WO2020226273A1 - 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법 - Google Patents

가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법 Download PDF

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grid line
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virtual grid
counting
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이종묵
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(주) 솔
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Definitions

  • the present invention relates to an image sensor package for fine particle counting, a fine particle counting system and method using a virtual grid line.
  • Cell counters are used to count fine types of particles such as cells.
  • the method of counting cells by a conventional cell counter is to place the cells in a counting chamber having a height of about 100 ⁇ m, and use a microscope to direct cells according to a predetermined rule based on the grid pattern on the cell counter. Either by counting the cells, or by the computer automatically counting the cells.
  • the grid pattern on the conventional cell counter is formed by printing or laser processing, there are cases in which the cells are partially covered by the grid pattern or the boundary used as the basis for counting cells is blurred.
  • conventional cell counters are usually manufactured by mold or injection, but production deviations of 1 to 20 ⁇ m or more occurred between the manufactured cell counters due to manufacturing deviations of the mold or injection. In counting fine cells, production deviations of 1 to 20 um or more were relatively large deviations, which deteriorated the accuracy of cell counting.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an image sensor package for counting fine particles, a system and method for counting fine particles using a virtual grid line.
  • An image sensor package for counting fine particles using a virtual grid line for solving the above-described problems is an image sensor array, formed on an outer region of the image sensor array, and the image sensor A grid pattern layer for forming a virtual grid line including a plurality of protruding patterns spaced apart and protruding toward the central area of the array, formed on the grid pattern layer, and has a predetermined height, and for counting And a dam pattern layer for forming a channel forming a channel or chamber in which fine particles are accommodated, and a cover glass formed on the dam pattern layer.
  • the protruding pattern of the virtual grid line forming grid pattern layer includes the virtual grid line correction fine pattern.
  • the virtual grid line correction fine pattern is formed in a shape in which the occupied area is reduced according to a predetermined interval.
  • the virtual grid line correction fine pattern is formed in a step shape having the predetermined interval.
  • the predetermined spacing of the virtual grid line correction fine pattern is smaller than a pixel width of the image sensor array.
  • the grid pattern layer for forming the virtual grid line further includes a body pattern formed in a rectangular shape on an outer region of the image sensor array, and the plurality of protruding patterns are formed extending from the body pattern. do.
  • the plurality of protruding patterns of the virtual grid line forming grid pattern layer are formed to extend from at least one inner surface of the plurality of inner surfaces of the body pattern.
  • the image sensor array is a lens-free image sensor array.
  • it further includes a middle glass formed between the grid pattern layer and the dam pattern layer.
  • an optical filter is coated on a lower surface of the middle glass toward the grid pattern layer.
  • the middle glass is treated with a bio-surface on the upper surface facing the dam pattern layer.
  • a fine particle counting system using a virtual grid line for solving the above-described problem includes an image sensor package for counting fine particles, and an image processing device, and the image sensor package for counting fine particles,
  • An image sensor array a grid pattern layer for forming a virtual grid line, which is formed on an outer region of the image sensor array and includes a plurality of protruding patterns that are spaced apart and protrude toward a central region of the image sensor array, It is formed on the grid pattern layer, has a predetermined height, and includes a channel-forming dam pattern layer for forming a channel or chamber in which the counting fine particles are accommodated, and a cover glass formed on the dam pattern layer
  • the The image processing apparatus includes a particle image receiving unit for receiving a fine particle image generated by the image sensor array, a grid pattern layer extracting unit for extracting a grid pattern layer for forming the virtual grid line of the fine particle image, and the extracted And a counting image generator configured to generate a counting image of fine particles by forming a virtual grid line in
  • the protruding pattern of the virtual grid line forming grid pattern layer includes the virtual grid line correction fine pattern.
  • the virtual grid line correction fine pattern is formed in a shape in which the occupied area is reduced according to a predetermined interval.
  • the virtual grid line correction fine pattern is formed in a step shape having the predetermined interval.
  • the predetermined spacing of the virtual grid line correction fine pattern is smaller than a pixel width of the image sensor array.
  • the grid pattern layer extracting unit extracts a fine pattern of the grid pattern layer by using sensing data of the fine particle image.
  • the counted image generator further forms a virtual grid line in the fine particle image based on the fine pattern of the grid pattern layer.
  • the grid pattern layer for forming the virtual grid line further includes a body pattern formed in a rectangular shape on an outer region of the image sensor array, and the plurality of protruding patterns are formed extending from the body pattern. do.
  • the plurality of protruding patterns of the virtual grid line forming grid pattern layer are formed to extend from at least one inner surface of the plurality of inner surfaces of the body pattern.
  • the image sensor array is a lens-free image sensor array.
  • it further includes a middle glass formed between the grid pattern layer and the dam pattern layer.
  • an optical filter is coated on a lower surface of the middle glass toward the grid pattern layer.
  • the middle glass is bio-surface-treated on the upper surface facing the dam pattern layer.
  • an automatic counting unit for analyzing the fine particle counting image and counting fine particles in a predetermined unit space defined by the virtual grid line is further included.
  • a method for counting fine particles using a virtual grid line for solving the above-described problem is a method of counting fine particles using an image sensor package by a computer, comprising: an image sensor array, a grid pattern Receiving a fine particle image generated by an image sensor package including a layer, a dam pattern layer, and a cover glass, extracting a grid pattern layer on the image sensor package based on the fine particle image, and the extraction And generating a fine particle counting image by forming a virtual grid line in the fine particle image based on the generated grid pattern layer.
  • the method further includes performing a calibration step of determining the position of the grid pattern layer by receiving sensing data of the grid pattern layer in advance.
  • the step of analyzing the fine particle counting image further includes counting fine particles in a predetermined unit space defined by the virtual grid line.
  • a virtual grid line can be generated by a protruding pattern of the grid pattern layer on the image sensor package, and the virtual grid A fine particle counting image for counting fine particles on a virtual grid area defined by a line may be generated.
  • fine particles on the virtual grid area may be automatically counted.
  • the image sensor package is manufactured by a semiconductor process and is manufactured by injection or mold, the deviation in the process can be drastically reduced, thereby reducing an error in counting cells.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an image sensor package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the image sensor of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the image sensor of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a grid pattern layer stacked on the image sensor of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a plan view of a grid pattern layer stacked on the image sensor of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view of a dam pattern layer stacked on the grid pattern layer of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a plan view of a dam pattern layer stacked on the grid pattern layer of FIG. 1.
  • FIG. 8 is an exemplary diagram of fine particles and virtual grid lines.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a virtual grid line and a virtual pixel division line.
  • FIGS. 10 is an exemplary view of a protruding pattern of the grid pattern layer of FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of an image sensor package to which a middle glass is added.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of a middle glass coated with an optical filter on a lower surface thereof.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of a middle glass treated with a bio-surface on the upper surface.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of a fine particle counting system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic block diagram of the image processing apparatus of FIG. 14.
  • 16 is a schematic flowchart of a method for counting fine particles according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a schematic flowchart of a fine particle counting method in which a calibration step is added.
  • 18 is a schematic flowchart of a fine particle counting method in which the step of automatically counting fine particles is added.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an image sensor package according to an embodiment of the present invention.
  • the image sensor package 100 includes an image sensor array 110, a grid pattern layer 120, a dam pattern layer 130, and a cover glass 140.
  • the image sensor array 110 is a lens-free image sensor array, and the light incident on the image sensor package 100 does not pass through a separate lens (eg, a microscope objective lens or a camera lens). It is incident on the image sensor array 110. Briefly describing a method of sensing the fine particles 40 on the image sensor package 100, light is incident on the image sensor package 100, and the fine particles 40 or other materials on the image sensor package 100 (to be described later) Light blocked by a grid pattern layer 120 or the like) or transmitted at a predetermined ratio is incident on the image sensor array 110. The image sensor array 110 senses fine particles 40 or other materials on the image sensor package 100 based on the incident light. A regular light source, such as a parallel light source or a light source with pinholes, may be used.
  • a regular light source such as a parallel light source or a light source with pinholes, may be used.
  • Fine particles refer to objects to be detected or injected into the image sensor package.
  • the fine particles may include cells, microplastics, green algae, sea algae, and the like.
  • the image sensor package of the present invention can be used to sense not only living cells, but also an object to be detected in fields such as environmental pollution measurement and in vitro diagnosis.
  • the image sensor array 110 is an area including a plurality of pixels 10 (Pixel) and is an area for sensing light incident on the image sensor package 100.
  • Each pixel 10 is a device that senses light incident on the image sensor package 100.
  • the grid pattern layer 120 is formed on an outer area of the image sensor array 110 adjacent to the wiring area, and faces the central area of the image sensor array 110. That is, at least one region of the grid pattern layer 120 may be formed on a predetermined number of pixel 10 lines in an outer region of the image sensor array 110 adjacent to the wiring region. For example, the grid pattern layer 120 may be formed on a line of the pixel 10 corresponding to the edge of the outer area. The number of lines of the pixel 10 on which the grid pattern layer 120 is formed may be determined according to a design or process rule of the image sensor package 100. Facing the central region of the image sensor array 110 means that the protruding pattern 121 of the grid pattern layer 120 to be described later protrudes toward the central region of the image sensor array 110.
  • the grid pattern layer 120 includes a plurality of protruding patterns 121 that are spaced apart and protrude at predetermined intervals. Each of the plurality of protruding patterns 121 serves as a reference for forming a virtual grid line 30 to be described later.
  • the dam pattern layer 130 is formed on the grid pattern layer 120.
  • the height of the channel or chamber of the image sensor package 100 is formed by the dam pattern layer 130.
  • the cover glass 140 is formed on the dam pattern layer 130. Forming on the dam pattern layer 130 means that the dam pattern layer 130 is formed to cover a channel or chamber of the image sensor package 100. Accordingly, a channel or chamber of the image sensor package 100 is formed by the image sensor array 110, the grid pattern layer 120, the dam pattern layer 130, and the cover glass 140.
  • the cover glass 140 is a transparent material through which light incident on the image sensor package 100 can be transmitted.
  • the image sensor package 100 of the present invention may be manufactured by a semiconductor process. Therefore, it is possible to reduce the deviation from the target value of completion in the process than a cell counter manufactured by mold or injection. An error of counting fine particles 40 can be relatively reduced by using the image sensor package 100 with reduced process deviation.
  • the cover glass 140 may be formed on the dam pattern layer 130 by a semiconductor process, or may be formed on the dam pattern layer 130 by a user when the image sensor package 100 is used. have.
  • the cover glass 140 is formed on the dam pattern layer 130 by a semiconductor process, the user may include fine particles in the channel or chamber of the image sensor package 100 through the injection hole of the image sensor package 100. Samples can be injected or inserted.
  • the cover glass 140 is formed on the dam pattern layer 130 by the user when the image sensor package 100 is used, the user may use the image sensor package 100 without the cover glass 140. A sample including fine particles may be injected or inserted into a channel or chamber, and the cover glass 140 may be covered on the dam pattern layer 130.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the image sensor of FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the image sensor of FIG. 1.
  • the image sensor array 110 includes a plurality of pixels 10, and each of the plurality of pixels 10 may be divided by a pixel division line 20.
  • the pixel dividing line 20 is a virtual line and means a line dividing the boundary of each of the plurality of pixels 10 in horizontal and vertical directions.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a grid pattern layer stacked on the image sensor array of FIG. 1
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a grid pattern layer stacked on the image sensor array of FIG. 1.
  • a grid pattern layer 120 is stacked on the image sensor array 110 to be formed.
  • One area of the grid pattern layer 120 is formed on an outer area of at least one of the horizontal and vertical surfaces of the image sensor array 110.
  • the grid pattern layer 120 may be formed in an outer area of one side of the horizontal plane and one side of the vertical plane of the image sensor array 110.
  • the grid pattern layer 120 includes a protruding pattern 121 and a body pattern 122.
  • the protruding patterns 121 are a plurality of patterns formed toward the central region of the image sensor array 110.
  • the body pattern 122 is a pattern formed in a longitudinal shape on an outer region of the image sensor array 110.
  • the plurality of protruding patterns 121 are formed to extend from the body pattern 122. That is, the plurality of protruding patterns 121 are formed to extend from at least one of the plurality of inner surfaces of the body pattern 122.
  • the body pattern 122 may be formed on the wiring area or on the outer area of the image sensor array 110 adjacent to the wiring area. However, at least one region of each of the plurality of protruding patterns 121 must be formed on an outer region of the image sensor array 110. The reason why at least one region of each of the plurality of protruding patterns 121 must be formed on the outer region of the image sensor array 110 is that the image sensor array 110 senses the plurality of protrusion patterns 121 and will be described later. This is because it is necessary to obtain data on the criteria for forming the virtual grid line 30.
  • the image sensor array 110 sensing the plurality of protruding patterns 121 means that the light incident on the image sensor package 100 is blocked by the plurality of protruding patterns 121 or the intensity of light reduced by a predetermined ratio is imaged. This means that the sensor array 110 senses.
  • the image sensor array 110 senses the intensity of light blocked or reduced by the protruding pattern 121 to obtain reference data for forming the virtual grid line 30.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a dam pattern layer stacked on the grid pattern layer of FIG. 1
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a dam pattern layer stacked on the grid pattern layer of FIG. 1.
  • the dam pattern layer 130 is formed on the grid pattern layer 120. Forming on the grid pattern layer 120 means that it is formed on at least one area of the body pattern 122 of the grid pattern layer 120.
  • the dam pattern layer 130 has a predetermined height, and the height of the channel or chamber of the image sensor package 100 is formed by the predetermined height of the dam pattern layer 130. That is, the height of the channel or chamber of the image sensor package 100 is determined corresponding to the height of the dam pattern layer 130. For example, when the height of the grid pattern layer 120 is 1 ⁇ m, the height of the dam pattern layer 130 must be 99 ⁇ m in order to form a channel or chamber of the image sensor package 100 as 100 ⁇ m. That is, most of the height of the channel or chamber of the image sensor package 100 may be determined by the height of the dam pattern layer 130.
  • dam pattern layer 130 may be formed in the same shape as the grid pattern layer 120.
  • the dam pattern layer 130 may have at least one open area.
  • the opened area of the dam pattern layer 130 may be an injection area (not shown) into which the fine particles 40 are injected.
  • FIG. 8 is an exemplary diagram of fine particles and virtual grid lines.
  • fine particles 40 and virtual grid lines 30 are shown on a channel or chamber of the image sensor package 100.
  • the virtual grid line 30 is a virtual line that serves as a reference for counting the fine particles 40 on the package of the image sensor array 110.
  • the fine particle counting system 1000 to be described later counts fine particles 40 on the virtual grid area 50 defined by the virtual grid line 30. That is, the fine particles 40 on the virtual grid area 50 are counted, and the fine particles 40 outside the virtual grid area 50 are not counted, and thus a predetermined unit area (virtual grid area The fine particles 40 in (50)) are counted.
  • the fine particles 40 when the fine particles 40 are over the virtual grid line 30 (the fine particles 40 marked with a star in FIG. 8), the fine particles 40 must be counted according to a predetermined rule. For example, according to the position, shape, or area where the fine particles 40 are over the virtual grid line 30, the fine particles 40 are divided into in or out states and are completely counted or May not count. Alternatively, by calculating the area inside the virtual grid area 50 of the fine particles 40, the fine particles 40 may be counted as the number of decimal points. Therefore, it is very important to determine the position of the virtual grid line as a reference for counting the fine particles 40.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a virtual grid line and a virtual pixel division line.
  • a virtual grid line 30 is generated based on the protrusion patterns 121 of N, N+1, and N+2 times.
  • the image sensor package 100 is a package used to count cells using an image sensor array 110 already standardized in the image sensor field and a virtual grid line 30 already standardized in the cell counting field. That is, the size of the pixel 10 of the image sensor array 110 of the image sensor package 100 uses a size already standardized in the field of the image sensor array 110.
  • the size of the pixel 10 of the image sensor array 110 may be 1.12um, 1.75um, or the like.
  • the spacing between virtual grid lines may be 1um, 2um, 5um, or the like. Accordingly, the pixel division line 20 and the virtual grid line 30 that divide the pixels 10 of the image sensor array 110 may not accurately overlap each other and may not be aligned.
  • a virtual grid line 30 generated by the N protrusion pattern 121 exists on the pixel 10 line in the M+1 column.
  • a virtual grid line 30 generated by the N+1 protrusion pattern 121 exists on the pixel 10 line in the M+1 column.
  • a virtual grid line 30 generated by the N+2 protrusion pattern 121 exists on the pixel 10 line in the M+2 column.
  • the pixel division line 20 separating the pixels 10 of the image sensor array 110 and the virtual grid line 30 do not coincide, so that two A virtual grid line 30 may be generated.
  • Fine particles 40 can be accurately counted only when the position of each grid line is accurately determined. Therefore, in order to accurately count the fine particles 40, a structure that accurately determines the position of the virtual grid line 30 is required. This structure will be described in detail in FIG. 10.
  • FIGS. 10 is an exemplary view of a protruding pattern of the grid pattern layer of FIGS. 4 and 5.
  • the protruding pattern 121 of the grid pattern layer 120 includes a fine pattern 60 for correction.
  • the protruding pattern 121 of the grid pattern layer 120 for forming the virtual grid line 30 may have a square or rectangular shape, but a predetermined interval in order to more accurately determine the position of the virtual grid line 30 According to this, it may include a fine pattern 60 formed in a shape in which the occupied area is reduced. That is, the determination of the position of the virtual grid line 30 may be corrected by the fine pattern 60.
  • the area reduced according to a predetermined interval on the virtual grid line 30 correction fine pattern 60 is smaller than the pixel width of the image sensor array 110.
  • the virtual grid line 30 correction fine pattern 60 is formed in a step shape having a predetermined interval.
  • the stepped shape may have an interval obtained by dividing the pixel width of the image sensor array 110 by a predetermined number of divisions (divided into 5 divisions in FIG. 10).
  • Light incident on the image sensor array 110 of the image sensor package 100 may be more precisely detected by the fine pattern 60.
  • some of the step shape of the fine pattern 60 overlaps the pixel A, which is one pixel of the image sensor array 110, and some of the step shape of the fine pattern 60 is of the image sensor array 110.
  • the B pixel data for more accurately determining the position of the virtual grid line 30 may be detected by detecting a difference between the light incident on the A pixel and the B pixel.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of an image sensor package to which a middle glass is added
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of a middle glass coated with an optical filter on a lower surface
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of a middle glass treated with a bio-surface on the upper surface. Is a perspective view.
  • a middle glass 150 is added between the grid pattern layer 120 and the dam pattern layer 130 of the image sensor array 110 of FIG. 1. Further, referring to FIG. 12, the optical filter 151 is coated on the lower surface of the middle glass 150 toward the grid pattern layer 120. Further, referring to FIG. 13, the middle glass 150 is subjected to a bio-surface treatment 152 on an upper surface facing the dam pattern layer 130.
  • a middle glass 150 having a thin thickness may be added between the grid pattern layer 120 and the dam pattern layer 130 of the image sensor package 100. That is, the image sensor package 100 may be stacked in the order of the image sensor array 110, the grid pattern layer 120, the middle glass 150, the dam pattern layer 130, and the cover glass 140 in that order.
  • a channel or chamber is formed by the image sensor 110, the grid pattern layer 120, the dam pattern layer 130, and the cover glass 140, and the formed channel or chamber is Particles 40 are injected or inserted.
  • the middle glass 150 of FIG. 11 is added, a channel or chamber is formed by the middle glass 150, the dam pattern layer 130, and the cover glass 140, and the formed channel or Fine particles 40 are injected or inserted into the chamber.
  • the middle glass 150 of the image sensor package 100 may function to protect the image sensor array 110.
  • the middle glass 150 may protect the image sensor array 110 during cleaning for surface management of the image sensor package 100.
  • the middle glass 150 may protect the image sensor array 110 in an electro static discharge (ESD) test of the image sensor package 100.
  • ESD electro static discharge
  • an optical filter 151 may be coated on a lower surface of the middle glass 150 of the image sensor package 100 toward the grease pattern layer 120.
  • the optical filter 151 may be a band pass filter (BPF), but is not limited thereto.
  • BPF band pass filter
  • the optical filter 151 of the middle glass 150 may be used for the image sensor array 110 to detect the dyed fine particles 40. That is, only light of a specific wavelength band of the fine particles 40 dyed by the optical filter 151 is filtered, so that the image sensor array 110 can detect the light of the filtered specific wavelength band.
  • the middle glass 150 of the image sensor package 100 may be a bio-surface treatment 152 on an upper surface facing the dam pattern layer 130.
  • the bio-surface 152 may be a hydrophilic/hydrophobic-treated layer, but is not limited thereto.
  • the bio-surface 152 treated on the upper surface of the middle glass 150 may uniformly apply a liquid containing fine particles 40 to a channel or chamber of the image sensor package 100.
  • the biosurface 152 of the middle glass 150 may be used to capture DNA injected or inserted into a channel or chamber of the image sensor package 100, and the like.
  • One of the above-described optical filter 151 and bio surface treatment 152 may be applied on the middle glass 150, and both the optical filter 151 and the bio surface treatment 152 may be applied.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of a fine particle counting system according to another embodiment of the present invention.
  • the fine particle counting system 1000 includes an image sensor package 100 and an image processing device 200.
  • the image sensor package 100 corresponds to the function and configuration of the image sensor package 100 described with reference to FIGS. 1 to 13. Hereinafter, duplicated content will be omitted.
  • the image processing apparatus 200 is connected to the image sensor package 100, receives a particle image from the image sensor package 100, and processes and outputs data to count the fine particles 40.
  • FIG. 15 is a schematic block diagram of the image processing apparatus of FIG. 14.
  • the image processing apparatus 200 includes a particle image receiving unit 210, a grid pattern layer extracting unit 220, a counted image generating unit 230, and an automatic counting unit 240.
  • the particle image receiving unit 210 receives a fine particle image (that is, data of a fine particle image) generated by the image sensor array 110.
  • the fine particle image is generated by sensing data of the fine particle 40 by the image sensor package 100.
  • the data sensed by the fine particles 40 is data detected by the image sensor array 110 of the image sensor package 100 of light incident on the image sensor package 100.
  • the sensing data of the fine particle image is for light blocked by the fine particles 40 and the grid pattern layer 120 injected or inserted into the channel or chamber of the image sensor package 100 or transmitted at a predetermined ratio. Include data.
  • the fine particle image may include data on the fine particle 40, the grid pattern layer 120, and other materials.
  • the grid pattern layer extracting unit 220 extracts the grid pattern layer 120 for forming the virtual grid line 30 of the fine particle image.
  • the grid pattern layer extractor 220 extracts the grid pattern layer 120 based on the shape or location data of the grid pattern layer 120 determined in advance.
  • the grid pattern layer extractor 220 may extract the fine pattern 60 of the grid pattern layer 120 using sensing data of the fine particle image.
  • the counting image generation unit 230 uses the value incident on the image sensor array 110 without passing through the fine particles 40 from the light incident on the image sensor package 100 among the fine particle counting images as a reference value. A region having a difference greater than or equal to a predetermined standard may be determined as fine particles.
  • the counted image generator 230 generates a counting image of fine particles by forming a virtual grid line 30 in the fine particle image based on the grid pattern layer 120 for forming the virtual grid line 30.
  • the fine particle counting image is an image including fine particles 40 and virtual grid lines 30.
  • the fine particle counting system 1000 may provide a fine particle counting image to a user to allow the user to count the fine particles 40 according to a predetermined standard.
  • the fine particle counting image is provided to an automatic counting unit 240 to be described later, and the fine particles 40 may be automatically counted by the automatic counting unit 240.
  • the coefficient image generator 230 determines the position of the virtual grid line correction fine pattern 60 based on the extracted virtual grid line 30 forming grid pattern layer 120, and Based on the position of ), a virtual grid line 30 may be formed in the fine particle image to generate a fine particle counting image. By extracting the fine pattern 60, the coefficient image generator 230, which will be described later, may more accurately extract data on the position of the virtual grid line 30.
  • the automatic counting unit 240 analyzes the fine particle counting image and counts the fine particles 40 in a predetermined unit space (the virtual grid area 50 described above) defined by the virtual grid line 30.
  • the image processing apparatus 200 may further include a control unit, a communication unit, a storage unit, and a display.
  • the control unit controls each component of the image processing apparatus 200, the communication unit transmits and receives data from the image processing apparatus 200 to other devices, the storage unit stores data input, processed and generated in image processing, and the display unit Data input or output to the image processing apparatus 200 may be provided to a user.
  • 16 is a schematic flowchart of a method for counting fine particles according to another embodiment of the present invention.
  • the method of counting fine particles includes receiving a fine particle image (S310), extracting a grid pattern layer (S320), and generating a fine particle counting image (S330).
  • step S310 may perform a function or operation of the particle image receiver 210, step S320 the grid pattern layer 220, and step S330 the count image generator 230.
  • step S310 may perform a function or operation of the particle image receiver 210, step S320 the grid pattern layer 220, and step S330 the count image generator 230.
  • redundant descriptions of the fine particle counting method will be omitted.
  • step S310 a fine particle image generated by the image sensor package 100 including the image sensor array 110, the grid pattern layer 120, the dam pattern layer 130, and the cover glass 140 is received.
  • step S320 the grid pattern layer 120 on the image sensor package 100 is extracted based on the fine particle image.
  • step S330 based on the extracted grid pattern layer 120, a virtual grid line 30 is formed in the fine particle image to generate a fine particle counting image.
  • 17 is a schematic flowchart of a fine particle counting method in which a calibration step is added.
  • step of calibrating (S301) is added before the step (S310) of receiving sensing data of fine particles.
  • step S301 sensing data of the grid pattern layer is received in advance, and calibration for determining the position of the grid pattern layer is performed.
  • Pre-calibration means performing calibration to form a virtual grid line 30 before counting the fine particles 40 by injecting or inserting the fine particles 40 into the image sensor package 100 do.
  • the fine particle counting system 1000 determines the position of the grid pattern layer based on data incident on the image sensor package 100 to which fine particles are not injected or inserted. That is, the image sensor array 110 detects light blocked by the grid pattern layer or transmitted at a predetermined ratio, and determines the position of the grid pattern layer 120 based on the detected data. Determining the position of the grid pattern layer 120 means determining the position of the protrusion 121 of the grid pattern layer 120. By determining the formation position of the protrusions 121 of the grid pattern layer 120, the fine particle counting system 1000 has a virtual grid line 30 based on the protrusion 121 of the grid pattern layer 120 Can be formed.
  • 18 is a schematic flowchart of a fine particle counting method in which the step of automatically counting fine particles is added.
  • the step of counting fine particles (S340) is added after the step of generating a fine particle counting image (S330).
  • step S340 may perform a function or operation of the automatic counting unit 210.
  • redundant descriptions of the fine particle counting method will be omitted.
  • step S340 the microparticle counting image is analyzed to count the microparticles 40 in a predetermined unit space defined by the virtual grid line 30 or on the virtual grid area 50.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • EPROM Erasable Programmable ROM
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable ROM
  • Flash Memory hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

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Abstract

가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 이미지 센서 패키지는, 이미지 센서 어레이, 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 형성되고, 상기 이미지 센서 어레이의 중앙 영역을 향하여 소정의 간격으로 이격되어 돌출된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층, 상기 그리드 패턴층 상에 형성되고, 소정의 높이를 가지며, 계수용 미세 입자가 수용되는 채널 또는 챔버를 형성하는 채널 형성용 댐 패턴층, 및 상기 댐 패턴층 상에 형성되는 커버 글라스를 포함한다.

Description

가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법
본 발명은 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법에 관한 것이다.
세포와 같은 미세한 종류의 입자들을 세는데 세포 계수기(Cell Counter)가 사용된다. 기존의 세포 계수기에 의한 세포를 계수하는 방법은, 약 100um 높이를 갖는 카운팅 챔버(Counting Chamber)에 세포를 넣고, 현미경을 이용하여 세포 계수기 상의 그리드 패턴을 기준으로 소정의 규칙에 의해서 사람이 직접 세포를 세는 방식으로 진행되거나, 컴퓨터가 자동으로 세포를 세는 방식으로 진행된다.
하지만, 기존의 세포 계수기 상의 그리드 패턴은 인쇄 또는 레이저 가공으로 형성되다 보니, 세포가 그리드 패턴에 의해서 일부 가려지거나 세포를 세는 기준이 되는 경계가 모호해지는 경우가 발생하였다.
또한, 기존의 세포 계수기는 통상적으로 금형이나 사출에 의해서 제작되는데, 금형이나 사출의 제작 편차에 의해서 제작된 세포 계수기 간에 1~20um 이상의 제작 편차가 발생하였다. 미세한 세포를 세는 데 있어서 1~20um 이상의 제작 편차는 상대적으로 큰 편차이어서, 세포 계수의 정확도를 떨어뜨리는 요인이 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지는, 이미지 센서 어레이(Array), 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 형성되고, 상기 이미지 센서 어레이의 중앙 영역을 향하여 소정의 간격으로 이격되어 돌출된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가상의 그리드 선 형성용 그리드(Grid) 패턴층, 상기 그리드 패턴층 상에 형성되고, 소정의 높이를 가지며, 계수용 미세 입자가 수용되는 채널 또는 챔버를 형성하는 채널 형성용 댐(Dam) 패턴층, 및 상기 댐 패턴층 상에 형성되는 커버 글라스(Cover Glass)를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 돌출 패턴은 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 소정의 간격에 따라 점유 면적이 감소되는 형상으로 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 상기 소정의 간격을 갖는 계단형 형상으로 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴의 상기 소정의 간격은 상기 이미지 센서 어레이의 픽셀 폭보다 작다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층은 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 장방형 형상으로 형성되는 바디 패턴을 더 포함하고, 상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴으로부터 연장되어 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴의 복수의 내측면 중 적어도 하나의 내측면으로부터 연장되어 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 이미지 센서 어레이는 렌즈 프리 이미지 센서 어레이이다.
일부 실시예에서, 상기 그리드 패턴층과 상기 댐 패턴층 사이에 형성되는 미들 글라스(Middle Glass)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 미들 글라스는 상기 그리드 패턴층으로 향하는 하면 상에 광학 필터가 코팅된다.
일부 실시예에서, 상기 미들 글라스는 상기 댐 패턴층으로 향하는 상면 상에 바이오 표면 처리된다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템은, 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 및 영상 처리 장치를 포함하고, 상기 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지는, 이미지 센서 어레이, 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 형성되고, 상기 이미지 센서 어레이의 중앙 영역을 향하여 소정의 간격으로 이격되어 돌출된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층, 상기 그리드 패턴층 상에 형성되고, 소정의 높이를 가지며, 계수용 미세 입자가 수용되는 채널 또는 챔버를 형성하는 채널 형성용 댐 패턴층, 및 상기 댐 패턴층 상에 형성되는 커버 글라스를 포함하고, 상기 영상 처리 장치는, 상기 이미지 센서 어레이에 의해 생성된 미세 입자 영상을 수신하는 입자 영상 수신부, 상기 미세 입자 영상의 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층을 추출하는 그리드 패턴층 추출부, 및 추출된 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층을 기초로 상기 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성하는 계수 영상 생성부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 돌출 패턴은 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 소정의 간격에 따라 점유 면적이 감소되는 형상으로 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 상기 소정의 간격을 갖는 계단형 형상으로 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴의 상기 소정의 간격은 상기 이미지 센서 어레이의 픽셀 폭보다 작다.
일부 실시예에서, 상기 그리드 패턴층 추출부는 상기 미세 입자 영상의 센싱 데이터를 이용하여 그리드 패턴층의 미세 패턴을 추출한다.
일부 실시예에서, 상기 계수 영상 생성부는 그리드 패턴층의 미세 패턴에 더 기초하여 상기 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선을 형성한다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층은 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 장방형 형상으로 형성되는 바디 패턴을 더 포함하고, 상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴으로부터 연장되어 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴의 복수의 내측면 중 적어도 하나의 내측면으로부터 연장되어 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 이미지 센서 어레이는 렌즈 프리 이미지 센서 어레이이다.
일부 실시예에서, 상기 그리드 패턴층과 상기 댐 패턴층 사이에 형성되는 미들 글라스(Middle Glass)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 미들 글라스는 상기 그리드 패턴층으로 향하는 하면 상에 광학 필터가 코팅된다.
일부 실시예에서, 상기 미들 글라스는 상기 댐 패턴층으로 향하는 상면 상에 바이오적 표면 처리된다.
일부 실시예에서, 상기 미세 입자 계수 영상을 분석하여 상기 가상의 그리드 선에 의해 정의된 소정의 단위 공간 상의 미세 입자를 계수하는 자동 계수부를 더 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 방법은, 컴퓨터에 의해서 이미지 센서 패키지를 이용한 미세 입자를 계수하는 방법에 있어서, 이미지 센서 어레이, 그리드 패턴층, 댐 패턴층 및 커버 글라스를 포함하는 이미지 센서 패키지에 의해 생성된 미세 입자 영상을 수신하는 단계, 상기 미세 입자 영상에 기초하여, 상기 이미지 센서 패키지 상의 그리드 패턴층을 추출하는 단계, 및 상기 추출된 그리드 패턴층에 기초하여, 상기 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 사전에 상기 그리드 패턴층의 센싱 데이터를 수신하여, 상기 그리드 패턴층의 위치를 판단하는 캘리브레이션(Calibration)하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 미세 입자 계수 영상을 분석하여 상기 가상의 그리드 선에 의해 정의된 소정의 단위 공간 상의 미세 입자를 계수하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지, 미세 입자 계수 시스템 및 방법에 따르면, 이미지 센서 패키지 상의 그리드 패턴층의 돌출 패턴에 의해서 가상의 그리드 선이 생성될 수 있고, 가상의 그리드 선에 의해 정의된 가상의 그리드 영역 상의 미세 입자를 계수하게 하는 미세 입자 계수 영상을 생성할 수 있다.
또한, 미세 입자 계수 영상을 분석하여, 가상의 그리드 영역 상의 미세 입자를 자동으로 카운트할 수 있다.
또한, 이미지 센서 패키지가 반도체 공정에 의해서 제작되어, 사출 또는 금형으로 제작되는 경우보다 공정상의 편차를 획기적으로 줄여서, 세포를 계수하는 오차를 줄일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 이미지 센서의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1의 이미지 센서의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 1의 이미지 센서 상에 그리드 패턴층이 적층된 형태의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 1의 이미지 센서 상에 그리드 패턴층이 적층된 형태의 평면도이다.
도 6은 도 1의 그리드 패턴층 상에 댐 패턴층이 적층된 형태의 사시도이다.
도 7은 도 1의 그리드 패턴층 상에 댐 패턴층이 적층된 형태의 평면도이다.
도 8은 미세 입자와 가상의 그리드 선의 예시도이다.
도 9는 가상의 그리드 선과 가상의 픽셀 구분선의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 도 4 및 도 5의 그리드 패턴층의 돌출 패턴의 예시도이다.
도 11은 미들 글라스가 추가된 이미지 센서 패키지의 개략적인 사시도이다.
도 12는 하면 상에 광학 필터가 코팅된 미들 글라스의 개략적인 사시도이다.
도 13은 상면 상에 바이오 표면 처리된 미들 글라스의 개략적인 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 입자 계수 시스템의 개념도이다.
도 15는 도 14의 영상 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 입자 계수 방법의 개략적인 순서도이다.
도 17은 캘리브레이션하는 단계가 추가된 미세 입자 계수 방법의 개략적인 순서도이다.
도 18은 자동으로 미세 입자를 계수하는 단계가 추가된 미세 입자 계수 방법의 개략적인 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서 패키지(100)는 이미지 센서 어레이(110), 그리드 패턴층(120), 댐 패턴층(130) 및 커버 글라스(140)를 포함한다.
이미지 센서 어레이(Array)(110)는 렌즈 프리 이미지 센서 어레이로서, 이미지 센서 패키지(100)에 입사되는 광이 별도의 렌즈(예를 들어, 현미경의 대물 렌즈나 카메라용 렌즈 등)를 통과하지 않고 이미지 센서 어레이(110)에 입사된다. 이미지 센서 패키지(100) 상의 미세 입자(40)를 센싱하는 방법을 간략히 설명하면, 이미지 센서 패키지(100)에 광이 입사되고, 이미지 센서 패키지(100) 상의 미세 입자(40) 또는 기타 물질(후술하는 그리드 패턴층(120) 등)에 의해서 차단되거나 소정의 비율로 투과된 광이 이미지 센서 어레이(110)에 입사된다. 이미지 센서 어레이(110)는 입사된 광에 기초하여, 이미지 센서 패키지(100) 상의 미세 입자(40) 또는 기타 물질을 센싱한다. 평행광 광원 또는 핀홀을 갖춘 광원과 같이 규칙성이 있는 광원이 사용될 수 있다.
미세 입자는 이미지 센서 패키지에 주입 또는 삽입되는 피검출물을 의미한다. 예를 들어, 미세 입자는 세포, 마이크로 플라스틱, 녹조류, 해조류 등을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이미지 센서 패키지는, 살아있는 세포뿐만 아니라, 환경 오염 측정, 체외진단 등의 분야에서 피검출물을 센싱하는데 이용될 수 있다.
이미지 센서 어레이(110)는 복수의 픽셀(10)(Pixel)을 포함하는 영역으로서, 이미지 센서 패키지(100)에 입사되는 광을 센싱하는 영역이다. 각각의 픽셀(10)은 이미지 센서 패키지(100)에 입사되는 광을 센싱하는 소자이다. 이미지 센서 어레이(110)의 외부에는 이미지 센서 어레이(110)와 동일 기판 상에 형성되고, 이미지 센서 어레이(110)에 연결되는 배선 및 각종 회로를 포함하는 배선 영역이 있을 수 있다.
그리드(Grid) 패턴층(120)은 이미지 센서 어레이(110) 중 배선 영역에 인접한 외곽 영역 상에 형성되고, 이미지 센서 어레이(110)의 중앙 영역을 향한다. 즉, 그리드 패턴층(120)의 적어도 일 영역은 이미지 센서 어레이(110) 중 배선 영역에 인접한 외곽 영역의 소정의 개수의 픽셀(10) 라인 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴층(120)은 외곽 영역 중에서 가장 자리에 해당하는 픽셀(10) 라인 상에 형성될 수 있다. 그리드 패턴층(120)이 형성되는 픽셀(10) 라인의 수는 이미지 센서 패키지(100)의 설계 또는 공정 룰(Rule)에 상응하여 결정될 수 있다. 이미지 센서 어레이(110)의 중앙 영역을 향한다는 것은 후술하는 그리드 패턴층(120)의 돌출 패턴(121)이 이미지 센서 어레이(110)의 중앙 영역을 향하여 돌출되어 형성된다는 것을 의미한다.
그리드 패턴층(120)은 소정의 간격으로 이격되어 돌출된 복수의 돌출 패턴(121)을 포함한다. 복수의 돌출 패턴(121) 각각은 후술하는 가상의 그리드 선(30)을 형성하는 기준이 된다.
댐(Dam) 패턴층(130)은 그리드 패턴층(120) 상에 형성된다. 댐 패턴층(130)에 의해서 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버의 높이가 형성된다.
커버 글라스(140)(Cover Glass)는 댐 패턴층(130) 상에 형성된다. 댐 패턴층(130) 상에 형성된다는 것은 댐 패턴층(130)을 포함하여, 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버를 덮는 형태로 형성된다는 것을 의미한다. 따라서, 이미지 센서 어레이(110), 그리드 패턴층(120), 댐 패턴층(130) 및 커버 글라스(140)에 의해서 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버를 형성한다. 커버 글라스(140)는 이미지 센서 패키지(100)에 입사되는 광이 투과될 수 있는 투명한 재질이다.
본 발명의 이미지 센서 패키지(100)는 반도체 공정에 의해서 제작될 수 있다. 따라서, 금형 또는 사출로 제작된 세포 계수기보다 공정 상의 완성 목표치에 대한 편차를 줄일 수 있다. 공정 편차를 줄인 이미지 센서 패키지(100)를 이용하여 상대적으로 미세 입자(40)를 계수하는 오차를 줄일 수 있다.
여기서, 커버 글라스(140)는 반도체 공정에 의해서 댐 패턴층(130) 상에 형성되게 할 수도 있고, 이미지 센서 패키지(100)의 사용 시 사용자에 의해서 댐 패턴층(130) 상에 형성되게 할 수도 있다. 커버 글라스(140)가 반도체 공정에 의해서 댐 패턴층(130) 상에 형성되는 경우, 사용자는 이미지 센서 패키지(100)의 주입구를 통하여 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버에 미세 입자를 포함하는 샘플을 주입 또는 삽입할 수 있다. 반면, 이미지 센서 패키지(100)의 사용 시 사용자에 의해서 댐 패턴층(130) 상에 커버 글라스(140)를 형성시키는 경우, 사용자는 커버 글라스(140)가 없는 상태의 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버에 미세 입자를 포함하는 샘플을 주입 또는 삽입하고, 커버 글라스(140)를 댐 패턴층(130) 위에 덮을 수 있다.
도 2는 도 1의 이미지 센서의 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 1의 이미지 센서의 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 이미지 센서 어레이(110)는 복수의 픽셀(10)을 포함하고, 복수의 픽셀(10) 각각은 픽셀 구분선(20)으로 구분될 수 있다. 픽셀 구분선(20)은 가상의 선으로서, 복수의 픽셀(10) 각각의 경계를 수평 및 수직 방향으로 구분하는 선을 의미한다.
도 4는 도 1의 이미지 센서 어레이 상에 그리드 패턴층이 적층된 형태의 개략적인 사시도이고, 도 5는 도 1의 이미지 센서 어레이 상에 그리드 패턴층이 적층된 형태의 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이미지 센서 어레이(110) 상에 그리드 패턴층(120)이 적층되어 형성된다. 그리드 패턴층(120)의 일 영역은 이미지 센서 어레이(110)의 수평면 및 수직면 중 적어도 일측의 외곽 영역 상에 형성된다. 예를 들어, 그리드 패턴층(120)은 이미지 센서 어레이(110)의 수평면의 일측 및 수직면의 일측의 외곽 영역에 형성될 수 있다. 그리드 패턴층(120)이 이미지 센서 어레이(110)의 수평면의 일측 및 수직면의 일측의 외곽 영역에 형성된 것 만으로도 그리드 패턴층(120)의 돌출 패턴(121)에 기초하여 가상의 그리드 선(30)의 수평선 및 수직선을 형성할 수 있다.
그리드 패턴층(120)은 돌출 패턴(121) 및 바디 패턴(122)을 포함한다. 돌출 패턴(121)은 이미지 센서 어레이(110)의 중앙 영역을 향하여 형성되는 복수의 패턴이다. 바디 패턴(122)은 바디 패턴(122)은 이미지 센서 어레이(110)의 외곽 영역 상에 장방향 형상으로 형성되는 패턴이다. 복수의 돌출 패턴(121)은 바디 패턴(122)으로부터 연장되어 형성된다. 즉, 복수의 돌출 패턴(121)은 바디 패턴(122)의 복수의 내측면 중 적어도 하나의 내측면으로부터 연장되어 형성된다.
바디 패턴(122)은 배선 영역 상에 형성될 수도 있고, 배선 영역과 인접한 이미지 센서 어레이(110)의 외곽 영역 상에 형성될 수도 있다. 하지만, 복수의 돌출 패턴(121) 각각의 적어도 일 영역은 이미지 센서 어레이(110)의 외곽 영역 상에 형성되어야 한다. 복수의 돌출 패턴(121) 각각의 적어도 일 영역이 이미지 센서 어레이(110)의 외곽 영역 상에 형성되어야 하는 이유는, 이미지 센서 어레이(110)가 복수의 돌출 패턴(121)을 센싱하여, 후술하는 가상의 그리드 선(30)을 형성하는 기준에 대한 데이터를 획득해야하기 때문이다. 이미지 센서 어레이(110)가 복수의 돌출 패턴(121)을 센싱한다는 것은 이미지 센서 패키지(100)에 입사되는 광이 복수의 돌출 패턴(121)에 의해서 차단되거나 소정의 비율만큼 감소된 광의 세기를 이미지 센서 어레이(110)가 센싱하는 것을 의미한다. 이미지 센서 어레이(110)는 돌출 패턴(121)에 의해서 차단 또는 감소된 광의 세기를 센싱하여 가상의 그리드 선(30)을 형성하는 기준의 데이터를 획득한다.
도 6은 도 1의 그리드 패턴층 상에 댐 패턴층이 적층된 형태의 사시도이고, 도 7은 도 1의 그리드 패턴층 상에 댐 패턴층이 적층된 형태의 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 댐 패턴층(130)은 그리드 패턴층(120) 상에 형성된다. 그리드 패턴층(120) 상에 형성된다는 것은 그리드 패턴층(120)의 바디 패턴(122)의 적어도 일 영역 상에 형성된다는 것을 의미한다. 또한, 댐 패턴층(130)은 소정의 높이를 가지는데, 댐 패턴층(130)의 소정의 높이에 의해서, 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버의 높이가 형성된다. 즉, 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버의 높이는 댐 패턴층(130)의 높이에 상응하여 결정된다. 예를 들어, 그리드 패턴층(120)의 높이가 1um인 경우, 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버의 높이가 100um로 형성되기 위해서, 댐 패턴층(130)의 높이는 99um이어야 한다. 즉, 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버의 높이의 대부분이 댐 패턴층(130)의 높이에 의해서 결정될 수 있다.
도 6 및 도 7에는 도시하지 않았으나, 댐 패턴층(130)은 그리드 패턴층(120)과 동일한 형상으로 형성될 수도 있다.
댐 패턴층(130)은 적어도 일 영역이 개구된 형태일 수 있다. 댐 패턴층(130)의 개구된 영역은 미세 입자(40)가 주입되는 주입 영역(미도시)일 수 있다.
도 8은 미세 입자와 가상의 그리드 선의 예시도이다.
도 8을 참조하면, 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버 상에 미세 입자(40)와 가상의 그리드 선(30)이 도시된다.
가상의 그리드 선(30)은 이미지 센서 어레이(110) 패키기 상의 미세 입자(40)를 계수하는 기준이 되는 가상의 선이다. 후술하는 미세 입자 계수 시스템(1000)은 가상의 그리드 선(30)에 의해 정의된 가상의 그리드 영역(50) 상의 미세 입자(40)를 카운트한다. 즉, 가상의 그리드 영역(50) 상에 있는 미세 입자(40)는 카운트되고, 가상의 그리드 영역(50) 외부에 있는 미세 입자(40)는 카운트되지 않아서, 소정의 단위 영역(가상의 그리드 영역(50)) 안의 미세 입자(40)가 카운트된다.
하지만, 미세 입자(40)가 가상의 그리드 선(30) 상에 걸쳐 있는 경우(도 8의 별 표식된 미세 입자(40)), 소정의 규칙에 따라 미세 입자(40)를 카운트하여야 한다. 예를 들어, 미세 입자(40)가 가상의 그리드 선(30) 상에 걸쳐있는 위치, 형태 또는 면적 등에 따라 미세 입자(40)를 인(in) 또는 아웃(out) 상태로 구분하여 온전히 카운트하거나 카운트하지 않을 수 있다. 또는, 미세 입자(40)의 가상의 그리드 영역(50) 내부의 면적을 산출하여 미세 입자(40)를 소수점의 개수로 카운트할 수 있다. 따라서, 미세 입자(40)를 카운트하는 기준이 되는 가상 그리드 선의 위치를 결정하는 것은 매우 중요하다.
도 9는 가상의 그리드 선과 가상의 픽셀 구분선의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9를 참조하면, N 번, N+1 번 및 N+2 번의 돌출 패턴(121)을 기준으로 가상의 그리드 선(30)이 생성된다.
이미지 센서 패키지(100)는 이미지 센서 분야에서 이미 규격화된 이미지 센서 어레이(110)와 세포 계수 분야에서 이미 규격화된 가상의 그리드 선(30)을 이용하여 세포를 계수하는데 사용되는 패키지이다. 즉, 이미지 센서 패키지(100)의 이미지 센서 어레이(110)의 픽셀(10)의 크기는 이미지 센서 어레이(110) 분야에서 이미 규격화된 크기를 사용한다. 예를 들어, 이미지 센서 어레이(110)의 픽셀(10) 크기는 1.12um, 1.75um 등일 수 있다. 반면, 가상 그리드 선 간의 간격은 1um, 2um, 5um 등일 수 있다. 따라서, 이미지 센서 어레이(110)의 픽셀(10)을 구분하는 픽셀 구분선(20)과 가상의 그리드 선(30)은 서로 정확하게 오버랩되지 않고 얼라인되지 않을 수 있다.
도 9의 A를 참조하면, N 번의 돌출 패턴(121)에 의해서 생성된 가상의 그리드 선(30)이 M+1 번 열의 픽셀(10) 라인 상에 존재한다. 또한, 도 9의 B를 참조하면, N+1 번의 돌출 패턴(121)에 의해서 생성된 가상의 그리드 선(30)이 M+1 번의 열의 픽셀(10) 라인 상에 존재한다. 또한, 도 9의 C를 참조하면, N+2 번의 돌출 패턴(121)에 의해서 생성된 가상의 그리드 선(30)이 M+2 번의 열의 픽셀(10) 라인 상에 존재한다.
도 9에서 도시된 바와 같이 이미지 센서 어레이(110)의 픽셀(10)을 구분하는 픽셀 구분선(20)과 가상의 그리드 선(30)이 일치하지 않아서, 하나의 픽셀(10) 열 상에 두 개의 가상의 그리드 선(30)이 생성될 수 있다.
하나의 픽셀(10) 열 상에 하나의 가상 그리드 선이 생성되는 경우에도, 픽셀 구분선(20)과 가상의 그리드 선(30)이 일치하지 않기 때문에, 그리드 선의 위치를 정확하게 결정해야만, 가상의 그리드 선(30) 상에 걸쳐있는 미세 입자(40)와 상기 가상의 그리드 선(30) 간의 위치 관계를 파악하고, 미세 입자(40)를 정확하게 카운트할 수 있다.
또한, 하나의 픽셀(10) 열 상에 하나의 가상의 그리드 선(30)이 생성되는 경우뿐만 아니라, 하나의 픽셀(10) 열 상에 두 개 이상의 가상의 그리드 선(30)이 생성되는 경우, 각각의 그리드 선의 위치를 정확하게 결정해야 미세 입자(40)를 정확하게 카운트할 수 있다. 따라서, 미세 입자(40)를 정확하게 카운트하기 위해서, 가상의 그리드 선(30)의 위치를 정확하게 결정하게 하는 구조가 필요하게 되었다. 이와 같은 구조에 대해서 도 10에 자세히 설명한다.
도 10은 도 4 및 도 5의 그리드 패턴층의 돌출 패턴의 예시도이다.
도 10을 참조하면, 그리드 패턴층(120)의 돌출 패턴(121)은 보정용 미세 패턴(60)을 포함한다.
도 9에서 상술한 바와 같이, 미세 입자(40)를 정확하게 카운트하기 위해서, 가상의 그리드 선(30)의 위치를 정확하게 결정하는 구조가 필요하다. 가상의 그리드 선(30) 형성용 그리드 패턴층(120)의 돌출 패턴(121)은 정방형 또는 장방형의 형상일 수 있으나, 가상의 그리드 선(30)의 위치를 보다 정확하게 결정하게 하기 위해서 소정의 간격에 따라 점유 면적이 감소되는 형상으로 형성되는 미세 패턴(60)을 포함할 수 있다. 즉, 미세 패턴(60)에 의해서 가상의 그리드 선(30)의 위치에 대한 판단을 보정할 수 있다. 가상의 그리드 선(30) 보정용 미세 패턴(60) 상의 소정의 간격에 따라 감소되는 면적은 이미지 센서 어레이(110)의 픽셀 폭보다 작다. 예를 들어, 가상의 그리드 선(30) 보정용 미세 패턴(60)은 소정의 간격을 갖는 계단형 형상으로 형성된다. 또한, 계단형 형상은 이미지 센서 어레이(110)의 픽셀 폭을 소정의 분할수(도 10에서는 5분할로 구분됨.)로 나눈 간격을 갖을 수 있다.
미세 패턴(60)에 의해서 이미지 센서 패키지(100)의 이미지 센서 어레이(110)에 입사되는 광을 보다 정교하게 검출할 수 있다. 예를 들어, 미세 패턴(60)의 계단 형상 중 일부는 이미지 센서 어레이(110)의 하나의 픽셀인 A 픽셀에 겹치고, 미세 패턴(60)의 계단 형상 중 다른 일부는 이미지 센서 어레이(110)의 다른 하나의 픽셀인 B 픽셀에 겹치는 경우, A 픽셀과 B 픽셀에 입사된 광의 차이를 검출하여 가상의 그리드 선(30)의 위치를 보다 정확하게 결정하는 데이터를 검출할 수 있다.
도 11은 미들 글라스가 추가된 이미지 센서 패키지의 개략적인 사시도이고, 도 12는 하면 상에 광학 필터가 코팅된 미들 글라스의 개략적인 사시도이고, 도 13은 상면 상에 바이오 표면 처리된 미들 글라스의 개략적인 사시도이다.
도 11을 참조하면, 도 1의 이미지 센서 어레이(110)의 그리드 패턴층(120)과 댐 패턴층(130) 사이에 미들 글라스(150)(Middle Glass)가 추가된다. 또한, 도 12를 참조하면, 미들 글라스(150)는 그리드 패턴층(120)으로 향하는 하면 상에 광학 필터(151)가 코팅된다. 또한, 도 13을 참조하면, 미들 글라스(150)는 댐 패턴층(130)으로 향하는 상면 상에 바이오 표면 처리(152)가 된다.
이미지 센서 패키지(100)의 그리드 패턴층(120)과 댐 패턴층(130) 사이에는 얇은 두께(예를 들어, 150~200um)의 미들 글라스(150)가 추가될 수 있다. 즉, 이미지 센서 패키지(100) 적층 순서가 이미지 센서 어레이(110), 그리드 패턴층(120), 미들 글라스(150), 댐 패턴층(130), 커버 글라스(140) 순으로 적층될 수 있다.
도 1의 이미지 센서 패키지(100)는 이미지 센서(110), 그리드 패턴층(120), 댐 패턴층(130) 및 커버 글라스(140)에 의해서 채널 또는 챔버가 형성되고, 형성된 채널 또는 챔버에 미세 입자(40)가 주입 또는 삽입된다. 반면, 도 11의 미들 글라스(150)가 추가된 이미지 센서 패키지(100)는 미들 글라스(150), 댐 패턴층(130) 및 커버 글라스(140)에 의해서 채널 또는 챔버가 형성되고, 형성된 채널 또는 챔버에 미세 입자(40)가 주입 또는 삽입된다.
이미지 센서 패키지(100)의 미들 글라스(150)는 이미지 센서 어레이(110)를 보호하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어서, 미들 글라스(150)는 이미지 센서 패키지(100)의 표면 관리를 위한 클리닝시에 이미지 센서 어레이(110)를 보호할 수 있다. 또한, 미들 글라스(150)는 이미지 센서 패키지(100)의 ESD(Electro Static Discharge) 테스트에서 이미지 센서 어레이(110)를 보호할 수 있다.
도 12를 참조하면, 이미지 센서 패키지(100)의 미들 글라스(150)는 그리스 패턴층(120)으로 향하는 하면 상에 광학 필터(151)가 코팅될 수 있다. 예를 들어서, 광학 필터(151)는 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 미들 글라스(150)의 광학 필터(151)는 염색 처리된 미세 입자(40)를 이미지 센서 어레이(110)가 검출하는데 사용될 수 있다. 즉, 광학 필터(151)에 의해서 염색 처리된 미세 입자(40)의 특정 파장 대역의 광만이 필터되어서, 이미지 센서 어레이(110)가 필터된 특정 파장 대역의 광을 검출할 수 있다.
또한, 이미지 센서 패키지(100)의 미들 글라스(150)는 댐 패턴층(130)으로 향하는 상면 상에 바이오 표면 처리(152)가 될 수 있다. 예를 들어, 바이오 표면(152)은 친수성/소수성으로 처리된 층일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 미들 글라스(150)의 상면에 처리된 바이오 표면(152)은 미세 입자(40)를 포함하는 액체류를 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버에 균일하게 도포가 되도록 할 수 있다. 또한, 미들 글라스(150)의 바이오 표면(152)은 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버에 주입 또는 삽입된 DNA, 등을 포획하는데 사용될 수 있다.
미들 글라스(150) 상에 상술한 광학 필터(151) 및 바이오 표면 처리(152) 중 하나가 적용될 수 있고, 광학 필터(151) 및 바이오 표면 처리(152) 모두 적용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 입자 계수 시스템의 개념도이다.
도 14를 참조하면, 미세 입자 계수 시스템(1000)은 이미지 센서 패키지(100) 및 영상 처리 장치(200)를 포함한다.
이미지 센서 패키지(100)는 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 이미지 센서 패키지(100)의 기능과 구성에 상응한다. 이하, 중복된 내용은 생략한다.
영상 처리 장치(200)는 이미지 센서 패키지(100)와 연결되어, 이미지 센서 패키지(100)로부터 입자 영상을 수신하여, 미세 입자(40)를 계수하기 위해 데이터를 가공 및 출력한다.
도 15는 도 14의 영상 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 15를 참조하면, 영상 처리 장치(200)는 입자 영상 수신부(210), 그리드 패턴층 추출부(220), 계수 영상 생성부(230) 및 자동 계수부(240)를 포함한다.
입자 영상 수신부(210)는 이미지 센서 어레이(110)에 의해 생성된 미세 입자 영상(즉, 미세 입자 영상의 데이터)을 수신한다. 미세 입자 영상은 이미지 센서 패키지(100)에 의해서 미세 입자(40)를 센싱한 데이터에 의해서 생성된다. 미세 입자(40)를 센싱한 데이터는 이미지 센서 패키지(100)에 입사된 광을 이미지 센서 패키지(100)의 이미지 센서 어레이(110)가 검출한 데이터이다. 구체적으로, 미세 입자 영상의 센싱 데이터는 이미지 센서 패키지(100)의 채널 또는 챔버에 주입 또는 삽입된 미세 입자(40) 및 그리드 패턴층(120)에 의해서 차단되거나 소정의 비율로 투과된 광에 대한 데이터를 포함한다. 미세 입자 영상은 미세 입자(40), 그리드 패턴층(120) 및 기타 다른 물질에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
그리드 패턴층 추출부(220)는 미세 입자 영상의 가상의 그리드 선(30) 형성용 그리드 패턴층(120)을 추출한다. 그리드 패턴층 추출부(220)는 사전에 결정된 그리드 패턴층(120)의 형태 또는 위치 데이터에 기초하여, 그리드 패턴층(120)을 추출한다. 또한, 그리드 패턴층 추출부(220)는 미세 입자 영상의 센싱 데이터를 이용하여 그리드 패턴층(120)의 미세 패턴(60)을 추출할 수 있다.
계수 영상 생성부(230)는 미세 입자 계수 영상 중에서 이미지 센서 패키지(100)에 입사된 광이 미세 입자(40)를 통과하지 않고 이미지 센서 어레이(110)에 입사된 값을 기준값으로 하여, 기준값과 소정의 기준 이상 차이가 있는 영역을 미세 입자라고 판단할 수 있다.
계수 영상 생성부(230)는 가상의 그리드 선(30) 형성용 그리드 패턴층(120)을 기초로 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선(30)을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성한다. 미세 입자 계수 영상은 미세 입자(40), 가상의 그리드 선(30)을 포함한 영상이다. 미세 입자 계수 시스템(1000)은 미세 입자 계수 영상을 사용자에게 제공하여 사용자가 소정의 기준에 의해서 미세 입자(40)를 카운트하게 할 수 있다. 또는, 미세 입자 계수 영상은 후술하는 자동 계수부(240)에 제공되고, 자동 계수부(240)에 의해서 자동으로 미세 입자(40)가 계수될 수 있다.
또한, 계수 영상 생성부(230)는 추출된 가상의 그리드 선(30) 형성용 그리드 패턴층(120)을 기초로 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴(60)의 위치를 판단하고, 미세 패턴(60)의 위치에 기초하여, 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선(30)을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성할 수 있다. 미세 패턴(60)을 추출함으로써, 후술하는 계수 영상 생성부(230)는 보다 정확하게 가상의 그리드 선(30)의 위치에 대한 데이터를 추출할 수 있다.
자동 계수부(240)는 미세 입자 계수 영상을 분석하여 가상의 그리드 선(30)에 의해 정의된 소정의 단위 공간(상술한 가상의 그리드 영역(50)) 상의 미세 입자(40)를 계수한다.
영상 처리 장치(200)는 제어부, 통신부, 저장부, 디스플레이 등을 더 포함할 수 있다. 제어부는 영상 처리 장치(200)의 각 구성을 제어하고, 통신부는 영상 처리 장치(200)로부터 다른 장치에 데이터를 송수신하고, 저장부는 영상 처리에서 입력, 가공 및 생성된 데이터를 저장하고, 디스플레이부는 영상 처리 장치(200)에 입력 또는 출력되는 데이터를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 입자 계수 방법의 개략적인 순서도이다.
도 16을 참조하면, 미세 입자 계수 방법은, 미세 입자 영상을 수신하는 단계(S310), 그리드 패턴층을 추출하는 단계(S320) 및 미세 입자 계수 영상을 생성하는 단계(S330)를 포함한다.
도 16의 미세 입자 계수 방법에 대한 행위의 주체는 도 15를 참조하여 설명한 영상 처리 장치(200)의 일부 구성요소에 상응한다. 즉, 단계 S310은 입자 영상 수신부(210), 단계 S320은 그리드 패턴층(220), 단계 S330은 계수 영상 생성부(230)의 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 이하, 미세 입자 계수 방법을 설명합에 있어서 중복된 설명은 생략한다.
단계 S310에서, 이미지 센서 어레이(110), 그리드 패턴층(120), 댐 패턴층(130) 및 커버 글라스(140)를 포함하는 이미지 센서 패키지(100)에 의해 생성된 미세 입자 영상을 수신한다
단계 S320에서, 미세 입자 영상에 기초하여, 이미지 센서 패키지(100) 상의 그리드 패턴층(120)을 추출한다.
단계 S330에서, 추출된 그리드 패턴층(120)에 기초하여, 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선(30)을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성한다.
도 17은 캘리브레이션하는 단계가 추가된 미세 입자 계수 방법의 개략적인 순서도이다.
도 17을 참조하면, 캘리브레이션하는 단계(S301)가 미세 입자의 센싱 데이터를 수신하는 단계(S310) 이전에 추가된다.
단계 S301에서, 사전에 그리드 패턴층의 센싱 데이터를 수신하여, 그리드 패턴층의 위치를 판단하는 캘리브레이션(Calibration)을 한다.
사전에 캘리브레이션을 한다는 것은 이미지 센서 패키지(100)에 미세 입자(40)를 주입 또는 삽입하여 미세 입자(40)를 계수하는 작업을 하기 전에 가상의 그리드 선(30)을 형성하는 캘리브레이션을 하는 것을 의미한다.
미세 입자 계수 시스템(1000)은 미세 입자가 주입 또는 삽입되지 않은 이미지 센서 패키지(100)에 광에 입사된 데이터에 기초하여, 그리드 패턴층의 위치를 판단한다. 즉, 그리드 패턴층에 의해서 차단 또는 소정의 비율로 투과된 광을 이미지 센서 어레이(110)가 검출하고, 검출된 데이터에 기초하여 그리드 패턴층(120)의 위치를 판단한다. 그리드 패턴층(120)의 위치를 판단하는 것은 그리드 패턴층(120)의 돌출부(121)의 형성 위치를 판단하는 것을 의미한다. 그리드 패턴층(120)의 돌출부(121)의 형성 위치를 판단함으로써, 미세 입자 계수 시스템(1000)은 사전에 그리드 패턴층(120)의 돌출부(121)를 기준으로 하는 가상의 그리드 선(30)을 형성할 수 있다.
도 18은 자동으로 미세 입자를 계수하는 단계가 추가된 미세 입자 계수 방법의 개략적인 순서도이다.
도 18을 참조하면, 미세 입자를 계수하는 단계(S340)가 추가된 미세 입자 계수 방법은, 미세 입자 계수 영상을 생성하는 단계(S330) 이후에 미세 입자를 계수하는 단계(S340)가 추가된다.
도 18의 미세 입자 계수 방법에 대한 행위의 주체는 도 15를 참조하여 설명한 영상 처리 장치(200)의 일부 구성요소에 상응한다. 즉, 단계 S340은 자동 계수부(210)의 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 이하, 미세 입자 계수 방법을 설명합에 있어서 중복된 설명은 생략한다.
단계 S340에서, 미세 입자 계수 영상을 분석하여 가상의 그리드 선(30)에 의해 정의된 소정의 단위 공간 또는 가상의 그리드 영역(50) 상의 미세 입자(40)를 계수한다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (29)

  1. 이미지 센서 어레이(Array);
    상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 형성되고, 상기 이미지 센서 어레이의 중앙 영역을 향하여 소정의 간격으로 이격되어 돌출된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가상의 그리드 선 형성용 그리드(Grid) 패턴층;
    상기 그리드 패턴층 상에 형성되고, 소정의 높이를 가지며, 계수용 미세 입자가 수용되는 채널 또는 챔버를 형성하는 채널 형성용 댐(Dam) 패턴층; 및
    상기 댐 패턴층 상에 형성되는 커버 글라스(Cover Glass)를 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 돌출 패턴은 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴을 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 소정의 간격에 따라 점유 면적이 감소되는 형상으로 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 상기 소정의 간격을 갖는 계단형 형상으로 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴의 상기 소정의 간격은 상기 이미지 센서 어레이의 픽셀 폭보다 작은, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층은 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 장방형 형상으로 형성되는 바디 패턴을 더 포함하고,
    상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴으로부터 연장되어 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴의 복수의 내측면 중 적어도 하나의 내측면으로부터 연장되어 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 어레이는 렌즈 프리 이미지 센서 어레이인, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 그리드 패턴층과 상기 댐 패턴층 사이에 형성되는 미들 글라스(Middle Glass)를 더 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 미들 글라스는 상기 그리드 패턴층으로 향하는 하면 상에 광학 필터가 코팅되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 미들 글라스는 상기 댐 패턴층으로 향하는 상면 상에 바이오 표면 처리된, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지.
  12. 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지; 및
    영상 처리 장치를 포함하고,
    상기 미세 입자 계수용 이미지 센서 패키지는,
    이미지 센서 어레이;
    상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 형성되고, 상기 이미지 센서 어레이의 중앙 영역을 향하여 소정의 간격으로 이격되어 돌출된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층;
    상기 그리드 패턴층 상에 형성되고, 소정의 높이를 가지며, 계수용 미세 입자가 수용되는 채널 또는 챔버를 형성하는 채널 형성용 댐 패턴층; 및
    상기 댐 패턴층 상에 형성되는 커버 글라스를 포함하고,
    상기 영상 처리 장치는,
    상기 이미지 센서 어레이에 의해 생성된 미세 입자 영상을 수신하는 입자 영상 수신부;
    상기 미세 입자 영상의 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층을 추출하는 그리드 패턴층 추출부; 및
    추출된 상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층을 기초로 상기 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성하는 계수 영상 생성부를 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 돌출 패턴은 상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴을 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 소정의 간격에 따라 점유 면적이 감소되는 형상으로 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴은 상기 소정의 간격을 갖는 계단형 형상으로 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 보정용 미세 패턴의 상기 소정의 간격은 상기 이미지 센서 어레이의 픽셀 폭보다 작은, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 그리드 패턴층 추출부는 상기 미세 입자 영상의 센싱 데이터를 이용하여 그리드 패턴층의 미세 패턴을 추출하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 계수 영상 생성부는 그리드 패턴층의 미세 패턴에 더 기초하여 상기 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선을 형성하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층은 상기 이미지 센서 어레이의 외곽 영역 상에 장방형 형상으로 형성되는 바디 패턴을 더 포함하고,
    상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴으로부터 연장되어 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 가상의 그리드 선 형성용 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출 패턴은 상기 바디 패턴의 복수의 내측면 중 적어도 하나의 내측면으로부터 연장되어 형성되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  21. 제12 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 어레이는 렌즈 프리 이미지 센서 어레이인, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  22. 제12 항에 있어서,
    상기 그리드 패턴층과 상기 댐 패턴층 사이에 형성되는 미들 글라스(Middle Glass)를 더 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 미들 글라스는 상기 그리드 패턴층으로 향하는 하면 상에 광학 필터가 코팅되는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  24. 제22 항에 있어서,
    상기 미들 글라스는 상기 댐 패턴층으로 향하는 상면 상에 바이오적 표면 처리된, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  25. 제12 항에 있어서,
    상기 미세 입자 계수 영상을 분석하여 상기 가상의 그리드 선에 의해 정의된 소정의 단위 공간 상의 미세 입자를 계수하는 자동 계수부를 더 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 시스템.
  26. 컴퓨터에 의해서 이미지 센서 패키지를 이용한 미세 입자를 계수하는 방법에 있어서,
    이미지 센서 어레이, 그리드 패턴층, 댐 패턴층 및 커버 글라스를 포함하는 이미지 센서 패키지에 의해 생성된 미세 입자 영상을 수신하는 단계;
    상기 미세 입자 영상에 기초하여, 상기 이미지 센서 패키지 상의 그리드 패턴층을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 그리드 패턴층에 기초하여, 상기 미세 입자 영상 내에 가상의 그리드 선을 형성하여 미세 입자 계수 영상을 생성하는 단계를 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    사전에 상기 그리드 패턴층의 센싱 데이터를 수신하여, 상기 그리드 패턴층의 위치를 판단하는 캘리브레이션(Calibration)하는 단계를 더 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 방법.
  28. 제26 항에 있어서,
    상기 미세 입자 계수 영상을 분석하여 상기 가상의 그리드 선에 의해 정의된 소정의 단위 공간 상의 미세 입자를 계수하는 단계를 더 포함하는, 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 방법.
  29. 컴퓨터와 결합하여, 제26 항 내지 제28 항 중 어느 하나의 항의 가상의 그리드 선을 이용한 미세 입자 계수 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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