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KR102693484B1 - 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치 - Google Patents

입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치 Download PDF

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KR102693484B1
KR102693484B1 KR1020160122432A KR20160122432A KR102693484B1 KR 102693484 B1 KR102693484 B1 KR 102693484B1 KR 1020160122432 A KR1020160122432 A KR 1020160122432A KR 20160122432 A KR20160122432 A KR 20160122432A KR 102693484 B1 KR102693484 B1 KR 102693484B1
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KR
South Korea
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light
receiving element
unit pixels
electronic device
processor
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KR1020160122432A
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English (en)
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KR20180033003A (ko
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박경태
이정원
박재형
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to US15/694,287 priority patent/US10306198B2/en
Priority to EP17191688.5A priority patent/EP3300352B1/en
Priority to CN201710854952.3A priority patent/CN107870038B/zh
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Abstract

일 실시 예에 따른 전자 장치는, 다수의 단위 화소를 포함한 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 단위 화소는, 입사광을 집광하는 마이크로 렌즈, 및 상기 입사광에 응답하여 전기적 신호를 출력하는 2 이상의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치{METHOD AND ELECTRIONIC DEVICE FOR DETECTING WAVELENGTH SPECTRUM OF INCIDENT LIGHT}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치에 관한 것이다.
IT 기술의 고도화에 수반하여, 카메라는 전통적인 필름 카메라에서 디지털 카메라로 진화하였다. 상기 디지털 카메라는 빛을 전기적 영상 신호로 전환한 후 이를 디지털 데이터(이미지 데이터)로서 저장할 수 있다.
상기 디지털 카메라는 종래 필름 카메라와는 달리, 촬영 시 피사체에 가해진 빛의 색온도를 감안하여, 피사체 고유의 중립적인 색상으로 보정하기 위한 화이트 밸런싱(white balancing)을 수행할 수 있다. 일반적으로 상기 화이트 밸런싱 기법은 촬영된 이미지의 일부 또는 전체 화소에 있어서 무채색 영역을 추적하고, 상기 무채색 영역의 화소값을 기준으로, 이미지 전체의 색온도를 조절하였다.
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 복수의 수광 소자가 단위 화소에 포함된 이미지 센서를 이용하여 보다 정확히 입사광의 파장 스펙트럼, 색온도, 또는 광원의 종류를 검출하기 위한 방법 및 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 다수의 단위 화소를 포함한 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 단위 화소는, 입사광을 집광하는 마이크로 렌즈, 및 상기 입사광에 응답하여 전기적 신호를 출력하는 2 이상의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른, 다수의 단위 화소를 포함하는 전자 장치의 파장 검출 방법은, 입사광에 응답하여 단위 화소로부터 2 이상의 전기적 신호를 획득하는 동작, 및 상기 2 이상의 전기적 신호의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, 입사광의 파장 스펙트럼을 보다 정확히 검출할 수 있다. 상기 정확히 검출된 파장 스펙트럼은 보다 적절한 오토 화이트 밸런스 조정에 활용될 수 있다. 이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치를 나타낸다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타낸다.
도 5는 일 실시 예에 따라서 단위 화소에 2개의 수광 소자가 포함된 이미지 센서를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 집광 스폿을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 2개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 수광 소자의 배치 구성(layout)을 나타낸다.
도 9는 일 실시 예에 따른 수광 소자를 3개 포함하는 단위 화소를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 3개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 11은 일 실시 예에 따른 4개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 12은 일 실시 예에 따른 6개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 13은 일 실시 예에 따른 파장 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 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. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면 웨어러블 장치는 엑세서리 형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체 형(예: 전자 의복), 신체 부착 형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식 형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD 플레이어(Digital Video Disk player), 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔(예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(Global Navigation Satellite System)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치 (예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시 예에서의 전자 장치(101, 102, 104) 또는 서버(106)가 네트워크(162) 또는 근거리 통신(164)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 전자 장치(101)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 디스플레이(160), 및 통신 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
버스(110)는, 예를 들면, 구성요소들(110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 및/또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다.
프로세서(120)는, 중앙처리장치(central processing unit (CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor (AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor (CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(140)을 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 미들웨어(143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(Application Programming Interface (API))(145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(147) 등을 포함할 수 있다. 커널(141), 미들웨어(143), 또는 API(145)의 적어도 일부는, 운영 시스템(Operating System (OS))으로 지칭될 수 있다.
커널(141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(141)은 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147)에서 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(143)는, 예를 들면, API(145) 또는 어플리케이션 프로그램(147)이 커널(141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다.
또한, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147) 중 적어도 하나에 전자 장치(101)의 시스템 리소스(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여할 수 있다. 예컨대, 미들웨어(143)는 상기 적어도 하나에 부여된 우선 순위에 따라 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리함으로써, 상기 하나 이상의 작업 요청들에 대한 스케쥴링 또는 로드 밸런싱 등을 수행할 수 있다.
API(145)는, 예를 들면, 어플리케이션(147)이 커널(141) 또는 미들웨어(143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 또한, 입출력 인터페이스(150)는 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display (LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode (LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic LED (OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 컨텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스처, 근접, 또는 호버링(hovering) 입력을 수신할 수 있다.
통신 인터페이스(170)는, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제1 외부 전자 장치(102), 제2 외부 전자 장치(104), 또는 서버(106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(170)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 상기 외부 장치 (예: 제2 외부 전자 장치(104) 또는 서버(106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면 LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE-advanced), CDMA(code division multiple access), WCDMA(WIdeband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(wireless broadband), 또는 GSM(global system for mobile communications) 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신은, 예를 들면, Wi-Fi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(MST: Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN), 또는 GNSS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MST는 전자기 신호를 이용하여 전송 데이터에 따라 펄스를 생성하고, 상기 펄스는 자기장 신호를 발생시킬 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 자기장 신호를 POS(point of sales)에 전송하고, POS는 MST 리더(MST reader)를 이용하여 상기 자기장 신호는 검출하고, 검출된 자기장 신호를 전기 신호로 변환함으로써 상기 데이터를 복원할 수 있다.
GNSS는 사용 지역 또는 대역폭 등에 따라, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo(the European global satellite-based navigation system) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 혼용되어 사용(interchangeably used)될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard-232), 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(162)는 통신 네트워크(telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 전화 망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 서버(106)는 하나 또는 그 이상의 서버들의 그룹을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(102,104), 또는 서버(106))에서 실행될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(201)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치(101)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 전자 장치(201)는 하나 이상의 프로세서(예: AP)(210), 통신 모듈(220), 가입자 식별 모듈(224), 메모리(230), 센서 모듈(240), 입력 장치(250), 디스플레이(260), 인터페이스(270), 오디오 모듈(280), 카메라 모듈(291), 전력 관리 모듈(295), 배터리(296), 인디케이터(297), 및 모터(298)를 포함할 수 있다.
프로세서(210)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(210)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(210)는, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 도 2에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(221))를 포함할 수도 있다. 프로세서(210)는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
통신 모듈(220)은, 도 1의 통신 인터페이스(170)와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(220)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(221), Wi-Fi 모듈(222), 블루투스 모듈(223), GNSS 모듈(224) (예: GPS 모듈, Glonass 모듈, Beidou 모듈, 또는 Galileo 모듈), NFC 모듈(225), MST 모듈(226) 및 RF(radio frequency) 모듈(227)을 포함할 수 있다.
셀룰러 모듈(221)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)(229)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(201)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 프로세서(210)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 커뮤니케이션 프로세서(CP)를 포함할 수 있다.
Wi-Fi 모듈(222), 블루투스 모듈(223), GNSS 모듈(224), NFC 모듈(225), 또는 MST 모듈(226) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), Wi-Fi 모듈(222), 블루투스 모듈(223), GNSS 모듈(224), NFC 모듈(225), MST 모듈(226) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 IC(integrated chip) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.
RF 모듈(227)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(227)은, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), Wi-Fi 모듈(222), 블루투스 모듈(223), GNSS 모듈(224), NFC 모듈(225), MST 모듈(226) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.
가입자 식별 모듈(229)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 및/또는 내장 SIM(embedded SIM)을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID (integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI (international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
메모리(230) (예: 메모리(130))는, 예를 들면, 내장 메모리(232) 또는 외장 메모리(234)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(232)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비-휘발성(non-volatile) 메모리 (예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), 마스크(mask) ROM, 플래시(flash) ROM, 플래시 메모리(예: 낸드플래시(NAND flash) 또는 노아플래시(NOR flash) 등), 하드 드라이브, 또는 SSD(solid state drive) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외장 메모리(234)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(MultiMediaCard), 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 외장 메모리(234)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(201)와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
보안 모듈(236)은 메모리(230)보다 상대적으로 보안 레벨이 높은 저장 공간을 포함하는 모듈로서, 안전한 데이터 저장 및 보호된 실행 환경을 보장해주는 회로일 수 있다. 보안 모듈(236)은 별도의 회로로 구현될 수 있으며, 별도의 프로세서를 포함할 수 있다. 보안 모듈(236)은, 예를 들면, 탈착 가능한 스마트 칩, SD(secure digital) 카드 내에 존재하거나, 또는 전자 장치(201)의 고정 칩 내에 내장된 내장형 보안 요소(embedded secure element(eSE))를 포함할 수 있다. 또한, 보안 모듈 (236)은 전자 장치(201)의 운영 체제(OS)와 다른 운영 체제로 구동될 수 있다. 예를 들면, 보안 모듈(236)은 JCOP(java card open platform) 운영 체제를 기반으로 동작할 수 있다.
센서 모듈(240)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(201)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 제스처 센서(240A), 자이로 센서(240B), 기압 센서(240C), 마그네틱 센서(240D), 가속도 센서(240E), 그립 센서(240F), 근접 센서(240G), 컬러 센서(240H)(예: RGB 센서), 생체 센서(240I), 온/습도 센서(240J), 조도 센서(240K), 또는 UV(ultra violet) 센서(240M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor), EMG(electromyography) 센서, EEG(electroencephalogram) 센서, ECG(electrocardiogram) 센서, IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(240)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(201)는 프로세서(210)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(240)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 프로세서(210)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(240)을 제어할 수 있다.
입력 장치(250)는, 예를 들면, 터치 패널(touch panel)(252), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(254), 키(key)(256), 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(258)를 포함할 수 있다. 터치 패널(252)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(252)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(252)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
(디지털) 펜 센서(254)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 시트(sheet)를 포함할 수 있다. 키(256)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(258)는 마이크(예: 마이크(288))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
디스플레이(260)(예: 디스플레이(160))는 패널(262), 홀로그램 장치(264), 또는 프로젝터(266)를 포함할 수 있다. 패널(262)은, 도 1의 디스플레이(160)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 패널(262)은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent), 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 패널(262)은 터치 패널(252)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 홀로그램 장치(264)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(266)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 패널(262)은 사용자의 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서 (또는 포스 센서)를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서는 상기 터치 패널(252)와 일체형으로 구현되거나, 또는 상기 터치 패널(252)와는 별도의 하나 이상의 센서로 구현될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 디스플레이(260)는 상기 패널(262), 상기 홀로그램 장치(264), 또는 프로젝터(266)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
인터페이스(270)는, 예를 들면, HDMI(272), USB(274), 광 인터페이스(optical interface)(276), 또는 D-sub(D-subminiature)(278)를 포함할 수 있다. 인터페이스(270)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스(170)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 인터페이스(270)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD 카드/MMC 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 소리(sound)와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(280)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1에 도시된 입출력 인터페이스(150)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 스피커(282), 리시버(284), 이어폰(286), 또는 마이크(288) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
카메라 모듈(291)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시 예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, ISP(image signal processor), 또는 플래시(flash)(예: LED 또는 제논 램프(xenon lamp))를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(295)은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(295)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit), 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(296)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(296)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 및/또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
인디케이터(297)는 전자 장치(201) 혹은 그 일부(예: 프로세서(210))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(298)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동(vibration), 또는 햅틱(haptic) 효과 등을 발생시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전자 장치(201)은 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(Digital Multimedia Broadcasting), DVB(Digital Video Broadcasting), 또는 미디어플로(MediaFLOTM) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 본 문서에서 기술된 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(301)는 카메라 모듈(310), 이미지 센서 인터페이스(I/F: interface)(320), 이미지 신호 프로세서(ISP: image signal processor)330), 디스플레이(340), 메모리(350), 및 프로세서(360)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 전자 장치(301)은 도 1 및 도 2에 도시된 전자 장치에 대응될 수 있으며, 대응되는 구성에 대한 중복된 설명은 생략될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(301)는 일부 구성을 생략하여 구현되거나 또는 도시되지 않은 구성을 더 포함하여 구현될 수도 있다.
카메라 모듈(310)은, 렌즈(311), 조리개(aperture)(312), 이미지 센서(313), 셔터(314), OIS(optical image stabilization) 구동 모듈(315-1, 315-2)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(310)은 일부 구성을 생략하여 구현되거나 또는 도시되지 않은 구성을 더 포함하여 구현될 수도 있다.
렌즈(311)는 외부로부터 카메라 모듈(310)로 입사(入射)하는 빛을 집광할 수 있다. 상기 집광된 빛은 조리개(312)를 통해 이미지 센서(313)에 도달할 수 있다. 즉, 렌즈(311)는 피사체에서 반사된 빛 또는 피사체로부터 발생한 빛이 이미지 센서(313)의 화소 배열(pixel array)에 도달하도록 할 수 있다.
조리개(312)는, 예를 들어, 프로세서(360)의 제어 하에, 이미지 센서(313)에 도달(혹은 입사)하는 빛의 양(광량)을 조절할 수 있다. 일반적으로 조리개값이 클수록 이미지 센서(313)에 도달하는 빛의 양이 감소하고, 조리개값이 작을수록 이미지 센서(313)에 도달하는 빛의 양이 증가할 수 있다.
이미지 센서(313)는 다수의 단위 화소가 격자 형상으로 2차원적으로 배열된 화소 배열을 포함할 수 있다. 상기 화소 배열에는, 수백-수천만개의 단위 화소가 포함될 수 있으며, 상기 화소 각각에는 복수의 기준색 중 하나의 색이 할당될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 기준색은 "RGB(red, green, blue)", 또는 "RGBW(red, green, blue, white)"을 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(313)는, 예를 들어, 전하결합소자(CCD: charge-coupled device)) 또는 상보성 금속산화막 반도체(CMOS: complementary metal-oxide-semiconductor)를 이용하여 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 이미지 센서(313)는 외부로부터 입사하는 빛에 응답하여 전기적 신호를 생성할 수 있다. 상기 전기적 신호에 기반하여 디지털이미지 데이터가 생성될 수 있다. 상기 이미지 센서(313)의 구성에 관하여는 도 4 - 도 12에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
셔터(314)는 이미지 센서(313)가 빛에 노출되는 시간을 조절할 수 있다. 예컨대, 셔터(314)가 느리게 작동하면 이미지 센서(313)에 보다 많은 빛이 입사하고, 셔터(314)가 빠르게 작동하면 이미지 센서(313)에 보다 적은 빛이 입사할 수 있다. 상기 셔터(314)가 작동하는 시간은 셔터 스피드에 기반하여 조절될 수 있다. 상기 셔터(314)는 기계식 셔터 또는 이미지 센서를 제어하는 방식의 전자식 셔터를 포함할 수 있다.
OIS 구동 모듈(315-1, 315-2)은 렌즈(313) 또는 이미지 센서(313)의 배치(arrangement or position)를 동적으로(dynamically) 조절할 수 있다. 상기 OIS 구동 모듈(315-1, 315-2)은 일반적으로 전자 장치(301)를 파지한 손의 떨림 방향의 반대방향으로 렌즈(311) 또는 이미지 센서(313)의 배치를 미세하게 조절할 수 있다. 이를 통해, 손의 떨림에 의해 발생할 수 있는 이미지의 흔들림을 보정할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 OIS 구동 모듈(315-1, 315-2)은 전자 장치(301)의 제조사에 따라서, VR(vibration reduction) 모듈, IS(image stabilizer), OS(optical stabilizer), AS(anti-shake) 모듈, Steady Shot 모듈 등으로 참조될 수 있다.
이미지 센서 인터페이스(I/F)(320)는 이미지 센서(313)와 다른 구성(예: 이미지 신호 프로세서(330)) 사이의 데이터 송수신을 매개할 수 있다. 예컨대, 이미지 센서(313)에서 생성된 이미지 데이터를 이미지 신호 프로세서(330)로 전달할 수 있다.
이미지 신호 프로세서(330)는 복수의 이미지 프로세싱 블록(이하, IP 블록으로 참조)를 포함할 수 있다. 이미지 신호 프로세서(330)는 상기 복수의 IP 블록을 통해 카메라 모듈(310)로부터 이미지를 보정(correction)할 수 있다. 예를 들면, 상기 IP 블록은, 색상 보간(color interpolation)을 위한 IP 블록, 렌즈 음영 보정(lens shading correction)을 위한 IP 블록, 자동 화이트 밸런스(auto white balance)를 위한 IP 블록, 색 수차 보정(lateral chromatic aberration correction)을 위한 IP 블록, 광학 역 보정(optical inverse correction)을 위한 IP 블록, 노이즈 제거(noise reduction)를 위한 IP 블록, 에지 강화(edge enhancement)를 위한 IP 블록, 감마 보정(gamma correction)을 위한 IP 블록, 또는 아웃 오브 포커스(out of focusing)을 위한 IP 블록 등 다양한 IP 블록을 포함할 수 있다. 상기 복수의 IP 블록은 이미지 프로세싱 필터, 이미지 프로세싱 모듈 등으로 참조될 수도 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따르면, 상기 이미지 신호 프로세서(330)는 프로세서(360)에 포함될 수도 있다.
디스플레이(340)는, 예를 들면, LCD, LED 디스플레이, OLED 디스플레이, 또는 MEMS 디스플레이, 또는 전자 종이 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(340)는, 예를 들면, 카메라 모듈(310)에 의해 촬영되어 이미지 신호 프로세서(330)에 의해 보정된 이미지 등을 표시할 수 있다.
메모리(350)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(350)는, 예를 들면, 전자 장치(301)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(350)는 이미지 신호 프로세서(330)에서 처리된 최종 결과물로서의 이미지 데이터 파일을 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 메모리(350)는, 일정한 파라미터와 파장 스펙트럼의 상호연관관계(correlationship)에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 상기 파라미터는, 예를 들어, 이미지 센서(313)의 단위 소자에 포함된 2 이상의 수광 소자로부터 출력된 전기적 신호들의 값(예: 화소값(pixel value))을 이용한 연산을 통해 획득될 수 있다. 상기 상호연관관계에 관한 데이터은 LUT(look-up table) 포맷으로 저장될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 메모리(350)는, 파장 스펙트럼과 광원의 유형(또는, 색온도)이, 상호연관(correlation)되어 있는 LUT 데이터를 더 저장할 수 있다.
프로세서(360)는, 전자 장치(301)에 포함된 구성요소들(310-350)와 전기적으로 연결되어, 전자 장치(301)에 포함된 구성요소들(310-350)의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(360)는 이미지 센서(313)의 단위 화소에 포함된 2 이상의 수광 소자들로부터 각각 출력값들을 획득하고, 상기 출력값들에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(360)는 단위 화소에 포함된 2 이상의 수광 소자들로부터의 출력값들을 이용하여 적어도 하나의 파라미터를 연산할 수 있다(도 7, 도 10 -도 12 참조). 상기 프로세서(360)는 상기 적어도 하나의 파라미터에 기반하여, 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(360)는, 메모리(350)에 저장된, 상기 적어도 하나의 파라미터와 파장 스펙트럼의 상호연관관계에 관한 데이터를 참조하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(360)는, 상기 검출된 파장 스펙트럼에 의거하여 입사광을 생성한 광원의 유형을 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 프로세서(360)는 메모리(350)에 저장된, 파장 스펙트럼과 광원의 유형과의 상호연관관계에 관한 데이터를 참조하여 광원의 유형을 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(360)는 상기 판단된 광원의 종류에 대응되는 화이트 밸런스 보정을 촬영된 이미지의 적어도 일부에 적용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(360)는 단위 화소에 포함된 2 이상의 수광 소자들로부터의 출력값들의 비(ratio)에 기반하여 위상차(phase difference)를 검출할 수도 있다. 상기 위상차는, 예컨대, 오토 포커스 기능에 이용될 수 있다.
상기 설명된 프로세서(360)의 동작은 일례로서, 전술한 기재에 제한되지 않는다. 예컨대, 이하 본 문서의 다른 부분에 기재된 프로세서의 동작도 상기 프로세서(360)의 동작으로 이해될 수 있다. 또한, 본 문서에서, "전자 장치"의 동작으로 기재된 동작들 중 적어도 일부도 상기 프로세서(360)의 동작으로 이해될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타낸다.
도 4를 참조하면 이미지 센서(401)는 복수(예: 수백만-수천만개)의 (단위) 화소들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 화소들은, 예를 들어, x축 방향(가로 방향)으로 수백-수천개의 화소가 배치될 수 있고, 마찬가지로 y축 방향(세로 방향)으로도 수백-수천개의 화소가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 이미지 센서(401)는 도 3에 도시된 이미지 센서(313)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서(401)에 포함된 복수의 화소들 각각에는 지정된 기준색(적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B))이 할당되어 있을 수 있다. 상기 복수의 화소들은, z축 방향으로 입사하는 빛 중에서 각각에 지정된 파장 범위를 가진 빛을 수광하도록 설계될 수 있다. 상기 복수의 화소들 각각에서는, 상기 수광된 빛에 응답하여 전기적 신호가 출력될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 단위 화소(410)는, 마이크로 렌즈(411), 각종 막 또는 필터(412-414), 제1 수광 소자(415L), 및 제2 수광 소자(415R)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 단위 화소(410)는 상기 수광 소자(415L, 415R)와 이미지 프로세서를 전기적으로 연결하는 도체 패턴, 고굴절 패턴 등 기타 구성을 추가로 포함할 수도 있다. 또한, 도 4의 단위 화소(410)에는 2개의 수광 소자들(415L, 415R)만을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 3 이상의 수광 소자들이 포함될 수도 있다(도 8 참조).
마이크로 렌즈(411)는, 입사광이 제1 수광 소자(415L) 및 제2 수광 소자(415R) 위에 도달하도록 상기 입사광을 집광할 수 있다. 상기 입사광은 상기 마이크로 렌즈(411)에 의해 굴절됨으로써, 제1 수광 소자(415L) 및 제2 수광 소자(415R) 위에 집광 스폿(광학 스폿(optical spot)으로도 참조될 수 있음)을 형성할 수 있다.
적외선 차단 필터(infra-red cut filter)(412)는 상기 마이크로 렌즈(411)를 통해 입사되는 빛 중 적어도 일부의 적외선을 차단할 수 있다. 예컨대, 상기 적외선 차단 필터(412)는 광원이 충분한 주간에 과다노출 이 일어나지 않도록 할 수 있다. 한편, 상기 적외선 차단 필터(412)는 야간에 배제될 수도 있다.
컬러 필터(413)는 마이크로 렌즈 밑에 배치되어, 지정된 기준색을 가진 빛, 즉, 지정된 파장 범위를 가진 빛을 통과시킬 수 있다. 예컨대, 상기 컬러 필터(413)는 적색 필터(red filter), 녹색 필터(green filter) 및 청색 필터(blue filter)를 중 하나에 해당할 수 있다. 상기 컬러 필터(413)에 의해 이미지 센서(401)의 베이어 패턴(Bayer pattern)이 구현될 수 있다.
반사 방지막(414)은 마이크로 렌즈(411)를 통해 입사된 빛이 반사되는 것을 방지함으로써 제1 수광 소자(415L) 및 제2 수광 소자(415R)에 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다.
제1 수광 소자(415L) 및 제2 수광 소자(415R)는, 예컨대, 반도체 기판 상에 형성되는 포토 다이오드(photo diode)에 해당할 수 있다. 상기 제1 수광 소자(415L) 및 상기 제2 수광 소자(415R)는, 광전 효과에 의해, 입사광에 응답하여 전기적 신호를 각각 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 수광 소자(415L) 및 상기 제2 수광 소자(415R)는 수광된 빛의 세기(혹은 광량)에 따른 전하 (또는 전류)를 생성할 수 있다. 상기 전하의 전하량(또는 전류)에 기반하여 출력값이 결정될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 수광 소자(415L, 415R)들은 "촬상 소자"로도 참조될 수도 있다.
또한, 도 4에는 2개의 수광 소자(415L, 415R)가 하나의 단위 화소에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다양한 실시 예에 따르면, 하나의 수광 소자, 또는 3 이상의 수광 소자가 배치될 수 있다. 이때 2 이상의 수광 소자가 배치된 화소는 "멀티 픽셀(multi-pixel)"로 참조될 수 있으며, 2개의 수광 소자가 배치된 화소는 "듀얼 픽셀(dual pixel)"로 참조될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따라서 단위 화소에 2개의 수광 소자가 포함된 이미지 센서를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 이미지 센서(501)는 다수의 단위 화소를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(501)는, 상기 이미지 센서(501)를 양분하는 보조선 550을 중심으로 좌측 영역(501L) 및 우측 영역(501R)으로 구분될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 좌측 영역(501L) 중 임의의 제1 영역(510)에는, 16개의 단위 화소들이 포함될 수 있다. 예를 들면, 단위 화소 512는 2개의 수광 소자들(512L, 512R)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 우측 영역(501R) 중 임의의 제2 영역(520)에 포함된 단위 화소 522는 2개의 수광 소자들(522L, 522R)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(510)의 화소들과 같이, 상기 좌측 영역(501L)에 포함된 화소의 수광 소자들은 -x축 방향(좌측 방향)으로 치우쳐서(shift 되어) 배치될 수 있다. 반대로, 상기 제2 영역(520)의 화소들과 같이, 상기 우측 영역(501R)에 포함된 화소의 수광 소자들은 +x축 방향(우측 방향)으로 치우쳐서 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 영역(510) 및 상기 제2 영역(520)을 -z축 방향으로 보조선 X1-X2를 따라서 잘라낸 뒤, +y축 방향으로 상기 영역들(510, 520)을 조망하면, 상기 제1 영역(510) 및 상기 제2 영역(520)은 단면도 514 및 524와 같이 도시될 수 있다.
단면도 514를 참조하면, -z축 방향 입사광은 각 화소에 구비된 마이크로 렌즈(515)를 통과함으로써 집광될 수 있다. 상기 집광된 입사광(혹은 빔(beam))은 단위 화소 512의 수광 소자들(512L, 512R) 위에 집광 스폿(optical spot)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 단위 화소 512의 물리적인 중심점(center point)과, 상기 집광 스폿의 중심점은 지정된 거리만큼 이격되도록 설계될 수 있다. 즉, 상기 단위 화소 512의 물리적인 중심점과 상기 집광 스폿의 중심점은 미세하게 어긋날 수 있다. 상기 물리적인 중심점과 상기 집광 스폿의 중심점 간의 이격에 의해, 수광 소자들(512L, 512R)로부터의 출력값들 사이에 출력 차이가 발생할 수 있다.
단면도 524를 참조하면, 상기 단면도 514와 유사하게, -z축 방향 입사광은 각 화소에 구비된 마이크로 렌즈(525)를 통과함으로써 집광될 수 있다. 상기 집광된 입사광은 단위 화소 522의 수광 소자들(522L, 522R) 위에 집광 스폿을 형성할 수 있다. 상기 단위 화소 522의 물리적인 중심점과, 상기 집광 스폿의 중심점은 지정된 거리만큼 이격되도록 설계 될 수 있다.
한편, 단면도 574는, 보조선 550으로부터 좌측(-x축 방향)으로 비교적으로 멀리 떨어져있는 임의의 제3 영역(570)의 단면도이고, 단면도 584는, 보조선 550으로부터 우측(+x축 방향)으로 상대적으로 멀리 떨어져있는 임의의 제4 영역(580)의 단면도이다.
상기 단면도 574 및 584를 참조하면, 화소의 위치가 이미지 센서(501)의 중간선인 보조선 550으로부터 멀어질수록, 해당 화소의 마이크로 렌즈로 입사하는 광선의 각도(chief ray angle: CRA)는 증가하게 된다. 따라서, 단위 화소의 물리적인 중심점과 집광 스폿의 중심점이 지정된 거리만큼 이격되도록 (즉, 2개의 수광 소자의 출력값의 차이가 단면도 514, 524의 경우와 실질적으로 동일하도록), 상기 집광 스폿은 상기 마이크로 렌즈의 중심점보다 이미지 센서(501)의 가장자리 방향으로 치우쳐서 형성 될 수 있다. 이에 따라, 상기 마이크로 렌즈의 중심점과 단위 화소의 물리적인 중심점은 단면도 514, 524의 경우보다 더욱 이격될 수 있다.
예를 들어, 단면도 574를 참조하면 화소 572의 물리적인 중심점(수광 소자 572L과 수광 소자 572R 사이의 간격의 중심점)과 마이크로 렌즈(575)의 중심점 사이의 x축 방향 이격 거리는, 화소 512의 물리적인 중심점과 마이크로 렌즈(515)의 중심점 사이의 x축 방향 이격 거리 보다 멀 수 있다. 이에 따라서, 화소 572의 물리적인 중심점과 집광 스폿의 중심점은 지정된 거리만큼 이격될 수 있다. 마찬가지로, 화소 582의 물리적인 중심점(수광 소자 582L과 수광 소자 582R 사이의 간격의 중심점)과 마이크로 렌즈(585)의 중심점 사이의 x축 방향 이격 거리는, 화소 522의 물리적인 중심점과 마이크로 렌즈(525)의 중심점 사이의 x축 방향 이격 거리 보다 멀 수 있다. 이에 따라서, 화소 582의 물리적인 중심점과 집광 스폿의 중심점은 지정된 거리만큼 이격될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상고 별로 수광 소자들 사이의 출력 차이를 증가시키는 방향으로, 집광 스폿의 중심점과 단위 화소의 물리적인 중심점의 위치를 조절할 수도 있다.
또한, 도 5에서 이미지 센서(501)는 x축 방향의 변이 더 긴 직사각형 형상(landscape format)로 배치되고, 보조선 550에 의해 x축 방향으로 양분된 것으로 표현되었으나, 다양한 실시 예에 따르면, 이미지 센서(501)는 y축 방향의 변이 더 긴 직사각형 형상(portrait format)로 배치되고, x축 방향으로 좌우로 양분될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 집광 스폿을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 수광 소자(들) 상에 형성되는 집광 스폿의 폭(또는 지름)가 가로축에 레이블되어(labeled) 있고, 상기 집광 스폿에 응답하여 수광 소자(들)에 의해 출력된 값이 세로축에 레이블되어 있다. 도 6a에서 이용된 단위 화소의 일변 길이(또는 폭)는 약 1.4μm이다.
그래프 601는, 청색에 대응되는 파장(예: 약 405nm-475nm)을 가진 빛이 형성하는 집광 스폿의 폭 및 출력값을 나타낸다. 상기 그래프 601에서 알 수 있듯, 상기 청색에 대응되는 파장을 가진 빛이 형성하는 집광 스폿의 폭은 약 0.8μm이다.
그래프 602는, 녹색에 대응되는 파장(예: 약 505nm-575nm)을 가진 빛이 형성하는 집광 스폿의 폭 및 출력값을 나타낸다. 상기 그래프 601에서 알 수 있듯, 상기 녹색에 대응되는 파장을 가진 빛이 형성하는 집광 스폿의 폭은 약 1.0μm이다.
그래프 603은, 적색에 대응되는 파장(예: 약 675nm-725nm)을 가진 빛이 형성하는 집광 스폿의 폭 및 출력값을 나타낸다. 상기 그래프 603에서 알 수 있듯, 상기 적색에 대응되는 파장을 가진 빛이 형성하는 집광 스폿의 폭은 약 1.2μm이다.
상기 그래프 601, 602, 603을 살펴보면, 파장이 긴 빛일수록 집광 스폿의 폭이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 파장이 짧은 빛일수록 마이크로 렌즈에서 굴절이 많이 이루어지기 때문이다.
도 6b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 각 단위 화소에 형성된 집광 스폿을 설명하기 위한 도면이다. 상기 이미지 센서에 포함된 각 단위 화소는, 2개의 수광 소자 및 지정된 색상의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 이미지 센서에 포함된 다수의 단위 화소들은, 제1 군의 단위 화소(a first group of unit pixels), 제2 군의 단위 화소(a second group of unit pixels), 제3 군의 단위 화소(a third group of unit pixels)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 군의 단위 화소는 각각 제1 파장 범위(a first wavelength range)를 가진 빛을 통과시키는 제1 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 파장 범위는 적색(R)에 대응하는 파장 범위를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 컬러 필터는 적색 컬러 필터일 수 있다. 상기 제1 군의 단위 화소는 적색 컬러 필터를 구비하므로, 청색광 성분이 형성하는 집광 스폿 601 및 녹색광 성분이 형성하는 집광 스폿 602는 대부분 반사되고, 적색광이 형성하는 집광 스폿 603이 상기 제1 군의 단위 화소의 수광 소자들 위에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 군의 단위 화소는 각각 제2 파장 범위(a second wavelength range)를 가진 빛을 통과시키는 제2 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 파장 범위는 녹색(G)에 대응하는 파장 범위를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2 컬러 필터는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 상기 제2 군의 단위 화소는 녹색 컬러 필터를 구비하므로, 청색광 성분이 형성하는 집광 스폿 601 및 적색광 성분이 형성하는 집광 스폿 603은 대부분 반사되고, 녹색광이 형성하는 집광 스폿 602이 상기 제1 군의 단위 화소의 수광 소자들 위에 형성될 수 있다.
상기 녹색 컬러 필터의 개수는 적색 컬러 필터의 개수 또는 청색 컬러 필터의 개수보다 2배 많을 수 있다. 이에 따라서, 녹색 컬러 필터, 적색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터의 개수 비는 2 : 1 : 1일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 군의 단위 화소는 각각 제3 파장 범위(a third wavelength range)를 가진 빛을 통과시키는 제3 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 파장 범위는 청색(G)에 대응하는 파장 범위를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제3 컬러 필터는 청색 컬러 필터일 수 있다. 상기 제3 군의 단위 화소는 청색 컬러 필터를 구비하므로, 녹색광 성분이 형성하는 집광 스폿 602 및 적색광 성분이 형성하는 집광 스폿 603은 대부분 반사되고, 청색광이 형성하는 집광 스폿 601이 상기 제1 군의 단위 화소의 수광 소자들 위에 형성될 수 있다.
일 예를 들면, 화소 612는 제1 수광 소자(612L) 및 제2 수광 소자(612R)를 포함할 수 있다. 상기 제1 수광 소자(612L)와 제2 수광 소자(612R) 사이의 간격(gap)(612)은 설계에 따라서 지정된 길이로 설정될 수 있다. 예를 들면, 보조선 613 상에 위치한 화소 612의 물리적인 중심점은, 보조선 614 상에 위치한 집광 스폿의 중심점과 지정된 간격 615만큼 이격될 수 있다. 상기 지정된 간격 615에 의해, 수광 소자들(612L, 612R)로부터의 출력값들 사이에 출력 차이가 발생할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 2개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 각 단위 화소에 포함된 2개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출하고, 상기 산출된 파라미터들을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서는, 제1 단위 화소(710), 제2 단위 화소(720), 및 제3 단위 화소(730)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 단위 화소(710), 제2 단위 화소(720), 및 제3 단위 화소(730)는 각각 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 즉, 적색 컬러 필터를 포함한 제1 단위 화소(710)는 제1 군의 단위 화소에 속할 수 있고, 녹색 컬러 필터를 포함한 제2 단위 화소(720)는 제2 군의 단위 화소에 속할 수 있으며, 청색 컬러 필터를 포함한 제3 단위 화소(730)는 제3 군의 단위 화소에 속할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 단위 화소(710)는 제1 수광 소자(711L) 및 제2 수광 소자(711R)을 포함할 수 있다. 상기 제1 수광 소자(711L) 및 상기 제2 수광 소자(711R)는 각각 입사광에 응답하여 제1 적색 출력값 R1 및 제2 적색 출력값 R2를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 단위 화소(720)의 제1 수광 소자(721L) 및 제2 수광 소자(721R)는 각각 입사광에 응답하여 제1 녹색 출력값 G1 및 제2 녹색 출력값 G2를 생성할 수 있다. 상기 제3 단위 화소(730)의 제1 수광 소자(731L) 및 제2 수광 소자(731R)는 각각 입사광에 응답하여 제1 청색 출력값 B1 및 제2 청색 출력값 B2를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 프로세서는 상기 화소들(710, 720, 730)로부터의 출력값들(R1, R2, G1, G2, B1, B2)에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 논리 회로(740)에 대응되는 연산을 수행함으로써 파라미터들(751, 752, 753, 761, 762)를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는, 제1 단위 화소(710)로부터의 제1 적색 출력값 R1 및 제2 적색 출력값 R2를 합하고, 상기 합한 값(R1+R2)을 제2 적색 출력값 R2으로 나눌 수 있다. 이에 따라서, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(751)는 (R1+R2)/R2로 산출될 수 있다. 유사하게, 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(752)는 (G1+G2)/G2로 산출될 수 있고, 청색 채널 스펙트럼 파라미터(753)는 (B1+B2)/B2로 산출될 수 있다.
또한 예를 들면, 상기 프로세서는 적색 출력값, 녹색 출력값, 및 청색 출력값의 비를 나타내는 파라미터들(761, 762)를 산출할 수 있다. 이를 통해, 입사광에 포함된 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 추정할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서는, 제1 적색 출력값 R1 및 제2 적색 출력값 R2를 합한 값을 제1 녹색 출력값 G1 및 제2 녹색 출력값 G2를 합한 값으로 나눌 수 있다. 이에 따라서 적색/녹색 색상비(761)는 (R1+R2)/(G1+G2)으로 산출될 수 있다. 유사하게, 청색/적색 색상비(762)는 (B1+B2)/(G1+G2)으로 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는 상기 산출된 파라미터들(751, 752, 753, 761, 762)을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하거나, 상기 파장 스펙트럼에 대응하는 광원의 유형을 판단할 수 있다. 이후, 프로세서는 상기 판단된 광원의 유형에 대응하는 오토 화이트 밸런싱(auto white balancing; AWB)을 촬영된 이미지에 적용할 수 있다(770).
일 예를 들어, 상기 프로세서는, 적색/녹색 색상비(761) 및 청색/적색 색상비(762)를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 파악한 후 입사광의 개략적인 파장 스펙트럼을 추정할 수 있다. 이후, 상기 프로세서는, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(751), 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(752), 및 청색 채널 스펙트럼 파라미터(753)로부터 각 단위 화소에서의 수광 소자들의 출력 비대칭을 확인할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 출력 비대칭을 이용하여 해당 색상 채널에서의 더욱 정확한 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
도 7에서는 3개의 화소들(710, 720, 730)로부터 획득한 출력값을 이용하는 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 프로세서는, 각 군(R, G, B)의 화소들에 각각 포함된 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자로부터 출력값을 획득하고, 각 군마다, 제1 수광 소자의 출력값(R1, G1, B1)의 평균값(R1', G1', B1') 및 제2 수광 소자의 출력값(R2, G2, B2)의 평균값(R2', G2', B2')을 획득할 수 있다. 프로세서는, 상기 평균값들(R1', G1', B1', R2', G2', B2')을 이용하여 파라미터를 산출하고, 상기 산출된 파라미터들을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 수광 소자의 배치 구성(layout)을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 수광 소자들이 배치된 단위 화소(810 - 860)가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 다양한 유형의 단위 화소(810 - 860)는, 예를 들어, 도 3의 이미지 센서(313)의 화소 배열에 다수 포함될 수 있다. 도 6에 도시된 다양한 실시 예에 따른 수광 소자들의 배치는 일례로서 도시된 예에 제한되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 단위 화소(810)는 가로로(horizontally) 배치된 제1 수광 소자(815L) 및 제2 수광 소자(815R)를 포함할 수 있다. 상기 단위 화소(810)는 도 4 - 도 7에서 설명된 단위 화소의 수광 소자 배치를 나타낸다. 또 다른 실시 예에 따르면, 단위 화소(820)는 세로로(vertically) 배치된 제1 수광 소자(825T) 및 제2 수광 소자(825B)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 단위 화소(830)는 가로 방향을 따라서 좌측에 배치된 제1 수광 소자(835L), 중앙에 배치된 제2 수광 소자(835M), 및 우측에 배치된 제3 수광 소자(835R)를 포함될 수 있다. 상기 단위 화소(830)는 도 9 및 도 10에서 설명될 단위 화소의 수광 소자 배치를 나타낸다. 또 다른 실시 예에 따르면, 단위 화소(840)는 세로 방향을 따라서 상측에 배치된 제1 수광 소자(845T), 중앙에 배치된 제2 수광 소자(845M), 및 하측에 배치된 제3 수광 소자(845B)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 단위 화소(850)는 좌상단에 배치된 제1 수광 소자(855LT), 우상단에 배치된 제2 수광 소자(855RT), 좌하단에 배치된 제3 수광 소자(855LB), 및 우하단에 배치된 제4 수광 소자(855RB)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 단위 화소(860)는 가로 방향을 따라서 순차적으로 제1 수광 소자(865L), 제2 수광 소자(865LM), 제3 수광 소자(865RM), 및 제3 수광 소자(865R)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 4개의 수광 소자(865L, 865LM, 865RM, 865R)은 세로 방향으로 순차적으로 배치될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 단위 화소(870)는 상단에 가로 방향을 따라서 배치된 제1 수광 소자(875LT), 제2 수광 소자(875MT), 제3 수광 소자(875RT)와, 하단에 가로 방향을 따라서 배치된 제4 수광 소자(875LB), 제5 수광 소자(875MB), 제6 수광 소자(875RB)를 포함할 수 있다. 상기 단위 화소(870)는 도 12에서 설명될 단위 화소의 수광 소자 배치를 나타낸다. 또 다른 실시 예에 따르면, 단위 화소(880)는 좌측에 세로 방향을 따라서 배치된 제1 수광 소자(885LT), 제2 수광 소자(885LM), 제3 수광 소자(885LB)와, 우측에 세로 방향을 따라서 배치된 제4 수광 소자(885RT), 제5 수광 소자(885RM), 제6 수광 소자(885RB)를 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 수광 소자를 3개 포함하는 단위 화소를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 이미지 센서에 포함된 각 단위 화소는, 3개의 수광 소자 및 지정된 색상의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 이미지 센서에 포함된 다수의 단위 화소들은, 제1 군의 단위 화소, 제2 군의 단위 화소, 제3 군의 단위 화소를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 군의 단위 화소는 각각 적색(R)에 대응하는 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제1 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 제2 군의 단위 화소는 각각 녹색(G)에 대응하는 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제2 컬러 필터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 군의 단위 화소는 각각 청색(G)에 대응하는 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제3 컬러 필터를 포함할 수 있다.
일 예를 들면, 단위 화소 910는 +x축 방향으로 순차적으로 제1 수광 소자(911L), 제2 수광 소자(911M), 제3 수광 소자(911R)를 포함할 수 있다. 2개의 수광 소자를 가진 단위 화소와는 달리, 단위 화소 910의 물리적인 중심점과, 입사광에 의해 3개의 수광 소자들(911L, 911M. 911R) 상에 형성되는 집광 스폿의 중심점은 일치하도록 설정될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 3개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 각 단위 화소에 포함된 3개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출하고, 상기 산출된 파라미터들을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서는, 제1 단위 화소(1010), 제2 단위 화소(1020), 및 제3 단위 화소(1030)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 단위 화소(1010), 제2 단위 화소(1020), 및 제3 단위 화소(1030)는 각각 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 즉, 적색 컬러 필터를 포함한 제1 단위 화소(1010)는 제1 군의 단위 화소에 속할 수 있고, 녹색 컬러 필터를 포함한 제2 단위 화소(1020)는 제2 군의 단위 화소에 속할 수 있으며, 청색 컬러 필터를 포함한 제3 단위 화소(1030)는 제3 군의 단위 화소에 속할 수 있다. 제1 단위 화소(1010), 제2 단위 화소(1020), 및 제3 단위 화소(1030) 각각에서는, 화소의 물리적 중심점과 집광 스폿의 중심점이 서로 일치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 단위 화소(1010)는 좌측에 배치된 제1 수광 소자(1011L), 우측에 배치된 제2 수광 소자(1011R), 및 중간에 배치된 제3 수광 소자(1011M)를 포함할 수 있다. 상기 제1 수광 소자(1011L), 상기 제2 수광 소자(1011R), 및 상기 제3 수광 소자(1011M)는 각각 입사광에 응답하여 제1 적색 출력값 R1, 제2 적색 출력값 R2, 및 제3 적색 출력값 R3을 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 단위 화소(1020)의 제1 수광 소자(1021L), 제2 수광 소자(1021R), 및 제3 수광 소자(1021M)는 각각 입사광에 응답하여 제1 녹색 출력값 G1, 제2 녹색 출력값 G2, 및 제3 녹색 출력값 G3를 생성할 수 있다. 또한, 상기 제3 단위 화소(1030)의 제1 수광 소자(1031L), 제2 수광 소자(1031R), 제3 수광 소자(1031M)는 각각 입사광에 응답하여 제1 청색 출력값 B1, 제2 청색 출력값 B2, 및 제3 청색 출력값 B3를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 프로세서는 상기 화소들(1010, 1020, 1030)로부터의 출력값들(R1, R2, R3, G1, G2, G3, B1, B2, B3)에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 논리 회로(1040)에 대응되는 연산을 수행함으로써 파라미터들(1051, 1052, 1053, 1061, 1062)를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는, 제1 단위 화소(1010)로부터의 제1 적색 출력값 R1 및 제2 적색 출력값 R2를 합하고, 상기 합한 값(R1+R2)에 제3 적색 출력값 R3를 추가로 더할 수 있다. 이후 프로세서는, 제1 적색 출력값 R1과 제2 적색 출력값 R2의 합(R1+R2)을 제1 적색 출력값 R1과 제2 적색 출력값 R2과 제3 적색 출력값 R3의 합(R1+R2+R3)으로 나눌 수 있다. 이에 따라서, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(1051)는 (R1+R2)/(R1+R2+R3)로 산출될 수 있다. 유사하게, 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(1052)는 (G1+G2)/(G1+G2+G3)로 산출될 수 있고, 청색 채널 스펙트럼 파라미터(1053)는 (B1+B2)/(B1+B2+B3)로 산출될 수 있다.
또한 예를 들면, 상기 프로세서는 적색 출력값, 녹색 출력값, 및 청색 출력값의 비를 나타내는 파라미터들(1061, 1062)를 산출할 수 있다. 이를 통해, 입사광에 포함된 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 추정할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서는, 제1 적색 출력값 R1과 제2 적색 출력값 R2과 제3 적색 출력값 R3의 합(R1+R2+R3)을 제1 녹색 출력값 G1과 제2 녹색 출력값 G2와 제3 녹색 출력값 G3의 합(G1+G2+G3)으로 나눌 수 있다. 이에 따라서 적색/녹색 색상비(1061)는 (R1+R2+R3)/(G1+G2+G3)으로 산출될 수 있다. 유사하게, 청색/적색 색상비(1062)는 (B1+B2+B3)/(G1+G2+G3)으로 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는 상기 산출된 파라미터들(1051, 1052, 1053, 1061, 1062)을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하거나, 상기 파장 스펙트럼에 대응하는 광원의 유형을 판단할 수 있다. 이후, 프로세서는 상기 판단된 광원의 유형에 대응하는 오토 화이트 밸런싱(AWB)을 촬영된 이미지에 적용할 수 있다(1070).
일 예를 들어, 상기 프로세서는, 적색/녹색 색상비(1061) 및 청색/적색 색상비(1062)를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 파악한 후 입사광의 개략적인 파장 스펙트럼을 추정할 수 있다. 이후, 상기 프로세서는, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(1051), 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(1052), 및 청색 채널 스펙트럼 파라미터(1053)로부터 각 단위 화소에서의 수광 소자들의 출력 분포를 확인할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 출력 분포를 이용하여 해당 색상 채널에서의 더욱 정확한 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
도 10에서는 3개의 화소들(1010, 1020, 1030)로부터 획득한 출력값을 이용하는 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 프로세서는, 각 군(R, G, B)의 화소들에 각각 포함된 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제3 수광 소자로부터 출력값을 획득하고, 각 군마다, 제1 수광 소자의 출력값(R1, G1, B1)의 평균값(R1', G1', B1'), 제2 수광 소자의 출력값(R2, G2, B2)의 평균값(R2', G2', B2'), 및 제3 수광 소자의 출력값(R3, G3, B3)의 평균값(R3', G3', B3')을 획득할 수 있다. 프로세서는, 상기 평균값들(R1', G1', B1', R2', G2', B2', R3', G3', B3')을 이용하여 파라미터를 산출하고, 상기 산출된 파라미터들을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 4개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 각 단위 화소에 포함된 4개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출하고, 상기 산출된 파라미터들을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서는, 제1 단위 화소(1110), 제2 단위 화소(1120), 및 제3 단위 화소(1130)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 단위 화소(1110), 제2 단위 화소(1120), 및 제3 단위 화소(1130)는 각각 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 즉, 적색 컬러 필터를 포함한 제1 단위 화소(1110)는 제1 군에 속할 수 있고, 녹색 컬러 필터를 포함한 제2 단위 화소(1120)는 제2 군에 속할 수 있으며, 청색 컬러 필터를 포함한 제3 단위 화소(1130)는 제3 군에 속할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일 실시예에 따르면, 제1 단위 화소(1110)는 좌상단에 배치된 제1 수광 소자(1111LT), 우상단에 배치된 제2 수광 소자(1111RT), 좌하단에 배치된 제3 수광 소자(1111LB), 및 우하단에 배치된 제4 수광 소자(1111RB)를 포함할 수 있다. 상기 제1 수광 소자(1111LT), 상기 제2 수광 소자(1111RT), 상기 제3 수광 소자(1111LB), 및 상기 제4 수광 소자(1111RB)는 각각 입사광에 응답하여 제1 적색 출력값 R1, 제2 적색 출력값 R2, 제3 적색 출력값 R3, 제4 적색 출력값 R4를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 단위 화소(1120)의 제1 수광 소자(1121LT), 제2 수광 소자(1121RT), 제3 수광 소자(1121LB), 및 제4 수광 소자(1121RB)는 각각 입사광에 응답하여 제1 녹색 출력값 G1, 제2 녹색 출력값 G2, 제3 녹색 출력값 G3, 및 제4 녹색 출력값 G4를 생성할 수 있다. 또한, 상기 제3 단위 화소(1130)의 제1 수광 소자(1131LT), 제2 수광 소자(1131RT), 제3 수광 소자(1131LB), 및 제4 수광 소자(1131RB)는 각각 입사광에 응답하여 제1 청색 출력값 B1, 제2 청색 출력값 B2, 제3 청색 출력값 B3, 및 제4 청색 출력값 B4를 생성할 수 있다. 상기 제1 단위 화소(1110)에서는, 화소의 물리적 중심점과 집광 스폿의 중심점이 지정된 간격으로 이격될 수 있다. 이에 따라서, 예컨대, 제1 단위 화소(1110)에 있어서, 출력값 R1+R3 및 출력값 R2+R4는 비대칭적인 값을 가질 수 있다(즉, 출력값에 차이가 발생할 수 있다.).
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 프로세서는 상기 화소들(1110, 1120, 1130)로부터의 출력값들(R1, R2, R3, R4, G1, G2, G3, G4, B1, B2, B3, B4)에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 논리 회로(1140)에 대응되는 연산을 수행함으로써 파라미터들(1151, 1152, 1153, 1161, 1162)를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는, 제1 적색 출력값 R1과 제3 적색 출력값 R3의 합(R1+R3)과, 제2 적색 출력값 R2와 제4 적색 출력값 R4의 합(R2+R4)을 합하고, 상기 합한 값(R1+R2+R3+R4)을 제2 적색 출력값 R2와 제4 적색 출력값 R4의 합(R2+R4)으로 나눌 수 있다. 이에 따라서, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(1051)는 (R1+R2+R3+R4)/(R2+R4)로 산출될 수 있다. 유사하게, 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(1052)는 (G1+G2+G3+G4)/(G2+G4)로 산출될 수 있고, 청색 채널 스펙트럼 파라미터(1053)는 (B1+B2+B3+B4)/(B2+B4)로 산출될 수 있다. 상기 논리 회로(1140)의 연산은 도 7에 도시된 논리 회로(740)의 연산과 대응될 수 있다.
또한 예를 들면, 상기 프로세서는 적색 출력값, 녹색 출력값, 및 청색 출력값의 비를 나타내는 파라미터들(1161, 1162)를 산출할 수 있다. 이를 통해, 입사광에 포함된 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 추정할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서는, 제1 적색 출력값 R1 내지 제4 적색 출력값 R4의 합(R1+R2+R3+R4)을 제1 녹색 출력값 G1 내지 제4 녹색 출력값 G4의 합(G1+G2+G3+G4)으로 나눌 수 있다. 이에 따라서 적색/녹색 색상비(1161)는 (R1+R2+R3+R4)/(G1+G2+G3+G4)으로 산출될 수 있다. 유사하게, 청색/적색 색상비(1162)는 (B1+B2+B3+B4)/(G1+G2+G3+G4)으로 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는 상기 산출된 파라미터들(1151, 1052, 1153, 1161, 1162)을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하거나, 상기 파장 스펙트럼에 대응하는 광원의 유형을 판단할 수 있다. 이후, 프로세서는 상기 판단된 광원의 유형에 대응하는 오토 화이트 밸런싱(AWB)을 촬영된 이미지에 적용할 수 있다(1170).
일 예를 들어, 상기 프로세서는, 적색/녹색 색상비(1161) 및 청색/적색 색상비(1162)를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 파악한 후 입사광의 개략적인 파장 스펙트럼을 추정할 수 있다. 이후, 상기 프로세서는, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(1151), 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(1152), 및 청색 채널 스펙트럼 파라미터(1153)로부터 각 단위 화소에서의 수광 소자들의 출력 비대칭을 확인할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 출력 비대칭을 이용하여 해당 색상 채널에서의 더욱 정확한 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
도 12은 일 실시 예에 따른 6개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 것을 나타낸다.
도 12을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 각 단위 화소에 포함된 6개의 수광 소자들로부터의 출력값에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출하고, 상기 산출된 파라미터들을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 이미지 센서는, 제1 단위 화소(1210), 제2 단위 화소(1220), 및 제3 단위 화소(1230)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 단위 화소(1210), 제2 단위 화소(1220), 및 제3 단위 화소(1230)는 각각 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 즉, 적색 컬러 필터를 포함한 제1 단위 화소(1210)는 제1 군에 속할 수 있고, 녹색 컬러 필터를 포함한 제2 단위 화소(1220)는 제2 군에 속할 수 있으며, 청색 컬러 필터를 포함한 제3 단위 화소(1230)는 제3 군에 속할 수 있다. 상기 제1 단위 화소(1210), 제2 단위 화소(1220), 및 제3 단위 화소(1230) 각각에서는, 화소의 물리적 중심점과 집광 스폿의 중심점이 서로 일치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일 실시예에 따르면, 제1 단위 화소(1210)는 상단에 배치된 제1 수광 소자(1211LT), 제2 수광 소자(1211RT), 제3 수광 소자(1211MT)와, 하단에 배치된 제4 수광 소자(1211LB), 제5 수광 소자(1211RB), 및 제6 수광 소자(1211MB)를 포함할 수 있다. 상기 제1 수광 소자(1211LT), 제2 수광 소자(1211RT), 제3 수광 소자(1211MT), 제4 수광 소자(1211LB), 제5 수광 소자(1211RB), 및 제6 수광 소자(1211MB)는 각각 입사광에 응답하여 제1 적색 출력값 R1, 제2 적색 출력값 R2, 제3 적색 출력값 R3, 제4 적색 출력값 R4, 제5 적색 출력값 R5, 및 제6 적색 출력값 R6를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 단위 화소(1220)의 6개의 수광 소자들(1221LT, 1221RT, 1221MT, 1221LB, 1221RB, 1221MB)은 각각 입사광에 응답하여 제1 녹색 출력값 G1, 제2 녹색 출력값 G2, 제3 녹색 출력값 G3, 제4 녹색 출력값 G4, 제5 녹색 출력값 G5, 및 제6 녹색 출력값 G6를 생성할 수 있다. 또한, 상기 제3 단위 화소(1230)의 6개의 수광 소자들(1231LT, 1231RT, 1231MT, 1231LB, 1231RB, 1231MB)는 각각 입사광에 응답하여 제1 청색 출력값 B1, 제2 청색 출력값 B2, 제3 청색 출력값 B3, 제4 청색 출력값 B4, 제5 청색 출력값 B5, 및 제6 청색 출력값 B6을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 프로세서는 상기 화소들(1210, 1120, 1130)로부터의 출력값들(R1, R2, R3, R4, R5, R6, G1, G2, G3, G4, G5, G6, B1, B2, B3, B4, B5, B6)에 기반하여 일정한 파라미터들을 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 논리 회로(1240)에 대응되는 연산을 수행함으로써 파라미터들(1251, 1252, 1253, 1261, 1262)를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는, 제1 단위 화소(1210)로부터의 제1 적색 출력값 R1 및 제4 적색 출력값 R4를 합한 값(R1+R4), 제2 적색 출력값 R2 및 제6 적색 출력값 R6를 합한 값(R2+R6), 및 제3 적색 출력값 3 및 제5 적색 출력값 R5를 합한 값(R3+R5)을 논리 회로(1240)에 입력할 수 있다. 상기 논리 회로(1240)의 연산에 따라서, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(1251)는 (R1+R2+R4+R6)/(R1+R2+R3+R4+R5+R6)로 산출될 수 있다. 유사한 방식으로, 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(1252)는 (G1+G2)/(G1+G2+G3)로 산출될 수 있고, 청색 채널 스펙트럼 파라미터(1253)는 (B1+B2)/(B1+B2+B3)로 산출될 수 있다. 상기 논리 회로(1240)의 연산은 도 10에 도시된 논리 회로(1040)의 연산과 동일할 수 있다.
또한 예를 들면, 상기 프로세서는 적색 출력값, 녹색 출력값, 및 청색 출력값의 비를 나타내는 파라미터들(1261, 1262)를 산출할 수 있다. 이를 통해, 입사광에 포함된 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 추정할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서는, 제1 적색 출력값 R1 내지 제6 적색 출력값 R6의 합(R1+R2+R3+R4+R5+R6)을 제1 녹색 출력값 G1 내지 제6 녹색 출력값 G6의 합(G1+G2+G3+G4+G5+G6)으로 나눌 수 있다. 이에 따라서 적색/녹색 색상비(1261)는 (R1+R2+R3+R4+R5+R6)/(G1+G2+G3+G4+G5+G6)으로 산출될 수 있다. 유사하게, 청색/적색 색상비(1262)는 (B1+B2+B3+B4+B5+B6)/( G1+G2+G3+G4+G5+G6)으로 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서는 상기 산출된 파라미터들(1251, 1252, 1253, 1261, 1262)을 이용하여 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하거나, 상기 파장 스펙트럼에 대응하는 광원의 유형을 판단할 수 있다. 이후, 프로세서는 상기 판단된 광원의 유형에 대응하는 오토 화이트 밸런싱(AWB)을 촬영된 이미지에 적용할 수 있다(1270).
일 예를 들어, 상기 프로세서는, 적색/녹색 색상비(1261) 및 청색/적색 색상비(1262)를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 비율을 파악한 후 입사광의 개략적인 파장 스펙트럼을 추정할 수 있다. 이후, 상기 프로세서는, 적색 채널 스펙트럼 파라미터(1251), 녹색 채널 스펙트럼 파라미터(1252), 및 청색 채널 스펙트럼 파라미터(1253)로부터 각 단위 화소에서의 수광 소자들의 출력 분포를 확인할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 출력 분포를 이용하여 해당 색상 채널에서의 더욱 정확한 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 파장 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 파장 검출 방법은 동작 1301 내지 1309를 포함할 수 있다. 상기 동작 1301 내지 1309는 예를 들어, 도 3에 도시된 전자 장치(301) 에 의해 수행될 수 있다. 상기 동작 1301 내지 1309의 각 동작은, 예를 들어, 상기 전자 장치(301)의 이미지 신호 프로세서(330) 또는 프로세서(360)에 의해 수행(혹은, 실행)될 수 있는 인스트럭션(명령어)들로 구현될 수 있다. 상기 인스트럭션들은, 예를 들어, 컴퓨터 기록 매체 또는 도 3에 도시된 전자 장치(301)의 메모리(350)에 저장될 수 있다. 이하에서는 동작 1301 내지 1309의 설명에 도 3의 참조부호를 이용한다.
동작 1301에서 전자 장치(301)의 프로세서(360)는 입사광에 응답하여 이미지 센서(313)에 포함된 각각의 단위 화소로부터 2 이상의 전기적 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 화소는 2 이상의 수광 소자를 포함할 수 있다. 상기 2 이상의 수광 소자에서는 상기 입사광에 의해 광전 효과가 발생할 수 있고, 이에 따라 상기 전기적 신호가 생성될 수 있다.
동작 1303에서 상기 프로세서(306)는 동작 1301에서 획득된 상기 2 이상의 전기적 신호의 출력값들을 이용하여 지정된 파라미터를 산출할 수 있다. 일 예를 들면, 상기 지정된 파라미터는, 도 7에 도시된 바와 같이, 논리 회로(740)의 연산에 의해 도출되는 파라미터들(751, 752, 753, 761, 762)을 포함할 수 있다.
동작 1305에서 상기 프로세서(306)는 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 상기 지정된 파라미터에 기반하여 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 프로세서(306)는 메모리(350)에 저장된, 상기 지정된 파라미터와 파장 스펙트럼의 상호연관관계에 관한 데이터를 참조하여, 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
동작 1307에서 상기 프로세서(306)는 동작 1305에서 검출된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 입사광을 생성한 광원(예: daylight, 백열등(incandescent), 형광등, LED yellow, LED white 등)의 종류을 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(306)는 상기 검출된 파장 스펙트럼 패턴을 메모리(350)에 기 저장된 패턴과 대조함으로써 상기 입사광을 생성한 광원의 종류을 판단할 수 있다.
동작 1309에서 상기 프로세서(306)는, 동작 1307에서 판단된 광원의 종류에 대응되는 화이트 밸런스 보정을 이미지의 적어도 일부에 적용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 의하면, 입사광의 파장 스펙트럼을 보다 정확히 검출할 수 있다. 상기 정확히 검출된 파장 스펙트럼은 보다 적절한 오토 화이트 밸런스 조정에 활용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 다수의 단위 화소를 포함한 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 단위 화소는, 입사광을 집광하는 마이크로 렌즈, 및 상기 입사광에 응답하여 전기적 신호를 출력하는 2 이상의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 상기 출력값들을 이용하여 적어도 하나의 파라미터를 연산하고, 상기 적어도 하나의 파라미터에 기반하여, 상기 입사광의 상기 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치는, 상기 적어도 하나의 파라미터와 파장 스펙트럼의 상호연관관계(correlationship)에 관한 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 상호연관관계에 관한 데이터를 참조하여 상기 입사광의 상기 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 검출된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 입사광을 생성한 광원의 종류을 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 판단된 광원의 종류에 대응되는 화이트 밸런스 보정을 이미지의 적어도 일부에 적용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 화소는 상기 마이크로 렌즈 밑에 배치된, 지정된 파장 범위를 통과시키는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 상기 출력값들의 비(ratio)에 기반하여 위상차(phase difference)를 더 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 화소는 2개의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 상기 단위 화소의 물리적인 중심점(center point)과, 상기 마이크로 렌즈를 통과한 상기 입사광에 의해 상기 2개의 수광 소자들 위에 형성되는 집광 스폿(optical spot)의 중심점은 지정된 거리만큼 이격될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 물리적인 중심점과 상기 집광 스폿의 중심점 간의 이격에 의해, 상기 2개의 수광 소자들로부터의 출력값들 사이에 출력 차이가 발생할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 단위 화소 중 적어도 일부의 단위 화소에서, 상기 마이크로 렌즈를 통한 상기 입사광에 의해 상기 2개의 수광 소자들 위에 형성되는 집광 스폿은, 상기 마이크로 렌즈의 중심점보다 상기 이미지 센서의 가장자리 방향으로 치우쳐 있을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 단위 화소는, 제1 군의 단위 화소(a first group of unit pixels), 제2 군의 단위 화소, 제3 군의 단위 화소를 포함할 수 있다. 상기 제1 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제1 파장 범위(a first wavelength range)를 가진 빛을 통과시키는 제1 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 제2 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제2 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제2 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 제3 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제3 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제3 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 각 군의 단위 화소마다, 상기 제1 수광 소자로부터의 제1 출력값 및 상기 제2 수광 소자로부터의 제2 출력값을 합한 값을 상기 제2 출력값으로 나눈 값을 이용하여, 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 제1 군의 단위 화소, 상기 제2 군의 단위 화소, 및 상기 제3 군의 단위 화소의 출력값들의 합의 비(ratio)를 더 이용하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 파장 범위, 상기 제2 파장 범위, 및 상기 제3 파장 범위는, 적색(red)에 대응하는 파장 범위, 녹색(green)에 대응하는 파장 범위, 및 청색(blue)에 대응하는 파장 범위를 각각 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 단위 화소는 각각 3 이상의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 상기 단위 화소의 물리적인 중심점과, 상기 입사광에 의해 상기 3 이상의 수광 소자들 상에 형성되는 집광 스폿의 중심점은 일치하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수광 소자는, 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 다수의 단위 화소를 포함하는 전자 장치의 파장 검출 방법은, 입사광에 응답하여 단위 화소로부터 2 이상의 전기적 신호를 획득하는 동작, 및 상기 2 이상의 전기적 신호의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 2 이상의 전기적 신호의 출력값들을 이용하여 지정된 파라미터를 산출하는 동작을 더 포함할 수 있다. 상기 입사광의 상기 파장 스펙트럼은 상기 지정된 파라미터에 기반하여 검출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 검출된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 입사광을 생성한 광원의 종류을 판단하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 판단된 광원의 종류에 대응되는 화이트 밸런스 보정을 이미지의 적어도 일부에 적용하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 단위 화소는, 제1 군의 단위 화소(a first group of unit pixels), 제2 군의 단위 화소, 제3 군의 단위 화소를 포함할 수 있다. 상기 제1 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제1 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제1 컬러 필터를 포함하고, 상기 제2 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제2 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제2 컬러 필터를 포함하고, 상기 제3 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제3 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제3 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 지정된 파라미터를 산출하는 동작은, 각 군의 단위 화소마다, 상기 제1 수광 소자로부터의 제1 출력값 및 상기 제2 수광 소자로부터의 제2 출력값을 합한 값을 상기 제2 출력값으로 나눈 값을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면,상기 지정된 파라미터를 산출하는 동작은, 상기 제1 군의 단위 화소, 상기 제2 군의 단위 화소, 및 상기 제3 군의 단위 화소에서의 각 출력값들의 합의 비를 획득하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리(130)가 될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM, DVD(Digital Versatile Disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM, RAM, 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시 예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    다수의 단위 화소를 포함한 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 전기적으로 연결된 프로세서;를 포함하고,
    상기 단위 화소는
    입사광을 집광하는 마이크로 렌즈; 및
    상기 입사광에 응답하여 전기적 신호를 출력하는 2 이상의 수광 소자들을 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하도록 설정되고,
    상기 단위 화소가 상기 수광 소자를 2개 포함할 경우, 상기 단위 화소의 물리적인 중심점(center point)과, 상기 마이크로 렌즈를 통과한 상기 입사광에 의해 상기 2개의 수광 소자들 위에 형성되는 집광 스폿(optical spot)의 중심점은 지정된 거리만큼 이격되어 위치하고,
    상기 물리적인 중심점과 상기 집광 스폿의 중심점 간의 이격에 의해, 상기 2개의 수광 소자들로부터의 출력값들 사이에 출력 차이가 발생하는, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 2 이상의 수광 소자들로부터의 상기 출력값들을 이용하여 적어도 하나의 파라미터를 연산하고, 상기 적어도 하나의 파라미터에 기반하여, 상기 입사광의 상기 파장 스펙트럼을 검출하는, 전자 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터와 파장 스펙트럼의 상호연관관계(correlationship)에 관한 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 상호연관관계에 관한 데이터를 참조하여 상기 입사광의 상기 파장 스펙트럼을 검출하는, 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 검출된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 입사광을 생성한 광원의 종류을 판단하는 전자 장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 4에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 판단된 광원의 종류에 대응되는 화이트 밸런스 보정을 이미지의 적어도 일부에 적용하는, 전자 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위 화소는 상기 마이크로 렌즈 밑에 배치된, 지정된 파장 범위를 통과시키는 컬러 필터를 더 포함하는, 전자 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 단위 화소 중 적어도 일부의 단위 화소에서,
    상기 마이크로 렌즈를 통한 상기 입사광에 의해 상기 2개의 수광 소자들 위에 형성되는 집광 스폿은, 상기 마이크로 렌즈의 중심점보다 상기 이미지 센서의 가장자리 방향으로 치우쳐 있는, 전자 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 단위 화소는, 제1 군의 단위 화소(a first group of unit pixels), 제2 군의 단위 화소, 제3 군의 단위 화소를 포함하고,
    상기 제1 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제1 파장 범위(a first wavelength range)를 가진 빛을 통과시키는 제1 컬러 필터를 포함하고,
    상기 제2 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제2 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 제3 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제3 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제3 컬러 필터를 포함하고,
    상기 프로세서는, 각 군의 단위 화소마다, 상기 제1 수광 소자로부터의 제1 출력값 및 상기 제2 수광 소자로부터의 제2 출력값을 합한 값을 상기 제2 출력값으로 나눈 값을 이용하여, 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하도록 설정된, 전자 장치.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 군의 단위 화소, 상기 제2 군의 단위 화소, 및 상기 제3 군의 단위 화소에서의 각 출력값들의 합의 비(ratio)를 더 이용하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하도록 설정된, 전자 장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 10에 있어서,
    상기 제1 파장 범위, 상기 제2 파장 범위, 및 상기 제3 파장 범위는, 적색(red)에 대응하는 파장 범위, 녹색(green)에 대응하는 파장 범위, 및 청색(blue)에 대응하는 파장 범위를 각각 포함하는 전자 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 단위 화소는 각각 3 이상의 수광 소자들을 포함하고,
    상기 단위 화소의 물리적인 중심점과, 상기 입사광에 의해 상기 3 이상의 수광 소자들 상에 형성되는 집광 스폿의 중심점은 일치하도록 설정된, 전자 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 수광 소자는, 포토 다이오드(photo diode)를 포함하는, 전자 장치.
  15. 다수의 단위 화소를 포함하는 전자 장치의 파장 검출 방법에 있어서,
    입사광에 응답하여 단위 화소로부터 2 이상의 전기적 신호를 획득하는 동작; 및
    상기 2 이상의 전기적 신호의 출력값들에 기반하여 상기 입사광의 파장 스펙트럼을 검출하는 동작;을 포함하고,
    상기 단위 화소가 수광 소자를 2개 포함할 경우, 상기 단위 화소의 물리적인 중심점과, 상기 입사광을 집광하는 마이크로 렌즈를 통과한 상기 입사광에 의해 상기 2개의 수광 소자들 위에 형성되는 집광 스폿의 중심점은 지정된 거리만큼 이격되어 위치하고,
    상기 물리적인 중심점과 상기 집광 스폿의 중심점 간의 이격에 의해, 상기 2개의 수광 소자들로부터의 출력값들 사이에 출력 차이가 발생하는, 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 15에 있어서,
    상기 2 이상의 전기적 신호의 출력값들을 이용하여 지정된 파라미터를 산출하는 동작을 더 포함하고,
    상기 입사광의 상기 파장 스펙트럼은 상기 지정된 파라미터에 기반하여 검출되는, 방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 15에 있어서,
    상기 검출된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 입사광을 생성한 광원의 종류을 판단하는 동작;을 더 포함하는, 방법
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 17에 있어서,
    상기 판단된 광원의 종류에 대응되는 화이트 밸런스 보정을 이미지의 적어도 일부에 적용하는 동작;을 더 포함하는, 방법
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 16에 있어서,
    상기 다수의 단위 화소는, 제1 군의 단위 화소(a first group of unit pixels), 제2 군의 단위 화소, 제3 군의 단위 화소를 포함하고,
    상기 제1 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제1 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제1 컬러 필터를 포함하고,
    상기 제2 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제2 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 제3 군의 단위 화소는 각각 제1 수광 소자, 제2 수광 소자, 및 제3 파장 범위를 가진 빛을 통과시키는 제3 컬러 필터를 포함하고,
    상기 지정된 파라미터를 산출하는 동작은, 각 군의 단위 화소마다, 상기 제1 수광 소자로부터의 제1 출력값 및 상기 제2 수광 소자로부터의 제2 출력값을 합한 값을 상기 제2 출력값으로 나눈 값을 획득하는 동작;을 포함하는, 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 19에 있어서,
    상기 지정된 파라미터를 산출하는 동작은, 상기 제1 군의 단위 화소, 상기 제2 군의 단위 화소, 및 상기 제3 군의 단위 화소에서의 각 출력값들의 합의 비를 획득하는 동작;을 더 포함하는, 방법.
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