KR20240047889A - Electronic device including camera - Google Patents
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Abstract
본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 센서, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서는, 적어도 하나의 포토 다이오드, 상기 적어도 하나의 포토 다이오드와 제1 노드(FD1 node)를 연결하는 TG(transfer gate), 상기 제1 노드에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터, 상기 제1 노드와 제2 노드(FD2 node) 사이에 연결되는 전환 스위치, 상기 제2 노드에 연결되고, 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터, 상기 전환 스위치를 제어하여 상기 제1 노드 또는 상기 제2 노드에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하는 제어부, 및 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환하는 ADC를 포함할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 일 실시예가 가능하다.An electronic device according to an embodiment disclosed in this document may include an image sensor, a processor, and memory. The image sensor includes at least one photodiode, a transfer gate (TG) connecting the at least one photodiode and a first node (FD1 node), and a first node connected to the first node and having a first capacitance. A capacitor, a changeover switch connected between the first node and the second node (FD2 node), a second capacitor connected to the second node and having a second capacitance, and controlling the changeover switch to switch the first node or It may include a control unit that selectively acquires first analog data and second analog data from the second node, and an ADC that converts the first analog data and the second analog data into digital data with different gains. In addition to this, an embodiment that can be understood through the specification is possible.
Description
본 문서에서 개시되는 실시예들은, 카메라를 포함하는 전자 장치와 관련된다.Embodiments disclosed in this document relate to electronic devices that include a camera.
스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 전자 장치는 카메라 모듈(또는 카메라, 카메라 장치, 촬상 장치)를 포함할 수 있다. 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 전자 장치는 카메라 모듈을 포함하여, 사진 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 상기 전자 장치는 다양한 촬영 모드에 따른 이미지 변환 효과를 제공하고 있다. 사용자는 촬영 환경에 따라 촬영 모드를 선택할 수 있고, 다양한 이미지 효과가 적용된 이미지를 촬영할 수 있다.Electronic devices such as smartphones, tablet PCs, etc. may include a camera module (or camera, camera device, or imaging device). Electronic devices such as smartphones and tablet PCs include camera modules and can take photos or videos. The electronic device provides image conversion effects according to various shooting modes. Users can select a shooting mode according to the shooting environment and shoot images with various image effects applied.
전자 장치에서 제공하는 이미지 처리 효과 중 HDR(high dynamic range)은, 암부와 명부에 대한 계조(dynamic range; 이하, DR)를 확장하는 기술이다. HDR을 통해 영상의 암부의 표현력이 향상되고, 영상의 명부의 포화가 억제될 수 있다.Among the image processing effects provided by electronic devices, HDR (high dynamic range) is a technology that expands the gradation (dynamic range; hereinafter, DR) for dark and light areas. Through HDR, the expressiveness of dark areas of the image can be improved and saturation of the bright areas of the image can be suppressed.
HDR 이미지는 MF HDR(multi frame high dynamic range) 기술을 이용하여 생성될 수 있다. MF HDR 기술은, 서로 다른 노출 시간에 대응하는 복수의 이미지들을 획득하고 합성하여 DR을 확장하는 기술이다. 전자 장치는 밝은 영역은 단노출 이미지에, 어두운 영역은 장노출 이미지에 기반하여 HDR 이미지를 획득할 수 있다.HDR images can be created using multi frame high dynamic range (MF HDR) technology. MF HDR technology is a technology that expands DR by acquiring and combining multiple images corresponding to different exposure times. Electronic devices can acquire HDR images based on short-exposure images for bright areas and long-exposure images for dark areas.
전자 장치가 HDR을 적용하는 경우, 노광이 다른 복수의 영상들을 이용하여 HDR 합성할 수 있다. 이 경우, 객체의 이동이나 사용자의 손떨림에 의한 잔상(ghost) 현상이 발생할 수 있다. 또는 전자 장치는, 1장의 영상에서 부분별로 노광을 다르게 하여 얻어진 영상들을 이용하여 HDR 합성할 수 있다. 이 경우, 해상도 감소, short image에 의한 노이즈 증가가 발생할 수 있다.When an electronic device applies HDR, HDR synthesis can be performed using a plurality of images with different exposures. In this case, a ghost phenomenon may occur due to movement of the object or shaking of the user's hands. Alternatively, the electronic device can perform HDR synthesis using images obtained by varying exposure for each part of one image. In this case, a decrease in resolution and an increase in noise due to short images may occur.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 센서, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서는, 적어도 하나의 포토 다이오드, 상기 적어도 하나의 포토 다이오드와 제1 노드(FD1 node)를 연결하는 TG(transfer gate), 상기 제1 노드에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터, 상기 제1 노드와 제2 노드(FD2 node) 사이에 연결되는 전환 스위치, 상기 제2 노드에 연결되고, 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터, 상기 전환 스위치를 제어하여 상기 제1 노드 또는 상기 제2 노드에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하는 제어부, 및 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환하는 ADC를 포함할 수 있다.An electronic device according to one embodiment may include an image sensor, a processor, and memory. The image sensor includes at least one photodiode, a transfer gate (TG) connecting the at least one photodiode and a first node (FD1 node), and a first node connected to the first node and having a first capacitance. A capacitor, a changeover switch connected between the first node and the second node (FD2 node), a second capacitor connected to the second node and having a second capacitance, and controlling the changeover switch to switch the first node or It may include a control unit that selectively acquires first analog data and second analog data from the second node, and an ADC that converts the first analog data and the second analog data into digital data with different gains.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 카메라 모듈, 프로세서, 및 메모리를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 렌즈부, 이미지 센서, 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서는, 적어도 하나의 포토 다이오드, 상기 적어도 하나의 포토 다이오드와 제1 노드(FD1 node)를 연결하는 TG(transfer gate), 상기 제1 노드에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터, 상기 제1 노드와 제2 노드(FD2 node) 사이에 연결되는 전환 스위치, 상기 제2 노드에 연결되고, 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 전환 스위치를 제어하여 상기 제1 노드 또는 상기 제2 노드에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하고, 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환할 수 있다.An electronic device according to one embodiment may include a camera module, a processor, and memory. The camera module may include a lens unit, an image sensor, and an image signal processor. The image sensor includes at least one photodiode, a transfer gate (TG) connecting the at least one photodiode and a first node (FD1 node), and a first node connected to the first node and having a first capacitance. It may include a capacitor, a changeover switch connected between the first node and the second node (FD2 node), and a second capacitor connected to the second node and having a second capacitance. The image signal processor controls the conversion switch to selectively obtain first analog data and second analog data from the first node or the second node, and transfers the first analog data and the second analog data to each other. It can be converted to digital data with different gains.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 카메라 모듈을 예시하는 블록도이다.
도 3은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 HCG 및 HSG에 의한 이미지 센서의 동작을 나타낸다.
도 6은 일 실시 예에 따른 LCG 및 LSG에 의한 이미지 센서의 동작을 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 DR 확장을 통한 HDR 이미지의 생성을 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 노이즈 저감 모드 동작을 나타낸다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments.
2 is a block diagram illustrating a camera module according to various embodiments.
3 is a configuration diagram of an electronic device according to various embodiments.
Figure 4 is a circuit diagram of a unit pixel of an image sensor according to an embodiment.
Figure 5 shows the operation of an image sensor using HCG and HSG according to an embodiment.
Figure 6 shows the operation of an image sensor using LCG and LSG according to an embodiment.
Figure 7 shows the creation of an HDR image through DR expansion according to one embodiment.
Figure 8 shows noise reduction mode operation according to one embodiment.
In relation to the description of the drawings, identical or similar reference numerals may be used for identical or similar components.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of this document are described with reference to the attached drawings. However, this is not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives to the embodiments of this document. . In connection with the description of the drawings, similar reference numbers may be used for similar components.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 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 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 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.1 is a block diagram of an electronic device 101 in a
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. 일실시예에 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. 일실시예에 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.The processor 120, for example, executes software (e.g., program 140) to operate at least one other component (e.g., hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can be controlled and various data processing or calculations can be performed. According to one embodiment, as at least part of data processing or computation, the processor 120 stores commands or data received from another component (e.g.,
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. 일실시예에 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. 일실시예에 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.The auxiliary processor 123 may, for example, act on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (e.g., sleep) state, or while the main processor 121 is in an active (e.g., application execution) state. ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (e.g., the
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. The memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101. Data may include, for example, input data or output data for software (e.g., program 140) and instructions related thereto. Memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134.
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. The program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142, middleware 144, or application 146.
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. The input module 150 may receive commands or data to be used in a component of the electronic device 101 (e.g., the processor 120) from outside the electronic device 101 (e.g., a user). The input module 150 may include, for example, a microphone, mouse, keyboard, keys (eg, buttons), or digital pen (eg, stylus pen).
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. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.The
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. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다. The
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 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.The
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. 일실시예에 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. The
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. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.The
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. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.The
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. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.The
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.The camera module 180 can capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.The
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.The battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101. According to one embodiment, the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell.
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. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 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 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다. Communication module 190 is configured to provide a direct (e.g., wired) communication channel or wireless communication channel between electronic device 101 and an external electronic device (e.g.,
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: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 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.The wireless communication module 192 may support 5G networks after 4G networks and next-generation communication technologies, for example, NR access technology (new radio access technology). NR access technology provides high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low latency). -latency communications)) can be supported. The wireless communication module 192 may support high frequency bands (eg, mmWave bands), for example, to achieve high data rates. The wireless communication module 192 uses various technologies to secure performance in high frequency bands, for example, beamforming, massive array multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. It can support technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna. The wireless communication module 192 may support various requirements specified in the electronic device 101, an external electronic device (e.g., electronic device 104), or a network system (e.g., second network 199). According to one embodiment, the wireless communication module 192 supports Peak data rate (e.g., 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (e.g., 164 dB or less) for realizing mmTC, or U-plane latency (e.g., 164 dB or less) for realizing URLLC. Example: Downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 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 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다. The
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the
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.At least some of the components are connected to each other through a communication method between peripheral devices (e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)) and signal ( (e.g. commands or data) can be exchanged with each other.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 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 실시예에 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. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 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.According to one embodiment, commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈(180)을 예시하는 블록도(200)이다.Figure 2 is a block diagram 200 illustrating a camera module 180, according to various embodiments.
도 2를 참조하면, 카메라 모듈 (180)은 렌즈 어셈블리(210), 플래쉬(220), 이미지 센서 (230), 이미지 스태빌라이저(240), 메모리(250)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(260)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 복수의 렌즈 어셈블리(210)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(180)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)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. Referring to FIG. 2, the camera module 180 includes a
플래쉬(220)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 일실시예에 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(330)는 피사체로부터 방출 또는 반사되어 렌즈 어셈블리(210)를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 센서(330)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(330)에 포함된 각각의 이미지 센서는, 예를 들면, CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서를 이용하여 구현될 수 있다.The flash 220 may emit light used to enhance light emitted or reflected from a subject. According to one embodiment, the flash 220 may include one or more light emitting diodes (eg, red-green-blue (RGB) LED, white LED, infrared LED, or ultraviolet LED), or a xenon lamp. The
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(330)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(330)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. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)은 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 움직임을 감지할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. The image stabilizer 240 moves at least one lens or
메모리(250)는 이미지 센서(330)을 통하여 획득된 이미지의 적어도 일부를 다음 이미지 처리 작업을 위하여 적어도 일시 저장할 수 있다. 예를 들어, 셔터에 따른 이미지 획득이 지연되거나, 또는 복수의 이미지들이 고속으로 획득되는 경우, 획득된 원본 이미지(예: bayer-patterned 이미지 또는 높은 해상도의 이미지)는 메모리(250)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 표시 장치(160)을 통하여 프리뷰(pre-view)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. 일실시예에 따르면, 메모리(250)는 메모리(130)의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.The memory 250 may at least temporarily store at least a portion of the image acquired through the
이미지 시그널 프로세서(260)는 이미지 센서(330)을 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(330))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(250)에 다시 저장 되거나 카메라 모듈(180)의 외부 구성 요소(예: 메모리(130), 표시 장치(160), 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))로 제공될 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(260)는 프로세서(120)의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(120)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)이 프로세서(120)과 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 표시 장치(160)를 통해 표시될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(260)는 적어도 일부가 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에 포함될 수도 있다. The image signal processor 260 may perform one or more image processes on an image acquired through the
일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(180)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 서로 다른 화각을 갖는 렌즈(예: 렌즈 어셈블리(210))를 포함하는 카메라 모듈(180)이 복수로 구성될 수 있고, 전자 장치(101)는 사용자의 선택에 기반하여, 전자 장치(101)에서 수행되는 카메라 모듈(180)의 화각을 변경하도록 제어할 수 있다. 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. 또한, 복수의 카메라 모듈(180)들은, 광각 카메라, 망원 카메라, 컬러 카메라, 흑백(monochrome) 카메라, 또는 IR(infrared) 카메라(예: TOF(time of flight) camera, structured light camera) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, IR 카메라는 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176))의 적어도 일부로 동작될 수 있다. 예를 들어, TOF 카메라는 피사체와의 거리를 감지하기 위한 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176))의 적어도 일부로 동작될 수 있다.According to one embodiment, the electronic device 101 may include a plurality of camera modules 180, each with different properties or functions. For example, a plurality of camera modules 180 may be configured including lenses (e.g., lens assemblies 210) having different angles of view, and the electronic device 101 may operate based on the user's selection. Control can be performed to change the angle of view of the camera module 180 at step 101. For example, at least one of the plurality of camera modules 180 may be a wide-angle camera, and at least another one may be a telephoto camera. Similarly, at least one of the plurality of camera modules 180 may be a front camera, and at least another one may be a rear camera. Additionally, the plurality of camera modules 180 may include at least one of a wide-angle camera, a telephoto camera, a color camera, a monochrome camera, or an infrared (IR) camera (e.g., a time of flight (TOF) camera, a structured light camera). may include. According to one embodiment, the IR camera may be operated as at least a part of a sensor module (eg,
도 3은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of an electronic device according to various embodiments.
도 3을 참조하면, 전자 장치(301)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 외부의 피사체로부터 반사되는 빛을 수집하여 사진 또는 동영상을 촬영하는 장치일 수 있다. 전자 장치(301)는 렌즈부(310), 이미지 센서(또는 촬상 소자부)(330), 센서 인터페이스(335), 영상 처리부(340), 메모리(370) 및 디스플레이(380)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the electronic device 301 (e.g., the electronic device 101 in FIG. 1 ) may be a device that collects light reflected from an external subject to take a photo or video. The
렌즈부(310)는 피사체에서 장치에 도달한 빛을 수집할 수 있다. 수집된 빛은 이미지 센서(330)에 결상될 수 있다. The
이미지 센서(330)는 광전 전환 효과로 빛을 전자적인 영상 데이터로 변환할 수 있다. 영상 데이터는 센서 인터페이스(335)를 통해서 영상 처리부(340)에 전달될 수 있다. 이미지 센서(330)는 2차원 배치되는 화소군을 포함할 수 있고, 각각의 화소에서 빛을 전자적인 영상 데이터로 변환할 수 있다. 이미지 센서(330)는 각각의 픽셀에 기록된 광전 전환 효과에 따른 전자적인 영상 데이터를 읽을 수 있다(read-out). The
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(330)는 마이크로 렌즈 어레이(micro-lens array)를 포함할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이는 이미지 센서(330)의 각 픽셀에 대응되도록 배치될 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(330)는 별도의 연산부(예: MCU)를 포함할 수 있다. 이하에서, 영상 처리부(340)의 적어도 일부 동작은 이미지 센서(330)의 연산부에서 수행될 수 있다.According to one embodiment, the
다양한 실시 예에 따르면, 이미지 센서(330)는 영상 처리부(340)에서 정해진 노광 시간으로 이미지 센서(330)에 전달되는 빛의 양(노광량)을 조절할 수 있다. According to various embodiments, the
센서 인터페이스(335)는 이미지 센서(330)와 영상 처리부(340) 사이의 인터페이스를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 인터페이스(335)는 전자 장치(301)의 구성에 따라 영상 처리부(340) 내부의 전처리부(350)의 앞이나 뒤에 위치할 수 있다. The
영상 처리부(340)는 이미지 센서(330)에서 수집한 영상 데이터를 다양한 과정으로 처리하여, 메모리(370)에 저장하거나 디스플레이(380)에 출력할 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 영상 처리부(340)는 전자 장치(301) 내부의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))일 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 영상 처리부(340)는 전자 장치(301) 내부의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))와 별개일 수 있고, 영상 처리부(340)에서 수행되는 기능의 적어도 일부는 전자 장치(301) 내부의 프로세서(120)에서 수행될 수 있다.According to one embodiment, the
다양한 실시 예에서, 영상처리부(340)는 전처리부(예: Pre ISP)(350) 및 메인 처리부(예: image signal processor; ISP)(360)을 포함할 수 있다.In various embodiments, the
전처리부(예: Pre ISP)(350)는 이미지 센서(330)을 통해 획득한 영상(또는 이미지 프레임)을 저장할 수 있다. 전처리부(350)는 저장된 영상을 로드하여 이미지 처리하거나 변환할 수 있다. The pre-processing unit (eg, Pre ISP) 350 may store the image (or image frame) acquired through the
메인 처리부(360)(예: AP 또는 ISP)는 전처리부(350)를 통해 처리된 영상 신호에 대한 디지털 신호 처리를 수행할 수 있다. 메인 처리부(360)는 전처리부(350)로부터 수신한 신호를 보정 또는 합성하여 이미지 신호를 생성할 수 있다. 메인 처리부(360)는 생성된 이미지 신호를 디스플레이(350)를 통하여 표시하게 할 수 있다. 메인 처리부(360)는 이미지 데이터 신호의 증폭, 변환, 처리와 같은 변환을 수행할 수 있다.The main processing unit 360 (eg, AP or ISP) may perform digital signal processing on the video signal processed through the
저장부(370)(예: 도 1의 메모리(130))는 현재의 이미지 또는 촬영 장치 제어를 위해 필요한 정보 등을 저장할 수 있다.The storage unit 370 (e.g., memory 130 in FIG. 1) may store the current image or information necessary for controlling the imaging device.
디스플레이(380)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))는 영상 처리부(340)에서 처리된 영상 데이터를 이용하여 이미지를 출력할 수 있다.The display 380 (eg, the
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀의 회로도이다. Figure 4 is a circuit diagram of a unit pixel of an image sensor according to an embodiment.
도 3 및 도 4를 참조하면, 단위 픽셀(401)은 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환할 수 있다. 단위 픽셀(401)은 이미지 센서(330)에 복수개 포함될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , the
단위 픽셀(401)은 포토 다이오드(photo diode; 이하, PD)(410), 트랜스퍼 게이트(transfer gate; 이하, TG)(420), 제1 커패시터(435), 이중 전환 게이트(또는 전환 스위치)(dynamic range gate; 이하, DRG)(440), 제2 커패시터(465), 리셋 게이트(또는 리셋 스위치)(reset gate; 이하, RST)(450), 소스 팔로워(source follower; 이하, SF)(470), 행 선택기(row select; 이하, SEL)(480) 및 아날로그-디지털 변환기(analog-digital converter; 이하, ADC)(490)를 포함할 수 있다.The
PD(410)는 지정된 노출 시간 동안 빛에 의한 전하를 충전할 수 있다. PD(410)는 TG(420)를 통해 제1 FD(floating diffusion)(430)에 연결될 수 있다. TG(420)가 턴온되는 경우(또는, TG(420)가 액티브 상태인 경우), PD(410)에 축적된 전하는 제1 FD(430)에 연결된 제1 커패시터(435)에 충전될 수 있다.
제1 커패시터(435)는 제1 FD(430)와 접지 사이에 연결될 수 있다. TG(420)가 턴온되는 경우, 제1 커패시터(435)는 PD(410)에서 전달되는 전하를 1차적으로 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 커패시터(435)의 정전 용량은 제2 커패시터(465)의 정전용량 보다 작을 수 있다. The
DRG(440)는 제1 FD(430)와 제2 FD(460) 사이에 연결될 수 있다. DRG(440)의 온/오프에 따라 아날로그 데이터의 변환 이득이 조절될 수 있다. DRG (440) may be connected between the first FD (430) and the second FD (460). The conversion gain of analog data can be adjusted depending on the on/off of the
예를 들어, TG(420)가 턴온되고, DRG(440)가 턴오프 되는 경우(high conversion gain; 이하, HCG), 제1 커패시터(435)에 충전된 전하는 제2 커패시터(465)으로 이동하지 않을 수 있다. HCG에서, 제1 커패시터(435)에 충전된 전하가 SF(470)를 통해 리드아웃 될 수 있다(이하, 제1 아날로그 데이터).For example, when the TG (420) is turned on and the DRG (440) is turned off (high conversion gain; hereinafter, HCG), the charge charged in the
다른 예를 들어, TG(420) 및 DRG(440)가 턴온 되는 경우(low conversion gain; 이하, LCG), 제1 FD(430)와 제2 FD(460)가 연결될 수 있다. 이 경우, PD(410)에 잔류하는 전하 또는 제1 커패시터(435)에 충전된 전하가 제2 커패시터(465)로 이동할 수 있다. LCG에서, 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)에 충전된 전하가 SF(470)를 통해 리드아웃 될 수 있다(이하, 제2 아날로그 데이터). For another example, when the
제2 커패시터(465)는 제2 FD(460)와 접지 사이에 연결될 수 있다. TG(420) 및 DRG(440)가 턴온 되는 경우(LCG), 제2 커패시터(465)는 PD(410)에 잔류하는 전하 또는 제1 커패시터(435)에서 전달되는 전하를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 커패시터(465)의 정전 용량은 제1 커패시터(465)의 정전용량 보다 클 수 있다(예: 3배). The
RST(450)는 전원(VDD)와 제2 FD(460) 사이에 연결될 수 있다. RST(450) 및 DRG(440)가 턴온 되는 경우, 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)가 VDD로 리셋될 수 있다. RST (450) may be connected between the power source (VDD) and the second FD (460). When
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(330)는 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)에 PD(410)을 통해 전달되는 전하가 저장되기 이전 상태에서, 노이즈를 감소시키기 위해 CDS(correlated double sampling) 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(330)는 RST(450) 및 DRG(440)를 턴온하여 제1 커패시터 및 제2 커패시터에 축적된 데이터를 리셋할 수 있다. 이미지 센서(330)는 리셋 후에 남은 리셋 데이터를 리드아웃 할 수 있다. 리셋 데이터는 PD(410)를 통해 충전된 전하가 아닌, 리셋 상태에서 제1 커패시터 또는 제2 커패시터에 잔류하는 전하에 의한 데이터일 수 있다. 이미지 센서(330)는 제1 아날로그 데이터 또는 제2 아날로그 데이터에서 각각 리셋 데이터를 제거(예: 차분기를 이용한 제거)하여, 실질적인 영상 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the
SF(470)는 제1 FD(430)과 SEL(480) 사이에 연결될 수 있다. SEL(480) 이 턴온되는 경우, SF(470)는 제1 아날로그 데이터 또는 제2 아날로그 데이터를 ADC(490)에 전달할 수 있다. SF (470) may be connected between the first FD (430) and SEL (480). When the
SEL(480)이 턴온되는 경우, 아날로그 데이터는 디지털 데이터로 변환될 수 있다. 이미지 센서(330)는 특정 행의 이미지 데이터를 출력하기 위해 SEL(480)을 턴온할 수 있다.When
ADC(490)는 아날로그 데이터를 지정된 이득(또는 아날로그 이득)으로 변환하여 디지털 데이터를 생성할 수 있다. HCG에서, ADC(490)는 상대적으로 높은 제1 이득(예: x4)(high slope gain; 이하, HSG)에 대응하는 포화 전압을 이용하여, 제1 아날로그 데이터를 제1 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 또한, LCG에서, ADC(490)는 상대적으로 낮은 제2 이득(예: x1)(low slope gain; 이하, LSG)에 대응하는 포화 전압을 이용하여, 제2 아날로그 데이터를 제2 디지털 데이터를 변환할 수 있다.The
일 실시예에 따르면, ADC(490)는 복수개로 구현될 수 있다. 하나의 ADC(490)가 배치되는 경우, 시간 순서에 따라(time division) HSG 및 LSG가 진행될 수 있다. ADC(490)가 복수개인 경우, 서로 다른 이득으로 동작할 수 있고, 빠르게 디지털 데이터가 생성될 수 있다.According to one embodiment, a plurality of
이하에서는, 제1 이득이 x4 이고, 제2 이득이 x1인 경우를 중심으로 논의하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 이득 또는 제2 이득은 ADC(490)가 허용하는 범위까지 조절되거나 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 이득이 x8일 수 있고, 제2 이득은 x0.5일 수 있다.Hereinafter, the discussion will focus on the case where the first gain is x4 and the second gain is x1, but the case is not limited thereto. The first gain or the second gain may be adjusted or changed to a range permitted by the
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(330)는 1회의 노출에 의해 제1 커패시터(435)을 충전하여(HCG), 제1 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 센서(330)는 HCG에서 획득한 제1 아날로그 데이터에 대해 상대적으로 높은 제1 이득(예: x4)를 적용하여 ADC(490)를 통해 제1 디지털 데이터를 생성할 수 있다. 이후, 이미지 센서(330)는 추가 노출 없이, PD(410)에 잔류하는 전하 또는 제1 커패시터(435)의 전하를 제2 커패시터(465)으로 이동하여(LCG), 제2 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 센서(330)는 LCG에서 획득한 제2 아날로그 데이터에 대해 상대적으로 낮은 제2 이득(예: x1)를 적용하여 ADC(490)를 통해 제2 디지털 데이터를 생성할 수 있다. According to one embodiment, the
이미지 센서(330)(또는 프로세서(120), 영상 처리부(340))는 HCG 및 HSG에 의한 제1 디지털 데이터 및 LCG 및 LSG에 의한 제2 디지털 데이터를 기반으로 HDR 이미지를 생성할 수 있다. 이 경우, 높은 HDR 비율의 이미지를 획득할 수 있고, 노이즈가 개선될 수 있다.The image sensor 330 (or processor 120 or image processing unit 340) may generate an HDR image based on first digital data by HCG and HSG and second digital data by LCG and LSG. In this case, images with a high HDR ratio can be obtained and noise can be improved.
도 4에서는 단위 픽셀(401)이 하나의 PD(410)을 포함하는 경우를 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단위 픽셀(401)은 제1 내지 제4 PD 및 제1 내지 제4 TG를 포함할 수 있다. 제1 PD는 제1 TG를 통해 제1 FD에 연결되고, 제2 PD는 제2 TG를 통해 제1 FD에 연결될 수 있다. 제3 PD는 제3 TG를 통해 제1 FD에 연결되고, 제4 PD는 제4 TG를 통해 제1 FD에 연결될 수 있다. 이미지 센서(330)는 제1 내지 제4 PD를 동시에 1회 노출하고, DCG(dual conversion gain; HCG 및 LCG) 및 DSG (dual slope gain; HSG 및 LSG)를 적용할 수 있다.Although FIG. 4 exemplarily illustrates the case where the
도 5는 일 실시 예에 따른 HCG 및 HSG에 의한 이미지 센서의 동작을 나타낸다.Figure 5 shows the operation of an image sensor using HCG and HSG according to an embodiment.
도 5를 참조하면, PD(410)는 지정된 노출 시간 동안 빛에 의한 전하를 충전할 수 있다. TG(420)가 턴온되는 경우, PD(410)에 축적된 전하는 제1 FD(430)에 연결된 제1 커패시터(435)에 충전될 수 있다. DRG(440)가 턴오프된 HCG에서, 제1 커패시터(435)에 충전된 전하는 제2 커패시터(465)으로 이동하지 않고 유지될 수 있다. 수조 모델(501)에서, 제1 커패시터(435)에 대응하는 제1 수조(435a)에 물(충전되는 전하에 대응)이 담길 수 있고, 제2 커패시터(465)에 대응하는 제2 수조(465a)에는 물이 없을 수 있다.Referring to FIG. 5, the
일 실시예에 따르면, 제1 커패시터(435)에는 PD(410)에서 전달된 전하가 아닌 리셋 이후에도 잔류하는 전하(리셋 데이터)가 남아있을 수 있다. 리셋 데이터는 별도의 CDS 동작을 통해 제거될 수 있다(도 7 참고).According to one embodiment, charge (reset data) remaining after reset, rather than charge transferred from the
ADC(490)는 HCG에서 획득한 제1 아날로그 데이터를 제1 디지털 데이터로 변환 시, 상대적으로 높은 제1 이득(예: x4)에 대응하도록 포화 전압(saturation voltage)이 조절될 수 있다(HSG). 수조 모델(501)에서 ADC(490)의 제1 이득은 수조의 물 높이를 측정하기 위한 눈금자(490a)에 대응할 수 있다. 이득이 클수록 물 높이를 측정하기 위한 눈금자의 눈금 간격은 줄어들 수 있다. 이에 따라, 눈금 간격은 줄어들수록 물의 높이는 상대적으로 큰 값으로 읽혀질 수 있다. HCG 및 HSG를 통해 생성된 제1 디지털 데이터는 입력 환산 노이즈 값(=노이즈/이득)이 낮아지게 되어 암부 표현에 유리한 데이터일 수 있다.When the
도 6은 일 실시 예에 따른 LCG 및 LSG에 의한 이미지 센서의 동작을 나타낸다.Figure 6 shows the operation of an image sensor using LCG and LSG according to an embodiment.
도 6을 참조하면, PD(410)는 지정된 노출 시간 동안 빛에 의한 전하를 충전할 수 있다. TG(420)가 턴온되는 경우, PD(410)에 축적된 전하는 제1 FD(430)에 연결된 제1 커패시터(435)에 충전될 수 있다. DRG(440)가 턴온된 LCG에서, PD(410)에 잔류하는 전하 또는 제1 커패시터(435)에 충전된 전하는 제2 커패시터(465)로 이동할 수 있다. 수조 모델(601)에서, 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)에 대응하는 제2 수조(435a_465a)에 물(충전되는 전하에 대응)이 담길 수 있다. 제2 수조(435a_465a)는 도 5의 제1 수조(435a)보다 큰 용량을 가질 수 있다. 이에 따라, 동일한 양의 물이 담기는 경우, 제2 수조(435a_465a)는 도 5의 제1 수조(435a)보다 낮은 물높이일 수 있다.Referring to FIG. 6, the
일 실시예에 따르면, 제1 커패시터(435) 또는 제2 커패시터(465)에는 PD(410)에서 전달된 전하가 아닌 리셋 이후에도 잔류하는 전하(리셋 데이터)가 남아있을 수 있다. 리셋 데이터는 별도의 CDS 동작을 통해 제거될 수 있다(도 7 참고).According to one embodiment, charge (reset data) remaining after reset, rather than charge transferred from the
ADC(490)는 LCG에서 획득한 제2 아날로그 데이터를 제2 디지털 데이터로 변환 시, 상대적으로 낮은 제2 이득(예: x1)에 대응하도록 포화 전압(saturation voltage)이 조절될 수 있다(LSG). 수조 모델(601)에서 ADC(490)의 제2 이득은 수조의 물 높이를 측정하기 위한 눈금자(490b)에 대응할 수 있다. 이득이 작을수록 물 높이를 측정하기 위한 눈금자의 눈금 간격은 커질 수 있다. 이에 따라, 눈금 간격이 커질수록 물의 높이는 상대적으로 작은 값으로 읽혀질 수 있다. LCG 및 LSG를 통해 생성된 제2 디지털 데이터는 명부에서 포화를 줄일 수 있고, 명부 표현에 유리한 데이터일 수 있다.When the
도 7은 일 실시예에 따른 DR 확장을 통한 HDR 이미지의 생성을 나타낸다. 도 7은 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.Figure 7 shows the creation of an HDR image through DR expansion according to one embodiment. Figure 7 is illustrative and not limited thereto.
도 7을 참조하면, 이미지 센서(330)는 1회의 노출 이후, DCG(dual conversion gain)(HCG 또는 LCG) 및 DSG(dual slope gain)(HSG 또는 LSG)를 적용하여 제1 디지털 데이터 및 제2 디지털 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 센서(330)는 제1 디지털 데이터 및 제2 디지털 데이터를 이용하여 DR을 확장하고, HDR 이미지를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 7, after one exposure, the
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(330)는 노이즈를 감소시키기 위해 CDS(correlated double sampling) 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서(330)는 RST(450) 및 DRG(440)를 턴온하여 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)을 VDD로 리셋할 수 있다. 이미지 센서(330)는 리셋 후에 남은 리셋 데이터를 리드아웃 할 수 있다. 리셋 데이터는 PD(410)를 통해 충전된 전하가 아닌, 리셋 상태에서 제1 커패시터(43) 또는 제2 커패시터(465)에 잔류하는 전하에 의한 데이터일 수 있다. 리셋 데이터는 별도의 CDS 회로에 저장될 수 있다. 이후, 이미지 센서(330)는 RST(450) 및 DRG(440)를 턴오프 하고, DCG 및 DSG를 수행하여 PD(410)를 통해 획득한 전하에 의한 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 센서(330)는 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터에서 각각 리셋 데이터를 제거(예: 차분기를 이용한 제거)하여, 실질적인 영상 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, DCG를 적용하고, DSG를 적용하지 않는 경우(701), 제1 커패시터(435)의 정전 용량과 제2 커패시터(465)의 정전 용량의 비율에 따라 DR이 확장될 수 있다. 예를 들어, 제2 커패시터의 정전 용량이 제1 커패시터의 정전용량의 3배일 수 있다. 이 경우, HCG 디지털 데이터(715)와 LCG 디지털 데이터(725)의 변환 이득(conversion gain)은 1: 4 비율일 수 있다. HCG 디지털 데이터(715)와 LCG 디지털 데이터(725)를 톤매핑하여 HDR 이미지(730)가 생성될 수 있다.According to one embodiment, when DCG is applied and DSG is not applied (701), DR may be expanded according to the ratio of the capacitance of the
HCG 데이터(713)는 10비트의 HCG 디지털 데이터(715)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 HCG 데이터(713)에서 HCG 리셋 데이터(711)을 제거하여 HCG 디지털 데이터(715)를 생성할 수 있다. HCG 디지털 데이터(715)는 제1 커패시터(435)에 충전된 전하를 이용하여 획득되는 상대적으로 밝은 데이터일 수 있다. HCG 디지털 데이터(715)는 명부에서는 포화된 픽셀이 증가할 수 있으나, 암부를 표시하는데 유리할 수 있다.
LCG 데이터(723)는 10비트의 LCG 디지털 데이터(725)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 LCG 데이터(723)에서 LCG 리셋 데이터(721)을 제거하여 LCG 디지털 데이터(725)를 생성할 수 있다. LCG 디지털 데이터(725)는 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)에 충전된 전하를 이용하여 획득되는 상대적으로 어두운 데이터일 수 있다. LCG 디지털 데이터(725)의 명부에서는 포화된 픽셀이 감소하여 명부를 표시하는데 유리할 수 있다.
이미지 센서(330)는 HCG 디지털 데이터(715) 및 LCG 디지털 데이터(725)를 결합하여, DR이 12 비트로 확장된 HDR 데이터(730)을 생성할 수 있다. HDR 데이터(730)의 암부 데이터(또는 하위 비트)(0 비트 및 1 비트)는 HCG 디지털 데이터(715)를 기반으로 할 수 있고, HDR 데이터(730)의 명부의 데이터(또는 상위 비트)(10 비트 및 11 비트)는 LCG 디지털 데이터(725)를 기반으로 할 수 있다. The
예를 들어, 이미지 센서(330)는 HCG 디지털 데이터(715) 및 LCG 디지털 데이터(725)에 제로 패딩 및 톤 맵핑을 수행하여 HDR 데이터(730)를 생성할 수 있다. 프로세서(120)는 HCG 디지털 데이터(715)에 MSB(most significant bit) 제로 패딩으로 더미 데이터(예: 00)를 추가하고, LCG 디지털 데이터(725)에 LSB(least significant bit) 제로 패딩으로 더미 데이터(예: 00)를 추가할 수 있다. 이후, 프로세서(120)는 톤 맵핑을 수행하여 HDR 데이터(730)를 생성할 수 있다.For example, the
DCG에 추가로 DSG를 적용하는 경우(multi conversion slope gain; MCSG)(702), 제1 커패시터(435)과 제2 커패시터(465)의 정전 용량의 비율뿐만 아니라, ADC(490)의 이득에 따라 DR이 확장될 수 있다.When applying DSG in addition to DCG (multi conversion slope gain; MCSG) 702, not only the ratio of the capacitances of the
HCG 및 HSG에서, 제1 아날로그 데이터(HCG+HSG)(763)는 10비트의 제1 디지털 데이터(765)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 제1 아날로그 데이터(HCG+HSG)(763)에서 리셋 데이터(HCG+HSG)(761)를 제거하고, 제1 이득(x4)를 적용하여 제1 디지털 데이터(765)를 생성할 수 있다. 제1 디지털 데이터(765)는 제1 커패시터(435)에 충전된 전하에 대해 획득되는 상대적으로 밝은 데이터일 수 있다. 제1 디지털 데이터(765)는 명부에서는 포화된 픽셀이 증가할 수 있으나, 암부를 표시하는데 유리할 수 있다. In HCG and HSG, first analog data (HCG+HSG) 763 can be converted into 10-bit first
LCG 및 LSG에서, 제2 아날로그 데이터(LCG+LSG)(773)는 10비트의 제2 디지털 데이터(775)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 제2 아날로그 데이터(773)에서 리셋 데이터(LCG+LSG)(771)을 제거하고, 제2 이득(x1)를 적용하여 제2 디지털 데이터(775)를 생성할 수 있다. 제2 디지털 데이터(775)는 제1 커패시터(435) 및 제2 커패시터(465)에 충전된 전하에 획득되는 상대적으로 어두운 데이터일 수 있다. 제2 디지털 데이터(775)는 명부에서는 포화된 픽셀이 감소하여 명부를 표시하는데 유리할 수 있다.In LCG and LSG, second analog data (LCG+LSG) 773 can be converted into 10-bit second
이미지 센서(330)는 제1 디지털 데이터(765) 및 제2 디지털 데이터(775)를 결합하여, DR이 14 비트로 확장된 HDR 데이터(780)을 생성할 수 있다. HDR 데이터(780)의 암부 데이터(또는 하위 비트)(0 내지 3 비트들)는 제1 디지털 데이터(765)를 기반으로 할 수 있고, HDR 데이터(780)의 명부의 데이터(또는 상위 비트)(10 내지 13 비트들)는 제2 디지털 데이터(775)를 기반으로 할 수 있다. The
예를 들어, 프로세서(120)는 제1 디지털 데이터(765) 및 제2 디지털 데이터(775)에 제로 패딩 및 톤 맵핑을 수행하여 HDR 데이터(780)를 생성할 수 있다. 프로세서(120)는 제1 디지털 데이터(765)에 MSB(most significant bit) 제로 패딩으로 더미 데이터(예: 0000)를 추가하고, 제2 디지털 데이터(775)에 LSB(least significant bit) 제로 패딩으로 더미 데이터(예: 0000)를 추가할 수 있다. 이후, 프로세서(120)는 톤 맵핑을 수행하여 HDR 데이터(780)를 생성할 수 있다. For example, the processor 120 may generate
일 실시예에 따르면, HDR 데이터(730)의 생성은 도 3의 영상 처리부(340) 또는 도 1의 프로세서(120)에서 수행되거나, 도 3의 영상 처리부(340) 또는 도 1의 프로세서(120)에서 생성된 제어 신호에 의해 수행될 수 있다.According to one embodiment, the generation of
도 8은 일 실시예에 따른 노이즈 저감 모드 동작을 나타낸다.Figure 8 shows noise reduction mode operation according to one embodiment.
도 8을 참조하면, DCG에 추가로 DSG를 적용하는 경우(multi conversion slope gain; MCSG)(802), 이미지 센서(330)는 노이즈 저감 모드(low noise mode; LN 모드)로 동작하여 노이즈를 줄일 수 있다.Referring to FIG. 8, when applying DSG in addition to DCG (multi conversion slope gain; MCSG) 802, the
HCG 및 HSG에서, 제1 아날로그 데이터(HCG+HSG)(863)는 10비트의 제1 디지털 데이터(865)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 제1 아날로그 데이터(HCG+HSG)(863)에서 리셋 데이터(HCG+HSG)(861)를 제거하고, 제1 이득(x4)를 적용하여 제1 디지털 데이터(865)를 생성할 수 있다.In HCG and HSG, first analog data (HCG+HSG) 863 can be converted into 10-bit first
HCG 및 HSG에서, 이미지 센서(330)는 노이즈 저감 모드(low noise mode; LN 모드)로 제1 아날로그 데이터(HCG+HSG)(863)를 획득할 수 있다. 이미지 센서(330)는 HCG 및 HSG에서, 복수회 리드아웃을 수행하고, 리드아웃 결과를 평균하여 제1 아날로그 데이터(HCG+HSG)(863)를 산출할 수 있다. In HCG and HSG, the
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(330)는 LN 모드로 리셋 데이터(HCG+HSG)(861)를 획득할 수 있다. 이미지 센서(330)는 HCG 및 HSG에서, 리셋 데이터에 대해 복수회 리드아웃을 수행하고, 리드아웃 결과를 평균하여 리셋 데이터(HCG+HSG)(861)를 산출할 수 있다.According to one embodiment, the
LCG 및 LSG에서, 제2 아날로그 데이터(LCG+LSG)(873)는 10비트의 제2 디지털 데이터(875)로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 제2 아날로그 데이터(873)에서 리셋 데이터(LCG+LSG)(871)을 제거하고, 제2 이득(x1)를 적용하여 제2 디지털 데이터(875)를 생성할 수 있다. 이미지 센서(330)는 제1 디지털 데이터(865) 및 제2 디지털 데이터(875)를 결합하여, DR이 14 비트로 확장된 HDR 데이터(880)을 생성할 수 있다. HDR 데이터(880)의 암부 데이터(0 내지 3 비트들)는 제1 디지털 데이터(865)를 기반으로 할 수 있고, HDR 데이터(880)의 명부의 데이터(10 내지 13 비트들)는 제2 디지털 데이터(875)를 기반으로 할 수 있다. In LCG and LSG, second analog data (LCG+LSG) 873 can be converted into 10-bit second digital data 875. For example, the
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(330)는 촬영 환경에 따라 DCG 또는 DSG의 적용 방식을 변경할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(330)는 DSG 방식의 HDR을 노이즈 편차가 크지 않은 고조도 환경에서 적용할 수 있다. 다른 예를 들어, 이미지 센서(330)는 저조도 환경에서, 리드아웃 노이즈를 줄이기 위해 LN 모드로 동작할 수 있다. According to one embodiment, the
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 301)는, 이미지 센서(230; 330), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(230; 330)는, 적어도 하나의 포토 다이오드(410), 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)와 제1 노드(FD1 node)(430)를 연결하는 TG(transfer gate)(420), 상기 제1 노드(430)에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터(435), 상기 제1 노드(430)와 제2 노드(FD2 node)(460) 사이에 연결되는 전환 스위치(440), 상기 제2 노드(460)에 연결되고 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터(465), 상기 전환 스위치(440)를 제어하여 상기 제1 노드(430) 또는 상기 제2 노드(460)에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하는 제어부, 및 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환하는 ADC(analog-digital converter)(490)를 포함할 수 있다.The electronic device 101 (301) according to one embodiment may include an image sensor (230; 330), a processor 120, and a memory 130. The image sensor 230 (330) includes at least one
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 1회의 노출에 의해 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)에 전하를 충전하고, 상기 전환 스위치(440)를 턴오프한 상태에서, 상기 TG(420)를 턴온하여 상기 제1 커패시터(435)를 충전하고, 상기 제1 커패시터(435)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제1 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the control unit charges the at least one
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 아날로그 데이터를 획득한 이후, 상기 TG(420) 및 상기 전환 스위치(440)를 턴온하여 상기 제2 커패시터(465)를 충전하고, 상기 제1 커패시터(435) 및 상기 제2 커패시터(465)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제2 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, after acquiring the first analog data, the control unit turns on the
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서(230; 330)는 상기 제2 노드(460)와 전원 사이에 연결되는 리셋 스위치(450)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)를 노출하기 이전에, 상기 리셋 스위치(450)와 상기 전환 스위치(440)를 턴온할 수 있다.According to one embodiment, the image sensor 230 (330) further includes a
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서(230; 330)는 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하기 이전에, 상기 제1 커패시터(435) 또는 상기 제2 커패시터(465)의 잔류 전하의 값을 저장하고, 상기 잔류 전하의 값을 기반으로 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the image sensor 230 (330) detects the residual charge of the
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 ADC(490)에 제1 이득에 대응하는 제1 포화 전압을 적용하여 상기 제1 아날로그 데이터를 제1 디지털 데이터로 변환하고, 상기 ADC(490)에 상기 제1 이득 작은 제2 이득에 대응하는 제2 포화 접압을 적용하여 상기 제2 아날로그 데이터를 제2 디지털 데이터로 변환할 수 있다.According to one embodiment, the control unit converts the first analog data into first digital data by applying a first saturation voltage corresponding to the first gain to the
일 실시예에 따르면, 상기 제1 이득은 상기 제2 이득의 4배일 수 있다.According to one embodiment, the first gain may be four times the second gain.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 디지털 데이터 및 상기 제2 디지털 데이터를 결합하여 HDR 영상을 생성할 수 있다.According to one embodiment, the control unit may generate an HDR image by combining the first digital data and the second digital data.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 디지털 데이터 및 상기 제2 디지털 데이터에 대한 제로 패딩 및 톤맵핑을 수행하여 상기 HDR 영상을 생성할 수 있다. According to one embodiment, the control unit may generate the HDR image by performing zero padding and tone mapping on the first digital data and the second digital data.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 HDR 영상에서, 제1 기준값 이하의 암부 데이터를 상기 제1 디지털 데이터를 기반으로 생성하고, 상기 제1 기준값 보다 큰 제2 기준값 이상의 명부 데이터를 상기 제2 디지털 데이터를 기반으로 생성할 수 있다.According to one embodiment, the control unit generates dark part data of a first reference value or less in the HDR image based on the first digital data, and generates bright part data of a second reference value or more than the first reference value to the second digital data. It can be created based on data.
일 실시예에 따르면, 상기 HDR 영상은 상기 제1 디지털 데이터 또는 상기 제2 디지털 데이터의 16배의 HDR 비율을 가질 수 있다.According to one embodiment, the HDR image may have an HDR ratio 16 times that of the first digital data or the second digital data.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 정전 용량은 상기 제1 정전 용량의 3배일 수 있다. According to one embodiment, the second capacitance may be three times the first capacitance.
일 실시예에 따르면, 상기 ADC(490)는 복수개이고, 각각의 ADC(490)는 서로 다른 이득으로 동작할 수 있다.According to one embodiment, there are a plurality of
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 아날로그 데이터 또는 상기 제2 아날로그 데이터를 복수회 리드아웃하여 평균값을 상기 ADC(490)에 전달할 수 있다.According to one embodiment, the control unit may read out the first analog data or the second analog data multiple times and transmit an average value to the
일 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(101; 301)는 센서 모듈(179)을 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서(120)는 상기 센서 모듈(179)을 이용하여 이미지의 촬영과 관련된 정보를 획득하고, 상기 정보를 기반으로 상기 이미지 센서(230; 330)가 상기 제1 아날로그 데이터 또는 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하는 방식 또는 상기 ADC(490)의 이득을 조절할 수 있다.According to one embodiment, the electronic device 101 (301) may further include a
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 301)는 카메라 모듈(180), 프로세서(120), 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(180)은 렌즈부(210; 310), 이미지 센서(230; 330), 및 이미지 시그널 프로세서(260)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(230; 330)는, 적어도 하나의 포토 다이오드(410), 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)와 제1 노드(FD1 node)(430)를 연결하는 TG(transfer gate)(420), 상기 제1 노드(430)에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터(435), 상기 제1 노드(430)와 제2 노드(FD2 node)(460) 사이에 연결되는 전환 스위치(440), 상기 제2 노드(460)에 연결되고, 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터(465)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 시그널 프로세서(260)는, 상기 전환 스위치(440)를 제어하여 상기 제1 노드(430) 또는 상기 제2 노드(460)에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하고, 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환할 수 있다. The electronic device 101 (301) according to one embodiment may include a camera module 180, a processor 120, and a memory 130. The camera module 180 may include a
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서(260)는, 1회의 노출에 의해 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)에 전하를 충전하고, 상기 전환 스위치(440)를 턴오프한 상태에서, 상기 TG(420)를 턴온하여 상기 제1 커패시터(435)를 충전하고, 상기 제1 커패시터(435)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제1 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the image signal processor 260 charges the at least one
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서(260)는, 상기 제1 아날로그 데이터를 획득한 이후, 상기 TG(420) 및 상기 전환 스위치(440)를 턴온하여 상기 제2 커패시터(465)를 충전하고, 상기 제1 커패시터(435) 및 상기 제2 커패시터(465)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제2 아날로그 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment, after acquiring the first analog data, the image signal processor 260 turns on the
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서(260)는, 제1 이득에 대응하는 제1 포화 전압을 적용하여 상기 제1 아날로그 데이터를 제1 디지털 데이터로 변환하고, 상기 제1 이득 작은 제2 이득에 대응하는 제2 포화 전압을 적용하여 상기 제2 아날로그 데이터를 제2 디지털 데이터로 변환할 수 있다. According to one embodiment, the image signal processor 260 converts the first analog data into first digital data by applying a first saturation voltage corresponding to a first gain, and creates a second gain smaller than the first gain. The second analog data can be converted into second digital data by applying a second saturation voltage corresponding to .
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서(260)는, 상기 제1 디지털 데이터 및 상기 제2 디지털 데이터를 결합하여 HDR 영상을 생성할 수 있다.According to one embodiment, the image signal processor 260 may generate an HDR image by combining the first digital data and the second digital data.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 정전 용량은 상기 제1 정전 용량의 3배일 수 있다.According to one embodiment, the second capacitance may be three times the first capacitance.
본 문서에 개시되는 일 실시예들에 따른 전자 장치는 이미지 센서의 리드아웃을 조절하여 HDR 이미지를 생성할 수 있다. 이에 따라, 1회의 노출에 의해 HDR 이미지가 생성될 수 있어, 노출 시점이 다른 복수의 이미지들을 이용하는 HDR 방식과 달리 고스트 효과와 같은 부효과가 발생하지 않을 수 있다.The electronic device according to embodiments disclosed in this document may generate an HDR image by adjusting the readout of the image sensor. Accordingly, an HDR image can be created through a single exposure, so unlike the HDR method that uses a plurality of images at different exposure times, side effects such as ghost effects may not occur.
본 문서에 개시되는 일 실시예들에 따른 전자 장치는 이미지 센서의 리드아웃과 관련하여 DCG(dual conversion gain; HCG 및 LCG) 및 DSG (dual slope gain; HSG 및 LSG)를 적용하여 HDR 효과를 높이고, 암부 SNR을 개선할 수 있다. The electronic device according to embodiments disclosed in this document improves the HDR effect by applying dual conversion gain (DCG) and dual slope gain (HSG and LSG) in relation to the readout of the image sensor. , the SNR in the dark area can be improved.
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. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.The various embodiments of this document and the terms used herein are not intended to limit the technical features described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various changes, equivalents, or replacements of the embodiments. In connection with the description of the drawings, similar reference numbers may be used for similar or related components. The singular form of a noun corresponding to an item may include one or more of the above items, unless the relevant context clearly indicates otherwise. As used herein, “A or B”, “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C”, and “A Each of phrases such as “at least one of , B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding phrase, or any possible combination thereof. Terms such as "first", "second", or "first" or "second" may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to that component in other respects (e.g., importance or order) is not limited. One (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.” When mentioned, it means that any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
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, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다. The term “module” used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. It can be used as A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
본 문서의 다양한 실시예들은 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(10))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.Various embodiments of the present document are one or more instructions stored in a storage medium (e.g., built-in memory 136 or external memory 138) that can be read by a machine (e.g., electronic device 101). It may be implemented as software (e.g., program 10) including these. For example, a processor (e.g., processor 120) of a device (e.g., electronic device 101) may call at least one command among one or more commands stored from a storage medium and execute it. This allows the device to be operated to perform at least one function according to the at least one instruction called. The one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter. A storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
일실시예에 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 스토어™)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.According to one embodiment, methods according to various embodiments disclosed in this document may be provided and included in a computer program product. Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers. The computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store (e.g. Play Store™) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online. In the case of online distribution, at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
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.According to various embodiments, each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is. According to various embodiments, one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added. Alternatively or additionally, multiple components (eg, modules or programs) may be integrated into a single component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. . According to various embodiments, operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.
Claims (20)
이미지 센서(230; 330);
프로세서(120); 및
메모리(130);를 포함하고,
상기 이미지 센서(230; 330)는,
적어도 하나의 포토 다이오드(410);
상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)와 제1 노드(FD1 node)(430)를 연결하는 TG(transfer gate)(420);
상기 제1 노드(430)에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터(435);
상기 제1 노드(430)와 제2 노드(FD2 node)(460) 사이에 연결되는 전환 스위치(440);
상기 제2 노드(460)에 연결되고, 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터(465);
상기 전환 스위치(440)를 제어하여 상기 제1 노드(430) 또는 상기 제2 노드(460)에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하는 제어부; 및
상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환하는 ADC(analog-digital converter)(490);를 포함하는 전자 장치(101; 301). In the electronic device (101; 301),
image sensor (230; 330);
processor 120; and
Includes memory 130;
The image sensor (230; 330) is,
at least one photodiode 410;
a transfer gate (TG) 420 connecting the at least one photodiode 410 and a first node (FD1 node) 430;
a first capacitor 435 connected to the first node 430 and having a first capacitance;
A changeover switch 440 connected between the first node 430 and the second node (FD2 node) 460;
a second capacitor 465 connected to the second node 460 and having a second capacitance;
a control unit that controls the conversion switch 440 to selectively obtain first analog data and second analog data from the first node 430 or the second node 460; and
An electronic device (101; 301) including an analog-digital converter (ADC) 490 that converts the first analog data and the second analog data into digital data with different gains.
1회의 노출에 의해 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)에 전하를 충전하고,
상기 전환 스위치(440)를 턴오프한 상태에서, 상기 TG(420)를 턴온하여 상기 제1 커패시터(435)를 충전하고,
상기 제1 커패시터(435)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제1 아날로그 데이터를 획득하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 1, wherein the control unit
Charging the at least one photodiode 410 with a charge through one exposure,
With the conversion switch 440 turned off, the TG 420 is turned on to charge the first capacitor 435,
An electronic device (101; 301) that acquires the first analog data by reading out the charge charged in the first capacitor (435).
상기 제1 아날로그 데이터를 획득한 이후, 상기 TG(420) 및 상기 전환 스위치(440)를 턴온하여 상기 제2 커패시터(465)를 충전하고,
상기 제1 커패시터(435) 및 상기 제2 커패시터(465)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 2, wherein the control unit
After acquiring the first analog data, the TG 420 and the conversion switch 440 are turned on to charge the second capacitor 465,
An electronic device (101; 301) that acquires the second analog data by reading out the charges charged in the first capacitor (435) and the second capacitor (465).
상기 제2 노드(460)와 전원 사이에 연결되는 리셋 스위치(450)를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)를 노출하기 이전에, 상기 리셋 스위치(450)와 상기 전환 스위치(440)를 턴온하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 1, wherein the image sensor (230; 330)
Further comprising a reset switch 450 connected between the second node 460 and a power source,
An electronic device (101; 301) that turns on the reset switch (450) and the conversion switch (440) before exposing the at least one photodiode (410).
상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하기 이전에, 상기 제1 커패시터(435) 또는 상기 제2 커패시터(465)의 잔류 전하의 값을 저장하고,
상기 잔류 전하의 값을 기반으로 상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 4, wherein the image sensor (230; 330)
Before acquiring the first analog data and the second analog data, the value of the residual charge of the first capacitor 435 or the second capacitor 465 is stored,
An electronic device (101; 301) that acquires the first analog data and the second analog data based on the value of the residual charge.
상기 ADC(490)에 제1 이득에 대응하는 제1 포화 전압을 적용하여 상기 제1 아날로그 데이터를 제1 디지털 데이터로 변환하고,
상기 ADC(490)에 상기 제1 이득 작은 제2 이득에 대응하는 제2 포화 접압을 적용하여 상기 제2 아날로그 데이터를 제2 디지털 데이터로 변환하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 1, wherein the control unit
Converting the first analog data to first digital data by applying a first saturation voltage corresponding to the first gain to the ADC 490,
An electronic device (101; 301) that converts the second analog data into second digital data by applying a second saturation voltage corresponding to the second gain, which is smaller than the first gain, to the ADC (490).
상기 제2 이득의 4배인 전자 장치(101; 301).The method of claim 6, wherein the first gain is
The electronic device (101; 301) is four times the second gain.
상기 제1 디지털 데이터 및 상기 제2 디지털 데이터를 결합하여 HDR 영상을 생성하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 6, wherein the control unit
An electronic device (101; 301) that generates an HDR image by combining the first digital data and the second digital data.
상기 제1 디지털 데이터 및 상기 제2 디지털 데이터에 대한 제로 패딩 및 톤맵핑을 수행하여 상기 HDR 영상을 생성하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 8, wherein the control unit
An electronic device (101; 301) that generates the HDR image by performing zero padding and tone mapping on the first digital data and the second digital data.
상기 HDR 영상에서, 제1 기준값 이하의 암부 데이터를 상기 제1 디지털 데이터를 기반으로 생성하고,
상기 제1 기준값 보다 큰 제2 기준값 이상의 명부 데이터를 상기 제2 디지털 데이터를 기반으로 생성하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 8, wherein the control unit
In the HDR image, dark data below a first reference value is generated based on the first digital data,
An electronic device (101; 301) that generates list data of a second reference value greater than the first reference value based on the second digital data.
상기 제1 디지털 데이터 또는 상기 제2 디지털 데이터의 16배의 HDR 비율을 가지는 전자 장치(101; 301).The method of claim 8, wherein the HDR image is
An electronic device (101; 301) having an HDR ratio 16 times that of the first digital data or the second digital data.
상기 제1 정전 용량의 3배인 전자 장치(101; 301).The method of claim 1, wherein the second capacitance is
An electronic device (101; 301) that is three times the first capacitance.
상기 ADC(490)는 복수개이고,
각각의 ADC(490)는 서로 다른 이득으로 동작하는 전자 장치(101; 301).According to paragraph 1,
The ADC 490 is plural,
Each ADC (490) is an electronic device (101; 301) that operates at a different gain.
상기 제1 아날로그 데이터 또는 상기 제2 아날로그 데이터를 복수회 리드아웃하여 평균값을 상기 ADC(490)에 전달하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 1, wherein the control unit
An electronic device (101; 301) that reads out the first analog data or the second analog data multiple times and transmits an average value to the ADC (490).
센서 모듈(179)을 더 포함하고,
상기 프로세서(120)는
상기 센서 모듈(179)을 이용하여 이미지의 촬영과 관련된 정보를 획득하고,
상기 정보를 기반으로 상기 이미지 센서(230; 330)가 상기 제1 아날로그 데이터 또는 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하는 방식 또는 상기 ADC(490)의 이득을 조절하도록 하는 전자 장치(101; 301).According to paragraph 1,
Further comprising a sensor module 179,
The processor 120 is
Obtain information related to image shooting using the sensor module 179,
An electronic device (101; 301) that allows the image sensor (230; 330) to acquire the first analog data or the second analog data or adjust the gain of the ADC (490) based on the information.
카메라 모듈(180);
프로세서(120); 및
메모리(130);를 포함하고,
상기 카메라 모듈(180)은
렌즈부(210; 310);
이미지 센서(230; 330); 및
이미지 시그널 프로세서(260);를 포함하고,
상기 이미지 센서(230; 330)는,
적어도 하나의 포토 다이오드(410);
상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)와 제1 노드(FD1 node)(430)를 연결하는 TG(transfer gate)(420);
상기 제1 노드(430)에 연결되고, 제1 정전 용량을 가지는 제1 커패시터(435);
상기 제1 노드(430)와 제2 노드(FD2 node)(460) 사이에 연결되는 전환 스위치(440); 및
상기 제2 노드(460)에 연결되고, 제2 정전 용량을 가지는 제2 커패시터(465);를 포함하고,
상기 이미지 시그널 프로세서(260)는,
상기 전환 스위치(440)를 제어하여 상기 제1 노드(430) 또는 상기 제2 노드(460)에서 선택적으로 제1 아날로그 데이터 및 제2 아날로그 데이터를 획득하고,
상기 제1 아날로그 데이터 및 상기 제2 아날로그 데이터를 서로 다른 이득으로 디지털 데이터로 변환하는 전자 장치(101; 301).In the electronic device (101; 301),
Camera module 180;
processor 120; and
Includes memory 130;
The camera module 180 is
Lens unit (210; 310);
image sensor (230; 330); and
Including an image signal processor 260;
The image sensor (230; 330) is,
at least one photodiode 410;
a transfer gate (TG) 420 connecting the at least one photodiode 410 and a first node (FD1 node) 430;
a first capacitor 435 connected to the first node 430 and having a first capacitance;
A changeover switch 440 connected between the first node 430 and the second node (FD2 node) 460; and
A second capacitor 465 connected to the second node 460 and having a second electrostatic capacity,
The image signal processor 260,
Controlling the conversion switch 440 to selectively acquire first analog data and second analog data from the first node 430 or the second node 460,
An electronic device (101; 301) that converts the first analog data and the second analog data into digital data with different gains.
1회의 노출에 의해 상기 적어도 하나의 포토 다이오드(410)에 전하를 충전하고,
상기 전환 스위치(440)를 턴오프한 상태에서, 상기 TG(420)를 턴온하여 상기 제1 커패시터(435)를 충전하고,
상기 제1 커패시터(435)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제1 아날로그 데이터를 획득하는 전자 장치(101; 301).17. The method of claim 16, wherein the image signal processor 260,
Charging the at least one photodiode 410 with a charge through one exposure,
With the conversion switch 440 turned off, the TG 420 is turned on to charge the first capacitor 435,
An electronic device (101; 301) that acquires the first analog data by reading out the charge charged in the first capacitor (435).
상기 제1 아날로그 데이터를 획득한 이후, 상기 TG(420) 및 상기 전환 스위치(440)를 턴온하여 상기 제2 커패시터(465)를 충전하고,
상기 제1 커패시터(435) 및 상기 제2 커패시터(465)에 충전된 전하를 리드아웃하여 상기 제2 아날로그 데이터를 획득하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 17, wherein the image signal processor 260,
After acquiring the first analog data, the TG 420 and the conversion switch 440 are turned on to charge the second capacitor 465,
An electronic device (101; 301) that acquires the second analog data by reading out the charges charged in the first capacitor (435) and the second capacitor (465).
제1 이득에 대응하는 제1 포화 전압을 적용하여 상기 제1 아날로그 데이터를 제1 디지털 데이터로 변환하고,
상기 제1 이득 작은 제2 이득에 대응하는 제2 포화 전압을 적용하여 상기 제2 아날로그 데이터를 제2 디지털 데이터로 변환하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 16, wherein the image signal processor 260,
Converting the first analog data to first digital data by applying a first saturation voltage corresponding to a first gain,
An electronic device (101; 301) that converts the second analog data into second digital data by applying a second saturation voltage corresponding to a second gain that is smaller than the first gain.
상기 제1 디지털 데이터 및 상기 제2 디지털 데이터를 결합하여 HDR 영상을 생성하는 전자 장치(101; 301).The method of claim 19, wherein the image signal processor 260,
An electronic device (101; 301) that generates an HDR image by combining the first digital data and the second digital data.
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