널 프로세서(image signal processor)는 주변 픽셀의 컬러 값으로부터 보간(interpolation)을 통해 픽셀의 모든 컬러 값(예: red, green, blue)을 산출한다.
이미지 센서의 컬러 필터 어레이를 통해 빛을 획득하는 과정에서 파장 별 간섭(cross talk) 현상이 있으므로 다양한 파장을 구분해서 읽어 내기가 어렵다. 이미지 센서에서 파장을 구분하여 출력해도 이미지 시그널 프로세서는 이미지의 가장자리(edge) 정보를 효과적으로 고려하지 못하고 컬러 간의 상관관계를 잘 고려하지 않기 때문에, 컬러 보간시 물체의 윤곽이나 경계선 등의 가장자리(edge)에서 원래의 컬러와는 전혀 다른 색으로 보간될 수 있다. 이 경우 일부 픽셀들이 주위와 어울리지 않게 눈에 띄게 튀어 보이는 현상인 색상 오류(false color error)나 체크무늬 영상과 같은 패턴 영역에서 무지개와 같이 알록달록한 컬러 왜곡이 발생할 수 있다.
위와 같은 문제는, 컬러 중심을 유지한 채로 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 컬러 값들을 출력하는 것이 가능한 화소 수가 많은 이미지 센서에서는 최소화될 수 있다. 하지만, 컬러 오류를 최소화하여 컬러 값들을 출력하기 위해서는 최대한 많은 수의 개별 픽셀들이 필요하기 때문에 상대적으로 화소 수가 적은 이미지 센서에서는 컬러 중심을 유지한 채로 컬러 오류를 최소화하여 컬러 값들을 출력하는 것이 어렵다. 또한 현재 모든 이동식 단말기의 화소 수를 높이는 것에는 한계가 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)을 포함하는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀을 통해 이미지 데이터를 획득하고, 상기 단위 픽셀에 대응되는 컬러 필터들의 조합을 통해 가시 광선의 모든 영역을 표현할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 전자 장치에 있어서, 제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들을 포함하는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀을 통해 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 상기 픽셀 배열의 단위 픽셀들은, 상기 복수의 컬러 필터들에 포함되는 개별 컬러 필터(each color filter)에 내접하는 사각형에 해당하는 제1 영역, 상기 제1 영역을 제외한 사각형에 해당하는 제2 영역을 포함하는, 전자 장치.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 컬러 필터 어레이는, 팔각형의 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)과 사각형의 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열을 통해 이미지 데이터를 획득하는, 전자 장치.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 컬러의 위상이 일치하지 않아 해상도가 낮아지는 문제를 해결할 수 있다.
또한 다양한 실시 예에 따르면, 비교적 낮은 화소를 가지는 이미지 센서도 색상 오류나 컬러 왜곡을 최소화하여 색 재현성을 높일 수 있다.
또한 다양한 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서에 의해 수행되는 처리 과정을 일부 생략함으로써, 처리 속도 및 전력 소모를 개선시킬 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전자 장치 및 카메라 모듈에 대한 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 주요 하드웨어 구성을 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 광 정보가 획득되는 경로를 나타낸다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 이미지 센서에서 베이어 패턴의 컬러 필터 어레이를 통해 컬러를 표현할 수 있는 주파수 영역을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 컬러 필터 어레이와 단위 픽셀을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도인 경우, 단위 픽셀과 주파수 표현 영역을 나타낸 것이다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도인 경우 촬영된 결과 이미지를 나타낸 것이다.
도 7b는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도인 경우의 성능 그래프를 나타낸 것이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도의 4배인 제2 해상도인 경우, 단위 픽셀과 주파수 표현 영역을 나타낸 것이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제2 해상도인 경우 촬영된 결과 이미지를 나타낸 것이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도의 1/4배인 제3 해상도인 경우, 단위 픽셀과 주파수 표현 영역을 나타낸 것이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제3 해상도인 경우 촬영된 결과 이미지를 나타낸 것이다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른 카메라 모듈을 예시하는 블럭도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전자 장치 및 카메라 모듈에 대한 구조를 도시한 도면이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(180)을 장착한 전자 장치(100)의 외관 및 카메라 모듈(180)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1의 실시 예는 모바일 기기, 특히, 스마트 폰을 전제로 도시 및 설명되었으나, 다양한 전자 기기 또는 모바일 기기들 중 카메라를 탑재한 전자 기기에 적용될 수 있음은 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 것이다.
도 1을 참고하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 전면에는 디스플레이(110)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(110)는 전자 장치(100)의 전면의 대부분을 차지할 수 있다. 전자 장치(100)의 전면에는 디스플레이(110), 및 디스플레이(110)의 적어도 일부 가장자리를 둘러싸는 베젤(bezel)(190) 영역이 배치될 수 있다. 디스플레이(110)는 평면 영역(flat area)과 평면 영역에서 전자 장치(100)의 측면을 향해 연장되는 곡면 영역(curved area)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 전자 장치(100)는 하나의 예시이며, 다양한 실시 예가 가능하다. 예를 들어, 전자 장치(100)의 디스플레이(110)는 곡면 영역 없이 평면 영역만 포함하거나 양측이 아닌 한 쪽 가장자리에만 곡면 영역을 구비할 수 있다. 또한 일 실시 예에서, 곡면 영역은 전자 장치의 후면으로 연장되어 전자 장치(100)는 추가적인 평면 영역을 구비할 수도 있다.
일 실시 예에서 전자 장치(100)는 추가적으로 스피커(speaker), 리시버, 전면 카메라, 근접 센서, 홈 키 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 후면 커버(150)가 전자 장치의 본체와 일체화되어 제공될 수도 있다. 또 다른 실시 예에서, 후면 커버(150)가 전자 장치(100)의 본체로부터 분리되어, 배터리를 교체할 수 있는 형태를 가질 수 있다. 후면 커버(150)는 배터리 커버 또는 배면 커버로 참조될 수도 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(110)의 제1 영역(170)에 사용자의 지문 인식을 위한 지문 센서(171)가 포함될 수 있다. 지문 센서(171)는 디스플레이(110)의 아래 층에 배치됨으로써, 사용자에 의해 시인되지 않거나, 시인이 어렵게 배치될 수 있다. 또한, 지문 센서(171) 외에 추가적인 사용자/생체 인증을 위한 센서가 디스플레이(110)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 다른 실시 예에서, 사용자/생체 인증을 위한 센서는 베젤(190)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 홍채 인증을 위한 IR 센서가 디스플레이(110)의 일 영역을 통해 노출되거나, 베젤(190)의 일 영역을 통해 노출될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)의 전면의 제2 영역(160)에는 전면 카메라(161)가 배치될 수 있다. 도 1의 실시 예에서는 전면 카메라(161)가 디스플레이(110)의 일 영역을 통해 노출되는 것으로 도시되었으나, 다른 실시 예에서 전면 카메라(161)가 베젤(190)을 통해 노출될 수 있다. 전자 장치(100)는 하나 이상의 전면 카메라(161)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 제1 전면 카메라 및 제2 전면 카메라와 같이 2개의 전면 카메라를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 전면 카메라와 제2 전면 카메라는 동등한 사양(예: 화소)을 가지는 동종의 카메라일 수 있으나, 제1 전면 카메라와 제2 전면 카메라는 다른 사양의 카메라로 구현될 수 있다. 전자 장치(100)는 2개의 전면 카메라를 통해 듀얼 카메라와 관련된 기능(예: 3D 촬영, 자동 초점(auto focus) 등)을 지원할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)는 플래시와 같이 촬영을 보조하는 각종 하드웨어나 센서(163)가 추가적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 피사체와 전자 장치(100) 사이의 거리를 감지하기 위한 거리 센서(예: TOF 센서) 등이 더 포함될 수 있다. 이는 전면 카메라, 후면 카메라에 모두 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(100)의 측면부에는 적어도 하나의 물리 키가 배치될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(110)를 ON/OFF하거나 전자 장치(100)의 전원을 ON/OFF하기 위한 제1 기능 키(151)가 전자 장치(100)의 전면을 기준으로 우측 가장자리에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(100)의 볼륨을 제어하거나 화면 밝기 등을 제어하기 위한 제2 기능 키(152)가 전자 장치(100)의 전면을 기준으로 좌측 가장자리에 배치될 수 있다. 이 외에도 추가적은 버튼이나 키가 전자 장치(100)의 전면이나 후면에도 배치될 수 있다. 예를 들어, 전면의 베젤(190) 중 하단 영역에 특정 기능에 맵핑된 물리 버튼이나 터치 버튼이 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 전자 장치(100)는 하나의 예시에 해당하며, 본 개시에 개시된 기술적 사상이 적용되는 장치의 형태를 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이 및 힌지 구조를 채용하여, 가로 방향으로 폴딩이 가능하거나 세로 방향으로 폴딩이 가능한 폴더블 전자 장치나, 태블릿 또는 노트북에도 본 개시의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 또한, 같은 방향 향하는 제1 카메라와 제2 카메라가, 장치의 회전, 접힘, 변형 등을 통해 다른 방향을 향하도록 배치되는 것이 가능한 경우에도 본 기술적 사상은 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 카메라 모듈(180)을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(180)은 렌즈 어셈블리(111), 하우징(113), 적외선 차단 필터(Infared cut filter)(115), 이미지 센서(120) 및 이미지 시그널 프로세서(image signal processor)(130)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 카메라 모듈(180)은 광축 상에 정렬된 적어도 하나의 렌즈를 실장하는 경통과 광축을 중심으로 상기 경통의 둘레를 둘러싸는 적어도 하나의 코일을 실장하는 하우징(113)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 적외선 차단 필터(115)는 이미지 센서(120)의 상면에 배치될 수 있다. 렌즈를 통과한 피사체의 상은 적외선 차단 필터(115)에 의해 일부 필터링된 후 이미지 센서(120)에 의해 감지될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 인쇄회로기판의 상면에 배치될 수 있다. 이미지 센서(120)는 커넥터(connector)에 의해 인쇄회로기판(140)과 연결된 이미지 시그널 프로세서(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 커넥터로는 연성 인쇄회로 기판(FPCB) 또는 케이블(cable) 등이 사용될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서 또는 CCD(charged coupled device) 센서일 수 있다. 이미지 센서(120)에는 복수의 개별 픽셀들(pixels)이 집적되며, 각 개별 픽셀은 마이크로 렌즈(micro lens), 컬러 필터 및 포토다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다. 각 개별 픽셀은 일종의 광검출기로서 입력되는 광을 전기적 신호로 변환시킬 수 있다. 광검출기는 일반적으로 캡쳐된 광의 파장을 스스로 검출할 수 없고 컬러 정보를 결정할 수 없다. 상기 광검출기는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 렌즈 어셈블리(111)를 통해 입사된 피사체의 광 정보는 이미지 센서(120)에 의해 전기적 신호로 변환되어 이미지 시그널 프로세서(130)로 입력될 수 있다.
일 실시 예에서, 카메라 모듈(180)은 전자 장치(100)의 후면뿐만 아니라, 전면에 배치될 수 있다. 또한 전자 장치(100)는 카메라의 성능 향상을 위해 한 개의 카메라 모듈(180) 뿐만 아니라, 여러 개의 카메라 모듈(180)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 영상 통화 또는 셀프 카메라 촬영을 위한 전면 카메라(161)를 더 포함할 수 있다. 전면 카메라(161)는 후면 카메라 모듈에 비하여 상대적으로 낮은 화소 수를 지원할 수 있다. 전면 카메라는 후면 카메라 모듈에 비하여 상대적으로 보다 소형일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 주요 하드웨어 구성을 나타낸다. 도 2의 설명에 있어서, 도 1에서 설명된 구성은 간략하게 설명되거나 설명이 생략될 수 있다.
도 2를 참고하면, 일 실시 예에서 전자 장치(100)는 렌즈 어셈블리(111), 이미지 센서(120), 이미지 시그널 프로세서(130), 프로세서(210), 디스플레이(110) 및 메모리(220)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 렌즈 어셈블리(111)는 전면 카메라와 후면 카메라에 따라 렌즈의 개수, 배치, 종류 등이 서로 다를 수 있다. 렌즈 어셈블리의 타입에 따라 전면 카메라와 후면 카메라는 서로 다른 특성(예: 초점거리, 최대 배율 등)을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)와 이미지 센서(120)가 물리적으로 구분된 경우, 규격에 맞는 센서 인터페이스가 있을 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 전기적으로 변환된 이미지 데이터에 대하여 이미지 처리를 할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)에서의 과정은 pre-ISP(이하, 전처리(pre-processing)) 및 ISP chain(이하, 후처리(post-processing))로 구분될 수 있다. 디모자이크 과정 이전의 이미지 처리는 전처리를 의미할 수 있고, 디모자이크 과정 이후의 이미지 처리는 후처리를 의미할 수 있다. 상기 전처리 과정은 3A 처리, 렌즈 셰이딩 보상(lens shading correction), 엣지 개선(edge enhancement), 데드 픽셀 보정(dead pixel correction) 및 knee 보정 등을 포함할 수 있다. 상기 3A는 AWB(auto white balance), AE(auto exposure), AF(Auto focusing) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 후처리 과정은 적어도 센서 색인 값(index) 변경, 튜닝 파라미터 변경, 화면 비율 조절 중 하나를 포함할 수 있다. 후처리 과정은 상기 이미지 센서(120)로부터 출력되는 이미지 데이터 또는 스케일러로부터 출력되는 이미지 데이터를 처리하는 과정을 포함할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 후처리 과정을 통해 이미지의 명암대비(contrast), 선명도(sharpness), 채도(saturation), 디더링(dithering) 등을 조정할 수 있다. 여기서, 명암대비(contrast), 선명도(sharpness), 채도(saturation) 조정 절차는 YUV 색 공간에서 실행되고, 디더링 절차(dithering procedure)는 RGB(Red Green Blue) 색 공간(color space)에서 실행될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 후처리 과정을 처리한 후에 얻어진 이미지 데이터를 메모리(예: 디스플레이 버퍼)(220)로 전송할 수 있다. 디스플레이(110)는 프로세서(210)의 제어에 의해 메모리(예: 디스플레이 버퍼)(220)에 저장된 이미지 데이터를 디스플레이 화면에 표시할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(210)는 전자 장치(100)에서 지원하는 다양한 기능을 실행/제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220)에 저장된 프로그래밍 언어로 작성된 코드를 실행함으로써 어플리케이션을 실행하고, 각종 하드웨어를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220)에 저장된 촬영 기능을 지원하는 어플리케이션을 실행할 수 있다. 또한 프로세서(210)는 카메라 모듈(예: 도 1의 카메라 모듈(180))을 실행하고 카메라 모듈(180)이 사용자가 의도하는 동작을 수행할 수 있도록 적절한 촬영 모드를 설정하고 지원할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(220)는 프로세서(210)에 의해 실행 가능한 명령어들이 저장될 수 있다. 메모리(220)는 RAM(random access memory)과 같이 일시적으로 데이터들이 저장되는 구성요소 및/또는 SSD(solid state drive)와 같이 데이터들이 영구적으로 저장되는 구성요소를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 SSD에 저장된 명령어들을 호출하여 RAM 공간에 소프트웨어 모듈을 구현할 수 있다. 다양한 실시 예에서 메모리(220)는 다양한 종류를 포함할 수 있고, 장치의 용도에 맞게 적절한 종류가 채택될 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(220)에는 카메라 모듈(180)과 연관된 어플리케이션이 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)에는 카메라 어플리케이션이 저장될 수 있다. 카메라 어플리케이션은 사진 촬영, 동영상 촬영, 파노라마 촬영, 슬로우 모션 촬영 등 다양한 촬영 기능을 지원할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(210)는 프로세서(210)에 의해 실행되는 어플리케이션의 실행 화면이나, 메모리(220)에 저장된 이미지 및/또는 동영상과 같은 컨텐츠들을 디스플레이(110)에 표시할 수 있다. 또한 프로세서(210)는 카메라 모듈(180)을 통해 획득된 이미지 데이터를 디스플레이(110)에 실시간으로 표시할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 광 정보가 획득되는 경로를 나타낸다.
일 실시 예에서, 광 정보는 컬러 필터 어레이(CFA, color filter array)(310) 및 포토다이오드(320)(또는, 수광부), 데이터 연산부(330)를 지나 이미지 시그널 프로세서(130) 또는 프로세서(210)로 제공될 수 있다. 프로세서(210)는 컬러 값이 포함된 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 컬러 필터 어레이(310)는 이미지 센서(120)의 각 개별 픽셀을 오버랩하고 파장에 의해 캡쳐된 광을 각각 필터링할 수 있는 작은 컬러 필터들의 어레이일 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터 어레이는 50%의 녹색 필터, 25%의 적색 필터, 및 25%의 청색 필터인 필터 패턴을 제공하는 베이어 컬러 필터 어레이일 수 있다. 베이어 컬러 필터 어레이를 이용하는 이미지 센서(120)는 녹색, 적색, 청색 파장을 기반으로 렌즈 어셈블리(111)에 의해 수신된 광의 강도에 관한 정보와 컬러 값을 획득할 수 있다. 상기 녹색, 적색, 청색은 컬러 값에 대한 예시에 불과하며, 컬러 값은 제한되지 않는다. 상기 컬러 값은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 황색(yellow), 선녹색(emerald), 백색(white), 청록색(cyan), 마젠타(magenta) 중 적어도 하나일 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 컬러 필터 어레이(310)는 RGBE(red, green, blue, emerald) 패턴, CYYM(cyan, yellow, magenta) 패턴, CYGM(cyan, yellow, green, magenta) 패턴 혹은 RGBW(red, green, blue, white) 패턴의 컬러 필터 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 센서(120)는 상기 다양한 예시의 컬러 필터 패턴을 통해 적어도 가시광선 파장 영역을 모두 포함하는 광 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 포토다이오드(320)는 컬러 필터 어레이(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 포토다이오드(320)와 컬러 필터 어레이(310) 간 금속 배선 등 전기 회로가 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 포토다이오드(320)는 파장 간 간접(crosstalk) 현상을 방지하기 위해 광학적 또는 전기적 절연 구조로 분리된 화소들을 포함할 수 있다. 포토다이오드(320)는 빛이 들어오면 반응하여 전자를 발생시키고 아날로그 신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 포토다이오드(320)의 각 화소는 컬러 필터 어레이의 개별 컬러 필터에 대응에 대응되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 포토다이오드(320)의 각 화소는 컬러 필터 어레이의 개별 컬러 필터의 개수, 크기와 동일하게 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 포토다이오드(320)의 각 화소와 하나의 컬러 필터의 크기는 동일하지 않을 수 있다. 포토다이오드(320)의 각 화소는 개별 컬러 필터보다 작은 크기로 배치될 수 있다. 포토다이오드(320)의 각 화소는 개별 컬러 필터에 균등 분할된 크기로 배치될 수 있다. 예를 들어, 포토다이오드(320)의 각 화소는 하나의 컬러 필터에 대응하여 2 x 2 또는 3 x 3 등 여러 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 데이터 연산부(330)는 기본적으로 RGB 값을 얻을 수 있도록 비닝(binning)과 같은 데이터 연산을 할 수 있다. 상기 데이터 연산은 ADC 이전에 수행될 수 있고, 센서 인터페이스를 지나 이미지 시그널 프로세서의 전처리 이전에 수행될 수 있다. 상기 비닝(binning)은 아날로그 비닝과 디지털 비닝(binning)으로 구분될 수 있다. 상기 아날로그 비닝(binning)은 아날로그 회로를 사용하여 각 개별 픽셀의 컬러 값의 평균적인 값을 출력하는 것을 의미할 수 있다. 상기 디지털 비닝(binning)은 디지털 신호로 변환된 복수의 개별 픽셀의 컬러 값들을 소정의 공식을 사용하여 하나의 컬러 값으로 변환하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 비닝(binning)은 미가공된 이미지 데이터의 각 프레임에서 동일한 컬러 픽셀들의 인접 그룹들을 평균화하는 것을 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 이미지 센서에서 베이어 패턴의 컬러 필터 어레이를 통해 컬러를 표현할 수 있는 주파수 영역을 나타낸 도면이다.
일 실시 예에서, 영역 410은 녹색(green) 컬러가 표현될 수 있는 해상도를 나이퀴스트 주파수로 간략하게 나타낸 것이다. 영역 410은 녹색(green) 컬러로 이미지 센서(120)의 전체 화소의 1/2 만큼의 해상도를 나타낼 수 있는 것을 보여준다.
일 실시 예에서, 영역 420은 적색(red) 컬러 또는 청색(blue) 컬러가 표현될 수 있는 해상도를 나이퀴스트 주파수로 간략하게 나타낸 것이다. 영역 420은 적색 또는 청색 컬러로 이미지 센서(120)의 전체 화소의 1/4 만큼의 해상도를 나타낼 수 있는 것을 보여준다. 영역 420을 통해, 적색 또는 청색 컬러가 표현될 수 있는 해상도의 범위는 녹색 컬러가 표현하는 해상도의 1/2인 것을 알 수 있다.
일 실시 예에서, 영역 430은 이미지 센서(120)가 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 위상 시프트(shift)를 줄여서 출력할 수 있는 해상도를 나이퀴스트 주파수로 간략하게 나타낸 것이다. 영역 430은 이미지 센서(120)의 전체 화소의 1/16 만큼의 해상도일 수 있다..
상기 실시 예에서, 영역 440은 낭비되는 적색(red) 및 청색(blue) 화소의 영역을 나타낼 수 있다. 적색 컬러 및 청색 컬러가 표현될 수 있는 영역 420보다 더 좁은 영역 430에서 R, G, B를 출력하는 경우, 적색 및 청색은 영역 440 만큼 해상도 손실이 있을 수 있고, 녹색은 영역 410에서 영역 430을 제외한 영역 만큼 해상도 손실이 있을 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 컬러 필터 어레이와 단위 픽셀을 나타낸 도면이다.
일 실시 예에서, 도 5는 컬러 필터 어레이(310)를 나타낸다. 컬러 필터 어레이(310)는 이미지 센서(120)로부터 출력되는 베이어 패턴에 45도 기울어진 패턴으로 구현될 수 있다.
컬러 필터 어레이(310)는 제1 격자 패턴(실선)을 형성하는 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴(점선)을 가지는 픽셀 배열이 정의될 수 있다. 상기 픽셀 배열의 단위 픽셀(510)은 컬러 필터 어레이의 개별 픽셀과 45도를 이룰 수 있다. 단위 픽셀(510)은 이미지에 표현되는 유효 화소일 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(510)은 대표 색상의 컬러 필터에 외접한 사각형의 영역이거나 이보다 더 큰 사각형의 영역일 수 있다. 상기 대표 색상은, 예를 들어, RGBG 필터의 녹색(green), CMYM 필터의 황색(yellow) 또는 백색(white)일 수 있다. 또는 상기 대표 색상은 컬러 필터 어레이의 패턴에 따라 적색(red), 청색(blue), 선녹색(emerald), 청록색(cyan), 마젠타(magenta) 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(510)은 대표 색상의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 단위 픽셀(510)은 컬러 필터 어레이에 포함된 모든 컬러 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단위 픽셀(510)은 녹색 필터에 대응될 뿐만 아니라, 적색 필터의 일부분 및 청색 필터의 일부분에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120) 또는 이미지 시그널 프로세서(130)에서 비닝 과정이 수행되는 경우, 컬러의 위상 시프트(shift)를 방지하기 위해 B 필터와 E 필터는 동일한 색상의 필터일 수 있다. C 필터와 D 필터는 동일한 색상의 필터일 수 있다. 예를 들어, A는 녹색(green) 필터, B 및 E는 적색(red) 필터, C 및 D는 청색(blue) 필터일 수 있다. 또는 A는 황색(yellow) 컬러 필터, B 및 E는 청록색(cyan) 컬러 필터, C 및 D는 마젠타(magenta) 컬러 필터일 수 있다. 상기 예시는 일 실시 예에 불과한 것이며, 컬러 필터 어레이의 패턴에 따라 통상의 기술자 수준에서 다양하게 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, A 내지 E 필터 중 적어도 하나 이상은 white 필터일 수 있다. 컬러 필터 어레이(310)가 상기 white 필터를 포함하는 경우 전체 가시 광선 영역을 통과시킬 수 있어 감도 개선에 도움을 줄 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도인 경우, 단위 픽셀과 주파수 표현 영역을 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 상기 제1 해상도는 48Mp일 수 있다.
도 6의 (a)를 참조하면, 일 실시 예에서, 컬러 필터 어레이(310)는 제1 격자 패턴(실선)을 형성하는 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 컬러 필터들은 사각형의 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴(점선)을 가지는 픽셀 배열을 통해 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 컬러 필터 어레이(310)에서 단위 픽셀(610)을 결정할 수 있다. 단위 픽셀(610)은 컬러 필터 어레이(310)의 녹색(green) 필터에 외접하는 사각형일 수 있다. 상기 외접하는 사각형은 정사각형일 수 있다. 단위 픽셀(610)은 제2 격자 패턴에 대응하여 반복적으로 형성될 수 있다. 단위 픽셀(610)의 영역은 컬러 필터 어레이(310)에 포함된 개별 녹색(green) 필터의 크기의 2배일 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(610)은, 상기 녹색 컬러 필터에 대응하는 제1 영역, 상기 녹색 컬러 필터와 상기 단위 픽셀(610)이 접하는 것에 의해 정의되고 상기 제1 영역의 외부에 해당하는 제2 영역, 제3 영역, 제4 영역, 및 제5 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 단위 픽셀은 1개의 녹색(green) 필터 영역, 적색(red) 필터의 1/4 영역, 청색(blue) 필터의 1/4 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 영역 및 상기 제4 영역에는 청색 필터의 1/4 영역이 배치되고, 상기 제3 영역 및 상기 제5 영역에는 적색 필터의 1/4 영역이 배치될 수 있다. 반대의 경우도 가능할 수 있다. 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 영역들은 청록색(cyan), 황색(yellow), 자홍색(magenta)으로 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 영역 및 상기 제4 영역은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 마주보며 배치될 수 있다. 상기 제3 영역 및 상기 제5 영역은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 마주보며 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 상기 적색(red) 필터에 대응하는 1/4 영역들을 비닝할 수 있다. 이미지 센서(120)는 상기 청색(blue) 필터에 대응하는 1/4 영역들을 비닝할 수 있다. 상기 비닝 과정은 이미지 시그널 프로세서(130)에서 수행될 수도 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 상기 비닝(binning)된 컬러 값들을 출력할 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(610) 내 동일한 컬러 픽셀들의 컬러 값을 평균화하여 출력할 수 있다. 상기 비닝된 적색 컬러의 위상, 상기 비닝된 청색 컬러의 위상은 녹색 컬러와 위상과 동일할 수 있다. 이미지 센서(120)는 컬러의 위상 변화 없이 적색, 청색, 녹색을 출력할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 상기 출력된 이미지 데이터에 대하여 디모자이크 과정을 생략한 채 이미지 처리를 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)를 통해서 메모리 (220)에 저장되는 이미지의 화소 수는 녹색(green) 필터의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)의 화소 수가 96Mp 인 경우, 약 48Mp의 화소의 이미지가 메모리(220)에 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 일반적인 베이어 패턴의 컬러 필터 어레이를 통해 48Mp 화소의 이미지 센서로 48Mp의 화소의 이미지를 출력하는 것에 비하여, 본 개시에 기재된 실시 예를 통해 96Mp 화소의 이미지 센서로 동일한 48Mp의 화소의 이미지를 출력하는 경우가 2배 넓은 영역의 주파수 표현 범위를 가질 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 녹색(green)의 주파수 표현 영역(621)은 이미지 센서(120)의 전체 화소의 주파수 표현 영역(625)보다 1/2일 수 있다. 적색(red) 및 청색(blue)의 주파수 표현 영역(623)은 이미지 센서(120)의 전체 화소의 주파수 표현 영역(625)보다 1/4 일 수 있다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도인 경우 촬영된 결과 이미지를 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 상기 제1 해상도는 48Mp일 수 있다.
일 실시 예에서, 분포도 710과 분포도 715는 이미지 센서(120)에서 베이어 패턴으로 컬러 값을 출력하여 이미지 시그널 프로세서(130)에서 이중 선형 보간(bilinear interpolation)으로 디모자이크(demosaic)를 한 경우의 영상의 히스토그램을 나타낸 것이다.
일 실시 예에서, 분포도 720과 분포도 725는 도 6의 실시 예에 기반하여 촬영한 경우의 영상의 히스토그램 값을 나타낸 것이다.
분포도 720은 분포도 710에 비하여 128~255에서 더 높은 RGB 값을 나타내고 있다. 725는 715에 비하여 192 부근에서 더 높은 RGB 값을 나타내고 있다. 따라서 도 6의 실시 예에 기반하여 촬영을 하는 경우 색 표현력과 밝기 면에서 우수한 것을 알 수 있다.
도 7b는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 제1 해상도인 경우의 성능 그래프를 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 상기 제1 해상도는 48Mp일 수 있다. 상기 성능 그래프는 해상도(resolution)와 대비(contrast) 정보를 함께 제공하는 MTF(modulation transfer function) 그래프를 나타낸 것이다. 상기 그래프의 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 MTF 값을 나타낼 수 있다.
도 7b를 참조하면, 그래프 730은 이미지 센서(120)에서 베이어 패턴으로 컬러 값을 출력하여 이미지 시그널 프로세서(130)에서 이중 선형 보간(bilinear interpolation)으로 디모자이크(demosaic)를 한 경우의 성능 그래프이다. 그래프 735는 도 6의 실시 예에 기반하여 촬영한 경우의 성능 그래프이다.
일 실시 예에서, 도 7b에 도시된 그래프들의 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 MTF 값을 나타낼 수 있다. 상기 그래프들은 MTF 값에 따라 얼마만큼의 주파수 범위까지 표현할 수 있는지를 나타내는 그래프일 수 있다. 예를 들어, 상기 그래프들은 MTF 값이 0.1(10%) 이라면 검정색과 흰색의 값이 0 내지 255 사이에서 약 10% 차이가 난 지점에서 얼마만큼의 주파수까지 표현할 수 있는지를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 그래프 730보다 그래프 735에서 MTF 값에 따른 주파수 표현 범위 넓은 것을 알 수 있다. 예를 들어, MRF 값이 0.1(10%)인 경우, 그래프 730은 픽셀 당 약 0.3517 정도의 주파수를 표현할 수 있고, 그래프 735는 픽셀 당 약 0.6384 정도의 주파수를 표현할 수 있다. 다시 말하면, 도 6의 실시 예에 기반하여 이미지를 촬영하는 경우, 이미지의 선명도가 향상될 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 상기 제1 해상도의 4배인 제2 해상도인 경우, 단위 픽셀과 주파수 표현 영역을 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 상기 제2 해상도는 192Mp일 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 일 실시 예에서, 컬러 필터 어레이(310)는 제1 격자 패턴(실선)을 형성하는 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 컬러 필터들은 사각형의 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴(굵은 실선)을 가지는 픽셀 배열을 통해 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 컬러 필터 어레이(310)에서 단위 픽셀들(810, 820, 830)을 결정할 수 있다. 단위 픽셀(810)은 개별 컬러 필터에 내접하는 사각형일 수 있다. 단위 픽셀(820, 830)은 단위 픽셀(810)을 제외한 사각형일 수 있다. 상기 단위 픽셀(810)은 정사각형일 수 있다.
단위 픽셀(810)은 컬러 필터 어레이(310)의 녹색(green) 필터에 내접하는 사각형일 수 있다. 단위 픽셀(810)은 적색(red) 필터에 내접하는 사각형일 수 있다. 또는 단위 픽셀(810)은 청색(blue) 필터에 내접하는 사각형일 수 있다. 상기 단위 픽셀(810)은 정사각형일 수 있다.
단위 픽셀들(810, 820, 830)은 제2 격자 패턴에 대응하여 반복적으로 형성될 수 있다. 단위 픽셀(810)의 영역은 컬러 필터 어레이(310)에 포함된 개별 컬러 필터의 크기의 1/2배일 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(810)은 1개의 녹색(green) 필터에 대응되는 영역을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(820) 및 단위 픽셀(830)은 녹색(green) 필터에 대응되는 1/2 영역, 적색(red) 필터에 대응되는 1/4 영역, 청색(blue) 필터에 대응되는 1/4 영역을 포함할 수 있다. 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 영역들은 청록색(cyan), 황색(yellow), 자홍색(magenta)에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 컬러 필터 어레이(310)의 제1 격자 패턴(실선)이 아닌, 제2 격자 패턴(점선)에 대응하여 컬러 값을 출력할 수 있다. 이미지 센서(120)는 컬러 필터 어레이를 45도 회전시킨 베이어 패턴으로 컬러 값들을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 개별 컬러 필터에 내접하는 단위 픽셀(810)을 통해 녹색(green) 컬러 값을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(820)을 통해 단위 픽셀(820)에 대응되는 청색 필터의 일부분을 이용하여 보간(interpolation)할 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(820)을 통해 청색(blue) 컬러 값을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(830)을 통해 단위 픽셀(830)에 대응되는 적색 필터의 일부분을 이용하여 보간(interpolation)할 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(830)을 통해 적색(red) 컬러 값을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 보간 과정은 re-bayer 과정으로 참조될 수 있으며 이미지 시그널 프로세서(130)에 의해 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(130)는 이미지 센서의 화소 수보다 2배 많은 화소의 디스플레이(110)를 통해 표시할 수 있다. 예를 들어, 96Mp의 화소를 갖는 이미지 센서는 상기 re-bayer를 통해 약 192Mp 화소의 이미지 데이터를 출력할 수 있다. 상기 re-bayer는 단위 픽셀의 배열대로 베이어 패턴을 구성해 컬러 값을 출력하도록 재배치되는 것일 수 있다. 상기 re-bayer는 주변 픽셀 정보를 참조하여 보간하거나 이미지 내 가장자리(edge) 부분을 판단하여 컬러 값을 가중하여 보간하는 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(810)을 통해 녹색(green) 컬러 값을 획득할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(810)에 대응되는 녹색 컬러 필터를 통해 흡수되는 광정보를 단위 픽셀(810)을 통해 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(820)을 통해 청색(blue) 컬러 값을 획득할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 주변 픽셀 정보 또는 이미지의 가장자리(edge) 정보를 참조해서 보간(interpolation)된 청색(red) 컬러 값을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(830)을 통해 적색(red) 컬러 값을 획득할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 주변 픽셀 정보 또는 이미지의 가장자리(edge) 정보를 참조해서 보간(interpolation)된 적색(red) 컬러 값을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(840)을 통해 녹색(green) 컬러 값을 획득할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(840) 주변의 녹색(green) 컬러 필터로부터 컬러 값을 참조해서 녹색(green) 컬러 값을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)를 통해서 메모리 (220)에 저장되는 이미지의 화소 수는 녹색(green) 필터의 수의 2배일 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)의 화소 수가 96Mp 인 경우, 약 192Mp의 화소의 이미지가 메모리(220)에 저장될 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 녹색(green)의 주파수 표현 영역은 이미지 센서(120)의 전체 화소의 주파수 표현 영역보다 1/2일 수 있다. 적색(red) 및 청색(blue)의 주파수 표현 영역은 이미지 센서(120)의 전체 화소의 주파수 표현 영역보다 1/4 일 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 상기 제2 해상도인 경우 촬영된 결과 이미지를 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 상기 제2 해상도는 192Mp일 수 있다.
일 실시 예에서, 분포도 910과 분포도 915는 이미지 센서(120)에서 베이어 패턴으로 컬러 값을 출력하여 촬영한 경우의 영상의 히스토그램 값을 나타낸 것이다. 상기 베이어 패턴은 테트라 패턴에서 주변 픽셀 정보를 참조하여 보간을 통해 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 분포도 920과 분포도 925는 도 8의 실시 예에 기반하여 촬영한 경우의 영상의 히스토그램 값을 나타낸 것이다.
분포도 920은 분포도 910와 비교하여 봤을 때, 전체적으로 RGB 값이 더 높거나 비슷할 수 있다. 분포도 925는 분포도 915와 비교하여 봤을 때, 전체적으로 RGB 컬러 값의 강도 더 높거나 비슷할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 상기 제1 해상도의 1/4배인 제3 해상도인 경우, 단위 픽셀과 주파수 표현 영역을 나타낸 것이다. 일 실시 예에서 상기 제3 해상도는 12Mp일 수 있다.
일 실시 예에서, 도 10은 도 6에 비하여 단위 픽셀(1010)의 영역을 키운 것일 수 있다. 단위 픽셀(1010)의 영역은 이에 한정되지 않으며, 컬러의 위상 변화가 없는 한 더 키울 수 있다.
도 10의 (a)를 참조하면, 일 실시 예에서, 컬러 필터 어레이(310)는 제1 격자 패턴(실선)을 형성하는 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 컬러 필터들은 사각형의 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴(굵은 실선)을 가지는 픽셀 배열을 통해 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 컬러 필터 어레이(310)에서 단위 픽셀(1010)을 결정할 수 있다. 단위 픽셀(1010)은 상기 컬러 필터 어레이의 녹색(green) 필터를 둘러싼 4개의 개별 픽셀들에 외접하는 사각형일 수 있다. 단위 픽셀(1010)은 제2 격자 패턴에 대응하여 반복적으로 형성될 수 있다. 단위 픽셀(1010)의 영역은 컬러 필터 어레이(310)에 포함된 개별 녹색(green) 필터의 크기의 8배일 수 있다. 일 실시 예에서, 단위 픽셀(1010)은 녹색(green) 필터 영역의 4배, 청색(blue) 필터 영역의 2배, 적색(red) 필터 영역의 2배를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1010)은, 1개의 녹색 컬러 필터에 대응하는 제1 영역, 적색 컬러 필터에 대응하는 제2 영역, 청색 컬러 필터에 대응하는 제3 영역, 상기 적색 컬러 필터들 및 상기 청색 컬러 필터와 단위 픽셀(1010)이 접하는 것에 의해 정의되고 상기 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 외부에 해당하는 제4 영역을 포함할 수 있다. 상기 제4 영역은 녹색 컬러 필터의 일부분들에 대응할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 상기 적색(red) 필터에 대응하는 영역들을 비닝할 수 있다. 이미지 센서(120)는 상기 청색(blue) 필터에 대응하는 영역들을 비닝할 수 있다. 상기 비닝 과정은 이미지 시그널 프로세서(130)에서 수행될 수도 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 상기 비닝(binning)된 컬러 값들을 출력할 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(1010) 내 동일한 컬러 픽셀들의 컬러 값을 평균화하여 출력할 수 있다. 상기 비닝된 적색 컬러의 위상, 상기 비닝된 청색 컬러의 위상은 녹색 컬러와 위상과 동일할 수 있다. 이미지 센서(120)는 컬러의 위상 변화 없이 적색, 청색, 녹색을 출력할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 상기 출력된 이미지 데이터에 대하여 디모자이크 과정을 생략한 채 이미지 처리를 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(130)를 통해서 메모리 (220)에 저장되는 이미지의 화소 수는 녹색(green) 필터의 수의 1/4배일 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)의 화소 수가 96Mp 인 경우, 약 12Mp의 화소의 이미지가 메모리(220)에 저장될 수 있다.
도 10의 (b)를 참조하면, 녹색(green), 적색(red) 및 청색(blue)의 주파수 표현 영역(1021)은 이미지 센서(120)의 전체 화소의 주파수 표현 영역(1023)의 1/8일 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 촬영 해상도가 상기 제3 해상도인 경우 촬영된 결과 이미지를 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 상기 제3 해상도는 12Mp일 수 있다.
일 실시 예에서, 분포도 1100과 분포도 1115는 테트라 픽셀 구조에서 컬러 위상 시프트(shift) 없이 촬영한 경우의 영상의 히스토그램 값을 나타낸 것이다.
일 실시 예에서, 분포도 1120과 분포도 1125는 도 10의 실시 예에 기반하여 촬영한 경우의 영상의 히스토그램 값을 나타낸 것이다.
분포도 1120은 분포도 1110와 비교하여 봤을 때, 전체적으로 RGB 값의 강도가 비슷한 것을 알 수 있다. 분포도 1125는 분포도 1115와 비교하여 봤을 때, 전체적으로 RGB 값의 강도가 비슷한 것을 알 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 컬러 필터의 형태 및 배치를 나타낸 도면이다. 도 12에서 설명된 컬러 필터의 형태 및 배치는 도 13 내지 도 16에서 적용 또는 응용될 수 있다. 이하 도 13, 도 14 및 도 16에서 나타나는 실시 예들은 컬러 필터의 구조 및 배치에 변화를 주어 픽셀의 포화도를 변화시킨 것을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(120)에 포함된 컬러 필터 어레이는 크기가 다른 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)는 크기에 따라 감도가 다른, 감도가 낮은 작은 픽셀과 감도가 높은 큰 픽셀을 포함할 수 있다. 감도가 낮은 픽셀은 감도가 높은 큰 픽셀보다 컬러에 대한 포화(saturation)가 늦게 진행될 수 있다. 상기 감도가 낮은 작은 픽셀은 사각형의 컬러 필터에 대응되는 픽셀이고, 상기 감도가 높은 큰 픽셀은 팔각형의 컬러 필터에 대응되는 픽셀일 수 있다. 컬러에 대해 포화되는 속도가 늦어지는 경우 HDR(high dynamic range)이 늘어날 수 있다. HDR이 늘어나는 경우, 전자 장치(100)는 어두운 곳에서 밝은 곳까지 더 넓은 범위의 색이 표현된 이미지를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 컬러 필터 어레이는 제1 팔각 필터(1211) 내지 제5 팔각 필터(1215)를 포함하고, 제1 사각 필터(1221) 내지 제4 사각 필터(1224)를 포함할 수 있다. 상기 제1 팔각 필터(1211) 내지 제5 팔각 필터(1215), 및 제1 사각 필터(1221) 내지 제4 사각 필터(1224)는 컬러 필터를 의미할 수 있다. 상기 컬러는 RGB, RGBW, CYM 또는 CYMK일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 팔각 필터(1211)는 제1 길이를 가진 제1 변(edge)(1231), 제1 길이를 가진 제2 변(edge)(1233), 제1 길이를 가진 제3 변(edge)(1235), 제1 길이를 가진 제4 변(edge)(1237), 제2 길이를 가진 제1 변(edge)(1232), 제2 길이를 가진 제2 변(edge)(1234), 제2 길이를 가진 제3 변(edge)(1236) 및 제2 길이를 가진 제4 변(edge)(1238)을 포함할 수 있다. 상기 제1 길이는 상기 제2 길이와 동일한 길이일 수 있다. 상기 제1 길이는 상기 제2 길이보다 길 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 길이는 약 0.7um이고, 상기 제2 길이는 약 0.416um일 수 있다. 반대로, 상기 제1 길이는 상기 제2 길이보다 짧을 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 팔각 필터(1212)는 제1 팔각 필터(1211)와 제1 변(1232)을 공유할 수 있다. 제3 팔각 필터(1213)는 제1 팔각 필터(1211)와 제2 변(1234)을 공유할 수 있다. 제4 팔각 필터(1214)는 제1 팔각 필터(1211)와 제3 변(1236)을 공유할 수 있다. 제5 팔각 필터(1215)는 제1 팔각 필터(1211)와 제4 변(1238)을 공유할 수 있다. 제1 사각 필터(1221)는 제1 팔각 필터(1211)와 제1 변(1231)을 공유할 수 있다. 제2 사각 필터(1222)는 제1 팔각 필터(1211)와 제2 변(1233)을 공유할 수 있다. 제3 사각 필터(1223)는 제1 팔각 필터(1211)와 제3 변(1235)을 공유할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 팔각 필터(1212)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 대각선 방향(예: 제2 방향)에 위치할 수 있다. 제2 팔각 필터(1212)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 대각선 방향(예: 제2 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제2 팔각 필터(1212)의 중심(1242) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 팔각 필터(1213)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 대각선 방향(예: 제4 방향의 반대 방향)에 위치할 수 있다. 제3 팔각 필터(1213)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 대각선 방향(예: 제4 방향의 반대 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제3 팔각 필터(1213)의 중심(1243) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제4 팔각 필터(1214)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 대각선 방향(예: 제2 방향의 반대 방향)에 위치할 수 있다. 제4 팔각 필터(1214)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 대각선 방향(예: 제2 방향의 반대 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제4 팔각 필터(1214)의 중심(1244) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제5 팔각 필터(1213)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 대각선 방향(예: 제4 방향)에 위치할 수 있다. 제5 팔각 필터(1215)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 대각선 방향(예: 제4 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제5 팔각 필터(1215)의 중심(1245) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 사각 필터(1221)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 수직 방향(예: 제3 방향)에 위치할 수 있다. 제1 사각 필터(1221)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 수직 방향(예: 제3 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제1 사각 필터(1221)의 중심(1251) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 사각 필터(1222)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 수평 방향(예: 제1 방향)에 위치할 수 있다. 제2 사각 필터(1222)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 수평 방향(예: 제1 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제2 사각 필터(1222)의 중심(1252) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 사각 필터(1223)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 수직 방향(예: 제3 방향의 반대 방향)에 위치할 수 있다. 제3 사각 필터(1223)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 수직 방향(예: 제3 방향의 반대 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제3 사각 필터(1223)의 중심(1253) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제4 사각 필터(1224)는 제1 팔각 필터(1211)로부터 수평 방향(예: 제1 방향의 반대 방향)에 위치할 수 있다. 제4 사각 필터(1224)는 제1 팔각 필터(1211)와 맞닿아 배치될 수 있다. 상기 수평 방향(예: 제1 방향의 반대 방향)은 제1 팔각 필터(1211)의 중심(1241)에서 제4 사각 필터(1224)의 중심(1254) 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 팔각 필터(1212)의 중심(1242), 제3 팔각 필터(1213)의 중심(1243), 제4 팔각 필터(1214)의 중심(1244) 및 제5 팔각 필터(1215)의 중심(1245)이 이어진 단위 픽셀(1260)이 구성될 수 있다. 상기 단위 픽셀(1260)은 제1 팔각 필터(1211)를 포함할 수 있다. 상기 단위 픽셀(1260)은 제1 사각 필터(1221) 내지 제4 사각 필터(1224)의 1/2 부분을 포함할 수 있다. 상기 단위 픽셀(1260)은 제2 팔각 필터(1212) 내지 제5 팔각 필터(1215)의 1/4 부분을 포함할 수 있다. 상기 단위 픽셀(1260)의 테두리는 제1 사각 필터(1221)의 중심(1251), 제2 사각 필터(1222)의 중심(1252), 제3 사각 필터(1223)의 중심(1253) 및 제4 사각 필터(1224)의 중심(1254)과 중첩될 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1260)에 도 8의 내용이 적용될 수 있다. 단위 픽셀(1260)은 팔각 필터들에 내접하는 사각형으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 단위 픽셀(1260)은 제1 변(edge)(1232)의 중심점, 제2 변(edge)(1234)의 중심점, 제3 변(edge)(1236)의 중심점 및 제4 변(edge)(1238)의 중심점이 이어져 형성되는 사각형으로 정의될 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1260)에 도 10의 내용이 적용될 수 있다. 단위 픽셀(1260)은 다수의 사각형의 컬러 필터들 및 다수의 팔각형의 컬러 필터들에 외접하는 사각형으로 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 팔각 필터 내지 제5 팔각 필터(1211, 1212, 1213, 1214, 1215)는 녹색(green) 컬러 필터일 수 있다. 제2 사각 필터(1222) 및 제4 사각 필터(1224)는 적색(red) 컬러 필터일 수 있다. 제1 사각 필터(1221) 및 제3 사각 필터(1223)는 청색(blue) 컬러 필터일 수 있다. 이는 도 13에 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 팔각 필터(1211), 제1 사각 필터 내지 제4 사각 필터(1221, 1222, 1223, 1224)는 녹색(green) 컬러 필터일 수 있다. 제2 팔각 필터(1212) 및 제4 팔각 필터(1214)는 청색(blue) 컬러 필터일 수 있다. 제3 팔각 필터(1213) 및 제5 팔각 필터(1215)는 적색(red) 컬러 필터일 수 있다. 이는 도 14에 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 팔각 필터(1211), 제2 사각 필터(1222) 및 제4 사각 필터(1224)는 녹색(green) 컬러 필터일 수 있다. 제3 사각 필터(1223), 제3 팔각 필터(1213) 및 제5 팔각 필터(1215)는 적색(red) 컬러 필터일 수 있다. 제1 사각 필터(1221), 제2 팔각 필터(1212), 제4 팔각 필터(1214)는 청색(blue) 컬러 필터일 수 있다. 이는 도 16에 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 도 12과 같이 사각형의 컬러 필터들을 팔각형의 컬러 필터들 사이에 배치함으로써, HDR(high dynamic range)가 향상될 수 있다. 다시 말하면, 이미지를 촬영할 때 어두운 곳부터 밝은 곳까지 더 넓어진 밝기의 범위로 표현할 수 있다.
도 13는 일 실시 예에 따른 컬러 필터 어레이를 나타낸 것이다. 도 12에서의 설명이 도 13에 적용될 수 있다. 도 13의 단위 픽셀(1310)은 도 12의 단위 픽셀(1260)과 대응될 수 있다. 도 13에 기재된 1행, 1열은 컬러 필터 어레이의 적어도 하나의 모서리일 수 있다.
일 실시 예에서, 팔각형의 컬러 필터들은 녹색(green) 컬러 필터일 수 있다. 도 13을 참조하면, 팔각형의 컬러 필터들은 홀수행 x 홀수열 및 짝수행, 짝수열에 배치될 수 있다. 예를 들어, 팔각형의 컬러 필터들은 1x1, 3x5, 4x8 등에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 사각형의 컬러 필터들의 일부는 적색(red) 컬러 필터일 수 있다. 홀수행 x 짝수열에 배치된 사각형의 컬러 필터는 적색(red) 컬러 필터일 수 있다. 예를 들어, 1x2, 1x6, 7x2 등에 적색(red) 컬러 필터가 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 사각형의 컬러 필터들의 일부는 청색(blue) 컬러 필터일 수 있다. 짝수행 x 홀수열에 배치된 사각형의 컬러 필터는 청색(blue) 컬러 필터일 수 있다. 예를 들어, 2x5, 4x1, 6x3 등에 청색(blue) 컬러 필터가 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1310)은 중앙에 팔각형의 녹색(green) 컬러 필터를 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1310)은 단위 픽셀(1310)의 중심을 기준으로 대각선 방향(예: 제2 방향, 제2 방향의 반대 방향, 제4 방향 및 제4 방향의 반대 방향)에 팔각형의 녹색(green) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1310)은 단위 픽셀(1310)의 중심을 기준으로 수평 방향(예: 제1 방향 및 제1 방향의 반대 방향)에 사각의 적색(red) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1310)은 단위 픽셀(1310)의 중심을 기준으로 수직 방향(예: 제3 방향 및 제3 방향의 반대 방향)에 청색(blue) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1310)은 도 13에 도시된 것처럼 격자 패턴을 형성하며 반복적으로 배치될 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(1310)에 대응하는 컬러 값을 출력할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(1310)에 대응하는 컬러 값을 획득하여 이미지 처리를 할 수 있다.
일 실시 예에서, 도 13과 같이 사각형의 컬러 필터들을 팔각형의 컬러 필터들 사이에 배치하는 것은, 감도가 높은 녹색 컬러 필터가 이미지 센서의 다수의 면적을 차지하고 있으므로, 이미지 센서(120)의 감도를 높일 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 컬러 필터 어레이를 나타낸 것이다. 도 12에서의 설명이 도 14에 적용될 수 있다. 도 14의 단위 픽셀(1410)은 도 12의 단위 픽셀(1260)과 대응될 수 있다. 도 14에 기재된 1행, 1열은 컬러 필터 어레이의 적어도 하나의 모서리일 수 있다.
일 실시 예에서, 홀수행 또는 홀수열에 배치된 컬러 필터는 녹색(green) 컬러 필터일 수 있다. 상기 녹색(green) 컬러 필터는 팔각형 또는 사각형일 수 있다. 팔각형의 녹색 컬러 필터들은 홀수행 x 홀수열에 배치될 수 있다. 예를 들어, 팔각형의 녹색 컬러 필터들은 1x3, 3x7, 5x3 등에 배치될 수 있다. 사각형의 녹색 컬러 필터들은 홀수행 x 짝수열 및/또는 짝수행 x 홀수열에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 짝수행에 배치된 팔각형의 컬러 필터는 적색 또는 청색 컬러 필터일 수 있다. 짝수행에 배치된 팔각형의 컬러 필터는 적색 컬러 필터와 청색 컬러 필터가 하나씩 번갈아 가며 반복적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 2x2, 2x6, 2x10에는 적색 컬러 필터가 배치되고, 2x4, 2x8, 2x12에는 청색 컬러 필터가 배치될 수 있다. 상기 적색 컬러 필터와 상기 청색 컬러 필터는 컬러 필터 어레이 상에서 체커 보드(checker board) 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1410)은 중앙에 팔각형의 녹색(green) 컬러 필터를 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1410)은 단위 픽셀(1410)의 중심을 기준으로 대각선 방향(예: 제2 방향, 제2 방향의 반대 방향, 제4 방향 및 제4 방향의 반대 방향)에 팔각형의 녹색(green) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1410)은 단위 픽셀(1410)의 중심을 기준으로 수평 방향(예: 제1 방향 및 제1 방향의 반대 방향)에 사각의 적색(red) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1410)은 단위 픽셀(1410)의 중심을 기준으로 수직 방향(예: 제3 방향 및 제3 방향의 반대 방향)에 청색(blue) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1410)은 도 14에 도시된 것처럼 격자 패턴을 형성하며 반복적으로 배치될 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(1410)에 대응하는 컬러 값을 출력할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(1410)에 대응하는 컬러 값을 획득하여 이미지 처리를 할 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 컬러 필터 어레이를 베이어 패턴으로 구성한 경우, 시간 경과에 따른 R, G, B 컬러 값들의 포화도를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 이미지 센서(120)는 광 정보를 수신할 수 있고, 컬러 필터 어레이를 통해 컬러 값을 획득할 수 있다. 이미지 센서(120)에 포함된 픽셀들은 컬러 값에 따라 컬러에 대한 포화도를 다르게 가질 수 있다. 예를 들어, 녹색 컬러 값은 픽셀이 광 정보를 받고나서 4msec가 경과한 후에 포화 상태가 될 수 있다. 적색 컬러 값은 픽셀이 광 정보를 받고나서 8.5msec가 경과한 후에 포화 상태가 될 수 있다. 청색 컬러 값은 픽셀이 광 정보를 받고나서 9msec가 경과한 후에 포화 상태가 될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 픽셀들은 컬러 필터를 통해 광 정보를 수신한 후 일정 시간이 초과한 경우 컬러 값을 출력할 수 없다. 예를 들어, 상기 픽셀들은 컬러 필터를 통해 광 정보를 수신하고서 4msec가 경과한 경우 녹색 컬러 값을 표현할 수 없다. 상기 픽셀들은 컬러 필터를 통해 광 정보를 수신하고서 8.5msec가 경과한 경우 적색 컬러 값을 표현할 수 없다. 또는 상기 픽셀들은 컬러 필터를 통해 광 정보를 수신하고서 9msec가 경과한 경우 청색 컬러 값을 표현할 수 없다.
일 실시 예에서, 촬영 환경에 따라 컬러마다 포화되는 시간이 다를 수 있다. 예를 들어, 적색 조명에서 촬영하는 경우 적색은 다른 색상보다 더 빠르게 포화될 수 있다.
일 실시 예에서, 컬러 마다 포화되는 시간이 다른 경우, 색상 왜곡이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 15의 시간 축 5msec에서 녹색(green)은 이미 포화되어 있고, 적색(red)과 청색(blue)은 아직 포화되지 않을 수 있다. 하늘과 숲을 촬영하는 경우 RGB가 표현되어야 색 재현성이 높아지는데, 녹색 표현이 불완전하여 색 재현성이 떨어질 수 있다.
일 실시 예에서, 도 15의 그래프는 도 14를 설명하는데 참조될 수 있다. 예를 들어, 도 14의 사각형의 녹색 컬러 필터는 팔각형의 녹색 컬러 필터보다 작기 때문에 컬러의 포화가 늦을 수 있다. 따라서 이미지 시그널 프로세서(130)는 아직 포화가 되지 않은 사각형의 녹색 컬러 필터는 적색 및 청색의 컬러 필터와 함께 HDR 처리를 할 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 컬러 필터 어레이를 나타낸 것이다. 도 13에서의 설명이 도 16에 적용될 수 있다. 도 16의 단위 픽셀(1610)은 도 13의 단위 픽셀(1360)과 대응될 수 있다. 도 16에 기재된 1행, 1열은 컬러 필터 어레이의 적어도 하나의 모서리일 수 있다.
일 실시 예에서, 홀수행에 배치된 컬러 필터는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 짝수행에 배치된 컬러 필터는 청색 또는 적색 컬러 필터일 수 있다.
일 실시 예에서, 홀수행에 배치된 녹색 컬러 필터는 사각형의 컬러 필터 및 팔각형의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 홀수행에 배치된 팔각형의 컬러 필터 및 사각형의 컬러 필터는 하나씩 번갈아 가며 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 것처럼, 1행 1열에는 팔각형의 컬러 필터, 1행 2열에는 사각형의 컬러 필터, 1행 3열에는 팔각형의 컬러 필터, 1행 4열에는 사각형의 컬러 필터가 반복적으로 배치될 수 있다. 이와 같은 패턴은 홀수행인 3행, 5행, 7행 등에서도 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 짝수행에 배치된 사각형의 적색(red) 컬러 필터 1개와 상기 적색(red) 컬러 필터의 수평 방향(예: 제1 방향)에 접하는 팔각형의 적색(red) 컬러 필터 1개는 제1 세트를 구성할 수 있다. 짝수행에 배치된 사각형의 청색(blue) 컬러 필터 1개와 상기 청색(blue) 컬러 필터의 수평 방향(예: 제1 방향)에 접하는 팔각형의 청색(blue) 컬러 필터 1개는 제2 세트를 구성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 세트와 상기 제2 세트는 하나씩 번갈아 가며 반복적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 것처럼, 수평 방향(예: 제1 방향)으로 [제1 세트, 제2 세트, 제1 세트, 제2 세트...]와 같이 배치될 수 있다. 상기 제1 세트와 상기 제2 세트는 컬러 필터 어레이 상에서 체커 보드(checker board) 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1610)은 중앙에 팔각형의 녹색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1610)은 단위 픽셀(1610)의 중심을 기준으로 대각선 방향(예: 제4 방향 및 제4 방향의 반대 방향)에 적색 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1610)은 단위 픽셀(1610)의 중심을 기준으로 대각선 방향(예: 제2 방향 및 제2 방향의 반대 방향)에 청색 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1610)은 단위 픽셀(1610)의 중심을 기준으로 수평 방향(예: 제1 방향 및 제1 방향의 반대 방향)에 녹색 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1610)은 단위 픽셀(1610)의 중심을 기준으로 수직 방향(예: 제3 방향)에 청색(blue) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(1610)은 수직 방향(예: 제3 방향의 반대 방향)에 적색(red) 컬러 필터의 일부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 단위 픽셀(1610)은 도 16에 도시된 것처럼 격자 패턴을 형성하며 반복적으로 배치될 수 있다. 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(1610)에 대응하는 컬러 값을 출력할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(130)는 단위 픽셀(1610)에 대응하는 컬러 값을 획득하여 이미지 처리를 할 수 있다.
일 실시 예에서, 도 16을 참조하면, 녹색, 적색, 청색의 컬러 필터에 있어서, 이미지 센서(120)가 작은 크기의 컬러 필터(예: 사각형의 컬러 필터) 및 큰 크기의 컬러 필터(예: 팔각형의 컬러 필터)를 모두 포함하고 있으므로, 밝은 부분부터 어두운 부분까지 더 넓은 범위의 색 표현이 가능하다. 다시 말하면, 도 16과 같은 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(130)는 HDR(high dynamic range) 처리를 수행할 수 있다.
도 17은 다양한 실시 예에 기반하여 촬영된 이미지를 나타낸 것이다. (a)는 도 16의 실시 예에 기반하여 촬영한 이미지일 수 있다. (b)는 도 14의 실시 예에 기반하여 촬영한 이미지일 수 있다. (c)는 팔각형의 컬러 필터를 포함한 컬러 필터 어레이가 아닌 베이어 패턴의 컬러 필터 어레이에 기반하여 촬영한 이미지일 수 있다.
도 17을 참조하면, (a) (b)는 (c) 보다 밝은 부분 및 어두운 부분에 대한 색 표현을 더 명확하게 할 수 있다. (a)는 (b) 보다 밝은 부분과 어두운 부분에 대한 색 표현을 더 명확하게 할 수 있다. 예를 들어, (a)에서 송전탑(1710) 및 머리카락(1720)이 밝은 하늘 아래에서 뚜렷하게 보일 수 있다. 반대로 (c)에서 송전탑(1710) 및 머리카락(1720)이 밝은 하늘 아래에서 뚜렷하게 보이지 않을 수 있다.
도 18은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(1800) 내의 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))(1801)의 블럭도이다.
도 18을 참조하면, 네트워크 환경(1800)에서 전자 장치(1801)는 제 1 네트워크(1898)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1802)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(1899)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1804) 또는 서버(1808)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1801)는 서버(1808)를 통하여 전자 장치(1804)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1801)는 프로세서(1820), 메모리(1830), 입력 모듈(1850), 음향 출력 모듈(1855), 디스플레이 모듈(1860), 오디오 모듈(1870), 센서 모듈(1876), 인터페이스(1877), 연결 단자(1878), 햅틱 모듈(1879), 카메라 모듈(1880), 전력 관리 모듈(1888), 배터리(1889), 통신 모듈(1890), 가입자 식별 모듈(1896), 또는 안테나 모듈(1897)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(1801)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(1878))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(1876), 카메라 모듈(1880), 또는 안테나 모듈(1897))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1860))로 통합될 수 있다.
프로세서(예: 도 2의 프로세서(210))(1820)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1840))를 실행하여 프로세서(1820)에 연결된 전자 장치(1801)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1820)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1876) 또는 통신 모듈(1890))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1832)에 저장하고, 휘발성 메모리(1832)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1834)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(1820)는 메인 프로세서(1821)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1823)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1801)가 메인 프로세서(1821) 및 보조 프로세서(1823)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(1823)는 메인 프로세서(1821)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1823)는 메인 프로세서(1821)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(1823)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1821)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1821)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1821)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1821)와 함께, 전자 장치(1801)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1860), 센서 모듈(1876), 또는 통신 모듈(1890))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(1823)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(1880) 또는 통신 모듈(1890))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(1823)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(1801) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(1808))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(1830)는, 전자 장치(1801)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1820) 또는 센서 모듈(1876))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1840)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1830)는, 휘발성 메모리(1832) 또는 비휘발성 메모리(1834)를 포함할 수 있다.
프로그램(1840)은 메모리(1830)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1842), 미들 웨어(1844) 또는 어플리케이션(1846)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(1850)은, 전자 장치(1801)의 구성요소(예: 프로세서(1820))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1801)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(1850)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(1855)은 음향 신호를 전자 장치(1801)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(1855)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(1860)은 전자 장치(1801)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(1860)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1860)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1870)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(1870)은, 입력 모듈(1850)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(1855), 또는 전자 장치(1801)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(1876)은 전자 장치(1801)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(1876)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(1877)는 전자 장치(1801)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(1877)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(1878)는, 그를 통해서 전자 장치(1801)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(1878)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1879)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(1879)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1880)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(1880)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1888)은 전자 장치(1801)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(1888)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(1889)는 전자 장치(1801)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(1889)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1890)은 전자 장치(1801)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802), 전자 장치(1804), 또는 서버(1808)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1890)은 프로세서(1820)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(1890)은 무선 통신 모듈(1892)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1894)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(1898)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(1899)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(1804)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(1892)은 가입자 식별 모듈(1896)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(1898) 또는 제 2 네트워크(1899)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1801)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(1892)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1892)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1892)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1892)은 전자 장치(1801), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1804)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(1899))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(1892)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(1897)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(1897)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(1897)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(1898) 또는 제 2 네트워크(1899)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1890)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1890)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(1897)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(1897)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(1899)에 연결된 서버(1808)를 통해서 전자 장치(1801)와 외부의 전자 장치(1804)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(1802, 또는 1804) 각각은 전자 장치(1801)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1801)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(1802, 1804, 또는 1808) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1801)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1801)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(1801)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1801)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(1801)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 외부의 전자 장치(1804)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(1808)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부의 전자 장치(1804) 또는 서버(1808)는 제 2 네트워크(1899) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(1801)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 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 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시 예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1801)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1836) 또는 외장 메모리(1838))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(1840))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1801))의 프로세서(예: 프로세서(1820))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 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 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 19는 다양한 실시 예들에 따른, 카메라 모듈(1880)을 예시하는 블럭도(1900)이다.
도 19를 참조하면, 카메라 모듈(예: 도 1의 카메라 모듈(180))(1880)은 렌즈 어셈블리(예: 도 1의 렌즈 어셈블리(111))(1910), 플래쉬(1920), 이미지 센서(예: 도 1의 이미지 센서(120))(1930), 이미지 스태빌라이저(1940), 메모리(1950)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(예: 도 1의 이미지 시그널 프로세서(130))(1960)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1910)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1910)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(1880)은 복수의 렌즈 어셈블리(1910)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(1880)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)를 형성할 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(1910)들 중 일부는 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 어셈블리의 렌즈 속성들과 다른 하나 이상의 렌즈 속성들을 가질 수 있다. 렌즈 어셈블리(1910)는, 예를 들면, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다.
플래쉬(1920)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 플래쉬(1920)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(1930)는 피사체로부터 방출 또는 반사되어 렌즈 어셈블리(1910)를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(1930)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(1930)에 포함된 각각의 이미지 센서는, 예를 들면, CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서를 이용하여 구현될 수 있다.
이미지 스태빌라이저(1940)는 카메라 모듈(1880) 또는 이를 포함하는 전자 장치(1801)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(1910)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(1930)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(1930)의 동작 특성을 제어(예: 리드 아웃(read-out) 타이밍을 조정 등)할 수 있다. 이는 촬영되는 이미지에 대한 상기 움직임에 의한 부정적인 영향의 적어도 일부를 보상하게 해 준다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(1940)는, 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(1940)는 카메라 모듈(1880)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 카메라 모듈(1880) 또는 전자 장치(1801)의 그런 움직임을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(1940)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. 메모리(1950)는 이미지 센서(1930)를 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: Bayer-patterned 이미지 또는 높은 해상도의 이미지)는 메모리(1950)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 표시 장치(1860)를 통하여 프리뷰 될 수 있다. 이후, 지정된 조건이 만족되면(예: 사용자 입력 또는 시스템 명령) 메모리(1950)에 저장되었던 원본 이미지의 적어도 일부가, 예를 들면, 이미지 시그널 프로세서(1960)에 의해 획득되어 처리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메모리(1950)는 메모리(1830)의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.
이미지 시그널 프로세서(1960)는 이미지 센서(1930)를 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(1950)에 저장된 이미지에 대하여 하나 이상의 이미지 처리들을 수행할 수 있다. 상기 하나 이상의 이미지 처리들은, 예를 들면, 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 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 이미지 시그널 프로세서(1960)는 카메라 모듈(1880)에 포함된 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 이미지 센서(1930))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(1960)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(1950)에 다시 저장되거나 카메라 모듈(1880)의 외부 구성 요소(예: 메모리(1830), 표시 장치(1860), 전자 장치(1802), 전자 장치(1804), 또는 서버(1808))로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(1960)는 프로세서(1820)의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(1820)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(1960)가 프로세서(1820)와 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(1960)에 의해 처리된 적어도 하나의 이미지는 프로세서(1820)에 의하여 그대로 또는 추가의 이미지 처리를 거친 후 표시 장치(1860)를 통해 표시될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1801)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(1880)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈(1880)들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 상기 복수의 카메라 모듈(1880)들 중 적어도 하나는 전면 카메라이고, 적어도 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)을 포함하는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서(120), 및 상기 이미지 센서(120)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀(예: 도 5의 단위 픽셀(510))을 통해 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 상기 단위 픽셀에 대응되는 서로 상이한 컬러의 컬러 필터들은 적어도 둘 이상일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 픽셀 배열의 단위 픽셀(예: 도 6의 단위 픽셀(610))은 상기 컬러 필터 어레이의 제1 컬러 필터에 외접하는 사각형일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 컬러 필터는 녹색(green) 컬러 필터, 황색(yellow) 컬러 필터, 백색(white) 컬러 필터 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 픽셀(예: 도 6의 단위 픽셀(610))은, 상기 제1 컬러 필터에 대응하는 제1 영역, 상기 제1 컬러 필터와 상기 단위 픽셀이 접하는 것에 의해 정의되고 상기 제1 영역의 외부에 해당하는 제2 영역, 제3 영역, 제4 영역, 및 제5 영역을 포함할 수 있다. 상기 제2 영역 및 상기 제4 영역에는 제2 컬러 필터의 일부분이 대응될 수 있다. 상기 제3 영역 및 상기 제5 영역에는 제3 컬러 필터의 일부분이 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 영역과 상기 제4 영역은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 마주보며 배치될 수 있다. 상기 제3 영역 및 상기 제5 영역은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 마주보며 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 영역과 상기 제4 영역 간 중심점, 상기 제3 영역과 제5 영역 간 중심점, 상기 제1 영역의 중심점이 일치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제3 컬러 필터의 컬러는 상이할 수 있다. 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제3 컬러 필터의 컬러는 각각 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 황색(yellow), 선녹색(emerald), 백색(white), 청록색(cyan), 마젠타(magenta) 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 픽셀 배열의 단위 픽셀(예: 도 10의 단위 픽셀(1010))은 상기 컬러 필터 어레이의 제1 컬러 필터를 둘러싼 4개의 개별 컬러 필터들에 외접하는 사각형일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 단위 픽셀(예: 도 10의 단위 픽셀(1010))의 영역은 상기 개별 컬러 필터의 크기의 8배일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 단위 픽셀(예: 도 10의 단위 픽셀(1010))은 상기 제1 컬러 필터 영역의 4배, 제2 컬러 필터 영역의 2배, 제3 컬러 필터 영역의 2배를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 있어서, 전자 장치(100)는 제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)을 포함하는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서(120), 및 상기 이미지 센서(120)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀(예: 도 8의 단위 픽셀(810))을 통해 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 상기 픽셀 배열의 단위 픽셀들(예: 도 8의 단위 픽셀(810, 820, 830, 840, 850 등))은, 상기 복수의 컬러 필터들에 포함되는 개별 컬러 필터(each color filter)에 내접하는 사각형에 해당하는 제1 영역, 상기 제1 영역을 제외한 사각형에 해당하는 제2 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 상기 제1 영역을 통해 제1 컬러 값을 출력하고, 상기 제2 영역을 통해 제2 컬러 값 및 제3 컬러 값 중 적어도 하나 이상을 출력할 수 있다. 상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 픽셀(예: 도 8의 단위 픽셀(810))의 영역은 상기 개별 컬러 필터의 크기의 1/2배일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 컬러 필터들의 조합은 적색(red) 컬러 필터, 녹색(green) 컬러 필터, 청색(blue) 컬러 필터의 조합일 수 있다. 컬러 필터들의 조합은 적색(red) 컬러 필터, 녹색(green) 컬러 필터, 청색(blue) 컬러 필터 및 백색(white) 컬러 필터의 조합일 수 있다. 컬러 필터들의 조합은 청록색(cyan) 컬러 필터, 황색(yellow) 컬러 필터, 자홍색(magenta) 컬러 필터의 조합일 수 있다. 컬러 필터들의 조합은 청록색(cyan) 컬러 필터, 황색(yellow) 컬러 필터, 자홍색(magenta) 컬러 필터, 백색(white) 컬러 필터의 조합일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 격자 패턴 및 상기 제2 격자 패턴은 사각형이 반복된 패턴일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 컬러 필터 어레이, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서(120), 및 상기 이미지 센서(120)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터 어레이는 팔각형의 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)과 사각형의 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀(예: 도 12의 단위 픽셀(1260))을 통해 이미지 데이터를 획득하고, 상기 단위 픽셀(예: 도 12의 단위 픽셀(1260))에 대응되는 컬러 필터들의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 팔각형의 복수의 컬러 필터들은, 제1 크기를 가진 제1 팔각 필터(1211), 제2 팔각 필터(1212), 제3 팔각 필터(1213), 제4 팔각 필터(1214), 제5 팔각 필터(1215)를 포함할 수 있다. 상기 사각형의 복수의 컬러 필터들은 제2 크기를 가진 제1 사각 필터(1221), 제2 사각 필터(1222), 제3 사각 필터(1223) 및 제4 사각 필터(1224)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 팔각 필터(1241)는 제1 길이를 가지고 서로 이격되는 제1 변(1232), 제3 변(1234), 제5 변(1236), 및 제7 변(1238), 및 제2 길이를 가지고 상기 제1 변(1232), 상기 제3 변(1234), 상기 제5 변(1236), 상기 제7 변(1238) 사이를 각각 연결하는 제2 변(1231), 제4 변(1233), 제6 변(1235), 및 제8 변(1237)을 포함할 수 있다. 상기 제2 팔각 필터(1212), 상기 제3 팔각 필터(1213), 상기 제4 팔각 필터(1214), 및 상기 제5 팔각 필터(1215)는 각각 상기 제1 변(1232), 상기 제3 변(1234), 상기 제5 변(1236), 및 상기 제7 변(1238)과 접할 수 있다.
상기 제1 사각 필터(1221), 상기 제2 사각 필터(1222), 상기 제3 사각 필터(1223), 및 상기 제4 사각 필터(1224)는 각각 상기 제2 변(1231), 상기 제4 변(1233), 상기 제6 변(1235), 및 상기 제8 변(1237)과 접할 수 있다. 상기 픽셀 배열의 단위 픽셀(예: 도 12의 단위 픽셀(1260))은 상기 제2 팔각 필터(1212)의 중심(1242), 상기 제3 팔각 필터(1213)의 중심(1243), 상기 제4 팔각 필터(1214)의 중심(1244), 상기 제5 팔각 필터(1215)의 중심(1245)을 연결하는 사각형으로 정의될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 팔각 필터(1212) 내지 상기 제5 팔각 필터(1215)는 제1 컬러의 필터이고, 상기 제1 사각 필터(1221) 및 상기 제3 사각 필터(1223)는 제2 컬러의 필터이고, 상기 제2 사각 필터(1222) 및 상기 제4 사각 필터(1224)는 제3 컬러의 필터이고, 프로세서(210)는 상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 팔각 필터 및 상기 제4 팔각 필터는 제1 컬러의 필터이고, 상기 제3 팔각 필터 및 상기 제5 팔각 필터는 제2 컬러의 필터이고, 상기 제1 사각 필터 내지 상기 제4 사각 필터는 제3 컬러의 필터이고, 프로세서(210)는 상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 팔각 필터, 상기 제4 팔각 필터 및 상기 제1 사각 필터는 제1 컬러의 필터이고, 상기 제3 팔각 필터, 상기 제5 팔각 필터 및 상기 제3 사각 필터는 제2 컬러의 필터이고, 상기 제2 사각 필터 및 상기 제4 사각 필터는 제3 컬러의 필터이고, 프로세서(210)는 상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)을 포함하는 컬러 필터 어레이;
    상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀을 통해 이미지 데이터를 획득하고,
    상기 단위 픽셀에 대응되는 서로 상이한 컬러의 컬러 필터들은 적어도 둘 이상인, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 배열의 단위 픽셀은 상기 컬러 필터 어레이의 제1 컬러 필터에 외접하는 사각형인, 전자 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 컬러 필터는 녹색(green) 컬러 필터, 황색(yellow) 컬러 필터, 백색(white) 컬러 필터 중 적어도 하나인, 전자 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 단위 픽셀은, 상기 제1 컬러 필터에 대응하는 제1 영역, 상기 제1 컬러 필터와 상기 단위 픽셀이 접하는 것에 의해 정의되고 상기 제1 영역의 외부에 해당하는 제2 영역, 제3 영역, 제4 영역, 및 제5 영역을 포함하고,
    상기 제2 영역 및 상기 제4 영역에는 제2 컬러 필터의 일부분이 대응되고,
    상기 제3 영역 및 상기 제5 영역에는 제3 컬러 필터의 일부분이 대응되는, 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제4 영역은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 마주보며 배치되고, 상기 제3 영역 및 상기 제5 영역은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 마주보며 배치되는, 전자 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제4 영역 간 중심점, 상기 제3 영역과 제5 영역 간 중심점, 상기 제1 영역의 중심점이 일치하는, 전자 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 컬러 필터 및 상기 제3 컬러 필터의 컬러는 상이하고,
    상기 제2 컬러 필터 및 상기 제3 컬러 필터의 컬러는 각각 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 황색(yellow), 선녹색(emerald), 백색(white), 청록색(cyan), 마젠타(magenta) 중 적어도 하나인, 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 배열의 단위 픽셀은 상기 컬러 필터 어레이의 제1 컬러 필터를 둘러싼 4개의 개별 컬러 필터들에 외접하는 사각형인, 전자 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 단위 픽셀의 영역은 상기 개별 컬러 필터의 크기의 8배인, 전자 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 단위 픽셀은 상기 제1 컬러 필터 영역의 4배, 제2 컬러 필터 영역의 2배, 제3 컬러 필터 영역의 2배를 포함하는, 전자 장치.
  11. 전자 장치에 있어서,
    제1 격자 패턴을 형성하는 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)을 포함하는 컬러 필터 어레이;
    상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 격자 패턴과 45도를 이루는 제2 격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀을 통해 이미지 데이터를 획득하고,
    상기 픽셀 배열의 단위 픽셀들은, 상기 복수의 컬러 필터들에 포함되는 개별 컬러 필터(each color filter)에 내접하는 사각형에 해당하는 제1 영역, 상기 제1 영역을 제외한 사각형에 해당하는 제2 영역을 포함하는, 전자 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    이미지 센서는 상기 제1 영역을 통해 제1 컬러 값을 출력하고, 상기 제2 영역을 통해 제2 컬러 값 및 제3 컬러 값 중 적어도 하나 이상을 출력하고,
    상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현하는, 전자 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 단위 픽셀의 영역은 상기 개별 컬러 필터의 크기의 1/2배인, 전자 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    컬러 필터들의 조합은 적색(red) 컬러 필터, 녹색(green) 컬러 필터, 청색(blue) 컬러 필터의 조합이거나,
    적색(red) 컬러 필터, 녹색(green) 컬러 필터, 청색(blue) 컬러 필터 및 백색(white) 컬러 필터의 조합이거나,
    청록색(cyan) 컬러 필터, 황색(yellow) 컬러 필터, 자홍색(magenta) 컬러 필터의 조합이거나
    청록색(cyan) 컬러 필터, 황색(yellow) 컬러 필터, 자홍색(magenta) 컬러 필터, 백색(white) 컬러 필터의 조합 중 적어도 하나인, 전자 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 격자 패턴 및 상기 제2 격자 패턴은 사각형이 반복된 패턴인, 전자 장치.
  16. 전자 장치에 있어서,
    컬러 필터 어레이;
    상기 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 컬러 필터 어레이는,
    팔각형의 복수의 컬러 필터들(a plurality of color filters)과 사각형의 복수의 컬러 필터들을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    격자 패턴을 가지는 픽셀 배열의 단위 픽셀을 통해 이미지 데이터를 획득하고, 상기 단위 픽셀에 대응되는 컬러 필터들의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현하는, 전자 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 팔각형의 복수의 컬러 필터들은, 제1 크기를 가진 제1 팔각 필터, 제2 팔각 필터, 제3 팔각 필터, 제4 팔각 필터, 제5 팔각 필터를 포함하고,
    상기 사각형의 복수의 컬러 필터들은 제2 크기를 가진 제1 사각 필터, 제2 사각 필터, 제3 사각 필터 및 제4 사각 필터를 포함하고,
    상기 제1 팔각 필터는,
    제1 길이를 가지고 서로 이격되는 제1 변, 제3 변, 제5 변, 및 제7 변, 및
    제2 길이를 가지고 상기 제1 변, 상기 제3 변, 상기 제5 변, 상기 제7 변 사이를 각각 연결하는 제2 변, 제4 변, 제6 변, 및 제8 변을 포함하고,
    상기 제2 팔각 필터, 상기 제3 팔각 필터, 상기 제4 팔각 필터, 및 상기 제5 팔각 필터는 각각 상기 제1 변, 상기 제3 변, 상기 제5 변, 및 상기 제7 변과 접하고,
    상기 제1 사각 필터, 상기 제2 사각 필터, 상기 제3 사각 필터, 및 상기 제4 사각 필터는 각각 상기 제2 변, 상기 제4 변, 상기 제6 변, 및 상기 제8 변과 접하고,
    상기 픽셀 배열의 단위 픽셀은 상기 제2 팔각 필터의 중심, 상기 제3 팔각 필터의 중심, 상기 제4 팔각 필터의 중심, 상기 제5 팔각 필터의 중심을 연결하는 사각형으로 정의되는, 전자 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 팔각 필터 내지 상기 제5 팔각 필터는 제1 컬러의 필터이고, 상기 제1 사각 필터 및 상기 제3 사각 필터는 제2 컬러의 필터이고, 상기 제2 사각 필터 및 상기 제4 사각 필터는 제3 컬러의 필터이고,
    상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현하는, 전자 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 팔각 필터 및 상기 제4 팔각 필터는 제1 컬러의 필터이고, 상기 제3 팔각 필터 및 상기 제5 팔각 필터는 제2 컬러의 필터이고, 상기 제1 사각 필터 내지 상기 제4 사각 필터는 제3 컬러의 필터이고,
    상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현하는, 전자 장치.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 팔각 필터, 상기 제4 팔각 필터 및 상기 제1 사각 필터는 제1 컬러의 필터이고, 상기 제3 팔각 필터, 상기 제5 팔각 필터 및 상기 제3 사각 필터는 제2 컬러의 필터이고, 상기 제2 사각 필터 및 상기 제4 사각 필터는 제3 컬러의 필터이고,
    상기 제1 컬러 내지 상기 제3 컬러의 조합을 통해 가시광선의 모든 영역을 표현하는, 전자 장치.

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