[go: up one dir, main page]

KR102374116B1 - 전자 장치 - Google Patents

전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102374116B1
KR102374116B1 KR1020150137742A KR20150137742A KR102374116B1 KR 102374116 B1 KR102374116 B1 KR 102374116B1 KR 1020150137742 A KR1020150137742 A KR 1020150137742A KR 20150137742 A KR20150137742 A KR 20150137742A KR 102374116 B1 KR102374116 B1 KR 102374116B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
pixel
image sensor
visible light
invisible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020150137742A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170038411A (ko
Inventor
윤성영
이계황
임동석
진용완
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020150137742A priority Critical patent/KR102374116B1/ko
Priority to US15/183,857 priority patent/US10341585B2/en
Priority to JP2016185497A priority patent/JP7081900B2/ja
Priority to EP16191155.7A priority patent/EP3151542B1/en
Priority to CN201610860226.8A priority patent/CN107018294B/zh
Publication of KR20170038411A publication Critical patent/KR20170038411A/ko
Priority to US16/458,349 priority patent/US10812738B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102374116B1 publication Critical patent/KR102374116B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B11/00—Filters or other obturators specially adapted for photographic purposes
    • H04N5/2254—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B13/32—Means for focusing
    • G03B13/34—Power focusing
    • G03B13/36—Autofocus systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/13—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with multiple sensors
    • H04N23/16—Optical arrangements associated therewith, e.g. for beam-splitting or for colour correction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/45—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from two or more image sensors being of different type or operating in different modes, e.g. with a CMOS sensor for moving images in combination with a charge-coupled device [CCD] for still images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/75—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N5/2253—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

렌즈, 상기 렌즈의 광축에 대하여 비대칭으로 위치하는 개구부를 가지며 가시광을 투과하고 비가시광 중 적어도 일부를 차단하는 광학 필터, 그리고 상기 가시광을 감지하는 가시광 이미지 센서와 상기 비가시광 중 적어도 일부를 감지하는 비가시광 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.

Description

전자 장치{ELECTRONIC DEVICE}
전자 장치에 관한 것이다.
근래, 영상을 전기적 신호로 저장하는 촬상 소자를 포함한 디지털 카메라나 캠코더와 같은 영상 기기가 널리 사용되고 있다.
한편, 이러한 영상 기기의 해상도 및 정밀도를 높이는 기술이 발전함에 따라 촬영시 객체나 영상 장치의 미세한 움직임에 의해 영상의 초점이 흐려지는 현상이 발생할 수 있고, 이를 해결하기 위한 다양한 자동초점기술이 연구되고 있다.
그러나 자동초점기술에 의해서도 서로 다른 거리에 위치하는 객체의 거리 정보를 얻기는 어렵다.
일 구현예는 가시광 이미지의 광량 손실을 줄이면서 객체의 거리 정보를 얻을 수 있는 전자 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 렌즈, 상기 렌즈의 광축에 대하여 비대칭으로 위치하는 개구부를 가지며 가시광을 투과하고 비가시광 중 적어도 일부를 차단하는 광학 필터, 그리고 상기 가시광을 감지하는 가시광 이미지 센서와 상기 비가시광 중 적어도 일부를 감지하는 비가시광 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
상기 비가시광 중 적어도 일부는 적외광 또는 자외광일 수 있다.
상기 가시광 이미지 센서는 상기 광학 필터 및 상기 광학 필터의 개구부를 통과한 가시광으로부터 가시광 이미지를 얻을 수 있고, 상기 비가시광 이미지 센서는 상기 광학 필터의 개구부를 통과한 비가시광으로부터 비가시광 이미지를 얻을 수 있으며, 상기 가시광 이미지와 상기 비가시광 이미지의 위치 차이로부터 객체의 거리 정보를 얻을 수 있다.
상기 개구부는 상기 렌즈의 광축에 대하여 어느 한쪽에 위치할 수 있다.
상기 개구부는 원형 또는 다각형일 수 있다.
상기 광학 필터는 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 위치할 수 있다.
상기 이미지 센서는 복수의 화소를 포함할 수 있고, 상기 광학 필터의 중심과 상기 개구부의 중심 사이의 거리는 상기 화소의 크기보다 클 수 있다.
상기 가시광 이미지 센서와 상기 비가시광 이미지 센서는 적층되어 있을 수 있다.
상기 비가시광 이미지 센서는 상기 가시광 이미지 센서보다 상기 광학 필터에 가깝게 위치할 수 있다.
상기 가시광 이미지 센서는 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 청색광 검출 소자, 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 녹색광 검출 소자, 그리고 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 적색광 검출 소자를 포함할 수 있다.
상기 청색광 검출 소자, 상기 녹색광 검출 소자 및 상기 적색광 검출 소자는 각각 독립적으로 광 감지 소자 또는 광전 소자일 수 있다.
상기 청색광 검출 소자, 상기 녹색광 검출 소자 및 상기 적색광 검출 소자 중 적어도 하나는 광 감지 소자일 수 있고, 상기 가시광 이미지 센서는 상기 광 감지 소자와 중첩하는 색 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 청색광 검출 소자, 상기 녹색광 검출 소자 및 상기 적색광 검출 소자 중 적어도 하나는 광전 소자일 수 있고, 상기 광전 소자는 서로 마주하는 한 쌍의 전극, 그리고 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하고 청색, 녹색 및 적색 중 어느 하나를 선택적으로 흡수하는 가시광 흡수층을 포함할 수 있다.
상기 비가시광 이미지 센서는 적외광 또는 자외광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 비가시광 검출 소자일 수 있고, 상기 비가시광 검출 소자는 광 감지 소자 또는 광전 소자일 수 있다.
상기 비가시광 검출 소자는 광전 소자일 수 있고, 상기 광전 소자는 서로 마주하는 한 쌍의 전극, 그리고 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하고 적외광 또는 자외광을 선택적으로 흡수하는 비가시광 흡수층을 포함할 수 있다.
상기 비가시광 흡수층은 적어도 1종의 유기 물질을 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 행 및 열을 따라 반복적으로 배열되어 있는 복수의 단위 화소 군을 포함할 수 있고, 상기 단위 화소 군은 상기 비가시광 이미지 센서와 연결되어 있는 비가시광 화소, 상기 청색광 검출 소자를 포함하거나 상기 청색광 검출 소자와 연결되어 있는 청색 화소, 상기 녹색광 검출 소자를 포함하거나 상기 녹색광 검출 소자와 연결되어 있는 녹색 화소, 그리고 상기 적색광 검출 소자를 포함하거나 상기 적색광 검출 소자와 연결되어 있는 적색 화소를 포함할 수 있다.
상기 비가시광 화소는 적외광 화소 또는 자외광 화소일 수 있다.
상기 청색 화소, 상기 녹색 화소 및 상기 적색 화소 중 어느 하나는 나머지 화소들과 다른 면적을 가질 수 있다.
상기 녹색 화소는 상기 청색 화소 및 상기 적색 화소보다 큰 면적을 가질 수 있다.
가시광 이미지의 광량 손실을 줄여 고해상도 이미지를 구현하는 동시에 객체의 거리 정보를 얻어 3차원 기반의 촬상 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 전자 장치의 일부를 예시적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1의 전자 장치의 광학 필름의 단면을 예시적으로 도시한 개략도이고,
도 3은 객체의 거리에 따른 이미지의 위치를 예시적으로 보여주는 개략도이고,
도 4는 도 1의 전자 장치에서 이미지 시프트와 객체 거리 사이의 관계를 예시적으로 예측한 개략도이고,
도 5는 이미지 시프트를 보여주는 예이고,
도 6은 일 예에 따른 이미지 시프트와 객체 거리 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 7은 일 구현예에 따른 이미지 센서에서 단위 화소 군을 예시적으로 보여주는 평면도이고,
도 8은 일 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군을 개략적으로 보여주는 평면도이고,
도 9는 도 8의 이미지 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 10은 다른 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군을 예시적으로 보여주는 평면도이다.
이하, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예를 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 일 구현예에 따른 전자 장치에 대하여 도면을 참고하여 설명한다. 전자 장치는 예컨대 카메라 또는 캠코더와 같은 영상 기기일 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 전자 장치의 일부를 예시적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 전자 장치의 광학 필름의 단면을 예시적으로 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 전자 장치는 렌즈(400), 광학 필터(500) 및 이미지 센서(100)를 포함한다.
렌즈(400)는 집광 렌즈일 수 있으며, 입사 광의 방향을 제어하여 광을 모을 수 있으면 특별히 제한되지 않는다.
광학 필터(500)는 파장 영역에 따라 광을 선택적으로 투과할 수 있으며, 가시광선 영역의 광(이하 '가시광'이라 한다)(Vis)을 투과하고 가시광선 이외 영역의 광(이하 '비가시광'이라 한다) 중 적어도 일부(Non-Vis)를 차단할 수 있다. 여기서 가시광은 약 400nm 내지 700nm 파장 영역의 광일 수 있고, 비가시광은 약 400nm 미만 및/또는 약 700nm 초과 파장 영역의 광일 수 있다. 예컨대 비가시광은 약 400nm 미만의 자외선 영역의 광(이하 '자외광'이라 한다) 또는 약 700nm 초과의 적외선 영역의 광(이하 '적외광'이라 한다)일 수 있다.
광학 필터(500)는 예컨대 굴절률 및/또는 반사율이 상이한 복수의 층이 적층된 구조일 수 있으며 이때 복수의 층의 굴절률, 반사율, 두께 및 개수는 가시광을 투과하고 적외광 또는 가시광을 반사 및/또는 흡수할 수 있도록 설정될 수 있다.
광학 필터(500)는 예컨대 적외광 또는 자외광을 선택적으로 흡수 또는 반사할 수 있는 물질로 만들어지거나 투명 기재에 적외광 또는 자외광을 선택적으로 흡수 또는 반사할 수 있는 물질이 도포되어 있을 수 있다.
광학 필터(500)는 개구부(500a)를 가진다.
개구부(500a)는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 렌즈(400)의 광축(A)에 대하여 비대칭으로 위치할 수 있다. 예컨대 개구부(500a)는 렌즈(400)의 광축(A)에 대하여 어느 한 쪽에 위치할 수 있다. 예컨대 개구부(500a)는 렌즈(400)의 광축(A)에 대하여 비대칭적으로 둘 이상 위치할 수 있다. 예컨대 개구부(500a)는 렌즈(400)의 광축(A)에 대하여 다른 모양 및/또는 다른 크기로 비대칭적으로 위치할 수 있다.
개구부(500a)는 원형 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 개구부(500a)의 크기는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 광학 필터(500)의 중심 (c1)과 개구부(500a)의 중심(c2) 사이의 거리(d)가 후술하는 이미지 센서(100)의 하나의 화소(pixel)의 크기보다 클 수 있다. 이 경우 해상도 측면에서 유리할 수 있다.
이미지 센서(100)는 유기 이미지 센서, 무기 이미지 센서 또는 이들의 조합일 수 있으며, 예컨대 실리콘 이미지 센서, 유기물 이미지 센서, 양자점 이미지 센서 등일 수 있다.
이미지 센서(100)는 가시광을 감지하는 가시광 이미지 센서(200)와 비가시광 중 적어도 일부를 감지하는 비가시광 이미지 센서(300)를 포함한다. 가시광 이미지 센서(200)와 비가시광 이미지 센서(300)는 적층되어 있을 수 있으며, 비가시광 이미지 센서(300)가 가시광 이미지 센서(200)보다 광학 필터(500)에 가깝게 위치할 수 있다.
가시광 이미지 센서(200)는 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 청색광 검출 소자, 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 녹색광 검출 소자, 그리고 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 적색광 검출 소자를 포함할 수 있고, 청색광 검출 소자, 녹색광 검출 소자 및 적색광 검출 소자는 각각 독립적으로 광 감지 소자 또는 광전 소자일 수 있다. 상기 광 감지 소자는 예컨대 광 다이오드(photodiode)일 수 있다. 상기 광전 소자는 예컨대 서로 마주하는 한 쌍의 전극, 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하고 청색, 녹색 및 적색 중 어느 하나를 선택적으로 흡수하는 가시광 흡광층을 포함할 수 있다.
비가시광 이미지 센서(300)는 적외광 또는 자외광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 비가시광 검출 소자일 수 있고, 비가시광 검출 소자는 광 감지 소자 또는 광전 소자일 수 있다. 상기 광 감지 소자는 예컨대 광 다이오드일 수 있다. 상기 광전 소자는 예컨대 서로 마주하는 한 쌍의 전극, 상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하고 적외광 또는 자외광을 선택적으로 흡수하는 비가시광 흡수층을 포함할 수 있다.
가시광 이미지 센서(200)는 가시광을 센싱하고 센싱된 정보에 따라 가시광 이미지를 얻을 수 있다. 비가시광 이미지 센서(300)는 적외광 또는 가시광을 센싱하고 센싱된 정보에 따라 비가시광 이미지를 얻을 수 있다.
이때 개구부(500a)를 가지는 광학 필터(500)를 사용함으로써 비가시광 통과 영역을 가시광 통과 영역과 다르게 할 수 있고, 이에 따라 가시광 이미지와 비가시광 이미지 사이의 이미지 시프트(image shift)가 발생할 수 있다. 즉 전술한 바와 같이 가시광 이미지는 광학 필터(500) 및 개구부(500a)를 모두 통과한 가시광으로부터 얻어질 수 있고 비가시광 이미지는 개구부(500a) 만을 통과한 적외광 또는 가시광으로부터 얻어질 수 있으므로 가시광 이미지와 비가시광 이미지의 결상 위치가 다를 수 있고, 이에 따라 초점이 빗나간 영역에서 가시광 이미지와 비가시광 이미지의 이미지 시프트(image shift)가 발생할 수 있다. 따라서 이미지 시프트의 정도에 따라 객체의 거리 정보를 얻을 수 있다.
도 3은 객체의 거리에 따른 이미지의 위치를 예시적으로 보여주는 개략도이다.
도 3을 참고하면, 렌즈(400)로부터 다른 거리에 위치하는 복수의 객체(a,b,c)가 존재하는 경우, 렌즈(400)의 초점 거리와 일치하는 지점에 위치하는 객체(a)는 렌즈(400, 600)와 광학 필름(500)을 통과한 가시광 및 비가시광으로부터 제1 이미지(Pa)를 얻을 수 있는 반면, 렌즈(400)의 초점 거리로부터 가깝거나 먼 지점에 위치하는 객체(b, c)는 제1 이미지(Pa)와 다른 위치에 제2 이미지(Pb) 및 제3 이미지(Pc)를 얻을 수 있다. 이러한 제1 이미지(Pa)와 제2 이미지(Pb) 사이의 이미지 시프트 정도(Δdab) 및 제1 이미지(Pa)와 제3 이미지(Pc) 사이의 이미지 시프트 정도(Δdac)를 반영하여 객체(a,b,c)의 거리 정보를 예측할 수 있다.
도 4는 도 1의 전자 장치에서 이미지 시프트와 객체 거리 사이의 관계를 예시적으로 예측한 개략도이다.
일 예로, 도 4를 참고하여, 이미지 시프트와 객체 거리 사이의 관계는 하기 관계식으로부터 계산될 수 있다.
Figure 112015094615993-pat00001
여기서, Δx는 이미지 시프트, Z는 객체 거리(object distance), f는 초점 길이(focus length), Z0는 초점면(plane of focus), cz는 렌즈와 광학 필터 사이의 거리, Δcx는 렌즈의 광축으로부터 광학 필터의 개구부 중심까지의 거리이다.
예컨대, 일 예로, f=49.8mm, Z0=3000mm, cz=-10mm 및 Δcx=6mm를 가정할 때, 이미지 시프트와 객체 거리 사이의 관계는 도 5 및 도 6으로 표현될 수 있다.
도 5는 이미지 시프트를 개략적으로 보여주는 예이고, 도 6은 일 예에 따른 이미지 시프트와 객체 거리 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5 및 6로부터, 이미지 시프트로부터 객체 거리의 정보를 예측할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 개구부(500a)를 가지는 광학 필터(500)를 사용함으로써 비가시광 통과 영역을 가시광 통과 영역과 다르게 할 수 있고 이에 따라 가시광으로부터 얻어진 가시광 이미지와 비가시광으로부터 얻어진 비가시광 이미지 사이의 이미지 시프트를 구현하고 그로부터 객체 거리에 관한 정보를 얻을 수 있다.
이때 가시광은 광학 필터(500) 및 광학 필터(500)의 개구부(500a)를 모두 통과 가능하므로 광량의 손실 없이 이미지 센서에서 센싱되어 양호한 가시광 이미지를 얻을 수 있다. 즉 객체 거리에 관한 정보를 얻기 위한 기준 이미지를 얻기 위하여 적외광 또는 자외광과 같은 비가시광을 사용함으로써 가시광의 광량의 손실 없이 양호한 가시광 이미지를 얻을 수 있다.
만일 이와 다르게, 객체 거리에 관한 정보를 위한 기준 이미지를 얻기 위하여 가시광의 일부, 예컨대 적색광, 청색광 및/또는 녹색광을 사용하는 경우, 기준 이미지를 얻기 위한 별도의 색 필터가 사용될 수 있고 이 경우 색 필터에 의해 흡수, 반사 및/또는 차단되는 광량이 발생하여, 가시광의 광량이 손실될 수 있다.
이하 이미지 센서(100)의 일 예에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 이미지 센서는 복수의 화소로 이루어진 단위 화소 군(unit pixel group)이 행 및 열을 따라 반복적으로 배열된 매트릭스 형태의 화소 배열(pixel array)을 가진다.
상기 단위 화소 군은 가시광을 감지하는 적어도 하나의 화소(이하 '가시광 감지 화소'라 한다)와 비가시광 중 적어도 일부를 감지하는 화소(이하 '비가시광 감지 화소' 라 한다)를 포함한다.
도 7은 일 구현예에 따른 이미지 센서에서 단위 화소 군을 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 7을 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군(10)은 두 개의 행과 두 개의 열(2x2)로 배열된 화소 1(PX1), 화소 2(PX2), 화소 3(PX3) 및 화소 4(PX4)로 이루어진다. 화소 1(PX1), 화소 2(PX2), 화소 3(PX3) 및 화소 4(PX4) 중 세 개는 풀 컬러(full color)를 감지하기 위한 가시광 감지 화소일 수 있고 나머지 하나는 비가시광 중 적어도 일부를 감지하기 위한 비가시광 감지 화소일 수 있다. 그러나 가시광 감지 화소와 비가시광 감지 화소는 필요에 따라 추가되거나 감소될 수 있다.
일 예로, 화소 1(PX1), 화소 2(PX2) 및 화소 3(PX3)이 가시광 감지 화소이고 화소 4(PX4)가 비가시광 감지 화소인 경우, 화소 1(PX1), 화소 2(PX2) 및 화소 3(PX3)은 각각 가시광선 파장 영역 중 서로 다른 파장 영역의 광을 감지할 수 있다. 예컨대 가시광 감지 화소 중, 화소 1(PX1)은 약 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 가시광을 감지하는 화소일 수 있고, 화소 2(PX2)는 약 400nm 이상 500nm 미만에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 가시광을 감지하는 화소일 수 있고, 화소 3(PX3)은 약 580nm 초과 700nm 이하에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 가시광을 감지하는 화소일 수 있다.
예컨대 화소 1(PX1)은 녹색 광을 선택적으로 감지하는 녹색 화소일 수 있고 화소 2(PX2)는 청색 광을 선택적으로 감지하는 청색 화소일 수 있고 화소 3(PX3)는 적색 광을 선택적으로 감지하는 적색 화소일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 화소의 배열 및 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
비가시광 감지 화소인 화소 4(PX4)는 약 400nm 미만 또는 약 700nm 초과에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 자외광 또는 적외광을 선택적으로 감지하는 화소일 수 있다. 적외광은 상기 범위 내에서 예컨대 약 700nm 초과 내지 3㎛에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 800nm 내지 1500nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있다.
도 8은 일 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군을 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 9는 도 8의 이미지 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8 및 도 9에서는 설명의 편의를 위해 가시광 감지 화소를 녹색 화소(G), 청색 화소(B) 및 적색 화소(R)인 경우를 예시하고 비가시광 감지 화소를 적외광 감지 화소(I)인 경우를 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 8 및 도 9에서 예시한 녹색 화소(G), 청색 화소(B), 적색 화소(R) 및 적외광 감지 화소(I)의 배열 및 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(100)는 반도체 기판(110), 하부 절연층(60), 색 필터층(70), 상부 절연층(80) 및 적외광 광전 소자(90)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 실리콘 기판일 수 있으며, 광 감지 소자(50), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50)는 예컨대 광 다이오드(photodiode)일 수 있다.
광 감지 소자(50), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 예컨대 녹색 광 감지 소자(50G) 및 전송 트랜지스터는 녹색 화소(G)마다 집적되어 있을 수 있고 청색 광 감지 소자(50B) 및 전송 트랜지스터는 청색 화소(B)마다 집적되어 있을 수 있고 적색 광 감지 소자(50R) 및 전송 트랜지스터는 적색 화소(R)마다 집적되어 있을 수 있고 전하 저장소(55) 및 전송 트랜지스터는 적외광 감지 화소(I)마다 집적되어 있을 수 있다. 전하 저장소(55)는 후술하는 적외광 광전 소자(90)와 전기적으로 연결되어 있다.
녹색 광 감지 소자(50G), 청색 광 감지 소자(50B) 및 적색 광 감지 소자(50R)은 수평 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
광 감지 소자(50)는 빛을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있고, 전하 저장소(55)는 후술하는 적외광 광전 소자(90)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 광 감지 소자(50)의 하부에 위치할 수도 있다.
금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다. 하부 절연층(60)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 하부 절연층(60)은 전하 저장소(55)를 드러내는 트렌치를 가질 수 있다. 트렌치는 충전재로 채워져 있을 수 있다. 하부 절연층(60)은 생략될 수 있다.
하부 절연층(60) 위에는 색 필터 층(70)이 형성되어 있다. 색 필터 층(70)은 가시광 감지 화소에 형성될 수 있으며 각 가시광 감지 화소에 따라 가시광선 파장 영역 중 서로 다른 파장 영역의 광을 선택적으로 투과하는 색 필터가 형성될 수 있다. 일 예로 녹색 화소(G)에는 약 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 녹색 광을 선택적으로 투과하는 녹색 필터(70G)가 형성될 수 있고 청색 화소(B)에는 약 400nm 이상 500nm 미만에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 청색 광을 선택적으로 투과하는 청색 필터(70B)가 형성될 수 있고 적색 화소(R)에는 약 580nm 초과 700nm 이하에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 적색 광을 선택적으로 투과하는 적색 필터(70R)가 형성될 수 있다.
녹색 필터(70G)는 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시켜 녹색 광 감지 소자(50G)로 전달하고 청색 필터(70B)는 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시켜 청색 광 감지 소자(50B)로 전달하고 적색 필터(70R)는 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시켜 적색 광 감지 소자(50R)로 전달할 수 있다.
색 필터 층(70)은 경우에 따라 생략될 수 있다.
색 필터 층(70) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터 층(70)에 의한 단차를 제거하고 평탄화한다. 상부 절연층(80) 및 하부 절연층(60)은 패드를 드러내는 접촉구(도시하지 않음)와 전하 저장소(55)를 드러내는 접촉구(85)를 가진다.
상부 절연층(80) 위에는 적외광 광전 소자(90)가 형성되어 있다.
적외광 광전 소자(90)는 화소 전극(91), 적외광 흡수층(92) 및 공통 전극(93)을 포함한다.
화소 전극(91)과 공통 전극(93) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 예컨대 화소 전극(91)이 애노드이고 공통 전극(93)이 캐소드일 수 있다.
화소 전극(91)과 공통 전극(93)은 모두 투광 전극 또는 반투광 전극일 수 있다. 투광 전극 또는 반투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체로 만들어지거나 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 금속 박막 또는 금속 산화물이 도핑된 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 단일 층 또는 복수 층의 금속 박막일 수 있다.
적외광 흡수층(92)은 적외선 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 예컨대 근적외선 영역, 중간 적외선 영역 및 원적외선 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.
적외광 흡수층(92)은 예컨대 약 700nm 초과에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 700nm 초과 내지 3㎛에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 800nm 내지 1500nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 광을 선택적으로 흡수할 수 있다. 적외선 파장 영역을 제외한 영역의 광은 적외광 흡수층(92)을 그대로 통과할 수 있다.
적외광 흡수층(92)은 예컨대 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함할 수 있으며, 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체는 pn접합(pn junction)을 형성할 수 있다. 상기 p형 반도체 및 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 적외선 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 적외선 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하여 엑시톤(exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하여 광전 효과를 낼 수 있다.
상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 1종 이상의 유기 물질을 포함할 수 있다. 상기 유기 물질은 적외선 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않으며, 일 예로 상기 p형 반도체 및 상기 n형 반도체 중 적어도 하나는 퀴노이드 금속 착화합물(quinoid metal complex), 시아닌 화합물(cyanone compound), 임모늄 화합물(immonium compound), 디임모늄 화합물(diimmonium compound), 트리아릴메탄 화합물(triarylmethane compound), 디피로메텐 화합물(dipyrromethene compound), 디퀴논 화합물(diquinone compound), 나프토퀴논 화합물(naphthoquinone compound), 안트라퀴논 화합물(anthraquinone compound), 스퀘리륨 화합물(squarylium compound), 릴렌 화합물(ryleme compound), 프탈로시아닌 화합물(phthalocyanine compound), 나프탈로시아닌 화합물(naphthalocyanine compound), 퍼릴렌 화합물(perylene compound), 수쿠아레인(squaraine) 화합물, 보론 디피로메텐(boron-dipyrromethene) 화합물, 니켈-디티올 착화합물(nickel-dithiol complex), 메로시아닌(merocyanine), 디케토피롤로피롤(diketopyrrolopyrroles), 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 p형 반도체는 메로시아닌, 디케토피롤로피롤, 보론 디피로메텐 화합물, 나프탈로시아닌 화합물, 수쿠아레인 화합물, 이들의 유도체 또는 이들의 조합일 수 있고 상기 n형 반도체는 C60, C70, 티오펜, 이들의 유도체 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
적외광 흡수층(92)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수 있다. 적외광 흡수층(92)은 예컨대 진성층(intrinsic layer, I층), p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층, p형 층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.
진성층(I층)은 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체가 약 1:100 내지 약 100:1의 부피비로 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1:50 내지 50:1의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 10:1의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:1의 부피비로 포함될 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체가 상기 범위의 조성비를 가짐으로써 효과적인 엑시톤 생성 및 pn 접합 형성에 유리하다.
p형 층은 상기 p형 반도체를 포함할 수 있고, n형 층은 상기 n형 반도체를 포함할 수 있다.
적외광 흡수층(92)은 약 1nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 약 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 적외선 영역의 광을 효과적으로 흡수하고 정공과 전자를 효과적으로 분리 및 전달함으로써 광전 변환 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
적외광 흡수층(92)은 이미지 센서(100)의 전면(whole surface)에 형성될 수 있다. 이에 따라 이미지 센서의 전면에서 적외광을 흡수할 수 있어서 광 면적을 늘려 높은 흡광 효율을 가질 수 있다.
화소 전극(91), 적외선 흡수층(92) 및 공통 전극(93)은 적외광 광전 소자(90)를 형성한다. 즉 공통 전극(93) 측으로부터 빛이 입사되어 적외광 흡수층(92)에서 적외선 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하면 적외광 흡수층(92)에서 엑시톤이 생성될 수 있다. 엑시톤은 정공과 전자로 분리되고 분리된 정공은 화소 전극(91)과 공통 전극(93) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 화소 전극(91)과 공통 전극(93) 중 하나인 캐소드 측으로 이동하여 전류가 흐를 수 있게 한다. 분리된 전자 또는 정공은 화소 전극(91)을 통해 전하 저장소(55)에 모아질 수 있다.
공통 전극(93) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다. 집광 렌즈는 입사 광의 방향을 제어하여 광을 하나의 지점으로 모을 수 있다.
상술한 이미지 센서(100)는 가시광 감지 화소 위에 적외선 흡수층(92)을 배치함으로써 가시광 감지 화소로 유입되는 적외선 영역의 광을 미리 차단함으로써 별도의 적외선 여과 필터(IR filter)을 구비할 필요가 없다.
또한, 상술한 이미지 센서(100)는 적외광 감지 화소가 가시광 감지 화소와 분리됨으로써 적외광 광전 소자(90)와 전하 저장소(55) 사이의 적외광 신호 전달 구조가 가시광 감지 화소를 관통하지 않음으로써 구조 및 공정을 단순화할 수 있다. 만일 가시광 감지 화소 내에 적외광의 신호 전달 구조가 위치하는 경우 상기 신호 전달 구조를 위한 영역을 확보하기 위하여 색 필터의 면적이 줄어들어 각 화소의 개구율이 감소될 수 있고 공정이 복잡할 수 있으나, 본 구현예에서는 적외광 감지 화소를 별도로 둠으로써 가시광 감지 화소의 개구율을 충분히 확보할 수 있고 공정을 단순화할 수 있다.
본 구현예에서는 이미지 센서(100)의 일 예로, 가시광 이미지 센서(200)는 광 감지 소자를 포함하고 비가시광 이미지 센서(300)는 광전 소자를 포함하는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 가시광 이미지 센서(200)는 광 감지 소자, 광전 소자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고 비가시광 이미지 센서(300)는 광 감지 소자 또는 광전 소자를 포함할 수 있다.
도 10은 다른 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군을 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 10을 참고하면, 본 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군(20)은 전술한 구현예와 마찬가지로 두 개의 행과 두 개의 열(2x2)로 배열된 화소 1(PX1), 화소 2(PX2), 화소 3(PX3) 및 화소 4(PX4)로 이루어진다.
그러나 본 구현예에 따른 이미지 센서의 단위 화소 군(20)은 전술한 구현예와 달리, 화소 1(PX1), 화소 2(PX2), 화소 3(PX3) 및 화소 4(PX4) 중 적어도 하나의 화소는 나머지 화소들과 다른 면적을 가질 수 있다. 단위 화소 군(20)의 각 화소의 면적은 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
일 예로, 화소 1(PX1)은 화소 2(PX2), 화소 3(PX3) 및 화소 4(PX4)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
일 예로, 화소 2(PX2)와 화소 3(PX3)은 동일한 면적을 가질 수 있다.
일 예로, 화소 1(PX1)의 면적이 가장 클 수 있고 화소 2(PX2), 화소 3(PX3) 및 화소 4(PX4)의 면적이 동일할 수 있다.
일 예로, 화소 1(PX1)의 면적이 가장 클 수 있고 화소 2(PX2)와 화소 3(PX3)의 면적이 동일할 수 있고 화소 4(PX4)의 면적이 가장 작을 수 있다.
일 예로, 화소 1(PX1)의 면적이 가장 클 수 있고 화소 2(PX2)와 화소 3(PX3)의 면적이 가장 작을 수 있고 화소 4(PX4)의 면적이 화소 1(PX1)의 면적보다 작고 화소 2(PX2) 또는 화소 3(PX3)의 면적보다 클 수 있다.
일 예로, 화소 1(PX1)은 녹색 화소(G)일 수 있고 화소 2(PX2)는 청색 화소(B)일 수 있고 화소 3(PX3)은 적색 화소(R)일 수 있고 화소 4(PX4)는 가시광 감지 화소(I)일 수 있다.
일 예로, 녹색 화소(G)는 적색 화소(R), 청색 화소(B) 및 적외광 감지 화소(I)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
일 예로, 적색 화소(R)와 청색 화소(B)는 동일한 면적을 가질 수 있다.
일 예로, 녹색 화소(G)의 면적이 가장 클 수 있고 적색 화소(R), 청색 화소(B) 및 적외광 감지 화소(I)의 면적이 동일할 수 있다.
일 예로, 녹색 화소(G)의 면적이 가장 클 수 있고 적색 화소(R)와 청색 화소(B)의 면적이 동일할 수 있고 적외광 감지 화소(I)의 면적이 가장 작을 수 있다.
일 예로, 녹색 화소(G)의 면적이 가장 클 수 있고 적색 화소(R)와 청색 화소(B)의 면적이 가장 작을 수 있고 적외광 감지 화소(I)의 면적이 녹색 화소(G)의 면적보다 작고 적색 화소(R) 또는 청색 화소(B)의 면적보다 클 수 있다.
이와 같이 단위 화소 군(20)의 각 화소의 면적을 다르게 함으로써, 적외광 감지 화소(I)로 인해 가시광 감지 화소의 면적이 감소되더라도 가시광 감지 화소의 비율을 조절함으로써 가시광 감지 효율의 감소를 방지하고 고해상도 이미지 센서를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10, 20: 단위 화소 군
50: 광전 소자 55: 전하 저장소
60: 하부 절연층 80: 상부 절연층
70: 색 필터층 91: 화소 전극
92: 적외광 흡수층 93: 공통 전극
100: 이미지 센서
110: 반도체 기판
200: 가시광 이미지 센서
300: 비가시광 이미지 센서
400, 600: 렌즈
500: 광학 필름
500a: 개구부

Claims (20)

  1. 렌즈,
    상기 렌즈의 광축에 대하여 비대칭으로 위치하는 개구부를 가지며 가시광을 투과하고 비가시광 중 적어도 일부를 차단하는 광학 필터, 그리고
    상기 가시광을 감지하는 가시광 이미지 센서와 상기 비가시광 중 적어도 일부를 감지하는 비가시광 이미지 센서를 포함하는 이미지 센서
    를 포함하고,
    상기 가시광 이미지 센서는 상기 광학 필터 및 상기 광학 필터의 개구부를 통과한 가시광으로부터 가시광 이미지를 얻고,
    상기 비가시광 이미지 센서는 상기 광학 필터의 개구부를 통과한 비가시광으로부터 비가시광 이미지를 얻으며,
    상기 가시광 이미지와 상기 비가시광 이미지의 위치 차이로부터 객체의 거리 정보를 얻으며,
    상기 객체의 거리는 상기 가시 광선 이미지와 상기 비가시광 이미지 사이에 생기는 이미지 시프트와 객체의 거리와의 관계를 나타내는 다음 수식 1에 의해 계산되는 전자 장치.
    [수식 1]
    Figure 112021095734498-pat00012

    여기에서 Δx는 이미지 시프트, Z는 개체의 거리, f는 초점 길이, Z0은 초점면의 거리, cz는 렌즈와 광학 필터 사이의 거리, Δcx은 렌즈의 광축에서 광학 필터 개구부의 중심까지의 거리이다.
  2. 제1항에서,
    상기 비가시광 중 적어도 일부는 적외광 또는 자외광인 전자 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 개구부는 상기 렌즈의 광축에 대하여 어느 한쪽에 위치하는 전자 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 개구부는 원형 또는 다각형인 전자 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 광학 필터는 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 위치하는 전자 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 이미지 센서는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 광학 필터의 중심과 상기 개구부의 중심 사이의 거리는 상기 화소의 크기보다 큰 전자 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 가시광 이미지 센서와 상기 비가시광 이미지 센서는 적층되어 있는 전자 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 비가시광 이미지 센서는 상기 가시광 이미지 센서보다 상기 광학 필터에 가깝게 위치하는 전자 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 가시광 이미지 센서는
    청색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 청색광 검출 소자,
    녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 녹색광 검출 소자, 그리고
    적색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 적색광 검출 소자
    를 포함하는 전자 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 청색광 검출 소자, 상기 녹색광 검출 소자 및 상기 적색광 검출 소자는 각각 독립적으로 광 감지 소자 또는 광전 소자인 전자 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 청색광 검출 소자, 상기 녹색광 검출 소자 및 상기 적색광 검출 소자 중 적어도 하나는 광 감지 소자이고,
    상기 가시광 이미지 센서는 상기 광 감지 소자와 중첩하는 색 필터를 더 포함하는 전자 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 청색광 검출 소자, 상기 녹색광 검출 소자 및 상기 적색광 검출 소자 중 적어도 하나는 광전 소자이고,
    상기 광전 소자는
    서로 마주하는 한 쌍의 전극, 그리고
    상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하고 청색, 녹색 및 적색 중 어느 하나를 선택적으로 흡수하는 가시광 흡수층
    을 포함하는 전자 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 비가시광 이미지 센서는 적외광 또는 자외광을 선택적으로 감지 또는 흡수하는 비가시광 검출 소자이고,
    상기 비가시광 검출 소자는 광 감지 소자 또는 광전 소자인 전자 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 비가시광 검출 소자는 광전 소자이고,
    상기 광전 소자는
    서로 마주하는 한 쌍의 전극, 그리고
    상기 한 쌍의 전극 사이에 위치하고 적외광 또는 자외광을 선택적으로 흡수하는 비가시광 흡수층
    을 포함하는 전자 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 비가시광 흡수층은 적어도 1종의 유기 물질을 포함하는 전자 장치.
  17. 제10항에서,
    상기 이미지 센서는 행 및 열을 따라 반복적으로 배열되어 있는 복수의 단위 화소 군을 포함하고,
    상기 단위 화소 군은
    상기 비가시광 이미지 센서와 연결되어 있는 비가시광 화소,
    상기 청색광 검출 소자를 포함하거나 상기 청색광 검출 소자와 연결되어 있는 청색 화소,
    상기 녹색광 검출 소자를 포함하거나 상기 녹색광 검출 소자와 연결되어 있는 녹색 화소, 그리고
    상기 적색광 검출 소자를 포함하거나 상기 적색광 검출 소자와 연결되어 있는 적색 화소
    를 포함하는 전자 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 비가시광 화소는 적외광 화소 또는 자외광 화소인 전자 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 청색 화소, 상기 녹색 화소 및 상기 적색 화소 중 어느 하나는 나머지 화소들과 다른 면적을 가지는 전자 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 녹색 화소는 상기 청색 화소 및 상기 적색 화소보다 큰 면적을 가지는 이미지 센서.


KR1020150137742A 2015-09-30 2015-09-30 전자 장치 Active KR102374116B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150137742A KR102374116B1 (ko) 2015-09-30 2015-09-30 전자 장치
US15/183,857 US10341585B2 (en) 2015-09-30 2016-06-16 Electronic device
JP2016185497A JP7081900B2 (ja) 2015-09-30 2016-09-23 電子装置
EP16191155.7A EP3151542B1 (en) 2015-09-30 2016-09-28 Multispectral imaging device for range estimation
CN201610860226.8A CN107018294B (zh) 2015-09-30 2016-09-28 电子装置
US16/458,349 US10812738B2 (en) 2015-09-30 2019-07-01 Electronic device configured to reduce light loss of possible light image and obtain distance information of an object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150137742A KR102374116B1 (ko) 2015-09-30 2015-09-30 전자 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170038411A KR20170038411A (ko) 2017-04-07
KR102374116B1 true KR102374116B1 (ko) 2022-03-11

Family

ID=57345660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150137742A Active KR102374116B1 (ko) 2015-09-30 2015-09-30 전자 장치

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10341585B2 (ko)
EP (1) EP3151542B1 (ko)
JP (1) JP7081900B2 (ko)
KR (1) KR102374116B1 (ko)
CN (1) CN107018294B (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102374116B1 (ko) * 2015-09-30 2022-03-11 삼성전자주식회사 전자 장치
TWI577971B (zh) * 2015-10-22 2017-04-11 原相科技股份有限公司 雙孔徑測距系統
US11223781B2 (en) * 2017-08-21 2022-01-11 Sony Corporation Image-capturing apparatus and image-capturing method
KR102803852B1 (ko) * 2019-03-13 2025-05-02 삼성전자주식회사 센서 및 전자 장치
CN109856754A (zh) * 2019-03-29 2019-06-07 姜志清 一种镜头
JP7323787B2 (ja) * 2019-07-31 2023-08-09 日亜化学工業株式会社 照明装置及び赤外線カメラ付き照明装置
EP4266377A4 (en) * 2020-12-16 2024-05-08 Sony Semiconductor Solutions Corporation PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, LIGHT DETECTION APPARATUS, LIGHT DETECTION SYSTEM, ELECTRONIC DEVICE AND MOVING BODY
CN112788313B (zh) * 2020-12-25 2023-04-07 RealMe重庆移动通信有限公司 图像传感器、成像系统和终端
CN113570574B (zh) * 2021-07-28 2023-12-01 北京精英系统科技有限公司 一种场景特征检测的装置、搜索的装置及搜索的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288294A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびカメラ
JP2010123779A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Sony Corp 固体撮像装置および撮像装置
JP2012022308A (ja) * 2010-06-14 2012-02-02 Nikon Corp 撮像装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6098413A (ja) * 1983-11-02 1985-06-01 Canon Inc 合焦検出装置
US4843227A (en) * 1986-09-11 1989-06-27 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Focus detecting apparatus with both passive and active focus capability
US5724152A (en) * 1993-01-01 1998-03-03 Canon Kabushiki Kaisha Image reading apparatus and image processing apparatus for reading optical information of visible and non-visible light
JP2002084451A (ja) * 2000-09-11 2002-03-22 Minolta Co Ltd デジタル撮像装置、画像処理システム、記録媒体、およびデジタル撮像方法
JP4010779B2 (ja) * 2001-06-08 2007-11-21 ペンタックス株式会社 画像検出装置と絞り装置
US6636357B2 (en) * 2002-01-30 2003-10-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically variable optical filter
JP3770241B2 (ja) * 2003-03-04 2006-04-26 株式会社日立製作所 個人認証装置及び個人認証方法
US6870690B1 (en) 2003-09-09 2005-03-22 Cbc-America Dual-band lens
JP4882297B2 (ja) 2004-12-10 2012-02-22 ソニー株式会社 物理情報取得装置、半導体装置の製造方法
US8059344B2 (en) 2005-06-07 2011-11-15 Honeywell International Inc. Multi-band lens
JP5315574B2 (ja) 2007-03-22 2013-10-16 富士フイルム株式会社 撮像装置
JP2010528499A (ja) 2007-04-23 2010-08-19 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー カメラ位置を得るための中央絞り開口を備えた、単一レンズ、単一センサー３ｄ撮像装置
KR100858034B1 (ko) 2007-10-18 2008-09-10 (주)실리콘화일 단일 칩 활력 이미지 센서
GB2463480A (en) * 2008-09-12 2010-03-17 Sharp Kk Camera Having Large Depth of Field
US8706243B2 (en) * 2009-02-09 2014-04-22 Rainbow Medical Ltd. Retinal prosthesis techniques
CN101510007B (zh) * 2009-03-20 2011-01-05 北京科技大学 一种红外光图像与可见光图像实时摄取与自适应融合装置
CN101963334A (zh) * 2009-07-22 2011-02-02 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 移动灯具系统
CN103229509B (zh) 2010-02-19 2016-08-17 双光圈国际株式会社 处理多孔径像数据
JP2011197635A (ja) * 2010-02-25 2011-10-06 Sharp Corp 映像表示スクリーン、映像表示システム、及び盗撮用カメラの検出方法
US8408821B2 (en) 2010-10-12 2013-04-02 Omnivision Technologies, Inc. Visible and infrared dual mode imaging system
JP5906934B2 (ja) 2012-05-10 2016-04-20 株式会社ニコン 撮像装置および撮像方法
WO2014151093A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Sionyx, Inc. Three dimensional imaging utilizing stacked imager devices and associated methods
KR20140147376A (ko) 2013-06-19 2014-12-30 삼성전자주식회사 적층형 컬러-깊이 센서 및 이를 채용한 3차원 영상 획득 장치
KR102270705B1 (ko) 2013-12-06 2021-06-29 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이미지 센서
US10448871B2 (en) * 2015-07-02 2019-10-22 Masimo Corporation Advanced pulse oximetry sensor
KR102374116B1 (ko) * 2015-09-30 2022-03-11 삼성전자주식회사 전자 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288294A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびカメラ
JP2010123779A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Sony Corp 固体撮像装置および撮像装置
JP2012022308A (ja) * 2010-06-14 2012-02-02 Nikon Corp 撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107018294A (zh) 2017-08-04
US20190327428A1 (en) 2019-10-24
US10812738B2 (en) 2020-10-20
US20170094198A1 (en) 2017-03-30
EP3151542B1 (en) 2020-02-26
CN107018294B (zh) 2020-07-14
JP7081900B2 (ja) 2022-06-07
US10341585B2 (en) 2019-07-02
EP3151542A1 (en) 2017-04-05
JP2017069955A (ja) 2017-04-06
KR20170038411A (ko) 2017-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102410028B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102374116B1 (ko) 전자 장치
EP3522226B1 (en) Image sensors and electronic devices
KR102547655B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102632442B1 (ko) 이미지 센서 및 전자 장치
KR102491497B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102589216B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102718277B1 (ko) 이미지 센서 및 전자 장치
KR102282493B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102547654B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102313989B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20150017249A (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102491504B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20150930

PG1501 Laying open of application
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20200828

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20150930

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20210628

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20211214

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20220308

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20220308

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration