KR20170126226A

KR20170126226A - Image sensor

Info

Publication number: KR20170126226A
Application number: KR1020160056348A
Authority: KR
Inventors: 김현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2017-11-17
Also published as: CN107360348B; CN107360348A; KR101823238B1

Abstract

The present invention relates to an image sensor capable of improving image quality and implementing a high- quality zoom function. The image sensor according to an embodiment of the present invention comprises: a substrate; and a pixel array part including a first pixel array and a second pixel array formed on the substrate, wherein one of the first pixel array and the second pixel array is a color pixel array and the other may be one of the color pixel array and a monochrome pixel array.

Description

Image sensor {IMAGE SENSOR}

본 발명은 이미지 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to an image sensor.

최근 들어, 휴대폰, 태블릿 등 모바일 기기에 적용되는 디스플레이의 화소수 및 사이즈 증가 급속히 이루어지고 있다. 디스플레이의 화소수가 증가함에 따라 모바일 기기에 채용되는 카메라 모듈에 자동 초점 조절 기능 및 광학식 손떨림 보정 기능의 탑재가 점차 확대되고 있는 추세이다. In recent years, the number of pixels and sizes of displays applied to mobile devices such as mobile phones and tablets are rapidly increasing. As the number of pixels in a display increases, a camera module employed in a mobile device is increasingly equipped with an auto focus control function and an optical image stabilization function.

모바일 기기의 카메라 모듈의 발전 추세에도 불구하고 모바일 기기의 소형화 및 슬림화에 따라 이미지 센서의 픽셀 사이즈가 줄어들고 있고, 감소된 픽셀 사이즈에 의해 저조도에서의 밝기 부족 및 노이즈 과다, 역광 상황에서의 계조 표현력 부족과 같은 문제점이 있다. 또한, 디지털 줌 기능으로 멀리 떨어져 있는 피사체를 확대하여 사진 촬영시 광학 줌 기능 대비 해상력이 크게 감소하는 문제점이 있다.
Despite the development trend of the camera module of the mobile device, the pixel size of the image sensor is reduced due to the miniaturization and slimming of the mobile device, the lack of brightness in the low light level due to the reduced pixel size, the excessive noise, And the like. In addition, the digital zoom function enlarges a distant object, and there is a problem that the resolution of the image is significantly reduced as compared with the optical zoom function.

한국 공개특허공보 2010-0138453Korean Patent Publication No. 2010-0138453

본 발명의 과제는 두 개의 픽셀 어레이를 이용하여 이미지 화질 개선 및 고화질 줌 기능 구현이 가능한 이미지 센서를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide an image sensor capable of improving an image quality and implementing a high-quality zoom function by using two pixel arrays.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 기판; 및 상기 제1 기판에 형성되는 제1 픽셀 어레이 및 제2 픽셀 어레이를 포함하는 픽셀 어레이부; 를 포함하고, 상기 제1 픽셀 어레이 및 상기 제2 픽셀 어레이 중 하나는 컬러 픽셀 어레이이고, 다른 하나는 컬러 픽셀 어레이 및 모노 컬러 픽셀 어레이 중 하나일 수 있다.
An image sensor according to an embodiment of the present invention includes a substrate; And a pixel array portion including a first pixel array and a second pixel array formed on the first substrate; One of the first pixel array and the second pixel array being a color pixel array and the other being one of a color pixel array and a monochrome pixel array.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 두 개의 픽셀 어레이의 광축 정렬을 용이하게 수행할 수 있고, 두 개의 픽셀 어레이로부터 출력되는 이미지의 화질을 개선하고, 고화질 줌 기능을 구현할 수 있다.
The image sensor according to an embodiment of the present invention can easily perform alignment of the optical axes of two pixel arrays, improve the image quality of images output from the two pixel arrays, and implement a high-quality zoom function.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 컬러 픽셀 어레이를 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 처리부를 나타내는 블럭도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 분해 사시도이다.1 is a perspective view of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are schematic perspective views illustrating a stacked color pixel array according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a digital signal processing unit according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are perspective views of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.
5 and 6 are exploded perspective views illustrating a schematic configuration of a camera module according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 사시도이다. 1 is a perspective view of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 센서(10)는 기판(100), 픽셀 어레이부(200), 디지털 신호 획득부(300), 및 디지털 신호 처리부(400)를 포함할 수 있다. 1, an image sensor 10 according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 100, a pixel array unit 200, a digital signal acquisition unit 300, and a digital signal processing unit 400 can do.

기판(100)은 실리콘 기판일 수 있으며, 기판(100)에는 픽셀 어레이부(200), 디지털 신호 획득부(300), 및 디지털 신호 처리부(400)가 형성될 수 있다. 기판(100)의 가장자리 영역에는 복수의 패드(111)가 마련될 수 있고, 복수의 패드(111)는 이미지 센서(10)에 외부로부터 인가되는 전원을 공급하고, 이미지 센서(10)를 호스트와 전기적으로 연결하여 데이터 및 신호를 전달할 수 있다.
The substrate 100 may be a silicon substrate and the pixel array unit 200, the digital signal acquisition unit 300, and the digital signal processing unit 400 may be formed on the substrate 100. A plurality of pads 111 may be provided in an edge region of the substrate 100. The plurality of pads 111 supply power to the image sensor 10 from the outside, It can be electrically connected to transmit data and signals.

픽셀 어레이부(200)는 적어도 하나의 픽셀 어레이(210, 220)을 포함할 수 있고, 보다 상세하게는 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)를 포함할 수 있다.The pixel array unit 200 may include at least one pixel array 210 and 220 and more specifically may include a first pixel array 210 and a second pixel array 220.

제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220) 각각은 행렬 형태로 배치되는 M(2이상의 자연수)행 N(2이상의 자연수)열의 복수의 픽셀을 포함할 수 있고, 복수의 픽셀 각각에는 포토 다이오드가 구비될 수 있다.Each of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 may include a plurality of pixels of M (2 or more natural number) rows N (2 or more natural numbers) arranged in a matrix, A photodiode may be provided.

제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)는 기판(100) 상에서 일정 거리 이격되어 배치될 수 있고, 또한, 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)의 복수의 픽셀 중 대응하는 픽셀 각각이 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
The first pixel array 210 and the second pixel array 220 may be spaced apart a certain distance on the substrate 100 and may also include a plurality of first pixel arrays 210 and second plurality of pixel arrays 220, Each of the corresponding pixels of the pixels may be disposed at a certain distance apart.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220) 중 하나는 컬러 픽셀 어레이 일 수 있고, 다른 하나는 컬러 픽셀 어레이 및 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이 중 하나일 수 있다. 컬러 픽셀 어레이는 빨강색(red), 녹색(green), 파랑색(blue) 형태의 RGB 포맷의 컬러 픽셀 어레이일 수 있다.
One of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 according to an embodiment of the present invention may be a color pixel array and the other may be one of a color pixel array and a mono color pixel array Lt; / RTI > The color pixel array may be a color pixel array in RGB format in the form of red, green, and blue.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컬러 픽셀 어레이 및 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이 중 적어도 하나는 광 동적 범위(WDR: Wide Dynamic Range)를 가지는 픽셀 어레이일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, at least one of the color pixel array and the mono color pixel array may be a pixel array having a wide dynamic range (WDR).

통상의 이미지 센서의 픽셀 어레이의 동적 범위(dynamic range)는 60~65dB 수준에 불과하여 픽셀 어레이에서 자동 노출 제어 알고리즘을 적용하는 경우, 고조도 영역이 쉽게 포화되어 저조도 환경에서 계조 표현에 문제가 발생할 수 있다. The dynamic range of a pixel array of a typical image sensor is only about 60 to 65 dB. Therefore, when an automatic exposure control algorithm is applied to a pixel array, a high saturation region is easily saturated, .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컬러 픽셀 어레이 및 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이 중 적어도 하나를 80dB 이상의 동적 범위를 가지는 픽셀 어레이로 구현하여, 고조도 영역이 포화되는 문제점을 해결할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, at least one of the color pixel array and the mono color pixel array can be implemented as a pixel array having a dynamic range of 80 dB or more, thereby solving the problem that the high-luminance region is saturated.

광 동적 범위(WDR)를 가지는 픽셀 어레이의 복수의 픽셀 중 일부 픽셀의 노출 시간은 나머지 픽셀의 노출 시간과 상이할 수 있다. 예를 들어, RGB 포맷의 픽셀 어레이의 RGB에 해당하는 세 개의 픽셀의 노출 시간은 G에 해당하는 하나의 픽셀 시간 보다 짧거나 길 수 있다.
The exposure time of some of the plurality of pixels of the pixel array having the wide dynamic range (WDR) may be different from the exposure time of the remaining pixels. For example, the exposure time of three pixels corresponding to RGB of a pixel array in the RGB format may be shorter or longer than one pixel time corresponding to G. [

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 픽셀 어레이는 빨강색(red), 녹색(green), 파랑색(blue), 하얀색(white) 형태의 RGBW 포맷의 컬러 픽셀 어레이 및 빨강색(red), 하얀색(white), 파랑색(blue) 형태의 RWB 포맷의 컬러 픽셀 어레이 중 하나일 수 있다. 컬러 픽셀 어레이에 하얀색(white) 픽셀을 추가하여, 감도를 개선하여 저조도에서 밝기를 보상할 수 있다.
A color pixel array according to an embodiment of the present invention includes a color pixel array in the RGBW format in the form of red, green, blue, and white and a color pixel array in red, white, or blue color RWB-formatted color pixel array. By adding white pixels to the color pixel array, the sensitivity can be improved to compensate for brightness at low illumination.

하기의 표 1은 조합 가능한 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)를 나타낸다. 하기의 표 1을 참조하면, 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220) 중 하나는 RGB 포맷, 광 동적 범위(WDR)를 가지는 RGB 포맷, RGBW 포맷, RWB 포맷 중 하나의 형태의 컬러 픽셀 어레이일 수 있고, 다른 하나는 광 동적 범위(WDR)를 가지는 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이일 수 있다(Case 1-4). Table 1 below shows the first pixel array 210 and the second pixel array 220 that can be combined. Referring to Table 1 below, one of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 may be one of an RGB format, an RGB format with an optical dynamic range (WDR), an RGBW format, or an RWB format Color pixel array, and the other may be a mono color pixel array having an optical dynamic range (WDR) (Case 1-4).

또한, 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)는 모두 RGBW 포맷의 컬러 픽셀 어레이일 수 있고(Case 5), 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)는 모두 RWB 포맷의 컬러 픽셀 어레이일 수 있고(Case 6), 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220) 중 하나는 RWB 포맷의 형태의 컬러 픽셀 어레이일 수 있고, 다른 하나는 RGBW 포맷의 형태의 컬러 픽셀 어레이일 수 있다(Case 7).
In addition, the first pixel array 210 and the second pixel array 220 can all be color pixel arrays in the RGBW format (Case 5), and the first pixel array 210 and the second pixel array 220 both (Case 6), one of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 may be a color pixel array in the form of an RWB format, and the other may be a color pixel array in the RGBW format Gt; (Case 7). &Lt; / RTI >

제1, 2 픽셀 어레이The first and second pixel arrays Case 1Case 1 RGB 포맷RGB format WDR mono colorWDR mono color Case 2Case 2 WDR RGB 포맷WDR RGB format Case 3Case 3 RGBW 포맷RGBW format Case 4Case 4 RWB 포맷RWB format Case 5Case 5 RGBW 포맷RGBW format RGBW 포맷RGBW format Case 6Case 6 RWB 포맷RWB format RWB 포맷RWB format Case 7Case 7 RWB 포맷RWB format RGBW 포맷RGBW format

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 픽셀 어레이는 적어도 2개 이상의 픽셀 어레이층이 수직 방향으로 적층된 적층형 컬러 픽셀 어레이일 수 있다. 3차원으로 배치되는 적층형 컬러 픽셀 어레이는 통상의 2차원으로 배치되는 컬러 픽셀 어레이 대비 촬상 영역을 작게 가져갈 수 있으므로 카메라 모듈의 사이즈 및 높이를 줄일 수 있다.
A color pixel array according to an embodiment of the present invention may be a stacked color pixel array in which at least two or more pixel array layers are vertically stacked. The three-dimensionally stacked color pixel array can reduce the size of the camera module and the height of the camera module since the imaging area can be taken smaller than a color pixel array arranged in a normal two-dimensional manner.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 컬러 픽셀 어레이를 나타내는 개략 사시도이다. 도 2a는 2층으로 배치되는 적층형 컬러 픽셀 어레이를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 3층으로 배치되는 적층형 컬러 픽셀 어레이를 나타내는 사시도이다. 2A and 2B are schematic perspective views illustrating a stacked color pixel array according to an embodiment of the present invention. 2A is a perspective view showing a stacked color pixel array arranged in two layers and FIG. 2B is a perspective view showing a stacked color pixel array arranged in three layers. FIG.

도 2a 및 도 2b에서 픽셀 어레이의 하나의 층의 행 방향으로는 3264개의 픽셀이 배치되고, 열 방향으로는 2448개의 픽셀이 배치되어 하나의 층의 픽셀 어레이는 약 8백만 화소의 해상력를 가지는 것으로 가정한다.
It is assumed in FIGS. 2A and 2B that 3264 pixels are arranged in the row direction of one layer of the pixel array and 2448 pixels are arranged in the column direction so that the pixel array of one layer has resolution of about 8 million pixels do.

도 2a를 참조하면, 1층(Layer 1)의 녹색(Green) 픽셀 어레이는 약 8백만 화소의 해상력을 가지고, 2층(Layer 2)의 파란색(Blue)/빨강색(Red) 픽셀 어레이는 약 8백만 화소의 해상력을 가지므로, 2층 적층형 컬러 픽셀 어레이는 1천6백만 화소의 해상력을 가질 수 있다. Referring to FIG. 2A, a layer 1 green pixel array has a resolution of about 8 million pixels, and a layer 2 blue / red pixel array has a resolution of about 8 million pixels. With a resolution of 8 million pixels, a two-layer stacked color pixel array can have a resolving power of 16 million pixels.

따라서, 1천 6백만 화소의 해상력을 가지는 2차원 픽셀 어레이 센서 대비 2층 적층형 픽셀 어레이의 가로 및 세로 길이 각각은 약 70% 수준으로 감소될 수 있고, 줄어든 픽셀 어레이의 영역을 커버하는 렌즈의 광학 사이즈(optical format) 및 높이가 감소될 수 있다.
Thus, each of the lateral and longitudinal lengths of the two-layer stacked pixel array versus the two-dimensional pixel array sensor having a resolving power of 16 million pixels can be reduced to about 70%, and the optics of the lens covering the area of the reduced pixel array The optical format and height can be reduced.

도 2b를 참조하면, 1층(Layer 1)의 파란색(Blue) 픽셀 어레이는 약 8백만 화소의 해상력을 가지고, 2층(Layer 2)의 녹색(green) 픽셀 어레이는 약 8백만 화소의 해상력을 가지고 3층(Layer 3)의 빨강색(Red) 픽셀 어레이는 약 8백만 화소의 해상력을 가지므로, 3층 적층형 컬러 픽셀 어레이는 2천4백만 화소의 해상력을 가질 수 있다. Referring to FIG. 2B, a layer 1 blue pixel array has a resolution of about 8 million pixels, and a layer 2 green pixel array has a resolution of about 8 million pixels. Layer 3 red pixel arrays have a resolving power of about 8 million pixels, so a three-layer stack color pixel array can have a resolving power of 24 million pixels.

따라서, 2천 4백만 화소의 해상력을 가지는 2차원 픽셀 어레이 센서 대비 3층 적층형 픽셀 어레이의 가로 및 세로 길이 각각은 약 58% 수준으로 감소될 수 있고, 줄어든 픽셀 어레이의 영역을 커버하는 렌즈의 광학 사이즈 및 높이가 감소될 수 있다.
Thus, each of the horizontal and vertical lengths of the three-layer stacked pixel array versus the two-dimensional pixel array sensor having a resolving power of 24 million pixels can be reduced to about 58%, and the optics of the lens covering the area of the reduced pixel array Size and height can be reduced.

하기의 표 2는 조합 가능한 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)를 나타낸다. 하기의 표 2을 참조하면, 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220) 중 하나는 2층 적층형 컬러 픽셀 어레이일 수 있고, 다른 하나는 광 동적 범위(WDR)를 가지는 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이 및 2층 적층형 컬러 픽셀 어레이 중 하나일 수 있다(Case 8, 9)Table 2 below shows the first pixel array 210 and the second pixel array 220 that can be combined. Referring to Table 2 below, one of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 may be a two-layer stacked color pixel array, and the other may be a monochrome (WDR) mono color pixel array and a two-layer stack color pixel array (Case 8, 9)

또한, 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220) 중 하나는 3층 적층형 컬러 픽셀 어레이일 수 있고, 다른 하나는 광 동적 범위(WDR)를 가지는 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이 및 3층 적층형 컬러 픽셀 어레이 중 하나일 수 있다(Case 10, 11)
In addition, one of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 may be a three-layer stack color pixel array and the other may be a mono color pixel array having an optical dynamic range (WDR) Layer color pixel array (Case 10, 11)

제1, 2 픽셀 어레이The first and second pixel arrays Case 8Case 8 2층 적층형 color2-layer laminated color WDR mono colorWDR mono color Case 9Case 9 2층 적층형 color2-layer laminated color 2층 적층형 color2-layer laminated color Case 10Case 10 3층 적층형 color3-layer laminated color WDR mono colorWDR mono color Case 11Case 11 3층 적층형 color3-layer laminated color 3층 적층형 color3-layer laminated color

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 픽셀 어레이(210)와 제2 픽셀 어레이(220)는 하나의 실리콘 기판(100)에서 동일 마스크(mask)를 이용한 반도체 공정 기술에 의해 제조될 수 있다. 이로써, 제1 픽셀 어레이(210) 및 제2 픽셀 어레이(220)의 대응하는 픽셀 간의 이격 거리는 일정할 수 있고, 수평/수직(X축 및 Y축 방향) 이동 정렬(shift alignment) 및 Z축에 대한 회전 정렬(rotational alignment)은 목표 설계 값으로부터 공정 오차 없이 제조될 수 있다. 1, the first pixel array 210 and the second pixel array 220 are formed on a single silicon substrate 100 by a semiconductor process using the same mask, Technology. The distance between the corresponding pixels of the first pixel array 210 and the second pixel array 220 can be constant and can be adjusted in a horizontal / vertical (X-axis and Y-axis direction) shift alignment and a Z- The rotational alignment can be manufactured without process errors from the target design values.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(10)는 종래 인쇄 회로 기판(PCB) 상에서 제조하는 방식 대비 공정 오차를 감소시킬 수 있고, 이로써, 픽셀 어레이부(200)로부터 출력되는 신호의 캘리브레이션(calibration) 과정을 간소화하여 디지털 신호 처리부(400)에서의 계산 부하를 효과적으로 줄일 수 있다.
That is, the image sensor 10 according to an exemplary embodiment of the present invention can reduce a process error compared to a method of manufacturing on a conventional printed circuit board (PCB), and thus, the calibration of the signal output from the pixel array unit 200 the calibration process of the digital signal processor 400 can be simplified and the calculation load in the digital signal processor 400 can be effectively reduced.

전술한 적층형 컬러 픽셀 어레이의 경우, 상술한 바와 같이 적층형 컬러 픽셀 어레이와 단층의 픽셀 어레이를 하나의 실리콘 기판(130)에서 제조할 수 있으나, 마스크 제작 효율 및 제작 수율을 고려하여 적층형 컬러 픽셀 어레이 및 단층의 픽셀 어레이를 서로 다른 기판에서 형성한 후에 조립하여 제조할 수 있다.
In the case of the above-described stacked color pixel array, the stacked color pixel array and the single-layer pixel array can be fabricated on one silicon substrate 130 as described above. However, in consideration of mask production efficiency and fabrication yield, A pixel array of a single layer may be formed on different substrates and then assembled.

디지털 신호 획득부(300)는 픽셀 어레이부(200)와 인접하게 배치되어, 픽셀 어레이부(200)로부터 디지털 신호를 획득할 수 있다. The digital signal obtaining unit 300 may be arranged adjacent to the pixel array unit 200 to obtain a digital signal from the pixel array unit 200. [

도 1을 참조하면, 디지털 신호 획득부(300)가 픽셀 어레이부(200)의 제1, 2 픽셀 어레이(210, 220) 각각에 대응되는 두 개의 디지털 신호 획득 블록(310, 320)를 구비하고 있는 것으로 도시되어 있으나, 디지털 신호 획득부(300)에 구비되는 디지털 신호 획득 블록의 수는 픽셀 어레이부(200)에 구비되는 픽셀 어레이의 수에 대응되게 변경될 수 있으며, 또한, 복수의 디지털 신호 획득 블록이 하나의 디지털 신호 획득 블록으로 통합되어 복수의 픽셀 어레이로부터 출력되는 전압으로부터 디지털 신호를 획득할 수 있다. 1, the digital signal obtaining unit 300 includes two digital signal obtaining blocks 310 and 320 corresponding to the first and second pixel arrays 210 and 220 of the pixel array unit 200 The number of digital signal acquisition blocks included in the digital signal acquisition unit 300 may be changed corresponding to the number of pixel arrays included in the pixel array unit 200, The acquisition block may be integrated into one digital signal acquisition block to obtain a digital signal from a voltage output from the plurality of pixel arrays.

디지털 신호 획득부(300)는 제1 디지털 신호 획득 블록(310) 및 제2 디지털 신호 획득 블록(320)을 포함할 수 있다. 제1 디지털 신호 획득 블록(310)은 제1 픽셀 어레이(210)를 구동하여 제1 픽셀 어레이(210)로부터 기준 이미지에 해당하는 디지털 신호를 획득하고, 제2 디지털 신호 획득 블록(320)은 제2 픽셀 어레이(220)를 구동하여 제2 픽셀 어레이(220)로부터 상대 이미지에 디지털 신호를 획득할 수 있다. The digital signal acquisition unit 300 may include a first digital signal acquisition block 310 and a second digital signal acquisition block 320. The first digital signal acquisition block 310 drives the first pixel array 210 to acquire a digital signal corresponding to the reference image from the first pixel array 210, A two pixel array 220 may be driven to obtain a digital signal from the second pixel array 220 to the relative image.

제1 디지털 신호 획득 블록(310)은 픽셀 어레이 구동부(311), 샘플링부(312), 클럭 신호 생성부(313), 기준 전압 생성부(314), 및 디지털 변환부(315)를 포함할 수 있고, 제2 디지털 신호 획득 블록(320)은 픽셀 어레이 구동부(321), 샘플링부(322), 클럭 신호 생성부(323), 기준 전압 생성부(324), 및 디지털 변환부(325)를 포함할 수 있다.
The first digital signal acquisition block 310 may include a pixel array driver 311, a sampling unit 312, a clock signal generation unit 313, a reference voltage generation unit 314, and a digital conversion unit 315 The second digital signal acquisition block 320 includes a pixel array driver 321, a sampling unit 322, a clock signal generation unit 323, a reference voltage generation unit 324, and a digital conversion unit 325 can do.

제1 디지털 신호 획득 블록(310)과 제2 디지털 신호 획득 블록(320)의 구성 및 동작은 유사하므로, 이하에서는 동일하거나 중복되는 제2 디지털 신호 획득 블록(320)의 설명은 생략하고, 제1 디지털 신호 획득 블록(310)을 중심으로 설명하도록 한다.
Since the configurations and operations of the first digital signal acquisition block 310 and the second digital signal acquisition block 320 are similar to each other, description of the same or a duplicated second digital signal acquisition block 320 will be omitted below, The digital signal acquisition block 310 will be mainly described.

픽셀 어레이 구동부(311)는 행 구동부(311a) 및 열 구동부(311b)를 포함할 수 있다. 행 구동부(311a)는 제1 픽셀 어레이(210)의 행렬 형태로 배치되는 복수의 픽셀 중 행 방향으로 배치되는 픽셀을 선택하여, 선택된 행 방향의 픽셀을 구동할 수 있고, 열 구동부(311b)는 제1 픽셀 어레이(210)의 행렬 형태로 배치되는 복수의 픽셀 중 열 방향으로 배치되는 픽셀을 선택하여, 선택된 열 방향의 픽셀을 구동할 수 있다. 행 구동부(311a) 및 열 구동부(311b)에 의해 선택된 제1 픽셀 어레이(210)의 픽셀의 포토 다이오드는 전압을 출력할 수 있다.
The pixel array driver 311 may include a row driver 311a and a column driver 311b. The row driver 311a can select the pixels arranged in the row direction among the plurality of pixels arranged in the matrix form of the first pixel array 210 to drive the pixels in the selected row direction and the column driver 311b Among the plurality of pixels arranged in the matrix form of the first pixel array 210, pixels arranged in the column direction can be selected to drive pixels in the selected column direction. The photodiodes of the pixels of the first pixel array 210 selected by the row driver 311a and the column driver 311b can output a voltage.

샘플링부(312)는 제1 픽셀 어레이(210)의 출력 신호를 샘플링할 수 있다. 샘플링부(312)는 제1 픽셀 어레이(210)의 포토 다이오드의 출력 전압을 샘플링할 수 있는데, 샘플링부(312)는 제1 픽셀 어레이(210)의 포토 다이오드로부터 출력되는 전압을 샘플링하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling) 회로를 구비할 수 있다. 또한, 샘플링부(312)는 CDS 회로로부터 샘플링된 포토 다이오드 출력 전압을 증폭하기 위한 증폭기 회로를 포함할 수 있다.
The sampling unit 312 may sample the output signal of the first pixel array 210. The sampling unit 312 may sample the output voltage of the photodiode of the first pixel array 210. The sampling unit 312 may include a CDS for sampling a voltage output from the photodiode of the first pixel array 210, (Correlated Double Sampling) circuit. In addition, the sampling unit 312 may include an amplifier circuit for amplifying the photodiode output voltage sampled from the CDS circuit.

클럭 신호 생성부(313)는 픽셀 어레이 구동부(311) 및 샘플링부(312)에 클럭 신호를 제공할 수 있다. 클럭 신호 생성부(313)는 외부로부터 입력되는 클럭 신호로부터 내부 클럭 신호를 생성하는 PLL(Phase Locked Loop) 회로 및 제1 픽셀 어레이(210)의 복수의 픽셀 각각의 포토 다이오드의 노출 시간 타이밍, 리셋(reset) 타이밍, 판독 타이밍 및 프레임 출력 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 발생기(Timing Generator, T/G) 회로를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이 구동부(311) 및 샘플링부(312)는 클럭 신호 생성부(313)으로부터 인가되는 클럭 신호에 따라 제1 픽셀 어레이(210)의 노출 및 샘플링 타이밍을 설정 및 제어할 수 있다.
The clock signal generator 313 may provide a clock signal to the pixel array driver 311 and the sampling unit 312. The clock signal generation unit 313 includes a PLL (Phase Locked Loop) circuit for generating an internal clock signal from a clock signal input from the outside, and an exposure time timing of a photodiode of each of a plurality of pixels of the first pixel array 210, Timing Generator (T / G) circuitry for controlling reset timing, read timing, and frame output timing. The pixel array driver 311 and the sampling unit 312 can set and control the exposure and sampling timings of the first pixel array 210 according to the clock signal applied from the clock signal generator 313. [

기준 전압 생성부(314)는 픽셀 어레이 구동부(311) 및 샘플링부(312)로 공급되는 기준 전압을 생성할 수 있다. 일 예로, 기준 전압 생성부(314)는 패드(111)를 통해 외부로부터 인가되는 전원을 통해 기준 전압을 생성할 수 있다.
The reference voltage generator 314 may generate a reference voltage supplied to the pixel array driver 311 and the sampling unit 312. For example, the reference voltage generator 314 may generate a reference voltage through a power source applied from the outside through the pad 111. [

디지털 변환부(315)는 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 포함하여, 샘플링부(312)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 기준 이미지(reference image)를 생성할 수 있다. 또한, 이와 유사하게, 제2 디지털 신호 획득 블록(320)의 디지털 변환부(325)는 샘플링부(322)로부터 샘플링된 포토 다이오드의 출력 전압을 디지털 신호로 변환하여 상대 이미지(target image)를 생성할 수 있다. 기준 이미지는 제1 픽셀 어레이로부터 획득되는 복수의 디지털 신호로 구성되고, 상대 이미지는 제2 픽셀 어레이로부터 획득되는 복수의 디지털 신호로 구성된다. 디지털 변환부(315, 325)에서 생성되는 기준 이미지와 상대 이미지는 디지털 신호 처리부(400)로 제공될 수 있다.
The digital conversion unit 315 may include an analog-to-digital converter (ADC), and may convert the analog signal output from the sampling unit 312 into a digital signal to generate a reference image. Similarly, the digital converter 325 of the second digital signal acquisition block 320 converts the output voltage of the photodiode sampled from the sampling unit 322 into a digital signal to generate a target image can do. The reference image is composed of a plurality of digital signals obtained from the first pixel array and the relative image is composed of a plurality of digital signals obtained from the second pixel array. The reference image and the relative image generated by the digital converters 315 and 325 may be provided to the digital signal processor 400.

디지털 신호 처리부(400)는 디지털 신호 획득부(300)로부터 제공되는 디지털 신호로 구성되는 이미지를 이미지 처리(Image Processing) 할 수 있다. 디지털 신호 처리부(400)는 기준 이미지와 상대 이미지를 동기화하고, 동기화된 기준 이미지와 상대 이미지를 정렬한 후, 정렬된 기준 이미지와 상대 이미지를 호스트로 전달할 수 있고, 정렬된 기준 이미지와 상대 이미지를 이용하여 거리 정보를 생성할 수 있다.
The digital signal processing unit 400 may image-process an image composed of digital signals provided from the digital signal obtaining unit 300. [ The digital signal processing unit 400 can synchronize the reference image and the relative image, align the synchronized reference image and the relative image, and then deliver the aligned reference image and the relative image to the host, Can be used to generate distance information.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 처리부를 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a digital signal processing unit according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 처리부(400)는 동기화부(410), 이미지 처리부(420), 메모리(430), 버퍼(440), 거리 정보 생성부(450), 및 출력 인터페이스(460)를 포함할 수 있다.
3, the digital signal processing unit 400 includes a synchronization unit 410, an image processing unit 420, a memory 430, a buffer 440, a distance information generating unit 450, , And an output interface 460.

동기화부(410)는 제1 픽셀 어레이(210)의 복수의 픽셀 및 제2 픽셀 어레이(220)의 복수의 픽셀 중 대응되는 한 쌍의 픽셀에 구비되는 포토 다이오드의 노출 시점 및 시간을 동일하게 제어할 수 있고, 한 쌍의 픽셀에 구비되는 포토 다이오드로부터 생성되는 디지털 신호를 동일 시점에서 판독할 수 있다. 여기서 대응되는 한 쌍의 픽셀이란 행렬 형태의 복수의 픽셀 중 서로 동일한 배열에 위치하는 한 쌍의 픽셀을 말한다.The synchronization unit 410 controls the exposure time and the time of the photodiodes provided in the corresponding pair of pixels of the plurality of pixels of the first pixel array 210 and the plurality of pixels of the second pixel array 220 to be the same And a digital signal generated from a photodiode provided in a pair of pixels can be read at the same time. Here, the corresponding pair of pixels refers to a pair of pixels located in the same arrangement among a plurality of pixels in a matrix form.

예를 들어, 동기화부(410)는 제1 픽셀 어레이(210)의 4행 및 4열 픽셀의 포토 다이오드 및 제2 픽셀 어레이(220)의 4행 및 4열 픽셀의 포토 다이오드의 노출 시점 및 시간을 동일하게 제어하고, 동일 시점에서 제1 픽셀 어레이(210)의 4행 및 4열 픽셀의 포토 다이오드 및 제2 픽셀 어레이(220)의 4행 및 4열 픽셀의 포토 다이오드로부터 생성되는 디지털 신호를 판독할 수 있다.
For example, the synchronization unit 410 synchronizes the exposure time and the exposure time of the photodiodes of the 4th row and the 4th column pixels of the first pixel array 210 and the 4th row and 4th column pixels of the second pixel array 220, The digital signals generated from the photodiodes of the fourth row and fourth column pixels of the first pixel array 210 and the photodiodes of the fourth row and fourth column pixels of the second pixel array 220 at the same point in time Can be read.

또한, 동기화부(410)는 복수의 디지털 변환부(315, 325)로부터 전달되는 기준 이미지와 상대 이미지를 동기화할 수 있다. 예를 들어, 동기화부(410)는 기준 이미지와 상대 이미지의 디지털 신호를 판독한 후, 디지털 신호들 간의 동기가 맞지 않은 경우 라인 블랭킹(line blanking) 추가하여 디지털 신호들을 동기화할 수 있다.In addition, the synchronization unit 410 may synchronize the reference image and the relative image transmitted from the plurality of digital converters 315 and 325. For example, the synchronization unit 410 may read the digital signal of the reference image and the relative image, and then synchronize the digital signals by adding line blanking if the synchronization between the digital signals is not correct.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(10)는 동기화부(410)를 채용하여, 기준 이미지와 상대 이미지를 합성하는 호스트에서 이미지의 프레임 동기를 맞추기 위한 지연 시간을 제거할 수 있고, 지연 시간을 제거함으로써 움직이는 피사체를 촬상하는 경우에도 모션 블러 (motion blur)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
The image sensor 10 according to an embodiment of the present invention employs a synchronization unit 410 to remove a delay time for adjusting a frame synchronization of an image in a host that synthesizes a reference image and a relative image, It is possible to prevent motion blur from occurring even when the moving object is picked up.

이미지 처리부(420)는 기준 이미지를 기준으로 상대 이미지를 정렬할 수 있다. 또한, 이미지 처리부(420)는 기준 이미지와 상대 이미지를 자동 노출(AE: Auto Exposure) 조절, 자동 화이트 밸런스(AWB: Auto White Balance), 자동 초점(AF: Auto Focus) 조절, 및 렌즈 음영 왜곡 보상(LSC: Lens Shading Correction) 할 수 있다.The image processing unit 420 may sort the relative image based on the reference image. In addition, the image processing unit 420 may convert the reference image and the relative image into image data by automatically adjusting the exposure (Auto Exposure), auto white balance (AWB), auto focus (AF) (LSC: Lens Shading Correction).

일 예로, 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이로부터 출력되는 이미지에 자동 노출(AE) 조절 기능이 적용될 수 있다. 이미지 처리부(420)는 자동 노출(AE) 조절을 수행하여 적정 밝기를 가지는 이미지를 호스트로 전송할 수 있다. 호스트는 적정 밝기를 가지는 이미지를 전송받을 수 있으므로, 이미지 합성 처리를 위한 사전 작업(pre-processing) 과정을 제거할 수 있으므로, 계산 부하가 크게 감소할 수 있다. 또한, 모노 컬러(mono color) 픽셀 어레이로부터 출력되는 이미지에 자동 초점(AF) 조절, 및 렌즈 음영 왜곡 보상(LSC) 기능이 적용될 수 있다.
As an example, automatic exposure (AE) adjustment may be applied to an image output from a mono color pixel array. The image processing unit 420 may perform automatic exposure (AE) adjustment to transmit an image having an appropriate brightness to the host. The host can receive the image having the appropriate brightness, so that the pre-processing process for the image synthesis process can be eliminated, so that the calculation load can be greatly reduced. In addition, auto-focus (AF) adjustment and lens shading correction (LSC) functions can be applied to images output from a mono color pixel array.

메모리(430)는 펌웨어(firmware)를 구비하는 ROM(Read Only Memory), 이미지 처리 연산에 필요한 RAM(Random Access Memory), 교정(Calibration) 정보를 기록하기 위한 OTP(One-Time Programmable) 메모리를 포함할 수 있다. The memory 430 includes a ROM (Read Only Memory) having firmware, a RAM (Random Access Memory) required for image processing operations, and an OTP (One-Time Programmable) memory for recording calibration information can do.

메모리(430)는 OTP(One-Time Programmable) 메모리에 이미지 정렬 과정에서 요구되는 기준 이미지 대비 상대 이미지의 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll) 회전량과 X축, Y축, Z축 이미지 쉬프트(shift)량을 교정(calibration) 제조 과정에서 교정정보로 기록할 수 있다. 이미지 처리부(420)는 메모리(430)에 저장된 교정 정보를 이미지 정렬 연산 과정에서 사용될 수 있다. The memory 430 stores the pitch, yaw, and roll rotation amounts of the relative image relative to the reference image required in the image alignment process in the OTP (One-Time Programmable) The amount of axial image shift can be recorded as calibration information during the calibration manufacturing process. The image processing unit 420 may use the calibration information stored in the memory 430 in the image alignment calculation process.

또한, 메모리(430)는 렌즈 음영 왜곡 보상(LSC: Lens Shading Correction) 기능을 위한 교정(calibration) 데이터, 자동 초점(AF: Auto Focus) 조절 수행을 위한 교정(calibration) 데이터, 자동 화이트 밸런스(AWB: Auto White Balance) 수행을 위한 RGB 포맷의 컬러 픽셀 어레이의 픽셀 감도비를 측정한 교정(calibration) 데이터를 저장할 수 있다. 렌즈 음영 왜곡 교정(LSC: Lens Shading Correction)을 위한 교정(calibration) 데이터 및 자동 초점(AF: Auto Focus) 조절 교정(calibration) 데이터는 기준 이미지 및 상대 이미지에 적용될 수 있다. 자동 화이트 밸런스(AWB: Auto White Balance) 수행을 위한 보상(calibration) 데이터는 컬러 픽셀 어레이로부터 출력되는 이미지에 적용될 수 있다.
The memory 430 also stores calibration data for Lens Shading Correction (LSC) functions, calibration data for performing auto focus (AF) adjustment, automatic white balance (AWB) : Auto White Balance (RGB) format for performing color calibration of the color pixel array. Calibration data for Lens Shading Correction (LSC) and Auto Focus (AF) adjustment calibration data can be applied to the reference image and the relative image. The calibration data for performing Auto White Balance (AWB) may be applied to an image output from a color pixel array.

버퍼(440)는 이미지 처리부(420)로부터 출력되는 정렬된 기준 이미지와 상대 이미지를 버퍼링하여 거리 정보 생성부(450)로 출력할 수 있다.The buffer 440 may buffer the aligned reference image and the relative image output from the image processing unit 420 and output the buffered image to the distance information generating unit 450.

거리 정보 생성부(450)는 정렬된 기준 이미지와 상대 이미지를 이용해서 카메라 모듈과 피사체의 거리 정보를 생성하고, 거리 정보 생성부(450)는 생성된 거리 정보를 출력 인터페이스(460)를 통해 호스트로 전달할 수 있다. The distance information generation unit 450 generates distance information between the camera module and the object using the aligned reference image and the relative image, and the distance information generation unit 450 outputs the generated distance information to the host .

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(10)는 동기화된 기준 이미지와 상대 이미지를 이용하여 이미지 정렬을 수행하고, 정렬된 기준 이미지와 상대 이미지를 이용하여 거리 정보를 산출하므로, 호스트에서 이미지 정렬 또는 거리 정보 산출에 소요되는 부가적인 연산 부하를 제거할 수 있다.
The image sensor 10 according to an embodiment of the present invention performs image alignment using a synchronized reference image and a relative image and calculates distance information using the aligned reference image and relative image, Or the additional computation load required to calculate the distance information can be eliminated.

출력 인터페이스(460)는 거리 정보 생성부(450)에서 생성되는 거리 정보를 호스트로 출력할 수 있고, 이 외에도, 이미지 처리부(420)로부터 전달되는 기준 이미지와 상대 이미지를 호스트로 출력할 수 있다. 일 예로, 기준 이미지는 첫 번째 MIPI (Mobile Industry Processor Interface) 포트를 이용하여 출력되고, 상대 이미지는 두 번째 MIPI 포트를 이용하여 출력되고, 거리 정보는 두 개의 포트 가운데 어느 하나의 MIPI 가상 채널(Virtual Channel)을 통하여 출력될 수 있다.
The output interface 460 can output the distance information generated by the distance information generator 450 to the host and output the reference image and the relative image transmitted from the image processor 420 to the host. For example, the reference image is output using the first MIPI (Mobile Industry Processor Interface) port, the relative image is output using the second MIPI port, and the distance information is output to one of the two MIPI virtual channels Channel).

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 사시도이다. 4A and 4B are perspective views of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 이미지 센서의 하면의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다. 제2 실시예에 따른 이미지 센서(10)는 제1 실시예에 따른 이미지 센서(10)와 유사하므로, 동일하거나 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. FIG. 4A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an image sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a perspective view illustrating a schematic configuration of a bottom surface of the image sensor of FIG. 4A. Since the image sensor 10 according to the second embodiment is similar to the image sensor 10 according to the first embodiment, the same or overlapping description will be omitted and the differences will be mainly described.

본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 센서(10)는 기판(100), 픽셀 어레이부(200), 디지털 신호 획득부(300), 및 디지털 신호 처리부(400)를 포함할 수 있다.The image sensor 10 according to the second embodiment of the present invention may include a substrate 100, a pixel array unit 200, a digital signal acquisition unit 300, and a digital signal processing unit 400.

기판(100)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)을 포함할 수 있고, 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)은 열융착을 이용하여 서로 강하게 결합될 수 있다. 제1, 2 기판(110, 120)에는 복수의 비아(112)가 형성될 수 있고, 복수의 비아(112)는 제1, 2 기판(110, 120)을 관통하여 제1, 2 기판(110, 120)를 전기적으로 연결할 수 있다.
The substrate 100 may include a first substrate 110 and a second substrate 120 and the first substrate 110 and the second substrate 120 may be strongly coupled to each other using thermal fusion. A plurality of vias 112 may be formed in the first and second substrates 110 and 120. The plurality of vias 112 penetrate the first and second substrates 110 and 120 to form the first and second substrates 110 and 120, , 120 can be electrically connected.

제1 기판(110)에는 복수의 패드(111), 픽셀 어레이부(200), 및 픽셀 어레이 구동부(311, 321)의 행 구동부(311a, 321a) 및 열 구동부(311b, 321b) 중 하나가 형성될 수 있다. 도 4a에는 제1 기판(110)에는 픽셀 어레이 구동부(311, 321)의 열 구동부(311b, 321b)가 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이와 달리 픽셀 어레이 구동부(311, 321)의 행 구동부(311a, 321a)가 형성될 수 있다. One of the plurality of pads 111, the pixel array unit 200 and the row driving units 311a and 321a and the column driving units 311b and 321b of the pixel array driving units 311 and 321 are formed on the first substrate 110 . 4A, the column drivers 311b and 321b of the pixel array drivers 311 and 321 are formed on the first substrate 110. Alternatively, the column drivers 311a and 321b of the pixel array drivers 311 and 321 are formed in the first substrate 110, 321a may be formed.

제2 기판(120)에는 픽셀 어레이 구동부(311, 321), 샘플링부(312, 322), 클럭 신호 생성부(313, 323), 기준 전압 생성부(314, 324), 디지털 변환부(315, 325), 및 디지털 신호 처리부(400)가 형성될 수 있다. The second substrate 120 includes pixel array drivers 311 and 321, sampling units 312 and 322, clock signal generating units 313 and 323, reference voltage generating units 314 and 324, 325, and a digital signal processing unit 400 may be formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 두 개의 기판에 디지털 신호 획득부 및 디지털 신호 처리부의 구성 요소를 분리하여 배치함으로써, 공간 효율성을 증대할 수 있다.
The image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention can improve space efficiency by separately arranging the components of the digital signal acquisition unit and the digital signal processing unit on two substrates.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 구성을 나타내는 분해 사시도이다.5 and 6 are exploded perspective views illustrating a schematic configuration of a camera module according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서(10), 인쇄 회로 기판(20), 액츄에이터 홀더 그룹(30), 렌즈 모듈(40), 및 케이스(50)를 포함할 수 있다. A camera module according to an embodiment of the present invention may include an image sensor 10, a printed circuit board 20, an actuator holder group 30, a lens module 40, and a case 50.

이미지 센서(10)는 인쇄 회로 기판(20)에 실장되고, 인쇄 회로 기판(20)의 일측에는 호스트와 전기적으로 연결되기 위한 커넥터부(CON)가 마련될 수 있다. The image sensor 10 may be mounted on the printed circuit board 20 and a connector CON may be provided on one side of the printed circuit board 20 to be electrically connected to the host.

액츄에이터 홀더 그룹(30)은 제1, 2 액츄에이터 홀더(31, 32)를 포함할 수 있다. 제1, 2 액츄에이터 홀더(31, 32)는 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 분리되어 형성될 수 있고, 이와 달리 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 부착되어 통합된 형태로 형성될 수 있다. The actuator holder group 30 may include first and second actuator holders 31 and 32. As shown in FIG. 5, the first and second actuator holders 31 and 32 may be formed separately from each other. Alternatively, the first and second actuator holders 31 and 32 may be integrally attached to each other, as shown in FIG.

렌즈 모듈(40)은 제1, 2 렌즈 조립체(41, 42)를 포함할 수 있고, 제1, 2 렌즈 조립체(41, 42) 각각은 제1, 2 액츄에이터 홀더(31, 32)에 수용될 수 있다. The lens module 40 may include first and second lens assemblies 41 and 42 and each of the first and second lens assemblies 41 and 42 may be received in a first and a second actuator holder 31 and 32 .

이미지 센서(10)의 제1 픽셀 어레이(210) 상에는 제1 렌즈 조립체(41)와 결합된 제1 액츄에이터 홀더(actuator holder, 31)가 실장되고, 이미지 센서(10)의 제2 픽셀 어레이(220) 상에는 제2 렌즈 조립체(42)와 결합된 제2 액츄에이터 홀더(32)가 실장될 수 있다. 제1, 2 액츄에이터 홀더(31, 32)는 열 접착제를 이용하여 인쇄 회로 기판(20)과 결합될 수 있다.A first actuator holder 31 coupled with the first lens assembly 41 is mounted on the first pixel array 210 of the image sensor 10 and a second actuator array A second actuator holder 32 coupled with the second lens assembly 42 can be mounted. The first and second actuator holders 31 and 32 may be combined with the printed circuit board 20 using a thermal adhesive.

케이스(50)는 제1, 2 액츄에이터 홀더(31, 32)를 내부에서 지지 및 고정할 수 있고, 일 예로, 열 변형이 적은 금속 재질로 제작될 수 있다.
The case 50 can support and fix the first and second actuator holders 31 and 32 therein. For example, the case 50 can be made of a metal material having less thermal deformation.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

10, 10`: 이미지 센서
100: 기판
110: 제1 기판
120: 제2 기판
200: 픽셀 어레이부
210: 제1 픽셀 어레이
220: 제2 픽셀 어레이
300: 디지털 신호 획득부
310: 제1 디지털 신호 획득 블록
320: 제2 디지털 신호 획득 블록
311, 321: 픽셀 어레이 구동부
311a, 321a: 행 구동부
311b, 321b: 열 구동부
312, 322: 샘플링부
313, 323: 클럭 신호 생성부
314, 324: 전압 생성부
315, 325: 디지털 변환부
400: 디지털 신호 처리부
410: 동기화부
420: 이미지 처리부
430: 메모리부
440: 버퍼
450: 거리 정보 생성부
460: 출력 인터페이스10, 10`: Image sensor
100: substrate
110: first substrate
120: second substrate
200: Pixel array part
210: a first pixel array
220: second pixel array
300: Digital signal acquisition unit
310: first digital signal acquisition block
320: second digital signal acquisition block
311, 321: Pixel array driver
311a and 321a:
311b and 321b:
312, and 322:
313 and 323: a clock signal generating unit
314 and 324:
315, 325: digital conversion unit
400: digital signal processor
410:
420:
430:
440: buffer
450: Distance information generating unit
460: Output interface

Claims

Board; And
A pixel array portion including a first pixel array and a second pixel array formed on the substrate; Lt; / RTI >
Wherein one of the first pixel array and the second pixel array is a color pixel array and the other is one of a color pixel array and a monochrome pixel array.

The method according to claim 1,
Wherein one of the color pixel array and the monocal line pixel array has a Wide Dynamic Range.

3. The method of claim 2,
Wherein the optical dynamic range corresponds to a dynamic range of 80 dB or more.

The method of claim 3,
Wherein the exposure time of some of the plurality of pixels of the pixel array having the optical dynamic range is different from the exposure time of the remaining pixels.

The method according to claim 1,
Wherein the color pixel array is one of an RGB format, an RGBW format, and an RWB format.

The method according to claim 1,
Wherein the color pixel array is formed by stacking two or more pixel array layers in a vertical direction.

The method according to claim 1,
A digital signal processor for image processing a reference image generated according to a digital signal obtained from the first pixel array and a relative image generated according to a digital signal obtained from the second pixel array; Further comprising an image sensor.

The digital signal processor according to claim 7,
A synchronization unit for synchronizing the reference image and the relative image; .

The digital signal processor according to claim 7,
An image processing unit for aligning the relative image based on the reference image; .

10. The image processing apparatus according to claim 9,
Wherein one of the automatic exposure adjustment, auto focus adjustment, and shading correction function is applied to an image generated from the monochrome pixel array.

The digital signal processing apparatus according to claim 9,
A distance information generation unit for generating distance information of a subject using the aligned reference image and the relative image; Further comprising an image sensor.

The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a silicon substrate.

A substrate including a first substrate and a second substrate bonded to the first substrate;
A pixel array portion including a first pixel array and a second pixel array formed on the first substrate; And
A pixel array driver including a row driver for driving pixels in the row direction among the plurality of pixels arranged in the matrix of the first and second pixel arrays and a column driver for driving pixels in the column direction, A digital signal obtaining unit for obtaining a digital signal; Lt; / RTI >
Wherein one of the column driver and the row driver is formed on the first substrate and the other is formed on the second substrate.

14. The digital signal processing apparatus according to claim 13,
A sampling unit for sampling a signal output from the pixel array unit; And
A digital converter for converting an analog signal output from the sampling unit into a digital signal; Further comprising:
Wherein the sampling unit and the digital conversion unit are formed on the second substrate.

14. The method of claim 13,
A digital signal processor for image processing a reference image generated according to a digital signal obtained from the first pixel array and a relative image generated according to a digital signal obtained from the second pixel array; Further comprising:
And the digital signal processor is formed on the second substrate.

14. The method of claim 13,
A plurality of vias passing through the first substrate and the second substrate; Further included,
Wherein the plurality of vias electrically connect the first substrate and the second substrate.