KR20220115493A

KR20220115493A - 이미지 센서를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법

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Publication number: KR20220115493A
Application number: KR1020210072286A
Authority: KR
Inventors: 문인아; 박재형; 슈이치 시모카와; 윤여탁; 강가왕; 김동수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-08-17

Abstract

본 개시에 따른 일 실시 예에서는, 복수 개의 단위 픽셀들을 포함하는 이미지 센서, 각 단위 픽셀은 4개 이상의 PD들(photo diodes)을 포함하고 상기 PD들은 제1 방향 및 상기 제1 방향에 상이한 제2 방향으로 인접하게 배치되며, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고, 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃하여 제2 ADC를 수행하고, 상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하고, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하고, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출하는 전자 장치가 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

이미지 센서를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING IMAGE SENSOR AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 개시의 실시 예들은 이미지 센서를 포함하는 전자 장치에서 자동 초점 기능을 수행하는 기술에 관한 것이다.

고해상도 모드가 요구됨에 따라 이미지 센서를 이용하여 포커스 성능을 개선하기 위한 방안들이 제시되고 있다. 최근에는 카메라 실장 구조의 제약에 따라 픽셀의 크기를 줄이며 화소의 수를 높이는 방향으로 이미지 센서들이 개발되고 있다. 이러한 방향으로 제시되면서 픽셀 사이즈를 줄이기 위한 방법들이 고안되고 있다. 특히, 단순히 고화소 모드만이 아닌 높은 포커스 성능을 가진 이미지 센서까지 요구되면서 위상 차 검출이 가능한 픽셀 구조가 제시되고 있다.

한편, 지금까지의 AF(auto focus) 방식에서는 2x1 픽셀 구조의 두개의 PD(photodiode)가 1 개의 마이크로 렌즈 아래에 배치되고, 왼쪽 데이터 및 오른쪽 데이터로 분류되어 둘 간의 위상 차이로 포커스를 맞추는 형태로 자동 초점 기능이 수행되었다. 그러나, PD의 사이즈가 작아지면서 고해상도를 가질 수 있는 구조에 대한 요구가 높아짐에 따라 2x1 구조가 아닌 2x2 픽셀 구조의 4개의 PD를 1개의 마이크로 렌즈로 공유하는 형태가 제안되고 있으며 이 경우 높은 고해상도를 가질 수 있다는 장점과 함께 좌, 우 그리고 위, 아래의 위상 차이를 알 수 있어 최근 이미지 센서에서 요구되는 사항이다.

한편, 4PD 구조는 4개의 PD가 1개의 FD(Floating Diffusion)로 공유되고 있기 때문에 4개의 PD가 1번씩은 리드아웃 되어야 하며 이미 읽어낸 PD의 값은 다시 중복으로 리드아웃 할 수 없다.

이러한 제한을 극복하기 위하여 ADC(analog-to-digital converter) 횟수를 늘림으로써 좌, 우, 위, 아래에 대한 데이터를 이용하여 각 디스패리티(disparity)를 검출하게 되는데, 이러한 경우 프레임 레이트(frame rate)에 영향을 주어 빠른 이미지 데이터 전송이 어려울 수 있다.

반면에 이러한 프레임 레이트 손실을 막기 위해 기존과 같은 좌, 우 혹은 위, 아래와 같이 한 방향의 위상 차이 만을 이용하면, 좌, 우, 위, 아래 간의 위상 차이를 보는 방법보다 정확도가 낮아질 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치는, 복수 개의 단위 픽셀들을 포함하는 이미지 센서, 각 단위 픽셀은 4개 이상의 PD들(photo diodes)을 포함하고 상기 PD들은 제1 방향 및 상기 제1 방향에 상이한 제2 방향으로 인접하게 배치되며, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고, 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃하여 제2 ADC를 수행하고, 상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하고, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하고, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 상기 전자 장치의 이미지 센서에 포함된 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하는 동작, 상기 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하는 동작, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직하며, 상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하는 동작, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하는 동작 및 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 다양한 실시 예에 서의 전자 장치 및 방법은 여러 방향의 위상 차이를 확보하면서도 프레임 레이트 손실을 줄임으로써 AF 성능을 향상시킬 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 전자 장치 및 카메라 모듈에 대한 구조를 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 주요 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 자동 초점을 위한 프로세서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이미지 센서가 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(photo diodes)을 포함하는 단위 픽셀을 포함하는 경우 ADC를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이미지 센서가 4x4 배열을 가지는 16개의 PD들(photo diodes)이 동일한 컬러 필터를 공유하는 경우 ADC를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 ADC를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 서로 다른 단위 픽셀 그룹에 대하여 다른 순서로 픽셀을 리드아웃 하는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 제1 방향 및 제2 방향으로의 신뢰성을 비교함에 따라 ADC 모드를 정하는 것을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 액츄에이터의 위치에 따른 디스패리티(disparity)를 나타낸 그래프이다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 카메라 모듈을 예시하는 블록도이다.

도 1은 일 실시 예에 따른 전자 장치(100) 및 카메라 모듈(180)에 대한 구조를 도시한다.

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, 예를 들어, 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 예에 따르면, 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 예에 따르면, 곡면 영역은 전자 장치(100)의 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(161), 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 예에 따르면, 디스플레이(110)의 제1 영역(170)에는 사용자의 지문 인식을 위한 지문 센서(171)가 배치될 수 있다. 지문 센서(171)는 디스플레이(110)의 아래층에 배치됨으로써, 사용자에 의해 시인되지 않거나, 시인이 어렵게 배치될 수 있다. 또한, 디스플레이(110)의 일부 영역에는 지문 센서(171) 외에 추가적인 사용자/생체 인증을 위한 센서가 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(infrared) 센서가 디스플레이(110)의 일 영역을 통해 노출되거나, 베젤(190)의 일 영역을 통해 노출되도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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. 또 다른 실시 예(미도시)에서, 디스플레이(110)는 제2 영역(160)의 배면에, 오디오 모듈, 센서 모듈(예: 센서(163)), 카메라 모듈(예: 전면 카메라(161)), 및 발광 소자(미도시) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(100)의 전면 및/또는 측면에, 카메라 모듈이 상기 전면 및/또는 상기 측면을 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전면 카메라(161)는 제2 영역(160)으로 시각적으로 노출되지 않는, 감춰진 디스플레이 배면 카메라(under display camera; UDC)일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 예에 따르면, 제1 전면 카메라와 제2 전면 카메라는 동등한 사양(예: 화소)을 가지는 동종의 카메라일 수 있으나, 다른 실시 예에서, 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. 상기 언급된 전면 카메라에 대한 설명은 전자 장치(100)의 후면 카메라에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 플래시와 같이 촬영을 보조하는 각종 하드웨어나 센서(163)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 피사체와 전자 장치(100) 사이의 거리를 감지하기 위한 거리 센서(예: TOF 센서)를 포함할 수 있다. 상기 거리 센서는 전면 카메라(161) 및/또는 후면 카메라와 별도로 배치되거나, 전면 카메라(161) 및/또는 후면 카메라에 포함되도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 예에 따르면, 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 추가적인 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 방향 또는 세로 방향으로 폴딩이 가능한 폴더블 전자 장치나, 롤링이 가능한 롤러블 전자 장치나, 태블릿 또는 노트북에도 본 개시의 기술적 사상이 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(infrared cut filter)(115), 이미지 센서(120), 및 이미지 시그널 프로세서(ISP, image signal processor)(130)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 렌즈 어셈블리(111)는 전면 카메라(161)와 후면 카메라에 따라 렌즈의 개수, 배치, 종류 등이 서로 다를 수 있다. 렌즈 어셈블리(111)의 타입에 따라 전면 카메라(161)와 후면 카메라는 서로 다른 특성(예: 초점 거리, 최대 배율)을 가질 수 있다. 상기 렌즈는 광축을 따라 전, 후로 움직일 수 있으며, 초점 거리를 변화시켜 피사체가 되는 대상 객체가 선명하게 찍힐 수 있도록 동작할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 광축 상에 정렬된 적어도 하나 이상의 렌즈를 실장하는 경통과, 광축(미도시)을 중심으로 상기 경통의 둘레를 둘러싸는 적어도 하나의 코일 및/또는 마그넷을 실장하는 하우징(113)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하우징(113)에 포함된 적어도 하나의 코일 및/또는 마그넷을 이용하여, 이미지 센서(120)로 획득되는 이미지의 안정화 기능(예: optical image stabilization; OIS)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 카메라 모듈(180)은, 프로세서의 제어 하에, 적어도 하나의 코일을 통과하는 전류의 방향 및/또는 세기를 제어하여 전자기력을 제어할 수 있고, 전자기력에 의한 로렌츠 힘을 이용하여 렌즈 어셈블리(111) 및 렌즈 어셈블리(111)를 포함하는 렌즈 캐리어(미도시)의 적어도 일부를 광축(미도시)과 실질적으로 수직인 방향으로 이동(또는, 회전)할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 이미지 안정화 기능을 위해 다른 방식을 사용할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(180)은 디지털 흔들림 보정(video digital image stabilization, VDIS)을 이용할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 이미지 센서(120)의 데이터 출력 값에 소프트웨어적인 처리를 수행하여, 영상 흔들림을 보정하는 방식을 포함할 수 있다. 예를 들면, 카메라 모듈(180)은 디지털 흔들림 보정인 VDIS를 통해 영상의 프레임과 프레임 간의 차이(different image)를 기반으로 움직임 벡터를 추출하고, 이미지 처리를 통해 선명도를 증가시킬 수 있다. 또한, 카메라 모듈(180)은 VDIS를 통해 영상에 기반하여 움직임 벡터를 추출하여, 전자 장치(100)의 흔들림 외에 피사체 자체의 움직임에 대해서도 흔들림으로 인식할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 인쇄회로기판(140)(예: PCB(printed circuit board), PBA(printed board assembly), FPCB(flexible PCB), 또는 RFPCB(rigid-flexible PCB))의 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)이 사용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서일 수 있다. 이미지 센서(120)에는 복수의 개별 픽셀들(pixels)이 집적되며, 각 개별 픽셀은 마이크로 렌즈(micro lens), 컬러 필터 및 PD(photodiode)를 포함할 수 있다. 각 개별 픽셀은 일종의 광 검출기로서 입력되는 광을 전기적 신호로 변환시킬 수 있다. 상기 광 검출기는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(120)는 렌즈 어셈블리(111)를 통해 수광된 빛이 수광 소자의 광전 효과를 통해 발생시킨 전류를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 각 개별 픽셀은 광전 변환 소자(photoelectric transformation element)(또는 광 감지 소자(position sensitive detector; PSD))와 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(130)와 이미지 센서(120)가 물리적으로 구분된 경우, 적절한 규격을 따르는 센서 인터페이스(interface)가 이미지 센서(120)와 이미지 시그널 프로세서(130)를 전기적으로 연결할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 보정을 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) 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 여기서, 명암대비(contrast), 선명도(sharpness), 채도(saturation) 조정 절차는 YUV 색 공간(color space)에서 실행되고, 디더링 절차(dithering procedure)는 RGB(Red, Green, Blue) 색 공간에서 실행될 수 있다. 상기 전처리 과정 중 일부는 상기 후처리 과정에서 수행되거나, 상기 후처리 과정 중 일부는 상기 전처리 과정에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 전처리 과정 중 일부는 후처리에서의 과정 중 일부와 중복될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 카메라(161)는 후면 카메라의 카메라 모듈(180)에 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 예에 따르면, 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 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(130)와 이미지 센서(120)가 물리적으로 구분된 경우, 규격에 맞는 센서 인터페이스가 있을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 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 예에 따르면, 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 예에 따르면, 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 예에 따르면, 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 예에 따르면, 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 이미지 센서(120)의 픽셀 어레이의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 이미지 센서(120)는, 복수 개의 단위 픽셀(310)들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 각 단위 픽셀(310)은 4 이상의 포토 다이오드(313)들(photo diodes, PD)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 단위 픽셀(310)들은 빛이 입사하는 방향에 대응하는 Z 축에 수직한 평면에 위치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 단위 픽셀(310)들의 제1 방향(예: X 축의 방향)은 단위 픽셀(310)의 제2 방향(예: Y 축의 방향)과 수직할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 방향(예: X 축의 방향)과 제2 방향(예: Y 축의 방향)은 Z 축의 방향에 수직할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀(310) 각각은, 마이크로 렌즈(311), 컬러 필터(312) 및 복수의 포토 다이오드(313)들 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각은, 수광 소자로도 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들은 다중 포토 다이오드로도 지칭될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 마이크로 렌즈(311)는, 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광을 집광할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마이크로 렌즈(311)는, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각에 광이 도달하도록 상기 마이크로 렌즈(311)에 입사된 광의 경로를 조절할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 컬러 필터(312)는 미리 지정된 색(또는, 컬러 채널)의 광을 통과시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각의 컬러 필터(312)는, 미리 지정된 패턴(예: 베이어 패턴)에 따라, 미리 지정된 색(예: 적색, 청색, 또는 녹색) 중 하나의 색(예: 적색)의 광을 통과시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 컬러 필터(312)는 미리 지정된 색(또는, 컬러 채널) 이외의 색의 광을 차단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들은 4개 이상일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각은 입사된 광에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각은, 광전 효과에 기반하여 입사된 광에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각은, 광전 효과에 기반하여 입사된 광의 세기(또는, 조도)에 대응하는 값을 출력할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각은, 광전 효과에 기반하여 입사된 광의 세기(또는, 조도)에 따른 전하를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(313)들 각각은, 생성된 전하의 양에 따른 전류를 출력할 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서(120)의 단위 픽셀(310)의 회로도이다.

일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀(310)은 복수의 PD(410)들, 각 PD(410)에 대응하는 TG(transfer gate)들(420), FD(floating diffusion)(430), SF(source follower)(450), row select(이하, SEL)(460) 및 RST(reset gate)(470)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀(310)은 4개의 PD(410)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 단위 픽셀(310)은 2x2 배열을 가지는 4개의 PD(예: 제1 PD(411), 제2 PD(412), 제3 PD(413), 및 제4 PD(414))를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀(310)은 2x2 배열을 가지는 4개의 PD(410) 및 상기 4개의 PD(410)와 연결되는 적어도 1개의 FD(430)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 단위 픽셀(310)은 마이크로 렌즈 단위 또는 컬러 필터 단위를 의미할 수 있다. 본 문서에서는 단위 픽셀(310)이 2x2 배열을 가지는 4개의 PD(410)를 포함하는 것을 전제로 설명되었으나, 이는 하나의 예시로서 통상의 기술자에 의해 구현 가능한 다양한 실시 예들이 가능하다.

일 실시 예에 따르면, 노출 시간 동안 PD(410)에 축적되는 전하는, TG(420)가 on인 상태에서 FD(430)로 이동할 수 있다. 예를 들면, 제1 PD(411)에 축적된 전하는 제1 TG(421)가 on인 상태에서 FD(430)로 이동될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 FD(430)로 이동된 전하에 대응하는 아날로그 데이터(analog data)를 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 아날로그 데이터는 노출 시간 동안 PD(410)에 축적된 전하의 양에 대한 정보를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(310)을 통해 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(120)는 TG(420)를 제어하여 PD(410) 중 적어도 하나를 통해 획득된 광량 데이터에 대응하는 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(120)는 노출 시간동안 제1 PD(411), 제2 PD(412), 제3 PD(413), 및 제4 PD(414)를 통해 광량 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 센서(120)가 제1 TG(421)를 on으로 전환하는 경우, 이미지 센서(120)는 제1 PD(411)를 통해 획득한 광량 데이터를 기반으로 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 센서(120)가 제1 TG(421), 제2 TG(422), 제3 TG(423), 및 제4 TG(424)를 on으로 전환하는 경우, 이미지 센서(120)는 1 PD(411), 제2 PD(412), 제3 PD(413), 및 제4 PD(414)를 통해 획득한 광량 데이터를 기반으로 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.

일 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 4개의 PD(410) 중 어느 하나의 PD를 통해 획득한 광량 데이터를 기반으로 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 다른 실시 예에서, 이미지 센서(120)는 4개의 PD(410) 중 적어도 2개의 PD를 통해 획득한 광량 데이터를 기반으로 아날로그 데이터를 획득할 수도 있다. 예를 들면, 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(310)을 통해 아날로그 데이터를 획득하는 것으로 이해될 수도 있다.

일 실시 예에 따르면, FD(430)에 저장된 전하는 SF(450)를 통해 리드아웃 되어 전기적 신호로 출력될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 ADC(미도시)를 통해 상기 아날로그 데이터를 디지털 변환하여 디지털 데이터(digital data)를 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 디지털 데이터는 이미지 데이터를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 특정 행의 이미지 데이터를 출력하기 위해 SEL(460)를 off 상태에서 on 상태로 변경할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 노이즈를 감소시키기 위해 CDS(correlated double sampling) 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(120)는 RST(470)을 on으로 전환하여 FD(430)에 축적된 데이터를 리셋하고, 리셋 후에 남은 리셋 데이터를 리드아웃 할 수 있다. 이미지 센서(120)는 RST(470)을 off로 전환한 후 PD(410)에 축적된 전하를 FD(430)로 이동시킬 수 있고, FD(430)로 이동된 전하를 리드아웃 하여 리드아웃 데이터를 획득할 수 있다.

도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 자동 초점을 위한 프로세서의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(210)는 동작 510에서 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 제1 PD 그룹과 제1 방향(예: 수직 방향)으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)에 포함된 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 PD 그룹은 제1 위치에 위치하고, 제2 PD 그룹은 제1 PD 그룹으로부터 아래쪽으로 수직방향인 제1 방향으로 인접하여 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹에 포함된 복수 개의 포토다이오드들을 통해 획득된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 520에서 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)에 포함된 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 PD 그룹은 제1 위치에 위치하고, 제3 PD 그룹은 제1 PD 그룹으로부터 오른쪽으로 수평방향인 제2 방향으로 인접하여 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제3 PD 그룹에 포함된 복수 개의 포토다이오드들을 통해 획득된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 530에서 제2 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)에 포함된 복수 개의 단위 픽셀들 중 제4 PD 그룹은 제2 PD 그룹으로부터 오른쪽으로 수평방향인 제2 방향으로 인접하여 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제4 PD 그룹에 포함된 복수 개의 포토다이오드들을 통해 획득된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 540에서 제1 ADC, 제2 ADC 및 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 제2 방향(예: 수평 방향)의 제1 위상차를 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 PD 그룹 및 제1 PD 그룹과 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 획득한 제1 ADC 데이터, 제1 PD 그룹과 제2 방향(예: 수평 방향)으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 획득한 제2 ADC 데이터 및 제2 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 획득한 제3 ADC 데이터를 이용하여 제2 방향으로의 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 550에서 제2 ADC 및 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 제1 방향(예: 수직 방향)의 제2 위상차를 검출할 수 있다. 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 획득한 제2 ADC 데이터 및 제2 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 획득한 제3 ADC 데이터를 이용하여 제1 방향으로의 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 위상차 및 제2 위상차에 기반하여 자동초점 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 방향으로의 제1 위상차 및/또는 제2 방향으로의 제2 위상차가 있는 것으로 판단되는 경우, 제1 위상차 및/또는 제2 위상차에 기반하여 자동초점 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 위상차 및/또는 제2 위상차에 기반하여 초점의 위치, 초점의 방향 또는 피사체와 이미지 센서(120) 사이의 거리에 대한 정보를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 위상차 및/또는 제2 위상차를 기초로 하여 렌즈의 위치를 이동시키기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.

도 6a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이미지 센서가 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(photo diodes)을 포함하는 단위 픽셀을 포함하는 경우 ADC를 수행하는 것을 나타낸 도면이다. 도 6b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이미지 센서가 4x4 배열을 가지는 16개의 PD들(photo diodes)이 동일한 컬러 필터를 공유하는 경우 ADC를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.

도 6a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(310)을 통해 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(310)에 포함된 PD들(예: 제1 PD(315TL), 제2 PD(315BL), 제3 PD(315TR), 및 제4 PD(315BR))을 통해 상기 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(310)에 포함된 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(제1 PD(315TL), 제2 PD(315BL), 제3 PD(315TR), 및 제4 PD(315BR)) 중 적어도 하나의 PD를 통해 획득한 광량 데이터를 기반으로 상기 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 단위 픽셀(310)에 있어서, 제1 PD(315TL) 및 제1 PD(315TL)와 제1 방향(예: 수직 방향)으로 인접한 제2 PD(315BL)를 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 PD(315TL)와 제2 방향(예: 수평 방향)으로 인접한 제3 PD(315TR)를 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제2 PD(315BL)와 제2 방향으로 인접한 제4 PD(315BR)를 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀이 복수 개인 경우 상기 제1 ADC, 제2 ADC 및 제3 ADC 수행 동작은 각 단위 픽셀에 모두 적용될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 이미지 센서(120)는 단위 픽셀(310)을 통해 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(120)는 동일한 컬러 필터(610)를 공유하는 4 개의 단위 픽셀(310)들에 포함된 PD(612)들을 통해 상기 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 4 개의 단위 픽셀(310)들에 포함된 16개의 PD(612)들 중 적어도 하나의 PD를 통해 획득한 광량 데이터를 기반으로 상기 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 1 개의 컬러 필터(610)를 공유하는 PD(612)들에 있어서, 제1 PD 그룹 및 제1 PD 그룹과 제1 방향(예: 수직 방향)으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 PD 그룹과 제2 방향(예: 수평 방향)으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제2 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀이 복수 개인 경우 상기 제1 ADC, 제2 ADC 및 제3 ADC 수행 동작은 각 단위 픽셀에 모두 적용될 수 있다.

도 7은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 ADC를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 이미지 센서(120)는 복수 개의 단위 픽셀(310)들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 4 개의 단위 픽셀(310)들은 동일한 컬러 필터(예: 도 6b의 컬러 필터(610))를 공유할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 각 단위 픽셀(310)은 적어도 4 이상의 PD들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단위 픽셀(310)은 제1 PD(315TL), 제1 PD(315TL)와 제1 방향(예: 수직 방향)으로 인접한 제2 PD(315BL), 제1 PD(315TL)와 제2 방향(예: 수평 방향)으로 인접한 제3 PD(315TR) 및 제2 PD(315BL)와 제2 방향으로 인접한 제4 PD(315BR)를 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른 프로세서(210)는 단위 픽셀(310)에 포함된 PD들(예: 제1 PD(315TL), 제2 PD(315BL), 제3 PD(315TR), 및 제4 PD(315BR))을 리드아웃 하는 순서를 결정할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(210)는 순서에 따라 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드 및 제4 모드 중 하나로 단위 픽셀(310)에 포함된 PD들(315TL, 315BL, 315TR, 315BR)을 리드아웃 할 수 있다.

일 실시 예에 따른 프로세서(210)는 제1 모드에서 제3 PD(315TR) 및 제4 PD(315BR)를 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행하고, 제1 PD(315TL)를 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고 제2 PD(315BL)를 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따른 프로세서(210)는 제2 모드에서 제1 PD(315TL) 및 제2 PD(315BL)를 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행하고, 제3 PD(315TR)를 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고 제4 PD(315BR)를 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따른 프로세서(210)는 제3 모드에서 제2 PD(315BL) 및 제4 PD(315BR)를 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행하고, 제1 PD(315TL)를 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고 제3 PD(315TR)를 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따른 프로세서(210)는 제4 모드에서 제1 PD(315TL) 및 제3 PD(315TR)를 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행하고, 제2 PD(315BL)를 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고 제4 PD(315BR)를 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다.

도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 서로 다른 단위 픽셀 그룹에 대하여 다른 순서로 픽셀을 리드아웃 하는 것을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)에서 이미지 센서(120)는 복수 개의 단위 픽셀들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀(810)에 포함된 PD들에 있어서, 제1 단위 픽셀(810)의 제1 PD 그룹(315TL) 및 상기 제1 단위 픽셀(810)의 제1 PD 그룹(315TL)과 제1 방향(예: 수직 방향)으로 인접한 상기 제1 단위 픽셀(810)의 제2 PD 그룹(315BL)을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고, 제1 단위 픽셀(810)의 제1 PD 그룹(315TL)과 제2 방향(예: 수평 방향)으로 인접한 제1 단위 픽셀(810)의 제3 PD 그룹(315TR)을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고, 제1 단위 픽셀(810)의 제2 PD 그룹(315BL)과 상기 제2 방향(예: 수평 방향)으로 인접한 제1 단위 픽셀(810)의 제4 PD 그룹(315BR)을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 복수 개의 단위 픽셀들 중 제2 단위 픽셀(820)에 포함된 PD들에 있어서, 제2 단위 픽셀(820)의 제1 PD 그룹(325TL) 및 제2 단위 픽셀(820)의 제1 PD 그룹(325TL)과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀(820)의 제3 PD 그룹(325TR)을 리드아웃 하여 제4 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고, 제2 단위 픽셀(820)의 제1 PD 그룹(325TL)과 제1 방향으로 인접한 제2 단위 픽셀(820)의 제2 PD 그룹(325BL)을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하고, 제2 단위 픽셀(820)의 제2 PD 그룹(325BL)과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀(820)의 제4 PD 그룹(325BR)을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 단위 픽셀(810)에 있어서, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하고, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제2 단위 픽셀(820)에 있어서, 상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하고, 상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 상기 제1 위상차, 상기 제2 위상차, 상기 제3 위상차 및 상기 제4 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행할 수 있다.

도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 제1 방향 및 제2 방향으로의 신뢰성을 비교함에 따라 ADC 모드를 정하는 것을 나타낸 흐름도이다. 도 9와 관련하여 전술한 내용과 중복되거나 유사한 내용은 간략히 하거나 생략할 수 있다.

도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(210)는 동작 901에서 이미지 센서(120)로부터 이전 프레임을 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 이미지 센서(120)가 이전에 획득한 프레임을 수신할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 903에서 이전 이미지 프레임을 분석하여 제1 방향과 제2 방향의 신뢰성을 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 이미지 센서(120)가 이전에 획득한 프레임을 분석하여 제1 방향(예: 수직 방향) 및 제2 방향(예: 수평 방향)으로의 신뢰성을 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 방향으로의 콘트라스트 정보 및 제2 방향으로의 콘트라스트 정보에 기반하여 각각 제1 방향으로의 신뢰성 및 제2 방향으로의 신뢰성을 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 콘트라스트 정보에 기반하여, 콘트라스트가 클수록 신뢰도가 큰 것으로 판단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 905에서 제1 방향의 신뢰성이 제2 방향의 신뢰성보다 높은 지 여부를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 방향으로의 콘트라스트 정보 및 제2 방향으로의 콘트라스트 정보에 기반하여 제1 방향과 제2 방향의 신뢰도를 비교할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 907에서 제1 방향의 신뢰성이 제2 방향의 신뢰성보다 높은 것으로 판단되는 경우 제1 모드로 리드아웃을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 방향(예: 수직 방향)으로의 콘트라스트가 제2 방향(예: 수평 방향)으로의 콘트라스트보다 큰 것으로 판단되는 경우, 제1 모드로 리드아웃을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드는 프로세서(210)가 제1 PD 그룹 및 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행하고, 제1 PD 그룹과 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고, 제2 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드 아웃 하여 제3 ADC를 수행하고 제1 ADC, 제2 ADC, 및 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 위상차를 검출하고, 제2 ADC 및 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 제2 방향의 위상차를 검출하는 모드를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 909에서 제1 방향의 신뢰성이 제2 방향의 신뢰성보다 높은 것으로 판단되지 않는 경우 제2 모드로 리드아웃을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 방향으로의 콘트라스트가 제2 방향으로의 콘트라스트보다 작은 것으로 판단되는 경우, 제2 모드로 리드아웃을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 모드는 프로세서(210)가 제1 PD 그룹 및 제1 PD 그룹과 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC를 수행하고, 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하고, 제2 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드 아웃 하여 제3 ADC를 수행하고 제1 ADC, 제2 ADC, 및 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 제2 방향의 위상차를 검출하고, 제2 ADC 및 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 제1 방향의 위상차를 검출하는 모드를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 동작 911에서 현재 이미지 프레임을 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 제1 모드 또는 제2 모드로 리드아웃을 수행한 결과에 기반하여 현재 이미지 프레임을 출력할 수 있다.

도 10은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 액츄에이터의 위치에 따른 디스패리티(disparity)를 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면 X축은 액추에이터의 위치이고, Y축은 액추에이터의 위치에 따른 디스패리티(disparity)를 나타내고 있다.

일 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(130)는 이미지 데이터(RDATA)를 메모리(220)에 저장하고, 위상 검출 픽셀들의 위치 정보(COOR)를 이용하여 메모리 (220)에 저장된 이미지 데이터(RDATA)로부터 위상 검출 픽셀 데이터를 추출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, ISP(130)는 위상 검출 픽셀 데이터로부터 위상 검출 픽셀 마다 디스패리티 (disparity)를 계산할 수 있다.

도 10은 이미지 시그널 프로세서(130)가 특정 환경에(예: 실내 환경)서 제1 방향(예: 수직 방향) 또는 제2 방향(예: 수평 방향)을 기준으로 액추에이터를 이용하여 초점 위치를 조정하였을 때, 이미지 프로세서(210)의 단위 픽셀에 포함된 PD들을 이용하여 위상차를 검출하는 경우, 액추에이터 위치에 따른 디스패리티를 나타낸 실시예이다. 예를 들어, 도 10은 단위 픽셀에 포함된 PD들 전체(Full)를 이용하여 위상차를 검출하는 경우 및 단위 픽셀에 포함된 PD들의 절반(Half)을 이용하여 위상차를 검출하는 경우, 액추에이터 위치에 따른 디스패리티를 나타낸 실시예이다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(130)가 단위 픽셀에 포함된 PD들 전체(Full)를 이용하여 위상차를 검출하는 경우의 디스패리티 및 단위 픽셀에 포함된 PD들의 절반(Half)을 이용하여 위상차를 검출하는 경우의 디스패리티는 동일하거나 그 차이가 임계 값 미만일 수 있다. 상술한 실시 예에 따르면, ADC를 3회 수행하여 좌, 우, 상, 하의 위상차를 검출하는 경우와 ADC를 4회 수행하여 좌, 우, 상, 하의 위상차를 검출하는 경우의 AF 성능의 차이는 크지 않을 수 있다.

도 11은 일 실시 예에 따른 네트워크 환경(1100) 내의 전자 장치(1101)(예: 도 1의 전자 장치(100))의 블록도이다.

도 11을 참조하면, 네트워크 환경(1100)에서 전자 장치(1101)는 제1 네트워크(1198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(1199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1104) 또는 서버(1108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1101)는 서버(1108)를 통하여 전자 장치(1104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1101)는 프로세서(1110)(예: 도 2의 프로세서(210)), 메모리(1130), 입력 모듈(1150), 음향 출력 모듈(1155), 디스플레이 모듈(1160), 오디오 모듈(1170), 센서 모듈(1176), 인터페이스(1177), 연결 단자(1178), 햅틱 모듈(1179), 카메라 모듈(1180), 전력 관리 모듈(1188), 배터리(1189), 통신 모듈(1190), 가입자 식별 모듈(1196), 또는 안테나 모듈(1197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(1178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(1176), 카메라 모듈(1180), 또는 안테나 모듈(1197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1160))로 통합될 수 있다.

프로세서(1120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1140))를 실행하여 프로세서(1120)에 연결된 전자 장치(1101)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(1120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1176) 또는 통신 모듈(1190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1132)에 저장하고, 휘발성 메모리(1132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(1120)는 메인 프로세서(1121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1123)(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(1101)가 메인 프로세서(1121) 및 보조 프로세서(1123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(1123)는 메인 프로세서(1121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1123)는 메인 프로세서(1121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(1123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1121)와 함께, 전자 장치(1101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1160), 센서 모듈(1176), 또는 통신 모듈(1190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(1123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(1180) 또는 통신 모듈(1190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(1123)(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, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(1101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(1108))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(1130)는, 전자 장치(1101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1120) 또는 센서 모듈(1176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1130)는, 휘발성 메모리(1132) 또는 비휘발성 메모리(1134)를 포함할 수 있다.

프로그램(1140)은 메모리(1130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1142), 미들 웨어(1144) 또는 어플리케이션(1146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(1150)은, 전자 장치(1101)의 구성요소(예: 프로세서(1120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(1150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(1155)은 음향 신호를 전자 장치(1101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(1155)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(1160)은 전자 장치(1101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(1160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(1160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(1170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(1170)은, 입력 모듈(1150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(1155), 또는 전자 장치(1101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(1176)은 전자 장치(1101)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(1176)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(1177)는 전자 장치(1101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(1177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(1178)는, 그를 통해서 전자 장치(1101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(1178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(1179)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(1179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(1180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(1180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(1188)은 전자 장치(1101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(1188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(1189)는 전자 장치(1101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(1189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(1190)은 전자 장치(1101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1102), 전자 장치(1104), 또는 서버(1108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1190)은 프로세서(1120)(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(1190)은 무선 통신 모듈(1192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1194)(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(1198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(1199)(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(1104)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(1192)은 가입자 식별 모듈(1196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(1198) 또는 제2 네트워크(1199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(1192)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(1192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1192)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(1192)은 전자 장치(1101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(1199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(1192)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(1197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(1197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(1197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(1198) 또는 제2 네트워크(1199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(1197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 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 제2 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 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(1199)에 연결된 서버(1108)를 통해서 전자 장치(1101)와 외부의 전자 장치(1104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(1102, 또는 1004) 각각은 전자 장치(1101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(1102, 1004, 또는 1008) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1101)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(1101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1101)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(1101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(1104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(1108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부의 전자 장치(1104) 또는 서버(1108)는 제2 네트워크(1199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(1101)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 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 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. "제1", "제2", 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: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 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 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 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 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1136) 또는 외장 메모리(1138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(1140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1101))의 프로세서(예: 프로세서(1120))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 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 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 실시예들에 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 실시예들에 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 실시예들에 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 12는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈(1180)을 예시하는 블럭도(1200)이다. 도 12를 참조하면, 카메라 모듈(1180)은 렌즈 어셈블리(1210), 플래쉬(1220), 이미지 센서(1230), 이미지 스태빌라이저(1240), 메모리(1250)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(1260)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(1180)은 복수의 렌즈 어셈블리(1210)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(1180)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)를 형성할 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(1210)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(1210)는, 예를 들면, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다.

플래쉬(1220)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 플래쉬(1220)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(1230)는 피사체로부터 방출 또는 반사되어 렌즈 어셈블리(1210)를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(1230)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(1230)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(1240)는 카메라 모듈(1180) 또는 이를 포함하는 전자 장치(1101)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(1210)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(1230)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(1230)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(1240)는, 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(1240)는 카메라 모듈(1180)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 카메라 모듈(1180) 또는 전자 장치(1101)의 그런 움직임을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(1240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. 메모리(1250)는 이미지 센서(1230)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(1250)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 표시 장치(1160)를 통하여 프리뷰될 수 있다. 이후, 지정된 조건이 만족되면(예: 사용자 입력 또는 시스템 명령) 메모리(1250)에 저장되었던 원본 이미지의 적어도 일부가, 예를 들면, 이미지 시그널 프로세서(1260)에 의해 획득되어 처리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메모리(1250)는 메모리(1130)의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.

이미지 시그널 프로세서(1260)는 이미지 센서(1230)를 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(1250)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(1260)는 카메라 모듈(1180)에 포함된 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 이미지 센서(1230))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(1260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(1250)에 다시 저장되거나 카메라 모듈(1180)의 외부 구성 요소(예: 메모리(1130), 표시 장치(1160), 전자 장치(1102), 전자 장치(1104), 또는 서버(1108))로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(1260)는 프로세서(1120)의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(1120)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(1260)가 프로세서(1120)와 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(1260)에 의해 처리된 적어도 하나의 이미지는 프로세서(1120)에 의하여 그대로 또는 추가의 이미지 처리를 거친 후 표시 장치(1160)를 통해 표시될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1101)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(1180)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈(1180)들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 상기 복수의 카메라 모듈(1180)들 중 적어도 하나는 전면 카메라이고, 적어도 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.

상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 복수 개의 단위 픽셀들을 포함하는 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(120)), 각 단위 픽셀은 4개 이상의 PD들(photo diodes)을 포함하고 상기 PD들은 제1 방향 및 상기 제1 방향에 상이한 제2 방향으로 인접하게 배치되며, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고, 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃하여 제2 ADC를 수행하고, 상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하고, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하고, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 위상차 및 상기 제2 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 단위 픽셀 각각은, 상기 단위 픽셀에 포함된 4개 이상의 PD들(photo diodes) 위에 형성된 적어도 하나의 컬러 필터 및 상기 적어도 하나의 컬러 필터의 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 4 개 이상의 PD들은 동일한 컬러 필터 및 동일한 마이크로 렌즈를 공유할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 단위 픽셀은 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(photo diodes), 및 상기 4개의 PD와 연결되는 적어도 1개의 FD(floating diffusion)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 4 개의 상기 단위 픽셀들은 동일한 컬러필터를 공유할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC를 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 상기 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제4 ADC를 수행하고, 상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 상기 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하고, 상기 제 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행하고, 상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하고, 상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도는 각각 상기 제1 방향으로의 콘트라스트 및 상기 제2 방향으로의 콘트라스트에 기반하여 결정되고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 콘트라스트가 클수록 상기 신뢰도가 큰 것으로 판단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 단위 픽셀에 있어서, 제1 PD 그룹이 제1 위치에 위치하고, 상기 제1 방향은 상기 제1 PD 그룹으로부터 아래쪽으로 수직 방향일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 복수 개의 단위 픽셀들 중 제2 단위 픽셀에 포함된 PD들에 있어서, 상기 제2 단위 픽셀의 제1 PD 그룹 및 상기 제2 단위 픽셀의 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀의 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제4 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고, 상기 제2 단위 픽셀의 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀의 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하고, 상기 제2 단위 픽셀의 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀의 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행하고, 상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하고, 상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출하고, 상기 제1 위상차, 상기 제2 위상차, 상기 제3 위상차 및 상기 제4 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직일 수 있다.

상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 동작 방법은 상기 전자 장치의 이미지 센서에 포함된 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하는 동작, 상기 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하는 동작, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직하며, 상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하는 동작, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하는 동작 및 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 상기 제1 위상차 및 상기 제2 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법에서 상기 단위 픽셀 각각은, 상기 단위 픽셀에 포함된 4 개 이상의 PD들(photo diodes) 위에 형성된 적어도 하나의 컬러 필터 및 상기 적어도 하나의 컬러 필터의 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법에서 상기 4 개 이상의 PD들은 동일한 컬러 필터 및 동일한 마이크로 렌즈를 공유할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법에서 상기 단위 픽셀은 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(photo diodes), 및 상기 4개의 PD와 연결되는 적어도 1개의 FD(floating diffusion)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법에서 4개의 상기 단위 픽셀들은 동일한 컬러필터를 공유할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하는 동작 및 상기 비교 결과 상기 제2 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC를 수행하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하는 동작 및 상기 비교 결과 상기 제1 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 상기 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제4 ADC를 수행하는 동작, 상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 상기 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하는 동작, 상기 제 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행하는 동작, 상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하는 동작 및 상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.

Claims

전자 장치에 있어서,
복수 개의 단위 픽셀들을 포함하는 이미지 센서, 각 단위 픽셀은 4개 이상의 PD들(photo diodes)을 포함하고 상기 PD들은 제1 방향 및 상기 제1 방향에 상이한 제2 방향으로 인접하게 배치됨; 및
상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는:
상기 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고,
상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃하여 제2 ADC를 수행하고,
상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하고,
상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하고,
상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출하는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 위상차 및 상기 제2 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행하는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 단위 픽셀 각각은, 상기 단위 픽셀에 포함된 4개 이상의 PD들(photo diodes) 위에 형성된 적어도 하나의 컬러 필터 및 상기 적어도 하나의 컬러 필터의 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로 렌즈를 포함하는, 전자 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 4 개 이상의 PD들은 동일한 컬러 필터 및 동일한 마이크로 렌즈를 공유하는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 단위 픽셀은 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(photo diodes), 및 상기 4개의 PD와 연결되는 적어도 1개의 FD(floating diffusion)를 포함하는, 전자 장치.
청구항 5에 있어서,
4 개의 상기 단위 픽셀들은 동일한 컬러필터를 공유하는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하고,
상기 비교 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC를 수행하는, 전자 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하고,
상기 비교 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우:
상기 제1 단위 픽셀에 포함된 상기 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제4 ADC를 수행하고,
상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 상기 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하고,
상기 제 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행하고,
상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하고,
상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출하는, 전자 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도는 각각 상기 제1 방향으로의 콘트라스트 및 상기 제2 방향으로의 콘트라스트에 기반하여 결정되고,
상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 콘트라스트가 클수록 상기 신뢰도가 큰 것으로 판단하는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 단위 픽셀에 있어서, 제1 PD 그룹이 제1 위치에 위치하고, 상기 제1 방향은 상기 제1 PD 그룹으로부터 아래쪽으로 수직 방향인, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는:
상기 복수 개의 단위 픽셀들 중 제2 단위 픽셀에 포함된 PD들에 있어서:
상기 제2 단위 픽셀의 제1 PD 그룹 및 상기 제2 단위 픽셀의 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀의 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제4 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하고,
상기 제2 단위 픽셀의 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀의 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하고,
상기 제2 단위 픽셀의 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제2 단위 픽셀의 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행하고,
상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하고,
상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출하고,
상기 제1 위상차, 상기 제2 위상차, 상기 제3 위상차 및 상기 제4 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행하는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직인, 전자 장치.
전자 장치의 동작 방법에 있어서,
상기 전자 장치의 이미지 센서에 포함된 복수 개의 단위 픽셀들 중 제1 단위 픽셀에 있어서, 상기 제1 단위 픽셀에 포함된 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 제1 방향으로 인접한 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제1 ADC(analog-to-digital converter)를 수행하는 동작;
상기 제1 PD 그룹과 제2 방향으로 인접한 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제2 ADC를 수행하는 동작, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직함;
상기 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제3 ADC를 수행하는 동작;
상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC, 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제1 위상차를 검출하는 동작; 및
상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제2 위상차를 검출하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 위상차 및 상기 제2 위상차에 기반하여 자동 초점 기능을 수행하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 단위 픽셀 각각은, 상기 단위 픽셀에 포함된 4 개 이상의 PD들(photo diodes) 위에 형성된 적어도 하나의 컬러 필터 및 상기 적어도 하나의 컬러 필터의 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로 렌즈를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 4 개 이상의 PD들은 동일한 컬러 필터 및 동일한 마이크로 렌즈를 공유하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 단위 픽셀은 2x2 배열을 가지는 4개의 PD들(photo diodes), 및 상기 4개의 PD와 연결되는 적어도 1개의 FD(floating diffusion)를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 17에 있어서,
4개의 상기 단위 픽셀들은 동일한 컬러필터를 공유하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하는 동작 및
상기 비교 결과 상기 제2 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC 및 상기 제3 ADC를 수행하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 이미지 센서에서 획득한 프레임을 분석하여 상기 제1 방향의 신뢰도 및 상기 제2 방향의 신뢰도를 비교하는 동작 및
상기 비교 결과 상기 제1 방향의 신뢰도가 높은 것으로 판단되는 경우:
상기 제1 단위 픽셀에 포함된 상기 제1 PD 그룹 및 상기 제1 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제3 PD 그룹을 리드아웃 하여 제4 ADC를 수행하는 동작;
상기 제1 PD 그룹과 상기 제1 방향으로 인접한 상기 제2 PD 그룹을 리드아웃 하여 제5 ADC를 수행하는 동작;
상기 제 제2 PD 그룹과 상기 제2 방향으로 인접한 상기 제4 PD 그룹을 리드아웃 하여 제6 ADC를 수행하는 동작;
상기 제4 ADC, 상기 제5 ADC, 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제1 방향의 제3 위상차를 검출하는 동작; 및
상기 제5 ADC 및 상기 제6 ADC의 수행 결과에 기반하여 상기 제2 방향의 제4 위상차를 검출하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.