KR20170044811A - 이미지 장치 및 그것의 뎁쓰 계산 방법 - Google Patents

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KR20170044811A
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 복수의 이미지 픽셀들을 갖는 뎁쓰 픽셀 어레이를 구비한 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법은, 이미지 센서의 좌측 동공 센서로부터 피사체를 감지한 좌측 이미지 데이터와 상기 이미지 센서의 우측 동공 센서로부터 상기 피사체를 감지한 우측 이미지 데이터를 이용하여 시차(disparity)를 계산하는 단계, 적어도 하나의 온도 센서로부터 온도를 측정하는 단계, 상기 측정된 온도에 따라 상기 피사체에 대한 초점거리를 보정하는 단계, 및 상기 시차와 상기 보정된 초점거리를 이용하여 상기 피사체에 대한 뎁쓰를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

이미지 장치 및 그것의 뎁쓰 계산 방법{IMAGE APPARATUS AND DEPTH CACULATION METHOD THEREOF}
본 발명은 이미지 장치 및 그것의 뎁쓰 계산 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 장치이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업이 발달함에 따라, 디지털 카메라, 캠코더, PCS(personal communication system), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 및 로봇 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다. 상기 이미지 센서의 수요가 증가함에 따라, 더 많은 픽셀 정보, 예를 들어 색상 정보를 얻기 위해 차세대 이미지 센서로서 상기 이미지 센서에 멀티-레이어(multi-layer)를 구현한 멀티-레이어 이미지 센서가 개발되고 있다.
본 발명의 목적은 온도를 따라 뎁쓰를 보상하는 이미지 장치 및 그것의 뎁쓰 계산 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 복수의 이미지 픽셀들을 갖는 뎁쓰 픽셀 어레이를 구비한 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법은, 이미지 센서의 좌측 동공 센서로부터 피사체를 감지한 좌측 이미지 데이터와 상기 이미지 센서의 우측 동공 센서로부터 상기 피사체를 감지한 우측 이미지 데이터를 이용하여 시차(disparity)를 계산하는 단계, 적어도 하나의 온도 센서로부터 온도를 측정하는 단계, 상기 측정된 온도에 따라 상기 피사체에 대한 초점거리를 보정하는 단계, 및 상기 시차와 상기 보정된 초점거리를 이용하여 상기 피사체에 대한 뎁쓰를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치의 온도 초점거리 변이 테이블 저장 방법은, 적어도 하나의 온도 센서로부터 제 1 온도를 측정하는 단계, 제 1 콘트라스트 자동 초점을 수행하여 제 1 자동 초점 스텝 코드를 계산하는 단계, 상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 상기 제 1 온도와 다른 상기 제 2 온도를 측정하는 단계, 제 2 콘트라스트 자동 초점을 수행하여 제 2 자동 초점 스텝 코드를 계산하는 단계, 상기 제 1 자동 초점 스텝 코드와 상기 제 2 자동 초점 스텝 코드를 이용하여 초점거리 변이를 계산하는 단계, 및 메모리에 상기 제 2 온도에 대응하는 상기 초점거리 변이를 저장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치는, 컬러 픽셀 어레이 및 뎁쓰 픽셀 어레이를 포함하는 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서로부터 감지된 이미지 데이터를 처리하는 이미지 신호 프로세서를 포함하고, 상기 이미지 신호 프로세서는, 적어도 하나의 온도 센서로부터 측정된 온도에 따라 피사체의 뎁쓰를 보정한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치 및 그것의 뎁쓰 계산 방법은, 측정된 온도에 따라 초점거리를 보상하고, 보상된 초점거리를 이용하여 뎁쓰를 계산함으로써, 보다 정확한 피사체의 뎁쓰를 측정할 수 있다.
도 1은 피사체와 렌즈 사이의 거리가 무한대 일 때, 온도에 따른 초점거리의 차이를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 이미지 센서에서 온도에 따른 초점거리의 변이와 시차 차이를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 2PD 센서에서 온도에 따른 초점거리 변이(△f)를 저장하는 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 메탈-쉴드 센서에서 온도에 따른 초점거리 변이(△f)를 저장하는 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치의 온도에 따른 초점거리 변이(△f)를 저장하는 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법을 예시적으로 보여주는 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법을 예시적으로 보여주는 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 이미징 장치의 초점거리 변이의 보간법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 시스템 및 인터페이스를 나타낸다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 혹은 대체물을 포함할 수 있다.
제 1 혹은 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치(image apparatus)는, 렌즈의 온도 혹은 렌즈 부근의 온도에 따라 초점거리(focal length)을 보정하고, 촬상면 위상차 AF(phase detection auto focus) 및 보정된 초점거리를 이용하여 뎁쓰(depth)를 계산함으로써, 뎁쓰의 정확도를 향상시킬 수 있다. 이를 이미지 센서의 내부에는 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 구비될 수 있다.
일반적인 카메라 렌즈는 피사체의 광을 모으는 기능을 수행하고, 렌즈 공식(lens equation)으로 모델링할 수 있다. 피사체와 렌즈 사이의 거리를 's1', 렌즈와 초점 사이의 거리를 's2', 초점거리를 'f'라고 할 때, 렌즈 공식은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
이때, s1이 무한대라고 가정하면, s2는 f로 근사화될 수 있다.
도 1은 피사체와 렌즈 사이의 거리(s1)가 무한대 일 때, 온도에 따른 초점거리의 차이를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, s1를 무한대로 가정할 때, 제 1 온도(T1)와 제 2 온도(T2, > T1) 상태에 따라 초점거리는 가변 할 수 있다. 제 2 온도(T2)에서 초점거리는 제 1 온도(T1)에서의 초점거리보다 △f 길어질 수 있다.
도 2는 이미지 센서에서 온도에 따른 초점거리의 변이와 시차(disparity) 차이를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된, 이미지 픽셀(10)은, 2PD(2 phase detection) 센서, metal-shield pixel 센서 등 구현될 수 있다. 이러한 이미지 픽셀(10)은 오른쪽 렌즈 동공(right lens pupil)의 영상을 감지하는 오른쪽 동공 센서(11 혹은 13)와 왼쪽 렌즈 동공(left lens pupil)의 영상을 감지하는 왼쪽 동공 센서(12 혹은 14)를 포함할 수 있다. 오른쪽 동공 센서(11 혹은 13)와 왼쪽 동공 센서(12 혹은 14)에서 감지된 좌우 영상은 초점이 일치하지 않을 때, 센서 공간 내에 서로 다른 위치에 시차(disparity)를 갖는다.
도 2를 참조하면, 제 1 온도(T1)에서, fT1이 제 1 초점거리이고, dT1은 제 1 시차이다. 제 1 온도(T1)보다 높은 제 2 온도(T2)에서, fT2는 제 2 초점거리이고, dT2은 제 2 시차이다. 이때, fT2는 fT1보다 △f만큼 길어지고, dT2는 dT1보다 △d만큼 길어질 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 2에서 렌즈의 온도가 증가함에 따라 초점거리 혹은 시차가 증가한다. 하지만, 이러한 설명은 본 발명의 개념을 간단하게 설명하기 위한 것일 뿐, 렌즈의 온도 증가가 반드시 초점거리 혹은 시차의 증가로 이해되어서는 안될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 2PD 센서에서 온도에 따른 초점거리 변이(△f)를 저장하는 블록 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 2PD 센서의 초점거리 변이 저장 방법은 다음과 같다. 좌측 및 우측 동공 센서들로부터 좌측 이미지와 우측 이미지가 감지되고, 감지된 좌측/우측 이미지 데이터가 입력될 수 있다. 입력된 좌측 이미지 데이터와 우측 이미지 데이터가 합쳐질 수 있다. 이후, 합쳐진 이미지 데이터에 대한 콘트라스트 AF(contrast auto focus)가 진행될 수 있다. 콘트라스트 AF에 따른 초점거리 변이(△f)가 계산될 수 있다. 여기서 초점거리 변이(△f)는 기준 초점거리로부터 현재 초점거리의 차이일 수 있다. 고정된 피사체에 대한 인-포커스(in-focus)가 되는 렌즈 위치를 측정하는데, 콘트라스트 AF 방법이 사용될 수 있다.
렌즈의 일부 혹은 렌즈 부근에 배치된 온도 센서로부터 현재 온도(T)가 감지될 수 있다. 실시 예에 있어서, 온도 센서는 이미지 센서에 빌트-인(built-in) 되어 있거나, 모듈 내부의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 현재 온도(T)와 초점거리 변이(△f)가 이미지 센서 내의 메모리에 저장될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 메탈-쉴드 센서에서 온도에 따른 초점거리 변이(△f)를 저장하는 블록 다이어그램이다. 도 4를 참조하면, 메탈-쉴드 센서의 초점거리 변이 저장 방법은 다음과 같다. 좌측 및 우측 동공 센서들 중 적어도 하나로부터 좌측 혹은 우측 이미지 데이터가 입력 및 보정될 수 있다. 보정된 이미지 데이터에 대한 콘트라스트 AF가 진행될 수 있다. 콘트라스트 AF에 따른 초점거리 변이(△f)가 계산될 수 있다. 렌즈의 일부 혹은 렌즈 부근에 배치된 온도 센서로부터 현재 온도(T)가 감지될 수 있다. 현재 온도(T)와 초점거리 변이(△f)가 이미지 센서 내의 메모리에 저장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치의 온도에 따른 초점거리 변이(△f)를 저장하는 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 이미지 장치의 초점거리 변이 저장 방법은 다음과 같이 진행된다.
온도 센서는 기준 온도(TR)를 측정할 수 있다(S110). 콘트라스트 AF에 의해 기준 온도(TR)에서의 AF 스텝 코드(K(TR))가 산출될 수 있다(S120). α는 제 1 온도 증가분(TIncrement1)이고, β는 제 2 온도 증가분(TIncrement2)이다. 여기서 제 1 온도 증가분(α)와 제 2 온도 증가분(β)의 크기는 동일하거나 서로 다를 수 있다.
온도 센서는 이미지를 촬상할 때의 온도(T)를 감지할 수 있다(S130). 감지된 온도(T)가 기준 온도(TR)에서 제 1 온도 증가분(α)을 더한 값인지 판별될 수 있다(S140). 만일, 온도(T)가 기준 온도(TR)에서 제 1 온도 증가분(α)을 더한 값이라면, 콘트라스트 AF에 의해 현재 온도(T)에서의 AF 스텝 코드(K(T))가 산출될 수 있다(S150). 반면에 온도(T)가 기준 온도(TR)에서 제 1 온도 증가분(α)을 더한 값이 아니라면, S130 단계가 다시 진행될 수 있다.
현재 온도(T)에서의 제 2 AF 스텝 코드(K(T))와 기준 온도(TR)에서의 제 1 AF 스텝 코드(K(TR)로부터 초점거리 변이(△f)가 계산될 수 있다(S160). 여기서 초점거리 변이(△f)는 아래의 수학식을 만족할 수 있다.
Figure pat00002
즉, 초점거리 변이(△f)는 제 2 AF 스텝 코드(K(T))에서 제 1 AF 스텝 코드(K(TR)를 뺀 값에 대응하는 값이다. 현재 온도(T)에 대한 초점거리 변이(△f)가 메모리에 저장될 수 있다(S170). 이후, 제 1 온도 증가분(α)에 제 2 온도 증가분(β)을 더한 값이 새로운 제 1 온도 증가분(α)이 될 수 있다(S180). 이후, 새로운 제 1 온도 증가분(α)이 사전에 결정된 값(PDV)을 초과하는 지가 판별될 수 있다(S190). 만일, 새로운 제 1 온도 증가분(α)이 사전에 결정된 값(PDV)을 초과한다면, 초점거리 변이 저장 방법은 종료될 수 있다. 반면에, 새로운 제 1 온도 증가분(α)이 사전에 결정된 값(PDV)을 초과하지 않는다면, S130 단계로 다시 진행될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 온도의 따른 초점거리 변이(△f) 저장 방법에 대한 순서 혹은 동작의 개수에 본 발명이 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법을 예시적으로 보여주는 다이어그램이다. 도 6을 참조하면, 뎁쓰 계산 방법은 다음과 같다. 좌측 동공 센서 및 우측 동공 센서로부터 피사체에 대한 좌측 이미지가 감지되고 우측 이미지가 감지될 수 있다. 감지된 좌측 이미지 데이터 및 우측 이미지 데이터로부터 시차(d)가 계산될 수 있다(S210). 피사체의 촬상시, 온도 센서로부터 현재 온도(T)가 측정될 수 있다(S220). 저장된 메모리로부터 현재 온도(T)에 대응하는 초점거리 변이(△f)가 읽혀진다(S230). 초점거리 변이(△f) 을 근거로 하여 초점거리(f)가 보정된다(S240). 보정된 초점거리(f)와 시차(d)로부터 뎁쓰가 계산될 수 있다(S250).
한편, 도 6에 도시된 뎁쓰 계산 방법에 대한 순서 혹은 동작의 개수에 본 발명이 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법을 예시적으로 보여주는 다이어그램이다. 도 7을 참조하면, 뎁쓰 계산 방법은 다음과 가다. 온도 센서가 현재 온도(TC)을 측정할 수 있다(S310). 저장된 메모리에서 현재 온도(TC)에 대응하는 초점거리 변이(△f)가 존재하지 않을 때, 선형 보간법을 이용하여 현재 온도(TC)에 대한 초점거리 변이(△f)가 계산될 수 있다. 이를 위하여, 저장된 초점거리 변이 테이블로부터 현재 온도(TC)에 가장 인접한 두 개의 온도들(T0, T1)이 검색될 수 있다. 두 개의 온도들(T0, T1) 사이에는 현재 온도(TC)가 존재할 수 있다(S320). 이후, 제 1 온도(T0)에 대응하는 초점거리 변이(F(TC))와 제 2 온도(T1)에 대응하는 초점거리 변이(F(T1))으로부터 현재 온도(TC)에 대한 초점거리 변이(F(TC))가 보간 될 수 있다. 보간된 초점거리 변이(F(TC))를 이용하여 피사체의 뎁쓰가 계산될 수 있다(S340).
한편, 도 7에 도시된 뎁쓰 계산 방법에 대한 순서 혹은 동작의 개수에 본 발명이 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 이미징 장치의 초점거리 변이의 보간법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 제 1 온도(T1)와 제 2 온도(T2) 사이의 온도(TC)에 대하여는, 제 1 온도(T0)에 대응하는 초점거리 변이(F(T0))와 제 2 온도(T1)에 대응하는 초점거리 변이(F(T1)) 사이의 선형 보간법에 의해 초점거리 변이(F(TC))가 결정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(pixel array; 110), 제어 유닛(control unit;125), 로우 디코더(row decoder; 133), 로우 드라이버(row driver; 135), 컬럼 디코더(column decoder; 153), 컬럼 드라이버 (column driver; 155), 및 복수의 아날로그-디지털 변환기들(analog-digital converters(ADCs); 171, 173 및 175)을 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(110)는 피사체으로부터 반사되는 빛을 감지하여 피사체의 대상 정보(OBI1) 및/또는 피사체의 이미지 정보(IMI)를 발생할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 2차원 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 및 115)을 포함할 수 있다. 도 9에서는 설명의 편의를 위해, 픽셀 어레이(110)가 3개의 픽셀 레이어들 (111, 113, 115)을 포함하고 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 픽셀 어레이(111)는 컬럭 픽셀 어레이(color pixel array)일 수 있다. 예를 들어 컬러 픽셀 어레이는 베이어 패턴의 픽셀들을 구비할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 2 픽셀 어레이(113)는 뎁쓰 픽셀 어레이(depth pixel array)일 수 있다. 예를 들어, 뎁쓰 픽셀 어레이는 복수의 2PD 픽셀 혹은 메탈 쉴드 픽셀을 구비할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 2 픽셀 어레이(113)는 온도에 따른 뎁쓰 보정을 수행하기 위한 적어도 하나의 온도 센서(TS)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 3 픽셀 어레이(115)는 써멀 픽셀 어레이(thermal pixel array)일 수 있다. 예를 들어 써멀 픽셀 어레이는 복수의 온도 픽셀들을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 픽셀 어레이(110)는 서로 다른 기능을 수행하기 위한 적어도 두 개의 픽셀 레이어들을 포함하도록 구현될 수 있다.
제어 유닛(125)은 로우 디코더(133), 로우 드라이버(135), 컬럼 디코더(153), 컬럼 드라이버(155), 및 복수의 ADCs(analog to digital converters)(171, 173, 175) 각각의 동작을 제어하기 위한 제어 신호(들)를 발생할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(125)은 적층된 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 115) 각각에 포함된 복수의 로우 라인들 중에서 특정한 로우 라인을 선택하기 위한 복수의 로우 제어 신호들을 발생할 수 있다.
로우 디코더(133)는 제어 유닛(125)으로부터 출력된 복수의 로우 제어 신호들, 예를 들어 로우 어드레스 신호들을 디코딩하고 디코딩 결과에 따라 복수의 로우 선택 신호들을 출력할 수 있다. 로우 드라이버(135)는 로우 디코더(133)로부터 출력된 상기 복수의 로우 선택 신호들 각각에 응답하여 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 115) 각각에 포함된 복수의 로우들 중에서 적어도 하나의 로우에 포함된 픽셀들을 구동할 수 있다.
컬럼 디코더(153)는 제어 유닛(125)으로부터 출력된 복수의 컬럼 제어 신호들, 예를 들어 컬럼 어드레스 신호들을 디코딩하고 디코딩 결과에 따라 복수의 컬럼 선택 신호들을 출력할 수 있다. 컬럼 드라이버(155)는 컬럼 디코더(153)로부터 출력된 상기 복수의 컬럼 선택 신호들 각각에 응답하여 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 115) 각각에 포함된 복수의 컬럼 라인들 각각을 구동할 수 있다.
설명의 편의를 위하여 이미지 센서(100)는 하나의 로우 드라이버(135)와 하나의 컬럼 드라이버(155)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 실시 예에 따라 이미지 센서(100)는 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 115) 각각의 로우 라인들 또는 컬럼 라인들을 구동하기 위한 복수의 로우 드라이버들 또는 복수의 컬럼 드라이버들을 포함할 수 있다. 한편, 이미지 센서(100)는 복수의 로우 디코더들 또는 복수의 컬럼 디코더들을 포함할 수 있다.
복수의 ADCs(171, 173, 175) 각각은 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 115) 각각으로부터 출력되는 신호들을 아날로그-디지털 변환하고, 아날로그-디지털 변환된 신호들을 이미지 데이터(DATA)로서 ISP로 출력할 수 있다. 예를 들어, 이미지 데이터(DATA)는 대상 정보(OBI1) 및/또는 이미지 정보(IMI)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 복수의 ADC들(171, 173, 175) 각각은 복수의 픽셀 레이어들(111, 113, 115) 각각으로부터 출력되는 신호들을 상관 이중 샘플링 (correlated double sampling(CDS))하는 CDS 회로를 더 포함할 수 있다. 이때, 복수의 ADC들(171, 173, 175) 각각은 상관 이중 샘플링된 신호와 램프 신호를 비교하고, 비교 결과를 이미지 데이터(DATA)로써 출력할 수 있다.
한편, 이미지 센서(100)의 외부의 이미지 신호 프로세서(ISP, 200)는 이미지 데이터(DATA)를 디스플레이 하도록 처리하며, 도 1 내지 도 8에서 상술된 바와 같이 온도 센서(TS)로부터 측정된 온도에 따라 뎁쓰를 보정하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명은 데이터 처리 시스템에 응용 가능하다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 블록도이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기(1000)는 이미지 장치(1100), 무선 송수신부(1200), 오디오 처리부(1300), 이미지 파일 발생부(1400), 비휘발성 메모리 장치(1500), 사용자 인터페이스(1600), 그리고 제어기(1700)를 포함한다.
이미지 장치(1100)는 렌즈(1110), 이미지 센서(1120), 이미지 신호 프로세서(1130), 및 디스플레이부(1140)를 포함한다. 실시 예에 있어서, 이미지 센서(1120)는 도 1 내지 도 8에서 설명된 뎁쓰를 측정하기 위한 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 장치(1100)는 렌즈(1110)의 일부, 렌즈(1110)의 외곽, 혹은 이미지 센서(1120)의 내부, 이미지 센서(1120)의 외곽에 배치되고 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서(TS)를 구비할 수 있다.
이미지 신호 프로세서(1130)는 도 1 내지 도 8에서 설명된 바와 같이 렌즈(1110)의 온도 혹은 렌즈(1110)의 부근의 온도에 따라 뎁쓰를 보정하도록 온도 초점거리 변이 테이블(F(T))을 포함할 수 있다. 한편, 도 10에서 온도 초점거리 변이 테이블(F(T))은 이미지 신호 프로세서(1130)의 내부의 메모리에 저장된다. 하지만, 본 발명이 여기에 제한되지 않을 것이다. 온도 초점거리 변이 테이블(F(T))은 휴대용 단말기(1000) 내부의 어떠한 종류의 메모리에 저장 가능하다고 이해되어야 할 것이다.
무선 송수신부(1210)는 안테나(1210), 트랜시버(1220), 모뎀(1230)을 포함한다. 오디오 처리부(1300)는 오디오 프로세서(1310), 마이크(1320), 그리고 스피커(1330)를 포함할 수 있다. 여기서, 비휘발성 메모리 장치(1500)는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 카드(MMC, eMMC, SD, micro SD) 등으로 제공될 수 있다. 더불어, 제어기(1700)는 응용 프로그램, 운영 체제 등을 구동하는 시스템 온 칩(SoC)으로 제공될 수 있다. 시스템 온 칩에서 구동되는 운영 체제의 커널에는 입출력 스케줄러(I/O scheduler) 및 비휘발성 메모리 장치(1500)를 제어하기 위한 장치 드라이버가 포함될 수 있다. 장치 드라이버는 입출력 스케줄러에서 관리되는 동기 큐의 수를 참조하여 비휘발성 메모리 장치(1500)의 액세스 성능을 제어하거나, SoC 내부의 CPU 모드, DVFS 레벨 등을 제어할 수 있다.
본 발명의 데이터 처리 시스템(1000)은 모바일 폰(갤럭시, 갤럭시 노트, 아이폰, 등), 태블릿 PC(갤럭시 탭, 아이패드 등), 디지털 카메라에 적용가능하다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 시스템 및 인터페이스를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 전자 시스템(2000)은 MIPI 인터페이스를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치, 예를 들어 이동 전화기, PDA, PMP, 또는 스마트 폰으로 구현될 수 있다.
전자 시스템(2000)은 어플리케이션 프로세서(2010), 이미지 센서(2040), 및 디스플레이(2050)를 포함할 수 있다.
어플리케이션 프로세서(2010)에 구현된 CSI 호스트(2012)는 카메라 시리얼 인터페이스(camera serial interface, CSI))를 통하여 이미지 센서(2040)의 CSI 장치(2041)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예를 들어, CSI 호스트(2012)에는 광 디시리얼라이저가 구현될 수 있고, CSI 장치(2041)에는 광 시리얼라이저가 구현될 수 있다.
어플리케이션 프로세서(2010)에 구현된 DSI 호스트(2011)는 디스플레이 시리얼 인터페이스(display serial interface, DSI))를 통하여 디스플레이(2050)의 DSI 장치(2051)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예를 들어, DSI 호스트(2011)에는 광 시리얼라이저가 구현될 수 있고, DSI 장치(2051)에는 광 디시리얼라이저가 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 어플리케이션 프로세서(2010)는 도 1 내지 도 8에서 설명된 온도 초점거리 변이 테이블(F(T))을 발생 및/혹 저장할 수 있도록 구현될 수 있다.
이미지 센서(2040)는 도 1 내지 도 8에서 상술된 바와 같이 뎁쓰 측정용 필터 어레이 및 온도 측정을 위한 적어도 하나의 온도 센서(TS) 구비하도록 구현될 수 있다.
전자 시스템(2000)은 어플리케이션 프로세서(2010)와 통신할 수 있는 RF 칩(2060)을 더 포함할 수 있다. 전자 시스템(2000)의 PHY(2013)와 RF 칩(2060)의 PHY(2061)는 MIPI DigRF에 따라 데이터를 주고받을 수 있다.
전자 시스템(2000)은 GPS(2020), 스토리지(2070), 마이크(2080), DRAM(2085) 및 스피커(2090)를 더 포함할 수 있으며, 전자 시스템(2000)은 Wimax(2030), WLAN(2100) 및 UWB(2110) 등을 이용하여 통신할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 마더보드를 사용함으로써 상호 접속된 적어도 하나의 마이크로칩 혹은 집적 회로, 하드웨어 로직, 메모리 장치에 의해 저장되고, 마이크로프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어, 펌웨어, ASIC(application specific integrated circuit) 혹은 FPGA(field programmable gate array)로서 구현되거나, 이것들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.
100: 이미지 센서
200: 이미지 신호 프로세서
F(T): 온도 초점거리 변이 테이블
△f: 초점거리 변이
1100: 이미지 장치
T, T0, T1, T2, TC: 온도
f: 초점거리

Claims (10)

  1. 복수의 이미지 픽셀들을 갖는 뎁쓰 픽셀 어레이를 구비한 이미지 장치의 뎁쓰 계산 방법에 있어서:
    이미지 픽셀의 좌측 동공 센서로부터 피사체를 감지한 좌측 이미지 데이터와 상기 이미지 픽셀의 우측 동공 센서로부터 상기 피사체를 감지한 우측 이미지 데이터를 이용하여 시차(disparity)를 계산하는 단계;
    적어도 하나의 온도 센서로부터 온도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 온도에 따라 상기 피사체에 대한 초점거리를 보정하는 단계; 및
    상기 시차와 상기 보정된 초점거리를 이용하여 상기 피사체에 대한 뎁쓰를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점거리를 보정하는 단계는,
    온도 초점거리 테이블을 이용하여 상기 측정된 온도에 따라 상기 초점거리를 보정하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정된 온도가 상기 온도 초점거리 테이블에 존재하지 않을 때, 상기 측정된 온도에 인접하고 상기 온도 초점거리 변이 테이블에 존재하는 적어도 2 개의 온도들에 대응하는 초점거리 변이들을 이용하여 상기 초점거리가 보정되는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 온도들에 대응하는 초점거리 변이들에 대한 선형 보간법에 따라 상기 측정된 온도에 대응하는 초점거리 변이가 결정되는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 장치 내부의 메모리에 상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 측정된 복수의 온도들에 대응하는 초점거리 변이들에 대한 정보를 갖는 상기 온도 초점거리 변이 테이블을 저장하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도 초점거리 변이 테이블을 저장하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 상기 복수의 온도들 중 어느 하나를 측정하는 단계; 및
    콘트라스트(contrast) 자동 초점(auto focus)을 수행함으로써 상기 초점거리 변이들 중 상기 어느 하나의 온도에 대응하는 초점거리 변이를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 온도 초점거리 변이 테이블을 저장하는 단계는,
    상기 복수의 이미지 픽셀들 각각이 2PD(2 phase detector) 센서일 때, 좌측 이미지 데이터와 우측 이미지 데이터를 합치는 단계; 및
    상기 합쳐진 이미지 데이터에 대한 콘트라스트 자동 초점을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 온도 초점거리 변이 테이블을 저장하는 단계는,
    상기 복수의 이미지 픽셀들 각각이 메탈 쉴드(metal shield) 픽셀 센서일 때, 좌측 이미지 데이터 및 우측 이미지 데이터 중 어느 하나를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 이미지 데이터에 대한 콘트라스트 자동 초점을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 이미지 장치의 온도 초점거리 변이 테이블 저장 방법에 있어서:
    적어도 하나의 온도 센서로부터 제 1 온도를 측정하는 단계;
    제 1 콘트라스트 자동 초점을 수행하여 제 1 자동 초점 스텝 코드를 계산하는 단계;
    상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 상기 제 1 온도와 다른 상기 제 2 온도를 측정하는 단계;
    제 2 콘트라스트 자동 초점을 수행하여 제 2 자동 초점 스텝 코드를 계산하는 단계;
    상기 제 1 자동 초점 스텝 코드와 상기 제 2 자동 초점 스텝 코드를 이용하여 초점거리 변이를 계산하는 단계; 및
    메모리에 상기 제 2 온도에 대응하는 상기 초점거리 변이를 저장하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 온도가 상기 제 1 온도보다 제 1 온도값만큼 높은지를 판별하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 온도가 상기 제 1 온도보다 상기 제 1 온도값보다 높다면, 상기 제 2 콘트라스트 자동 초점이 수행되고,
    상기 제 2 온도가 상기 제 1 온도보다 상기 제 1 온도값보다 높지 않다면, 상기 제 2 온도를 측정하는 단계가 반복되는 방법.
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