KR101861927B1 - 다중 필팩터가 적용된 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

다중 필팩터(fill factor)가 적용된 이미지 센서는 복수의 파장들을 갖는 광선을 파장 별로 처리하는 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀은 상기 복수의 픽셀들 중 상기 적어도 어느 하나의 픽셀을 제외한 나머지 픽셀들의 필팩터와 상이한 필팩터를 갖는다.

Description

다중 필팩터가 적용된 이미지 센서{IMAGE SENSOR ADAPTED MULTIPLE FILL FACTOR}
아래의 실시예들은 다중 필팩터(fill factor)가 적용된 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이미지 센서에 포함되는 복수의 픽셀들 각각의 필팩터-이하, 필팩터는 픽셀 내에 광 다이오드가 차지하는 면적비를 의미함-가 서로 다르게 적용되는 기술에 관한 것이다.
기존의 이미지 센서는 동일한 필팩터를 갖는 복수의 픽셀들을 포함하도록 형성된다. 따라서, 기존의 이미지 센서는 광선을 처리하여 일반적인 이미지를 획득하는 것 이외의 응용 기능-예컨대, 초점 재조정(refocus), 고감지 범위 이미징(high-dynamic-range imaging) 또는 심도 추출-을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 기존의 이미지 센서는 상기 응용 기능을 수행하기 위하여, 기본 애퍼처와 구별되는 추가적인 애퍼처(aperture)를 구비해야 하는 단점도 발생된다.
이에, 아래의 실시예들은 복수의 픽셀들 각각의 필팩터를 서로 다르게 적용함으로써, 응용 기능을 수행하는 이미지 센서를 제안한다.
일실시예들은 복수의 픽셀들 각각의 필팩터를 서로 다르게 적용하는 이미지 센서를 제공한다.
구체적으로, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 복수의 픽셀들 중 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드와 오프셋되도록 배치되는 이미지 센서를 제공한다.
또한, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(depletion region)이 복수의 픽셀들 중 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역과 오프셋되어 형성되도록 조절되는 이미지 센서를 제공한다.
따라서, 일실시예들은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 시차(disparity)를 기초로, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다.
또한, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀이 복수의 픽셀들 중 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 크기보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함하도록 형성되는 이미지 센서를 제공한다.
또한, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 이미지 센서에 유입되는 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되도록 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 광선 입사 면적보다 작은 광선 입사 면적을 갖도록 형성되는 이미지 센서를 제공한다.
이에, 일실시예들은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 블러(blur) 변화를 기초로, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다.
일실시예에 따르면, 다중 필팩터(fill factor)가 적용된 이미지 센서는 복수의 파장들을 갖는 광선을 파장 별로 처리하는 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀은 상기 복수의 픽셀들 중 상기 적어도 어느 하나의 픽셀을 제외한 나머지 픽셀들의 필팩터와 상이한 필팩터를 갖는다.
상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 배치되는 위치는 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 상기 나머지 픽셀들에 배치되는 위치와 오프셋될 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(depletion region)이 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 위치는 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 위치와 오프셋되도록 조절될 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 시차(disparity)를 기초로 심도 추출을 수행할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 시차를 이용하여 초점 재조정(refocus)을 수행할 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 픽셀은 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 크기보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드는 상기 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되도록 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 광선 입사 면적보다 작은 광선 입사 면적을 가질 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 크기는 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 크기와 다르도록 조절될 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지를 이용하여 고감지 범위 이미징(high-dynamic-range imaging)을 수행할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 블러(blur) 변화를 기초로 심도 추출을 수행할 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 마이크로 렌즈 및 광 다이오드 사이에는 상기 광 다이오드의 광선 입사 면적을 줄이기 위한 금속막-상기 금속막에는 홀이 형성됨-이 배치될 수 있다.
상기 복수의 픽셀들은 동일한 형태 또는 크기의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 복수의 픽셀들이 R(red) 셀, G(green) 셀, B(blue) 셀 및 W(white) 셀을 포함하는 경우, 상기 W 셀은 상기 R 셀, 상기 G 셀 및 상기 B 셀의 필팩터와 상이한 필팩터를 가질 수 있다.
상기 복수의 픽셀들이 R 셀, 두 개의 G 셀들 및 B 셀을 포함하는 경우, 상기 두 개의 G 셀들 중 어느 하나의 G 셀은 상기 R 셀, 상기 두 개의 G 셀 중 상기 어느 하나의 G 셀을 제외한 나머지 G 셀 및 B 셀의 필팩터와 상이한 필팩터를 가질 수 있다.
일실시예들은 복수의 픽셀들 각각의 필팩터를 서로 다르게 적용하는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
구체적으로, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 복수의 픽셀들 중 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드와 오프셋되도록 배치되는 이미지 센서를 제공한다.
또한, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 복수의 픽셀들 중 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역과 오프셋되어 형성되도록 조절되는 이미지 센서를 제공한다.
따라서, 일실시예들은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 시차를 기초로, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다.
또한, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀이 복수의 픽셀들 중 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 크기보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함하도록 형성되는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
또한, 일실시예들은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 이미지 센서에 유입되는 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되도록 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 광선 입사 면적보다 작은 광선 입사 면적을 갖도록 형성되는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
이에, 일실시예들은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 블러 변화를 기초로, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다.
도 1a 내지 1b는 일실시예에 따른 이미지 센서의 위치에 따라 이미지 센서에 유입되는 광선의 다발을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3b는 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부 및 주변부에 배치된 픽셀들을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 4b는 일실시예에 따른 이미지 센서에서 획득되는 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5은 다른 일실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6b는 도 2에 도시된 이미지 센서의 구체적인 예시를 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 7b는 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부 및 주변부에 배치된 픽셀들을 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 8b는 또 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부 및 주변부에 배치된 픽셀들을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8a 내지 8b를 참조하여 기재된 복수의 픽셀들로부터 획득되는 이미지들 사이의 시차를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8a 내지 8b를 참조하여 기재된 복수의 픽셀들의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 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.
도 1a 내지 1b는 일실시예에 따른 이미지 센서의 위치에 따라 이미지 센서에 유입되는 광선의 다발을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 1a은 일실시예에 따른 이미지 센서(100)의 위치와 이미지 센서(100)로부터 획득되는 이미지의 초점의 상관관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 위치 2에 배치된 이미지 센서(100)에 유입되는 광선의 다발을 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 일실시예에 따른 카메라 시스템에서 복수의 파장들을 갖는 광선은 기본 애퍼처 및 렌즈를 통하여 이미지 센서(100)로 유입된다. 이 때, 이미지 센서(100)가 위치 1에 배치되는 경우, 이미지 센서(100)는 광선을 파장 별로 처리하여 초점이 잘 맞는 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
반면에, 이미지 센서(100)가 위치 2 또는 3에 배치되는 경우, 이미지 센서(100)는 광선을 파장 별로 처리하여 초점이 맞지 않아 블러(blur)가 발생된 이미지를 획득할 수 있다.
이에, 도 1b를 참조하면, 이미지 센서(100)가 위치 2에 배치되는 경우, 광선의 다발은 도면과 같이 이미지 센서(100)로 유입될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(100)에 포함되는 복수의 픽셀들(110) 중 광선의 다발의 주변부인 위치 A에 배치된 픽셀들(111) 각각의 필팩터가 서로 다르게 적용되는 경우, 광선의 다발의 주변부인 위치 A에 배치된 픽셀들(111) 각각에 서로 다른 광량의 광선이 입사될 수 있다(반면에, 복수의 픽셀들(110) 중 광선의 다발의 중심부인 위치 B에 배치된 픽셀들(112)에는 동일한 광량의 광선이 입사됨).
이하, 복수의 픽셀들(110) 중 광선의 다발의 주변부인 위치 A에 배치된 픽셀들(111) 각각의 필팩터를 서로 다르게 적용하여, 광선의 다발의 주변부인 위치 A에 배치된 픽셀들(111) 각각에 서로 다른 광량의 광선이 입사되도록 하는 기술에 대해 상세히 기재한다.
또한, 이하, 복수의 픽셀들 각각의 필팩터가 서로 상이하다는 것은 복수의 픽셀들 각각에서 픽셀 총 영역 대비 광선을 처리하는 영역의 비율이 서로 다른 것을 의미할 뿐만 아니라, 복수의 픽셀들 각각에서 광선을 처리하는 영역이 배치되는 위치가 서로 다른 것을 의미할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 이미지 센서(200)는 복수의 파장들을 갖는 광선을 파장 별로 처리하는 복수의 픽셀들(210)을 포함한다.
여기서, 복수의 픽셀들(210)은 하나의 세트를 구성하고, 상기 세트가 복수 개 구비되어 이미지 센서(200)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(200)로 유입되는 광선의 다발의 주변부인 위치 A나, 광선의 다발의 중심부인 위치 B 각각에는 복수의 픽셀들(210)로 구성되는 세트가 배치될 수 있다.
복수의 픽셀들(210) 각각은 마이크로 렌즈, 평탄층, 컬러 필터, 절연막, 금속 회로층, 광 다이오드 및 기판을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 픽셀들(210) 각각에는 마이크로 렌즈, 컬러 필터 및 광 다이오드가 필수적으로 포함되나, 그 외의 평탄층, 절연막, 금속 회로층 및 기판은 선택적으로 포함될 수 있다.
여기서, 복수의 픽셀들(210) 각각에 포함되는 컬러 필터는 복수의 픽셀들(210) 각각이 복수의 파장들 별로 광선을 처리하도록 특정 파장의 광선을 제외한 나머지 파장의 광선을 필터링하고, 특정 파장의 광선만을 유입시킬 수 있다.
특히, 복수의 픽셀들(210) 각각은 동일한 형태 또는 크기의 마이크로 렌즈를 포함하는 반면, 서로 상이한 필팩터가 적용될 수 있다. 예를 들어, 복수의 픽셀들(210) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(220)은 나머지 픽셀들(230)의 필팩터보다 작은 필팩터를 가질 수 있다.
이 때, 적어도 어느 하나의 픽셀(220)은 나머지 픽셀들(230)에 포함되는 광 다이오드(231)보다 작은 크기의 광 다이오드(221)를 포함함으로써, 나머지 픽셀들(230)의 필팩터보다 작은 필팩터를 가질 수 있다.
따라서, 적어도 어느 하나의 픽셀(220)에 포함되는 광 다이오드(221)는 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되도록 나머지 픽셀들(230)에 포함되는 광 다이오드(231)의 광선 입사 면적(232)보다 작은 광선 입사 면적(222)을 가질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3a 내지 3b를 참조하여 기재하기로 한다.
도 3a 내지 3b는 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부 및 주변부에 배치된 픽셀들을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 3a는 일실시예에 따른 복수의 픽셀들(310)이 광선의 다발의 중심부에 배치된 경우를 나타낸 도면이고, 도 3b는 일실시예에 따른 복수의 픽셀들(320)이 광선의 다발의 주변부에 배치된 경우를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부(도 2의 위치 B)에 배치된 복수의 픽셀들(310)에는 복수의 픽셀들(310) 각각의 필팩터와 상관없이(복수의 픽셀들(310) 각각에 포함되는 광 다이오드의 크기와 상관없이), 동일한 광량의 광선이 입사될 수 있다.
예를 들어, 광선의 다발의 중심부에 배치된 복수의 픽셀들(310) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(311)(작은 크기의 광 다이오드를 포함하여 작은 필팩터가 적용된 픽셀)에는 광선의 다발 중 중심부의 광선이 온전히 입사되고, 나머지 픽셀들(312)(큰 크기의 광 다이오드를 포함하여 큰 필팩터가 적용된 픽셀)에도 광선의 다발 중 중심부의 광선이 온전히 입사될 수 있다. 이하, 광 다이오드가 작거나 크다는 것은 다른 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 비해 작거나 크다는 것을 의미하고, 필팩터가 작거나 크다는 것 역시 다른 픽셀들에 적용된 필팩터에 비해 작거나 크다는 것을 의미한다.
이 때, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)은 작은 크기의 광 다이오드를 포함하기 때문에, 큰 크기의 광 다이오드를 포함하는 나머지 픽셀들(312)에 비해 광선 입사 면적이 작을 수 있다.
반면에, 도 3b를 참조하면, 일실시예에 따른 광선의 다발의 주변부(도 2의 위치 A)에 배치된 복수의 픽셀들(320)에는 복수의 픽셀들(320) 각각의 필팩터에 따라(복수의 픽셀들(320) 각각에 포함되는 광 다이오드의 크기에 따라) 서로 다른 광량의 광선이 입사될 수 있다.
예를 들어, 광선의 다발의 주변부에 배치된 복수의 픽셀들(320) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(321)(작은 크기의 광 다이오드를 포함하여 작은 필팩터가 적용된 픽셀)에는 광선의 다발 중 주변부의 광선(블러를 발생시키는 희미한 광선)이 입사되지 않고, 나머지 픽셀들(322)(큰 크기의 광 다이오드를 포함하여 큰 필팩터가 적용된 픽셀)에는 광선의 다발 중 주변부의 광선이 온전히 입사될 수 있다.
이 때, 적어도 어느 하나의 픽셀(321)은 작은 크기의 광 다이오드를 포함하기 때문에, 큰 크기의 광 다이오드를 포함하는 나머지 픽셀들(322)에 비해 광선 입사 면적이 작을 수 있다.
즉, 복수의 픽셀들(310, 320) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(311, 321)이 나머지 픽셀들(312, 322)에 포함되는 광 다이오드의 크기보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함함으로써, 적어도 어느 하나의 픽셀(311, 321)에는 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되고(광선의 다발 중 주변부의 광선은 입사되지 않음), 나머지 픽셀들(312, 322)에는 광선의 다발 중 중심부의 광선 및 주변부의 광선 모두가 입사될 수 있다.
따라서, 이와 같은 복수의 픽셀들(310, 320)을 포함하는 이미지 센서는 적어도 어느 하나의 픽셀(311, 321) 및 나머지 픽셀들(312, 322)을 이용하여, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
이상, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)에 포함되는 광 다이오드의 물리적 크기가 나머지 픽셀들(312)에 포함되는 광 다이오드의 물리적 크기보다 작게 형성됨으로써, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)의 필팩터가 나머지 픽셀들(312)의 필팩터보다 작은 경우를 설명하였으나, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)의 필팩터는 적어도 어느 하나의 픽셀(311)에 포함되는 광 다이오드의 물리적 크기의 변경 없이, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(depletion region)의 크기가 나머지 픽셀들(312)에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역의 크기보다 작게 조절됨으로써, 나머지 픽셀들(312)의 필팩터보다 작아질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7a 내지 7b를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)의 필팩터와 나머지 픽셀들(312)의 필팩터는 적어도 어느 하나의 픽셀(311)에 포함되는 광 다이오드가 배치되는 위치와 나머지 픽셀들(312)에 포함되는 광 다이오드가 배치되는 위치가 서로 오프셋되거나, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 형성되는 위치와 나머지 픽셀들(312)에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 형성되는 위치가 서로 다르게 조절됨으로써, 서로 상이할 수 있다(적어도 어느 하나의 픽셀(311)과 나머지 픽셀들(312)에서 광선을 처리하는 영역이 배치되는 위치가 서로 다름). 이에 대한 상세한 설명은 도 8a 내지 8b, 도 9 및 도 10을 참조하여 기재하기로 한다.
이하, 복수의 픽셀들에서 광 다이오드가 배치되는 위치가 서로 오프셋된다는 것은 복수의 픽셀들에서 광 다이오드가 각각 다른 위치(각각의 픽셀의 중심을 기준으로 서로 다른 위치)에 배치된다는 것을 의미하고, 복수의 픽셀들에서 광 다이오드의 공핍 영역이 형성되는 위치가 서로 오프셋된다는 것은 복수의 픽셀들에서 광 다이오드의 공핍 영역이 각기 다른 위치(각각의 픽셀의 중심을 기준으로 서로 다른 위치)에 형성된다는 것을 의미한다.
또한, 이하, 적어도 어느 하나의 픽셀(311)의 필팩터와 나머지 픽셀들(312)의 필팩터를 서로 다르게 한다는 것은 적어도 어느 하나의 픽셀(311)에 포함되는 광 다이오드의 특성과 나머지 픽셀들(312)에 포함되는 광 다이오드의 특성을 서로 다르게 한다는 것을 의미한다.
도 4a 내지 4b는 일실시예에 따른 이미지 센서에서 획득되는 이미지를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 4a는 일실시예에 따른 필팩터가 작은 픽셀에서 획득되는 이미지를 나타낸 도면이고, 도 4b는 일실시예에 따른 필팩터가 큰 픽셀에서 획득되는 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4a를 참조하면, 일실시예에 따른 필팩터가 작은 픽셀(도 3a 내지 3b를 참조하여 기재된, 작은 크기의 광 다이오드를 포함하여 작은 필팩터가 적용된 적어도 어느 하나의 픽셀)은 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되기 때문에, 선명한 이미지(410)를 생성할 수 있다.
반면에, 도 4b를 참조하면, 일실시예에 따른 필팩터가 큰 픽셀(도 3a 내지 3b를 참조하여 기재된, 큰 크기의 광 다이오드를 포함하여 큰 필팩터가 적용된 나머지 픽셀들)은 광선의 다발 중 중심부의 광선 및 주변부의 광선 모두가 입사되기 때문에, 도 4a에 도시된 필팩터가 작은 픽셀에서 생성되는 이미지(410)보다 흐릿한(블러가 발생된) 이미지(420)를 생성할 수 있다.
따라서, 일실시예에 따른 이미지 센서는 필팩터가 작은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지(410) 및 필팩터가 큰 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지(420)를 이용하여 초점 재조정을 수행할 수 있다.
또한, 이미지 센서는 필팩터가 작은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지(410) 및 필팩터가 큰 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지(420)를 이용하여(필팩터가 작은 적어도 어느 하나의 픽셀에 입사되는 광량이 필팩터가 큰 나머지 픽셀들에 입사되는 광량보다 작은 특징을 이용하여), 고감지 범위 이미징을 수행할 수 있다.
또한, 이미지 센서는 필팩터가 작은 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지(410) 및 필팩터가 큰 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지(420) 사이의 블러 변화를 기초로 심도 추출을 수행할 수 있다.
이와 같이 이미지 센서는 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 필팩터만을 변경함으로써, 추가적인 구성품(예컨대, 추가적인 애퍼처 등)없이 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다.
또한, 이미지 센서는 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 필팩터를 작고 크게 구성하여 서로 상이한 값을 갖도록 하는 대신에, 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 서로 오프셋되도록 하거나, 광 다이오드의 공핍 영역이 서로 오프셋되도록 조절함으로써, 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 특성을 서로 다르게 할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 8a 내지 8b, 도 9 및 도 10을 참조하여 기재하기로 한다.
도 5은 다른 일실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 파장들을 갖는 광선을 파장 별로 처리하는 복수의 픽셀들을 포함한다.
여기서, 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀(510)(작은 크기의 광 다이오드를 포함하여 작은 필팩터가 적용된 픽셀)에는 금속막(520)이 배치될 수 있다.
예를 들어, 금속막(520)은 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 마이크로 렌즈 및 광 다이오드 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 금속막(520)은 적어도 어느 하나의 픽셀(510)에 포함되는 광 다이오드의 상부에 배치될 수 있다.
이 때, 금속막(520)은 원 또는 다각 형태를 갖도록 형성되는 홀(521)을 포함한다(예컨대, 금속막(520)을 상부에서 바라봤을 때, 홀(521)이 원 또는 다각 형태를 가질 수 있음). 따라서, 금속막(520)은 홀(521)을 통하여 광선을 광 다이오드로 입사시키기 때문에, 적어도 어느 하나의 픽셀(510)에 포함되는 광 다이오드의 광선 입사 면적을 줄일 수 있다.
이와 같이, 적어도 어느 하나의 픽셀(510)이 금속막(520)을 더 포함함으로써, 적어도 어느 하나의 픽셀(510)로부터 획득되는 이미지는 금속막(520)을 포함하지 않는 경우보다 더 선명한 이미지(더 어두운 이미지)를 생성할 수 있다. 이에, 다른 일실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀(510)에 금속막(520)을 구비함으로써, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 보다 원활히 수행할 수 있다.
도 6a 내지 6b는 도 2에 도시된 이미지 센서의 구체적인 예시를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 6a는 일실시예에 따른 R 셀, G 셀, B 셀 및 W 셀을 포함하는 이미지 센서(600)를 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 일실시예에 따른 이미지 센서(600)에 포함되는 복수의 픽셀들(610)이 R(red) 셀(611), G(green) 셀(612), B(blue) 셀(613) 및 W(white) 셀(614)로 구성되는 경우, W 셀(614)은 R 셀(611), G 셀(612) 및 B 셀(613)의 필팩터와 상이한 필팩터를 가질 수 있다. 즉, 위에서 상술한 바와 같이, W 셀(614)은 나머지 픽셀들(R 셀(611), G 셀(612) 및 B 셀(613)) 각각에 포함되는 광 다이오드보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함함으로써, 나머지 픽셀들(R 셀(611), G 셀(612) 및 B 셀(613)) 각각의 필팩터보다 작은 픽팰터를 가질 수 있다.
도 6b는 다른 일실시예에 따른 R 셀, 두 개의 G 셀들 및 B 셀을 포함하는 이미지 센서(620)를 나타낸 도면이다.
도 6b를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 이미지 센서(620)에 포함되는 복수의 픽셀들(630)이 R 셀(631), 두 개의 G 셀들(632, 633) 및 B 셀(634)로 구성되는 경우, 두 개의 G 셀들(632, 633) 중 어느 하나의 G 셀(632)은 R 셀(631), 나머지 G 셀(633) 및 B 셀(634)의 필팩터와 상이한 필팩터를 가질 수 있다. 즉, 위에서 상술한 바와 같이, 어느 하나의 G 셀(632)은 나머지 픽셀들(R 셀(631), 나머지 G 셀(633) 및 B 셀(634)) 각각에 포함되는 광 다이오드보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함함으로써, 나머지 픽셀들(R 셀(631), 나머지 G 셀(633) 및 B 셀(634)) 각각의 필팩터보다 작은 픽팰터를 가질 수 있다.
그러나, 상술한 바에 제한되지 않고, 이미지 센서(600, 620)는 다양한 파장의 광선을 처리하는 픽셀들로 구성될 수 있으며, 다양한 파장의 광선을 처리하는 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀은 나머지 픽셀들의 필팩터와 상이한 필팩터를 가질 수 있다.
도 7a 내지 7b는 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부 및 주변부에 배치된 픽셀들을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 7a는 다른 일실시예에 따른 복수의 픽셀들(710)이 광선의 다발의 중심부에 배치된 경우를 나타낸 도면이고, 도 7b는 다른 일실시예에 따른 복수의 픽셀들(720)이 광선의 다발의 주변부에 배치된 경우를 나타낸 도면이다.
도 7a를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부(도 2의 위치 B)에 배치된 복수의 픽셀들(710)은 광 다이오드 상에 공핍 영역(711-1, 712-1)을 동일한 위치에 동일한 크기로 형성함으로써, 동일한 광량의 광선을 수광할 수 있다.
예를 들어, 광선의 다발의 중심부에 배치된 복수의 픽셀들(710) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(711) 및 나머지 픽셀들(712) 각각은 동일한 크기의 광 다이오드를 포함하고, 광 다이오드 상에서 형성되는 공핍 영역(711-1, 712-1)의 위치 및 크기를 동일하게 조절함으로써, 중심부의 광선을 온전히 수광할 수 있다.
반면에, 도 7b를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 주변부(도 2의 위치 A)에 배치된 복수의 픽셀들(720)에는 복수의 픽셀들(720) 각각의 필팩터에 따라(복수의 픽셀들(720) 각각에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(721-1, 722-1)에 따라) 서로 다른 광량의 광선이 입사될 수 있다.
예를 들어, 광선의 다발의 주변부에 배치된 복수의 픽셀들(720) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(721)은 광 다이오드 상에 형성되는 공핍 영역(721-1)의 크기를 작게 조절함으로써, 광선의 다발 중 주변부의 광선(블러를 발생시키는 희미한 광선)을 수광하지 않고, 나머지 픽셀들(722)은 광 다이오드 상에 형성되는 공핍 영역(722-1)의 크기를 크게 조절함으로써, 주변부의 광선을 온전히 수광할 수 있다.
즉, 복수의 픽셀들(710, 720) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(711, 721)은 적응적으로 광 다이오드의 공핍 영역(721-1)의 크기를 나머지 픽셀들(712, 722)에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(712-1, 722-1)이 형성되는 크기와 다르도록 조절함으로써, 중심부의 광선만을 수광하고, 주변부의 광선은 수광하지 않을 수 있다.
이하, 공핍 영역(721-1, 722-1)의 크기 또는 위치를 조절하는 것은 광 다이오드에 인가되는 전압의 크기를 제어함으로써 수행될 수 있다. 그러나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 공핍 영역(721-1, 722-1)의 크기 또는 위치를 조절하는 것은 공핍 영역(721-1, 722-1)을 형성하는데 영향을 미치는 다양한 파라미터가 제어됨으로써 수행될 수 있다.
따라서, 이와 같은 복수의 픽셀들(710, 720)을 포함하는 이미지 센서는 적어도 어느 하나의 픽셀(711, 721) 및 나머지 픽셀들(712, 722)을 이용하여, 도 4a 내지 4b를 참조하여 상술한 바와 같이, 초점 재조정, 고감지 범위 이미징 또는 심도 추출 등의 응용 기능을 수행할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 도 7b에서, 적어도 어느 하나의 픽셀(721)은 광 다이오드 상에 형성되는 공핍 영역(721-1)의 크기를 작게 조절하는 대신에, 주변부의 광선을 수광하지 않도록 공핍 영역(721-1)이 형성되는 위치를 광 다이오드 상에서 조절할 수 있다(예컨대, 공핍 영역(721-1)이 형성되는 위치가 광 다이오드 상에서 우측으로 조절됨으로써, 주변부의 광선이 공핍 영역(721-1)에 입사되지 않도록 함).
이상, 이미지 센서가 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 필팩터를 작고 크게 구성하는 경우를 설명하였으나, 이미지 센서는 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 서로 오프셋되도록 구성할 수도 있다. 다시 말해, 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 적어도 어느 하나의 픽셀 상에 배치되는 위치는 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 나머지 픽셀들 상에서 배치되는 위치와 오프셋될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
도 8a 내지 8b는 또 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부 및 주변부에 배치된 픽셀들을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 8a는 또 다른 일실시예에 따른 복수의 픽셀들(810)이 광선의 다발의 중심부에 배치된 경우를 나타낸 도면이고, 도 8b는 또 다른 일실시예에 따른 복수의 픽셀들(820)이 광선의 다발의 주변부에 배치된 경우를 나타낸 도면이다.
도 8a를 참조하면, 또 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 중심부(도 2의 위치 B)에 배치된 복수의 픽셀들(810) 각각은 서로 오프셋된 위치(예컨대, 각각의 픽셀의 중심을 기준으로 좌측과 우측)에 배치되는 광 다이오드를 포함하기 때문에, 복수의 픽셀들(810)에는 광선이 입사되지 않게 된다. 이하, 서로 오프셋된 위치에 배치되는 광 다이오드들이 각각 픽셀의 중심을 기준으로 좌측 및 우측으로 배치되는 경우로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 각각의 픽셀의 중심을 기준으로 3차원 평면에서 서로 상이한 다양한 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 광선의 다발의 중심부에 배치된 복수의 픽셀들(810) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(811)(광 다이오드가 픽셀의 중심을 기준으로 좌측에 형성된 픽셀))에는 광선의 다발 중 중심부의 광선이 입사되지 않고, 나머지 픽셀들(812)(광 다이오드가 픽셀의 중심을 기준으로 우측에 형성된 픽셀)에도 광선의 다발 중 중심부의 광선이 입사되지 않을 수 있다.
반면에, 도 8b를 참조하면, 또 다른 일실시예에 따른 광선의 다발의 주변부(도 2의 위치 A)에 배치된 복수의 픽셀들(820)에는 복수의 픽셀들(820) 각각의 광 다이오드가 배치되는 위치에 따라 서로 다른 광량의 광선이 입사될 수 있다.
예를 들어, 광선의 다발의 주변부에 배치된 복수의 픽셀들(820) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(821)(광 다이오드가 픽셀의 중심을 기준으로 좌측에 형성된 레프트 픽셀)에는 광선의 다발 중 주변부의 광선(블러를 발생시키는 희미한 광선)이 온전히 입사되고, 나머지 픽셀들(822)(광 다이오드가 픽셀의 중심을 기준으로 우측에 형성된 라이트 픽셀)에는 광선의 다발 중 주변부의 광선이 입사되지 않을 수 있다.
즉, 복수의 픽셀들(810, 820)이 광선의 다발을 기준으로 배치되는 위치(중심부인지 또는 주변부인지)에 따라, 적어도 어느 하나의 픽셀(821)과 나머지 픽셀들(822) 각각은 서로 다른 광량의 광선을 수광하게 되고, 이는, 적어도 어느 하나의 픽셀(821)과 나머지 픽셀들(822) 각각으로부터 획득되는 이미지 사이에서 시차가 발생되도록 한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 9를 참조하여 기재하기로 한다.
도 9는 도 8a 내지 8b를 참조하여 기재된 복수의 픽셀들로부터 획득되는 이미지들 사이의 시차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 이미지 센서(910)는 도 8a 내지 8b를 참조하여 기재된 적어도 어느 하나의 픽셀(이하, 레프트 픽셀로 기재함)(911)과 나머지 픽셀들(이하, 라이트 픽셀로 기재함)(912)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 레프트 픽셀(911)은 픽셀의 중심을 기준으로 좌측에 배치된 광 다이오드를 포함하는 픽셀이고, 라이트 픽셀(912)은 픽셀의 중심을 기준으로 우측에 배치된 광 다이오드를 포함하는 픽셀일 수 있다. 따라서, 레프트 픽셀(911)과 라이트 픽셀(912) 각각에 포함되는 광 다이오드는 서로 오프셋되는 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912)은 동일한 파장의 광선을 처리하는 픽셀이거나, 서로 다른 파장의 광선을 처리하는 픽셀일 수 있다. 예를 들어, 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912)은 모두 G 광 신호를 처리하는 G 픽셀일 수 있다.
이 때, 이미지 센서에는 하나의 행에 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912)이 번갈아 가며 배치되도록 포함할 수 있다.
이와 같은 이미지 센서가 초점에 맞는 위치(도 1a에서 위치 1)에 배치되는 경우, 하나의 행에 배치된 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912) 각각에서 수광하는 광선(921, 922)의 강도는 그래프 1(920)과 같이 나타난다.
반면, 이미지 센서가 초점에 맞지 않는 위치(도 1a에서 위치 2)에 배치되는 경우, 하나의 행에 배치된 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912) 각각에서 수광하는 광선(931, 932)의 강도는 그래프 2(930)와 같이 나타난다.
그래프 2(930)와 같이, 레프트 픽셀(911)에서 수광하는 광선(931)의 강도가 최고점을 갖는 위치와 라이트 픽셀(912)에서 수광하는 광선(932)의 강도가 최고점을 갖는 위치가 서로 차이가 나기 때문에, 레프트 픽셀(911)로부터 획득되는 이미지와 라이트 픽셀(912)로부터 획득되는 이미지 사이에는 시차가 발생되게 된다.
따라서, 이미지 센서는 서로 오프셋되는 위치에 배치되는 광 다이오드를 포함하는 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912)을 이용하여, 이미지들 사이의 시차를 기반으로 하는 초점 재조정 및 심도 추출을 수행할 수 있다.
이 때, 이미지들 사이의 시차를 이용하여 초점 재조정을 수행하고, 심도 추출을 수행하는 구체적인 방식은 기존에 널리 알려진 시차 기반의 초점 재조정 알고리즘 또는 심도 추출 알고리즘이 이용될 수 있다. 이에, 초점 재조정 및 심도 추출을 수행하는 구체적인 방식에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이미지 센서는 서로 오프셋되는 위치에 배치되는 광 다이오드를 포함하는 레프트 픽셀(911) 및 라이트 픽셀(912)을 이용하는 대신에, 동일한 위치에 배치되는 광 다이오드를 각각 포함하는 레프트 픽셀 및 라이트 픽셀을 이용할 수도 있다. 이러한 경우, 레프트 픽셀 및 라이트 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 각각 형성되는 위치는 서로 오프셋되도록 조절될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 10을 참조하여 기재하기로 한다.
도 10은 도 8a 내지 8b를 참조하여 기재된 복수의 픽셀들의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 이미지 센서는 도 8a 내지 8b를 참조하여 기재된 바와 같이 복수의 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 서로 오프셋되도록 구성하는 대신에, 복수의 픽셀들(1010)에 포함되는 광 다이오드가 배치되는 위치(복수의 픽셀들(1010) 각각의 중심을 기준으로)를 모두 동일하게 구성할 수 있다.
다만, 이러한 경우, 이미지 센서는 복수의 픽셀들(1010)에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(1011-1, 1012-1)이 각각 형성되는 위치를 서로 오프셋되도록(예컨대, 복수의 픽셀들(1010) 각각의 중심을 기준으로 좌측과 우측으로) 조절할 수 있다. 이하, 복수의 픽셀들(1010)에 포함되는 광 다이오드들의 공핍 영역들(1011-1, 1012-1)이 각각 픽셀의 중심을 기준으로 좌측 및 우측으로 배치되도록 조절되는 경우로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 각각 픽셀의 중심을 기준으로 3차원 평면에서 서로 상이한 다양한 위치에 배치되도록 조절될 수 있다.
예를 들어, 복수의 픽셀들(1010) 중 적어도 어느 하나의 픽셀(1011)(레프트 픽셀)은 광 다이오드 상에 형성되는 공핍 영역(1011-1)의 위치를 픽셀의 중심을 기준으로 좌측으로 조절함으로써, 광선의 다발 중 주변부의 광선을 온전히 수광하고, 나머지 픽셀들(1012)(라이트 픽셀)은 광 다이오드 상에 형성되는 공핍 영역(1012-1)의 위치를 픽셀의 중심을 기준으로 우측으로 조절함으로써, 광선의 다발 중 주변부의 광선을 수광하지 않을 수 있다.
따라서, 복수의 픽셀들(1010)에서, 적어도 어느 하나의 픽셀(1011)과 나머지 픽셀들(1012) 각각은 서로 다른 광량의 광선을 수광하게 되고, 이는, 적어도 어느 하나의 픽셀(1011)과 나머지 픽셀들(1012) 각각으로부터 획득되는 이미지 사이에서 시차가 발생되도록 한다. 이에, 복수의 픽셀들(1010)을 포함하는 이미지 센서는 도 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 초점 재조정 및 심도 추출의 응용 기능을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 다중 필팩터(fill factor)가 적용된 이미지 센서에 있어서,
    복수의 파장들을 갖는 광선을 파장 별로 처리하는 복수의 픽셀들
    을 포함하고,
    상기 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀은
    상기 복수의 픽셀들 중 상기 적어도 어느 하나의 픽셀을 제외한 나머지 픽셀들의 필팩터와 상이한 필팩터를 가지며,
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀의 필팩터와 상기 나머지 픽셀들의 필팩터는
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 배치되는 위치가 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 상기 나머지 픽셀들에 배치되는 위치와 오프셋되거나, 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(depletion region)이 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 위치가 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 위치와 오프셋되도록 조절되거나, 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 크기가 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 크기와 다르도록 조절됨으로써, 서로 상이하게 되는, 이미지 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 시차(disparity)를 기초로 심도 추출을 수행하는, 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 시차를 이용하여 초점 재조정(refocus)을 수행하는, 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀은
    상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 크기보다 작은 크기의 광 다이오드를 포함하는, 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드는
    상기 광선의 다발 중 중심부의 광선만이 입사되도록 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 광선 입사 면적보다 작은 광선 입사 면적을 갖는, 이미지 센서.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지를 이용하여 고감지 범위 이미징(high-dynamic-range imaging)을 수행하는, 이미지 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀로부터 획득되는 이미지 및 상기 나머지 픽셀들로부터 획득되는 이미지 사이의 블러(blur) 변화를 기초로 심도 추출을 수행하는, 이미지 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 마이크로 렌즈 및 광 다이오드 사이에는
    상기 광 다이오드의 광선 입사 면적을 줄이기 위한 금속막-상기 금속막에는 홀이 형성됨-이 배치되는, 이미지 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀들은
    동일한 형태 또는 크기의 마이크로 렌즈를 포함하는, 이미지 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀들이 R(red) 셀, G(green) 셀, B(blue) 셀 및 W(white) 셀을 포함하는 경우, 상기 W 셀은
    상기 R 셀, 상기 G 셀 및 상기 B 셀의 필팩터와 상이한 필팩터를 갖는, 이미지 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀들이 R 셀, 두 개의 G 셀들 및 B 셀을 포함하는 경우, 상기 두 개의 G 셀들 중 어느 하나의 G 셀은
    상기 R 셀, 상기 두 개의 G 셀 중 상기 어느 하나의 G 셀을 제외한 나머지 G 셀 및 B 셀의 필팩터와 상이한 필팩터를 갖는, 이미지 센서.
  15. 기본 애퍼처;
    렌즈; 및
    상기 기본 애퍼처 및 상기 렌즈를 통과한 복수의 파장들을 갖는 광선을 파장 별로 처리하는 복수의 픽셀들을 포함하는 이미지 센서
    를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀들 중 적어도 어느 하나의 픽셀은
    상기 복수의 픽셀들 중 상기 적어도 어느 하나의 픽셀을 제외한 나머지 픽셀들의 필팩터와 상이한 필팩터를 가지며,
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀의 필팩터와 상기 나머지 픽셀들의 필팩터는
    상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드가 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 배치되는 위치가 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드가 상기 나머지 픽셀들에 배치되는 위치와 오프셋되거나, 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역(depletion region)이 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 위치가 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 위치와 오프셋되도록 조절되거나, 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 적어도 어느 하나의 픽셀에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 크기가 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드의 공핍 영역이 상기 나머지 픽셀들에 포함되는 광 다이오드에 형성되는 크기와 다르도록 조절됨으로써, 서로 상이하게 되는, 카메라 시스템.
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