KR101249475B1 - Image sensor having high resolution - Google Patents

Image sensor having high resolution Download PDF

Info

Publication number
KR101249475B1
KR101249475B1 KR1020110055857A KR20110055857A KR101249475B1 KR 101249475 B1 KR101249475 B1 KR 101249475B1 KR 1020110055857 A KR1020110055857 A KR 1020110055857A KR 20110055857 A KR20110055857 A KR 20110055857A KR 101249475 B1 KR101249475 B1 KR 101249475B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image sensor
light
array
resolution
high resolution
Prior art date
Application number
KR1020110055857A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120136734A (en
Inventor
오승태
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Priority to KR1020110055857A priority Critical patent/KR101249475B1/en
Publication of KR20120136734A publication Critical patent/KR20120136734A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101249475B1 publication Critical patent/KR101249475B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery

Abstract

고해상도 이미지 센서가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal Semiconductor) 중 어느 한 종류의 이미지 센서를 포함하며, 제1 해상도를 갖는 복수 개의 상기 이미지 센서가 1차원 또는 2차원으로 배열된 이미지 센서 어레이, 광이 입사면에 배치된 광 투과 렌즈, 1차원 또는 2차원으로 배열된 이미지 센서 어레이 상에 위치하며, 광 투과 렌즈를 통해 입사된 광을 복수 개의 이미지 센서의 수광 영역으로 구분하여 집광시키는 집광 렌즈 어레이 및 집광 렌즈 어레이를 거쳐 복수 개의 이미지 센서에 집광된 광을 전기적 신호로 변환하여 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성하는 신호 처리부를 포함한다. A high resolution image sensor is disclosed. The high resolution image sensor according to the embodiment of the present invention includes any one type of image sensor (Charge Coupled Device (CCD) and Complementary Metal Semiconductor (CMOS)), wherein the plurality of the image sensors having a first resolution is one-dimensional or two An image sensor array arranged in dimensions, a light transmitting lens in which light is disposed on an incident surface, and positioned on an image sensor array arranged in one or two dimensions, and the light incident through the light transmitting lens receives light of a plurality of image sensors And a signal processing unit for converting the light collected by the plurality of image sensors through the condensing lens array to condense the light into an area, and converting the light collected by the plurality of image sensors into an electrical signal to generate image data having a second resolution higher than the first resolution.

Description

고해상도 이미지 센서 {IMAGE SENSOR HAVING HIGH RESOLUTION}High Resolution Image Sensor {IMAGE SENSOR HAVING HIGH RESOLUTION}

본 발명의 실시예들은 고해상도 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저해상도의 복수의 이미지 센서 어레이를 이용하여 고해상도를 구현하는 이미지 센서에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a high resolution image sensor, and more particularly, to an image sensor that implements high resolution using a plurality of low resolution image sensor arrays.

일반적으로 카메라 모듈은 이미지 센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있다. 이들 이미지 센서를 통해 사물의 이미지를 집광시키고, 기기 내의 메모리 상에 이미지 데이터로 저장하며, 저장된 이미지 데이터를 기기 내의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이 한다. In general, a camera module is manufactured using an image sensor as a main component. Through these image sensors, an image of an object is collected, stored as image data on a memory in the device, and the stored image data is displayed as an image through a display medium in the device.

한편, 항공 탐사용 또는 군사용으로 이용되는 카메라 모듈은 고해상도의 이미지 데이터를 요구한다. 고해상도의 이미지 데이터 획득은 이미지 센서의 성능에 영향을 받는다. 특히, 항공 탐사용 또는 군사용 카메라의 경우, 야간 또는 어두운 환경에서도 고해상도가 요구되는 것으로, 고해상도의 이미지 센서를 이용해야 한다. 그러나, 이미지 센서를 군사용으로 이용하는 경우에는, 제품 수입에 제한을 받으며, 제품 가격이 매우 고가여서 이용 및 보급에 한계가 있다. 따라서, 고해상도를 구현하면서도 제품 가격이 저렴한 이미지 센서의 개발이 필요한 실정이다.
On the other hand, camera modules used for aviation exploration or military use require high resolution image data. High resolution image data acquisition is affected by the performance of the image sensor. In particular, for aerial exploration or military cameras, high resolution is required even at night or in a dark environment, and a high resolution image sensor should be used. However, when the image sensor is used for military purposes, the import of the product is restricted, and the price of the product is very expensive, and thus there is a limit to use and dissemination. Therefore, there is a need to develop an image sensor that realizes high resolution and has a low product price.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 저해상도를 갖는 복수 개의 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서 어레이에서, 각 이미지 센서에 광을 구분하여 집광시킴으로써 고해상도 이미지 데이터를 생성할 수 있는 이미지 센서를 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to solve the above-described problems, an object of the present invention, in the image sensor array including a plurality of image sensors having a low resolution, it is possible to generate high resolution image data by dividing and condensing the light to each image sensor It is to provide an image sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal Semiconductor) 중 어느 한 종류의 이미지 센서를 포함하고 제1 해상도를 갖는 복수 개의 상기 이미지 센서가 1차원 또는 2차원으로 배열되며 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서 어레이, 광 입사면에 배치된 광 투과 렌즈, 상기 1차원 또는 2차원으로 배열된 이미지 센서 어레이 상에 위치하며, 상기 광 투과 렌즈를 통해 입사된 광을 상기 복수 개의 이미지 센서의 수광 영역으로 구분하여 집광시키는 집광 렌즈 어레이 및 상기 전기적 신호를 신호 처리하여 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성하는 신호 처리부를 포함한다. The high resolution image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention may include one of an image sensor of a charge coupled device (CCD) and a complementary metal semiconductor (CMOS), and the plurality of image sensors having a first resolution may be one or two. An image sensor array arranged in dimensions and converting light into an electrical signal, a light transmitting lens disposed on a light incident surface, and positioned on the image sensor array arranged in one or two dimensions, and incident through the light transmitting lens. And a condenser lens array for condensing and dividing light into light receiving regions of the plurality of image sensors, and a signal processor to signal-process the electrical signal to generate image data having a second resolution higher than the first resolution.

일측에 따르면, 상기 집광 렌즈 어레이는 적어도 한 층 이상으로 적층된 복수 개의 렌즈를 포함하고, 상기 복수 개의 렌즈는 상기 광 투과 렌즈를 통해 광이 입사되면 면이 곡률을 갖는 구면, 비구면 및 프리즘면 중 적어도 하나일 수 있다. According to one side, the condensing lens array includes a plurality of lenses stacked in at least one layer, the plurality of lenses of the spherical surface, aspherical surface and prism surface having a curvature when light is incident through the light transmitting lens There may be at least one.

일측에 따르면, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 이미지 센서 각각에 대한 전기적 신호를 동기화하는 신호 동기화부 및 상기 동기화된 전기적 신호를 병합하여 상기 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성하는 이미지 데이터 생성부를 포함할 수 있다.
According to one side, the signal processing unit includes a signal synchronization unit for synchronizing the electrical signals for each of the plurality of image sensors and an image data generation unit for generating the image data having the second resolution by merging the synchronized electrical signals; Can be.

본 발명의 실시예들에 따르면, 저해상도의 복수의 이미지 센서 어레이에서, 각 이미지 센서에 광을 구분하여 집광시킴으로써 고해상도 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 고해상도의 이미지 데이터를 얻을 수 있으며, 제품 가격을 낮추어 이용 및 보급이 용이할 수 있다.
According to embodiments of the present invention, in the plurality of low resolution image sensor arrays, high resolution image data may be generated by dividing and condensing light onto each image sensor. Therefore, high resolution image data can be obtained, and the product price can be lowered to facilitate use and dissemination.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 고해상도 이미지 센서의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집광 렌즈 어레이를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 집광 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈의 형태를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a high-resolution image sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the structure of a high resolution image sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of the high resolution image sensor illustrated in FIG. 2.
4 is a diagram illustrating a structure of a high resolution image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a light collecting lens array according to another embodiment of the present invention.
6 and 7 are views showing the shape of a lens constituting a light collecting lens array according to other embodiments of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 고해상도 이미지 센서(100)는 광 투과 렌즈(110), 집광 렌즈 어레이(120), 이미지 센서 어레이(130) 및 신호 처리부(140)를 포함한다. 1 is a view showing the configuration of a high-resolution image sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the high resolution image sensor 100 includes a light transmitting lens 110, a condenser lens array 120, an image sensor array 130, and a signal processor 140.

광 투과 렌즈(110)는 고해상도 이미지 센서(100)의 광 입사면에 배치될 수 있다. 즉, 광 투과 렌즈(110)는 고해상도 이미지 센서(100)의 최외측에 배치되어 외부로부터 입사되는 광을 투과시킨다. The light transmitting lens 110 may be disposed on the light incident surface of the high resolution image sensor 100. That is, the light transmitting lens 110 is disposed at the outermost side of the high resolution image sensor 100 to transmit light incident from the outside.

집광 렌즈 어레이(120)는 광 투과 렌즈(110)를 통해 입사된 광을 이미지 센서 어레이(130)로 집광시킨다. 본 실시예에서, 집광 렌즈 어레이(120)는 이미지 센서 어레이(130) 상에 배치된 복수 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수 개의 렌즈는 각각의 위치에 대응하는 이미지 센서 어레이(130) 영역에 광을 구분하여 집광시킬 수 있다. The condenser lens array 120 condenses the light incident through the light transmitting lens 110 to the image sensor array 130. In the present embodiment, the condenser lens array 120 may include a plurality of lenses disposed on the image sensor array 130. The plurality of lenses may divide and collect light in an area of the image sensor array 130 corresponding to each position.

이미지 센서 어레이(130)는 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal Semiconductor) 중 어느 한 종류의 이미지 센서를 복수 개 포함할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서 어레이(130)는 제1 해상도를 갖는 복수 개의 이미지 센서가 1차원 또는 2차원으로 배열된 구조를 갖는다. The image sensor array 130 may include a plurality of image sensors of any one type of a charge coupled device (CCD) and a complementary metal semiconductor (CMOS). In detail, the image sensor array 130 has a structure in which a plurality of image sensors having a first resolution are arranged in one or two dimensions.

또한, 이미지 센서 어레이(130)는 복수 개의 렌즈를 통해 구분되어 집광된 광을 수신하여 전기적 신호로 변환한다. In addition, the image sensor array 130 receives the light collected by condensing through a plurality of lenses to convert the light into an electrical signal.

신호 처리부(140)는 이미지 센서 어레이(130)로부터 전달된 전기적 신호를 신호 처리하여 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성한다. 신호 처리부(140)는 신호 동기화부(141) 및 이미지 데이터 생성부(142)를 포함한다. The signal processor 140 processes the electrical signal transmitted from the image sensor array 130 to generate image data having a second resolution higher than the first resolution. The signal processor 140 includes a signal synchronizer 141 and an image data generator 142.

도 1에서는 고해상도 이미지 센서(100)의 구성을 간략히 설명하였다. 고해상도 이미지 센서(100)의 구조 및 구체적인 동작은 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다.
In FIG. 1, the configuration of the high resolution image sensor 100 has been briefly described. The structure and detailed operation of the high resolution image sensor 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 고해상도 이미지 센서의 평면도이다. 2 is a view showing the structure of a high resolution image sensor according to an embodiment of the present invention. 3 is a plan view of the high resolution image sensor illustrated in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 고해상도 이미지 센서(100)는 광 투과 렌즈(110), 집광 렌즈 어레이(120), 이미지 센서 어레이(130)를 포함한다. 도 2에는 신호 처리부(140)의 구성이 도시되어 있지 않으나, 신호 처리부(140)의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 고해상도 이미지 센서(100)의 일 구성이다. Referring to FIG. 2, the high resolution image sensor 100 includes a light transmitting lens 110, a condenser lens array 120, and an image sensor array 130. Although the configuration of the signal processor 140 is not illustrated in FIG. 2, the configuration of the signal processor 140 is one configuration of the high resolution image sensor 100 as illustrated in FIG. 1.

광 투과 렌즈(110)는 광 입사면에 배치되어 외부로부터 입사되는 광을 고해상도 이미지 센서(100)의 내측으로 투과시킨다. The light transmitting lens 110 is disposed on the light incident surface to transmit light incident from the outside into the high resolution image sensor 100.

집광 렌즈 어레이(120)는 제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)를 포함한다. The condenser lens array 120 includes first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126.

이미지 센서 어레이(130)는 기판(137) 상에 장착된 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)를 포함한다. The image sensor array 130 includes first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 mounted on the substrate 137.

제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)는 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal Semiconductor) 중 어느 한 종류의 이미지 센서가 될 수 있으며, 바람직하게는 모두 동일한 종류의 이미지 센서일 수 있으나, 다른 종류의 이미지 센서일 수도 있다. 또한, 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)는 적외선 어레이 센서일 수도 있다. The first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 may be any type of image sensors of a charge coupled device (CCD) and a complementary metal semiconductor (CMOS). It may be the same kind of image sensor, but may be another kind of image sensor. In addition, the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 may be infrared array sensors.

제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)가 4:3의 비율을 갖는다고 가정할 경우, 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)는 제1 해상도, 즉, 320×240 또는 640×480의 해상도를 가질 수 있다. Assuming that the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 have a ratio of 4: 3, the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, and 135 , 136 may have a first resolution, that is, a resolution of 320 × 240 or 640 × 480.

제1 해상도를 갖는 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)는 제1 해상도보다 높은 고해상도를 갖는 어레이 센서들과 비교할 때, 제품 가격을 낮게 책정할 수 있다. 따라서, 제1 해상도를 갖는 다수의 어레이 센서를 이용하더라도, 고해상도 이미지 센서(100)의 제품 가격이 크게 상승되지 않는다. The first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 having the first resolution may have a lower price than the array sensors having a higher resolution than the first resolution. Therefore, even if a plurality of array sensors having the first resolution are used, the product price of the high resolution image sensor 100 does not greatly increase.

제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)는 기판(137) 상에 1차원 또는 2차원으로 배열된다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 다수의 어레이 센서가 2차원으로 배열된 이미지 센서 어레이(130)가 도시되어 있다. The first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 are arranged in one or two dimensions on the substrate 137. Specifically, referring to FIG. 3, there is shown an image sensor array 130 in which a plurality of array sensors are arranged in two dimensions.

도 3을 참조하면, 이미지 센서 어레이(130)에 있어서 기판(137) 상에 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)가 하나의 열을 형성하며, 이렇게 형성된 5개의 열(l1, l2, l3, l4, l5)을 포함할 수 있다. 즉, 다수의 어레이 센서들이 2차원으로 배열된다. Referring to FIG. 3, in the image sensor array 130, first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 form a row on the substrate 137. It may contain five rows (l 1 , l 2 , l 3 , l 4 , l 5 ). That is, a plurality of array sensors are arranged in two dimensions.

또는, 도 2에 도시된 단면에서와 같이, 기판(137) 상에서 하나의 열을 이루는 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)만을 포함하여, 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)가 1차원으로 배열될 수도 있다. Alternatively, as shown in the cross-section shown in FIG. 2, the first through sixth array sensors include only the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 forming one row on the substrate 137. The six array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 may be arranged in one dimension.

또한, 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)는 서로 동일한 제1 간격(d1)만큼 이격되어 배열될 수 있으며, 이미지 획득에 용이한 형태라면 서로 불규칙한 간격으로 배열될 수도 있다. In addition, the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 may be arranged to be spaced apart from each other by the same first interval d 1 . It may be arranged as.

도 2 및 도 3을 참조하면, 하나의 열에 6개의 이미지 센서 및 렌즈가 배열된 형태가 도시되어 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 고해상도 이미지 센서(100)의 구현 크기 및 적용되는 이미지 센서의 크기에 따라 이미지 센서 및 렌즈의 배열 형태 및 배열 개수 등이 변경될 수 있음이 당연하다.2 and 3, six image sensors and lenses are arranged in one column. However, this is only an example. The implementation size of the high resolution image sensor 100 and the size of the applied image sensor are shown. Naturally, the arrangement form and the number of arrangements of the image sensor and the lens may be changed.

한편, 이미지 센서 어레이(130)가 제1 해상도를 갖는 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)을 포함하기 때문에, 기존의 고해상도를 갖는 어레이 센서를 이용하는 경우와 비교해 볼 때, 해상도가 저하될 수 있다. On the other hand, since the image sensor array 130 includes the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 having the first resolution, the image sensor array 130 uses the conventional array sensor having the high resolution. In comparison, the resolution may be reduced.

또한, 기판(137) 상에 배열된 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136) 각각이 이웃하는 어레이 센서와 제1 간격(d1)만큼 이격되어 있는데, 이 제1 간격(d1) 내의 공간에서 광 손실이 발생된다. 이때의 광 손실은 이미지 손실로 작용하여, 빗살무늬와 같이 중간중간 끊어진 이미지 데이터를 생성하게 된다. 따라서, 해상도 저하 및 이미지 손실을 방지하고, 고해상도 이미지 센서(100)를 구현하기 위한 구성으로 집광 렌즈 어레이(120)를 포함한다. In addition, each of the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 arranged on the substrate 137 is spaced apart from the neighboring array sensor by a first distance d 1 . Light loss occurs in the space within the first interval d 1 . At this time, the light loss acts as an image loss, thereby generating image data that is broken in the middle such as a comb pattern. Therefore, the condensing lens array 120 is included in a configuration for preventing resolution degradation and image loss and for implementing the high resolution image sensor 100.

집광 렌즈 어레이(120)는 앞서 설명한 바와 같이, 광 투과 렌즈(110)와 이미지 센서 어레이(130) 사이에 배치되어 광 투과 렌즈(110)를 통해 입사된 광을 이미지 센서 어레이(130)에 집광시킨다. As described above, the condenser lens array 120 is disposed between the light transmitting lens 110 and the image sensor array 130 to condense the light incident through the light transmitting lens 110 to the image sensor array 130. .

구체적으로, 집광 렌즈 어레이(120)에 포함된 제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)는, 각각 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136) 상에 위치하여 광 투과 렌즈(110)를 통해 입사된 광을 각각 대응하는 위치에 배열된 어레이 센서로 전달한다. 이때, 제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 입사된 광을 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136) 각각의 수광 영역으로 구분하여 집광시킬 수 있다. Specifically, the first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126 included in the condensing lens array 120 are respectively the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, Located on the 135 and 136, the light incident through the light transmitting lens 110 is transmitted to an array sensor arranged at a corresponding position, respectively. In this case, the first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126 receive incident light from each of the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136. Can be condensed into

즉, 고해상도 이미지 센서(100)의 일부 확대된 도면을 참조하면, 광 투과 렌즈(110)를 거쳐 제5 렌즈(125) 및 제6 렌즈(126)를 통과한 광이 굴절되어 제5 렌즈(125) 및 제6 렌즈(126) 각각에 대응하게 배치된 제5 이미지 센서(135) 및 제6 이미지 센서(136)의 수광 영역(렌즈로부터 광을 수신하는 영역)으로 광을 구분하여 집광시킨다. 따라서, 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136) 간의 제1 간격(d1) 내의 공간에서 발생하는 광 손실을 최소화할 수 있다. That is, referring to an enlarged view of a part of the high resolution image sensor 100, the light passing through the fifth lens 125 and the sixth lens 126 through the light transmitting lens 110 is refracted and the fifth lens 125. ) And a light receiving area (area for receiving light from the lens) of the fifth image sensor 135 and the sixth image sensor 136 disposed corresponding to each of the sixth lens 126 and the light. Therefore, the optical loss occurring in the space within the first interval d 1 between the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 may be minimized.

제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 광 입사면이 곡률을 갖는 구면을 가질 수 있다. 이때, 곡률은 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136) 각각의 수광 영역으로 구분이 용이한 값이 선택될 수 있다. 또한, 제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 높은 투광성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. The first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126 may have spherical surfaces in which the light incident surface has a curvature. In this case, the curvature may be selected to be easily divided into light receiving regions of each of the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136. In addition, the first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126 may be made of a material having high light transmittance.

또한, 도 3에서와 같이, 제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 사각형상이며, 광 입사면이 곡률을 갖는 구면이 될 수 있다. 또한, 제1 내지 제6 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 상, 하, 좌, 우로 이웃하는 렌즈와 접촉하거나, 이어져 있어 광 투과 렌즈(110)를 통해 입사된 광을 손실 또는 소멸시키지 않고 집광하여 제1 내지 제6 어레이 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)로 전달할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 3, the first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126 may have a rectangular shape, and the light incident surface may be a spherical surface having a curvature. In addition, the first to sixth lenses 121, 122, 123, 124, 125, and 126 are in contact with or adjacent to lenses adjacent to each other in an up, down, left, and right direction to receive light incident through the light transmitting lens 110. The light may be collected and transferred to the first to sixth array sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 without being lost or extinct.

신호 처리부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 신호 동기화부(141) 및 이미지 데이터 생성부(142)를 포함한다. 신호 동기화부(141)는 제1 내지 제6 이미지 센서(131, 132, 133, 134,) 135, 136) 각각에 대한 전기적 신호를 동기화한다. As shown in FIG. 1, the signal processor 140 includes a signal synchronizer 141 and an image data generator 142. The signal synchronizer 141 synchronizes electrical signals with respect to each of the first to sixth image sensors 131, 132, 133, 134, and 135 and 136.

또한, 이미지 데이터 생성부(142)는 동기화된 전기적 신호를 병합하여 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성한다. 따라서, 고해상도의 이미지 데이터를 생성할 수 있게 된다. 이 경우, 제2 해상도는 1024×768이 될 수 있다. In addition, the image data generator 142 merges the synchronized electrical signals to generate image data having a second resolution higher than the first resolution. Therefore, high resolution image data can be generated. In this case, the second resolution may be 1024 × 768.

도 2 및 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 고해상도 이미지 센서(100)는 저해상도를 갖는 제1 내지 제6 이미지 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136)을 이용하더라도 고해상도의 이미지 데이터를 생성할 수 있는 것으로, 제품 가격을 낮추어 이용 및 보급을 용이하게 할 수 있다.
As described above with reference to FIGS. 2 and 3, the high resolution image sensor 100 generates high resolution image data even when the first to sixth image sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 having low resolution are used. As a result, the product price can be lowered to facilitate the use and dissemination.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고해상도 이미지 센서의 구조를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 고해상도 이미지 센서(100')는 광 투과 렌즈(110), 집광 렌즈 어레이(120), 제2 집광 렌즈 어레이(150), 이미지 센서 어레이(130) 및 신호 처리부(미도시)를 포함한다. 4 is a diagram illustrating a structure of a high resolution image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the high resolution image sensor 100 ′ includes a light transmitting lens 110, a condenser lens array 120, a second condenser lens array 150, an image sensor array 130, and a signal processor (not shown). It includes.

도 4에 도시된 광 투과 렌즈(110), 집광 렌즈 어레이(120), 이미지 센서 어레이(130) 및 신호 처리부(미도시)는 도 2에 도시 또는 설명된 것과 동일한 구성이다. 다만, 도 4에 도시된 고해상도 이미지 센서(100')는 두 개 층으로 이루어진 집광 렌즈 어레이(120) 및 제2 집광 렌즈 어레이(150)를 포함한다. The light transmitting lens 110, the condenser lens array 120, the image sensor array 130, and the signal processor (not shown) illustrated in FIG. 4 are the same as those illustrated or described in FIG. 2. However, the high resolution image sensor 100 ′ shown in FIG. 4 includes a condenser lens array 120 and a second condenser lens array 150 formed of two layers.

제2 집광 렌즈 어레이(150)는 제1 내지 제6 렌즈(151, 152, 153, 154, 155, 156)을 포함하며, 광 투과 렌즈(110)와 집광 렌즈 어레이(120) 사이에 배치된다. The second condenser lens array 150 includes first to sixth lenses 151, 152, 153, 154, 155, and 156 and is disposed between the light transmitting lens 110 and the condenser lens array 120.

제1 내지 제6 렌즈(151, 152, 153, 154, 155, 156)는 광 투과 렌즈(110)를 통해 입사된 광을 집광시킨다. The first to sixth lenses 151, 152, 153, 154, 155, and 156 collect light incident through the light transmitting lens 110.

제2 집광 렌즈 어레이(150)에 의해 집광된 광은 집광 렌즈 어레이(120)으로 전달되어 집광 렌즈 어레이(120)를 통해 제1 내지 제6 이미지 센서(131, 132, 133, 134, 135, 136) 각각의 수광 영역으로 구분하여 집광한다. The light collected by the second condenser lens array 150 is transmitted to the condenser lens array 120 and through the condenser lens array 120, the first to sixth image sensors 131, 132, 133, 134, 135, and 136. ) Light is collected by dividing into each light receiving area.

도 4에 도시된 고해상도 이미지 센서(100')는 제2 집광 렌즈 어레이(150)를 통해 광을 1차적으로 집광하고, 집광 렌즈 어레이(120)를 통해 1차 집광된 광을 2차적으로 집광함으로써, 광이 이미지 센서 어레이(130)로 전달되는 과정에서 발생되는 광 손실을 감소시켜 해상도 저하를 방지할 수 있다.
The high resolution image sensor 100 ′ shown in FIG. 4 collects light primarily through the second condenser lens array 150, and condenses light primarily condensed through the condenser lens array 120. In addition, the light loss generated in the process of transmitting the light to the image sensor array 130 may be reduced to prevent a decrease in resolution.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집광 렌즈 어레이를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 고해상도 이미지 센서를 구성하는 집광 렌즈 어레이(400)가 도시되어 있다. 5 is a view illustrating a light collecting lens array according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a condenser lens array 400 constituting a high resolution image sensor is illustrated.

집광 렌즈 어레이(400)는 복수의 렌즈로 구성되어 있으며, 각 렌즈의 하부에는 각 렌즈에 대응하는 이미지 센서(500)가 배치될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(500)는 복수의 렌즈에 대응하여 복수 개 배치되며, 기판(미도시) 상에 1차원 또는 2차원으로 배열될 수 있다. 복수 개로 배치된 이미지 센서(500)는 하나의 이미지 센서 어레이를 구성할 수 있다. The condenser lens array 400 may include a plurality of lenses, and an image sensor 500 corresponding to each lens may be disposed below each lens. Therefore, a plurality of image sensors 500 may be disposed corresponding to the plurality of lenses, and may be arranged in one or two dimensions on a substrate (not shown). The plurality of image sensors 500 may constitute one image sensor array.

집광 렌즈 어레이(400)는 복수의 렌즈(410)를 포함한다. 집광 렌즈 어레이(400)를 일부 확대한 도면을 참조하면, 복수의 렌즈(410)는 광 입사면이 비구면이고, 평면이 6각형(hexagonal)을 갖는다. 복수의 렌즈(410)는 광이 입사되면, 각각의 하부에 배치된 이미지 센서(500)의 수광 영역으로 구분하여 광을 집광시킬 수 있다.
The condenser lens array 400 includes a plurality of lenses 410. Referring to an enlarged view of a part of the condenser lens array 400, the plurality of lenses 410 have an aspherical light incident surface and a hexagonal plane. When light is incident on the plurality of lenses 410, light may be collected by dividing the light into a light receiving area of the image sensor 500 disposed below each of the plurality of lenses 410.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 집광 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈의 형태를 나타내는 도면이다. 먼저, 도 6을 참조하면, 렌즈(500)는 광 입사면이 비구면일 수 있다. 이 비구면을 통해 광 투과 렌즈를 통해 입사된 광을 이미지 센서의 수광 영역에만 집광하여 이미지 센서 어레이(130')로 전달한다. 6 and 7 are views showing the shape of a lens constituting a light collecting lens array according to other embodiments of the present invention. First, referring to FIG. 6, the light incident surface of the lens 500 may be aspherical. The light incident through the light transmitting lens through the aspherical surface is focused only on the light receiving region of the image sensor and transmitted to the image sensor array 130 ′.

도 7을 참조하면, 렌즈(600)는 광 입사면이 프리즘면일 수 있다. 즉, 광학적 평면을 2개 이상 가지며, 평행이 아닌 1개의 면을 포함하는 프리즘면을 가질 수 있다. 이 프리즘면을 통해 광 투과 렌즈를 통해 입사된 광을 이미지 센서의 수광 영역에만 집광하여 이미지 센서 어레이(130')로 전달한다.
Referring to FIG. 7, the light incident surface of the lens 600 may be a prism surface. That is, it may have a prism surface having two or more optical planes and including one surface that is not parallel. The light incident through the light transmitting lens through the prism surface is focused only on the light receiving region of the image sensor and transmitted to the image sensor array 130 ′.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
As described above, although the present invention has been described with reference to the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

100, 100': 이미지 센서
110: 광 투과 렌즈
120: 집광 렌즈 어레이
121~126: 제1 내지 제6 렌즈
130: 이미지 센서 어레이
131~136: 제1 내지 제6 이미지 센서
137: 기판
140: 신호 처리부
150: 제2 집광 렌즈 어레이
151~156: 제1 내지 제6 렌즈100, 100 ': image sensor
110: light transmitting lens
120: condenser lens array
121 to 126: first to sixth lenses
130: image sensor array
131 to 136: first to sixth image sensors
137: substrate
140: signal processing unit
150: second condensing lens array
151 to 156: first to sixth lenses

Claims (3)

삭제delete 삭제delete CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS(Complementary Metal Semiconductor) 중 어느 한 종류의 이미지 센서를 포함하고, 제1 해상도를 갖는 복수 개의 상기 이미지 센서가 1차원 또는 2차원으로 배열되며, 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서 어레이;
광 입사면에 배치된 광 투과 렌즈;
상기 1차원 또는 2차원으로 배열된 이미지 센서 어레이 상에 위치하며, 상기 광 투과 렌즈를 통해 입사된 광을 상기 복수 개의 이미지 센서의 수광 영역으로 구분하여 집광시키는 집광 렌즈 어레이; 및
상기 전기적 신호를 신호 처리하여 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성하는 신호 처리부를 포함하는 고해상도 이미지 센서로서,
상기 신호 처리부는,
상기 복수 개의 이미지 센서 각각에 대한 전기적 신호를 동기화하는 신호 동기화부; 및
상기 동기화된 전기적 신호를 병합하여 상기 제2 해상도를 갖는 이미지 데이터를 생성하는 이미지 데이터 생성부를 포함하는,
고해상도 이미지 센서.


A plurality of the image sensors including one of a Charge Coupled Device (CCD) and a Complementary Metal Semiconductor (CMOS), the plurality of image sensors having a first resolution are arranged in one or two dimensions, and convert light into an electrical signal An image sensor array;
A light transmitting lens disposed on the light incident surface;
A condenser lens array positioned on the image sensor array arranged in one or two dimensions, and condensing the light incident through the light transmitting lens into light receiving regions of the plurality of image sensors; And
A high resolution image sensor including a signal processor configured to signal-process the electrical signal to generate image data having a second resolution higher than the first resolution.
The signal processing unit,
A signal synchronizer configured to synchronize electrical signals for each of the plurality of image sensors; And
And an image data generation unit for generating the image data having the second resolution by merging the synchronized electrical signals.
High resolution image sensor.


KR1020110055857A 2011-06-10 2011-06-10 Image sensor having high resolution KR101249475B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110055857A KR101249475B1 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Image sensor having high resolution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110055857A KR101249475B1 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Image sensor having high resolution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120136734A KR20120136734A (en) 2012-12-20
KR101249475B1 true KR101249475B1 (en) 2013-04-01

Family

ID=47904035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110055857A KR101249475B1 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Image sensor having high resolution

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101249475B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080004769A (en) * 2006-07-06 2008-01-10 삼성전자주식회사 Image sensor for improving the resolution and method of sensing the image for improving it
KR20100079452A (en) * 2008-12-31 2010-07-08 주식회사 동부하이텍 Image sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080004769A (en) * 2006-07-06 2008-01-10 삼성전자주식회사 Image sensor for improving the resolution and method of sensing the image for improving it
KR20100079452A (en) * 2008-12-31 2010-07-08 주식회사 동부하이텍 Image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120136734A (en) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7920339B2 (en) Method and apparatus providing singlet wafer lens system with field flattener
US9746593B2 (en) Patchwork Fresnel zone plates for lensless imaging
US8259212B2 (en) Multiscale optical system
EP2102911B1 (en) Video camera system using multiple image sensors
US20170347042A1 (en) Imaging systems with high dynamic range and phase detection pixels
KR20190020730A (en) Optical Field Imaging Device and Depth Acquisition and 3D Imaging Method
US9945718B2 (en) Image sensors with multi-functional pixel clusters
US11024010B2 (en) Super-resolution image sensor and producing method thereof
CN102227811A (en) Solid-state image pickup device and image pickup apparatus
JP2007279512A (en) Stereoscopic camera and stereoscopic imaging apparatus
TW202101035A (en) Light field imaging device and method for 3d sensing
WO2010038378A1 (en) Pixel shift type imaging device
TW200719706A (en) Solid-state image sensor and method for producing the same
JP2010178133A (en) Solid-state imaging device and electronic device
CN104301590B (en) Three-lens detector array video acquisition device
WO2021022425A1 (en) Fingerprint detection apparatus and electronic device
JP5950128B2 (en) Solid-state imaging device
US8686340B2 (en) Solid imaging device and portable information terminal device having plural pixels being shielded and not shielded from light
KR101249475B1 (en) Image sensor having high resolution
US11431898B2 (en) Signal processing device and imaging device
JP2018201061A (en) Solid state image sensor
JP6195369B2 (en) Solid-state imaging device, camera, and manufacturing method of solid-state imaging device
TW202109355A (en) Optical sensor having offset micro lens group and optical sensing system using the same
JP2012234921A (en) Solid state image pickup device
WO2023195286A1 (en) Photodetection element and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200225

Year of fee payment: 8