KR20220159133A - 촬영 시 흔들림을 보정하는 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

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KR20220159133A
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이정원
박재형
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삼성전자주식회사
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Abstract

전자 장치에 포함된 적어도 하나의 프로세서는 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고, 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 렌즈의 제1 위치를 확인하고, 상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고, 상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행할 수 있다. 그 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

촬영 시 흔들림을 보정하는 방법 및 그 전자 장치{METHOD FOR STABILIZATION IN SHOOTING AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은 카메라 촬영 시 흔들림 보정에 관한 전자 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
카메라 기능에 있어서 흔들림 보정 기능은 선명한 사진을 얻기 위한 필수적이고 중요한 기능이다. 일반적으로, 흔들림 보정 방식은 광학식 흔들림 보정(OIS, optical image stabilization)과 디지털 흔들림 보정(DIS, digital IS)이 있다. 광학식 흔들림 보정 방식은 렌즈 또는 센서를 이동시켜 흔들림을 경감시키는 방식이며, 전자식 흔들림 보정 방식은 휴대용 단말기에서 차용하는 방식으로 디지털 프로세싱으로 흔들림을 경감하는 방식을 말한다. 일반적으로, 흔들림 보정을 원활하고 효과적으로 하기 위하여, 휴대용 단말기는 광학식 흔들림 보정과 디지털 흔들림 보정을 함께 구동하여 넓은 보정 범위로 정교한 흔들림 보정을 수행한다.
흔들림 보정을 원활하게 수행하기 위해서는 광학식 흔들림 보정(OIS, optical image stabilization)과 디지털 흔들림 보정(DIS, digital IS) 간 동기화가 이루어져야 한다. 다만, 위와 같은 동기화를 이루기 위해서는 휴대용 단말기는 이미지 프레임, 및 이미지 프레임과 연관된 모션 데이터(예: OIS 데이터 및 자이로 데이터)를 프로세서로 함께 전달할 수 있는 이미지 센서를 채용하여야 한다.
촬영된 이미지 프레임에 동기화된 흔들림 정보(예: OIS 데이터 및 자이로 데이터)를 함께 출력하는 것은 하드웨어 구성이 복잡해지고 많은 비용을 요구한다. 또한, 이미지 프레임의 수직 동기 신호(Vsync, vertical synchronization signal)에 맞춰서 동기화된 상기 흔들림 정보를 프로세서로 출력할 수 있는데, 이 또한 이미지 프레임과 상기 동기화된 흔들림 정보가 전달되는 별도의 하드웨어 구성인 OIS MCU(micro controller unit)가 필요하다.
본 개시의 다양한 실시 예는, 다중 포토다이오드로 구성된 이미지 센서(즉, multi-PD image sensor)를 통해 렌즈의 이동량을 계산하여 이미지와 동기화된 OIS 정보를 획득하는 방법 및 그 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 상기 렌즈 어셈블리를 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 OIS 액추에이터, 마이크로 렌즈, 및 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 적어도 둘 이상의 포토다이오드들을 포함하는 이미지 센서, 적어도 하나의 모션 센서, 메모리, 및 상기 렌즈 어셈블리, 상기 OIS 액추에이터, 상기 이미지 센서, 상기 적어도 하나의 모션 센서, 및 상기 메모리와 작동적으로(operatively) 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고, 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 상기 렌즈의 제1 위치를 확인(identify)하고, 상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고, 상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하는 동작, 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 렌즈의 제1 위치를 확인(identify)하는 동작, 상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작, 및 상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 상기 렌즈 어셈블리를 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 OIS 액추에이터, 마이크로 렌즈, 및 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 적어도 둘 이상의 포토다이오드들을 포함하는 이미지 센서, 적어도 하나의 모션 센서, 메모리, 및 상기 렌즈 어셈블리, 상기 OIS 액추에이터, 상기 이미지 센서, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서, 및 상기 메모리와 작동적으로(operatively) 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고, 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반한 제1 광량차에 대한 데이터를 획득하고, 상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반한 제2 광량차에 대한 데이터를 획득하고, 상기 제1 광량차에 대한 데이터, 및 상기 제2 광량차에 대한 데이터에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고, 상기 확인된 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 흔들림 보정을 수행할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 입력되는 이미지를 통해 OIS 구동 정보를 획득할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따르면, OIS와 VDIS의 동기화를 위한 별도의 하드웨어 구성이 필요하지 않아 비용을 절감할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따르면, 촬영된 이미지에서 직접 OIS 이동량을 파악하므로, 별도의 하드웨어 사용시에 발생하는 온도 변화, 시간 경과 등의 외부 요인에 의한 오차를 방지할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 카메라 모듈을 예시하는 블럭도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 예시하는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 픽셀에 포함된 포토다이오드들을 예시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 하나의 픽셀에 대응되는 포토다이오드들의 배치를 예시하는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 픽셀들에 입사되는 광량을 예시하는 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 전자 장치의 흔들림에 의한 영향을 보정하기 위해 동작하는 OIS로 인해 광축 중심(optical center)이 변하는 것을 2차원으로 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 전자 장치의 흔들림으로 인해 광축 중심(optical center)이 변하는 것을 3차원으로 나타낸 도면이다.
도 9a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 다중 포토다이오드를 이용하여 렌즈의 광학적 특성을 분석하고, 이에 기반하여 흔들림 보정을 수행하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 패턴이 없는 피사체를 촬영하여 획득한 이미지에 있어서 픽셀 별로 획득한 휘도 값과 NSD(normalized shading difference)를 평균한 값을 나타낸 그래프 및 패턴이 있는 피사체를 촬영하여 획득한 이미지에 있어서 픽셀 별로 획득한 휘도 값과 NSD를 평균한 값을 나타낸 그래프를 도시한다.
도 10a는 패턴이 없는 피사체를 촬영한 경우 획득된 이미지를 나타낸다.
도 10b는 패턴이 있는 피사체를 촬영한 경우 획득된 이미지를 나타낸다.
도 11a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 도 10a의 이미지를 촬영한 경우에 있어서, 픽셀 별로 획득한 휘도 값을 나타낸 그래프이다.
도 11b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 도 10b의 이미지를 촬영한 경우에 있어서, 픽셀 별로 획득한 휘도 값을 나타낸 그래프이다.
도 12a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 도 10a의 이미지를 촬영한 경우에 있어서, NSD(normalized shading difference)를 평균한 값을 나타낸 그래프이다.
도 12b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 도 10b의 이미지를 촬영한 경우에 있어서, NSD(normalized shading difference)를 평균한 값을 나타낸 그래프이다.
도 13a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 검출된 OIS 이동량을 나타낸 그래프이다.
도 13b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 획득한 초기 NSD에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 13c는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 OIS 이동량 만큼 보정하여 산정한 NSD에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 모션 센서로부터 획득한 제1 모션 정보와 OIS 구동에 의하여 발생한 제2 모션 정보에 기반하여 흔들림을 보정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이미지 프레임을 라인(line) 단위로 보정하는 동작을 나타내기 위한 도면이다.
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 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)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(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(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(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(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(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))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(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)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(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 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(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(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(104)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(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)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(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)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(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)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(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)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(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)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 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)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(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)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(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)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.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 카메라 모듈(180)을 예시하는 블럭도(200)이다.
도 2를 참조하면, 카메라 모듈(180)은 렌즈 어셈블리(210), 플래쉬(220), 이미지 센서(230), 이미지 스태빌라이저(240), 메모리(250)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(260)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 복수의 렌즈 어셈블리(210)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(180)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 350도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)를 형성할 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(210)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(210)는, 예를 들면, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다.
플래쉬(220)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 플래쉬(220)는 하나 이상의 발광 다이오드들(예: RGB(red-green-blue) LED, white LED, infrared LED, 또는 ultraviolet LED), 또는 xenon lamp를 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)는 피사체로부터 방출 또는 반사되어 렌즈 어셈블리(210)를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(230)는, 예를 들면, RGB 센서, BW(black and white) 센서, IR 센서, 또는 UV 센서와 같이 속성이 다른 이미지 센서들 중 선택된 하나의 이미지 센서, 동일한 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들, 또는 다른 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)에 포함된 각각의 이미지 센서는, 예를 들면, CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서를 이용하여 구현될 수 있다.
이미지 스태빌라이저(240)는 카메라 모듈(180) 또는 이를 포함하는 전자 장치(101)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(210)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(230)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(230)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(240)는, 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는 카메라 모듈(180)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 카메라 모듈(180) 또는 전자 장치(101)의 그런 움직임을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. 메모리(250)는 이미지 센서(230)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(250)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 디스플레이 모듈(160)을 통하여 프리뷰 될 수 있다. 이후, 지정된 조건이 만족되면(예: 사용자 입력 또는 시스템 명령) 메모리(250)에 저장되었던 원본 이미지의 적어도 일부가, 예를 들면, 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 획득되어 처리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메모리(250)는 메모리(130)의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.
이미지 시그널 프로세서(260)는 이미지 센서(230)를 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(250)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(260)는 카메라 모듈(180)에 포함된 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 이미지 센서(230))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(250)에 다시 저장되거나 카메라 모듈(180)의 외부 구성 요소(예: 메모리(130), 디스플레이 모듈(160), 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(260)는 프로세서(120)의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(120)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)가 프로세서(120)와 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 적어도 하나의 이미지는 프로세서(120)에 의하여 그대로 또는 추가의 이미지 처리를 거친 후 디스플레이 모듈(160)을 통해 표시될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(180)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈(180)들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 상기 복수의 카메라 모듈(180)들 중 적어도 하나는 전면 카메라이고, 적어도 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(300)을 예시하는 블록도이다. 일 실시 예에서, 카메라 모듈(300)은 도 1 및 도 2의 카메라 모듈(180)에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 카메라 모듈(300)은 이미지 획득 모듈(301), 이미지 시그널 프로세서(ISP, image signal processor)(303), 메모리(250), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(303)는 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260)에 대응될 수 있다. 일 실시 예에서, 메모리(250)는 서로 다른 광학 특성들(예: F 값, 렌즈(320)의 위치, 또는 렌즈(320)의 틸팅 정도)에 각각 대응하는 복수의 기준 휘도 비율들을 저장할 수 있다. 일 실시 예에서, 기준 휘도 비율은 임의 광학 특성을 가지도록 사전에 획득된 기준 이미지에 대한 적어도 두 개의 포토다이오드 간의 휘도 값의 비율일 수 있다. 예를 들어, 기준 휘도 비율은, 전자 장치(101)가 제1 이미지 프레임, 및 상기 제1 이미지 프레임 이전에 획득된 제2 이미지 프레임을 획득한 경우, 제2 이미지 프레임에 대응하는 휘도 비율로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 획득 모듈(301)은 이미지 센서(230), 조리개(310), 렌즈(320), 액추에이터(330), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 조리개(310)가 렌즈(320)의 전면(예: 상대적으로 빛에 인접한 방향)에 위치하는 것으로 예시되어 있지만, 이는 예시일 뿐 조리개의 위치는 이에 한정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 조리개(310)는 렌즈(320)와 이미지 센서(230)의 사이에 위치할 수도 있다. 일 실시 예에서, 렌즈(320)는 하나 이상의 렌즈들로 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 도 2의 이미지 센서(230)에 대응할 수 있다. 일 실시 예에서, 렌즈(320)는 도 2의 렌즈 어셈블리(210)에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(303)는 이미지 처리부(340), 전처리부(350), 노이즈 저감부들(361, 362, 363, 364, 366, 및 367), 비율 연산부(371, 373), 이동량 검출부(381), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 처리부(340), 전처리부(350), 노이즈 저감부들(361, 362, 363, 364, 366, 및 367), 비율 연산부(371, 373), 이동량 검출부(381), 또는 이들의 조합은 하드웨어적 회로를 통해 구현될 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 처리부(340), 전처리부(350), 노이즈 저감부들(361, 362, 363, 364, 366, 및 367), 비율 연산부(371, 373), 이동량 검출부(381), 또는 이들의 조합은 이미지 시그널 프로세서(303)가 구동 가능한 소프트웨어로 구현될 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 시그널 프로세서(303)에서 수행되는 적어도 하나의 동작은 어플리케이션 프로세서(AP, application processor)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리부(340), 모션 센서, 및 이동량 검출부(381)에서 출력된 데이터(예: 이미지 데이터, 모션 데이터, 및/또는 OIS에 의한 렌즈 이동량)가 어플리케이션 프로세서로 전달되어 흔들림 보정(예: VDIS, video digital image stabilization)를 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 조리개(310)는 프로세서(120) 또는 이미지 시그널 프로세서(303)의 제어 하에 입사동(entrance pupil)의 크기를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 조리개(310)의 입사동의 크기가 커지면, 이미지 센서(230)에 도달하는 광의 양이 증가할 수 있다. 일 실시 예에서, 조리개(310)의 입사동의 크기가 작아지면, 이미지 센서(230)에 도달하는 광의 양이 감소할 수 있다.
일 실시 예에서, 렌즈(320)는 조리개(310)를 통해 입사하는 광을 집광할 수 있다. 일 실시 예에서, 액추에이터(330)는 이미지 시그널 프로세서(303)의 제어 하에 렌즈(320)를 서로 다른 위치들(331 내지 339) 중 하나의 위치로 움직일 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 조리개(310), 및 렌즈(320)를 통과한 빛에 대응하는 신호를 감지할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)를 통해 입사된 피사체의 광 정보는 이미지 센서(230)에 의해 전기적 신호로 변환되어 이미지 시그널 프로세서(303)로 입력될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 다중 포토다이오드 센서(multi-PD sensor)일 수 있다. 다시 말해서, 이미지 센서(230)는 복수 개의 픽셀들을 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 각 픽셀은 적어도 둘 이상의 포토다이오드를 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)는 상기 각 픽셀이 포함하는 포토다이오드의 개수에 따라 듀얼 포토다이오드 센서, 트리플 포토다이오드 센서와 같은 다중 포토다이오드 센서로 이해되거나 지칭될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(230)에 포함된 제1 픽셀(예: 도 4의 제1 픽셀(410))은 제1 포토다이오드(예: 도 4의 제1 포토다이오드(415L)) 및 제2 포토다이오드(예: 도 4의 제2 포토다이오드(415R))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(230)에 포함된 제1 픽셀(410)은 제1 포토다이오드(예: 도 5의 제1 포토다이오드(555L)), 제2 포토다이오드(예: 도 5의 제2 포토다이오드(555M)), 및 제3 포토다이오드(예: 도 5의 제3 포토다이오드(555R))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 액추에이터(330)를 통해 렌즈(320) 및/또는 렌즈 어셈블리(210)의 움직임을 제어할 수 있다. 액추에이터(330)는 AF(auto focus) 액추에이터, 및/또는 OIS(optical image stabilization) 액추에이터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(101)가 흔들릴 때 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 전자 장치(101)의 흔들림(예: 손 떨림에 의한 흔들림)을 보상하기 위해 상기 흔들림에 대응하는 OIS 제어 값을 생성할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 생성된 OIS 제어 값에 대응하는 전기 신호를 OIS 액추에이터의 적어도 하나 이상의 코일에 전달함으로써 흔들림 보정을 수행할 수 있다. 카메라 촬영 시, 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 피사체와 카메라의 초점 위치를 조정하기 위해 AF 제어 값을 생성할 수 있고, 전자 장치(101)는 AF 제어 값에 대응하는 전기 신호를 AF 액추에이터의 적어도 하나 이상의 코일에 전달함으로써 AF를 구현할 수 있다.
액추에이터일 실시 예에서, 전처리부(350)는 제1 픽셀 값 및 제2 픽셀 값을 노이즈 저감부들(361, 362, 363 또는 364)에게 제공할 수 있다. 제1 픽셀 값은 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드의 출력 값을 포함할 수 있다. 제2 픽셀 값은 제3 포토다이오드 및 제4 포토다이오드의 출력 값을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 전처리부(350)는 제1 픽셀 값을 노이즈 저감부들(361, 362)에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 전처리부(350)는 제2 픽셀 값을 노이즈 저감부들(363, 364)에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 노이즈 저감부의 개수는 픽셀에 포함된 포토다이오드의 개수 또는 조합에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 픽셀에 포함된 포토다이오드가 2개인 경우, 2개의 포토다이오드 출력 값이 있으므로, 이에 대응되는 2개의 노이즈 저감부가 존재할 수 있다. 예를 들어, 하나의 픽셀에 포함된 포토다이오드가 3개인 경우, 3개의 포토다이오드 출력 값이 있으므로, 이에 대응되는 3개의 노이즈 저감부가 존재할 수 있다.
일 실시 예에서, 노이즈 저감부들(361, 362, 363, 및 364) 각각은 입력된 데이터(예: 제1 픽셀 값 및/또는 제2 픽셀 값)의 노이즈를 감소시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 노이즈 저감부들(361, 362, 363, 및 364) 각각은 노이즈가 감소된 데이터를 비율 연산부(371, 373)에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 노이즈 저감부들(361, 362, 363, 및 364)은 비닝(binning), 평균화(averaging), 보간(interpolation), 저대역 통과 필터링(low pass filtering), 또는 이들의 조합의 방법을 이용하여, 입력된 데이터의 고주파 성분을 감쇄함으로써, 노이즈를 감소시킬 수 있다. 노이즈 저감부들(361, 362, 363 및 364)은 입력된 데이터의 위상차를 보정함으로써, 위상에 따른 노이즈를 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 노이즈 저감부들(361, 362)은 제1 포토다이오드, 및 제1 포토다이오드와 다중 포토다이오드 구조를 이루는 제2 포토다이오드가 감지한 광의 위상차 노이즈를 감소시킬 수 있다. 노이즈 저감부들(363, 364)은 제3 포토다이오드, 및 제3 포토다이오드와 다중 포토다이오드 구조를 이루는 제4 포토다이오드가 감지한 광의 위상차 노이즈를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 비율 연산부(371, 373)는 노이즈 저감부들(361, 362, 363 및 364)로부터 노이즈(예: 위상차 노이즈)가 감소된 데이터(예: 노이즈가 감소된 픽셀의 휘도 값 및/또는 노이즈가 감소된 포토다이오드의 휘도 값)의 휘도 비율을 연산할 수 있다. 예를 들어, 제1 비율 연산부(371)는 제1 노이즈 저감부(361), 및 제2 노이즈 저감부(362)로부터 노이즈(예: 위상차 노이즈)가 감소된 데이터에 기반하여 제1 휘도 비율을 연산할 수 있다. 예를 들어, 제2 비율 연산부(373)는 제3 노이즈 저감부(363), 및 제4 노이즈 저감부(364)로부터 노이즈(예: 위상차 노이즈)가 감소된 데이터에 기반하여 제2 휘도 비율을 연산할 수 있다.
일 실시 예에서, 비율 연산부(371, 373)는 제1 휘도 비율, 및 제2 휘도 비율을 노이즈 저감부(366, 367)로 전달할 수 있다. 휘도 비율은 이하에서 NSD(normalized shading difference) 또는 ΔS로 이해되거나 지칭될 수 있다. 일 실시 예에서, 노이즈 저감부(366, 367)는 비율 연산부(371, 373)로부터 획득한 NSD의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 이동량 검출부(381)는 노이즈 저감부(366, 367) 및 메모리(250)로부터 OIS 구동에 의한 렌즈(320)의 이동량을 검출하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. 이동량 검출부(381)는 메모리(250)로부터 미리 저장되어 있는 기준 휘도 비율, 기준 NSD 값, 기준 렌즈(320)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 기준 휘도 비율, 기준 NSD 값, 기준 렌즈(320)의 위치는 현재 획득되고 있는 이미지 프레임 이전에 획득된 이미지 프레임에 대응하는 데이터, 또는 이전에 획득된 이미지 프레임의 시점에 대응하는 데이터 일 수 있다. 일 실시 예에서, 이동량 검출부(381)는 현재 획득되고 있는 이미지 프레임에 대응되는 데이터(예: 렌즈의 이동량, NSD 값, 휘도 비율) 및 메모리로부터 획득한 상기 데이터들에 기반하여 현재 획득되고 있는 이미지 프레임에 대응하는 OIS 이동량을 검출할 수 있다. OIS 이동량은 OIS 구동에 의하여 이동한 렌즈(320)의 이동량으로 이해될 수 있다. 일 실시 예에서, 이동량 검출부(381)는 VDIS 모듈(391)에 검출한 OIS 이동량을 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 모션 센서(383)는 가속도 센서, 자이로 센서(자이로스코프), 또는 자기 센서를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 센서들은 예시적인 것으로, 모션 센서는 적어도 하나의 다른 종류의 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 가속도 센서는 전자 장치(101)의 3축(예: X축, Y축 또는 Z축)으로 작용하는 가속도를 측정하도록 설정된 센서로, 측정된 가속도를 이용하여 전자 장치(101)에 가해지고 있는 힘을 측정, 추정, 및/또는 감지할 수 있다. 상기 자이로 센서는 전자 장치(101)의 3축(예: X축, Y축 또는 Z축)으로 작용하는 각속도를 측정하도록 설정된 센서로, 각 축의 측정된 각속도 정보를 이용하여 전자 장치(101)의 각 축에 대한 회전량을 측정 및/또는 감지할 수 있다. 도 3을 참조하면, 모션 센서(383)는 이미지 시그널 프로세서(303)의 블록에 포함된 것으로 도시되었지만, 이미지 시그널 프로세서(303)와 분리된 별도의 하드웨어일 수 있다. 일 실시 예에서, 모션 센서(383)는 획득한 모션 데이터를 VDIS 모듈(390)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, VDIS 모듈(390)은 이동량 검출부(381), 및 모션 센서(383)로부터 획득된 데이터를 통해 추가적으로 보정할 보정 값을 결정할 수 있다. VDIS 모듈(390)은 이미지 처리부(340)로부터 획득한 이미지 프레임에 대하여 상기 보정 값을 적용하여 VDIS를 수행할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서(230)의 픽셀(410)에 포함된 포토다이오드들을 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 이미지 센서(230)는 픽셀 배열(pixel array)(401)을 포함할 수 있다. 픽셀 배열(401)은 포토다이오드의 배열로 지칭되거나 이해될 수 있다. 일 실시 예에서, 픽셀 배열(401)은 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 배열(401)은 제1 픽셀(410)과 같은 개별 픽셀의 배열(예: m x n 배열, m과 n은 자연수)로 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 픽셀 배열(401)은 빛이 입사하는 방향에 대응하는 Z 축(예: 광축)에 수직한 평면에 위치할 수 있다. 일 실시 예에서, 픽셀 배열(401)의 제1 방향(예: X 축의 방향)은 픽셀 배열(401)의 제2 방향(예: Y 축의 방향)과 수직할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 방향(예: X 축의 방향)과 제2 방향(예: Y 축의 방향)은 Z 축의 방향에 수직할 수 있다.
일 실시 예에서, 픽셀 배열(401)은 적어도 하나의 마이크로 렌즈, 적외선 차단 필터(IR cut filter, infra-red cut filter), 컬러 필터 어레이(CFA, color filter array), 적어도 하나의 반사 방지막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(410)은 마이크로 렌즈(411), 적외선 차단 필터(412), 컬러 필터(413), 반사 방지막(414), 적어도 두 개의 포토다이오드들(415L, 415R), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 포토다이오드는 수광 소자로도 지칭될 수 있다. 일 실시 예에서, 하나의 픽셀(예: 제1 픽셀(410))에 적어도 두 개 이상의 포토다이오드들(예: 415L, 415R)이 포함된 구성은 다중 포토다이오드(multi PD)로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 마이크로 렌즈(411)는 마이크로 렌즈(411)에 입사하는 광을 집광할 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로 렌즈(411)는 제1 포토다이오드(415L) 및 제2 포토다이오드(415R)에 광이 도달하도록 상기 마이크로 렌즈(411)에 입사된 광의 경로를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 적외선 차단 필터(412)는 상기 마이크로 렌즈(411)를 통해 입사된 광 중 적어도 일부의 적외선을 차단할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 적외선 차단 필터(412)는 마이크로 렌즈(411)와 컬러 필터(413) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 컬러 필터(413)는 미리 지정된 색(또는, 컬러 채널)의 광을 통과시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 픽셀들(예: 제1 도 4의 제1 픽셀(410)) 각각의 컬러 필터(413)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 예에서, 컬러 필터(413)는 미리 지정된 색(또는, 컬러 채널) 이외의 색의 광을 차단할 수 있다.
일 실시 예에서, 반사 방지막(414)은 마이크로 렌즈(411)를 통해 입사된 광이 외부로 반사되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 서브 포토다이오드(415L) 및 제2 서브 포토다이오드(415R)는 입사된 광에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 서브 포토다이오드(415L) 및 제2 서브 포토다이오드(415R)는 광전 효과에 기반하여 입사된 광에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 서브 포토다이오드(415L) 및 제2 서브 포토다이오드(415R)는 광전 효과에 기반하여 입사된 광의 세기(또는, 조도)에 대응하는 값을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 서브 포토다이오드(415L) 및 제2 서브 포토다이오드(415R)는 광전 효과에 기반하여 입사된 광의 세기(또는, 조도)에 따른 전하를 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 서브 포토다이오드(415L) 및 제2 서브 포토다이오드(415R)는, 생성된 전하의 양에 따른 전류를 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 서브 포토다이오드(415L)가 출력하는 값을 제1 감지 값으로도 지칭될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 서브 포토다이오드(415R)가 출력하는 값을 제2 감지 값으로도 지칭될 수 있다.
도 4를 참조하면, 두 개의 서브 포토다이오드들(415L, 415R)이 하나의 픽셀(410)의 좌측 및 우측에 배치되는 것으로 예시되어 있으나, 이는 예시일 뿐이다. 하나의 픽셀(예: 제1 픽셀(410))에는 둘 이상의 서브 포토다이오드들이 서로 다른 위치에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 감지한 광의 세기에 대응하는 값을 이미지 시그널 프로세서(303)에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 픽셀들(예: 도 4의 제1 픽셀(410)) 각각의 제1 포토다이오드(415L)가 출력한 제1 감지 값과 제2 포토다이오드(415R)가 출력한 제2 감지 값을 이미지 시그널 프로세서(303)에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는, 픽셀들(예: 도 4의 제1 픽셀(410)) 각각의 제1 포토다이오드(415L)가 출력한 제1 감지 값과 제2 포토다이오드(415R)가 출력한 제2 감지 값의 합산 값을 이미지 시그널 프로세서(303)에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 합산 값을 이미지 시그널 프로세서(303)에게 제공하는 경우, 저해상도 휘도 신호를 이미지 시그널 프로세서(303)에게 함께 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 저해상도 휘도 신호는 픽셀들(예: 도 4의 제1 픽셀(410)) 중 인접한 픽셀들의 출력을 합산한 값에 대응할 수 있다. 일 실시 예에서, 인접한 픽셀들은 주변의 픽셀들 중 서로 다른 색이 할당된 픽셀들 일 수 있다.
일 실시 예에서, 전처리부(350)는 이미지 센서(230)로부터의 데이터(예: 제1 감지 값, 및 제2 감지 값, 또는 합산 값 및 저해상도 휘도 신호)에 기반하여, 휘도 신호를 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 전처리부(350)는 픽셀(410)의 제1 포토다이오드(415L)가 출력한 제1 감지 값에 대응하는 제1 휘도 신호를 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 전처리부(350)는 픽셀(410)의 제2 포토다이오드(415R)가 출력한 제2 감지 값에 대응하는 제2 휘도 신호를 출력할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 하나의 픽셀에 대응되는 포토다이오드들의 배치를 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 픽셀(510)은 좌측(예: -x 방향)에 배치된 제1 포토다이오드(515L) 및 우측(예: +x 방향)에 배치된 제2 포토다이오드(515R)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 좌우로 배치된 포토다이오드들(515L, 515R)로 수평 방향(horizontal direction)으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다.
도 5를 참조하면, 픽셀(520)은 상측(예: +y 방향)에 배치된 제1 포토다이오드(525T) 및 하측(예: -y 방향)에 배치된 제2 포토다이오드(525B)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상하로 배치된 서브 포토다이오드들(525T, 525B)로 수직 방향(vertical direction)으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다.
도 5를 참조하면, 픽셀(530)은 상측(예: +y 방향)에 배치된 제1 포토다이오드(535T), 하측(예: -y 방향)에 배치된 제2 포토다이오드(535B), 좌측(예: -x 방향)에 배치된 제3 포토다이오드(535L), 및 우측(예: +x 방향)에 배치된 제4 포토다이오드(535R)가 포함될 수 있다. 상기 4개의 포토다이오드들(535T, 535B, 535L, 535R)로 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 4개의 포토다이오드들(535T, 535B, 535L, 535R) 중 한 쌍의 포토다이오드들(535T, 535L)과 다른 한 쌍의 포토다이오드들(535B, 535R)로 제1 대각선 방향(예: x축으로부터 135도 시계 방향)(diagonal direction)으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 4개의 포토다이오드들(535T, 535B, 535L, 535R) 중 한 쌍의 포토다이오드들(535B, 535L)과 다른 한 쌍의 포토다이오드들(535T, 535R)로 제2 대각선 방향(예: x축으로부터 45도 반시계 방향)으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 대각선 방향과 제2 대각선 방향은 서로 수직할 수 있다.
도 5를 참조하면, 픽셀(540)은 좌상측(예: x축으로부터 135도 시계 방향)에 배치된 제1 포토다이오드(545LT), 우상측(예: x축으로부터 45도 시계 방향)에 배치된 제2 포토다이오드(545RT), 좌하측(예: x축으로부터 135도 반시계 방향)에 배치된 제3 포토다이오드(545LB), 및 우하측(예: x축으로부터 45도 반시계 방향)에 배치된 제4 포토다이오드(545RB)가 포함될 수 있다. 상기 4개의 포토다이오드들(545LT, 545RT, 545LB, 545RB)로 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 4개의 포토다이오드들(545LT, 545RT, 545LB, 545RB) 중 사선 방향으로 위치하는 포토다이오드들(545LT, 545RB)로 제3 대각선 방향으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 4개의 포토다이오드들(545LT, 545RT, 545LB, 545RB) 중 사선 방향으로 위치하는 포토다이오드들(545RT, 545LB)로 제4 대각선 방향으로 서로 다른 위상, 및/또는 서로 다른 세기(또는, 조도)를 가진 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 대각선 방향과 제4 대각선 방향은 서로 수직할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 하나의 픽셀에 포함된 포토다이오드의 개수와 합산 방법에 따라 NSD의 개수는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 하나의 픽셀이 4개의 포토다이오드를 포함하는 경우에는 4개의 NSD가 설정될 수 있고, 2개 포토 다이오드를 합산하여 NSD의 개수를 산정하는 경우에는 3개의 NSD가 설정될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 픽셀들(610, 620, 및 630)에 입사되는 광량을 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 광은 렌즈(320)를 통과한 후 픽셀들(610, 620, 및 630)에 입사할 수 있다. 도 6을 참조하면, 광이 통과하는 렌즈(320)에서의 위치에 따라 픽셀들(610, 620, 및 630)에 입사하는 광의 세기(또는, 조도)가 달라짐을 알 수 있다. 도 6을 참조하면, 픽셀들(610, 및 620) 사이에는, 하나 이상의 픽셀들(641)이 배치될 수 있다. 도 6을 참조하면, 픽셀들(620, 및 630) 사이에는, 하나 이상의 픽셀들(645)이 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 픽셀(610)의 포토다이오드들(611, 및 615)에는, 서로 다른 광량의 광이 입사될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 렌즈(320)의 우측 부분을 통과하는 광이 픽셀(610)의 포토다이오드(615)에 입사하는 면적은 픽셀(610)의 포토다이오드(611)에 입사하는 면적보다 작을 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 6을 참조하면, 렌즈(320)의 좌측 부분을 통과하는 광이 픽셀(630)의 포토다이오드(631)에 입사하는 면적은 픽셀(630)의 포토다이오드(635)에 입사하는 면적보다 작을 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 픽셀들(610, 620, 및 630)의 위치에 따라 픽셀들(610, 620, 및 630) 각각의 포토다이오드들(611, 615, 621, 625, 631, 및 635) 간에도 입사되는 광의 세기가 다를 수 있다. 일 실시 예에서, 픽셀(610)의 포토다이오드들(611, 615) 간의 입사되는 광의 세기가 다름에 따라, 포토다이오드들(611, 615) 각각이 출력이 다를 수 있다. 일 실시 예에서, 픽셀(620)의 포토다이오드들(621, 625) 간의 입사되는 광의 세기가 다름에 따라, 포토다이오드들(621, 625) 각각이 출력이 다를 수 있다. 일 실시 예에서, 픽셀(630)의 포토다이오드들(631, 635) 간의 입사되는 광의 세기가 다름에 따라, 포토다이오드들(631, 635) 각각이 출력이 다를 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 전자 장치(101)의 흔들림에 의한 영향을 보정하기 위해 동작하는 OIS로 인해 광축 중심(optical center)이 변하는 것을 2차원으로 나타낸 도면이다. 도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 전자 장치(101)의 흔들림으로 인해 광축 중심(optical center)이 변하는 것을 3차원으로 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전자 장치(101)의 흔들림(예: 손 떨림으로 인한 흔들림)에 의하여 광축 중심(optical center)이 변하는 것을 알 수 있다. 상기 광축 중심이 변하는 것은 상기 흔들림으로 인해 카메라 모듈(180) 내에서 렌즈(320)의 위치가 상대적으로 변하여 렌즈(320)의 초점 위치 또는 렌즈(320)의 중심 위치가 변하는 것으로 이해될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면,
Figure pat00001
i o는 광축(예: z축)을 기준으로 제1 광축 중심(O o )에서 i 번째 픽셀(Pi)까지의 각도이고,
Figure pat00002
i c는 광축(예: z축)을 기준으로 제2 광축 중심(O c )에서 i 번째 픽셀(Pi)까지의 각도이다.
Figure pat00003
j o는 광축(예: z축)을 기준으로 제1 광축 중심(O o )에서 j 번째 픽셀(Pj)의 각도이다.
Figure pat00004
j c는 광축(예: z축)을 기준으로 제2 광축 중심(O c )에서 j 번째 픽셀(Pj)의 각도이다.
Figure pat00005
k o는 광축(예: z축)을 기준으로 제1 광축 중심(O o )에서 k 번째 픽셀(Pk)의 각도이다.
Figure pat00006
k c는 광축(예: z축)을 기준으로 제2 광축 중심(O c )에서 k 번째 픽셀(Pk)의 각도이다.
일 실시 예에서, 제1 광축 중심(O o )은 초기 광축에 대응되는 광축 중심으로 이해될 수 있다. 제2 광축 중심(O c )은 현재 광축에 대응되는 광축 중심으로 이해될 수 있다. 상기 초기 광축은 상기 현재 광축 이전 시점의 광축을 의미할 수 있다.
Figure pat00007
[수학식 1]를 참조하면, ΔS는 NSD(normalized shading difference)일 수 있다. ΔS는 제1 포토다이오드(예: 도 4의 제1 포토다이오드(415L)) 및 제2 포토다이오드(예: 도 4의 제2 포토다이오드(415R)의 휘도 비율 또는 광량 비율로 지칭될 수 있다. [수학식 1]를 참조하면, Y1, Y2는 다중 포토다이오드를 통해 획득된 휘도 값(또는; 밝기 값 또는 광량)일 수 있다. 다시 말해서, Y1은 다중 포토다이오드를 구성하는 제1 포토다이오드(예: 415L)의 휘도 값이고, Y2는 다중 포토다이오드를 구성하는 제2 포토 다이오드(예: 415R)의 휘도 값일 수 있다.
일 실시 예에서, 패치 Wk 내의 NSD 값을 이용하여 광축 이동(O 0 →O c )에 따른 NSD 값을 계산할 수 있다. 광축 이동시 각 픽셀의 CRA(chief ray angle)는 새로운 위치에 대응되도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 광축 이동시 P1, Pk 및 Pj 중 두 개의 픽셀에 대응하여 결정되는 각도에 대하여는 아래 [수학식 2]와 같은 관계가 성립될 수 있다.
Figure pat00008
일 실시 예에서, 상대적으로 작은 패치 Wk에 의하여 NSD 값이 CRA 변화량에만 관계되는 경우, [수학식 3]와 같은 관계가 성립될 수 있다.
Figure pat00009
ΔSi o는 제1 광축 중심(O o )에서의 i 번째 픽셀을 통해 산정된 NSD 값을 나타낼 수 있다. ΔSk o는 제1 광축 중심(O o )에서의 k 번째 픽셀을 통해 산정된 NSD 값을 나타낼 수 있다. ΔSi c는 제2 광축 중심(O c )에서의 i 번째 픽셀을 통해 산정된 NSD 값을 나타낼 수 있다. ΔSk c는 제2 광축 중심(O c )에서의 k 번째 픽셀을 통해 산정된 NSD 값을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 광축 중심(O o )에서의 NSD(ΔSo)와 각도 변화량 Δ
Figure pat00010
, Δ
Figure pat00011
로써 새로운 제2 광축 중심(O c )에서 계산된 NSD(ΔSe)는 [수학식 4]과 같은 관계가 있다.
Figure pat00012
일 실시 예에서, 광축(z축) 상 고정된 위치에서 OIS에 의한 Δx, Δy의 이동이 상대적으로 작은 량이라고 하면 [수학식 4]은 아래 [수학식 5]와 같이 x, y축 방향의 평행이동으로 구할 수 있다. ΔSo는 기준 NSD이고, ΔSe는 새롭게 산정된 NSD일 수 있다.
Figure pat00013
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 기준 NSD(ΔSo)를 참조하여 현재의 NSD(ΔSe)의 평행 이동량을 계산하여 OIS 이동량을 검출할 수 있다.
도 9a는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 다중 포토다이오드를 이용하여 렌즈의 광학적 특성을 분석하고, 이에 기반하여 흔들림 보정을 수행하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 도 9a를 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))에서 의해서 동작이 수행되는 것으로 기재되어 있지만, 도 9a에 예시된 흐름도의 동작 주체는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 이미지 시그널 프로세서(예: 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260) 또는 도 3의 이미지 시그널 프로세서(303))로도 이해될 수 있다.
일 실시 예에 따른 동작 910에 있어서, 전자 장치(101)는 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230))를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득할 수 있다. 전자 장치(101)는 카메라 어플리케이션을 실행하는 입력에 응답하여 카메라(예: 도 2의 카메라 모듈(180))을 구동할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 카메라가 구동된 것에 응답하여 이미지 센서(230)에서 출력된 복수 개의 이미지 프레임을 순차적으로 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 카메라가 구동되는 동안 전자 장치(101)에 흔들림(예: 손 떨림으로 인한 흔들림)이 발생할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(101)에 흔들림(예: 손 떨림으로 인한 흔들림)이 발생하는 경우, 전자 장치(101)의 흔들림이 반영된 복수 개의 이미지 프레임을 획득할 수 있다. 다시 말해서, 전자 장치(101)는 상기 흔들림에 의하여 변경된 화각(FOV, field of view)을 가진 이미지 프레임을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 상기 흔들림을 1차적으로 보정할 수 있다. 다시 말해서, 전자 장치(101)는 OIS 액추에이터를 통해 상기 흔들림을 광학적으로(optically) 보정할 수 있다. 전자 장치(101)는 OIS 구동을 통해 상기 흔들림이 광학적으로 보정된 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따른 동작 920에 있어서, 전자 장치(101)는 제1 포토다이오드(예: 도 4의 제1 포토다이오드(415L))를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드(예: 도 4의 제2 포토다이오드(415R))를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 렌즈(예: 도 3의 렌즈(320))의 제1 위치를 확인할 수 있다. 상기 제1 위치는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드를 이용하여 제1 이미지 프레임이 획득되는 제1 시점에 대응되는 렌즈(320)의 위치일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 제1 포토다이오드(415L)를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드(415R)를 통해 획득된 제2 광량에 대한 비율을 결정할 수 있다. 다시 말해서, 전자 장치(101) 제1 포토다이오드(415L)를 통해 획득된 제1 휘도 값, 및 제2 포토다이오드(415R)를 통해 획득된 제2 휘도 값에 기반하여 휘도 비율을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 상기 제1 광량 및 상기 제2 광량에 기반하여 NSD(normalized shading difference) 값을 계산할 수 있다. 상기 NSD는 각 포토다이오드로 들어오는 광량의 차이를 휘도로 정규화한 값일 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(101)는 제1 포토다이오드(415L)를 통해서 획득한 제1 휘도 데이터, 및 제2 포토다이오드(415R)를 통해서 얻은 제2 휘도 데이터에 대하여 위상차 노이즈를 제거할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 위상차 노이즈가 제거된 휘도 데이터에 기반하여 휘도 비율을 결정하여 NSD 값을 산정할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 산정된 NSD 값에 대응되는 렌즈의 위치를 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따른 동작 930에 있어서, 전자 장치(101)는 렌즈(320)의 기준 위치 및 렌즈(320)의 제1 위치에 기반하여, OIS 액추에이터(예: 도 3의 액추에이터(330))에 의하여 이동된 렌즈(320)의 이동량을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는 렌즈(320)의 기준 위치에 대응되는 NSD 값을 계산하고 및 렌즈(320)의 제1 위치에 대응되는 NSD 값을 계산할 수 있다. 상기 기준 위치는 제1 이미지 프레임보다 이전 프레임인 제2 이미지 프레임이 획득되는 제2 시점에 대응되는 렌즈(320)의 위치일 수 있다. 상기 기준 위치는 메모리에 미리 저장된 아무런 방해가 없는 상태에서의 렌즈(320)의 위치일 수 있다. 렌즈(320)의 이동량을 확인하는 동작은 도 7 및 도 8에서 설명되므로 여기서는 생략하도록 한다.
일 실시 예에 따른 동작 940에 있어서, 전자 장치(101)는 렌즈(320)의 이동량에 기반하여 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행할 수 있다. 다시 말해서, 전자 장치(101)는 전자 장치(101)의 흔들림(예: 손 떨림으로 인한 흔들림)을 보정하기 위하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하기에 앞서, 광학적 흔들림 보정(OIS, optical image stabilization)을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)의 OIS의 보정량에 기반하여 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 이미지 센서(230)를 통해 획득한 이미지 프레임, 모션 센서(383)로부터 획득한 모션 데이터, 및 이동량 검출부(예: 도 3의 이동량 검출부(381))를 통해 검출한 렌즈(320)의 이동량을 획득할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 이미지 프레임에 대하여 상기 모션 데이터, 상기 렌즈(320)의 이동량을 고려하여 흔들림 보정(예: VDIS, video digital image stabilization)을 수행할 수 있다. 예를 들어, VDIS 모듈(예: 도 3의 VDIS 모듈(390))은 이동량 검출부(381)로부터 OIS에 의하여 이동된 렌즈(320)의 이동량을 획득할 수 있다. VDIS 모듈(390)은 이미지 처리부(예: 도 3의 이미지 처리부(340))로부터 이미지 프레임을 획득할 수 있다. VDIS 모듈(390)은 모션 센서(383)로부터 모션 데이터(예: 자이로 데이터 및/또는 가속도 데이터)를 획득할 수 있다. VDIS 모듈(390)은 상기 획득한 이미지 프레임 및 데이터에 기반하여 VDIS를 수행할 수 있다. VDIS에 대한 추가적인 설명은 이하 도 14 및 도 15에서 설명될 수 있다.
도 9b는 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 패턴이 없는 피사체를 촬영하여 획득한 이미지에 있어서 픽셀 별로 획득한 휘도 값과 NSD(normalized shading difference)를 평균한 값을 나타낸 그래프 및 패턴이 있는 피사체를 촬영하여 획득한 이미지에 있어서 픽셀 별로 획득한 휘도 값과 NSD를 평균한 값을 나타낸 그래프를 도시한다.
도 9b의 (a)를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)는 패턴이 없고 밝기가 균일한 피사체를 촬영하여 제1 이미지(945)를 획득할 수 있다. 도 9b의 (b)를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)는 패턴이 있는 피사체를 촬영하여 제2 이미지(950)를 획득할 수 있다.
도 9b의 (c)는 제1 이미지(945) 상의 위치에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프이다. 도 9b의 (d)는 제2 이미지(950) 상의 위치에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프이다. 제2 이미지(950)의 경우, 피사체의 영향으로 인하여 휘도 분포를 이용하여 셰이딩(shading) 특성을 검출하기 어려울 수 있다.도 9b의 (e) 및 (f)는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 각각 제1 이미지(945) 및 제2 이미지(950)를 촬영한 경우에 있어서, NSD(normalized shading difference)를 평균한 값을 나타낸 그래프이다. NSD를 이용하는 경우, 정규화를 통해 피사체의 영향을 제거할 수 있으므로 촬영한 피사체에 관계없이 항상 일정한 특성을 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하나의 픽셀에 2개의 포토다이오드들이 포함된 경우에도 NSD는 X축 방향뿐 아니라 Y축 방향으로도 다른 형태를 나타내므로 이를 이용하면 Y축 방향의 이동량도 검출 가능할 수 있다.
도 10a는 패턴이 없는 피사체를 촬영한 경우 획득된 이미지(1010)를 나타낸다. 도 10b는 패턴이 있는 피사체를 촬영한 경우 획득된 이미지(1020)를 나타낸다. 도 11a는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 도 10a의 이미지(1010)를 촬영한 경우에 있어서, 픽셀 별로 획득한 휘도 값을 나타낸 그래프이다. 도 11b는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 도 10b의 이미지(1020)를 촬영한 경우에 있어서, 픽셀 별로 획득한 휘도 값을 나타낸 그래프이다. 도 11a 및 도 11b의 가로축은 x 축(예: 도 4의 x 축)을 나타내고, 세로 축은 정규화된 조도(normalized illuminance)를 나타낼 수 있다. 상기 정규화된 조도는 각 픽셀, 및/또는 각 포토다이오드가 획득 또는 출력하는 휘도 값으로 이해될 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 복수 개의 픽셀들(예: 도 4의 제1 픽셀(410))의 제1 포토다이오드(예: 도 4의 제1 포토다이오드(415L))를 통해 획득한 휘도 값에 대한 데이터(1111, 1121), 상기 복수 개의 픽셀들의 제2 포토다이오드(예: 도 4의 제2 포토다이오드(415R))를 통해 획득한 휘도 값에 대한 데이터(1113, 1123), 및 상기 복수 개의 픽셀들의 상기 제1 포토다이오드 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득한 휘도 값에 대한 데이터(1115, 1125)가 그래프에 도시되어 있다.
일 실시 예에서, 도 11a를 참조하면, 렌즈(320)의 광학적 특성(예: 쉐이딩 특성)을 알 수 있다. 예를 들어, 렌즈(320)는 굴곡이 있으므로, 굴곡률에 따라 중심에 가까울수록 이미지 센서(230)에 도달하는 광량이 가장 많고, 중심에서 벗어날수록 이미지 센서(230)에 도달하는 광량이 줄어들 수 있다. 이미지 센서(230)의 중심(예: 0 field)으로 부터 이미지 센서(230)의 가장자리(예: 1 field)에 가까워질수록 픽셀 또는 포토다이오드가 획득하는 휘도 값이 줄어드는 것을 알 수 있다. 도 11b를 참조하면, 패턴이 있는 피사체를 촬영한 경우, 각 포토다이오드가 획득한 휘도 값들이 일관되지 않으므로, 렌즈(320)의 광학적 특성(예: 렌즈의 쉐이딩 특성)을 알기 어려운 것을 알 수 있다.
도 12a는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 도 10a의 이미지(1010)를 촬영한 경우에 있어서, NSD(normalized shading difference)를 세로 방향으로 평균한 값을 나타낸 그래프이다. 도 12b는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 도 10b의 이미지(1020)를 촬영한 경우에 있어서, NSD(normalized shading difference)를 평균한 값을 나타낸 그래프이다. 도 12a 및 도 12b의 가로 축은 x 축(예: 도 4의 x 축)을 나타내고, 세로 축은 세로 방향(예: 도 4의 y축 방향)의 라인으로 NSD를 평균한 값을 나타낼 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 도 11a 및 도 11b의 휘도 값과는 달리 피사체에 영향을 받지 않는 광학 특성을 얻을 수 있으며, 여기서는 렌즈 초점 위치에 따른 mean of ΔS에 대한 데이터가 나타난다. 도 12a 및 도 12b를 참조하면, Near는 피사체 거리가 가까운 경우, Far은 피사체 거리가 먼 경우, Center는 Near과 Far의 중간에 피사체가 위치할 경우 각각에 대응되는 렌즈의 위치에서의 NSD 특성을 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 초점 위치가 가까운 경우의 데이터(1211, 1221), 초점 위치가 중간일 경우의 데이터(1213, 1223), 초점 위치가 먼 경우의 데이터(1215, 1225)가 확인될 수 있다. 초점 위치가 가까울수록, x축에 대응되는 mean of ΔS 값의 변동이 클 수 있다.
도 13a는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서 검출된 OIS 이동량을 나타낸 그래프이다. 도 13a의 가로 축은 x축(예: 도 4의 x축)을 나타내고, 세로 축은 y축(예: 도 4의 y축)을 나타낼 수 있다. 도 13b는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서 획득한 초기 NSD에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 13c는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서 OIS 이동량 만큼 보정하여 산정한 NSD에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 13b 및 도 13c의 가로 축은 x축(예: 도 4의 x축)을 나타내고, 세로 축은 NSD(normalized shading difference) 값을 나타낼 수 있다. 상기 OIS 이동량은 OIS 구동에 의하여 움직인 렌즈(320)의 이동량으로 이해될 수 있다. 상기 OIS 이동량은 렌즈(320)의 이동량 및/또는 OIS 보정량으로 지칭되거나 이해될 수 있다.
도 13a를 참조하면, 전자 장치(101)가 흔들리는 것(예: 손 떨림으로 인한 흔들림)에 대응하여, x축-y축 평면 상에서 OIS 구동에 의하여 렌즈(320)가 움직인 경로를 알 수 있다. 도 13b는 복수 번의 흔들림을 통해 복수 개의 샘플 데이터를 획득한 것으로, 복수 번의 흔들림에 기반하여 산정한 NSD에 대한 그래프를 나타낸다. 도 13c는, 도 13a에서 검출된 OIS 이동량을 보정하여 산정한 NSD를 나타낸다. 도 13b의 그래프와 비교하여 도 13c의 그래프가 변동 폭이 적고, 샘플 데이터가 일치된 만큼 다중 포토다이오드 센서를 통해 OIS 이동량을 검출하는 것이 효과적임을 알 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서, 모션 센서(383)로부터 획득한 제1 모션 정보와 OIS 구동에 의하여 발생한 제2 모션 정보에 기반하여 흔들림을 보정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다양한 실시 예들에 따라 제1 모션 정보 및 제2 모션 정보에 기반하여 이미지를 보정하는 동작을 설명하는 예를 도시한다.
도 14를 참조하면, 전자 장치(101)는 사용자의 손떨림과 같은 다양한 원인으로 인해 참조 번호 1410의 방향으로 흔들릴 수 있다. 프로세서(120)는 모션 센서(예: 자이로 센서)(383)를 통해 전자 장치(101)의 움직임을 감지함으로써 참조 번호 1410 방향에 대한 제1 모션 정보를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)가 참조 번호 1410 방향으로 흔들리는 것에 대응하여, 액추에이터(예: OIS 액추에이터)(330)는 렌즈 어셈블리(210), 및/또는 이미지 센서(230)가 참조 번호 1410 방향의 반대 방향인 참조 번호 1420 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210) 및/또는 이미지 센서(230)가 움직일 수 있는 각도의 범위와 같은 물리적인 한계로 인하여, 참조 번호 1420의 길이는 참조 번호 1410의 길이보다 짧을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 카메라 모듈(180)로부터 OIS 보정이 수행된 이미지 프레임을 획득할 수 있다. OIS 보정이 수행된 이미지 프레임은 참조 번호 1430만큼 잔여 흔들림을 가질 수 있다. 프로세서(120)는 참조 번호 1410 방향에 대한 제1 모션 정보로부터 참조 번호 1420 방향에 대한 제2 모션 정보를 추정하고, 제1 모션 정보에서 제2 모션 정보가 제거된 제3 모션 정보를 결정할 수 있다. 제3 모션 정보는 참조 번호 1430에 대한 모션 정보를 의미할 수 있다. 프로세서(120)는 "제2 모션 정보 = 제1 모션 정보 + 제2 모션 정보"와 같은 수식에 기반하여 제3 모션 정보를 결정할 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 전자 장치(101)에서 이미지 프레임을 라인(line) 단위로 보정하는 동작을 나타내기 위한 도면이다.
도 15을 참조하면, 이미지 센서(230)가 이미지 프레임(1510)에 대하여 첫 번째 라인(1520)부터 가장 마지막 라인(1523)까지 순서대로 빛을 읽어 나갈(read out) 수 있다. 전자 장치(101)가 빛을 라인 단위로 리드 아웃 하는 동작은 롤링 셔터(rolling shutter) 동작으로 지칭될 수 있다. 피사체로부터 반사되는 빛이 이미지 센서(230)로 들어가는 시점이 라인 마다 상이하므로, 빛의 시간 차이로 인해 이미지 내에서 왜곡이 발생할 수 있다. 본 문서에서, 롤링 셔터 동작에 의해 발생하는 왜곡은 롤링 셔터 왜곡(rolling shutter distortion) 또는 젤로 효과(jello effect)로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 모션 센서(383)를 통해 획득되는 모션 데이터의 빈도는 동일한 시간 동안에 카메라 모듈(180)을 통해 획득되는 이미지 프레임들의 빈도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 30ms 마다 이미지 프레임(1510)을 획득하고, 10ms 마다 모션 데이터를 획득할 수 있다. 전자 장치(101)는 둘 이상의 모션 데이터를 이용하여 이미지 프레임(1510)을 라인 단위로 보정할 수 있다.
일 실시 예에서, 참조 번호 1530을 참조하면, 전자 장치(101)는 둘 이상의 모션 데이터(예: 자이로 데이터)에 기반하여 이미지 프레임(1510) 내에서 롤링 셔터 왜곡을 라인 단위로 보정할 수 있다. 일 실시 예에서, 둘 이상의 제1 모션 정보는 이미지 프레임(1510)을 구성하는 라인들(예: 1520, 1521, 1522, 1523)마다 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(101)는 상기 라인들 중 적어도 둘 이상의 라인들에 대한 모션 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 이미지 프레임(1510) 내에서 제1 라인(1520)에 대한 모션 데이터 및 제2 라인(1521)에 대한 모션 데이터를 획득할 수 있다. 전자 장치(101)는 획득된 두 개의 모션 데이터 및 보간법(interpolation)을 이용함으로써, 모션 데이터가 획득되지 않은 나머지 라인들에 대한 모션 데이터를 추정할 수 있다. 전자 장치(101)는 획득된 모션 데이터 및 추정된 모션 데이터에 기반하여 이미지 프레임(1510) 내에서 모든 라인들 별로 모션 데이터를 생성하고, 라인 단위로 롤링 셔터 왜곡을 보정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(예: 도 2의 렌즈 어셈블리(210)), 상기 렌즈 어셈블리를 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 OIS 액추에이터(예: 도 3의 액추에이터(330)), 마이크로 렌즈(예: 도 4의 마이크로 렌즈(411)), 및 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 적어도 둘 이상의 포토다이오드들을 포함하는 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230)), 상기 적어도 둘 이상의 포토다이오드들은 제1 포토다이오드, 및 제2 포토다이오드를 포함하며, 적어도 하나의 모션 센서(예: 도 3의 모션 센서(383)), 메모리(예: 도 2의 메모리(250)) 및 상기 렌즈 어셈블리, 상기 OIS 액추에이터, 상기 이미지 센서, 상기 적어도 하나의 모션 센서, 및 상기 메모리와 작동적으로(operatively) 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고, 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 상기 렌즈의 제1 위치를 확인(identify)하고, 상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고, 상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 휘도 비율을 계산하고, 상기 제1 휘도 비율, 및 상기 메모리에 미리 저장되어 있는 제2 휘도 비율에 기반하여 상기 렌즈의 이동량을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하고, 상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 NSD 값과 상기 메모리에 미리 저장되어 있는 기준 NSD 값을 비교하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈의 상기 제1 위치는 상기 제1 NSD 값에 대응되는 위치이고, 상기 기준 위치는 기준 NSD에 대응되는 위치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반하여 상기 렌즈 어셈블리의 제2 위치를 확인하고, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고, 상기 확인된 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하고, 상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하고, 상기 제3 광량, 및 상기 제4 광량에 기반하여 제2 광량차를 산정하고, 상기 제2 광량차를 휘도로 정규화한 제2 NSD 값을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈의 상기 제1 위치는 제1 이미지 프레임을 획득하는 제1 시점에 대응되고, 상기 기준 위치는 상기 제1 시점 이전의 시점인 제2 시점에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 이미지 센서는 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 상기 제1 포토다이오드, 상기 제2 포토다이오드, 및 제3 포토다이오드를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 포토다이오드의 출력 값, 상기 제2 포토다이오드의 출력 값, 및 상기 제3 포토다이오드의 출력 값에 기반하여 복수 개의 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하고, 상기 복수 개의 NSD 값에 기반하여 상기 렌즈의 상기 제1 위치를 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 확인된 상기 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 있어서, 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하는 동작, 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 렌즈의 제1 위치를 확인(identify)하는 동작, 상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작 및 상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 동작 방법은 상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하는 동작 및 상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 동작 방법은 상기 제1 NSD 값과 메모리에 미리 저장되어 있는 기준 NSD 값을 비교하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 동작 방법은 상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반하여 상기 렌즈의 제2 위치를 확인하는 동작, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작 및 상기 확인된 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 동작 방법은 상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하는 동작, 상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하는 동작, 상기 제3 광량, 및 상기 제4 광량에 기반하여 제2 광량차를 산정하는 동작 및 상기 제2 광량차를 휘도로 정규화한 제2 NSD 값을 계산하는 동작을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(예: 도 2의 렌즈 어셈블리(210)), 상기 렌즈 어셈블리를 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 OIS 액추에이터(예: 도 3의 액추에이터(330)), 마이크로 렌즈(예: 도 4의 마이크로 렌즈(411)), 및 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 적어도 둘 이상의 포토다이오드들을 포함하는 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230)), 상기 적어도 둘 이상의 포토다이오드들은 제1 포토다이오드, 및 제2 포토다이오드를 포함하며 적어도 하나의 모션 센서(예: 도 3의 모션 센서(383)), 메모리(예: 도 2의 메모리(250)) 및 상기 렌즈 어셈블리, 상기 OIS 액추에이터, 상기 이미지 센서, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서, 및 상기 메모리와 작동적으로(operatively) 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고, 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반한 제1 광량차에 대한 데이터를 획득하고, 상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반한 제2 광량차에 대한 데이터를 획득하고, 상기 제1 광량차에 대한 데이터, 및 상기 제2 광량차에 대한 데이터에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고, 상기 확인된 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 흔들림 보정을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 광량차에 대한 데이터를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하고, 상기 제2 광량차에 대한 데이터를 휘도로 정규화한 제2 NSD(normalized shading difference) 값을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 NSD 값에 대응되는 상기 렌즈의 제1 위치를 확인하고, 상기 제2 NSD 값에 대응되는 상기 렌즈의 제2 위치를 확인하고, 상기 제1 위치, 및 상기 제2 위치에 기반하여 상기 렌즈의 이동량을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈의 상기 제1 위치는 제1 이미지 프레임을 획득하는 제1 시점에 대응되고, 상기 제2 위치는 상기 제1 이미지 프레임 이후에 획득된 제2 이미지 프레임을 획득하는 제2 시점에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 확인된 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임을 VDIS(video digital image stabilization) 모듈로 전달하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 흔들림 보정을 수행할 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. "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 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(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))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.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리;
    상기 렌즈 어셈블리를 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 OIS 액추에이터;
    마이크로 렌즈, 및 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 적어도 둘 이상의 포토다이오드들을 포함하는 이미지 센서, 상기 적어도 둘 이상의 포토다이오드들은 제1 포토다이오드, 및 제2 포토다이오드를 포함함;
    적어도 하나의 모션 센서;
    메모리; 및
    상기 렌즈 어셈블리, 상기 OIS 액추에이터, 상기 이미지 센서, 상기 적어도 하나의 모션 센서, 및 상기 메모리와 작동적으로(operatively) 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고,
    상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 상기 렌즈의 제1 위치를 확인(identify)하고,
    상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고,
    상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 휘도 비율을 계산하고,
    상기 제1 휘도 비율, 및 상기 메모리에 미리 저장되어 있는 제2 휘도 비율에 기반하여 상기 렌즈의 이동량을 확인하는, 전자 장치.
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는
    상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하고, 상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하는, 전자 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 NSD 값과 상기 메모리에 미리 저장되어 있는 기준 NSD 값을 비교하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는, 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 렌즈의 상기 제1 위치는 상기 제1 NSD 값에 대응되는 위치이고, 상기 기준 위치는 기준 NSD에 대응되는 위치인, 전자 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반하여 상기 렌즈 어셈블리의 제2 위치를 확인하고,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고,
    상기 확인된 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는, 전자 장치.
  7. 청구항 6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하고, 상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하고,
    상기 제3 광량, 및 상기 제4 광량에 기반하여 제2 광량차를 산정하고, 상기 제2 광량차를 휘도로 정규화한 제2 NSD 값을 계산하는, 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈의 상기 제1 위치는 제1 이미지 프레임을 획득하는 제1 시점에 대응되고, 상기 기준 위치는 상기 제1 시점 이전의 시점인 제2 시점에 대응되는, 전자 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 상기 제1 포토다이오드, 상기 제2 포토다이오드, 및 제3 포토다이오드를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 포토다이오드의 출력 값, 상기 제2 포토다이오드의 출력 값, 및 상기 제3 포토다이오드의 출력 값에 기반하여 복수 개의 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하고,
    상기 복수 개의 NSD 값에 기반하여 상기 렌즈의 상기 제1 위치를 확인하는, 전자 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 확인된 상기 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는, 전자 장치.
  11. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하는 동작;
    제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반하여 렌즈의 제1 위치를 확인(identify)하는 동작;
    상기 렌즈의 기준 위치 및 상기 렌즈의 상기 제1 위치에 기반하여 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작; 및
    상기 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는 동작을 포함하는, 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하는 동작; 및
    상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하는 동작을 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 NSD 값과 메모리에 미리 저장되어 있는 기준 NSD 값을 비교하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작을 포함하는, 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반하여 상기 렌즈의 제2 위치를 확인하는 동작;
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 렌즈의 이동량에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 디지털 흔들림 보정(DIS, digital image stabilization)을 수행하는 동작을 포함하는, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 광량, 및 상기 제2 광량에 기반하여 제1 광량차를 산정하는 동작;
    상기 제1 광량차를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하는 동작;
    상기 제3 광량, 및 상기 제4 광량에 기반하여 제2 광량차를 산정하는 동작; 및
    상기 제2 광량차를 휘도로 정규화한 제2 NSD 값을 계산하는 동작을 포함하는, 방법.
  16. 전자 장치에 있어서,
    렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리;
    상기 렌즈 어셈블리를 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 OIS 액추에이터;
    마이크로 렌즈, 및 상기 마이크로 렌즈에 대응되는 적어도 둘 이상의 포토다이오드들을 포함하는 이미지 센서, 상기 적어도 둘 이상의 포토다이오드들은 제1 포토다이오드, 및 제2 포토다이오드를 포함함;
    적어도 하나의 모션 센서;
    메모리; 및
    상기 렌즈 어셈블리, 상기 OIS 액추에이터, 상기 이미지 센서, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서, 및 상기 메모리와 작동적으로(operatively) 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 이미지 센서를 통해 적어도 하나의 이미지 프레임을 획득하고,
    상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제1 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제2 광량에 기반한 제1 광량차에 대한 데이터를 획득하고,
    상기 전자 장치의 흔들림에 응답하여 상기 제1 포토다이오드를 통해 획득된 제3 광량, 및 상기 제2 포토다이오드를 통해 획득된 제4 광량에 기반한 제2 광량차에 대한 데이터를 획득하고,
    상기 제1 광량차에 대한 데이터, 및 상기 제2 광량차에 대한 데이터에 기반하여 상기 OIS 액추에이터에 의하여 이동된 상기 렌즈의 이동량을 확인하고,
    상기 확인된 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임에 기반하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 흔들림 보정을 수행하는, 전자 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 광량차에 대한 데이터를 휘도로 정규화한 제1 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하고,
    상기 제2 광량차에 대한 데이터를 휘도로 정규화한 제2 NSD(normalized shading difference) 값을 계산하는, 전자 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 제1 NSD 값에 대응되는 상기 렌즈의 제1 위치를 확인하고,
    상기 제2 NSD 값에 대응되는 상기 렌즈의 제2 위치를 확인하고,
    상기 제1 위치, 및 상기 제2 위치에 기반하여 상기 렌즈의 이동량을 확인하는, 전자 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 렌즈의 상기 제1 위치는 제1 이미지 프레임을 획득하는 제1 시점에 대응되고,
    상기 제2 위치는 상기 제1 이미지 프레임 이후에 획득된 제2 이미지 프레임을 획득하는 제2 시점에 대응되는, 전자 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 확인된 렌즈의 이동량, 및 상기 적어도 하나의 모션 센서를 통해 획득된 상기 전자 장치의 움직임을 VDIS(video digital image stabilization) 모듈로 전달하여 상기 적어도 하나의 이미지 프레임에 대하여 흔들림 보정을 수행하는, 전자 장치.
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