KR102548007B1 - 이미지 센서 및 그의 제조 방법, 이미지 인식 방법, 전자 설비 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 이미지 센서 및 그의 제조 방법, 이미지 인식 방법, 전자 설비를 개시하였고, 이미지 센서는, 복수의 센서 유닛(101)을 포함하고, 복수의 센서 유닛(101)이 어레이로 배치되는 센서 유닛 어레이(10)-여기서, 각 센서 유닛(101)은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 센서 유닛(101)은 적어도 하나의 상호 연결 구조(1014)를 포함함-; 각 센서 유닛(101)의 상호 연결 구조(1014)를 노출시키고, 센서 유닛 어레이(10)를 피복하는 패키징층(20); 상호 연결 구조(1014)에 전기적으로 연결되고, 패키징층(20)의 일측에 위치하는 재배선층(30); 재배선층(30)에 전기적으로 연결되고, 패키징층(20)으로부터 멀어지는 재배선층(30)의 일측에 위치하는 회로기판(40); 을 포함한다.

Description

이미지 센서 및 그의 제조 방법, 이미지 인식 방법, 전자 설비
본 출원은 2019년 3월 4일에 중국특허청에 제출된 출원번호가 201910160614.9인 중국특허출원의 우선권을 주장하는바, 상기 출원의 전부 내용은 참조로서 본 출원에 포함된다.
본 출원의 실시예는 이미지 센서 기술분야에 관한 것으로, 예를 들어, 이미지 센서 및 그의 제조 방법, 이미지 인식 방법, 전자 설비에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 이미지를 전기 신호로 변환한다. 컴퓨터 및 통신 산업이 발전함에 따라, 디지털 카메라, 캠코더, 개인 통신 시스템(Personal Communication System, PCS), 게임 호스트, 카메라 및 의료용 마이크로 카메라와 같은 다양한 분야에서 고성능 이미지 센서가 점차 요구되고 있다.
관련 기술에서, 이미지 센서는 이미지 센서칩과 이미지 센서칩을 커버하는 렌즈를 포함하고, 렌즈를 통해 이미징 물체를 이미지 센서칩에 이미징한 후, 이미지 센서칩의 외주에 설치된 제어 유닛을 통해 이미지 센서칩이 노광되도록 제어하여, 광신호를 전기 신호로 변환함으로써, 이미징 물체의 이미지를 획득하게 된다.
그러나, 관련 기술 중의 이미지 센서는 면적이 비교적 큰 이미지 센서칩을 요구하고, 이미지 센서칩은 가격이 높기 때문에, 이미지 센서의 비용도 높게 된다.
본 출원의 실시예는 관련 기술 중의 이미지 센서의 제조 비용이 높은 상황이 발생하는 것을 방지하기 위한 이미지 센서 및 그의 제조 방법, 이미지 인식 방법, 전자 설비를 제공한다.
제 1 방면에 있어서, 본 출원의 실시예는 이미지 센서를 제공하며, 해당 이미지 센서는, 복수의 센서 유닛을 포함하고, 복수의 상기 센서 유닛이 어레이로 배치되는 센서 유닛 어레이-여기서, 각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 상기 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함함-; 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키고, 상기 센서 유닛 어레이를 피복하는 패키징층; 상기 상호 연결 구조에 전기적으로 연결되고, 상기 패키징층의 일측에 위치하는 재배선층; 상기 재배선층에 전기적으로 연결되고, 상기 패키징층으로부터 멀어지는 상기 재배선층의 일측에 위치하는 회로기판; 을 포함한다.
제 2 방면에 있어서, 본 출원의 실시예는 이미지 센서의 제조 방법을 더 제공하며, 해당 방법은, 베이스 기판을 제공하는 단계; 상기 베이스 기판에 센서 유닛 어레이를 형성하는 단계-여기서, 상기 센서 유닛 어레이는 복수의 센서 유닛을 포함하며, 복수의 상기 센서 유닛은 어레이로 배치되며, 각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 상기 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함함-; 상기 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 상기 패키징층은 상기 센서 유닛 어레이를 피복하며, 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키는 단계; 상기 베이스 기판으로부터 멀어지는 상기 패키징층의 일측에 재배선층을 제조하는 단계-여기서, 상기 재배선층이 상기 상호 연결 구조에 전기적으로 연결됨-; 상기 패키징층으로부터 멀어지는 상기 재배선층의 일측에 회로기판을 제조하는 단계-여기서, 상기 회로기판이 상기 재배선층에 전기적으로 연결됨-; 를 포함한다.
제 3 방면에 있어서, 본 출원의 실시예는 제 1 방면에서 제공한 이미지 센서를 사용한 이미지 센서 인식 방법을 더 제공하며, 해당 방법은, 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득하는 단계; 상기 복수의 부분 크기 인식 이미지에 기반하여, 적어도 두 개의 이미지 특징점 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 상기 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식하는 단계; 를 포함한다.
제 4 방면에 있어서, 본 출원의 실시예는 전자 설비를 더 제공하며, 해당 전자 설비는 제 1 방면에서 제공한 이미지 센서를 포함한다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 이미징 원리 개략도이다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 이미지 수집 원리 개략도이다.
도 13은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법의 흐름 개략도이다.
도 14는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법의 원리 개략도이다.
도 15는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서가 사람 얼굴 이미지를 인식하는 이미징 원리 개략도이다.
도 16은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서가 사람 얼굴 이미지를 인식하는 이미지 수집 원리 개략도이다.
도 17은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서 제조 방법의 흐름 개략도이다.
도 18 내지 도 24는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서 제조 방법의 각 단계의 구조 개략도이다.
본 출원의 실시예는 이미지 센서를 제공하며, 해당 이미지 센서는, 복수의 센서 유닛을 포함하고, 복수의 센서 유닛이 어레이로 배치되는 센서 유닛 어레이-여기서, 각 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함함-; 각 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키고, 센서 유닛 어레이를 피복하는 패키징층; 상호 연결 구조에 전기적으로 연결되고, 패키징층의 일측에 위치하는 재배선층; 재배선층에 전기적으로 연결되고, 패키징층으로부터 멀어지는 재배선층의 일측에 위치하는 회로기판; 을 포함한다. 상기 기술방안을 사용하면, 이미지 센서는 센서 유닛 어레이를 포함하고, 센서 유닛 어레이는 복수의 센서 유닛을 포함하며, 어레이로 배치된 복수의 센서 유닛을 포함하는 센서를 설치하고, 각 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성함으로써, 전체적으로 설치된 센서칩에 비해, 센서칩의 커버 면적을 줄일 수 있으며, 이미징 품질에 영향을 주지 않는 상황에서, 전체 이미지 센서의 총 부피를 효과적으로 줄일 수 있어, 이미지 센서의 소형화 설계를 쉽게 구현할 수 있으며, 이미지 센서의 제조 비용을 절감한다. 아울러, 각 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함하기 때문에, 전체 센서 유닛 어레이는 상호 연결 구조와 재배선층을 통해 회로기판과 연결되므로, 팬 아웃 공정을 통해 전체 이미지 센서를 패키징함으로써, 우수한 패키징 효과를 확보한다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 구조 개략도이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서는, 복수의 센서 유닛(101)을 포함하고, 복수의 센서 유닛(101)이 어레이로 배치되는 센서 유닛 어레이(10)-여기서, 각 센서 유닛(101)은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 센서 유닛(101)은 적어도 하나의 상호 연결 구조(1014)를 포함함-; 각 센서 유닛(101)의 상호 연결 구조(1014)를 노출시키고, 센서 유닛 어레이(10)를 피복하는 패키징층(20); 상호 연결 구조(1014)에 전기적으로 연결되고, 패키징층(20)의 일측에 위치하는 재배선층(30); 재배선층(30)에 전기적으로 연결되고, 패키징층(20)으로부터 멀어지는 재배선층(30)의 일측에 위치하는 회로기판(40); 을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서는 센서 유닛 어레이(10)를 포함할 수 있고, 센서 유닛 어레이(10)의 복수의 센서 유닛(101)은 어레이로 배치되며, 각 센서 유닛(101)은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하므로, 관련 기술의 이미지 센서의 전면에 설치되는 센서칩에 비해, 본 발명의 실시예는 창조적으로 "전체를 분해하다(
Figure 112021070170787-pct00001
)"라는 개념을 이미지 센서에 응용하여, 관련 기술의 전면에 설계된 이미지 센서칩을 센서 유닛 어레이(10)로 설계하고, 센서 유닛 어레이(10)는 독립적으로 설치된 복수의 센서 유닛(101)을 포함하며, 각 센서 유닛(101)은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성한다. 전면의 이미지 센서칩에 비해, 본 출원의 실시예의 기술방안은 이미지 센서칩의 커버 면적을 감소함으로써, 이미지 센서의 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1 을 참조하면, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서에서, 각 센서 유닛(101)은 모두 적어도 하나의 상호 연결 구조(1014)를 포함하되, 각 상호 연결 구조(1014)는 재배선층(30)에 전기적으로 연결되고, 재배선층(30)은 회로기판(40)에 연결되므로, 상호 연결 구조(1014)와 재배선층(30)을 통해 센서 유닛(101)과 회로기판의 전기적 연결 관계를 구현한다. 본 출원의 실시예의 이미지 센서는 팬 아웃 공정을 통해 패키징되기 때문에, 센서 유닛(101)이 도선을 통해 회로기판(40)에 직접 연결되는 방식에 비해, 이미지 센서에 보다 많은 센서 유닛(101)을 통합시킬 수 있으므로, 통합 영활성이 좋고; 또한 우수한 이미지 센서의 패키징 효과를 확보할 수 있다.
상술한 내용을 종합하면, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서는, 어레이로 배치된 복수의 센서 유닛을 포함하는 센서를 설치하고, 각 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성함으로써, 전체적으로 설치된 센서칩에 비해, 센서칩의 커버 면적을 줄일 수 있으며, 이미징 품질에 영향을 주지 않는 상황에서, 전체 이미지 센서의 총 부피를 효과적으로 줄일 수 있어, 이미지 센서의 소형화 설계를 쉽게 구현할 수 있으며, 이미지 센서의 제조 비용을 절감한다. 아울러, 각 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함하고, 전체 센서 유닛 어레이는 재배선층을 통해 회로기판과 연결되므로, 팬 아웃 공정을 통해 전체 이미지 센서를 패키징함으로써, 우수한 패키징 효과를 확보한다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 센서 유닛의 구조 개략도이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서 유닛(101)은, 패키징 커버 플레이트(1011); 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 패키징 커버 플레이트(1011)의 일측에 위치한 센서칩(1012); 이미징 물체의 일부 입사광선을 수신하고 일부 입사광선을 센서칩(1012)에 이미징하며, 센서칩(1012)의 감광측의 일측에 위치한 적어도 하나의 광학소자(1013); 를 더 포함할 수 있다.
예시적으로, 패키징 커버 플레이트(1011)는 연성 기판일 수 있으며, 그의 재료는 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 및 폴리에테르술폰 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 패키징 커버 플레이트(1011)는 강성 기판일 수도 있고, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 또는 기타 강성 기판일 수 있다. 본 출원의 실시예는 기판의 유형 및 재료에 대하여 한정하지 않는다.
광학소자(1013)는 각각의 센서칩(1012)에 대응되도록 설치된다. 이미지 센서가 작업할 때, 광학소자(1013)는 이미징 물체의 일부 입사광선을 수신하고 해당 일부 입사광선을 이에 대응되는 센서칩(1012)에 이미징하며, 센서칩(1012)은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성한다.
렌즈를 예로 들면, 광학 렌즈의 이미징 원리에 따르면, 1/f=1/u+1/v이고, 여기서, f는 렌즈의 초점 거리를 나타내고, u는 이미지 거리(image distance)를 나타내며, v는 물체 거리(object distance)를 나타낸다. 렌즈의 초점 거리 f 및 렌즈에서 이미징 물체까지의 거리 v를 조정하여, 광학소자(1013)와 센서칩(1012) 사이의 거리 u를 조정하므로, 상의 면적이 물체 면적보다 일정한 배수만큼 작도록 하고, 센서칩(1012)의 크기를 제어하여, 센서칩(1012)의 설계에 자유도를 제공하며, 각 센서칩(1012)의 크기를 영활하게 설정하도록 확보한다.
일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 광학소자(1013)는 패키징 커버 플레이트(1011)가 위치하는 필름층과 센서칩(1012)이 위치하는 필름층 사이에 위치할 수 있고; 도 3에 도시된 바와 같이, 광학소자(1013)는 센서칩(1012)으로부터 멀어지는 패키징 커버 플레이트(1011)의 일측에 위치할 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
일 실시예에서, 각 센서칩(1012)은 적어도 하나의 광학소자(1013)에 대응될 수 있고, 도 2는 각각의 센서칩(1012)이 하나의 광학소자(1013)에 대응될 수 있는 경우를 예로 들어 설명하였고, 도 4는 각각의 센서칩(1012)이 두 개의 광학소자(1013)에 대응될 수 있는 경우를 예로 들어 설명하였으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
일 실시예에서, 상호 연결 구조(1014)는 금속 솔더볼, 금속 본딩패드 및 금속 돌출점 중의 적어도 하나를 포함할 수 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않으며, 상호 연결 구조(1014)는 전기적 연결 및 기계적 연결 작용을 충족하기만 하면 되며, 본 출원의 실시예의 도면에서는 상호 연결 구조(1014)가 금속 솔더볼인 경우만을 예로 들어 예시적으로 설명하였다.
도 5, 도 6 및 도 7은 각각 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 디스플레이 패널의 구조 개략도이며, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서 유닛은, 개구가 형성되어 있고, 패키징 커버 플레이트(1011)의 적어도 일측 표면에 위치하는 코팅층(1015)을 더 포함할 수 있다. 패키징 커버 플레이트(1011)가 위치하는 평면에서의 개구의 수직 투영과 패키징 커버 플레이트(1011)가 위치하는 평면에서의 광학소자(1013)의 수직 투영에는 교차되게 겹치는 영역이 존재한다.
예시적으로, 도 5는 센서칩(1012)을 향하는 패키징 커버 플레이트(1011)의 일측에 코팅층(1015)이 설치되는 경우를 예로 들어 설명하였고, 도 6은 센서칩(1012)으로부터 멀어지는 패키징 커버 플레이트(1011)의 일측에 코팅층(1015)이 설치되는 경우를 예로 들어 설명하였으며, 도 7은 패키징 커버 플레이트(1011)의 양측에 코팅층(1015)이 설치되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 패키징 커버 플레이트(1011)의 적어도 일측 표면에 코팅층(1015)이 설치되고, 코팅층(1015)에는 개구가 형성되어 있으며, 패키징 커버 플레이트(1011)가 위치하는 평면에서의 개구의 수직 투영과 패키징 커버 플레이트(1011)가 위치하는 평면에서의 광학소자(1013)의 수직 투영에는 교차되게 겹치는 영역이 존재하므로, 코팅층(1015) 및 코팅층(1015)의 개구에 의해 특정된 조리개(aperture)가 형성되도록 확보하여, 이미징 물체가 방출한 광선이 특정된 조리개를 통해 광학소자(1013)에 도달하게 함으로써, 간섭광을 필터링하는 것을 확보할 수 있어, 이미지 센서의 이미지 품질을 향상시킨다.
일 실시예에서, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서칩(101)의 경우, 광학소자(1013)는 렌즈, 이미징홀 및 시준기 중의 적어도 하나일 수 있다. 도 1 내지 도 7은 광학소자(1013)가 렌즈인 경우를 예로 들어 설명하였고, 도 8 및 도 9는 광학소자(1013)가 이미징홀인 경우를 예로 들어 설명하였다.
일 실시예에서, 도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 출원의 일 실시예에서 제공한 센서 유닛(101)은 패키징 커버 플레이트(1011)가 위치하는 필름층과 센서칩(1012)이 위치하는 필름층 사이에 위치하는 심(shim)(1016)을 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 패키징 커버 플레이트(1011)와 센서칩(1012) 사이에 심(1016)을 설치하고, 심(1016)의 두께를 조절하여 광학소자(1013)와 센서칩(1012) 사이의 거리를 조절하는 목적을 달성할 수 있고, 즉 이미지 거리를 조절하는 목적을 달성함으로써, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서 유닛(101)이 이미지 거리를 조절할 수 있는 센서 유닛(101)임을 보증하고, 센서 유닛의 기능이 영활하고 다양함을 확보한다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 다른 센서 유닛의 구조 개략도이고, 도 10에 도시된 바와 같이, 광학소자(1013)가 센서칩(1012)으로부터 멀어지는 패키징 커버 플레이트(1011)의 일측에 위치하는 경우, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서 유닛(101)은 심(1016)을 포함하지 않을 수 있으며, 패키징 커버 플레이트(1011)의 두께를 조절하여 광학소자(1013)와 센서칩(1012) 사이의 거리를 조절하는 목적을 달성하고, 즉 이미지 거리를 조절하는 목적을 달성하므로, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서 유닛(101)이 이미지 거리를 조절할 수 있는 센서 유닛(101)임을 보증할 수 있을 뿐만 아니라, 센서 유닛(101)의 간단한 구조를 확보할 수도 있다.
일 실시예에서, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서는 센서 유닛 어레이 (10)를 포함하되, 센서 유닛 어레이(10)는 복수의 센서 유닛(101)을 포함하고, 각 센서 유닛(101)은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하므로, 전체 센서 유닛 어레이(10)는 이미징 물체의 완전한 크기 이미지를 생성할 수 있고, 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성할 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 이미지 인식을 수행할 때, 센서 유닛 어레이(10)가 이미징 물체의 완전한 크기 이미지를 생성하는 경우, 센서 유닛 어레이(10)가 생성한 이미징 물체의 완전한 크기 이미지와 미리 설정된 이미징 물체의 이미지를 비교하여 이미지 인식을 수행할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 더 이상 반복하여 설명하지 않는다. 본 출원의 실시예는 센서 유닛 어레이(10)가 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성할 때 이미지 인식을 어떻게 수행하는지에 대해 집중적으로 기술하며, 아래에서 설명할 것이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 이미징 원리 개략도이며; 도 12는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 이미지 수집 원리 개략도이다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(101)은 이미징 물체의 입사광선에 기반하여 이미징 물체 커버 영역(S)을 형성하고, 서로 인접한 두 개의 센서 유닛(101)의 커버 영역(S) 사이의 거리는 L이고, 여기서, L>0이다.
예시적으로, 서로 인접한 두 개의 센서 유닛(101)의 커버 영역(S) 사이의 거리가 L>0인 경우, 본 출원의 실시예에서 제공한 센서 유닛 어레이(10)의 유효 시야각이 이미징 물체를 완전히 커버하지 못함을 설명하고, 센서 유닛 어레이(10)는 이미징 물체의 완전한 크기 이미지를 획득하지 못하게 되므로, 통상적인 이미지 인식 방법으로 이미지 인식을 수행할 수 없다. 이에 기반하여, 본 출원의 실시예는 창조적으로 "이미지 특징점 인식"을 사용한 이미지 인식 방법을 제출한다.
도 13은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법의 흐름 개략도이고, 도 14는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법의 원리 개략도이며, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법은 단계(S110) 내지 단계(S130)를 포함할 수 있다.
단계(S110)에서, 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득한다.
예시적으로, 우선 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득하고, 해당 단계는 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서의 수집에 의해 완성된다.
단계(S120)에서, 상기 복수의 부분 크기 인식 이미지에 기반하여, 적어도 두 개의 이미지 특징점 위치 정보를 획득한다.
예시적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 이미지 센서가 최종적으로 수집한 인식 이미지는 복수의 부분 크기 인식 이미지로 구성된 어레이이며, 각 부분 크기 인식 이미지는 인식 이미지에서 인식에 사용될 수 있는 도 14의 검은색 원점과 같은 특징점을 포함하는 일정한 확률을 갖는다.
각 센서 유닛 어레이는 M행, N열의 센서 유닛을 포함할 수 있고, 각 센서 유닛은 X행, Y열의 픽셀을 포함할 수 있다. 따라서, 센서 유닛의 커버 범위에 포함되는 하나의 이미지 특징점에 대해서는, 특징 공간에 위치하는 하나의 좌표(x, y, m, n, α)로 표시할 수 있다. 여기서, x는 어느 센서 유닛에서의 이미지 특징점의 가로 좌표를 표시하고, 여기서, 0≤x≤X이며; y는 어느 센서 유닛에서의 이미지 특징점의 세로 좌표를 표시하고, 여기서, 0≤y≤Y이며; m는 전체 센서 유닛 어레이에서의 이미지 특징점이 위치하는 센서 유닛의 가로 좌표를 표시하고, 여기서, 0≤m≤M이며; n는 전체 센서 유닛 어레이에서의 이미지 특징점이 위치하는 센서 유닛의 세로 좌표를 표시하고, 여기서, 0≤n≤N이며; α는 이미지 특징점의 특징각을 표시하고, 도 14에서는 지문 교차점을 이미지의 특징점으로 하고, 지문 교차점 위치 측의 협각을 이미지 특징점의 특징각으로 하는 경우를 예로 들어 설명하였다.
전체 센서 유닛 어레이에서의 각 센서 유닛의 위치는 이미 알려져 있기 때문에, 센서 유닛의 커버 범위 내에 위치한 모든 이미지 특징점의 집합을 확인하여 획득할 수 있다.
단계(S130)에서, 상기 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 상기 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식한다.
예시적으로, 획득한 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식한다.
이미지 특징점 인식 알고리즘은 본 분야에 공지된 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용할 수 있고, 예를 들어, 이미지 특징점 인식 알고리즘은 doi: 10.1109/34.566808의 문헌 "Direct gray-scale minutiae detection in fingerprints", doi: 10.1109/TPAMI.2007.250596의 문헌 "Pores and ridges High-resolution fingerprint matching using level 3 features", doi: 10.1016/S0031-3203(98)00107-1의 문헌 "Fingerprint minutiae extraction from skeletonized binary images" 및 doi: 10.1109/ICCACS.2015.7361357의 문헌 "Extraction of high confidence minutiae points from fingerprint images"을 참고할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법은, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서가 수집한 인식 이미지에 기반하여, 우선, 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득하고, 다음, 복수의 부분 크기 인식 이미지에 기반하여, 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보를 획득하며, 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식한다. 이미지 센서가 수집한 인식 이미지는 모든 인식 이미지 정보를 포함할 수 없으므로, 본 출원의 실시예는 창조적으로 "이미지 특징점 인식"의 이미지 인식 방법을 사용하여, 이미지 인식 방법이 정확하게 실행 가능하도록 보장하고, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법은 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 정확하게 인식할 수 있도록 확보한다.
일 실시예에서, 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식하는 단계는, 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 임의의 두 개의 이미지 특징점 사이의 거리를 계산하는 단계; 임의의 두 개의 이미지 특징점 사이의 거리에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식하는 단계; 를 포함할 수 있다.
예시적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 전체 센서 유닛 어레이에서의 각 센서 유닛의 위치는 이미 알려져 있기 때문에, 센서 유닛의 커버 범위 내에 위치한 모든 이미지 특징점의 집합을 확인하여 획득할 수 있으며, 집합 내부의 각 이미지 특징점 사이의 거리는 정확하게 계산되어 획득할 수 있다. 전체 이미지 특징점 집합 내부 구성원의 좌표는 유일성과 정확성을 가지며, 이미지 특징점에 기반하는 이미지 인식 알고리즘에 의해 이용될 수 있으므로, 이미지 인식 기능을 구현하게 된다.
일 실시예에서, 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득하는 단계 이전에, 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 기록 이미지를 여러 번 획득하고, 부분 크기 기록 이미지 라이브러리를 생성하는 단계; 부분 크기 기록 이미지 라이브러리에 따라, 이미지 스티칭 알고리즘을 사용하여 완전한 크기 기록 이미지를 생성하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
예시적으로, 이미지 인식은 일반적으로 이미지 기록과 이미지 인식 등 두 개의 과정으로 나눌 수 있다. 이미지 기록 과정에서 시스템은 기록된 대상이 이미지 센서의 이미지 기록 평면 내에서 여러 번 이동하고, 센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 기록 이미지를 여러 번 획득하며, 부분 크기 기록 이미지 라이브러리를 생성하는 것을 요구할 수 있다. 다음 부분 크기 기록 이미지 라이브러리에 따라, 이미지 스티칭 알고리즘을 사용하여 부분 크기 기록 이미지를 커팅 및 스티칭하여 모든 이미지 특징점 정보를 포함하는 완전한 기록 이미지를 생성한다. 추후의 이미지 인식 과정에서, 획득한 일부 이미지 특징점을 포함하는 인식 이미지에 기반하여, 모든 이미지 특징점을 포함하는 기록 이미지와 비교함으로써, 이미지 인식을 수행한다.
설명해야 할 것은, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 인식 방법은 지문 인식만을 예로 들어 설명한다. 이해할 수 있는 것은, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서의 센서 유닛의 이미지 거리와 광학 소자의 초점 거리는 모두 조절 가능하기 때문에, 본 출원의 실시예의 센서 유닛의 물체 거리도 조절 가능하므로, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서도 물체 거리가 다른 물체를 인식할 수 있고, 예를 들어, 사람 얼굴 인식 알고리즘과 배합하여, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같은 사람 얼굴 인식을 구현할 수 있다.
본 출원의 실시예는 이미지 센서의 제조 방법을 더 제공하며, 도 17에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에서 제공한 이미지 센서의 제조 방법은 단계(S210) 내지 단계(S250)를 포함할 수 있다.
단계(S210)에서, 베이스 기판을 제공한다.
도 18은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 베이스 기판을 제조하는 구조 개략도이며, 도 18에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(50)은 연성 기판일 수 있고, 강성 기판일 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 베이스 기판(50)의 유형 및 재료에 대하여 한정하지 않는다.
단계(S220)에서, 상기 베이스 기판에 센서 유닛 어레이를 형성하고, 상기 센서 유닛 어레이는 복수의 센서 유닛을 포함하며, 복수의 상기 센서 유닛은 어레이로 배치되며; 각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 상기 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함한다.
도 19는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 베이스 기판에 센서 유닛 어레이(10)가 형성된 구조 개략도이며, 도 19에 도시된 바와 같이, 복수의 센서 유닛(101)은 베이스 기판(50)에 어레이로 배치되어 센서 유닛 어레이(10)를 형성한다.
일 실시예에서, 센서 유닛 어레이(10)는 접착액으로 베이스 기판(50)에 접착될 수 있다.
일 실시예에서, 상호 연결 구조(1014)의 재료는 주로 솔더 금속이다. 예를 들어, Sn, Ag, Cu, Pb, Au, Ni, Zn, Mo, Ta, Bi, In 및 그의 합금이다.
단계(S230)에서, 상기 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 상기 패키징층은 상기 센서 유닛 어레이를 피복하며, 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시킨다.
예시적으로, 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 패키징층은 상기 센서 유닛 어레이를 피복하며, 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키는 단계는, 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 패키징층이 센서 유닛 어레이를 피복하는 단계; 패키징층에 대하여 씨닝(thinning) 처리를 수행하여, 각 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
도 20은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 패키징층을 제조하는 구조 개략도이고, 도 21은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 패키징층에 대하여 씨닝 처리를 수행하는 구조 개략도이며, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 우선 베이스 기판(50)에 패키징층(20)을 제조하고, 패키징층(20)이 센서 유닛 어레이(10)를 완전히 피복하도록 확보하며, 다음 패키징층(20)에 대하여 씨닝 처리를 수행하여, 추후의 조작을 위해 각 센서 유닛(101)의 상호 연결 구조(1014)를 노출시킨다.
단계(S240)에서, 상기 베이스 기판으로부터 멀어지는 상기 패키징층의 일측에 재배선층을 제조하고, 상기 재배선층은 상기 상호 연결 구조에 전기적으로 연결된다.
도 22는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 재배선층을 제조하는 구조 개략도이며, 도 22에 도시된 바와 같이, 재배선층(20)의 제조는 일련의 박막증착, 전기도금, 포토리소그라피, 현상, 및 에칭 등 공정을 포함할 수 있다. 재배선층(20)의 재료는 금속 재료일 수 있고, 예를 들어, Al, Au, Cr, Ni, Cu, Mo, Ti, Ta, Ni-Cr, W 및 그의 합금이다.
단계(S250)에서, 상기 패키징층으로부터 멀어지는 상기 재배선층의 일측에 회로기판을 제조하고, 상기 회로기판은 상기 재배선층에 전기적으로 연결된다.
도 23은 본 출원의 일 실시예에서 제공한 회로기판을 제조하는 구조 개략도이며, 도 23에 도시된 바와 같이, 패키징층(20)으로부터 멀어지는 재배선층(30)의 일측에 회로기판(40)을 제조하여, 센서 유닛(101)과 회로기판(40)의 전기적 연결을 구현한다.
상술한 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서의 제조 방법은, 어레이로 배치된 복수의 센서 유닛을 포함하는 센서를 설치하고, 각 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성함으로써, 전체적으로 설치된 센서칩에 비해, 센서칩의 커버 면적을 줄일 수 있으며, 이미징 품질에 영향을 주지 않은 상황에서, 전체 이미지 센서의 총 부피를 효과적으로 줄일 수 있어, 이미지 센서의 소형화 설계를 쉽게 구현할 수 있으며, 이미지 센서의 제조 비용을 절감한다. 아울러, 각 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함하고, 전체 센서 유닛 어레이는 재배선층을 통해 회로기판과 연결되므로, 팬 아웃 공정을 통해 전체 이미지 센서를 패키징함으로써, 우수한 패키징 효과를 확보한다.
일 실시예에서, 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서의 제조 방법은 베이스 기판을 박리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적으로, 도 24는 본 출원의 일 실시예에서 제공한 베이스 기판(50)을 박리한 후 얻은 최종 이미지 센서의 구조 개략도이다. 추후 재배선층(30) 및 회로기판(40)을 제조하기 위해, 베이스 기판(50)은 센서칩 어레이(10)를 적재하도록 구성되고, 재배선층(30)과 회로기판(40)을 완성한 후, 베이스 기판(10)을 박리하여 이미지 센서의 박형화 설계를 확보할 수 있다.
본 출원의 실시예는 전자 장치를 더 제공하고, 상기 전자 장치는 본 출원의 실시예에서 제공한 이미지 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 더 이상 반복하여 설명하지 않는다. 일 실시예에서, 본 출원의 실시예에서 제공한 전자 설정 장치는 카메라, 비디오 카메라, 카드 펀칭기, 렌즈 모듈 또는 이미지 센서를 사용해야 하는 기타 전자 설비일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 더 이상 일일이 열거하지 않는다.

Claims (14)

  1. 복수의 센서 유닛을 포함하고, 복수의 상기 센서 유닛이 어레이로 배치되는 센서 유닛 어레이-여기서, 각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 상기 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함함-;
    각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키고, 상기 센서 유닛 어레이를 피복하는 패키징층;
    상기 상호 연결 구조에 전기적으로 연결되고, 상기 패키징층의 일측에 위치하는 재배선층;
    상기 재배선층에 전기적으로 연결되고, 상기 패키징층으로부터 멀어지는 상기 재배선층의 일측에 위치하는 회로기판; 을 포함하며,
    각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 입사광선에 기반하여 이미징 물체 커버 영역을 형성하고;
    서로 인접한 두 개의 상기 센서 유닛의 커버 영역 사이의 거리는 L이고, 여기서 L>0인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 유닛은,
    패키징 커버 플레이트;
    이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 패키징 커버 플레이트의 일측에 위치한 센서칩;
    상기 이미징 물체의 일부 입사광선을 수신하고 상기 일부 입사광선을 상기 센서칩에 이미징하며, 상기 센서칩의 감광측의 일측에 위치한 적어도 하나의 광학소자; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학소자는 상기 패키징 커버 플레이트가 위치하는 필름층과 상기 센서칩이 위치하는 필름층 사이에 위치하거나;
    상기 광학소자는 상기 센서칩으로부터 멀어지는 상기 패키징 커버 플레이트의 일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서 유닛은, 개구가 형성되어 있고, 상기 패키징 커버 플레이트의 적어도 일측 표면에 위치하는 코팅층을 더 포함하고;
    상기 패키징 커버 플레이트가 위치하는 평면에서의 상기 개구의 수직 투영과 상기 패키징 커버 플레이트가 위치하는 평면에서의 상기 광학소자의 수직 투영에는 교차되게 겹치는 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센서 유닛은 상기 패키징 커버 플레이트가 위치하는 필름층과 상기 센서칩이 위치하는 필름층 사이에 위치하는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 광학소자는 렌즈, 이미징홀, 시준기 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 베이스 기판을 제공하는 단계;
    상기 베이스 기판에 센서 유닛 어레이를 형성하는 단계-여기서, 상기 센서 유닛 어레이는 복수의 센서 유닛을 포함하며, 복수의 상기 센서 유닛은 어레이로 배치되며, 각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 부분 크기 이미지를 생성하도록 구성되고, 각 상기 센서 유닛은 적어도 하나의 상호 연결 구조를 포함하며, 각 상기 센서 유닛은 이미징 물체의 입사광선에 기반하여 이미징 물체 커버 영역을 형성하고, 서로 인접한 두 개의 상기 센서 유닛의 커버 영역 사이의 거리는 L이고, 여기서 L>0임-;
    상기 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 상기 패키징층은 상기 센서 유닛 어레이를 피복하며, 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키는 단계;
    상기 베이스 기판으로부터 멀어지는 상기 패키징층의 일측에 재배선층을 제조하는 단계-여기서, 상기 재배선층이 상기 상호 연결 구조에 전기적으로 연결됨-;
    상기 패키징층으로부터 멀어지는 상기 재배선층의 일측에 회로기판을 제조하는 단계-여기서, 상기 회로기판이 상기 재배선층에 전기적으로 연결됨-; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 상기 패키징층은 상기 센서 유닛 어레이를 피복하며, 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키는 단계는,
    상기 베이스 기판에 패키징층을 제조하고, 상기 패키징층은 상기 센서 유닛 어레이를 피복하는 단계;
    상기 패키징층에 대하여 씨닝 처리를 수행하여, 각 상기 센서 유닛의 상호 연결 구조를 노출시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 기판을 박리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 이미지 센서를 사용하고,
    센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득하는 단계;
    상기 복수의 부분 크기 인식 이미지에 기반하여, 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 상기 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인식 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 상기 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식하는 단계는,
    상기 적어도 두 개의 이미지 특징점의 위치 정보에 따라, 임의의 두 개의 이미지 특징점 사이의 거리를 계산하는 단계;
    상기 임의의 두 개의 이미지 특징점 사이의 거리에 따라, 이미지 특징점 인식 알고리즘을 사용하여, 상기 이미지 센서가 수집한 인식 이미지를 인식하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인식 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 인식 이미지를 획득하는 단계 이전에,
    센서 유닛 어레이에 의해 생성된 복수의 부분 크기 기록 이미지를 여러 번 획득하고, 부분 크기 기록 이미지 라이브러리를 생성하는 단계;
    상기 부분 크기 기록 이미지 라이브러리에 따라, 이미지 스티칭 알고리즘을 사용하여 완전한 크기 기록 이미지를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인식 방법.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 설비.
  14. 삭제
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