JP2010028070A - 解像度劣化改善用ピクセルセンサアレイ及びイメージセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はピクセルセンサアレイ及びイメージセンサに関する。
【解決手段】上記ピクセルセンサアレイは既に設定された中央領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループと、上記中央領域の周辺に位置する周辺領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループとを含み、上記周辺領域は、上記中央領域より単位面積当たり多いピクセル数を含み、このようなピクセルセンサアレイを含むイメージセンサを提案する。
【選択図】図３

Description

本発明はカメラに適用できる解像度劣化改善用ピクセルセンサアレイ及びイメージセンサに関するもので、特に、中央領域より、上記中央領域の周辺に位置する周辺領域の単位面積当たりピクセル数を相対的に多く配置させることにより、中央領域より周辺領域の解像度を向上させ解像度の劣化を改善できるピクセルセンサアレイ及びイメージセンサに関する。

一般的に、有無線超高速通信網による画像通信技術と、デジタルカメラのような画像入力及び認識技術の発達により、携帯電話や自動車などでデジタルカメラモジュールの採用が増大するにつれ、デジタルカメラモジュールに適用されるイメージセンサに対する研究及び開発が活発になっている。

このようなイメージセンサは被写体により反射された光を感知して被写体のイメージを感知するためのセンサであって、これは製造工程技術によって大きくＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）型ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補性金属酸化物半導体）型に分けられる。

上記ＣＣＤ型イメージセンサは光によって発生した電子をそのままゲートパルスを利用して出力部まで移動させる。これによって途中で外部雑音により電圧は変わっても電子数自体は変わらないため、雑音が出力信号に影響を与えなく雑音特性に優れる。このような長所のため、デジタルカメラ及びキャムコーダーのような高い画質を求めるマルチメディア機器に多く使われている。

反面、ＣＭＯＳ型イメージセンサは光により発生した電子を各画素内で電圧に変換した後、複数のＣＭＯＳスイッチを通して出力する。この際、雑音により電圧信号が変わり、雑音特性が悪い。ところが、ＣＭＯＳ型イメージセンサ（ＣＭＯＳ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ、ＣＩＳ）は、ＣＣＤに比べて製作コストが低く、省エネで、周辺回路と集積が可能という長所が注目され、１９９０年代の後半に入ってＣＭＯＳ工程技術の発達及び信号処理アルゴリズムの改善が成され、既存の短所が克服されてきて最近はさらに活発な研究が進行している。

従来のイメージ処理装置は、マイクロレンズ、カラーフィルタアレイ、保護層及びピクセルセンサアレイを含むイメージセンサと、上記イメージセンサからの色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）信号に対して補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）などの信号処理を行う信号処理部を含む。

図１は、従来のピクセルセンサアレイのピクセル配列図である。

図１に図示された従来のピクセルセンサアレイ１０は格子配列に配置された複数のピクセルセンサ１１を含み、上記複数のピクセルセンサのそれぞれは一定の大きさを有する。

一方、自動車用カメラや広角カメラの場合に、レンズの画角が漸次に大きくなるにつれピクセルセンサアレイの中央領域のセンサが担当する面積及び距離は周辺領域のセンサが担当する面積及び距離と相互異なる。

即ち、ピクセルセンサアレイの中央領域のセンサが担当する面積より周辺領域のセンサが担当する面積が広く、また中央領域のセンサと被写体との距離より周辺領域のセンサと被写体との距離が遠いため、ピクセルセンサアレイの中央領域のセンサを通して獲得したイメージと、周辺領域のセンサを通して獲得したイメージ間の鮮明度が相互異なるという歪み（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）、特に周辺領域の解像度が相対的に劣る歪みが図２に図示された通り発生する。

このような歪みをソフトウェア的に補正することとなるが、この際に解像度の劣化などの問題が発生し、このような解像度の劣化により中央領域のイメージに比べて周辺領域のイメージの品質が著しく低下するという問題点がある。

本発明は上記の従来技術の問題点を解決するため提案されたもので、その目的は、中央領域より、上記中央領域の周辺に位置する周辺領域の単位面積当たりピクセル数を相対的に多く配置させることにより、中央領域より周辺領域の解像度を向上させ解像度の劣化を改善できるピクセルセンサアレイ及びイメージセンサを提供することにある。

上記の本発明の目的を達成すべく、本発明の一つの技術的な面は、既に設定された中央領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループと、上記中央領域の周辺に位置する周辺領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループとを含み、上記周辺領域は、上記中央領域より単位面積当たり多いピクセル数を含むことを特徴とするピクセルセンサアレイを提案する。

本発明の一つの技術的な面において、上記第２ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれは、上記第１ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする。

上記中央領域は、上記ピクセルセンサアレイの中心点を含み、上記中心点から既に設定された距離までに設定されることを特徴とする。

上記ピクセルセンサアレイの全体領域のうち中央領域が占める比率は、既に設定された画角の大きさによって設定されることを特徴とする。

上記周辺領域は、上記中央領域に隣接する既に設定された第１周辺領域と、上記第１周辺領域の周辺に位置する第２周辺領域とを含み、上記第２周辺領域は、上記第１周辺領域より単位面積当たり多いピクセル数を含むことを特徴とする。

上記第２周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれは、上記第１周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする。

また、本発明のもう一つの技術的な面は、平面格子配列に形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、既に設定された中央領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループと、上記中央領域の周辺に位置する周辺領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループとを含み、上記周辺領域は、上記中央領域より単位面積当たり多いピクセル数を有するピクセルセンサアレイを備えることを特徴とするイメージセンサを提案する。

本発明のもう一つの技術的な面において、上記第２ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれは、上記第１ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする。

上記中央領域は、上記ピクセルセンサアレイの中心点を含み、上記中心点から既に設定された距離までに設定されることを特徴とする。

上記ピクセルセンサアレイの全体領域のうち中央領域が占める比率は、既に設定された画角の大きさによって設定されることを特徴とする。

上記周辺領域は、上記中央領域に隣接する既に設定された第１周辺領域と、上記第１周辺領域の周辺に位置する第２周辺領域を含み、上記第２周辺領域は、上記第１周辺領域より単位面積当たり多いピクセル数を含むことを特徴とする。

上記第２周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれは、上記第１周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする。

本発明によると、中央領域より、上記中央領域の周辺に位置する周辺領域の単位面積当たりピクセル数を相対的に多く配置させることにより、中央領域より周辺領域の解像度を向上させ解像度の劣化を改善できるという効果がある。

以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して詳しく説明する。
本発明は説明する実施例に限定されず、本発明の実施例は本発明の技術的思想に対する理解を容易にするため使用される。本発明に参照した図面において実質的に同一な構成と機能を有した構成要素は同一な符号を使用する。

図３は、本発明によるピクセルセンサアレイのピクセル配列図である。

図３を参照すると、本発明によるピクセルセンサアレイは、既に設定された中央領域ＣＴＡに配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループＰＧ１０と、上記中央領域ＣＴＡの周辺に位置する周辺領域ＰＰＡに配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループＰＧ２０を含む。

上記周辺領域ＰＰＡは、上記中央領域ＣＴＡより単位面積当たり多いピクセル数を含む。

例えば、図３に図示された通り、上記中央領域ＣＴＡに含まれた複数のピクセルセンサはモザイクパターンであり、一つの中央ピクセルを中心として、その周辺に配置される８個の隣ピクセルから成ることが出来る。

上記第２ピクセルセンサグループＰＧ２０の複数のピクセルセンサのそれぞれは、上記第１ピクセルセンサグループＰＧ１０の複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さい。

これによって、上記第２ピクセルセンサグループＰＧ２０に含まれるピクセルセンサは、上記第１ピクセルセンサグループＰＧ１０に含まれるピクセルセンサより小さいため、単位面積内の数をみると、上記第２ピクセルセンサグループＰＧ２０の単位面積当たりピクセルセンサの数は上記第１ピクセルセンサグループＰＧ１０の単位面積当たりピクセルセンサの数より多い。

従って、本発明のピクセルセンサアレイを通ると、中央領域より相対的に周辺領域での解像度が高いため、中央領域に比べて周辺領域のイメージ品質を上昇させ、従来のピクセルセンサアレイの問題点を解決することができ、これによって撮影映像の品質を向上させることが出来る。

上記中央領域ＣＴＡは、上記ピクセルセンサアレイの中心点ＣＰを含み、上記中心点ＣＰから既に設定された距離Ｌまでに設定されることが出来る。

図３を参照して例を挙げて説明すると、上記距離Ｌは、上記中央領域ＣＴＡの中央ピクセルセンサの中心点ＣＰから中央領域と周辺領域の境界地点までの距離に該当することが出来る。

上記ピクセルセンサアレイの全体領域のうち中央領域ＣＴＡが占める比率は、既に設定された画角の大きさによって設定されることが出来る。

例えば、本発明のピクセルセンサアレイが適用されるカメラモジュールの画角による中央領域と周辺領域間の面積の占有率について説明すると、画角が１３０度の場合には中央領域：周辺領域の比率が６０：４０になることができ、画角が１５０度の場合には中央領域：周辺領域の比率が５０：５０になることができ、画角が１８０度の場合には中央領域：周辺領域の比率が４０：６０になることが出来る。

図４は、本発明のピクセルセンサアレイに対する詳細ピクセル配列図である。

図４を参照すると、本発明のピクセルセンサアレイにおいて、上記中央領域ＣＴＡの周辺に位置する周辺領域ＰＰＡは解像度の観点でより細分化することが出来る。

例えば、上記周辺領域ＰＰＡは、上記中央領域ＣＴＡに隣接する既に設定された第１周辺領域ＰＰＡ１と、上記第１周辺領域ＰＰＡ１の周辺に位置する第２周辺領域ＰＰＡ２とを含み、上記第２周辺領域ＰＰＡ２は、上記第１周辺領域ＰＰＡ２より単位面積当たり多いピクセル数を含む。

上記第２周辺領域ＰＰＡ２の複数のピクセルセンサのそれぞれは、上記第１周辺領域ＰＰＡ１の複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さい。

一方、本発明のイメージセンサは、前述のようなピクセルセンサアレイを含むことができ、この際、本発明によるイメージセンサは、平面格子配列に形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、ピクセルセンサアレイを含むことが出来る。

この際、上記ピクセルセンサアレイは、前述のように、既に設定された中央領域ＣＴＡに配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループＰＧ１０と、上記中央領域ＣＴＡの周辺に位置する周辺領域ＰＰＡに配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループＰＧ２０とを含み、上記周辺領域ＰＰＡは、上記中央領域ＣＴＡより単位面積当たり多いピクセル数を有する。

一方、本発明のイメージセンサはカラーイメージセンサからなることができ、この場合には、図５に図示された通りに成ることが出来る。

図５は、本発明によるイメージセンサの構造図である。

図５を参照すると、本発明のイメージセンサは、平面格子配列に形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイ１００と、上記レンズアレイ１００の下部層に形成され、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイ２００と、上記カラーフィルタアレイ２００の下部層に形成される保護層３００と、そして上記言及したピクセルセンサアレイ４００を含むことが出来る。

図６は、本発明のピクセルセンサアレイを用いた撮影イメージの図面である。

図６に図示された通り、本発明のピクセルセンサアレイを用いてイメージを撮影すると中央領域に比べて周辺領域のピクセル数が相対的に多いため、周辺領域の画質が劣る現象を改善することが可能と成る。

前述のような本発明において、本発明のピクセルセンサアレイは中央領域より周辺領域のピクセルセンサ数を多くし、特に周辺領域から発生し得る画質劣化の問題を改善することが出来る。

従来のピクセルセンサアレイのピクセル配列図である。 従来のピクセルセンサアレイを用いた撮影イメージの図面である。 本発明によるピクセルセンサアレイのピクセル配列図である。 本発明のピクセルセンサアレイに対する詳細ピクセル配列図である。 本発明によるイメージセンサの構造図である。 本発明のピクセルセンサアレイを用いた撮影イメージの図面である。

符号の説明

ＰＧ１０ 第１ピクセルセンサグループ
ＰＧ２０ 第２ピクセルセンサグループ
ＣＴＡ 中央領域
ＰＰＡ 周辺領域
ＰＰＡ１ 第１周辺領域
ＰＰＡ２ 第２周辺領域
ＣＰ ピクセルセンサアレイの中心点
１００ レンズアレイ
２００ カラーフィルタアレイ
３００ 保護層
４００ ピクセルセンサアレイ

Claims (12)

1. 既に設定された中央領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループと、
   前記中央領域の周辺に位置する周辺領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループとを含み、
   前記周辺領域は、前記中央領域より単位面積当たり多いピクセル数を含むことを特徴とするピクセルセンサアレイ。
2. 前記第２ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれは、
   前記第１ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする請求項１に記載のピクセルセンサアレイ。
3. 前記中央領域は、
   前記ピクセルセンサアレイの中心点を含み、前記中心点から既に設定された距離までに設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のピクセルセンサアレイ。
4. 前記ピクセルセンサアレイの全体領域のうち中央領域が占める比率は、
   既に設定された画角の大きさによって設定されることを特徴とする請求項３に記載のピクセルセンサアレイ。
5. 前記周辺領域は、
   前記中央領域に隣接する既に設定された第１周辺領域と、
   前記第１周辺領域の周辺に位置する第２周辺領域とを含み、
   前記第２周辺領域は、前記第１周辺領域より単位面積当たり多いピクセル数を含むことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のピクセルセンサアレイ。
6. 前記第２周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれは、
   前記第１周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする請求項５に記載のピクセルセンサアレイ。
7. 平面格子配列に形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、
   既に設定された中央領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第１ピクセルセンサグループと、前記中央領域の周辺に位置する周辺領域に配置され、入射する光を感知する複数のピクセルセンサを含む第２ピクセルセンサグループとを含み、前記周辺領域は、前記中央領域より単位面積当たり多いピクセル数を有するピクセルセンサアレイと、
   を備えることを特徴とするイメージセンサ。
8. 前記第２ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれは、
   前記第１ピクセルセンサグループの複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ。
9. 前記中央領域は、
   前記ピクセルセンサアレイの中心点を含み、前記中心点から既に設定された距離までに設定されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のイメージセンサ。
10. 前記ピクセルセンサアレイの全体領域のうち中央領域が占める比率は、
    既に設定された画角の大きさによって設定されることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサ。
11. 前記周辺領域は、
    前記中央領域に隣接する既に設定された第１周辺領域と、
    前記第１周辺領域の周辺に位置する第２周辺領域とを含み、
    前記第２周辺領域は、前記第１周辺領域より単位面積当たり多いピクセル数を含むことを特徴とする請求項７から請求項１０の何れかに記載のイメージセンサ。
12. 前記第２周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれは、
    前記第１周辺領域の複数のピクセルセンサのそれぞれのサイズより小さいことを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。