논문 리뷰 - PDAF pixel with 2x1 OCL, Sony, IISW

2022년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다.

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이번 주제는 All pixel PDAF로 처음 사용된 논문인듯하다.

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여러 PDAF 논문을 스키밍 해봤는데 이 논문이 2015년으로 가장 빠르다고 볼 수 있다.

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source : IISW,2015,sony

2015년에 나온 논문으로 2021년에 PDAF를 접하고 공부하고 있던 나한테는 조상님격이다.

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최근 픽셀구조와 다른 차이점 중하나로는 현재는 Quad CF array와 pixel binning을 활용해 2x2OCL을 활용한다는 점이 있다.

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본 논문은 1.58um pixel pitch, BSI구조, 4Mega 2x1 shared OCL을 사용한다.

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이때 당시에는 아무래도 Metal shield(차폐막)을 활용해 AF기능을 활용하던 시기라 감도 하락 없이 AF기능을 구현했다고 강조하고있다.

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따라서, 본 구조는 차폐막을 사용하던 픽셀에 비해 입사각 0도에서 감도가 2.27배 가량 높아졌다고 강조한다.

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또한 이때 당시에는 OCL구조라는게 흔하지 않아서 그런지, 혹은 공정이 어려웠어서 인지 모르겠으나

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OCL을 이용한 HDR을 구현한 것을 강조하고있다.

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source : IISW,2015,sony

테블릿으로 쓰는중이라 그림 크기를 어떻게 줄이는지 모르겠다...

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Anyhow, 위 그림과 같이 1개의 렌즈, 1개의 CF 그리고 2개의 Photodiode가 하나의 세트로 되어있기 때문에

거~~~~의 동일한 광학적 틍성을 가진 정보를 각기 다른 photodiode에서 획득 할 수 있다.

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즉, 1개의 픽셀 노출시간을 짧게하고, 1개 픽셀의 놀출시간을 길게 함으로써, HDR구현이 가능하다.

이는 아무래도 Reset gate의 타이밍을 조절하면 될것으로 보인다.

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L(노출이 긴 픽셀), R(노출이 짧은 픽셀) 이 두개의 L,R 픽셀을 서로 다른 광량을 조사해주고, 두개의 이미지를 합성함으로 HDR이 가능해진다

아까도 언급했듯이 L,R 픽셀이 광학적으로 거의 동일한 조건이기 때문에 Bayer 센서에서 흔히 발생하는 성능 하락이 일어나지 않는다.

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하지만 motion blur(더럽게하다) artifacts는 여전히 나타난다.

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pros : 본 논문의 장점은 논문에서도 언급하듯이 100%픽셀이 AF기능을 가지고있고, HDR이 가능하다.

여기서 AF기능의 핵심중 아주 중요한 요소중 하나로, AF픽셀의 개수가 얼마나 포함되어있는지이다.

100% 픽셀이 모두 AF기능을 탑제하고 있으니 당시에는 어마어마한 기술이었으리라 짐작된다.

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cons : 최근 PDAF 논문을 봐온게 있어서인지 굳이 2X1OCL을 써야하는가 라는 의문이 든다.

그리고 무엇보다 본 논문에는 DTI에 관한 정보가 하나도 없다. 아마도 DTI를 사용하지 않았을것으로 생각된다.

이에 따라 AF cross point가 갈릴것이고 AF 성능 하락이 일어날것으로 예상된다.

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내 생각 : 이전에 공부해서 알고있었지만 HDR의 원리와 정확한 노출시간 (short : 40ms, long :160ms)

을 알 수 있던 논문이었다.

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마지막으로 갑자기 생각난 그림

source : IISW,2015,sony

위 구조와 같은 다이아몬드형 CF 그리고 1개의 CF에 2개의 PD를 가지고 있기 때문에 새로운 방식의 알고리즘이 필요하다.

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그리고 위 배열은 한줄에는 Green만 있기 때문에, L,R픽셀 사이의 불균일을 측정하기 더욱 적합하다고 한다