图像传感器及包括该图像传感器的相机模块的制作方法

本发明涉及一种图像传感器及包括该图像传感器的相机模块。

背景技术：

智能手机以及平板pc、笔记本电脑等移动通信终端基本地采用相机模块。

此外，最近公开了安装有两个镜头模块的双相机(dualcamera)，而这种双相机仅设计成单纯地将两个独立的相机模块并联地集合的形态。

这种方式是将两个独立的相机模块单纯地并联集合的形态，因此在缩小相机模块的大小时存在限制。

并且，在将拍摄于两个独立的相机模块的图像合成的情况下，在合成图像之前，必须进行以基准(reference)相机的图像为基准而将目标(target)相机的图像对齐的图像整合(imagerectification)过程。

这种图像整合技术需要较多的运算，因此在需要实时处理图像的应用中，会作用为不利因素。

技术实现要素：

根据本发明的一实施例的目的在于，提供一种能够容易实现基准(reference)图像的输出帧和目标(target)图像的输出帧的同步的图像传感器及包括此的相机模块。

并且，目的在于提供一种能够将基准(reference)图像和目标(target)图像容易地对齐的图像传感器及包括此的相机模块。

并且，目的在于提供一种能够配备多个像素阵列并缩小大小的图像传感器及包括此的相机模块。

根据本发明的一实施例的图像传感器及包括该图像传感器的相机模块可以包括：像素阵列部，包括多个像素阵列；数字信号处理部，对根据从所述多个像素阵列获取的数字信号而生成的图像进行图像处理(imageprocessing)。

根据本发明的一实施例的图像传感器可以包括：基板；像素阵列部，包括形成于所述基板的第一像素阵列及第二像素阵列；数字信号处理部，对根据从所述第一像素阵列获取的数字信号而生成的基准图像以及根据从所述第二像素阵列获取的数字信号而生成的目标图像进行图像处理。

根据本发明的一实施例的相机模块可以包括：多个镜头模块，以分别独立地拍摄被摄体的方式构成；壳体，收容所述多个镜头模块；图像传感器模块，结合于所述壳体，将通过所述多个镜头模块的光转换成电信号，其中，所述图像传感器模块包括：像素阵列部，包括对应于所述多个镜头模块的多个像素阵列；数字信号处理部，对根据从所述多个像素阵列获取的数字信号而生成的图像进行图像处理。

根据本发明的一实施例的图像传感器及包括此的相机模块能够容易实现基准(reference)图像的输出帧和目标(target)图像的输出帧的同步，并且可以容易地将基准(reference)图像和目标(target)图像对齐。

并且，可以在一个基板配备多个像素阵列并缩小大小。

附图说明

图1是示出根据本发明的一实施例的相机模块的立体图。

图2是根据本发明的一实施例的相机模块的分解立体图。

图3是根据本发明的一实施例的图像传感器的示意性构成图。

图4是示出根据本发明的一实施例的图像传感器的数字信号处理部的框图。

符号说明

10：壳体11：底座(base)

12：外壳21：第一镜头模块

23：第二镜头模块30：致动器

31a：第一磁体31b：第一线圈

33a：第二磁体33b：第二线圈

35：基板40：图像传感器模块

41：印刷电路基板50：图像传感器

200：像素阵列部210：第一像素阵列

220：第二像素阵列310：第一数字信号获取模块

320：第二数字信号获取模块311、321：像素阵列驱动部

312、322：采样部313、323：时钟信号生成部

314、324：基准电压生成部315、325：数字转换部

400：数字信号处理部410：同步部

420：图像处理部430：存储器

440：缓冲器450：距离信息生成部

460：输出接口

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。但是，本发明的思想并不局限于所提出的实施例。

例如，理解本发明的思想的本领域技术人员能够通过构成要素的添加、变更或删除而提出包含在本发明的思想范围内的其他实施例，而且这也将包含在本发明的思想范围内。

如果对关于方向的术语进行定义，则光轴方向表示以第一镜头模块21或第二镜头模块23为基准的上下方向。

图1是示出根据本发明的一实施例的相机模块的立体图，图2是根据本发明的一实施例的相机模块的分解立体图。

参照图1及图2，根据本发明的一实施例的相机模块包括可独立移动地构成的多个镜头模块21、23。

多个镜头模块可以是包括两个以上的镜头模块的含义。在本实施例中，以两个镜头模块(第一镜头模块及第二镜头模块)为基准而进行了说明，但是本发明的思想并不受限于镜头模块的数量。

根据本发明的一实施例的相机模块包括：第一镜头模块21和第二镜头模块23；收容第一镜头模块21和第二镜头模块23的壳体10；使第一镜头模块21和第二镜头模块23沿着光轴方向移动的致动器30；将通过第一镜头模块21及第二镜头模块23入射的光转换成电信号的图像传感器模块40。

第一镜头模块21和第二镜头模块23分别包括镜筒，并且各个镜筒可以具有圆筒形状以使拍摄被摄体的多个透镜被收容于内部。多个透镜沿着光轴而布置。

第一镜头模块21和第二镜头模块23以能够沿着光轴方向移动的方式收容于壳体10的内部。并且，第一镜头模块21和第二镜头模块23分别以能够独立地移动的方式构成。

第一镜头模块21和第二镜头模块23构成为具有互不相同的视角。

作为一例，第一镜头模块21和第二镜头模块23中的某一个的视角可构成为相对较宽(广角透镜)，而且另一个摄像头的视角可构成为相对较窄(长焦透镜)。

如上所述，设计成两个镜头模块的视角彼此不同，从而能够以多样的深度拍摄被摄体的图像。

此外，通过针对一个被摄体而利用两个图像(作为一例，合成)，从而可以生成高分辨率的图像或亮的图像，进而在低照度环境下也能够清楚地拍摄被摄体的图像。

此外，可以利用多个图像而实现3d图像，而且可以实现变焦功能。

壳体10将第一镜头模块21和第二镜头模块23全部收容，并且在壳体10的内部形成有两个移动空间，以使第一镜头模块21和第二镜头模块23能够分别独立地移动。

壳体10包括底座11以及与底座11结合的外壳12。

在底座11配备有两个光路径窗。因此，通过第一镜头模块21和第二镜头模块23的光可以分别通过两个光路径窗而被图像传感器接收。

外壳12与底座11结合，并且起到保护相机模块的内部构成部件的功能。

致动器30是使第一镜头模块21和第二镜头模块23分别沿着光轴方向移动的装置。

致动器30布置于第一镜头模块21及第二镜头模块23与壳体10之间，并且可以通过使第一镜头模块21和第二镜头模块23分别沿着光轴方向移动而调整焦距。

致动器30包括多个磁体31a、33a和多个线圈31b、33b，以使第一镜头模块21和第二镜头模块23独立地移动。

在电源被施加到多个线圈31b、33b的情况下，可以借助多个磁体31a、33a与多个线圈31b、33b之间的电磁影响力而使第一镜头模块21和第二镜头模块23分别沿着光轴方向移动。

在第一镜头模块21的一侧面贴附有第一磁体31a，在第二镜头模块23的一侧面贴附有第二磁体33a。

并且，第一线圈31b以沿着垂直于光轴方向的方向而与第一磁体31a相面对的方式布置，第二线圈33b以沿着垂直于光轴方向的方向而与第二磁体33a相面对的方式布置。

在壳体10贴附有基板35，第一线圈31b及第二线圈33b以基板35作为媒介而固定于壳体10。

一示例中，基板35贴附在壳体10的侧面中的具有更长的长度的面，并且在基板35的一面配备有第一线圈31b及第二线圈33b。

另外，在第一镜头模块21及第二镜头模块23与壳体10之间布置有引导各镜头模块21、23的移动的多个球(ball)部件b。

多个球部件b沿着光轴方向布置，并构成为在各个镜头模块21、23进行移动时滚动。

在基板35的另一面配备有用于对第一磁体31a及第二磁体33a产生垂直于光轴方向的引力的磁轭(yoke)。

因此，借助于第一磁体31a及第二磁体33a与磁轭之间的引力，多个球部件b可以维持与第一镜头模块21、第二镜头模块23及壳体10之间的接触状态。

磁轭可以是以沿着垂直于光轴方向的方向而与第一磁体31a及第二磁体33相面对的方式布置的一个磁轭。但是，不限于此，还可以将两个磁轭布置成与第一磁体31a及第二磁体33a分别对应。

图像传感器模块40是将通过第一镜头模块21和第二镜头模块23的光转换成电信号的装置。

一示例中，图像传感器模块40包括印刷电路基板41以及连接到印刷电路基板41的图像传感器50。

并且，图像传感器模块40还可以包括红外滤光器43a、43b。

红外滤光器43a、43b起到将通过各个镜头模块21、23而入射的光中的红外线区域的光阻挡的作用。

图像传感器50将通过各个镜头模块21、23而入射的光转换成电信号。为此，图像传感器50可以包括将通过各个镜头模块21、23而入射的光接收的多个像素阵列。一示例中，图像传感器50可以包括第一像素阵列210及第二像素这列220。

图3是根据本发明的一实施例的图像传感器的立体图。

参照图3，根据本发明的一实施例的图像传感器50包括基板100、像素阵列部200、数字信号获取部300及数字信号处理部400。

基板100可以是硅基板，并且在基板100可以形成有像素阵列部200、数字信号获取部300及数字信号处理部400。

在基板100的边缘位置区域可以配备有多个焊盘(pad)111，多个焊盘111将从外部施加的电源供应到图像传感器50，并且可以将图像传感器50电连接到主机(host)而传递数据及信号。

像素阵列部200包括多个像素阵列210、220。一示例中，像素阵列部200包括第一像素阵列210及第二像素阵列220。

第一像素阵列210及第二像素阵列220可以分别包括以矩阵形态布置的m(2以上的自然数)行n(2以上的自然数)列的多个像素，并且在多个像素可以分别配备有光电二极管(photodiode)。

第一像素阵列210及第二像素阵列220可以在基板100上相隔预定距离而布置。并且，第一像素阵列210及第二像素阵列220的多个像素中的对应的各个像素可以相隔预定距离而布置。

第一像素阵列210及第二像素阵列220中的一个可以是彩色(color)像素阵列，另一个可以是彩色像素阵列和单色(mono)像素阵列中的一个。彩色像素阵列可以是红色(red)、绿色(green)、蓝色(blue)形态的rgb格式的彩色像素阵列。

根据本发明的一实施例，第一像素阵列210和第二像素阵列220可以在一个硅基板100上通过利用相同掩膜(mask)的半导体工艺技术而制造。因此，第一像素阵列210及第二像素阵列220的对应的像素之间的相隔的距离可以恒定，并且可以减少针对水平/垂直(x轴及y轴方向)移动对齐(shiftalignment)及相对于z轴的旋转对齐(rotationalalignment)状态的工艺误差。

根据本发明的一实施例的图像传感器50可以相较于在现有的印刷电路基板(pcb)上制造的方式而减少工艺误差，据此，可以简化从像素阵列部200输出的信号的校准(calibration)过程，从而有效地减少在信号处理部400中的计算负荷。

数字信号获取部300可以与像素阵列部200相邻地布置而从像素阵列部200获取数字信号。

参照图3，示出了数字信号获取部300具有与像素阵列部200的第一像素阵列210及第二像素阵列220分别对应的两个数字信号获取模块310、320的情形，但是配备于数字信号获取部300的数字信号获取模块的数量可以与配备于像素阵列部200的像素阵列的数量对应地改变。

数字信号获取部300可以包括第一数字信号获取模块310及第二数字信号获取模块320。第一数字信号获取模块310可以将第一像素阵列210驱动而从第一像素阵列210获取对应于基准图像的数字信号，第二数字信号获取模块320可以将第二像素阵列220驱动而从第二像素阵列220获取对应于目标图像的数字信号。

第一数字信号获取模块310可以包括像素阵列驱动部311、采样部312、时钟信号生成部313、基准电压生成部314及数字转换部315，而且第二数字信号获取模块320可以包括像素阵列驱动部321、采样部322、时钟信号生成部323、基准电压生成部324及数字转换部325。

第一数字信号获取模块310与第二数字信号获取模块320的构成及操作类似，因此以下将省略针对相同或重复的第二数字信号获取模块320的说明，并以第一数字信号获取模块310为中心而进行说明。

像素阵列驱动部311可以包括行驱动部311a及列驱动部311b。行驱动部311a可以在第一像素阵列210的以矩阵形态布置的多个像素中选择沿着行方向布置的像素，从而驱动被选择的行方向的像素。列驱动部311b可以在第一像素阵列210的以矩阵形态布置的多个像素中选择沿着列方向布置的像素，从而驱动被选择的列方向的像素。被行驱动部311a及列驱动部311b选择的第一像素阵列210的像素的光电二极管可以输出电压。

采样部312可以将第一像素阵列210的输出信号采样。采样部312可以将第一像素阵列210的光电二极管的输出电压采样，并且采样部312可以配备相关双采样(cds，correlateddoublesampling)电路，所述相关双采样电路用于将从第一像素阵列210的光电二极管输出的电压采样。并且，采样部312可以包括放大电路，所述放大电路用于将从cds电路采样的光电二极管的输出电压放大。

时钟信号生成部313可以向像素阵列驱动部311及采样部312提供时钟信号。时钟信号生成部313可以包括：锁相回路(phaselockedloop，ppl)，由从外部输入的时钟信号生成内部时钟信号；时序产生器(timinggenerator,t/g)回路，用于控制第一像素阵列210的多个像素各自的光电二极管的曝光时间时序(timing)、重置(reset)时序、读取时序及帧输出时序。像素阵列驱动部311及采样部312可以根据从时钟信号生成部313施加的时钟信号而将第一像素阵列210的曝光及采样时序设置及控制。

基准电压生成部314可以生成供应到像素阵列驱动部311及采样部312的基准电压。一示例中，基准电压生成部314可以利用通过焊盘111而从外部施加的电源来生成基准电压。

数字转换部315可以包括模拟-数字转换器(analog-to-digitalconverter，adc)，并将从采样部312输出的模拟信号转换成数字信号而生成基准图像(referenceimage)。并且，与此类似地，第二数字信号获取模块320的数字转换部325可以将从采样部322采样的光电二极管的输出电压转换成数字信号而生成目标图像(targetimage)。基准图像由从第一像素阵列210获取的多个数字信号构成，目标图像由从第二像素阵列220获取的多个数字信号构成。

在数字转换部315、325生成的基准图像和目标图像可以被提供到数字信号处理部400。

数字信号处理部400可以对由从数字信号获取部300提供的数字信号构成的图像进行图像处理(imageprocessing)。

一示例中，数字信号处理部400可以对由从第一数字信号获取模块310提供的数字信号构成的基准图像以及由从第二数字信号获取模块320提供的数字信号构成的目标图像进行图像处理(imageprocessing)。

数字信号处理部400可以使基准图像的输出帧和目标图像的输出帧同步。

一示例中，第一像素阵列210和第二像素阵列220可以通过配备于数字信号处理部400的同步模块而被控制成暴露时间的开始和结束同步。因此，能够实现线同步(linesync)、帧同步(framesync)。

即，各个像素阵列210、220的对应的线在相同的时间开始曝光并在相同的时间结束曝光，并且相同的线在相同的时间被读取，并通过同步模块而被传输到信号处理器模块。因此，可以容易实现基准图像的输出帧和目标图像的输出帧的同步。

并且，数字信号处理部400使同步的基准图像和目标图像对齐之后，可以将对齐的基准图像和目标图像传递给主机，并且可以利用对齐的基准图像和目标图像而生成距离信息。

根据本发明的一实施例的图像传感器50，可以将从各个数字信号获取模块310、320提供的数字信号在一个数字信号处理部400进行处理。

因此，根据本发明的一实施例的图像传感器50可以配备多个数字信号处理部，从而能够相比于分别独立地处理数字信号的情形而减少消耗的电力。

另外，数字信号处理部400可以布置于第一像素阵列210和第二像素阵列220之间。

一示例中，第一像素阵列210及第二像素阵列220在基板100上相隔预定距离而布置，并且数字信号处理部400可以布置于第一像素阵列210和第二像素阵列220之间的空间。

因此，相比于多个数字信号处理部配备于第一像素阵列210与第二像素阵列220之间的空间的情形，可以缩小第一像素阵列210和第二像素阵列220之间的相隔的距离，并且据此而可以容易地合成从两个像素阵列210、220获取的图像。

并且，根据本发明的一实施例的图像传感器50可以配备多个像素阵列210、220并减少图像传感器50的整体大小，因此有利于小型化。

图4是示出根据本发明的一实施例的图像传感器的数字信号处理部的框图。

参照图4，根据本发明的一实施例的数字信号处理部400可以包括：同步部410、图像处理部420、存储器430、缓冲器440、距离信息生成部450及输出接口460。

同步部410可以通过控制而使在第一像素阵列210的多个像素及第二像素阵列220的多个像素中的对应的一对的像素所配备的发光二极管的暴露时间点及时间相同，并且可以在同一时间点读取从配备于一对像素的光电二极管生成的数字信号。其中，对应的一对像素指矩阵形态的多个像素中的位于彼此相同的排列的一对像素。

例如，同步部410将第一像素阵列210的4行及4列像素的光电二极管及第二像素阵列220的4行及4列像素的光电二极管的暴露时间点及时间相同地控制，并且可以在同一时间点读取从第一像素阵列210的4行及4列像素的光电二极管及第二像素阵列220的4行及4列像素的光电二极管生成的数字信号。

并且，同步部410可以将从多个数字转换部315、325传递的基准图像和目标图像同步。例如，同步部410可以在将基准图像和目标图像的数字信号读取之后，在数字信号之间不同步的情况下，利用行消隐(lineblanking)区间而实现数字信号的同步。

例如，可以在将第一像素阵列210及第二像素阵列220的像素线(pixelline)全部读取之后，针对两个像素阵列210、220之间的帧不同步的部分，添加或删除行消隐(lineblanking)而实现两个像素阵列210、220之间的帧同步。

以往需要将用于这种帧同步的额外的引脚(pin)连接到图像传感器，并且需要在主机进行作为额外的同步过程的软件处理。在主机中进行的这种同步过程需要用于帧的同步的延迟时间，因此不适于要求实时图像合成或距离信息计算的应用领域。

但是，根据本发明的一实施例的图像传感器50可以通过同步部410而使基准图像和目标图像同步，因此可以在合成基准图像和目标图像的主机中消除用于实现图像的帧同步的延迟时间。并且，可以通过消除延迟时间而在拍摄移动的被摄体的情况下防止发生运动模糊(motionblur)。

图像处理部420可以以基准图像为基准而将目标图像对齐。

第一像素阵列210和第二像素阵列220相隔预定距离而布置，因此需要在拍摄到的图像中将相对于基准图像的目标图像的垂直/水平方向的位置对齐，并且在发生图像的旋转的情况下需要补偿该旋转，并且需要进行将两个图像的失真相同地补偿的图像处理。

这种图像整合技术要求较多的运算，因此在要求实时图像处理的应用中作用为不利因素。但是，在本发明中，如下所述地在图像处理部中以基准图像为基准而将目标图像对齐，因此可以将图像整合处理最小化。

另外，图像处理部420可以包括自动曝光(ae:autoexposure)调节部、自动白平衡(awb:autowhitebalance)调节部、自动对焦(af:autofocus)部及镜头阴影失真补偿(lsc:lensshadingcorrection)部。

一示例中，可以对从单色(mono)像素阵列输出的图像应用自动曝光(ae)调节功能。图像处理部420可以执行自动曝光(ae)调节而将具有适当的亮度的图像传输到主机。主机可以接收具有适当的亮度的图像，因此可以消除用于图像合成处理的预处理(pre-processing)过程，并且据此可以大幅减少计算负荷。

并且，可以对从单色(mono)像素阵列输出的图像应用自动对焦(af)及镜头阴影失真补偿(lsc)功能。

存储器430可以包括：配备驱动图像传感器50时所需的固件(firmware)的只读存储器(rom：readonlymemory)、图像处理运算所需的随机存取存储器(ram：randomaccessmemory)、用于记录校准(calibration)信息的一次性可编程(otp：one-timeprogrammable)存储器。

在图像对齐过程中要求的相对于基准图像的目标图像的俯仰角(pitch)、偏航角(yaw)、翻滚角(roll)旋转量和彼此垂直的三个轴(如x轴、y轴、z轴)的偏移(shift)量可以在制造过程中作为校准信息(calibrationdata)而记录于otp存储器。图像处理部420可以在图像对齐运算过程中使用存储于存储器430的校准信息。

即，在图像传感器50的制造过程中，与基准图像比较而测量目标图像的俯仰角(pitch)、偏航角(yaw)、翻滚角(roll)旋转量和x轴、y轴、z轴偏移(shift)量，这些信息可以作为用于图像对齐的校准信息(calibrationdata)而存储于存储器430。

上文中说明的图像处理部420可以利用存储于存储器430的校准信息，以基准图像为基准而将目标图像对齐。

在根据本发明的一实施例的图像传感器50中，由于用于图像的对齐的信息在制造过程中预先存储于存储器430，并且在图像处理部420以基准图像为基准而将目标图像对齐，所以能够大幅减少图像整合处理所需的时间及计算负荷。

并且，存储器430可以存储用于镜头阴影失真补偿(lsc:lensshadingcorrection)功能的校准(calibration)数据、用于执行自动对焦(af:autofocus)的校准(calibration)数据、测量用于执行自动白平衡(awb:autowhitebalance)的rgb格式彩色像素阵列的像素灵敏度比的校准(calibration)数据。用于镜头阴影失真校准(lsc:lensshadingcorrection)的校准(calibration)数据及自动对焦(af:autofocus)校准(calibration)数据可以应用于基准图像及目标图像。用于执行自动白平衡(awb:autowhitebalance)的补偿(calibration)数据可以应用于从彩色像素阵列输出的图像。

缓冲器440可以将从图像处理部420输出的对齐的基准图像和目标图像缓冲(buffering)而输出到距离信息生成部450。

距离信息生成部450可以利用对齐的基准图像和目标图像而生成相机模块和被摄体的距离信息，并且距离信息生成部450可以将所生成的距离信息通过输出接口460而传递给主机。

根据本发明的一实施例的图像传感器50利用同步的基准图像和目标图像而执行图像对齐，并利用对齐的基准图像和目标图像而计算距离信息，因此可以在主机消除图像的对齐或距离信息的计算所需要的附加的运算负荷。

输出接口460可以将从距离信息生成部450生成的距离信息输出到主机，除此之外，可以将从图像处理部420传递的基准图像和目标图像输出到主机。

通过以上的实施例，根据本发明的一实施例的图像传感器及包括该图像传感器的相机模块中，能够容易地实现基准(reference)图像的输出帧和目标(target)图像的输出帧的同步，并且可以容易地将基准(reference)图像和目标(target)图像对齐。

并且，可以在一个基板配备多个像素阵列，同时也能够缩小大小。

上文中，以根据本发明的实施例为基准而对本发明的构成及特征进行了说明，但是本发明并不局限于此，本发明所属的技术领域的技术人员将明确理解在本发明的思想和范围内可以实现多样的变更或变形，因此，上述的变更或变形属于权利要求书的范围内。