KR20110137700A - 광학 장치 및 광학장치를 이용한 이미징 장치 - Google Patents

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KR20110137700A
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박병관
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이성덕
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Abstract

간단한 구조 및 간단한 과정을 통해 이미지를 획득하기 위한 광학 장치 및 이미징 장치 및 광학 장치가 개시된다. 이미징 장치는 적어도 하나의 영역으로 분할하고, 각각의 분할된 영역들은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키고, 통과한 빛을 메인 렌즈를 통해 빛의 각도를 변경할 수 있는 광학부로 입사시킨다.

Description

광학 장치 및 광학장치를 이용한 이미징 장치{OPTICAL APPARATUS AND IMAGING APPARATUS USING OPTICAL APPARATUS}
이미지를 획득하기 위한 광학 장치 및 이미징 장치와 관련된다.
현재 상용화된 이미징 장치는 저조도(Low Light Condition)와 같은 특수한 환경에서 좋은 이미지를 획득하지 못한다. 저조도와 같은 특수한 환경에서도 좋은 이미지를 획득하기 위해서는 이미지 센서가 파장이 긴 영역의 빛을 흡수하여야 한다. 그러나, 현재 상용화된 이미징 장치에 포함된 이미지 센서는 Red, Green, Blue 또는 Cyan, Magenta, Yellow와 같이 파장이 짧은 영역의 빛만을 흡수한다.
따라서, 최근에는 이미지 센서가 Red, Green, Blue 또는 Cyan, Magenta, Yellow보다 파장이 긴 영역의 빛을 흡수할 수 있도록, 알고리즘적인 연구뿐만 아니라 센서의 구조적인 변경에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
간단한 구조 및 간단한 과정을 통해 이미지를 획득하기 위한 광학 장치 및 이미징 장치 및 광학 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 장치는 적어도 하나의 영역으로 분할하고, 각각의 분할된 영역들은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 컬러 필터와, 컬러 필터의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 빛을 통과시키는 메인 렌즈 및 컬러 필터 또는 메인 렌즈를 통과한 빛의 각도를 변경하여 이미지 센서로 입사시키는 광학부를 포함한다.
여기서, 컬러 필터의 분할 영역의 개수 또는 메인 렌즈의 분할 영역의 개수는 이미지 센서가 1개의 지점을 인식하기 위해 사용하는 픽셀의 개수는 보다 작거나 같은 값일 수 있다.
여기서, 광학부의 위치가 변경되거나 광학부의 모양이 변경되어 컬러 필터 또는 메인 렌즈를 통과한 빛의 각도가 변경됨에 따라, 이미지 센서가 1개의 지점을 인식하는 픽셀의 개수가 달라질 수 있다.
여기서, 메인 렌즈는 컬러 필터의 분할 영역과 동일한 영역으로 분할되고, 분할된 영역을 통해 빛을 통과시킬 수 있다.
여기서, 광학부는 마이크로 렌즈 어레이 및 헤테로다인(heterodyne) 마스크 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
여기서, 이미징 장치는 적외선을 차단할 수 있는 적외선 차단 필터를 더 포함할 수 있다.
여기서, 이미지 센서는 광학부를 통과한 빛을 인식할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 장치는 적어도 하나의 영역으로 분할하고, 각각의 분할된 영역들은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 컬러 필터 및 컬러 필터의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 빛을 통과시키는 메인 렌즈를 포함한다.
여기서, 메인 렌즈는 컬러 필터의 분할 영역과 동일한 영역으로 분할되고, 분할된 영역을 통해 빛을 통과시킬 수 있다.
여기서, 광학 장치는 메인 렌즈의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 적외선을 차단할 수 있는 적외선 차단 필터를 더 포함할 수 있다.
개시된 내용에 따르면, 컬러 필터의 위치를 변경시키고, 컬러 필터의 영역을 분할함으로써, 이미징 장치의 구조를 간단하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이미징 장치에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터의 분할 영역의 모양을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이미지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 파장에 따른 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학부를 설명하기 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 1개의 지점을 인식하기 위해 사용되는 픽셀 영역의 개수 변화를 설명하기 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이미징 장치에 관한 도면이다.
이미징 장치는 컬러필터(100), 메인 렌즈(110), 광학부(120) 및 이미지 센서(130)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 이미징 장치가 촬영 대상 이미지 중 특정 지점을 인식할 경우, 빛이 투과되는 경로를 표현하였다. 이는 설명의 편의성을 위해 특정 지점을 선택하여 설명한 것에 불과하고, 본 실시예는 촬영 대상 이미지에 포함된 모든 지점에 적용될 수 있다. 만약 이미징 장치가 인식하는 특정 지점이 도 1에 도시된 지점보다 위쪽인 경우, 이미지 센서(130)에 도달하는 빛은 아래쪽으로 이동할 것이다. 반면에, 이미징 장치가 인식하는 특정 지점이 도 1에 도시된 지점보다 아래쪽인 경우, 이미지 센서(130)에 도달하는 빛은 위쪽으로 이동할 것이다. 이와 같은 원리에 따라, 촬영 대상 이미지의 각 지점들에 해당하는 빛들은 컬러필터(100), 메인 렌즈(110) 및 광학부(120)를 통해 이미지 센서(130)에 투과되고, 이미지 센서(130)는 입사되는 빛에 기초하여 촬영 대상 이미지를 획득한다.
도 1을 참조하면, 컬러필터(100)는 적어도 하나의 영역으로 분할될 수 있다. 분할된 영역은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛만을 통과시킨다. 각각의 분할된 영역은 각각 다른 파장 대의 빛만을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 분할된 영역이 4개인 경우, 각각의 분할된 영역(101, 102, 103, 104)은 R(Red), G(Green), B(blue) 및 G(Green)에 대응되는 빛을 통과하도록 구성될 수 있다. 즉, 제 1 분할 영역(101)은 R(Red)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 제 2 분할 영역(102)은 G(Green)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 제 3 분할 영역은 B(blue)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 제 4 분할 영역은 G(Green)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시킬 수 있다. 또 다른 예를 들면, 각각의 분할된 영역(101, 102, 103, 104)은 C(Cyan), Y(Yellow), Y(Yellow) 및 M(Magenta)에 대응되는 빛을 통과하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 각각의 분할된 영역(101, 102, 103, 104)은 C(Cyan), M(Magenta), Y(Yellow) 및 K(Black)에 대응되는 빛을 통과하도록 구성될 수도 있다. 이외에도, 각각의 분할된 영역(101, 102, 103, 104)은 다양한 조합의 컬러 패턴의 조합에 대응되는 빛을 통과하도록 구성될 수 있다. 여기서, 분할 영역의 개수가 4개인 경우를 기준으로 설명하였으나, 분할 영역의 개수는 4*4, 8*8 등과 같이 다양하게 변경될 수 있다.
컬러 필터(100)는 컬러 레진을 사용하여 구성될 수 있다. 또는, 컬러 필터(100)는 다이크로익(dichroic) 필터 등과 같은 필터일 수 있다. 이외에도, 컬러 필터(100)는 위와 같은 예들 이외에도 다양한 방법에 의해서 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 컬러 필터(100)는 메인 렌즈(110)의 앞쪽에 존재하지만, 메인 렌즈(110)의 뒤쪽에 존재할 수도 있다. 컬러 필터(100)는 메인 렌즈(110)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 별도의 장치로 구성될 수 있다. 또는, 컬러 필터(100)는 메인 렌즈(110)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 코딩(coating)되어 구성될 수도 있다.
메인 렌즈(110)는 컬러 필터(100)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치할 수 있다. 바꾸어 말하면, 컬러 필터(100)는 메인 렌즈(110)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치할 수 있다. 메인 렌즈(110)는 컬러 필터(100)의 분할된 영역과 동일한 영역으로 분리될 수 있다. 즉, 컬러 필터(100)의 분할 영역과 메인 렌즈(110)의 분할 영역은 일치될 수 있다. 예를 들면, 컬러 필터(100)의 분할된 영역이 4개인 경우, 메인 렌즈(110)의 분할 영역도 4개로 구성될 수 있다. 만약, 컬러 필터(100)의 분할된 영역의 모양이 원형인 경우, 메인 렌즈(110)의 분할 영역의 모양도 원형으로 구성될 수 있다. 메인 렌즈(110)의 분할된 영역은 도면으로 도시하지 않았으나, 컬러 필터(100)의 분할된 영역과 유사한 모양이 될 수 있다.
메인 렌즈(110)는 입사되는 빛을 통과시킬 수 있다. 통과된 빛은 메인 렌즈(110)의 초점을 통과할 수 있다. 예를 들면, 컬러 필터(100)가 메인 렌즈(110)의 앞쪽에 위치하는 경우, 메인 렌즈(110)는 컬러 필터(100)로부터 입사되는 빛을 통과시킬 수 있다. 또는, 컬러 필터(100)가 메인 렌즈(110)의 뒤쪽에 위치하는 경우, 메인 렌즈(110)는 외부로부터 입사되는 빛을 통과시켜 컬러 필터(100)로 입사시킬 수 있다.
광학부(120)는 컬러 필터(100) 또는 메인 렌즈(110)를 통과한 빛의 각도를 변경하여 통과시킬 수 있다. 광학부(120)는 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 또는 헤테로다인(heterodyne) 마스크 등으로 구성될 수 있다. 이에 대한 구체적인 예는 이하의 도 5a 및 도 5b를 참조하여 후술하겠다.
광학부(120)는 위치를 변경하거나 모양을 변경함으로써 컬러 필터(100) 또는 메인 렌즈(110)를 통과한 빛의 각도를 변경할 수 있다. 이에 대한 구체적인 예는 이하의 도 6a 및 도 6b를 참조하여 후술하겠다.
광학부(120)는 컬러 필터(100) 또는 메인 렌즈(110)를 통과한 빛의 각도를 변경하여 통과시킴으로써, 각도가 변경된 빛이 이미지 센서(130)에 입사되는 면적을 변경할 수 있다. 즉, 각도가 변경된 빛을 인식하기 위해 사용되는 이미지 센서(130)의 픽셀의 개수가 변경될 수 있다. 예를 들면, 광학부(120)가 빛의 각도를 크게 변경하여 통과시켜면, 각도가 변경된 빛을 인식하기 위해 사용되는 이미지 센서(130)의 픽셀의 개수가 2*2에서 4*4로 변경될 수 있다. 이에 대한 구체적인 예는 이하의 도 6a 및 도 6b를 참조하여 후술하겠다.
이미지 센서(130)는 광학부(120)를 통과한 빛을 인식할 수 있다. 이때, 이미지 센서(130)는 다수의 포토센서를 포함할 수 있으며, 하나의 픽셀 당 포토센서가 구비될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(130)는 입사되는 빛을 픽셀 단위로 인식할 수 있다. 이미지 센서(130)는 각각의 픽셀 단위로 입사되는 빛에 기초하여 이미지를 획득할 수 있다.
이미지 센서(130)는 베이어(bayer) 패턴과 같은 컬러 필터 패턴 형태로 빛을 인식할 수 있다.
이미지 센서(130)는 촬영 대상 이미지 중 1 개의 지점을 인식하기 위해 2*2 픽셀(131, 132, 133, 134)을 사용할 수 있다. 예를 들면, 컬러 필터(100)의 분할 영역이 4개(101, 102, 103, 104)이고, 이미지 센서(130)가 촬영 대상 이미지 중 1 개의 지점을 인식하기 위해 2*2 픽셀(131, 132, 133, 134)을 사용하는 경우, 제 1 분할 영역(101)을 통과한 빛은 제 1 픽셀(134)에 입사되고, 제 2 분할 영역(102)을 통과한 빛은 제 2 픽셀(133)에 입사되고, 제 3 분할 영역(103)을 통과한 빛은 제 3 픽셀(132)에 입사되고, 제 4 분할 영역(104)을 통과한 빛은 제 1 픽셀(131)에 입사될 수 있다.
컬러 필터(100)의 분할 영역의 개수 또는 메인 렌즈(110)의 분할 영역의 개수는 이미지 센서(130)가 촬영 대상 이미지 중 1 개의 지점을 인식하기 위해 사용하는 픽셀의 개수보다 작거나 같은 값일 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 이미지 센서(130)가 촬영 대상 이미지 중 1 개의 지점을 인식하기 위해 사용하는 픽셀의 개수는 메인 렌즈(110)의 위치 또는 모양에 따라 변경될 수 있다.
제어부(미도시)는 픽셀의 상대적인 위치에 기초하여 입사되는 빛의 각도를 인식할 수 있다.
예를 들면, 컬러 필터(100)의 제 1 분할 영역(101)은 R(Red)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 제 2 분할 영역(102)은 G(Green)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 제 3 분할 영역은 B(blue)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 제 4 분할 영역은 G(Green)에 대응되는 파장을 갖는 빛만을 통과시키고, 이미지 센서(130)는 촬영 대상 이미지 중 1 개의 지점을 인식하기 위해 제 1 픽셀(131), 제 2 픽셀(132), 제 3 픽셀(133) 및 제 4 픽셀(134)을 사용하는 경우를 기준으로 설명하겠다. 분할 영역을 통과한 빛이 초점을 통과하여 이미지 센서에 대각선으로 입사되는 원리에 기초하여, 제어부(미도시)는 제 1 픽셀(131)의 위치에 대응되는 컬러 필터(100)의 분할영역은 제 4 분할 영역(104)임을 알 수 있다. 이에 따라, 제어부는 제 4 분할 영역(104)과 제 1 픽셀(131)을 연결하는 직선에 기초하여 입사되는 빛의 각도를 연산할 수 있다. 이때, 빛의 각도는 2차원 각도 값일 수 있다.
제어부는 이와 같은 과정을 통해 다른 픽셀들(132, 133, 134)에 입사되는 빛의 각도를 연산할 수 있으며, 입사되는 빛이 어떤 파장을 갖는 빛인지를 인식할 수도 있다.
본 실시예에서 광학 장치는 컬러필터(100) 및 메인 렌즈(110)를 포함한 장치를 의미할 수 있다.
예를 들면, 광학 장치는 적어도 하나의 영역으로 분할되고, 각각의 분할된 영역들은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 컬러 필터 및 컬러 필터의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 빛을 통과시키는 메인 렌즈를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 렌즈는 컬러 필터의 분할된 영역과 동일하게 영역을 분할되고, 분할된 영역을 통해 빛을 통과시킬 수 있다.
이미징 장치는 컬러 필터를 메인 렌즈의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치시킴으로써, 컬러 필터의 구조를 단순화하였다. 일반적인 컬러 필터의 구조는 이미지 센서의 내부에 위치하고 이미지 센서의 각 픽셀 단위로 구성되기 때문에, 매우 복잡하다. 반면에, 본 실시예에 따른 컬러 필터의 구조는 메인 렌즈의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치시킴으로써, 이미지 센서의 픽셀단위로 구성하지 않기 때문에 매우 단순하다.
또한, 이미징 장치는 컬러 필터를 메인 렌즈의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치시킴으로써, 이미지 센서가 컬러 필터를 포함하지 않도록 구성함으로써, 이미지 센서의 물리적 구조가 단순해 질 수 있다.
또한, 이미징 장치는 컬러 필터를 메인 렌즈의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치시킴으로써, 이미징 장치에 포함된 이미지 센서가 별도의 과정 없이도 다양한 파장 대의 빛을 인식할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터의 분할 영역의 모양을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 컬러 필터의 분할 영역의 모양 및 크기는 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 컬러 필터의 모양 및 크기는 도 2의 (a)와 같은 부채꼴 모양 및 크기, 도 2의 (b)와 같은 원 모양 및 크기, 도 2의 (c)와 같은 사각형 모양 및 크기를 가질 수 있다. 도면에 도시된 모양 및 크기 이외에도, 컬러 필터의 분할 영역의 모양 및 크기는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이미지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 이미징 장치는 컬러필터(300), 메인 렌즈(310), 적외선 차단 필터(320), 광학부(330) 및 이미지 센서(340)를 포함한다.
컬러필터(300)는 적어도 하나의 영역으로 분할될 수 있다. 분할된 영역은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛만을 통과시킨다. 각각의 분할된 영역은 각각 다른 파장 대의 빛만을 통과시킬 수 있다.
메인 렌즈(310)는 컬러 필터(300)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치할 수 있다. 바꾸어 말하면, 컬러 필터(300)는 메인 렌즈(310)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치할 수 있다. 메인 렌즈(310)는 컬러 필터(300)의 분할된 영역과 동일하게 영역이 분리될 수 있다. 메인 렌즈(310)의 분할된 영역은 입사되는 빛을 통과시킬 수 있다.
적외선 차단 필터(320)는 적외선을 차단할 수 있다. 적외선 차단 필터는 메인 렌즈(310)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하거나 이미지 센서(340)의 앞쪽에 위치할 수도 있다.
광학부(330)는 컬러 필터(300), 메인 렌즈(310) 또는 적외선 차단 필터(320)를 통과한 빛의 각도를 변경하여 통과시킬 수 있다. 광학부(330)는 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 또는 헤테로다인(heterodyne) 마스크 등으로 구성될 수 있다.
이미지 센서(340)는 광학부(330)를 통과한 빛을 인식할 수 있다. 이때, 이미지 센서(340)는 다수의 포토센서를 포함할 수 있으며, 하나의 픽셀 당 포토센서가 구비될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(340)는 입사되는 빛을 픽셀 단위로 인식할 수 있다. 이미지 센서(340)는 각각의 픽셀 단위로 입사되는 빛에 기초하여 이미지를 획득할 수 있다.
이하에서는 구체적인 예를 통해, 컬러 필터의 분할 영역을 구성하는 컬러 패턴에 따른, 컬러 필터(300), 메인 렌즈(310), 적외선 차단 필터(320), 광학부(330) 및 이미지 센서(340)의 구성을 살펴보겠다. 또한, 이하에서는 컬러의 종류에 관한 용어는 도 4를 기준으로 설명하겠다.
도 4는 파장에 따른 스펙트럼을 도시한 도면이다.
파장의 단위는 nm이고, 감도의 단위는 정의되는 기준에 따라 달라질 수 있다. 세로축은 상대적인 크기로 표현될 수도 있다.
도 4를 참조하면, B(Blue)(400)는 450nm에서 가장 큰 값을 가지고, G(Green)(410)는 550nm에서 가장 큰 값을 가지고, R(Red)(420)는 650nm 에서 가장 큰 값을 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이, WHITE(430)는 R,G,B를 모두 포함하는 파장영역을 갖는다. NIR(Near Infrared)은 약 700nm에서 약 800nm에 해당하는 영역을 갖는다. 여기서, NIR(Near Infrared)은 근적외선이라고 일컬으며, 파장의 범위는 조금씩 다르게 정의될 수 있다. WNIR(White & Near Infrared)은 WHITE 및 NIR 영역을 모두 포함하는 영역을 갖는다.
예를 들면, 컬러 필터의 분할 영역이 RGBG, CYYM, CMYK 등과 같이 WHITE 영역과 NIR(Near Infrared) 영역을 사용하지 않는 컬러 패턴을 사용하는 경우를 기준으로 설명하겠다.
이 경우, 이미징 장치는 아래와 같이 구성될 수 있다. 컬러필터(300)는 메인 렌즈(310)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 광학부(330)는 컬러필터(300) 및 메인 렌즈(310)의 뒤쪽에 위치하고, 이미지 센서(340)는 광학부(330)의 뒤쪽에 위치할 수 있다.
또는, 이미징 장치는 아래와 같이 구성될 수 있다. 컬러필터(300) 및 적외선 차단 필터(320)는 메인 렌즈(310)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 광학부(330)는 컬러필터(300) 및 메인 렌즈(310)의 뒤쪽에 위치하고, 이미지 센서(340)는 광학부(330)의 뒤쪽에 위치할 수 있다.
즉, WHITE 영역과 NIR(Near Infrared) 영역을 사용하지 않는 컬러 패턴을 사용하는 경우, 적외선 차단 필터(320)는 선택적으로 사용될 수 있다.
또 예를 들면, 컬러 필터의 분할 영역이 RGBW, RGBWNIR 등과 같이 WHITE 영역과 NIR(Near Infrared) 영역을 사용하는 컬러 패턴을 사용하는 경우를 기준으로 설명하겠다.
RGBW 컬러 패턴을 사용하는 경우, 이미징 장치는 아래와 같이 구성될 수 있다. 컬러필터(300) 및 적외선 차단 필터(320)는 메인 렌즈(310)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 광학부(330)는 컬러필터(300) 및 메인 렌즈(310)의 뒤쪽에 위치하고, 이미지 센서(340)는 광학부(330)의 뒤쪽에 위치할 수 있다. 여기서, 적외선 차단 필터(320)는 WHITE에 해당하는 파장 영역 이외의 영역을 차단한다.
RGBNIR 컬러 패턴을 사용하는 경우, 이미징 장치는 아래와 같이 구성될 수 있다. 컬러필터(300) 및 적외선 차단 필터(320)는 메인 렌즈(310)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 광학부(330)는 컬러필터(300) 및 메인 렌즈(310)의 뒤쪽에 위치하고, 이미지 센서(340)는 광학부(330)의 뒤쪽에 위치할 수 있다. 여기서, 적외선 차단 필터(320)는 NIR에 해당하는 파장 영역 이외의 영역을 차단한다.
본 실시예에서, 광학 장치는 컬러필터(300), 메인 렌즈(310) 및 적외선 차단 필터(320)를 포함하는 장치를 의미할 수 있다. 이때, 적외선 차단 필터는 메인 렌즈(320)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 존재할 수 있다.
광학 장치는 컬러필터(300), 메인 렌즈(310) 및 적외선 차단 필터(320)를 일체로 구성함으로써, 구현될 수도 있다.
이와 같이, 이미징 장치는 설정에 따라 구성요소들의 다양한 조합이 가능하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학부를 설명하기 도면이다.
도 5a는 광학부가 마이크로 렌즈 어레이로 구성되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 이미징 장치는 컬러필터(500a), 메인 렌즈(510a), 광학부(520a) 및 이미지 센서(530a)를 포함할 수 있다. 여기서, 광학부(520a)는 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이로 구성될 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이에 포함된 각각의 마이크로 렌즈는 메인 렌즈(510a)로부터 투과된 빛을 이미지 센서(530a)의 일부 픽셀에 입사시킨다. 픽셀 영역은 각각의 마이크로 렌즈별로 중복되지 않는다. 즉, 각각의 마이크로 렌즈가 담당하는 픽셀 영역은 다르다.
마이크로 렌즈 어레이의 위치를 변경시키거나 마이크로 렌즈의 모양을 변경함으로써, 1개의 지점을 인식하기 위해 사용되는 픽셀 영역의 개수를 변경할 수 있다.
도 5b는 광학부가 헤테로다인(heterodyne) 마스크로 구성되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b를 참조하면, 이미징 장치는 컬러필터(500b), 메인 렌즈(510b), 광학부(520b) 및 이미지 센서(530b)를 포함할 수 있다. 여기서, 광학부(520b)는 헤테로다인(heterodyne) 마스크로 구성될 수 있다. 헤테로다인(heterodyne) 마스크는 렌즈(510b)로부터 투과된 빛을 이미지 센서(530b)의 일부 픽셀에 입사시킨다. 픽셀 영역은 헤테로다인 마스크에 포함되는 공간마다 중복되지 않는다. 즉, 헤테로다인 마스크에 포함되는 공간들이 담당하는 픽셀 영역이 다르다.
본 실시예에서는 광학부가 마이크로 렌즈 어레이 및 헤테로 다인 마스코인 경우를 기준으로 설명하였으나, 광학부는 입사되는 빛의 각도를 변경할 수 있는 다양한 장치가 사용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 1개의 지점을 인식하기 위해 사용되는 픽셀 영역의 개수 변화를 설명하기 도면이다.
도 6a는 광학부의 모양을 변경함으로써 픽셀 영역의 개수를 변화시키는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 이미징 장치는 컬러필터(600a), 메인 렌즈(610a), 광학부(620a) 및 이미지 센서(630a)를 포함할 수 있다. 여기서, 광학부(620a)는 메인 렌즈(610a)의 초점거리에 위치한다. 광학부(620a)의 모양을 변경함으로써, 이미지 센서(630a)에 도달하는 빛의 폭을 넓힌다. 이에 따라, 픽셀 영역의 개수는 증가 될 수 있다. 예를 들면, 픽셀 영역의 개수가 2*2인 경우, 광학부(620a)의 모양을 변경시켜 이미지 센서(630a)에 도달하는 빛의 폭을 넓힘으로써, 픽셀 영역의 개수를 4*4(640a)로 변경할 수 있다.
도 6b는 광학부의 모양을 변경함으로써 픽셀 영역의 개수를 변화시키는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6b를 참조하면, 이미징 장치는 컬러필터(600b), 메인 렌즈(610b), 광학부(620b) 및 이미지 센서(630b)를 포함할 수 있다. 여기서, 광학부(620b)는 메인 렌즈(610b)의 초점거리에 안쪽에 위치한다. 이 경우, 광학부(620b)에 의해 메인 렌즈(610b)의 초점거리가 짧아지면서, 이미지 센서(630b)에 도달하는 빛의 폭이 넓어진다. 이에 따라, 1개의 지점을 인식하기 위해 사용되는 픽셀 영역의 개수가 증가할 수 있다. 예를 들면, 픽셀 영역의 개수가 2*2인 경우, 광학부(620b)의 위치를 변경시켜 이미지 센서(630b)에 도달하는 빛의 폭을 넓힘으로써, 픽셀 영역의 개수를 4*4(640b)로 변경할 수 있다.
이와 같이, 광학부의 위치 또는 모양을 변경함으로써, 픽셀 영역의 개수를 변화시킬 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 영역으로 분할하고, 각각의 분할된 영역들은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 컬러 필터;
    상기 컬러 필터의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 빛을 통과시키는 메인 렌즈; 및
    상기 컬러 필터 또는 상기 메인 렌즈를 통과한 빛의 각도를 변경하여 이미지 센서로 입사시키는 광학부를 포함하는 이미징 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터의 분할 영역의 개수 또는 상기 메인 렌즈의 분할 영역의 개수는 상기 이미지 센서가 1개의 지점을 인식하기 위해 사용하는 픽셀의 개수는 보다 작거나 같은 값인 이미징 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학부의 위치가 변경되거나 상기 광학부의 모양이 변경되어 상기 컬러 필터 또는 상기 메인 렌즈를 통과한 빛의 각도가 변경됨에 따라, 상기 이미지 센서가 1개의 지점을 인식하는 픽셀의 개수가 달라지는 이미징 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 렌즈는,
    상기 컬러 필터의 분할 영역과 동일한 영역으로 분할되고, 분할된 영역을 통해 빛을 통과시키는 이미징 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학부는,
    마이크로 렌즈 어레이 및 헤테로다인(heterodyne) 마스크 중 어느 하나로 구성되는 이미징 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적외선을 차단할 수 있는 적외선 차단 필터를 더 포함하는 이미징 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 광학부를 통과한 빛을 인식할 수 있는 이미징 장치.
  8. 적어도 하나의 영역으로 분할하고, 각각의 분할된 영역들은 설정된 파장 영역에 해당하는 빛을 통과시키는 컬러 필터; 및
    상기 컬러 필터의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 빛을 통과시키는 메인 렌즈를 포함하는, 광학 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 메인 렌즈는
    상기 컬러 필터의 분할 영역과 동일한 영역으로 분할되고, 분할된 영역을 통해 빛을 통과시키는 광학 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 메인 렌즈의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하고, 적외선을 차단할 수 있는 적외선 차단 필터를 더 포함하는 광학 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140060854A (ko) * 2012-11-12 2014-05-21 삼성디스플레이 주식회사 3ｄ 표시 장치
WO2020153729A1 (ko) * 2019-01-21 2020-07-30 엘지전자 주식회사 카메라 장치 및 이를 구비하는 전자 장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103148936A (zh) * 2013-01-29 2013-06-12 中国科学院光电研究院 一种基于液晶光阀技术的多光谱成像仪
KR101637671B1 (ko) * 2014-08-25 2016-07-07 현대자동차주식회사 Rgbw 센서를 이용한 rgb 및 nir 추출방법
CN105739091B (zh) * 2016-03-16 2018-10-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种可减弱大气湍流影响的成像方法及装置
US11187576B2 (en) 2016-06-03 2021-11-30 3M Innovative Properties Company Optical filters having spatially variant microreplicated layers
CN108965665B (zh) * 2018-07-19 2020-01-31 维沃移动通信有限公司 一种图像传感器及移动终端
CN108965704B (zh) * 2018-07-19 2020-01-31 维沃移动通信有限公司 一种图像传感器、移动终端及图像拍摄方法
CN108900750B (zh) * 2018-07-19 2020-08-28 维沃移动通信有限公司 一种图像传感器及移动终端
TW202114184A (zh) * 2019-09-23 2021-04-01 神盾股份有限公司 影像感測模組

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3751133A (en) * 1970-05-13 1973-08-07 Minolta Camera Kk Color separation optical system
US7936392B2 (en) * 2004-10-01 2011-05-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Imaging arrangements and methods therefor
US8243157B2 (en) * 2006-02-07 2012-08-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Correction of optical aberrations
FR2924235B1 (fr) * 2007-11-27 2010-08-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'imagerie visible a filtre colore

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140060854A (ko) * 2012-11-12 2014-05-21 삼성디스플레이 주식회사 3ｄ 표시 장치
WO2020153729A1 (ko) * 2019-01-21 2020-07-30 엘지전자 주식회사 카메라 장치 및 이를 구비하는 전자 장치

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