KR102059735B1 - 이미지의 심도를 향상시키는 이미지 센서 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서는 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리하는 복수의 포토다이오드들; 및 상기 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역(inner region)을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 적어도 어느 하나의 마스크를 포함한다.

Description

이미지의 심도를 향상시키는 이미지 센서 및 그 동작 방법
본 발명은 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서에 관한 것으로, 물리적 구조가 변경됨으로써, 이미지의 심도(Depth Of Field; DOF)를 향상시키는 이미지 센서에 대한 기술이다.
기존의 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템은 서로 다른 두 개의 애퍼처(aperture)들을 포함함으로써, 서로 다른 두 개의 애퍼처들 각각을 이용하여 이미지 센서에서 블러(blur)가 심한 이미지 및 선명한 이미지를 생성하도록 한다. 예를 들어, 기존의 카메라 시스템은 기본 애퍼처를 이용하여 블러가 심한 이미지를 생성하고, 추가적인 작은 애퍼처를 이용하여 선명한 이미지를 생성한다.
따라서, 기존의 카메라 시스템은 작은 애퍼처를 이용하여 선명한 이미지를 획득함으로써, 이미지의 심도를 향상시킬 수 있다.
그러나, 기존의 카메라 시스템은 추가적인 작은 애퍼처를 이용하기 때문에, 추가적인 비용 및 제조 공정이 필요한 단점이 있으며, 작은 애퍼처가 제한된 노출 시간 동안 불충분한 광량을 수신함에 따라, 작은 애퍼처를 이용하여 생성된 이미지에 노이즈가 심한 문제점이 있다.
이에 본 명세서에서는 작은 애퍼처를 이용하는 대신에, 이미지 센서 자체에서 이미지의 심도를 향상시키는 기술을 제안한다.
본 발명의 실시예들은 카메라 시스템에서 작은 애퍼처를 이용하는 대신에, 이미지 센서의 물리적 구조를 변경함으로써, 이미지의 심도를 향상시키는 기술을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예들은 복수의 포토다이오드(photodiode)들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 마스크를 포함함으로써, 이미지의 심도를 향상시키는 이미지 센서를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 적어도 어느 하나의 마스크를 포함함으로써, 자동 초점 조절 기능을 갖는 카메라 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서는 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리하는 복수의 포토다이오드들; 및 상기 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역(inner region)을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 적어도 어느 하나의 마스크를 포함한다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크는 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 외곽 영역(outer region)을 통과한 광 신호가 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크는 마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크에서 마스킹되지 않은 영역은 원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크가 배치되는 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드는 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성할 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크는 상기 적어도 어느 하나의 마스크에서 마스킹되지 않은 영역의 중심 위치가 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성될 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 적어도 어느 하나의 마스크가 배치된 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 생성되는 이미지 및 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지를 이용하여, 자동 초점 조절 또는 깊이 추정 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 복수의 포토다이오드들의 상부에 배치되어, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 필터링하는 복수의 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 컬러 필터들은 RGB 컬러 필터, 화이트 컬러 필터 또는 IR 컬러 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 컬러 필터들 중 상기 적어도 어느 하나의 마스크 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 컬러 필터는 화이트 컬러 필터일 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 복수의 컬러 필터들 상부에 배치되어, 상기 복수의 컬러 필터들 각각으로 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 진행시키는 복수의 마이크로 렌즈들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서의 동작 방법은 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 마스크를 이용하여, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 단계; 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들로 유입시키는 단계; 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 처리하는 단계; 및 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 단계는 상기 적어도 어느 하나의 마스크에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 외곽 영역을 통과한 광 신호가 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입되는 것을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크는 마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 적어도 어느 하나의 마스크에서 마스킹되지 않은 영역은 원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템은 광 신호를 유입시키는 렌즈; 및 이미지 센서를 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리하는 복수의 포토다이오드들; 및 상기 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 상기 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 적어도 어느 하나의 마스크를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 카메라 시스템에서 작은 애퍼처를 이용하는 대신에, 이미지 센서의 물리적 구조를 변경함으로써, 이미지의 심도를 향상시키는 기술을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예들은 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 마스크를 포함함으로써, 이미지의 심도를 향상시키는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 적어도 어느 하나의 마스크를 포함함으로써, 자동 초점 조절 기능을 갖는 카메라 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지의 심도를 향상시키는 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 적어도 어느 하나의 마스크를 설명하기 위해 이미지 센서를 나타낸 상면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템을 나타낸 블록도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지의 심도를 향상시키는 원리를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템에서 카메라 시스템에 포함되는 렌즈(110)를 통과한 광 신호는 복수의 포토다이오드들(120)을 향하여 유입된다.
이 때, 복수의 포토다이오드들(120) 상부에는 복수의 마이크로 렌즈들(130)이 배치되어 렌즈(110)를 통과한 광 신호를 복수의 포토다이오드들(120) 각각으로 진행시킬 수 있다. 여기서, 복수의 마이크로 렌즈들(130)은 어레이 형태로 구현될 수 있다.
따라서, 렌즈(110)의 내부 영역(inner region)을 통과한 광 신호는 복수의 포토다이오드들(120) 각각의 내부 영역으로 유입될 수 있고, 렌즈(110)의 외곽 영역(outer region)을 통과한 광 신호를 복수의 포토다이오드들(120) 각각의 외곽 영역으로 유입될 수 있다.
여기서, 렌즈(110)의 내부 영역을 통과한 광 신호가 복수의 포토다이오드들(120) 각각에서 처리되어 생성되는 이미지는 렌즈(110)의 외곽 영역을 통과한 광 신호가 복수의 포토다이오드들(120) 각각에서 처리되어 생성되는 이미지보다 선명한 이미지이기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템은 복수의 포토다이오드들(120) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드(121) 상부에 렌즈(110)의 내부 영역을 통과한 광 신호를 유입시키는 적어도 어느 하나의 마스크(122)를 배치함으로써, 적어도 어느 하나의 포토다이오드(121)에서 향상된 심도를 갖는 이미지를 생성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 측면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 포토다이오드들(210), 적어도 어느 하나의 마스크(220), 복수의 컬러 필터들(230) 및 복수의 마이크로 렌즈들(240)을 포함할 수 있다.
복수의 마이크로 렌즈들(240)은 복수의 컬러 필터들(230)의 상부에 배치되어 복수의 컬러 필터들(230) 각각으로 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 진행시킬 수 있다. 이 때, 복수의 마이크로 렌즈들(240)은 어레이 형태로 구현될 수 있다.
복수의 컬러 필터들(230)은 복수의 마이크로 렌즈들(240) 하부 및 복수의 포토다이오드들(210) 상부에 배치되어, 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 필터링할 수 있다.
여기서, 복수의 컬러 필터들(230) 각각은 서로 구별되는 특정 광 신호를 제외한 나머지 광 신호들을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 복수의 컬러 필터들(230) 중 제1 컬러 필터(231)는 R 광 신호를 제외한 나머지 광 신호들을 필터링함으로써, 복수의 포토다이오드들(210) 중 제1 포토다이오드(211)에 R 광 신호를 선택적으로 유입시킬 수 있고, 제2 컬러 필터(232)는 G 광 신호를 제외한 나머지 광 신호들을 필터링함으로써, 복수의 포토다이오드들(210) 중 제2 포토다이오드(212)에 G 광 신호를 선택적으로 유입시킬 수 있다.
이 때, 복수의 컬러 필터들(230)로는 RGB 컬러 필터, 화이트 컬러 필터 또는 IR 컬러 필터 중 적어도 어느 하나가 이용될 수 있다. 특히, 복수의 컬러 필터들(230) 중 적어도 어느 하나의 마스크(220)의 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 컬러 필터(233)로는 화이트 광 신호를 선택적으로 유입시키는 화이트 컬러 필터가 이용될 수 있다.
복수의 포토다이오드들(210)은 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리한다. 예를 들어, 복수의 포토다이오드들(210)은 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호가 복수의 컬러 필터들(230) 각각에 의해 필터링된 광 신호를 각각 처리할 수 있다.
적어도 어느 하나의 마스크(220)는 복수의 포토다이오드들(210) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드(213) 상부에 배치되어, 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 적어도 어느 하나의 포토다이오드(213)로 유입시킨다. 예를 들어, 적어도 어느 하나의 마스크(220)는 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 컬러 필터(233)에 의해 필터링된 광 신호 중 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 적어도 어느 하나의 포토다이오드(213)로 유입시킬 수 있다.
여기서, 적어도 어느 하나의 마스크(220)는 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 외곽 영역을 통과한 광 신호가 적어도 어느 하나의 포토다이오드(213)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 적어도 어느 하나의 마스크(220)가 상부에 배치된 적어도 어느 하나의 포토다이오드(213)에서 생성되는 이미지는 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호만을 처리하여 생성되기 때문에, 심도가 향상된 이미지일 수 있다(적어도 어느 하나의 마스크(220)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드(213)에서 생성되는 이미지는 복수의 포토다이오드들(210) 중 적어도 어느 하나의 마스크(220)를 제외한 나머지 포토다이오드들(적어도 어느 하나의 마스크(220)가 배치되지 않은)에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지일 수 있음).
적어도 어느 하나의 마스크(220)는 마스킹된 영역(221)이 마스킹되지 않은 영역(222)을 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 적어도 어느 하나의 마스크(220)에서 마스킹되지 않은 영역(221)은 원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 기재하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 적어도 어느 하나의 마스크를 설명하기 위해 이미지 센서를 나타낸 상면도이다. 이하, 적어도 어느 하나의 마스크를 설명하기 위하여 이미지 센서에 포함되는 복수의 마이크로 렌즈들을 생략하고, 복수의 컬러 필터들이 복수의 포토다이오드들(310) 상부에 배치되어 각각 특정 광 신호를 복수의 포토다이오드들(310) 각각으로 유입시키는 경우로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 적어도 어느 하나의 마스크(320)는 복수의 포토다이오드들(310) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 상부에 배치된다. 이 때, 도면에는 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 복수의 포토다이오드들(310) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 규칙적으로 배치되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 어느 하나의 마스크(320)는 복수의 포토다이오드들(310) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 불규칙적으로 배치될 수 있다.
여기서, 적어도 어느 하나의 마스크(320)는 마스킹된 영역(321)이 마스킹되지 않은 영역(322)을 감싸도록 형성됨으로써, 적어도 어느 하나의 마스크(320)로 유입되는 광 신호 중 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 외곽 영역을 통과한 광 신호는 차단시키고, 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호만을 유입시킬 수 있다.
이 때, 적어도 어느 하나의 마스크(320)에서 마스킹되지 않은 영역(322)은 마스킹된 영역(321)에 의해 원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 적어도 어느 하나의 마스크(320)는 마스킹되지 않은 영역(322)의 중심 위치가 복수의 포토다이오드들(310) 중 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성될 수 있다.
이러한 경우, 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 적어도 어느 하나의 마스크(320)에 의해 유입되는 광 신호를 처리하여 생성되는 이미지는 복수의 포토다이오드들(310) 중 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지와 비교됨으로써, 자동 초점 조절 또는 깊이 추정 등의 과정에서 이용될 수 있다.
따라서, 마스킹되지 않은 영역(322)의 중심 위치가 복수의 포토다이오드들(310) 중 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성되는 적어도 어느 하나의 마스크(320)를 포함하는 이미지 센서는 자동 초점 조절 기능 및/또는 깊이 추정 기능을 가질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나므로 생략하기로 한다.
또한, 이미지 센서는 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드가 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되지 않는 나머지 포토다이오드들 중 어느 하나와 동일한 파장의 광 신호를 처리하도록 함으로써(예컨대, 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드 및 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되지 않는 나머지 포토다이오드들 중 어느 하나가 모두 G 신호를 처리하도록 함), 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 생성되는 이미지 및 적어도 어느 하나의 마스크(320)가 배치되지 않는 나머지 포토다이오드들 중 어느 하나에서 생성되는 이미지를 병합하여 와이드 다이나믹 레인지(wide dynamic range) 이미지를 생성할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 마스크를 이용하여, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시킨다(410).
또한, 이미지 센서는 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들로 유입시킨다(420).
그 후, 적어도 어느 하나의 마스크가 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 처리한다(430).
또한, 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 마스크가 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서, 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 처리한다(440).
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서는 410 단계에서 적어도 어느 하나의 마스크를 이용하여 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시킴으로써, 430 단계에서 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호만을 처리하여 심도가 향상된 이미지를 생성할 수 있다.
예를 들어, 이미지 센서는 적어도 어느 하나의 마스크가 배치되는 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서, 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 적어도 어느 하나의 마스크는 적어도 어느 하나의 마스크에서 마스킹되지 않은 영역의 중심 위치가 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성되기 때문에, 이미지 센서는 적어도 어느 하나의 마스크가 배치된 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 생성되는 이미지 및 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지를 이용하여, 자동 초점 조절 또는 깊이 추정 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 포토다이오드들(510) 및 적어도 어느 하나의 마스크(520)를 포함한다.
복수의 포토다이오드들(510)은 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리한다.
적어도 어느 하나의 마스크(520)는 복수의 포토다이오드들(510) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역(inner region)을 통과한 광 신호를 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시킨다.
이 때, 적어도 어느 하나의 마스크(520)는 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 외곽 영역(outer region)을 통과한 광 신호가 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 적어도 어느 하나의 마스크(520)는 마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 적어도 어느 하나의 마스크(520)에서 마스킹되지 않은 영역은 원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
따라서, 적어도 어느 하나의 마스크(520)가 배치되는 하나의 포토다이오드는 복수의 포토다이오드들(510) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 적어도 어느 하나의 마스크(520)는 적어도 어느 하나의 마스크(520)에서 마스킹되지 않은 영역의 중심 위치가 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성될 수 있다.
따라서, 이미지 센서는 적어도 어느 하나의 마스크(520)가 배치된 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 생성되는 이미지 및 복수의 포토다이오드들(510) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지를 이용하여, 자동 초점 조절 또는 깊이 추정 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 이미지 센서는 복수의 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다. 복수의 컬러 필터들은 복수의 포토다이오드들(510)의 상부에 배치되어, 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 필터링할 수 있다.
이 때, 복수의 컬러 필터들은 RGB 컬러 필터, 화이트 컬러 필터 또는 IR 컬러 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 특히, 복수의 컬러 필터들 중 적어도 어느 하나의 마스크(520) 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 컬러 필터는 화이트 컬러 필터일 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 이미지 센서는 복수의 컬러 필터들 상부에 배치되어, 복수의 컬러 필터들 각각으로 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 진행시키는 복수의 마이크로 렌즈들을 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 시스템은 광 신호를 유입시키는 렌즈(610) 및 이미지 센서(620)를 포함한다.
여기서, 이미지 센서(620)는 복수의 포토다이오드들(621) 및 적어도 어느 하나의 마스크(622)를 포함한다.
복수의 포토다이오드들(621))은 렌즈(610)를 통과한 광 신호를 각각 처리한다.
적어도 어느 하나의 마스크(622)는 복수의 포토다이오드들(621)) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 렌즈(610)의 내부 영역(inner region)을 통과한 광 신호를 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시킨다.
이 때, 적어도 어느 하나의 마스크(622)는 렌즈(610)의 외곽 영역(outer region)을 통과한 광 신호가 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 적어도 어느 하나의 마스크(622)는 마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 적어도 어느 하나의 마스크(622)에서 마스킹되지 않은 영역은 원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
따라서, 적어도 어느 하나의 마스크(622)가 배치되는 하나의 포토다이오드는 복수의 포토다이오드들(6210) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 적어도 어느 하나의 마스크(622)는 적어도 어느 하나의 마스크(622)에서 마스킹되지 않은 영역의 중심 위치가 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성될 수 있다.
따라서, 이미지 센서(620)는 적어도 어느 하나의 마스크(622)가 배치된 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 생성되는 이미지 및 복수의 포토다이오드들(621) 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지를 이용하여, 자동 초점 조절 또는 깊이 추정 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 이미지 센서(620)는 복수의 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다. 복수의 컬러 필터들은 복수의 포토다이오드들(621))의 상부에 배치되어, 렌즈(610)를 통과한 광 신호를 필터링할 수 있다.
이 때, 복수의 컬러 필터들은 RGB 컬러 필터, 화이트 컬러 필터 또는 IR 컬러 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 특히, 복수의 컬러 필터들 중 적어도 어느 하나의 마스크(622) 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 컬러 필터는 화이트 컬러 필터일 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 이미지 센서(620)는 복수의 컬러 필터들 상부에 배치되어, 복수의 컬러 필터들 각각으로 렌즈(610)를 통과한 광 신호를 진행시키는 복수의 마이크로 렌즈들을 더 포함할 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
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 (16)

  1. 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서에 있어서,
    상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리하는 복수의 포토다이오드들; 및
    상기 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역(inner region)을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 적어도 어느 하나의 마스크
    를 포함하고,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크는
    마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성되며,
    상기 렌즈의 영역은
    상기 마스킹되지 않은 영역으로 유입되는 광 신호가 통과하는 상기 내부 영역과 상기 내부 영역을 감싸도록 형성된 외곽 영역을 포함하고,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크가 배치되는 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드는
    상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크는
    상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 상기 외곽 영역(outer region)을 통과한 광 신호가 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입되는 것을 차단하는, 이미지 센서.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크에서 상기 마스킹되지 않은 영역은
    원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성되는, 이미지 센서.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크는
    상기 적어도 어느 하나의 마스크에서 상기 마스킹되지 않은 영역의 중심 위치가 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드의 중심 위치와 어긋나도록 형성되는, 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 적어도 어느 하나의 마스크가 배치된 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서 생성되는 이미지 및 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지를 이용하여, 자동 초점 조절 또는 깊이 추정 중 적어도 어느 하나를 수행하는, 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 포토다이오드들의 상부에 배치되어, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 필터링하는 복수의 컬러 필터들
    을 더 포함하는 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 컬러 필터들은
    RGB 컬러 필터, 화이트 컬러 필터 또는 IR 컬러 필터 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 이미지 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 컬러 필터들 중 상기 적어도 어느 하나의 마스크 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 컬러 필터는
    화이트 컬러 필터인, 이미지 센서.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 컬러 필터들 상부에 배치되어, 상기 복수의 컬러 필터들 각각으로 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 진행시키는 복수의 마이크로 렌즈들
    을 더 포함하는 이미지 센서.
  12. 카메라 시스템에 포함되는 이미지 센서의 동작 방법에 있어서,
    복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되는 적어도 어느 하나의 마스크를 이용하여, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 단계;
    상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들로 유입시키는 단계;
    상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 처리하는 단계; 및
    상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈를 통과한 광 신호를 처리하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크는
    마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성되며,
    상기 렌즈의 영역은
    상기 마스킹되지 않은 영역으로 유입되는 광 신호가 통과하는 상기 내부 영역과 상기 내부 영역을 감싸도록 형성된 외곽 영역을 포함하고,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크가 배치되는 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드는
    상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성하는 이미지 센서의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 단계는
    상기 적어도 어느 하나의 마스크에서, 상기 카메라 시스템에 포함되는 렌즈의 상기 외곽 영역을 통과한 광 신호가 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입되는 것을 차단하는 단계
    를 포함하는 이미지 센서의 동작 방법.
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크에서 상기 마스킹되지 않은 영역은
    원, 삼각, 사각 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성되는, 이미지 센서의 동작 방법.
  16. 광 신호를 유입시키는 렌즈; 및
    이미지 센서
    를 포함하고,
    상기 이미지 센서는
    상기 렌즈를 통과한 광 신호를 각각 처리하는 복수의 포토다이오드들; 및
    상기 복수의 포토다이오드들 중 적어도 어느 하나의 포토다이오드 상부에 배치되어, 상기 렌즈의 내부 영역을 통과한 광 신호를 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드로 유입시키는 적어도 어느 하나의 마스크
    를 포함하며,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크는
    마스킹된 영역이 마스킹되지 않은 영역을 감싸도록 형성되며,
    상기 렌즈의 영역은
    상기 마스킹되지 않은 영역으로 유입되는 광 신호가 통과하는 상기 내부 영역과 상기 내부 영역을 감싸도록 형성된 외곽 영역을 포함하고,
    상기 적어도 어느 하나의 마스크가 배치되는 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드는
    상기 복수의 포토다이오드들 중 상기 적어도 어느 하나의 포토다이오드를 제외한 나머지 포토다이오드들에서 생성되는 이미지보다 선명한 이미지를 생성하는 카메라 시스템.
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