WO2024117868A1 - 이미지 데이터 획득을 위한 전자 장치 및 그 방법 - Google Patents

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WO2024117868A1
WO2024117868A1 PCT/KR2023/019701 KR2023019701W WO2024117868A1 WO 2024117868 A1 WO2024117868 A1 WO 2024117868A1 KR 2023019701 W KR2023019701 W KR 2023019701W WO 2024117868 A1 WO2024117868 A1 WO 2024117868A1
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WO
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data
diffusion node
signal
image
photodiodes
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Application number
PCT/KR2023/019701
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English (en)
French (fr)
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문인아
박재형
조현철
강가왕
김동수
김윤정
송병주
Original Assignee
삼성전자 주식회사
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Publication date
Priority claimed from KR1020230004052A external-priority patent/KR20240082130A/ko
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/59—Control of the dynamic range by controlling the amount of charge storable in the pixel, e.g. modification of the charge conversion ratio of the floating node capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith

Definitions

  • Various embodiments disclosed in this document relate to electronic devices and methods for acquiring image data.
  • smart phones have short-range wireless communication (e.g. Bluetooth, Wi-Fi, or near field communication (NFC), etc.) capabilities, mobile communication (3G (generation) , 4G, 5G, etc.) functions, music or video playback functions, video shooting functions, or navigation functions.
  • short-range wireless communication e.g. Bluetooth, Wi-Fi, or near field communication (NFC), etc.
  • mobile communication 3G (generation) , 4G, 5G, etc.
  • music or video playback functions e.g., music or video playback functions
  • video shooting functions e.g., or navigation functions.
  • the electronic device is equipped with an image sensor to acquire images within the electronic device to provide an image capture function, and uses technology to generate a high dynamic range (HDR) image using images acquired from the image sensor. It is being developed.
  • HDR high dynamic range
  • An electronic device may include one or more photo diodes that convert an incident optical signal into an electrical signal and store it, a diffusion node that stores a signal output from the one or more photo diodes, and/or one or more of the one or more photo diodes. It may include a photo diode and a control circuit operatively connected to the diffusion node. According to various embodiments, the control circuit outputs, through the diffusion node, a first signal in which an optical signal is incident on the one or more photodiodes and the stored signal overflows from the one or more photodiodes, and based on this, the first signal is output. Data can be generated.
  • control circuit may output a second signal stored in the one or more photodiodes through the diffusion node and generate second data based on the second signal.
  • control circuit processes the first data and the second data to be distinct and includes them in the same image frame along with information for distinguishing the first data and the second data to be provided to an image processing device. It can be set to transmit.
  • Electronic devices may include an image sensor and an image signal processor.
  • an image sensor includes one or more photo diodes that convert an incident optical signal into an electrical signal and store it, a diffusion node that stores a signal output from the one or more photo diodes, and the one or more photo diodes and the diffusion device. It may include a control circuit operatively coupled to the node.
  • the control circuit outputs, through the diffusion node, a first signal in which an optical signal is incident on the one or more photodiodes and the stored signal overflows from the one or more photodiodes, and based on this, the overflow The first data obtained by can be generated.
  • the control circuit outputs a second signal stored in the one or more photodiodes through the diffusion node, generates second data based on the second signal, and distinguishes the first data and the second data. It can be processed as much as possible and transmitted to the image signal processor by including information for distinguishing the first data and the second data in the same video frame.
  • the image signal processor may receive the first data and the second data, respectively, and generate image data based on them.
  • a method of an electronic device outputs a first signal that overflows from one or more photodiodes that convert and store an incident optical signal into an electrical signal, and first data obtained by overflow based on this. can be created.
  • a method of an electronic device may output a second signal stored in the one or more photodiodes and generate second data based on the second signal.
  • a method of an electronic device processes the first data and the second data to be distinct and includes the first data and the second data in the same image frame along with information for distinguishing the first data and the second data to process the image. It can be transmitted to the device.
  • methods according to embodiments disclosed in this document may be provided by being included in a computer program product or stored in a recording medium.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a camera module, according to various embodiments.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an electronic device according to various embodiments.
  • 4A and 4B show examples of circuit diagrams for acquiring an image signal of an electronic device according to various embodiments.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of an image signal acquisition circuit of an electronic device according to various embodiments.
  • 6A and 6B are diagrams for explaining the operation of a circuit for acquiring an image signal of an electronic device according to various embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of an image data processing operation of an electronic device according to various embodiments.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an example of an image data processing operation of an electronic device according to various embodiments.
  • 9, 10, and 11 are diagrams for explaining examples of operations of a circuit for acquiring an image signal of an electronic device according to various embodiments.
  • FIG. 12 is an example of a flowchart for explaining an image data acquisition operation of an electronic device, according to various embodiments.
  • FIG. 13 is an example of a flowchart for explaining an image data acquisition operation of an electronic device, according to various embodiments.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100, according to various embodiments.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through a first network 198 (e.g., a short-range wireless communication network) or a second network 199. It is possible to communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (e.g., a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • a first network 198 e.g., a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a second network 199.
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, and a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or may include an antenna module 197.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101.
  • some of these components e.g., sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into one component (e.g., display module 160). It can be.
  • 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., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132. The commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • software e.g., program 140
  • the processor 120 stores commands or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132.
  • the commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • the processor 120 includes a main processor 121 (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor 123 that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • a main processor 121 e.g., a central processing unit or an application processor
  • auxiliary processor 123 e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the electronic device 101 includes a main processor 121 and a secondary processor 123
  • the secondary processor 123 may be set to use lower power than the main processor 121 or be specialized for a designated function. You can.
  • the auxiliary processor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as part of it.
  • 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 display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) At least some of the functions or states related to can be controlled.
  • co-processor 123 e.g., image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component e.g., camera module 180 or communication module 190. there is.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. For example, such learning may be performed in the electronic device 101 itself on which the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (e.g., server 108).
  • Learning algorithms may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but It is not limited.
  • An artificial intelligence model may include multiple artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural network (DNN), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), restricted boltzmann machine (RBM), belief deep network (DBN), bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the examples described above.
  • artificial intelligence models may additionally or alternatively include software structures.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101.
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver. Speakers can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 can visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector, and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 can convert sound into an electrical signal or, conversely, convert an electrical signal into sound. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device (e.g., directly or wirelessly connected to the electronic device 101). Sound may be output through the electronic device 102 (e.g., speaker or headphone).
  • the electronic device 102 e.g., speaker or headphone
  • the sensor module 176 detects the operating state (e.g., power or temperature) of the electronic device 101 or the external environmental state (e.g., user state) and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 includes, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that can be used to connect the electronic device 101 directly or wirelessly with an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 can convert electrical signals into mechanical stimulation (e.g., vibration or movement) or electrical stimulation that the user can perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 can capture still images and moving images.
  • the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 can manage power supplied to the electronic device 101.
  • the power management module 188 may be implemented as at least a part of, for example, a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101.
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell.
  • 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., electronic device 102, electronic device 104, or server 108). It can support establishment and communication through established communication channels. Communication module 190 operates independently of processor 120 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • processor 120 e.g., an application processor
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module) may be included.
  • a wireless communication module 192 e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module
  • the corresponding communication module is a first network 198 (e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (e.g., legacy It may communicate with an external electronic device 104 through a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • subscriber information e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • 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 (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or ultra-reliable and low-latency (URLLC). -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.
  • MIMO massive array multiple-input and multiple-output
  • 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.
  • Peak data rate e.g., 20 Gbps or more
  • loss coverage e.g., 164 dB or less
  • U-plane latency e.g., 164 dB or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to or from the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator made of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is connected to the plurality of antennas by, for example, the communication module 190. can be selected. Signals or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as part of the antenna module 197.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • a mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high-frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals in the designated high frequency band. can do.
  • a mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high-frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side)
  • peripheral devices e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199.
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be of the same or different type as the electronic device 101.
  • all or part of the operations performed in the electronic device 101 may be executed in one or more of the external electronic devices 102, 104, or 108.
  • the electronic device 101 may perform the function or service instead of executing the function or service on its own.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least part of the function or service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the result of the execution to the electronic device 101.
  • the electronic device 101 may process the result as is or additionally and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology can be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an Internet of Things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199.
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (e.g., smart home, smart city, smart car, or healthcare) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2 is a block diagram 200 illustrating a camera module 180, according to various embodiments.
  • the camera module 180 includes a lens assembly 210, a flash 220, an image sensor 230, an image stabilizer 240, a memory 250 (e.g., buffer memory), or an image signal processor. It may include (260).
  • the lens assembly 210 may collect light emitted from a subject that is the target of image capture.
  • Lens assembly 210 may include one or more lenses.
  • the camera module 180 may include a plurality of lens assemblies 210. In this case, the camera module 180 may form, for example, a dual camera, a 360-degree camera, or a spherical camera.
  • Some of the plurality of lens assemblies 210 have the same lens properties (e.g., angle of view, focal length, autofocus, f number, or optical zoom), or at least one lens assembly is different from another lens assembly. It may have one or more lens properties that are different from the lens properties of .
  • the lens assembly 210 may include, for example, a wide-angle lens or a telephoto lens.
  • the flash 220 may emit light used to enhance light emitted or reflected from a subject.
  • 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 image sensor 230 may acquire an image corresponding to the subject by converting light emitted or reflected from the subject and transmitted through the lens assembly 210 into an electrical signal.
  • the image sensor 230 is one image sensor selected from among image sensors with different properties, such as an RGB sensor, a BW (black and white) sensor, an IR sensor, or a UV sensor, and the same It may include a plurality of image sensors having different properties, or a plurality of image sensors having different properties.
  • Each image sensor included in the image sensor 230 may be implemented using, for example, a charged coupled device (CCD) sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor.
  • CCD charged coupled device
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the image stabilizer 240 moves at least one lens or image sensor 230 included in the lens assembly 210 in a specific direction in response to the movement of the camera module 180 or the electronic device 101 including the same.
  • the operating characteristics of the image sensor 230 can be controlled (e.g., adjusting read-out timing, etc.). This allows to compensate for at least some of the negative effects of said movement on the image being captured.
  • the image stabilizer 240 is a gyro sensor (not shown) or an acceleration sensor (not shown) disposed inside or outside the camera module 180. It is possible to detect such movement of the camera module 180 or the electronic device 101 using .
  • the image stabilizer 240 may be implemented as, for example, an optical image stabilizer.
  • the memory 250 may at least temporarily store at least a portion of the image acquired through the image sensor 230 for the next image processing task. For example, when image acquisition is delayed due to the shutter or when multiple images are acquired at high speed, the acquired original image (e.g., Bayer-patterned image or high-resolution image) is stored in the memory 250. , the corresponding copy image (e.g., low resolution image) may be previewed through the display module 160. Thereafter, when a specified condition is satisfied (eg, user input or system command), at least a portion of the original image stored in the memory 250 may be obtained and processed, for example, by the image signal processor 260. According to one embodiment, the memory 250 may be configured as at least part of the memory 130 or as a separate memory that operates independently.
  • a specified condition eg, user input or system command
  • the image signal processor 260 may perform one or more image processes on an image acquired through the image sensor 230 or an image stored in the memory 250.
  • the one or more image processes may include, for example, depth map creation, three-dimensional modeling, panorama creation, feature point extraction, image compositing, or image compensation (e.g., noise reduction, resolution adjustment, brightness adjustment, blurring).
  • the image signal processor 260 may include blurring, sharpening, or softening, and may include at least one of the components included in the camera module 180 (eg, an image sensor).
  • the image processed by the image signal processor 260 may be stored back in the memory 250 for further processing.
  • the image signal processor 260 may be configured as at least a part of the processor 120, or the image signal processor 260 may be configured as a separate processor that operates independently of the processor 120. When configured as a separate processor, at least one image processed by the image signal processor 260 may be displayed through the display module 160 as is or after additional image processing by the processor 120.
  • the electronic device 101 may include a plurality of camera modules 180, each with different properties or functions.
  • 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.
  • 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.
  • Electronic devices may be of various types.
  • Electronic devices may include, for example, portable communication devices (e.g., smartphones), computer devices, portable multimedia devices, portable medical devices, cameras, wearable devices, or home appliances.
  • Electronic devices according to embodiments of this document are not limited to the above-described devices.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to those components 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.”
  • 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 140) including these.
  • a processor e.g., processor 120
  • 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.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves). This term refers to cases where data is stored semi-permanently in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • 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 StoreTM) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • a machine-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play StoreTM
  • two user devices e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • 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.
  • 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.
  • one or more of the above-described corresponding components or operations may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • 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.
  • FIG. 3 is an example block diagram of an electronic device 300 (eg, the image sensor 230 of FIG. 2 ) according to various embodiments.
  • the electronic device 300 may include a photoelectric conversion unit 310, a control circuit 320, a first diffusion node 330, and a second diffusion node 340.
  • FIG. 3 may illustrate some components of the electronic device 300. The illustrated components are examples, and each component may include a plurality of components having the same function.
  • the photoelectric conversion unit 310 converts light into an electrical signal using the photoelectric effect and may include, for example, a plurality of photo diodes.
  • the electronic device 300 may be implemented to operate a plurality of photodiodes (e.g., 4 or 8, etc.) as a unit pixel, and the photoelectric conversion unit 310 may operate a plurality of photodiodes corresponding to a unit pixel. It can be included.
  • the photoelectric conversion unit 310 may also be referred to as a photo diode.
  • the electronic device 300 may include two or more diffusion nodes, and in the example, is implemented with two diffusion nodes (e.g., the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340).
  • the embodiments are not limited to this, and the number of diffusion nodes may be one or more.
  • the configuration and functions of the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 described below may be implemented as one diffusion node.
  • the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 may be components for receiving a signal output from the photo diode 310 and generating data corresponding thereto.
  • the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 may have a floating diffusion (FD) structure.
  • the first diffusion node 330 may have a capacity corresponding to at least the maximum capacity (eg, full well capacity, FWC) of the photo diode 310.
  • the second diffusion node 340 may have a capacity that is at least equal to or greater than the capacity of the photo diode 310.
  • control circuit 320 is operatively connected to the photo diode 310, the first diffusion node 330, and the second diffusion node 340, so that the signal output from the photo diode 310 is , data corresponding thereto can be generated by controlling it to be output through the first diffusion node 330 and/or the second diffusion node 340.
  • an optical signal may be incident on the photo diode 310 and converted into an electrical signal, and the signal output from the photo diode 310 may be transmitted through the first diffusion node 330 and/or the second diffusion node ( 340), and corresponding data (e.g., digital signal) may be generated by the control circuit 320.
  • control circuit 320 outputs the signal stored in the photo diode 310 to the first diffusion node 330, for example, as a low brightness optical signal is incident on the photo diode 310. You can do this and create corresponding data.
  • the control circuit 320 first outputs the first signal overflowing from the photo diode 310, and then The second signal stored in the photo diode 310 can be output.
  • control circuit 320 determines that the signal overflows in the photo diode 310, and outputs the overflowing first signal to the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340. By doing so, the first signal can be output through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 and first data corresponding thereto can be generated.
  • control circuit 320 controls the photo diode 310 after the first signal overflowing from the photo diode 310 is output through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340. ) can be output as a second signal through the first diffusion node 330 and generate second data corresponding thereto.
  • the image acquired by the electronic device 300 has a dynamic range (DR, dynamic range) due to the first data and the second data acquired as described above, for example, the entire area of the visible world. It can be expanded to express .
  • the dynamic range is a term used to indicate the range in which luminance can be expressed in an image, and may indicate the ratio of the difference in brightness between dark and bright areas or the range in which brightness can be expressed.
  • the dynamic range of the actual visible world is wider than the range of images acquired by a general image sensor, and a general image sensor obtains and synthesizes image frames with different exposures temporally or spatially, that is, different brightness, to obtain dynamic range.
  • the range (DR) is expanding.
  • different image frames obtained from a general image sensor may have various problems such as noise and/or a large amount of computation due to parallax or spatial difference, hand tremor, and subject movement.
  • the electronic device 300 implements a double data structure through the structure of the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340, thereby enabling sufficient representation of dark and light areas, parallax, Noise caused by spatial differences, hand tremors, or subject movement can be reduced, and the amount of computation can be reduced.
  • the electronic device 300 may use the first diffusion node 330 to express the dark part, and use the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 to express the bright part of the image, thereby (full well capacity) can be expanded to prevent the list from being saturated.
  • the electronic device 30 shares the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 for a plurality of photo diodes, without significantly affecting the pixel size of the electronic device 300. It can have the effect of expanding FWC (full well capacity), thereby increasing the dynamic range of the image.
  • control circuit 320 may output a signal stored in the photo diode 310, for example, through two operations.
  • the control circuit 320 outputs a first signal corresponding to the signal overflowing from the photo diode 310 in operation 1 through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340. And, in operation 2, the signal remaining in the photo diode 310 can be output as a second signal through the first diffusion node 330. For example, if the signal stored in any one of the photo diodes 310 overflows, the signal output in operation 1 from the corresponding photo diode through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 The first data corresponding to the first signal may correspond to a value other than '0'.
  • the first signal output in operation 1 from the photo diode through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 The first data corresponding to the 1 signal may correspond to '0'.
  • control circuit 320 includes first data generated based on the first signal corresponding to the overflowed signal output through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340, and Data generated based on the second signal output through the first diffusion node 330 may be processed and transmitted to an image data processing device (eg, the image signal processor 260 of FIG. 2).
  • image data processing device eg, the image signal processor 260 of FIG. 2.
  • control circuit 320 may differentiate the data acquired by the electronic device 300 into first data and second data so that they can be identified, and transmit the data to the image signal processor 260.
  • control circuit 320 may separate the first data and the second data into different channels (virtual channels) and transmit them to the image signal processor 260.
  • control circuit 320 may include first data and second data in different areas or positions of the same image frame and transmit them to the image signal processor 260.
  • control circuit 320 may add a first data identifier and a second data identifier to the first data and the second data, respectively, and transmit the data to the image signal processor 260 by including them in the same image frame. there is.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate examples of image signal acquisition circuit diagrams of an electronic device (eg, the electronic device 300 of FIG. 3 ) according to various embodiments.
  • the circuit diagram 400 of FIG. 4A may illustrate some components for acquiring an image signal of the electronic device 300, and the illustrated components may be replaced, added, deleted, or changed as examples.
  • the circuit diagram 400 of the electronic device 300 may, for example, represent a circuit structure corresponding to a unit pixel (eg, 2x2 pixel structure).
  • the electronic device 300 may include an array of unit pixels shown in the circuit diagram 400.
  • the electronic device 300 includes a first floating diffusion node FD1 and a plurality of photodiodes (e.g., four photodiodes) (PD1, PD2, PD3, and PD4) included in a unit pixel.
  • a second floating diffusion node (FD2) may be provided.
  • an optical signal is incident on a plurality of photo diodes PD1, PD2, PD3, and PD4 according to the operation of a camera (e.g., the camera module 180 of FIG. 1 or FIG. 2)
  • an electrical signal is generated correspondingly. (e.g. charge) may be stored in a plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4).
  • signals stored in a plurality of photodiodes are transmitted to a first diffusion node (floating diffusion node) according to the operation of a plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4). It can be transmitted as FD1). According to the operation of the transfer gates TG1, TG2, TG3, and TG4, the photodiodes PD1, PD2, PD3, and PD4 may be reset.
  • the optical signal is stored as it is incident. This can cause electrical signals to overflow.
  • the first signal overflowing from the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4) is transmitted to the first diffusion node (FD1) and the second diffusion node (FD2). You can.
  • the first signal overflowing from the plurality of photo diodes PD1, PD2, PD3, and PD4 while exposure is performed is transmitted to the first diffusion node FD1 and/or the second diffusion node (floating diffusion node). node) (FD2).
  • the potential barrier of the plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4) can be lowered to a specified value, and the first signal overflowed from the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4) may flow to the first diffusion node (FD1).
  • the second diffusion node FD2 has, for example, a capacity of the plurality of photo diodes PD1, PD2, PD3, and PD4 or a capacity that is at least equal to or greater than that of the first diffusion node FD1. It can be implemented. As the second diffusion node FD2 is implemented to have a large capacity, the brightness expression range for the bright part can be further expanded. Meanwhile, when one diffusion node is implemented, the capacity of the diffusion node may be implemented to have a capacity equal to or greater than the capacity of the plurality of photo diodes PD1, PD2, PD3, and PD4.
  • the second signal stored in the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4) is transmitted to the first diffusion node (FD1) according to the operation of the plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4). can be transmitted.
  • the first signal output from the first diffusion node (FD1) and the second diffusion node (FD2) can be read out through the source follower structure 410.
  • the second signal output from the first diffusion node FD1 may be read out through the source follower structure 410.
  • the first diffusion node (FD1), the second diffusion node (FD2), and/or the third diffusion node (e.g., the third diffusion node (FD3) in FIG. 4B) through the operation of the reset gate (RG). ) can be reset.
  • the circuit diagram 450 of FIG. 4B may illustrate some components for acquiring an image signal of the electronic device 300, and the illustrated components may be replaced, added, deleted, or changed as an example.
  • the circuit diagram 450 of the electronic device 300 may represent, for example, a circuit structure corresponding to a unit pixel (eg, 2x2 pixel structure).
  • the electronic device 300 may include an array of unit pixels shown in the circuit diagram 450.
  • the electronic device 300 includes a first floating diffusion node FD1 and a plurality of photodiodes (e.g., four photodiodes) (PD1, PD2, PD3, and PD4) included in a unit pixel.
  • a second floating diffusion node (FD2) may be provided.
  • an optical signal is incident on a plurality of photo diodes PD1, PD2, PD3, and PD4 according to the operation of a camera (e.g., the camera module 180 of FIG. 1 or FIG. 2)
  • an electrical signal is generated correspondingly. (e.g. charge) may be stored in a plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4).
  • signals stored in a plurality of photodiodes are transmitted to a first diffusion node (floating diffusion node) according to the operation of a plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4). It may be transmitted to FD1) and/or the second spreading node (FD2).
  • the plurality of photodiodes PD1, PD2, PD3, and PD4 may be reset according to the operation of the plurality of transfer gates TG1, TG2, TG3, and TG4 and/or the reset gate RG.
  • the circuit diagram 450 of FIG. 4B may further include a third diffusion node FD3 structure in addition to the circuit diagram 400 of FIG. 4A.
  • the electronic device 300 may further expand the dynamic range of the image by adding a third diffusion node (FD3) with a different conversion gain from the first diffusion node (FD1).
  • the overflowed first signal may not be transmitted to the third spreading node FD3.
  • the second signal stored in the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, PD4) is connected to the first diffusion node (FD1) and the third diffusion node (FD3) through a double conversion gain (DCG) gate structure. It can be divided into and transmitted.
  • DCG double conversion gain
  • the stored electrical signal may overflow.
  • the barrier of the plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4) is lowered, the first signal overflowing from the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4) is divided into the first diffusion. It can flow to node (FD1).
  • the first signal overflowing from the plurality of photo diodes PD1, PD2, PD3, and PD4 while exposure is performed is transmitted to the first diffusion node FD1 and/or the second diffusion node (floating diffusion node). )(FD2).
  • the potential barrier of the plurality of transfer gates TG1, TG2, TG3, and TG4 can be lowered to a specified value.
  • the first signal overflowing from the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, PD4) flows to the first diffusion node (FD1) and flows to the second diffusion node according to the operation (e.g., switching operation) of the diffusion transfer gate (Tr). It can flow to (floating diffusion node) (FD2).
  • the second diffusion node FD2 may be implemented to have a capacity greater than that of the plurality of photodiodes PD1, PD2, PD3, and PD4, for example.
  • the second signal stored in the plurality of photodiodes is transmitted to the first diffusion node (FD1) according to the operation of the plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4). It may be transmitted to the third diffusion node (FD3) according to the operation (e.g., switching operation) of the transfer gate (DCG Tr).
  • the first signal output from the first diffusion node FD1 and the second diffusion node FD2 can be read out through the source follower structure 460.
  • the second signal output from the first diffusion node FD1 and the third diffusion node FD3 may be read out through the source follower structure 460.
  • the first diffusion node (FD1), the second diffusion node (FD2), and/or the third diffusion node (FD3) may be reset through the operation of the reset gate (RG).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of an image signal acquisition circuit of an electronic device (e.g., the electronic device 300 of FIG. 3) according to various embodiments.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining the operation of a circuit for acquiring an image signal of the electronic device 300 according to various embodiments.
  • FIG. 6A may show an embodiment in which a signal overflows from one photodiode (PD) among the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4)
  • FIG. 6B shows an example of a signal overflowing from one of the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4).
  • PD4 may represent an embodiment in which a signal is stored in one of the photodiodes (PD) and does not overflow.
  • circuit diagrams of FIG. 5 may be explained by taking, for example, the circuit diagram 400 shown in FIG. 4A as an example, but it is not limited thereto, and the description of the operation of the circuit diagram 450 shown in FIG. 4B also includes It may also apply.
  • the electrical signal stored in the photo diode (PD) may overflow.
  • the first signal overflowing from the photo diode (PD) is transmitted through a first floating diffusion node (FD1) and a second diffusion node (FD1). It can be transmitted as FD2).
  • the optical signal may be converted into an electrical signal 601 by a photo diode (PD).
  • PD photo diode
  • the second signal 602 in a range that does not exceed the capacity of the photo diode (PD) is blocked by the barrier of the transfer gate (TG). It can be stored in a photo diode (PD).
  • the first signal 603 exceeding the capacity of the photo diode (PD) overflows beyond the barrier of the transfer gate (TG). It can be transmitted to the first floating diffusion node (FD1), and can also be transmitted to the second diffusion node (FD2) depending on the operation of the diffusion transfer gate (Tr).
  • the first signal 603 can be read out from the first diffusion node (FD1) and the second diffusion node (FD2) through the source follower structure 510. Afterwards, the first diffusion node (FD1) and the second diffusion node (FD2) may be reset.
  • the signal stored in one or more of the plurality of photodiodes operates at least one of the plurality of transfer gates (TG1, TG2, TG3, and TG4). It can be transmitted to the first spreading node (FD1) by .
  • the second signal 602 stored in the photo diode (PD) may be transmitted to the first diffusion node (FD1) according to the operation of the transfer gate (TG).
  • the second signal 602 output from the first diffusion node FD1 can be read out through the source follower structure 510.
  • FIG. 6B may show an embodiment in which a signal is stored in one photodiode (PD) among the plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, and PD4) in FIG. 5 and does not overflow.
  • PD photodiode
  • the electrical signal is sufficiently stored in the photo diode (PD) and the electrical signal does not overflow. You can.
  • the optical signal may be converted into an electrical signal 611 by a photo diode (PD).
  • PD photo diode
  • the electrical signal converted by the photo diode (PD) is all transmitted to the photo diode (PD) by the barrier of the transfer gate (TG) within a range that does not exceed the capacity of the photo diode (PD). It can be saved.
  • the signal 611 stored in the photo diode (PD) may be transmitted to the first diffusion node (FD1) according to the operation of the transfer gate (TG).
  • the signal output from the first diffusion node FD1 can be read out as the second signal 611 through the source follower structure 510.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of an image data processing operation of an electronic device (e.g., the electronic device 300 of FIG. 3) according to various embodiments.
  • an electronic device e.g., the electronic device 300 of FIG. 3
  • the control circuit of the electronic device 300 converts an optical signal into electricity by incident on a photo diode (e.g., the photo diode 310 of FIG. 3).
  • a signal is output to the first diffusion node (e.g., the first diffusion node 330 in FIG. 3) and/or the second diffusion node (e.g., the second diffusion node 340 in FIG. 3), and the corresponding data ( For example: a digital signal) can be generated.
  • control circuit 320 outputs the signal stored in the photo diode 310 to the first diffusion node 330, for example, as a low brightness optical signal is incident on the photo diode 310. You can do this and create corresponding data.
  • control circuit 320 for example, as a high brightness optical signal is incident on the photo diode 310, the first signal overflowing from the photo diode 310 is converted to, for example, a first signal. It can be output through the diffusion node 330 and the second diffusion node 340 to generate corresponding first data (FD1+FD2).
  • the control circuit 320 after generating first data corresponding to the overflowed first signal, the control circuit 320 outputs the second signal stored in the photo diode 310 through the first diffusion node 330 and generates the first data corresponding to the overflowed first signal. Corresponding second data FD1 may be generated.
  • control circuit 320 may separate the first data and the second data into different virtual channels and transmit them to the image signal processor 260.
  • data that can represent a highlight output through the first diffusion node 330 and the second diffusion node 340 e.g., first data (FD1+FD2)
  • first data (FD1+FD2) is output to the first channel (VC0)
  • Data that can express the dark part e.g., second data (FD1)
  • VC1 second data
  • control circuit 320 includes the first data and the second data in different areas of the same image frame, as shown in (a) of FIG. 7, and controls the image processing device (e.g., FIG. 2). It can be transmitted to the image signal processor 260).
  • control circuit 320 may allocate the first data and the second data to the first channel VC0 and the second channel VC1, respectively.
  • the image frame may be configured so that the first channel (VC0) and the second channel (VC1) are alternately included in each row.
  • the first channel VC0 may be assigned to the first row 701 and the third row 703, and the second channel VC1 may be assigned to the second row 702 and the fourth row 704.
  • an identifier indicating a channel for each data allocated to a specific area of the video frame may be displayed in a specific position or field of the specific area.
  • the first field 705 of each row of the video frame may include an identifier that can indicate the first channel (VC0) or the second channel (VC1), respectively.
  • the image data of each channel may be included in the pixel data area 706.
  • the first data may be included in the pixel data area 706 of the first row 701 or the third row 703, and the data included in the pixel data area 706 is connected to the first channel VC0.
  • An identifier indicating data can be included in a specific position of the corresponding row 701 or 703 or in the field 705.
  • a channel identifier for example, a first channel (VC0) or a second channel (VC1), and outputting the data within the same frame
  • the channel identifier is not limited to this and, for example, frame output
  • data can be distinguished like the channel identifier described above.
  • the pixel data area 716 is used without allocating a separate area within the video frame. You can configure the video frame by including it in .
  • the video frame field may not include an identifier indicating a channel, and areas within the video frame may not be distinguished, and first data and second data may be included in the same area, for example.
  • an identifier indicating which channel the data is assigned to, the first channel or the second channel may be displayed, for example, in the most significant bit of each data.
  • a first data identifier indicating allocation to the first channel and a second data identifier indicating allocation to the second channel are separately added, for example, to the most significant bit of each data. and can be included in the same video frame and transmitted to the image signal processor 260.
  • the first data and the second data may be included in the pixel data area 716 of any row without distinguishing between the first row 711 or the second row 712, and may be individual fields of each row of the image frame.
  • 715 may not include an identifier indicating a separately allocated channel.
  • the first data allocated to the first channel VC0 may have pixel data of mostly 0. Accordingly, the first data of the first channel VC0 can be prevented from outputting a significant amount of data through data compression.
  • the output data of the first channel (VC0) frame can be compressed by recording the position and data only for the remaining data excluding the 0 value based on the entropy coding method.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an example of an image data processing operation of an electronic device according to various embodiments.
  • an identifier indicating which channel, the first channel or the second channel, the corresponding data is allocated to may be displayed for first data and second data, respectively.
  • 10 bits may be allocated to display the first data, and for example, 1 bit may be allocated to display the channel identifier of the first data.
  • the first data can be displayed through the lower 10 bits [2 19 :2 10 ], and the identifier (e.g. 1) representing the first data can be displayed in the upper 1 bit 801. .
  • the first data is output as a value other than 0, it corresponds to an overflow occurring in the corresponding photo diode, and since the second data is constant at the maximum value at the saturated value, a bit is added to the second data. It may not be assigned, and the pixel value of the photo diode can be expressed with only 11 bits representing the first data value.
  • 10 bits may be allocated to display the second data, and for example, 1 bit may be allocated to display the channel identifier of the second data.
  • the second data can be displayed through the lower 10 bits [2 9 : 2 0 ], and an identifier (e.g. 0) representing the second data can be displayed in the upper 1 bit 802. .
  • the second data may be output as a value other than a saturated value, and the first data may be output as a specific value of 0, and in this case, the overflowed charge value may be displayed.
  • the pixel data of the second data corresponds to 0, so the pixel value of the corresponding photo diode can be expressed with only 10 bits representing the second data value.
  • Figure 8 illustrates an example of displaying data and separating channels by allocating 10 bits and 1 channel identifier bit to the first data and the second data, respectively, but the embodiments are not limited to this and each channel N bits can be allocated for each channel, or different bits can be allocated to the data of each channel. For example, 8 bits can be allocated to the first channel (VC0) data and 10 bits can be allocated to the second channel (VC1) data.
  • the image processing device 260 for the first data of the first channel (VC0) and the second data of the second channel (VC1) transmitted separately into two different channels, the image processing device 260, for example, Of the total data bits, the first data of the first channel (VC0) is allocated to the most significant bit, and the second data of the second channel (VC1) is allocated to the least significant bit, so that the two channels Data can be synthesized. For example, in an example where the first data of the first channel (VC0) is 8 bits and the second data of the second channel (VC1) is 10 bits, the first data is assigned to the upper 8 bits and the second data is assigned to the lower 10 bits. Data from two channels can be combined to create 18-bit image data. In the example of FIG.
  • 10 bits [2 19 : 2 10 ] of the first data are allocated to the upper 10 bits, and 10 bits [2 9 : 2 0 ] of the second data are allocated to the lower 10 bits, so that the two channels Data can be synthesized to create 20-bit image data. For example, if the second data reaches a saturated value and is constant at its maximum value, no bits are assigned to the second data, and 11 bits are received, including the first data value and one bit indicating that it is the first data. , the image processing device generates image data by allocating the remaining 10 bits of first data, excluding 1 bit indicating first data, to the upper bits and assigning the maximum 10 bits of the second data to the lower 10 bits. can do.
  • the image processing device receives 11 bits excluding the 1 bit indicating the second data.
  • Image data can be generated by assigning the remaining 10 bits of second data to the lower bits and 0 as the value of the first data to the upper 10 bits.
  • the image processing device 260 may output a standard dynamic range (SDR) image based on second data of the second channel VC1 when outputting a preview image, for example, and when capturing an actual image.
  • An HDR image can be obtained by combining two channel data, the first channel (VC0) and the second channel (VC1).
  • the SDR image may mean an image that does not expand the dynamic range of the image, and does not synthesize the first data and the second data to implement the HDR image, but for example, an image output using only the second data. It can be.
  • 9, 10, and 11 are diagrams for explaining examples of operations of a circuit for acquiring an image signal of an electronic device (eg, the electronic device 300 of FIG. 3) according to various embodiments.
  • high-sensitivity pixels and/or high-sensitivity color pixels.
  • high-sensitivity pixels due to their high sensitivity, they may be more easily saturated than other colors or other pixels, which may cause limitations in highlight expression.
  • each 2x2 pixel structure may share a diffusion node.
  • the first signal overflowed from the corresponding photo diode (PD3) of (d) is transmitted to the first diffusion node (First data may be generated by being output through FD1) and the second volcano node FD2. Thereafter, the second signal stored in the photodiode (PD1, PD2, PD3, and PD4) of each pixel may be output through the first diffusion node (FD1) to generate second data.
  • the exposure time of auto exposure can be adjusted and set so that when a specific pixel is saturated, other pixels are not saturated at the same time.
  • pixel structure 1001 or pixel structure 1002 for example, when a 2x2 green pixel is saturated, the first signal overflowing from the corresponding photo diode (PD5, PD6, PD7, PD8) is transmitted to the first diffusion node.
  • First data may be generated by being output through (FD1) and the second volcano node (FD2).
  • the second signal stored in the photodiode (PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, PD7, and PD8) of each pixel may be output through the first diffusion node (FD1) to generate second data.
  • each 4x4 pixel structure 1101 in (a) two circuit structures shown in (b) may correspond.
  • half of the 4x4 pixel structure 1101 in (a) has two diffusion nodes, that is, a first diffusion node (FD1), as shown in (b) and (c), respectively. ) and a structure sharing the second diffusion node (FD2).
  • FD1 first diffusion node
  • FD2 second diffusion node
  • the first signal overflowing may be output through the first diffusion node (FD1) and the second volcano node (FD2) to generate first data.
  • FIG. 12 is an example of a flowchart for explaining an image data acquisition operation of an electronic device (e.g., the electronic device 300 of FIG. 3) according to various embodiments.
  • an electronic device e.g., the electronic device 300 of FIG. 3
  • an electronic device may convert an optical signal into an electrical signal through a plurality of photo diodes (e.g., the photo diode 310 of FIG. 3) and generate data based on this.
  • a plurality of photo diodes e.g., the photo diode 310 of FIG. 3
  • one or more of a plurality of photodiodes in an electronic device may overflow.
  • the electronic device transmits the overflowing first signal to the first diffusion node (e.g., the first diffusion node 330 of FIG. 3). )) and output to a second diffusion node (e.g., the second diffusion node 340 in FIG. 3), and generate first data based on this.
  • the first diffusion node e.g., the first diffusion node 330 of FIG. 3
  • a second diffusion node e.g., the second diffusion node 340 in FIG. 3
  • the electronic device after outputting the first signal, the electronic device outputs the second signal stored in the plurality of photo diodes through the first diffusion node 330 and generates second data based on this. You can.
  • the electronic device may separately process the generated first data and second data and transmit them to an image processing device (eg, the image signal processor 260 of FIG. 2).
  • an image processing device eg, the image signal processor 260 of FIG. 2.
  • the electronic device may transmit the acquired first data and second data to the image processing device 260 so that each can be identified.
  • the electronic device may separate first data and second data into different channels (virtual channels) and transmit them to the image processing device 260.
  • the electronic device may transmit the first data and the second data to the image processing device 260 by including the first data and the second data in different areas allocated to different channels of the same image frame.
  • each channel allocated to a different area of the video frame may include an identifier indicating the channel in a specific position or field of the area.
  • the image processing device 260 may synthesize two pieces of data by allocating the received first data to the upper bits and allocating the second data to the lower bits. For example, if the first data is 8 bits and the second data is 10 bits, the image data synthesized by the image processing device 260 has the first data allocated to the upper 8 bits and the second data to the lower 10 bits. It may be allocated 18 bit data.
  • the electronic device may add an identifier to indicate which channel is assigned to the first data, for example, a first identifier or a first data identifier.
  • the electronic device may add an identifier to indicate which channel is assigned to the second data, for example, a second identifier or a second data identifier.
  • the electronic device may include first data and second data to which identifiers indicating different channel allocations are added, respectively, in one image frame and transmit them to the image signal device 260.
  • the electronic device processes the image by allocating a specified number of bits to the first data, separately from the second data, and additionally adding a bit (e.g., MSB 1bit) indicating the first data identifier. It can be transmitted to device 260.
  • a bit e.g., MSB 1bit
  • the electronic device allocates a specified number of bits to the second data, separately from the first data, and additionally processes the image by adding a bit (e.g., MSB 1bit) indicating the second data identifier. It can be transmitted to device 260.
  • a bit e.g., MSB 1bit
  • the image processing device 260 removes the bit representing the first data identifier from the received first data bit, removes the bit representing the second data identifier from the received second data bit, and then removes the bit representing the second data identifier from the received first data bit.
  • Two data can be combined by assigning a data bit to the upper bit of the second data bit.
  • an electronic device outputs a first signal corresponding to a signal overflowing from one or more of a plurality of photo diodes through the first diffusion node 330 and a second diffusion node, and then outputs a first signal corresponding to a signal that overflows from one or more of the plurality of photo diodes.
  • the signal stored in can be output as a second signal through the first diffusion node. Accordingly, for example, when the signal stored in one of the plurality of photo diodes overflows, the first signal corresponding to the first signal output from the overflowed photo diode through the first diffusion node and the second diffusion node
  • the first data may correspond to a value other than '0'.
  • the first data corresponding to the first signal output from the plurality of photodiodes through the first diffusion node and the second diffusion node is '0'. can respond.
  • the electronic device may compress the acquired first data and second data and transmit them to the image processing device 260.
  • the first data allocated to the first channel may have pixel data of mostly 0. Accordingly, the first data of the first channel can be prevented from outputting a significant amount of data through data compression.
  • the output data of the first channel can be compressed by recording the position and data only for the remaining data excluding the 0 value based on the entropy coding method.
  • FIG. 13 is an example of a flowchart for explaining an image data acquisition operation of an electronic device (e.g., the electronic device 101 of FIG. 1 or the electronic device 300 of FIG. 3) according to various embodiments.
  • an electronic device e.g., the electronic device 101 of FIG. 1 or the electronic device 300 of FIG. 3
  • a camera (eg, the camera module 180 of FIG. 1 or FIG. 2) is activated in operation 1301, and image data may be acquired as a capture operation through the camera is performed in operation 1303.
  • the capture operation of the camera may include a preview operation of acquiring and displaying an image at a specified period through the camera, and a camera exposure and data acquisition operation to generate image data.
  • the data acquired according to the capture operation is, as described above, first data VC0 generated based on the first signal overflowing from the photo diode and based on the second signal stored in the photo diode.
  • Second data VC1 may be generated.
  • the second data VC1 generated based on the second signal stored in the photo diode may be saturated and show a maximum value (e.g., a maximum value of 1023 in the case of 10 bits).
  • the electronic device may check whether the value of the second data VC1 represents the maximum value (eg, 1023).
  • the electronic device determines the signal based on the first signal overflowing from the photo diode in operation 1307. 10 bits ([9:0]) from low bit 0 to 9 bits are allocated to the generated first data (VC0), and 10 bits ([10]) are assigned an identifier indicating the first channel (e.g., value '1'). ) can be assigned.
  • the electronic device if the value of the second data VC1 is not the maximum value (e.g., 1023) (NO in operation 1305), in operation 1309, the electronic device generates the signal based on the second signal stored in the photo diode.
  • the second data (VC1) 10 bits ([9:0]) from the lower bits 0 to 9 are allocated, and 10 bits ([10]) are assigned an identifier (e.g., '0' value) indicating the second channel. Can be assigned.
  • the electronic device uses the first data (e.g., 10-bit data) generated in operation 1307 or the second data (e.g., 10-bit data) generated in operation 1309 with a channel identifier (e.g., 1 bit).
  • data can be transmitted to a processor such as an image processing device (e.g., application processor or image signal processor).
  • an electronic device e.g., the electronic device 300 of FIG. 3 includes one or more photodiodes (e.g., the photoelectric conversion unit 310 of FIG. 3) that converts an incident optical signal into an electrical signal and stores it. , a plurality of photodiodes (PD1, PD2, PD3, PD4) of FIGS. 4A, 4B, 5 or 9, or a plurality of photodiodes (PD1, PD2, ..., PD8) of FIG. 10, or a plurality of photodiodes (PD1, PD2, ..., PD8) of FIG. 11.
  • a plurality of photodiodes PD1, PD2, PD3, PD4 of FIGS. 4A, 4B, 5 or 9, or a plurality of photodiodes (PD1, PD2, ..., PD8) of FIG. 10
  • a plurality of photodiodes PD1, PD2, ..., PD8
  • Photodiodes (PD1, PD2,...PD16), diffusion nodes that store signals output from the one or more photodiodes (e.g., of FIGS. 3, 4A, 4B, 5, 9, 10, or 11) a first diffusion node (330 or FD1) and/or a second diffusion node (340 or FD2), and the one or more photo diodes, and a control circuit operatively coupled to the diffusion node (e.g., the control circuit of FIG.
  • control circuit outputs, through the diffusion node, a first signal in which an optical signal is incident on the one or more photodiodes and the stored signal overflows from the one or more photodiodes, and based on this, generate first data obtained by overflow, output a second signal stored in the one or more photodiodes through the diffusion node, generate second data based on this, and generate the first data and the second signal
  • the data may be processed to be differentiated, and may be set to be transmitted to an image processing device by including information for distinguishing the first data and the second data in the same video frame.
  • control circuit may be set to assign the first data and the second data to different channels and transmit them to the image processing device.
  • control circuit may be set to add an identifier indicating allocation to the different channel to the first data and the second data, respectively.
  • control circuit may be set to include the first data and the second data to which the identifiers are added, respectively, in the same video frame and transmit them to the image processing device.
  • control circuit may be set to allocate the first data and the second data to different areas of the same video frame.
  • control circuit is set to include an identifier indicating allocation to the different channel in a specific field of the area allocated to the first data and the area allocated to the second data of the video frame, respectively. It can be.
  • control circuit compares the value of the second data with a maximum value, assigns the first data to a designated data bit based on the second data being the maximum value, and assigns the second data to a designated data bit. Based on the data not being the maximum value, the second data may be set to be assigned to the designated data bit.
  • control circuit may be set to additionally add to the designated data bit a bit including an identifier indicating whether the data assigned to the designated data bit is the first data or the second data. You can.
  • the diffusion node includes a first diffusion node and a second diffusion node
  • the second diffusion node may have a capacity that is equal to or greater than the capacity of the first diffusion node
  • an electronic device e.g., the camera module 180 of FIG. 2 includes an image sensor (e.g., the image sensor 230 of FIG. 2 or the electronic device 300 of FIG. 3), and an image signal processor.
  • the image sensor includes one or more photodiodes (e.g., the photoelectric conversion unit 310 in FIG. 3, a plurality of photodiodes in FIGS. 4A, 4B, 5, or 9) that converts an incident optical signal into an electrical signal and stores it. (PD1, PD2, PD3, PD4), or a plurality of photodiodes (PD1, PD2,...PD8) in FIG.
  • a diffusion node that stores the output signal e.g., the first diffusion node 330 or FD1 and/or the second diffusion node 340 in FIGS. 3, 4A, 4B, 5, 9, 10, or 11) or FD2
  • a control circuit e.g., control circuit 320 of FIG. 3 operatively connected to the one or more photodiodes and the diffusion node.
  • the control circuit outputs, through the diffusion node, a first signal in which an optical signal is incident on the one or more photodiodes and the stored signal overflows from the one or more photodiodes, and based on this, a first signal obtained by overflow is provided.
  • Generating 1 data outputting a second signal stored in the one or more photodiodes through the diffusion node, generating second data based on this, processing the first data and the second data to be distinguished, and
  • the first data and the second data can be included in the same video frame along with information for distinguishing the second data and transmitted to the image signal processor.
  • the image signal processor may receive the first data and the second data, respectively, and generate image data based on them.
  • the image signal processor may be set to generate the image data by combining the first data and the second data.
  • the image signal processor may be set to generate the image data by allocating the first data to the upper bits and the second data to the lower bits.
  • the image signal processor is based on receiving data including a bit representing the first data in a designated data bit and a bit including an identifier representing the first data, including the identifier. It may be set to generate the image data by allocating bits representing the first data excluding bits to the upper bits and assigning the maximum value of the second data to the lower bits.

Landscapes

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Abstract

본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 전자 장치는 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드, 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드, 및 상기 하나 이상의 포토 다이오드, 및 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상기 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성하고, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고, 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 영상 프레임에 포함시켜 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정될 수 있다.

Description

이미지 데이터 획득을 위한 전자 장치 및 그 방법
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 이미지 데이터 획득을 위한 전자 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 전자 장치들은 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰은 기본적인 음성 통신 기능에 추가적으로, 근거리 무선 통신(예: 블루투스(bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 또는 NFC (near field communication) 등) 기능, 이동 통신(3G(generation), 4G, 5G 등) 기능, 음악 또는 동영상 재생 기능, 영상 촬영 기능, 또는 네비게이션 기능과 같은 다양한 기능을 제공할 수 있다.
전자 장치는 영상 촬영 기능을 제공하기 위해 전자 장치 내 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서를 구비하고, 이미지 센서로부터 획득된 이미지들을 이용하여 높은 동적 대역(HDR, high dynamic range) 영상을 생성하기 위한 기술을 개발하고 있다.
상술한 정보는 본 개시에 대한 이해를 돕기 위한 목적으로 하는 배경 기술(related art)로 제공될 수 있다. 상술한 내용 중 어느 것도 본 개시와 관련된 종래 기술(prior art)로서 적용될 수 있는지에 대하여 어떠한 주장이나 결정이 제기되지 않는다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드, 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드, 및/또는 상기 하나 이상의 포토 다이오드, 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상기 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제1 데이터를 생성할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상기 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일한 영상 프레임에 포함시켜 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 센서 및 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 이미지 센서는, 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드, 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드, 및 상기 하나 이상의 포토 다이오드, 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 영상 프레임에 포함시켜 상기 이미지 시그널 프로세서로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 각각 수신하고 이에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치의 방법은 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치의 방법은, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치의 방법은, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 영상 프레임에 포함시켜 이미지 처리 장치로 전송할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되거나 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른, 카메라 모듈을 예시하는 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따르면 전자 장치를 예시하는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 신호 획득을 위한 회로도의 예들을 도시한다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 신호 획득 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 신호를 획득하기 위한 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 데이터 처리 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 데이터 처리 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9, 도 10 및 도 11은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 신호를 획득하기 위한 회로의 동작의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 다양한 실시예에 따르면 전자 장치의 이미지 데이터 획득 동작을 설명하기 위한 흐름도의 일 예이다.
도 13은 다양한 실시예에 따르면 전자 장치의 이미지 데이터 획득 동작을 설명하기 위한 흐름도의 일 예이다.
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) 중 적어도 하나와 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.
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.
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, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈(180)을 예시하는 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 카메라 모듈(180)은 렌즈 어셈블리(210), 플래쉬(220), 이미지 센서(230), 이미지 스태빌라이저(240), 메모리(250)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(260)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 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.
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(230)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(230)는, 예를 들면, RGB 센서, BW(black and white) 센서, IR 센서, 또는 UV 센서와 같이 속성이 다른 이미지 센서들 중 선택된 하나의 이미지 센서, 동일한 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들, 또는 다른 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)에 포함된 각각의 이미지 센서는, 예를 들면, CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서를 이용하여 구현될 수 있다.
이미지 스태빌라이저(240)는 카메라 모듈(180) 또는 이를 포함하는 전자 장치(101)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(210)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(230)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(230)의 동작 특성을 제어(예: 리드 아웃(read-out) 타이밍을 조정 등)할 수 있다. 이는 촬영되는 이미지에 대한 상기 움직임에 의한 부정적인 영향의 적어도 일부를 보상하게 해 준다. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는, 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 그런 움직임을 감지할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. 메모리(250)는 이미지 센서(230)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 디스플레이 모듈(160)을 통하여 프리뷰될 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.
이미지 시그널 프로세서(260)는 이미지 센서(230)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(230))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(250)에 다시 저장 되거나 카메라 모듈(180)의 외부 구성 요소(예: 메모리(130), 디스플레이 모듈(160), 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))로 제공될 수 있다. 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 디스플레이 모듈(160)를 통해 표시될 수 있다.
일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(180)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈(180)들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 상기 복수의 카메라 모듈(180)들 중 적어도 하나는 전면 카메라이고, 적어도 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "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.
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.
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(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
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 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치(300)(예: 도 2의 이미지 센서(230))의 블록도의 예시이다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(300)는 광전 변환부(310), 제어 회로(320), 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 포함할 수 있다. 도 3은 전자 장치(300)의 일부 구성 요소를 도시할 수 있으며, 도시된 구성 요소는 일 예로서, 각 구성 요소는 동일한 기능을 갖는 복수개의 구성 요소를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 광전 변환부(310)는 광전 효과를 이용하여 빛을 전기신호로 변환하며, 예를 들어 복수개의 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들면 전자 장치(300)는 복수의 포토 다이오드(예: 4개 또는 8개 등)를 단위 화소로 동작하도록 구현할 수 있으며, 광전 변환부(310)는 단위 화소에 대응하는 복수개의 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 이하, 광전 변환부(310)는 포토 다이오드로도 칭할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 두 개 이상의 확산 노드를 포함할 수 있으며, 예시에서는 2개의 확산 노드(예: 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340))로 구현되었으나 실시예들은 이에 한정되지 않으며 확산 노드의 개수는 하나 또는 그 이상일 수 있다. 예를 들면 확산 노드의 개수가 하나로 구현되는 경우 이하 설명하는 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)의 구성 및 기능은 하나의 확산 노드로 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)는 상기 포토 다이오드(310)로부터 출력되는 신호를 수신하고 이에 대응하는 데이터를 생성하기 위한 구성 요소일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)는FD(floating diffusion) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면 제1 확산 노드(330)는 적어도 포토 다이오드(310)의 최대 커패시티(예: full well capacity, FWC)에 대응하는 커패시티를 가질 수 있다. 예를 들면 제2 확산 노드(340)는 포토 다이오드(310)의 커패시티 보다 적어도 같거나 큰 커패시티를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 포토 다이오드(310), 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)와 작동적으로 연결되어, 포토 다이오드(310)로부터 출력되는 신호가, 제1 확산 노드(330) 및/또는 제2 확산 노드(340)를 통해 출력되도록 제어하여 이에 대응하는 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 광 신호가 포토 다이오드(310)에 입사되어 전기 신호로 변환될 수 있으며, 포토 다이오드(310)로부터 출력된 신호는 제1 확산 노드(330) 및/또는 제2 확산 노드(340)로 출력되어, 제어 회로(320)에 의해 이에 대응하는 데이터(예: 디지털 신호)가 생성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는, 예를 들면 낮은 휘도의 광 신호가 포토 다이오드(310)에 입사됨에 따라, 포토 다이오드(310)에 저장된 신호를 제1 확산 노드(330)로 출력하도록 하고 이에 대응하는 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는, 예를 들면 높은 휘도의 광 신호가 포토 다이오드(310)로 입사됨에 따라, 포토 다이오드(310)로부터 오버 플로우된 제1 신호를 먼저 출력하고, 이후 포토 다이오드(310)에 저장된 제2 신호를 출력하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 포토 다이오드(310)에서 신호가 오버 플로우됨을 확인하고, 오버 플로우되는 제1 신호가 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)로 출력되도록 함으로써, 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 제1 신호를 출력하고 이에 대응하는 제1 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 포토 다이오드(310)로부터 오버 플로우된 제1 신호가 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 출력된 이후, 포토 다이오드(310)에 남은 신호를 제1 확산 노드(330)를 통해 제2 신호로 출력되도록 하고 이에 대응하는 제2 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)에 의해 획득되는 이미지는 상술한 바와 같이 획득된 제1 데이터 및 제2 데이터에 의해 동적 범위(DR, dynamic range)가, 예를 들면 가시 세계의 전 영역을 표현할 수 있도록, 확장될 수 있다. 여기서, 동적 범위란 이미지에서 휘도 표현이 가능한 범위를 나타내기 위해 사용되는 용어로서, 어두운 영역과 밝은 영역 간의 밝기 차이의 비(Ratio) 또는 밝기 표현이 가능한 범위를 나타낼 수 있다. 이미지 획득시 이미지 내에서 동적 범위가 넓고 암부로부터 명부에 이르기까지 밝기 표현이 잘 될수록 좋은 HDR(High Dynamic Range) 이미지를 얻을 수 있다.
예를 들면, 실제 가시 세계의 동적 범위는 일반적인 이미지 센서로 획득하는 영상의 범위보다 넓으며, 일반적인 이미지 센서는 시간적 또는 공간적으로 다수의 노출이 다른, 즉 밝기가 다른 영상 프레임들을 획득하고 합성함으로써 동적 범위(DR)를 확장하고 있다. 다만, 일반적인 이미지 센서로부터 획득되는 서로 다른 영상 프레임들은 시차 또는 공간차, 손떨림, 피사체의 움직임 등으로 인한 노이즈 및/또는 다량의 연산량과 같은 다양한 문제점이 있을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 전자 장치(300)는 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340) 구조를 통해, 2중 데이터 구조를 구현함으로써 암부와 명부 표현이 충분하도록 할 수 있으며, 시차, 공간차, 손떨림, 또는 피사체의 움직임 등으로 인한 노이즈를 줄일 수 있으며 연산량을 줄일 수 있다. 예를 들면 전자 장치(300)는 암부 표현을 위해 제1 확산 노드(330)를 이용할 수 있으며, 이미지의 명부 표현을 위해 제1 확산 노드(330)와 제2 확산 노드(340)를 이용함으로써 FWC(full well capacity)를 보다 크게 확장하여 명부가 포화되지 않도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(30)는 복수의 포토 다이오드에 대해 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 공유하도록 함으로써, 전자 장치(300)의 픽셀 크기에 큰 영향 없이 FWC(full well capacity)를 확장하는 효과를 나타낼 수 있으며, 이에 따라 이미지의 동적 범위를 높일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 포토 다이오드(310)에 저장되는 신호를, 예를 들면 2개의 동작을 통해, 출력하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 동작 1에서 포토 다이오드(310)로부터 오버 플로우된 신호에 해당하는 제1 신호를 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 출력하고, 동작 2에서 포토 다이오드(310)에 남은 신호를 제1 확산 노드(330)를 통해 제2 신호로 출력하도록 할 수 있다. 예를 들면, 포토 다이오드(310) 중 어느 하나의 포토 다이오드에 저장되는 신호가 오버 플로우되면, 해당 포토 다이오드로부터 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 동작 1에서 출력되는 제1 신호에 대응하는 제1 데이터는 '0'이 아닌 값에 대응할 수 있다. 예를 들면, 포토 다이오드(310) 중 어느 하나에 저장되는 신호가 오버 플로우되지 않은 경우, 해당 포토 다이오드로부터 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 동작 1에서 출력되는 제1 신호에 대응하는 제1 데이터는 '0'에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 출력되는 오버 플로우된 신호에 대응하는 제1 신호에 기초하여 생성된 제1 데이터 및 제1 확산 노드(330)를 통해 출력되는 제2 신호에 기초하여 생성된 데이터를 처리하여 이미지 데이터 처리 장치(예: 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260))로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 전자 장치(300)에 의해 획득된 데이터는 제1 데이터 및 제2 데이터를 각각 식별될 수 있도록 구별하여 이미지 시그널 프로세서(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제어 회로(320)는 제1 데이터 및 제2 데이터를 서로 다른 채널(virtual channel)로 분리하여 이미지 시그널 프로세서(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제어 회로(320)는 제1 데이터 및 제2 데이터를 동일한 영상 프레임의 서로 다른 영역 또는 위치에 각각 포함시켜 이미지 시그널 프로세서(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 각각 제1 데이터 식별자 및 제2 데이터 식별자를 부가하고, 동일한 영상 프레임에 포함시켜 이미지 시그널 프로세서(260)로 전송할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 이미지 신호 획득 회로도의 예들을 설명한다.
도 4a의 회로도(400)는, 전자 장치(300)의 이미지 신호 획득을 위한 일부 구성 요소를 도시할 수 있으며, 도시된 구성 요소는 일 예로서, 대체, 추가, 삭제 또는 변경이 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(300)의 회로도(400)는 예를 들면 단위 화소(예: 2x2 픽셀 구조)에 대응하는 회로 구조를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 전자 장치(300)는 회로도(400)에 도시된 단위 화소의 어레이를 포함할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 전자 장치(300)는 단위 화소에 포함된 복수의 포토 다이오드(예: 4개의 포토 다이오드)(PD1, PD2, PD3, PD4)에 대응하여 제1 플로팅 확산 노드(FD1)와 제2 플로팅 확산 노드(FD2)를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면 카메라(예: 도 1 또는 도 2의 카메라 모듈(180))의 동작에 따라 광 신호가 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 입사됨에 따라 이에 대응하여 전기적 신호(예: 전하)가 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 신호는 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 동작에 따라 제1 확산 노드(floating diffusion node)(FD1)로 전송될 수 있다. 이러한 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 동작에 따라 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)는 리셋될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 대해 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 배리어(barrier)를 낮춤으로써 광 신호가 입사됨에 따라 저장되는 전기적 신호가 오버 플로우되도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 확산 노드(floating diffusion node)(FD2)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 노광이 수행되는 동안 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는, 제1 확산 노드(FD1) 및/또는 제2 확산 노드(floating diffusion node)(FD2)로 전송될 수 있다. 이를 위해, 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 배리어(potential barrier)를 지정된 값으로 낮출 수 있으며, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(FD1)로 흐를 수 있다. 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(FD1)로 흐르고 확산 트랜스퍼 게이트(Tr)의 동작(예: 스위칭 동작)에 따라 제2 확산 노드(floating diffusion node)(FD2)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 확산 노드(FD2)는 예를 들어 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)의 커패시티 또는 제1 확산 노드(FD1) 보다 적어도 같거나 큰 커패시티를 갖도록 구현될 수 있다. 제2 확산 노드(FD2)가 큰 커패시티를 갖도록 구현함에 따라 명부에 대한 밝기 표현 범위가 보다 더 확장될 수 있다. 한편, 확산 노드가 하나로 구현되는 경우 확산 노드의 커패시티는 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)의 커패시티와 같거나 더 큰 커패시티를 갖도록 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 제2 신호는 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 동작에 따라 제1 확산 노드(FD1)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소스 팔로워(Source Follower) 구조(410)를 통해, 제1 확산 노드(FD1)와 제2 확산 노드(FD2)로부터 출력되는 제1 신호를 읽을(read out) 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소스 팔로워 구조(410)를 통해 제1 확산 노드(FD1)로부터 출력되는 제2 신호를 읽을(read out) 수 있다.
일 실시예에 따르면, 리셋 게이트(RG)의 동작을 통해 제1 확산 노드(FD1), 제2 확산 노드(FD2) 및/또는 제3 확산 노드(예: 도 4b의 제3 확산 노드(FD3))를 리셋시키도록 할 수 있다.
도 4b의 회로도(450)는, 전자 장치(300)의 이미지 신호 획득을 위한 일부 구성 요소를 도시할 수 있으며, 도시된 구성 요소는 일 예로서, 대체, 추가, 삭제 또는 변경이 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(300)의 회로도(450)는 예를 들면 단위 화소 (예: 2x2 픽셀 구조)에 대응하는 회로 구조를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 전자 장치(300)는 회로도(450)에 도시된 단위 화소의 어레이를 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 전자 장치(300)는 단위 화소에 포함된 복수의 포토 다이오드(예: 4개의 포토 다이오드)(PD1, PD2, PD3, PD4)에 대응하여 제1 플로팅 확산 노드(FD1)와 제2 플로팅 확산 노드(FD2)를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면 카메라(예: 도 1 또는 도 2의 카메라 모듈(180))의 동작에 따라 광 신호가 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 입사됨에 따라 이에 대응하여 전기적 신호(예: 전하)가 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 신호는 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 동작에 따라 제1 확산 노드(floating diffusion node)(FD1) 및/또는 제2 확산 노드(FD2)로 전송될 수 있다. 이러한 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4) 및/또는 리셋 게이트(RG)의 동작에 따라 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)는 리셋될 수 있다.
도 4b의 회로도(450)는 도 4a의 회로도(400)에 대해 추가로 제3 확산 노드(FD3) 구조를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 제1 확산 노드(FD1)와는 컨버전 게인(conversion gain)이 다른 제3 확산 노드(FD3)를 추가하여 이미지의 동적 범위를 추가로 확장할 수 있다. 예를 들면, 오버 플로우된 제1 신호는 제3 확산 노드(FD3)로는 전송되지 않을 수 있다. 예를 들면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 제2 신호는, DCG(double conversion gain) 게이트 구조를 통해, 제1 확산 노드(FD1)와 제3 확산 노드(FD3)로 나뉘어 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 대해 커패시티 이상의 광 신호가 입사됨에 따라 저장되는 전기적 신호가 오버 플로우될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 배리어를 낮춤에 따라, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(FD1)로 흐를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 노광이 수행되는 동안 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(FD1) 및/또는 제2 확산 노드(floating diffusion node)(FD2)로 전송되도록 할 수 있다. 이를 위해, 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 배리어(potential barrier)를 지정된 값으로 낮출 수 있다. 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(FD1)로 흐르고 확산 트랜스퍼 게이트(Tr)의 동작(예: 스위칭 동작)에 따라 제2 확산 노드(floating diffusion node)(FD2)로 흐르도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 확산 노드(FD2)는 예를 들어 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)의 커패시티 보다 큰 커패시티를 갖도록 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 제2 신호는 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4)의 동작에 따라 제1 확산 노드(FD1)로 전송될 수 있으며, 트랜스퍼 게이트(DCG Tr)의 동작(예: 스위칭 동작)에 따라 제3 확산 노드(FD3)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소스 팔로워(Source Follower) 구조(460)를 통해, 제1 확산 노드(FD1)와 제2 확산 노드(FD2)로부터 출력되는 제1 신호를 읽을(read out) 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소스 팔로워 구조(460)를 통해 제1 확산 노드(FD1) 및 제3 확산 노드(FD3)로부터 출력되는 제2 신호를 읽을(read out) 수 있다.
일 실시예에 따르면, 리셋 게이트(RG)의 동작을 통해 제1 확산 노드(FD1), 제2 확산 노드(FD2) 및/또는 제3 확산 노드(FD3)를 리셋시키도록 할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 이미지 신호 획득 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(300)의 이미지 신호를 획득하기 위한 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a는 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4) 중 하나의 포토 다이오드(PD)로부터 신호가 오버 플로우되는 실시예를 나타낼 수 있으며, 도 6b는 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4) 중 하나의 포토 다이오드(PD)에 신호가 저장되어 오버 플로우되지 않는 실시예를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 도 5의 회로도들은 예를 들면 도 4a에 도시된 회로도(400)를 예를 들어 설명할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 도 4b에 도시된 회로도(450)의 동작에 대한 설명에도 적용될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 노출 시간이 길어지거나 고 휘도의 광으로 인해 일부 포토 다이오드(PD)에 커패시티 이상의 광 신호가 입사됨에 따라, 포토 다이오드(PD)에 저장되는 전기적 신호가 오버 플로우될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 5의 회로도 (a)에 도시된 바와 같이, 포토 다이오드(PD)로부터 오버플로우된 제1 신호는 제1 확산 노드(floating diffusion node) (FD1) 및 제2 확산 노드 (FD2)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6a의 (a)에서 광 신호는 포토 다이오드(PD)에 의해 전기적 신호(601)로 변환될 수 있다.
도 6a의 (b)에서, 포토 다이오드(PD)에 의해 변환된 전기적 신호 중, 포토 다이오드(PD)의 커패시티를 넘지 않는 범위의 제2 신호(602)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 배리어에 의해 포토 다이오드(PD)에 저장될 수 있다.
도 6a의 (b)에서, 포토 다이오드(PD)에 의해 변환된 전기적 신호 중 포토 다이오드(PD)의 커패시티를 초과하는 제1 신호(603)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 배리어를 넘어 오버 플로우되어 제1 확산 노드(floating diffusion node) (FD1)로 전송될 수 있으며, 확산 트랜스퍼 게이트(Tr)의 동작에 따라 제2 확산 노드 (FD2)로도 전송될 수 있다.
도 5의 회로도 (b)를 참조하면, 소스 팔로워 구조(510)를 통해 제1 확산 노드(FD1)와 제2 확산 노드(FD2)로부터 제1 신호(603)를 읽을(read out) 수 있다. 이후, 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 확산 노드(FD2)는 리셋될 수 있다.
도 5의 회로도 (c)를 참조하면, 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4) 중 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 신호는 복수의 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4) 중 하나 이상의 동작에 의해 제1 확산 노드(FD1)로 전송될 수 있다.
도 6a의 (c) 및 (d)를 참조하면, 포토 다이오드(PD)에 저장된 제2 신호(602)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 동작에 따라 제1 확산 노드(FD1)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소스 팔로워 구조(510)를 통해, 제1 확산 노드(FD1)로부터 출력되는 제2 신호(602)를 읽을(read out) 수 있다.
도 6b는, 도 5의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4) 중 하나의 포토 다이오드(PD)에 신호가 저장되고, 오버 플로우되지 않는 실시예를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저 휘도의 광으로 인해 일부 포토 다이오드(PD)에 커패시티 이내의 광 신호가 입사됨에 따라, 포토 다이오드(PD)에 전기적 신호가 충분히 저장되고, 전기적 신호가 오버 플로우되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6b의 (a)에서 광 신호는 포토 다이오드(PD)에 의해 전기적 신호(611)로 변환될 수 있다.
도 6b의 (b)에서, 포토 다이오드(PD)에 의해 변환된 전기적 신호는, 포토 다이오드(PD)의 커패시티를 넘지 않는 범위로서 트랜스퍼 게이트(TG)의 배리어에 의해 포토 다이오드(PD)에 모두 저장될 수 있다.
도 6b의 (b)에서, 포토 다이오드(PD)에 의해 변환된 전기적 신호 중 포토 다이오드(PD)의 커패시티를 초과하는 신호가 없어 트랜스퍼 게이트(TG)의 배리어를 넘어 오버 플로우되는 신호는 없으며, 제1 확산 노드(floating diffusion node) (FD1) 및 제2 확산 노드 (FD2)로 신호가 전송되지 않음에 따라, 이 경우 오버 플로우되는 제1 신호(612)에 대응하는 값은 '0'으로 설정될 수 있다.
도 6b의 (c) 및 (d)를 참조하면, 포토 다이오드(PD)에 저장된 신호(611)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 동작에 따라 제1 확산 노드(FD1)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소스 팔로워 구조(510)를 통해, 제1 확산 노드(FD1)로부터 출력되는 신호를 제2 신호(611)로 읽을(read out) 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 이미지 데이터 처리 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)의 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(320))는 광 신호가 포토 다이오드(예: 도 3의 포토 다이오드(310))에 입사되어 변환된 전기 신호를 제1 확산 노드(예: 도 3의 제1 확산 노드(330)) 및/또는 제2 확산 노드(예: 도 3의 제2 확산 노드(340))로 출력하고, 이에 대응하는 데이터(예: 디지털 신호)를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는, 예를 들면 낮은 휘도의 광 신호가 포토 다이오드(310)에 입사됨에 따라, 포토 다이오드(310)에 저장된 신호를 제1 확산 노드(330)로 출력하도록 하고 이에 대응하는 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는, 예를 들면 높은 휘도의 광 신호가 포토 다이오드(310)로 입사됨에 따라, 포토 다이오드(310)로부터 오버 플로우된 제1 신호를 예를 들면 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 출력하여 이에 대응하는 제1 데이터(FD1+FD2)를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 오버 플로우된 제1 신호에 대응하는 제1 데이터 생성 이후, 포토 다이오드(310)에 저장된 제2 신호를 제1 확산 노드(330)를 통해 출력하여 이에 대응하는 제2 데이터(FD1)를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제어 회로(320)는 제1 데이터 및 제2 데이터를 서로 다른 버추얼 채널(virtual channel)로 분리하여 이미지 시그널 프로세서(260)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드(340)를 통해 출력된 명부를 표현할 수 있는 데이터(예: 제1 데이터(FD1+FD2))는 제1 채널(VC0)로 출력할 수 있으며, 암부를 표현할 수 있는 데이터(예: 제2 데이터(FD1))는 제2 채널(VC1)으로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제어 회로(320)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 데이터 및 제2 데이터를 동일한 영상 프레임의 서로 다른 영역에 각각 포함시켜 이미지 처리 장치(예: 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260))로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(320)는 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 각각 제1 채널(VC0) 및 제2 채널(VC1)에 각각 할당할 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 영상 프레임은 제1 채널(VC0) 및 제2 채널(VC1)이 각각 번갈아 각 행에 포함되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 첫번째 행(701) 및 세번째 행(703)에 제1 채널(VC0)을 할당하고, 두번째 행(702) 및 네번째 행(704)에 제2 채널(VC1)이 할당될 수 있다.
일 실시예에 따르면 영상 프레임의 특정 영역에 각각 할당된 각각의 데이터에 대한 채널을 나타내는 식별자를 해당 특정 영역의 특정 위치 또는 필드에 나타낼 수 있다. 예를 들어 영상 프레임의 각 행의 첫번째 필드(705)는 각각 제1 채널(VC0) 또는 제2 채널(VC1)임을 나타낼 수 있는 식별자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 각 채널의 영상 데이터는 각각 픽셀 데이터 영역(706)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터를 첫번째 행(701) 또는 세번째 행(703)의 픽셀 데이터 영역(706)에 포함시킬 수 있으며, 해당 픽셀 데이터 영역(706)에 포함된 데이터가 제1 채널(VC0) 데이터임을 나타내는 식별자를, 해당 행(701) 또는 (703)의 특정 위치 또는 필드(705)에 포함시킬 수 있다.
이상, 데이터들을 채널 식별자, 예를 들어 제1 채널(VC0) 또는 제2 채널(VC1)으로 분류하고 동일한 프레임 내에서 출력하는 예를 설명하였으나, 채널 식별자는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 프레임 출력시 DT(data type)을 변경함으로써 상술한 채널 식별자와 같이 데이터를 구별하도록 할 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 각각 제1 채널 및 제2 채널에 할당하는 경우에도, 영상 프레임 내에서 별도의 영역을 할당하지 않고 픽셀 데이터 영역(716)에 포함시켜 영상 프레임을 구성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 프레임 필드에는 채널을 나타내는 식별자가 포함되지 않을 수 있으며, 영상 프레임 내에서 영역이 구분되지 않고 제1 데이터 및 제2 데이터가 예를 들면 동일한 영역에 포함될 수 있다. 이 경우, 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 각각 해당 데이터가 제1 채널 또는 제2 채널 중 어느 채널에 할당되는지를 나타내는 식별자를, 예를 들면 각 데이터의 최상위 비트에, 표시할 수 있다. 예를 들면 제1 데이터 및 제2 데이터 각각에 대해 제1 채널에 할당됨을 나타내는 제1 데이터 식별자 및 제2 채널에 할당됨을 나타내는 제2 데이터 식별자를, 예를 들면 각 데이터의 최상위 비트에, 별도로 부가하고, 동일한 영상 프레임 내에 포함시켜 이미지 시그널 프로세서(260)로 전송할 수 있다. 이 경우, 제1 데이터 및 제2 데이터는 첫번째 행(711) 또는 두번째 행(712)을 구분하지 않고, 임의의 행의 픽셀 데이터 영역(716)에 포함될 수 있으며, 영상 프레임의 각 행의 개별 필드(715)에는 별도로 할당되는 채널을 나타내는 식별자를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 촬상되는 이미지 전체 영역에서 오버 플로우가 발생하지 않으면, 제1 채널(VC0)에 할당되는 제1 데이터는 대부분 0의 픽셀 데이터를 가질 수 있다. 따라서, 제1 채널(VC0)의 제1 데이터는 데이터 압축을 통해 상당량의 데이터를 출력하지 않도록 할 수 있다. 예를 들면 엔트로피 코딩 방식에 기초하여 0값을 제외한 나머지 데이터에 대해서만 위치 및 데이터를 기록하는 방식으로 제1 채널(VC0) 프레임의 출력 데이터를 압축할 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 이미지 데이터 처리 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 각각 해당 데이터가 제1 채널 또는 제2 채널 중 어느 채널에 할당되는지를 나타내는 식별자를 표시할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 데이터를 표시하기 위해, 예를 들면 10개의 비트가 할당되고, 제1 데이터의 채널 식별자를 표시하기 위해 예를 들면 1bit가 할당될 수 있다. 할당된 11개의 비트 중 하위 10개의 비트[219:210]를 통해 제1 데이터를 표시하고, 상위 1개 비트(801)에는 제1 데이터를 나타내는 식별자(예: 1)를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제1 데이터가 0이 아닌 값으로 출력되면, 해당 포토 다이오드에서 오버플로우가 발생한 경우에 해당하며, 제2 데이터가 포화된 값으로 최대 값이되어 일정하므로 제2 데이터에는 비트를 할당하지 않을 수 있고, 해당 포토 다이오드의 픽셀 값은 제1 데이터 값을 나타내는 11개의 비트 만으로도 나타낼 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 데이터를 표시하기 위해, 예를 들면 10개의 비트가 할당되고, 제2 데이터의 채널 식별자를 표시하기 위해 예를 들면 1bit가 할당될 수 있다. 할당된 11개의 비트 중 하위 10개의 비트[29:20]를 통해 제2 데이터를 표시하고, 상위 1개 비트(802)에는 제2 데이터를 나타내는 식별자(예: 0)를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따르면 포토 다이오드에서 오버플로우가 발생하지 않으면 제2 데이터가 포화된 값이 아닌 값으로 출력되어, 제1 데이터가 0인 특정 값으로 출력될 수 있으며, 이경우 오버플로우된 전하 값을 나타내는 제2 데이터의 픽셀 데이터는 0에 해당하여, 해당 포토 다이오드의 픽셀 값은 제2 데이터 값을 나타내는 10개의 비트 만으로 나타낼 수 있다.
도 8은 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 각각 10개의 비트 및 채널 식별자 1개 비트를 할당하여, 데이터를 표시하고 채널을 분리하는 예를 설명하였으나, 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 각 채널에 대해 N개의 비트를 할당하거나 각 채널의 데이터에 서로 다른 비트를 할당할 수도 있다. 예를 들어, 제1 채널(VC0) 데이터에 8bit, 제2 채널(VC1) 데이터에 10bit를 각각 할당할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 두 개의 서로 다른 채널로 분리되어 전송된 제1 채널(VC0)의 제1 데이터 및 제2 채널(VC1)의 제2 데이터에 대해, 이미지 처리 장치(260)는 예를 들면 전체 데이터 비트에서 제1 채널(VC0)의 제1 데이터를 상위 비트(most significant bit)에 할당하고, 제2 채널(VC1)의 제2 데이터를 하위 비트(least significant bit)로 할당하여 두 채널의 데이터를 합성할 수 있다. 예를 들면 제1 채널(VC0)의 제1 데이터가 8bit이고 제2 채널(VC1)의 제2 데이터가 10bit인 예에서, 상위 8bit에 제1 데이터를 할당하고 하위 10bit에 제2 데이터를 할당함으로써 두 채널의 데이터가 합성되어 18bit의 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 도 8의 예에서는, 상위 10bit에 제1 데이터의 10개 bit [219:210]가 할당되고, 하위 10bit에 제2 데이터의 10개 bit [29: 20]이 할당됨으로써 두 채널의 데이터가 합성되어 20bit의 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터가 포화된 값으로 최대 값이되어 일정하여 제2 데이터에는 비트가 할당되지 않고, 제1 데이터 값과 제1 데이터임을 나타내는 1개의 비트를 포함하는 11개의 비트를 수신하면, 이미지 처리 장치는 제1 데이터 임을 나타내는 1개의 비트를 제외한 나머지 10개의 비트의 제1 데이터를 상위 비트에 할당하고 하위 10개 비트에 제2 데이터의 최대값 10개 비트를 할당하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터가 포화되지 않은 값으로 제2 데이터 값과 제2 데이터임을 나타내는 1개의 비트를 포함하는 11개의 비트를 수신하면, 이미지 처리 장치는 제2 데이터 임을 나타내는 1개의 비트를 제외한 나머지 10개의 비트의 제2 데이터를 하위 비트에 할당하고 상위 10개 비트에 제1 데이터의 값으로 0을 할당하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면 이미지 처리 장치(260)는, 예를 들면 프리뷰 영상 출력시 제2 채널(VC1)의 제2 데이터에 기초하여 SDR(standard dynamic range) 영상을 출력할 수 있으며, 실제 이미지 캡쳐시에는 2개의 채널 데이터, 제1 채널(VC0) 및 제2 채널(VC1)의 2개 채널 데이터를 합성하여 HDR 영상을 획득할 수 있다. 여기서, SDR 영상은 영상의 동적 범위를 확장하지 않은 영상을 의미할 수 있으며, HDR 영상을 구현하기 위해 제1 데이터 및 제2 데이터를 합성하지 않고, 예를 들면 제2 데이터만를 사용하여 출력하는 영상일 수 있다.
도 9, 도 10 및 도 11은 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 이미지 신호를 획득하기 위한 회로의 동작의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 실시예들은 예를 들면 고감도 픽셀 및/또는 고감도 컬러 픽셀에 대해서도 적용될 수 있다. 예를 들면 고감도 픽셀의 경우 높은 감도로 인해 다른 컬러 또는 다른 픽셀에 비해 쉽게 포화될 수 있어, 명부 표현에 제약이 발생할 수 있다
일 실시예에 따르면, 고감도 픽셀에 대해 예를 들면 각 2x2 형태의 픽셀 구조가 확산 노드를 공유하도록 할 수 있다.
도 9를 참조하면, (a)의 각각의 2x2 형태의 픽셀 구조(901)에 대해, (c)에 도시된 바와 같이, 2개의 확산 노드, 즉 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 확산 노드(FD2)가 공유될 수 있다. 따라서, RGBG 픽셀 구조(901)에서 예를 들면 쉽게 포화되는 그린 픽셀(green pixel)이 포화되면, 대응하는 포토 다이오드(PD2, PD3)로부터 오버 플로우된 제1 신호가 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 화산 노드(FD2)를 통해 출력되어 제1 데이터가 생성될 수 있다. 이후 각 픽셀의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 제2 신호는 제1 확산 노드(FD1)를 통해 출력되어 제2 데이터가 생성될 수 있다.
도 9의 (b)의 RGBW 픽셀 구조(902)에서 쉽게 포화되는 화이트 픽셀(white)이 포화되면, (d)의 대응하는 포토 다이오드(PD3)로부터 오버 플로우된 제1 신호가 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 화산 노드(FD2)를 통해 출력되어 제1 데이터가 생성될 수 있다. 이후 각 픽셀의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)에 저장된 제2 신호는 제1 확산 노드(FD1)를 통해 출력되어 제2 데이터가 생성될 수 있다.
일 실시예에 따르면 특정 픽셀에서 포화되는 경우 다른 픽셀에서 동시에 포화되지 않도록 자동 노출(auto exposure)의 노출 시간을 조정하여 설정할 수 있다.
도 10을 참조하면, (a)의 각각의 2x4 형태의 픽셀 구조(1001) 및 (b)의 각각의 4x2 형태의 픽셀 구조(1002)에 대해, (c)에 도시된 바와 같이, 2개의 확산 노드, 즉 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 확산 노드(FD2)가 공유될 수 있다.
따라서, 픽셀 구조(1001) 또는 픽셀 구조(1002)에서, 예를 들면 2x2 그린 픽셀이 포화되면, 대응하는 포토 다이오드(PD5, PD6, PD7, PD8)에서 오버 플로우된 제1 신호가 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 화산 노드(FD2)를 통해 출력되어 제1 데이터가 생성될 수 있다. 이후 각 픽셀의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, PD7, PD8)에 저장된 제2 신호는 제1 확산 노드(FD1)를 통해 출력되어 제2 데이터가 생성될 수 있다.
도 11을 참조하면, (a)의 각각의 4x4 형태의 픽셀 구조(1101)에 대해, (b)에 도시된 회로 구조가 2개씩 대응될 수 있다. 예를 들면 (a)의 4x4 형태의 픽셀 구조(1101)의 절반의 2x4 형태의 픽셀 구조가 각각 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 2개의 확산 노드, 즉 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 확산 노드(FD2)를 공유하는 구조에 대응될 수 있다.
따라서, 픽셀 구조(1101)에서 4x4 그린 픽셀이 포화되면, 대응하는 2개의 회로에서 각각의 포토 다이오드(PD1, PD2, …, PD7, PD8) 및/또는 포토 다이오드(PD9, PD10, …PD15, PD16)에서 오버 플로우된 제1 신호가 제1 확산 노드(FD1) 및 제2 화산 노드(FD2)를 통해 출력되어 제1 데이터가 생성될 수 있다.
도 12는 다양한 실시예에 따르면 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 이미지 데이터 획득 동작을 설명하기 위한 흐름도의 일 예이다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 복수의 포토 다이오드(예: 도 3의 포토 다이오드(310))를 통해 광 신호를 전기적 신호로 변환하고 이에 기초하여 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치의 복수의 포토 다이오드 중 하나 이상이 오버 플로우될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 동작 1201에서, 복수의 포토 다이오드 중 하나 이상이 오버 플로우됨에 기초하여, 오버 플로우되는 제1 신호를 제1 확산 노드(예: 도 3의 제1 확산 노드(330)) 및 제2 확산 노드(예: 도 3의 제2 확산 노드(340))로 출력되도록 하고, 이에 기초하여 제1 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 동작 1203에서, 제1 신호 출력 이후 복수의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 제1 확산 노드(330)를 통해 출력되도록 하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 동작 1205에서, 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터를 구별되도록 처리하여 이미지 처리 장치(예: 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260))으로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 획득된 제1 데이터 및 제2 데이터를 각각 식별될 수 있도록 구별하여 이미지 처리 장치(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 전자 장치는 제1 데이터 및 제2 데이터를 서로 다른 채널(virtual channel)로 분리하여 이미지 처리 장치(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 전자 장치는 제1 데이터 및 제2 데이터를 동일한 영상 프레임의 서로 다른 채널에 할당된 서로 다른 영역에 각각 포함시켜 이미지 처리 장치(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 영상 프레임의 서로 다른 영역에 각각 할당된 각각의 채널은 해당 채널을 나타내는 식별자를 해당 영역의 특정 위치 또는 필드에 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 이미지 처리 장치(260)는 수신된 제1 데이터를 상위 비트에 할당하고 제2 데이터를 하위 비트에 할당함으로써 두 개의 데이터를 합성할 수 있다. 예를 들면 제1 데이터가 8bit이고, 제2 데이터가 10bit 데이터인 경우, 이미지 처리 장치(260)에 의해 합성된 이미지 데이터는 상위 8비트에 제1 데이터가 할당되고 하위 10비트에 제2 데이터가 할당된 18bit 데이터일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 제1 데이터에 대해 어느 채널에 할당되었는지를 각각 나타내기 위한 식별자, 예를 들어 제1 식별자 또는 제1 데이터 식별자를 부가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 제2 데이터에 대해 어느 채널에 할당되었는지를 나타내기 위한 식별자, 예를 들어 제2 식별자 또는 제2 데이터 식별자를 부가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 각각 상이한 채널 할당을 나타내는 식별자가 부가된 제1 데이터 및 제2 데이터를, 하나의 영상 프레임에 포함시켜 이미지 신호 장치(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 제1 데이터에 대해, 제2 데이터와는 별개로, 지정된 개수의 비트를 할당하고 추가로 제1 데이터 식별자를 나타내는 비트(예: MSB 1bit)를 부가하여 이미지 처리 장치(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 제2 데이터에 대해, 제1 데이터와는 별개로, 지정된 개수의 비트를 할당하고 추가로 제2 데이터 식별자를 나타내는 비트(예: MSB 1bit)를 부가하여 이미지 처리 장치(260)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면 이미지 처리 장치(260)는 수신된 제1 데이터 비트로부터 제1 데이터 식별자를 나타내는 비트를 제거하고, 수신된 제2 데이터 비트로부터 제2 데이터 식별자를 나타내는 비트를 제거한 후, 제1 데이터 비트를 제2 데이터 비트의 상위 비트에 할당하여 두 개의 데이터를 합성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 복수의 포토 다이오드 중 하나 이상으로부터 오버 플로우된 신호에 해당하는 제1 신호를 제1 확산 노드(330) 및 제2 확산 노드를 통해 출력하고, 이어서 복수의 포토 다이오드에 저장된 신호를 제1 확산 노드를 통해 제2 신호로 출력하도록 할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 복수의 포토 다이오드 중 어느 하나의 포토 다이오드에 저장되는 신호가 오버 플로우되면, 오버 플로우된 포토 다이오드로부터 제1 확산 노드 및 제2 확산 노드를 통해 출력된 제1 신호에 대응하는 제1 데이터는 '0'이 아닌 값에 대응할 수 있다. 예를 들면, 복수의 포토 다이오드에 저장되는 신호가 오버 플로우되지 않은 경우, 복수의 포토 다이오드로부터 제1 확산 노드 및 제2 확산 노드를 통해 출력되는 제1 신호에 대응하는 제1 데이터는 '0'에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 획득된 제1 데이터 및 제2 데이터를 압축하여 이미지 처리 장치(260)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 이미지 전체 영역에서 오버 플로우가 발생한 경우가 아니면, 제1 채널에 할당되는 제1 데이터는 대부분 0의 픽셀 데이터를 가질 수 있다. 따라서, 제1 채널의 제1 데이터는 데이터 압축을 통해 상당량의 데이터를 출력하지 않도록 할 수 있다. 예를 들면 엔트로피 코딩 방식에 기초하여 0값을 제외한 나머지 데이터에 대해서만 위치 및 데이터를 기록하는 방식으로 제1 채널의 출력 데이터를 압축할 수 있다.
도 13은 다양한 실시예에 따르면 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 3의 전자 장치(300))의 이미지 데이터 획득 동작을 설명하기 위한 흐름도의 일 예이다.
다양한 실시예에 따르면, 동작 1301에서 카메라(예: 도 1 또는 도 2의 카메라 모듈(180))이 활성화되고, 동작 1303에서 카메라를 통한 캡처 동작이 수행됨에 따라 이미지 데이터가 획득될 수 있다. 카메라의 캡처 동작은 카메라를 통해 지정된 주기로 이미지를 획득하여 디스플레이하는 프리뷰 동작 및 이미지 데이터 생성을 위한 카메라 노출 및 데이터 획득 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캡처 동작에 따라 획득되는 데이터는 상술한 바와 같이, 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호에 기초하여 생성되는 제1 데이터(VC0) 및 포토 다이오드에 저장된 제2 신호에 기초하여 제2 데이터(VC1)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 포토 다이오드가 오버 플로우되면, 해당 포토 다이오드에 저장된 제2 신호에 기초하여 생성되는 제2 데이터(VC1)는 포화되어 최대값(예: 10bit의 경우 최대값 1023)을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 동작 1305에서, 제2 데이터(VC1) 값이 최대값(예: 1023)을 나타내는지 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 제2 데이터(VC1) 값이 최대값(예: 1023)을 나타내는 경우(동작 1305의 YES), 동작 1307에서, 포토 다이오드로부터 오버 플로우된 제1 신호에 기초하여 생성된 제1 데이터(VC0)에 대해 하위 비트 0bit 부터 9bit까지의 10bit ([9:0])를 할당하고, 10bit ([10])에는 제1 채널임을 나타내는 식별자(예: '1' 값)을 할당할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 제2 데이터(VC1) 값이 최대값(예: 1023)이 아닌 경우(동작 1305의 NO), 동작 1309에서, 포토 다이오드에 저장된 제2 신호에 기초하여 생성된 제2 데이터(VC1)에 대해 하위 비트 0bit 부터 9bit까지의 10bit ([9:0])를 할당하고, 10bit ([10])에는 제2 채널임을 나타내는 식별자(예: '0'값)을 할당할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 동작 1311에서, 동작 1307에서 생성된 제1 데이터 (예: 10bit 데이터) 또는 동작 1309에서 생성된 제2 데이터 (예: 10bit 데이터)를 각각 채널 식별자 (예: 1bit 데이터)와 함께 이미지 처리 장치와 같은 프로세서(예: application processor 또는 image signal processor)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는, 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드(예: 도 3의 광전 변환부(310), 도 4a, 도 4b, 도 5 또는 도 9의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4), 또는 도 10의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, …, PD8) 또는 도 11의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2,…PD16)), 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드(예: 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5, 도 9, 도 10 또는 도 11의 제1 확산 노드(330 또는 FD1) 및/또는 제2 확산 노드(340 또는 FD2)), 및 상기 하나 이상의 포토 다이오드, 및 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(320))를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성하고, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고, 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 영상 프레임에 포함시켜 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 서로 상이한 채널에 할당하여 상기 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 대해 상기 상이한 채널에 할당됨을 나타내는 식별자를 각각 부가하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로는, 상기 식별자가 각각 부가된 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를, 동일한 영상 프레임에 포함시켜 상기 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 동일한 영상 프레임의 서로 다른 영역에 각각 할당하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 영상 프레임의 상기 제1 데이터가 할당된 영역 및 상기 제2 데이터가 할당된 영역의 특정 필드에 상기 상이한 채널에 할당됨을 나타내는 식별자를 각각 포함시키도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 제2 데이터의 값을 최대값과 비교하고, 상기 제2 데이터가 최대값임에 기초하여, 상기 제1 데이터를 지정된 데이터 비트에 할당하고, 상기 제2 데이터가 최대값이 아님에 기초하여, 상기 제2 데이터를 상기 지정된 데이터 비트에 할당하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 지정된 데이터 비트에 할당된 데이터가 상기 제1 데이터인지 또는 상기 제2 데이터인지를 나타내는 식별자를 포함하는 비트를 상기 지정된 데이터 비트에 추가로 부가하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 확산 노드는 제1 확산 노드 및 제2 확산 노드를 포함하고, 상기 제2 확산 노드는 상기 제1 확산 노드의 커패시티와 같거나 큰 커패시티를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 2의 카메라 모듈(180))는, 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230) 또는 도 3의 전자 장치(300)), 및 이미지 시그널 프로세서(예: 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260))를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서는, 입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드(예: 도 3의 광전 변환부(310), 도 4a, 도 4b, 도 5 또는 도 9의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4), 또는 도 10의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2, …PD8) 또는 도 11의 복수의 포토 다이오드(PD1, PD2,…PD16)), 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드(예: 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5, 도 9, 도 10 또는 도 11의 제1 확산 노드(330 또는 FD1) 및/또는 제2 확산 노드(340 또는 FD2)), 및 상기 하나 이상의 포토 다이오드, 및 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(320))를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성하고, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 영상 프레임에 포함시켜 상기 이미지 시그널 프로세서로 전송할 수 있다. 상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 각각 수신하고 이에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 합성하여 상기 이미지 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터를 상위 비트에 할당하고, 상기 제2 데이터를 하위 비트에 할당하여 상기 이미지 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이미지 시그널 프로세서는, 지정된 데이터 비트에 상기 제1 데이터를 나타내는 비트와 상기 제1 데이터임을 나타내는 식별자를 포함하는 비트를 포함하는 데이터를 수신함에 기초하여, 상기 식별자를 포함하는 비트를 제외한 상기 제1 데이터를 나타내는 비트를 상기 상위 비트에 할당하고 상기 하위 비트에 상기 제2 데이터의 최대값을 할당하여 상기 이미지 데이터를 생성하도록 설정될 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 실시 예들은 기술 내용을 쉽게 설명하고 이해를 돕기 위한 예로서 제시한 것일 뿐이며, 본 문서에 개시된 기술의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 문서에 개시된 기술의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 문서에 개시된 다양한 실시 예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 전자 장치에 있어서,
    입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드;
    상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드; 및
    상기 하나 이상의 포토 다이오드 및 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성하고,
    상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하고,
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고, 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일한 영상 프레임에 포함시켜 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정된
    전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 서로 상이한 채널에 할당하여 상기 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정된 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 대해 상기 상이한 채널에 할당됨을 나타내는 상이한 식별자를 각각 부가하도록 설정된 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 상이한 식별자가 각각 부가된 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를, 동일한 영상 프레임에 포함시켜 상기 이미지 처리 장치로 전송하도록 설정된 전자 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 동일한 영상 프레임의 서로 다른 영역에 각각 할당하도록 설정된 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 영상 프레임의 상기 제1 데이터가 할당된 영역 및 상기 제2 데이터가 할당된 영역의 특정 필드에 상기 상이한 채널에 할당됨을 나타내는 식별자를 포함시키도록 설정된 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제2 데이터의 값을 최대값과 비교하고,
    상기 제2 데이터가 최대값임에 기초하여, 상기 제1 데이터를 지정된 데이터 비트에 할당하고,
    상기 제2 데이터가 최대값이 아님에 기초하여, 상기 제2 데이터를 상기 지정된 데이터 비트에 할당하도록 설정된 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 지정된 데이터 비트에 할당된 데이터가 상기 제1 데이터인지 또는 상기 제2 데이터인지를 나타내는 식별자를 포함하는 비트를 상기 지정된 데이터 비트에 추가로 부가하도록 설정된 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 확산 노드는 제1 확산 노드 및 제2 확산 노드를 포함하고, 상기 제2 확산 노드는 상기 제1 확산 노드의 커패시티와 같거나 큰 커패시티를 갖는 전자 장치.
  10. 전자 장치에 있어서,
    이미지 센서; 및
    이미지 시그널 프로세서를 포함하고,
    상기 이미지 센서는,
    입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드;
    상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 출력되는 신호를 저장하는 확산 노드; 및
    상기 하나 이상의 포토 다이오드, 및 상기 확산 노드와 작동적으로 연결된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 하나 이상의 포토 다이오드에 광 신호가 입사되어 저장된 신호가 상기 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성하고, 상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 상기 확산 노드를 통해 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고, 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 영상 프레임에 포함시켜 상기 이미지 시그널 프로세서로 전송하고,
    상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 각각 수신하고 이에 기초하여 이미지 데이터를 생성하도록 설정된
    전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 합성하여 상기 이미지 데이터를 생성하도록 설정된 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이미지 시그널 프로세서는, 상기 제1 데이터를 상위 비트에 할당하고, 상기 제2 데이터를 하위 비트에 할당하여 상기 이미지 데이터를 생성하도록 설정된 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이미지 시그널 프로세서는, 지정된 데이터 비트에 상기 제1 데이터를 나타내는 비트와 상기 제1 데이터임을 나타내는 식별자를 포함하는 비트를 포함하는 데이터를 수신함에 기초하여, 상기 식별자를 포함하는 비트를 제외한 상기 제1 데이터를 나타내는 비트를 상기 상위 비트에 할당하고 상기 하위 비트에 상기 제2 데이터의 최대값을 할당하여 상기 이미지 데이터를 생성하도록 설정된 전자 장치.
  14. 전자 장치의 방법에 있어서,
    입사되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 저장하는 하나 이상의 포토 다이오드로부터 오버 플로우되는 제1 신호를 출력하고, 이에 기초하여 오버 플로우에 의해 획득된 제1 데이터를 생성하는 동작;
    상기 하나 이상의 포토 다이오드에 저장된 제2 신호를 출력하고, 이에 기초하여 제2 데이터를 생성하는 동작; 및
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 구별되도록 처리하고 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 구별하기 위한 정보와 함께 동일 프레임에 포함시켜 이미지 처리 장치로 전송하는 동작;을 포함하는
    방법.
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