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KR20180016125A - Light sensor module - Google Patents

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KR20180016125A
KR20180016125A KR1020160100130A KR20160100130A KR20180016125A KR 20180016125 A KR20180016125 A KR 20180016125A KR 1020160100130 A KR1020160100130 A KR 1020160100130A KR 20160100130 A KR20160100130 A KR 20160100130A KR 20180016125 A KR20180016125 A KR 20180016125A
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sensor module
light receiving
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권성원
이종묵
이태영
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(주) 솔
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Abstract

The present invention relates to a light sensor module and, more specifically, relates to a light sensor module which is configured to more effectively absorb light incident in a specific direction. According to the present invention, light incident in an undesired direction is blocked to reduce interference caused by unnecessary light for only light having high reliability to be detected as an electric signal in a light receiving unit of the light sensor module. Moreover, in accordance with an appropriate arrangement position of the light receiving unit, light receiving efficiency of each light receiving unit is improved to minimize a loss of light arriving at the whole light receiving units. Therefore, an electric signal having high reliability can be detected.

Description

광센서 모듈{LIGHT SENSOR MODULE}Optical sensor module {LIGHT SENSOR MODULE}

본 발명은 광센서 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 특정한 방향으로 입사하는 빛을 보다 효율적으로 흡수하도록 구성된 광센서 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an optical sensor module, and more particularly, to an optical sensor module configured to more efficiently absorb light incident in a specific direction.

광센서는 빛을 전기적 신호로 바꾸어주는 장치이다. 주로 광학 영상의 강약과 색채를 감지하여 디지털 영상 데이터로 변환해주는 장치에 이용된다. 특히 영상 및 이미지의 저장 및 전송, 재상을 위한 전자부품으로 응용 가능하고, 구체적으로 휴대전화 카메라 및 디지털 카메라 등의 핵심 부품으로 이용된다. 광센서 모듈은 주요 응용분야인 영상 및 이미지 신호처리에도 이용되는데, 이때에는 이미지 센서로도 불린다.Optical sensors are devices that convert light into electrical signals. It is mainly used for devices that detect intensity and color of optical images and convert them into digital image data. Especially, it can be applied as an electronic component for storage and transmission of video and image, and for recycling. Specifically, it is used as a core component of a cellular phone camera and a digital camera. The optical sensor module is also used for image and image signal processing, which is also called an image sensor.

최근 광센서는 상기한 카메라 등의 핵심 부품으로만 이용되는 것이 아니라, 바이오 광반응 측정 기기, 렌즈프리 현미경, 면역크로마토그래피의 광반응 측정을 이용한 체외 진단 기기, 헬스케어용 생체신호 측정기 등 다양한 분야에서 그 쓰임을 넓혀가고 있다. 하지만 위와 같은 바이오 분야에서는 영상 및 이미지 신호를 획득하는 센서로서의 역할 보다는 바이오 광반응을 측정하여 각각의 픽셀이 신호를 처리 및 분석하는 역할을 수행하고 있으므로 광센서로 명명되는 것이 적당하다.Recently, optical sensors are used not only as core components of the above-mentioned cameras but also in various fields such as bio-photoreactivity measurement devices, lens-free microscopes, in vitro diagnostic devices using optical reaction measurement of immunochromatography, and bio- Is expanding its use. However, in the above-mentioned biotechnology field, it is appropriate to name the optical sensor because it plays a role of processing and analyzing signals of each pixel by measuring bio-photoreaction rather than acting as a sensor for acquiring image and image signals.

영상 및 이미지 처리 분야에 사용되는 이미지 센서는, 크게 CCD(charge coupled device)와 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서로 구분된다. 그 중에서 CMOS 이미지 센서란, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS)를 이용한 센서로서 처리속도가 빠르고 소비전력이 낮으며, 생산 단가도 낮고 논리 회로를 동일 제조 공정에 짜 넣을 수 있고 온칩(on-chip)화 하여 통합하기 쉽다는 특징이 있다. 2. Description of the Related Art Image sensors used in the field of image and image processing are roughly divided into CCD (charge coupled device) and CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensors. Among them, CMOS image sensor is a sensor using CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technology, which has a high processing speed, low power consumption, low production cost, and can incorporate a logic circuit in the same manufacturing process, And is easy to integrate.

종래 CMOS 이미지 센서 모듈은 외부의 광학 렌즈, 필터, 그리고 마이크로 렌즈(micro lens)와 수광(受光)부를 포함하는 CMOS 이미지 센서 등으로 구성되어 있다. Conventionally, a CMOS image sensor module includes an external optical lens, a filter, and a CMOS image sensor including a micro lens and a light receiving part.

외부의 광학 렌즈와 CMOS 이미지 센서의 마이크로 렌즈는 외부 광원의 빛을 집광하며, 집광된 빛은 수광부에 입사된다. 입사된 빛이 수광부에서 전기적 신호로 변환되고 수광부에 구비되거나 혹은 별도로 형성된 전자회로 등을 통해 검출된다.The external optical lens and the micro lens of the CMOS image sensor condense the light of the external light source, and the condensed light enters the light receiving unit. The incident light is converted into an electrical signal at the light receiving portion and is detected at the light receiving portion or through an electronic circuit formed separately.

그러나 위와 같은 경우, 외부 광학렌즈에서 집광된 빛으로 인하여 이미지 센서 중심에 있는 수광부에 입사되는 광량과, 이미지 센서 양단에 위치하는 수광부에 입사되는 광량에 차이가 발생하게 된다. However, in the above case, there is a difference between the amount of light incident on the light-receiving unit located at the center of the image sensor and the amount of light incident on the light-receiving unit located at both ends of the image sensor due to the light condensed by the external optical lens.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 외부 광학렌즈에서 집광된 빛이 입사하는 광 경로 상에 마이크로 렌즈와 수광부를 배치하였다. 집광된 빛의 광 경로 상에 마이크로 렌즈 또는 수광부를 배치하면, 상기 마이크로 렌즈나 수광부는 수평 방향으로는 비등간격으로 배열될 수밖에 없었다. In order to solve the above problems, a microlens and a light receiving unit are conventionally disposed on a light path through which light condensed by an external optical lens is incident. When the microlens or the light receiving unit is disposed on the light path of the condensed light, the microlens and the light receiving unit have to be arranged at a boiling interval in the horizontal direction.

하지만 바이오 광반응 측정 분야 및 체외 진단 분야에서 이용되는 광센서 모듈에서는 바이오 광반응이 광센서 모듈에 근접하여 발생하므로(즉, 광원이 광 센서 모듈과 매우 근접하므로), 빛을 집광하는 외부 광학렌즈가 불필요하게 되었다. 따라서 바이오 광반응 측정을 위한 광센서 모듈에서는 외부 광학렌즈를 제거할 수 있다. However, in the optical sensor module used in the field of bio photoreactivity measurement and in the field of in vitro diagnostics, the biooptic reaction occurs close to the optical sensor module (i.e., the light source is very close to the optical sensor module) . Therefore, the external optical lens can be removed in the optical sensor module for bio-photoreaction measurement.

다만, 상술한 광센서 모듈에서도 외부 광학렌즈의 부존재로 인하여, 외부 광원의 빛이 수광부로 입사하는 각도에 따라 광센서 중심의 수광부와 광센서 양단의 수광부에서 흡수되는 각각의 광량에는 차이가 존재할 수 밖에 없었다. 또한 특정한 바이오 광반응 외에 필요치 않는 외부 잡광에 의하여 광센서 모듈의 각각의 수광부의 광반응 특성이 달라지는 문제도 발생하게 되었다.However, due to the absence of the external optical lens, there may be a difference in the amount of light absorbed by the light receiving portion at the center of the optical sensor and the light receiving portion at both ends of the optical sensor, depending on the angle at which the light of the external light source enters the light receiving portion. There was nothing. In addition, there is also a problem that the photoreaction characteristics of the respective light receiving portions of the optical sensor module are varied by external light that is not needed in addition to a specific bioptic reaction.

결과적으로, 바이오 광반응 측정 분야 및 체외 진단 분야에서 이용되는 종래 광센서 모듈에 있어서는, 위와 같은 수광부의 광 반응 특성의 차이로 인해 전기신호 검출의 오류가 발생하게 되어 측정 정확도가 급격히 저하되는 문제점이 발생하게 된다.As a result, in the conventional optical sensor module used in the field of bio-photoreactivity measurement and in vitro diagnostics, there is a problem that the error of the electrical signal detection occurs due to the difference in the optical reaction characteristics of the light receiving unit, .

한국 공개특허 제10-2004-0060509호 (공개일자 2004. 07. 06)Korean Patent Laid-Open No. 10-2004-0060509 (Published Date 2004. 07. 06)

상술한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명은 특정 각도로 입사되는 빛만을 통과시켜 원치 않는 빛이 수광부로 흡수되는 것을 차단하기 위한 광 선택부를 가지는 광센서 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to overcome the above-described problems, it is an object of the present invention to provide an optical sensor module having a light selection unit for passing only light incident at a specific angle to block unwanted light from being absorbed into a light receiving unit.

또한, 광센서 모듈의 수광부를 적절히 배열함으로써 광센서 모듈의 중심과 양단 각각에 입사되는 광량의 차이를 줄일 수 있는 광센서 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an optical sensor module capable of reducing a difference in amount of light incident on the center and both ends of the optical sensor module by appropriately arranging the light receiving portions of the optical sensor module.

상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 광센서 모듈은 빛이 입사되는 렌즈 어레이; 및 상기렌즈 어레이를 통과하는 빛을 흡수하는 수광부 어레이;를 포함하고, 상기 수광부 어레이는 복수의 수광부를 포함하는 적어도 하나의 수광부 집합을 포함하고, 상기 수광부 집합에 속하는 수광부는 인접 수광부로부터 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical sensor module including: a lens array in which light is incident; And a light receiving portion array for absorbing light passing through the lens array, wherein the light receiving portion array includes at least one light receiving portion set including a plurality of light receiving portions, and the light receiving portions belonging to the light receiving portion set are arranged at equal intervals from the adjacent light receiving portions It is preferable that they are spaced apart from each other.

제 1 방향으로 입사되는 빛은 통과시키고 제 2 방향으로 입사되는 빛은 차단하는 광 선택부를 더 포함하고, 상기 렌즈 어레이에 입사되는 빛은 상기 광 선택부를 통과하여 상기 렌즈 어레이에 입사되는 것을 특징으로 한다.And a light selection unit for passing light incident in the first direction and blocking light incident in the second direction, wherein light incident on the lens array passes through the light selection unit and is incident on the lens array do.

상기 렌즈 어레이에 입사되는 빛의 광 경로에 볼록렌즈가 배치되지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that the convex lens is not disposed in the optical path of the light incident on the lens array.

상기 광 선택부는, 상기 광 선택부에 입사하는 빛의 입사각에 따라 상기 빛의 투과스펙트럼이 상이한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 광 선택부는 상기 제 2 방향으로 입사되는 빛의 투과를 차단하는 광 차단 구조를 포함하고, 광 차단 구조에는 빛을 흡수하는 흡광물질이 도포되거나, 혹은 빛을 반사하는 반사체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 광 선택부는 상기 광 선택부에 수직으로 입사되는 빛은 차단한다.And the light selection unit is characterized in that a transmission spectrum of the light is different according to an incident angle of light incident on the light selection unit. Also, the light selecting unit may include a light shielding structure for blocking transmission of light incident in the second direction, and a light absorbing material for absorbing light may be applied to the light shielding structure, or a reflector for reflecting light may be formed . The light selection unit blocks light incident perpendicularly to the light selection unit.

상기 수광부는, 상기 렌즈의 수직 하단에서 수학식 1의 d만큼 수평방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는데, 상기 수학식 1인 d = Htanθ에서 상기 H는 상기 렌즈 어레이와 상기 수광부 어레이 사이의 거리, 상기 θ는 상기 렌즈 어레이에 제 1 방향으로 입사되는 빛의 입사각이다.Wherein the light receiving unit is disposed horizontally spaced apart from the vertical bottom of the lens by d of Equation 1, where H is the distance between the lens array and the light receiving unit array at d = H tan θ, , And [theta] is an incident angle of light incident on the lens array in the first direction.

상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 광센서 모듈은 빛이 입사되는 렌즈 어레이; 및 상기렌즈 어레이를 통과하는 빛을 흡수하는 수광부 어레이;를 포함하고, 상기 수광부 어레이는 복수의 수광부를 포함하는 적어도 하나의 수광부 집합을 포함하고, 상기 수광부 집합에 속하는 수광부는 인접 수광부로부터 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical sensor module including: a lens array in which light is incident; And a light receiving portion array for absorbing light passing through the lens array, wherein the light receiving portion array includes at least one light receiving portion set including a plurality of light receiving portions, and the light receiving portions belonging to the light receiving portion set are arranged at equal intervals from the adjacent light receiving portions It is preferable that they are spaced apart from each other.

제 1 방향으로 입사되는 빛은 통과시키고 제 2 방향으로 입사되는 빛은 차단하는 광 선택부를 더 포함하고, 상기 렌즈 어레이에 입사되는 빛은 상기 광 선택부를 통과하여 상기 렌즈 어레이에 입사되는 것을 특징으로 한다.And a light selection unit for passing light incident in the first direction and blocking light incident in the second direction, wherein light incident on the lens array passes through the light selection unit and is incident on the lens array do.

상기 렌즈 어레이에 입사되는 빛의 광 경로에 볼록렌즈가 배치되지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that the convex lens is not disposed in the optical path of the light incident on the lens array.

상기 광 선택부는, 상기 광 선택부에 입사하는 빛의 입사각에 따라 상기 빛의 투과스펙트럼이 상이한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 광 선택부는 상기 제 2 방향으로 입사되는 빛의 투과를 차단하는 광 차단 구조를 포함하고, 광 차단 구조에는 빛을 흡수하는 흡광물질이 도포되거나, 혹은 빛을 반사하는 반사체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 광선택부는 상기 광선택부에 수직으로 입사되는 빛은 차단한다.And the light selection unit is characterized in that a transmission spectrum of the light is different according to an incident angle of light incident on the light selection unit. Also, the light selecting unit may include a light shielding structure for blocking transmission of light incident in the second direction, and a light absorbing material for absorbing light may be applied to the light shielding structure, or a reflector for reflecting light may be formed . The light selection unit blocks light incident perpendicularly to the light selection unit.

상기 수광부는, 상기 렌즈의 수직 하단에서 수학식 1의 d만큼 수평방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는데, 상기 수학식 1인 d = Htanθ에서 상기 H는 상기 렌즈 어레이와 상기 수광부 어레이 사이의 거리, 상기 θ는 상기 렌즈 어레이에 제 1 방향으로 입사되는 빛의 입사각이다.Wherein the light receiving unit is disposed horizontally spaced apart from the vertical bottom of the lens by d of Equation 1, where H is the distance between the lens array and the light receiving unit array at d = H tan θ, , And [theta] is an incident angle of light incident on the lens array in the first direction.

도 1은 볼록렌즈가 형성되어 있는 종래 CMOS 이미지 센서 모듈을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼록렌즈가 형성되어 있지 않은 이미지 센서를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 선택부에서 입사각에 따른 빛의 투과성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 선택부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈에서 패턴을 가지는 입사각 확인부를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a conventional CMOS image sensor module having a convex lens formed thereon.
2 is a view showing an image sensor in which a convex lens is not formed according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating an optical sensor module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the transmittance of light according to an incident angle in the optical selection unit according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 is a diagram illustrating a light selection unit according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing an optical sensor module according to another embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating an incident angle checker having a pattern in an optical sensor module according to another embodiment of the present invention.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 통상의 기술자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Thus, although not explicitly described or shown herein, one of ordinary skill in the art can invent various devices that implement the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention. It is also to be understood that all conditional terms and examples recited in this specification are, in principle, explicitly intended only for the purpose of enabling the inventive concept to be understood, and not to be construed as limited to such specifically recited embodiments and conditions .

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: .

또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In the following description, a detailed description of known technologies related to the present invention will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.

도 1은 볼록렌즈가 형성되어 있는 종래의 CMOS 이미지 센서 모듈(100)을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional CMOS image sensor module 100 having a convex lens formed thereon.

도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 CMOS 이미지 센서 모듈(100)은 외부 광학렌즈부(11), IR 필터부(12), 이미지 센서(13) 및 기판(14)을 포함할 수 있다.1, the conventional CMOS image sensor module 100 may include an external optical lens unit 11, an IR filter unit 12, an image sensor 13, and a substrate 14. As shown in FIG.

외부 광학렌즈부(11)는 CMOS 이미지 센서 모듈(100)의 최상부에 배치되어 CMOS 이미지 센서 모듈(100)의 외부로 노출되어 있다. The external optical lens unit 11 is disposed at the top of the CMOS image sensor module 100 and exposed to the outside of the CMOS image sensor module 100.

상기 외부 광학렌즈부(11)는 볼록렌즈로 되어 있기 때문에 상기 CMOS 이미지 센서 모듈(100) 외부에 있는 광원으로부터 빛이 입사되면, 상기 빛을 집광하게 된다.Since the external optical lens unit 11 is a convex lens, when light is incident from a light source outside the CMOS image sensor module 100, the light is condensed.

IR 필터부(12)는 외부 광학렌즈부(11)의 하부에 배치되며 외부 광학렌즈부(11)를 통과한 빛에 포함되어 있는 적외선을 차단한다.The IR filter unit 12 is disposed below the external optical lens unit 11 and blocks infrared rays contained in light passing through the external optical lens unit 11. [

이미지 센서(13)는 IR 필터부(12) 하부에 배치되며, IR 필터부(12)를 통과한 빛을 수광하여 전기신호로 변환한다. The image sensor 13 is disposed under the IR filter unit 12 and receives light passing through the IR filter unit 12 and converts the light into an electric signal.

기판(14)의 상측에는 이미지 센서(13)가 실장되어 있다. 상기 기판(14)은 상기 이미지 센서(13)와 전기적으로 연결된다. 상기 기판(14)은 전자회로를 구비하여 상기 전기신호를 필요에 따라 검출할 수 있도록 설계되어 있다.An image sensor 13 is mounted on the upper side of the substrate 14. The substrate 14 is electrically connected to the image sensor 13. The substrate 14 is provided with an electronic circuit and is designed to detect the electrical signal as needed.

구체적으로, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 이미지 센서(13)는 마이크로 렌즈 어레이(15), 컬러필터 어레이(16) 및 수광부 어레이(17)를 포함할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 1B, the image sensor 13 may include a microlens array 15, a color filter array 16, and a light receiving portion array 17.

마이크로 렌즈 어레이(15)는 상기 이미지 센서(13)의 최상부에 배치되며, IR 필터부(12)를 통과한 빛을 집광하는 복수의 마이크로 렌즈(15a, 15b, 15c, 15d, 15e)를 포함한다.The microlens array 15 includes a plurality of microlenses 15a, 15b, 15c, 15d, and 15e disposed at the top of the image sensor 13 and collecting light passing through the IR filter unit 12 .

컬러필터 어레이(16)는 후술하는 수광부 어레이(17)에서 red, green, blue 중 하나의 색만 감지할 수 있도록 입사된 빛을 부분적으로 통과시키는 복수의 컬러필터(16a, 16b, 16c, 16d, 16e)를 포함한다.The color filter array 16 includes a plurality of color filters 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e that partially pass incident light so as to detect only one color of red, green, and blue in a light receiving portion array 17 ).

수광부 어레이(17)는 상기 컬러필터(16a, 16b, 16c, 16d, 16e)를 통과하는 빛을 흡수하는 복수의 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)를 포함한다. The light receiving section array 17 includes a plurality of light receiving sections 17a, 17b, 17c, 17d and 17e for absorbing light passing through the color filters 16a, 16b, 16c, 16d and 16e.

상기 CMOS 이미지 센서 모듈(100)은 마이크로 렌즈 어레이(15) 뿐 아니라 상술한 바와 같이 외부 광학렌즈부(11)를 포함하고 있다.The CMOS image sensor module 100 includes an external optical lens unit 11 as described above as well as a microlens array 15.

따라서 상기 CMOS 이미지 센서 모듈(100)로 들어오는 빛은 외부 광학렌즈부(11)와 상기 마이크로 렌즈 어레이(15)를 통과하여 수광부 어레이(17)로 입사된다.The light coming into the CMOS image sensor module 100 passes through the external optical lens unit 11 and the microlens array 15 and is incident on the light receiving unit array 17.

외부에서 들어오는 빛은 외부 광학렌즈부(11)를 통해 1차적으로 굴절되고, 상기 마이크로 렌즈 어레이(15)를 통해 2차적으로 굴절될 수 있다. 그에 따라 상기 마이크로 렌즈 어레이(15)를 통과한 빛이 수광부 어레이(17)의 중심부로 집중될 것이므로, 수광부 어레이(17)의 수광 효율을 높이기 위해서는 마이크로 렌즈 어레이(15)의 렌즈(15a, 15b, 15c, 15d, 15e) 혹은 수광부 어레이(17)의 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)를 적절하게 배열해야만 한다.The light coming from the outside can be primarily refracted through the external optical lens unit 11 and can be refracted through the microlens array 15 in a secondary direction. The light rays passing through the microlens array 15 are concentrated at the central portion of the light receiving portion array 17 so that the lenses 15a, 15b, and 15c of the microlens array 15, The light receiving portions 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e of the light receiving portion array 17 or the light receiving portion array 15c, 15d, and 15e must be properly arranged.

따라서, 도 1b에서 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(15)의 렌즈(15a, 15b, 15c, 15d, 15e)가 동일한 간격을 배열된 경우에는 이미지 센서(13)의 중심에서 양단으로 갈수록 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e) 사이의 간격이 점점 넓어지도록 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)를 배열함으로써 각각의 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)에 빛이 효율적으로 수광될 수 있다. 1B, when the lenses 15a, 15b, 15c, 15d, and 15e of the microlens array 15 are arranged at equal intervals, the distance from the center of the image sensor 13 to both ends of the light- 17b, 17c, 17d, 17e are arranged efficiently by arranging the light receiving portions 17a, 17b, 17c, 17d, 17e so that the intervals between the light receiving portions 17a, 17b, 17c, 17d, As shown in FIG.

그리고 도 1c에서 도시한 바와 같이, 수광부 어레이(17)의 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)가 동일한 간격으로 배열된 경우에는 이미지 센서(13)의 중심에서 양단으로 갈수록 마이크로 렌즈 어레이(15)의 렌즈(15a, 15b, 15c, 15d, 15e) 사이의 간격이 점점 좁아지도록 렌즈(15a, 15b, 15c, 15d, 15e)를 배열함으로써 상기 수광부 어레이(17)의 각각의 수광부(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)에 빛이 효율적으로 수광될 수 있다.As shown in FIG. 1C, when the light receiving portions 17a, 17b, 17c, 17d and 17e of the light receiving portion array 17 are arranged at equal intervals, the distance from the center of the image sensor 13 to both ends of the microlens array 15a, 15b, 15c, 15d, 15e are arranged so that the distance between the lenses 15a, 15b, 15c, 15d, 15e of the light- 17b, 17c, 17d, 17e can be efficiently received.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼록렌즈가 형성되어 있지 않은 이미지 센서(200)를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an image sensor 200 in which a convex lens is not formed according to an embodiment of the present invention.

도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 이미지 센서(200)는 볼록렌즈가 형성되지 않은 이미지 센서 모듈(미도시)에 구비된 이미지 센서(200)를 나타낸다. As shown in FIG. 2, the image sensor 200 represents an image sensor 200 provided in an image sensor module (not shown) in which a convex lens is not formed.

상기 볼록렌즈는 도 1의 외부 광학렌즈부(11)와 같이, 이미지 센서 모듈(미도시)의 외부로부터 들어오는 빛이 후술하는 렌즈 어레이(31)로 입사되기 전에 1 차적으로 빛을 굴절시켜 집광하는 역할을 수행하지만, 상기 이미지 센서 모듈에 볼록렌즈가 장착되면, 전체 이미지 센서 모듈의 부피가 커지는 문제점이 발생하게 된다. 1, the convex lens primarily refracts light to be condensed before the light coming from the outside of the image sensor module (not shown) enters the lens array 31, which will be described later However, when the convex lens is mounted on the image sensor module, the volume of the entire image sensor module becomes large.

이에 대하여 볼록렌즈를 구비하지 않은 대신, 수광부 어레이(23)의 수광부(23a, 23b, 23c, 23d)가 동일한 간격으로 배열된 CMOS 이미지 센서(200)가 제안될 수 있다.The CMOS image sensor 200 in which the light receiving portions 23a, 23b, 23c, and 23d of the light receiving portion array 23 are arranged at equal intervals can be proposed instead of the convex lens.

상기 이미지 센서(200)는 렌즈 어레이(21), 컬러필터 어레이(22) 및 수광부 어레이(23)를 포함한다.The image sensor 200 includes a lens array 21, a color filter array 22, and a light receiving portion array 23.

렌즈 어레이(21)와 컬러필터 어레이(22)는, 앞서 도 1에 도시된 종래 마이크로 렌즈 어레이(15) 및 컬러필터 어레이(16)와 구체적인 구성 및 효과 면에서 각각 동일하므로 이하에서는 자세한 설명을 생략 한다.The lens array 21 and the color filter array 22 are the same as those of the conventional microlens array 15 and the color filter array 16 shown in FIG. 1, respectively, in the specific configuration and effects. do.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수광부 어레이(23)를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the light-receiving portion array 23 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

상기 이미지 센서 모듈(미도시)은 상술한 바와 같이 외부로 노출되어 있는 볼록렌즈를 포함하고 있지 않기 때문에 외부에서 들어오는 빛이 상기 렌즈 어레이(21)까지 평행으로 입사하게 된다. 따라서 렌즈 어레이(21)에 입사된 빛은 1번의 굴절만으로 집광되어 수광부 어레이(23)로 입사된다. Since the image sensor module (not shown) does not include a convex lens which is exposed to the outside as described above, light coming from the outside is incident on the lens array 21 in parallel. Therefore, the light incident on the lens array 21 is condensed by only one refraction and is incident on the light-receiving portion array 23.

따라서 상기 이미지 센서 모듈(미도시)에 있어서, 수광부 어레이(23)의 수광부의 배열은 도1의CMOS 이미지 센서 모듈(100)의 수광부 어레이(17)와 비교하여 달라져야 한다.Therefore, in the image sensor module (not shown), the arrangement of the light receiving portion of the light receiving portion array 23 must be different from that of the light receiving portion array 17 of the CMOS image sensor module 100 of FIG.

앞서 설명한 바와 같이, 이미지 센서 모듈(미도시)로 들어오는 빛은 렌즈 어레이(21)에서 1회만 굴절된다. 그러므로 도 1의 CMOS 이미지 센서 모듈(100)에 비해 상대적으로 렌즈 어레이(21)를 통과한 빛이 수광부 어레이(23)의 중심부로 집중되지 않는다.As described above, the light entering the image sensor module (not shown) is refracted only once in the lens array 21. Therefore, compared with the CMOS image sensor module 100 of FIG. 1, the light passing through the lens array 21 is not concentrated at the center of the light-receiving portion array 23.

따라서 상기 수광부 어레이(23)의 수광 효율을 높이기 위하여는 수광부 어레이(23)의 수광부(23a, 23b, 23c, 23d)를 도 1의 수광부 어레이(17)와 다른 간격으로 배치해야만 한다.Therefore, in order to increase the light-receiving efficiency of the light-receiving portion array 23, the light-receiving portions 23a, 23b, 23c, and 23d of the light-receiving portion array 23 must be spaced apart from the light-

즉, 상기 수광부 어레이(23)은 복수의 수광부(23a, 23b, 23c, 23d)를 포함하는 적어도 하나의 수광부 집합(미도시)을 포함하고, 상기 수광부 집합(미도시)에 속하는 수광부(23a, 23b, 23c, 23d)는 인접 수광부로부터 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.That is, the light-receiving portion array 23 includes at least one light-receiving portion set (not shown) including a plurality of light-receiving portions 23a, 23b, 23c and 23d, and the light- 23b, 23c, and 23d may be spaced apart from adjacent light receiving portions at equal intervals.

이를 통해 각각의 수광부(23a, 23b, 23c, 23d)는 렌즈 어레이(21)의 각 렌즈(21a, 22b, 22c, 22d)로부터 빛을 효과적으로 흡수할 수 있다.The light receiving portions 23a, 23b, 23c, and 23d can effectively absorb light from the respective lenses 21a, 22b, 22c, and 22d of the lens array 21.

이상, 도 2의 이미지 센서(200)의 구성에 의하면, 볼록렌즈를 제거하여 전체 이미지 센서 모듈의 부피를 줄이면서도 수광부의 수광 효율을 높이는 효과가 있다.As described above, according to the configuration of the image sensor 200 of FIG. 2, the convex lens is removed to reduce the volume of the entire image sensor module and increase the light-receiving efficiency of the light-receiving portion.

하지만 여전히 바이오 측정 분야에서 활용할만한 높은 수준의 신뢰도를 가지는 빛-전기 변환 신호를 검출하는 데에는 한계가 존재한다.However, there is still a limit to detecting light-to-electricity conversion signals with a high level of reliability that can still be used in the field of biometrics.

이에, 상기한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈이 제안될 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈(300)을 설명하고자 한다.In order to overcome the above-described problems, an optical sensor module according to another embodiment of the present invention may be proposed. Hereinafter, an optical sensor module 300 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈(300)을 나타내는 도면이다.3 is a view showing an optical sensor module 300 according to another embodiment of the present invention.

도 3에서 도시한 바와 같이, 광센서 모듈(300)은 광 선택부(31), 렌즈 어레이(32) 및 수광부 어레이(33)를 포함할 수 있다. 상기 광센서 모듈(300)은 빛이 입사되는 광 경로 상에 볼록렌즈를 포함하지 않을 수 있다.3, the optical sensor module 300 may include a light selection unit 31, a lens array 32, and a light receiving unit array 33. The optical sensor module 300 may not include a convex lens on an optical path through which light is incident.

앞서 설명하였듯이, 상기 볼록렌즈는 광센서 모듈의 외부로부터 들어오는 빛을 1차적으로 집광하는 역할을 수행하지만, 상기 볼록렌즈를 장착하게 되면, 전체 이미지 센서 모듈의 부피가 커지는 문제점이 발생하게 된다. As described above, the convex lens primarily functions to condense the light coming from the outside of the optical sensor module. However, when the convex lens is mounted, the entire image sensor module becomes bulky.

이에, 본 발명에 따른 광센서 모듈(300)에서는 볼록렌즈를 구비하지 않을 수 있다. Accordingly, the optical sensor module 300 according to the present invention may not include a convex lens.

본 발명의 실시 예에 따른 광 선택부(31)는 후술하는 렌즈 어레이(32)의 상부에 배치되고, 광센서 모듈(300)을 기준으로 하여 특정 방향으로 입사되는 빛만을 통과시킬 수 있다.The optical selection unit 31 according to the embodiment of the present invention is disposed on the lens array 32 to be described later and allows only light incident in a specific direction to pass through the optical sensor module 300 as a reference.

일 실시 예로서, 광 선택부(31)는 필터(filter)로 구현될 수 있다. In one embodiment, the optical selection unit 31 may be implemented with a filter.

상기 필터는 투명한 기판에 다층으로 된 필름 막 구조의 형태로 실시될 수 있다. 그리하여 특정 파장대의 빛이 입사되는 것을 전제로 하여 상기 빛의 입사각에 따라 투과율이 달라지는 특성을 가질 수 있다.The filter can be implemented in the form of a multi-layer film film structure on a transparent substrate. Therefore, it is possible to have a property that the transmittance varies depending on the incidence angle of the light, assuming that light of a specific wavelength range is incident.

또한, 상기 필터는 나노 구조의 금속 같은 음(-)의 유전율 물질로 형성된 어레이 패턴 또는 엠보싱(embossing) 형태의 어레이 패턴으로 이루어진 메탈필터가 될 수 있다.In addition, the filter may be a metal filter formed of an array pattern formed of a negative dielectric material such as a nano-structured metal or an array pattern of an embossing pattern.

이하에서는 도 4를 참조하여 상기한 필터의 특징을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the characteristics of the filter will be described in more detail with reference to FIG.

도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 선택부(필터)에서 입사각에 따른 빛의 투과율을 나타내는 도면이다.FIG. 4A is a graph showing transmittance of light according to an incident angle in a light selection unit (filter) according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 4a에 도시한 바와 같이, 파장이 610nm인 빛에 있어서, 입사각이 0도에서 40도가 될 때까지는 90% 이상의 빛이 필터를 투과하지만, 입사각이 40도를 넘어서는 경우에는 점점 투과되는 빛이 줄어들어서 입사각이 약 45도가 될 때 80%의 빛만이 필터를 투과하게 된다. As shown in FIG. 4A, in the light having a wavelength of 610 nm, at least 90% of light passes through the filter until the angle of incidence reaches 40 ° from 0 °. When the angle of incidence exceeds 40 °, When the angle of incidence is about 45 degrees, only 80% of the light passes through the filter.

파장이 650nm인 빛에 있어서, 입사각이 0도에서 20도가 될 때까지는 90% 이상의 빛이 필터를 투과하지만, 30도에서는 약 65%의 빛만이 필터를 투과하게 된다. 그리고 입사각이 40도 이상이 되는 경우에는 투과되는 빛이 0%에 근접하게 된다. For light with a wavelength of 650 nm, more than 90% of light passes through the filter until the angle of incidence reaches 20 ° from 0 °, but only about 65% of light passes through the filter at 30 °. When the incident angle is more than 40 degrees, the transmitted light approaches 0%.

도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 선택부(필터)에서 입사각 0도 와 30도에서의 빛의 투과 스펙트럼을 나타내는 도면이다. FIG. 4B is a diagram showing transmission spectra of light at 0 degrees of incidence and 30 degrees in a light selection unit (filter) according to an embodiment of the present invention.

도 4b에서 도시한 바와 같이, 만약 파장이 610nm인 빛과 파장이 670nm인 빛이 필터에 입사될 때, 두 빛의 입사각이 모두 0도일 경우에는 두 빛은 90%이상의 투과율을 갖는다. As shown in FIG. 4B, when light having a wavelength of 610 nm and light having a wavelength of 670 nm are incident on the filter, when the incidence angles of both lights are all 0 degrees, the two lights have a transmittance of 90% or more.

하지만 파장이 610nm인 빛의 입사각이 0도이고, 파장이 670nm인 빛의 입사각이 30도일 경우에는 파장이 610nm인 빛의 투과율은 90% 이상이지만, 파장이 670nm인 빛의 투과율은 10% 이하이다. However, when the incident angle of light having a wavelength of 610 nm is 0 degree and the incident angle of light having a wavelength of 670 nm is 30 degrees, the transmittance of light having a wavelength of 610 nm is 90% or more, but the transmittance of light having a wavelength of 670 nm is 10% .

따라서 상기한 특성을 통하여, 필터는 특정 방향으로 입사되는 빛만을 통과시킬 수 있게 된다. 그리하여 원치 않은 나머지 잡광은 상기 필터에서 걸러지게 되는 것이다.Therefore, through the above-described characteristics, the filter can pass only light incident in a specific direction. The remaining unwanted unwanted light is filtered by the filter.

한편, 상기 광 선택부(31)는 일정 방향으로 입사되는 빛이 투과되는 것을 막기 위하여 필터 외의 다양한 구성으로 실시될 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 선택부(31)를 나타낸 도면이다.Meanwhile, the optical selection unit 31 may be implemented in various configurations other than the filter in order to prevent transmission of light incident in a predetermined direction. 5 is a diagram illustrating a light selection unit 31 according to another embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c에서 도시한 바와 같이, 제1 방향은 사용자가 통과시키길 원하는 빛의 입사 방향이며, 제2 방향은 사용자가 차단하길 원하는 빛의 입사 방향이다. 따라서 제1 방향으로 입사되는 빛은 통과시키고 제 2 방향으로 입사되는 빛은 차단시키기 위하여 광 선택부(31)는 광 투과부(41) 및 광 차단부(42)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 5A to 5C, the first direction is an incident direction of light desired to be passed by the user, and the second direction is an incident direction of light that the user desires to block. Accordingly, the light selecting unit 31 may include the light transmitting unit 41 and the light intercepting unit 42 in order to pass the light incident in the first direction and block the light incident in the second direction.

도 5a에서처럼, 광 투과부(41)는 제2 방향으로 입사되는 빛을 제외한 다른 방향의 빛을 통과시키는 구멍이 될 수 있다. 그리고 광 차단부(42)는 물리적으로 제 2방향으로 입사되는 빛을 차단하는 차광막이 될 수 있다.As shown in FIG. 5A, the light transmitting portion 41 may be a hole for passing light in the other direction except light incident in the second direction. The light shielding part 42 may be a light shielding film shielding light incident in the second direction physically.

다른 실시 예로서, 도 5b에서처럼 광 투과부(41)는 빛이 직진으로 투과될 수 있는 투명한 재질을 가진 유리 등의 구조체가 될 수 있다. 그리고 광 차단부(42)는 제2 방향으로 입사되는 빛을 차단하기 위하여 제2 방향의 빛이 입사되는 상기 광 투과부(41)의 일정한 부위에 도포된 흡광물질이 될 수도 있다. 5b, the light transmitting portion 41 may be a structure such as glass having a transparent material through which light can be transmitted in a straight line. The light intercepting portion 42 may be a light absorbing material applied to a predetermined portion of the light transmitting portion 41 through which the light in the second direction is incident to block the light incident in the second direction.

또 다른 실시 예로서, 도 5c에서처럼 광 투과부(41)는 광 차단부(42)를 관통하는 구멍이 될 수 있고, 광 차단부(42)는 제2 방향의 빛을 반사시키는 거울 등의 반사체가 될 수도 있다.5C, the light transmitting portion 41 may be a hole passing through the light blocking portion 42, and the light blocking portion 42 may include a reflector such as a mirror for reflecting light in the second direction .

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 어레이(32)는 적어도 하나의 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)를 포함한다.Meanwhile, the lens array 32 according to the embodiment of the present invention includes at least one lens 32a, 32b, 32c, and 32d.

렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)는 광 선택부(31)를 통과한 빛을 집광하여 상기 집광된 빛을 수광부 어레이(33)의 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)로 투과시킨다.The lenses 32a, 32b, 32c and 32d condense the light passing through the optical selection part 31 and transmit the condensed light to the light receiving parts 33a, 33b, 33c and 33d of the light receiving part array 33. [

일 실시 예로서, 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)는 상기 광 선택부(31)의 하부에 배치된다. In one embodiment, the lenses 32a, 32b, 32c, and 32d are disposed below the light selection unit 31. [

만약 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)가 구비되지 않는다면, 광 선택부(31)를 통과한 빛은 곧바로 수광부 어레이(33)쪽으로 입사될 것이다. 그렇게 되면 수광부 어레이(33)의 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는 상기 광 선택부(31)를 통과한 빛 모두를 제대로 수광할 수 없게 된다.If the lenses 32a, 32b, 32c, and 32d are not provided, the light that has passed through the light selection unit 31 will be directly incident on the light receiving unit array 33 side. The light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d of the light receiving portion array 33 can not properly receive all the light that has passed through the light selecting portion 31. [

따라서 광 선택부(31)를 통과한 빛이 모두 수광부 어레이(33)에 도달할 수 있도록 하기 위하여 상기 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)는 수평방향으로 각각의 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d) 사이에 틈이 발생하지 않도록 밀착 배열될 수 있다.The lenses 32a, 32b, 32c and 32d are arranged in the horizontal direction so as to allow all of the light passing through the optical selection part 31 to reach the light receiving part array 33. The lenses 32a, 32b, 32c, 32d so as not to generate a gap therebetween.

수광부 어레이(33)는 상기 렌즈 어레이(32)의 하부에 배치되며, 상기 렌즈 어레이(32)를 통과하는 빛을 흡수하는 복수의 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)를 포함하는 적어도 하나의 수광부 집합(미도시)을 포함할 수 있다. The light receiving portion array 33 is disposed below the lens array 32 and includes at least one light receiving portion 33a, 33b, 33c, 33d including a plurality of light receiving portions 33a, 33b, 33c, 33d for absorbing light passing through the lens array 32. [ (Not shown).

상기 수광부 집합(미도시)에 속하는 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는 상기 렌즈 어레이(32)의 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)에 각각 대응하며, 상기 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)의 수직 하단 위치에 각각 배치될 수 있다. The light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d belonging to the set of light receiving portions correspond to the lenses 32a, 32b, 32c and 32d of the lens array 32, respectively, and the lenses 32a, 32b and 32c And 32d, respectively.

그리고 상기 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)들은 인접한 수광부로부터 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.The light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d may be spaced apart from the adjacent light receiving portions.

이에 따라, 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d) 각각을 통과한 빛은 각 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)로 입사되는 것이다.Accordingly, light having passed through each of the lenses 32a, 32b, 32c, and 32d is incident on each of the light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d.

단, 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)로 입사하는 빛이 상기 렌즈 표면을 기준으로 하여 수직으로 입사하지 않는 경우(즉, 빛의 입사각이 0도가 아닌 경우)에 상기 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는, 상기 광 선택부(31)를 통과한 빛을 효과적으로 수광하기 위하여 각각의 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)의 수직 하단 위치에 배치되지 않을 수 있다.However, when the light incident on the lenses 32a, 32b, 32c, and 32d is not incident vertically with respect to the lens surface (i.e., when the incident angle of light is not 0 degrees), the light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d may not be arranged at the vertical lower end positions of the respective lenses 32a, 32b, 32c and 32d in order to effectively receive the light passing through the light selecting unit 31. [

구체적으로, 상기 각각의 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는 수광 효율을 높이기 위하여, 대응되는 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)로부터 수직 하단으로 하기 수학식 1의 H만큼 떨어진 지점에서부터 수평방향으로 하기 수학식 1의 d만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)를 통과한 빛의 광 경로 상에 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)가 놓이도록 하기 위함이다.Specifically, each of the light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d is formed from the corresponding lens 32a, 32b, 32c, Direction by the distance d in the following equation (1). That is, the light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d are placed on the optical path of the light that has passed through the lenses 32a, 32b, 32c, and 32d.

따라서, 상기한 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)의 배열구조는 렌즈(32a, 32b, 32c, 32d)를 통과한 빛이 상기한 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있어서 상기 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)의 수광 효율을 높일 수 있다. The arrangement of the light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d prevents the light passing through the lenses 32a, 32b, 32c and 32d from being separated from the light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d The light receiving efficiency of the light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d can be increased.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서, H는 렌즈 어레이(32)와 수광부 어레이(33) 사이의 거리를 의미하고, θ는 광 선택부(31)를 통과하여 렌즈 어레이(32)에 입사되는 빛의 입사각을 의미한다.In Equation 1, H denotes the distance between the lens array 32 and the light receiving portion array 33, and? Denotes the incident angle of the light incident on the lens array 32 through the light selecting portion 31 do.

수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는 수광소자 자체인 포토 다이오드(photo diode)가 될 수도 있으며, 상기 포토 다이오드 및 상기 포토 다이오드와 연결되어 전기 신호를 검출하는 전자회로를 포함할 수도 있다. The photodetectors 33a, 33b, 33c, and 33d may be photodiodes (photodiodes) themselves, and may include an electronic circuit connected to the photodiodes and the photodiodes to detect electrical signals.

상술한 배열구조를 가진 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는 높은 수광 효율을 가지게 되고, 이에 따라 상기 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)를 구성하는 포토다이오드(미도시)와 전자회로(미도시)를 통해 높은 신뢰도를 가진 전기 신호를 검출할 수 있게 되는 것이다.The light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d having the above-described arrangement structure have a high light receiving efficiency and accordingly the photodiodes (not shown) constituting the light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d and the electronic circuits It is possible to detect an electric signal having high reliability through the non-display (not shown).

그 밖에 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)에 대한 구체적인 실시 예는 통상의 기술자에게 자명한 것이므로 이하에서 자세한 설명은 생략하기로 한다. Other embodiments of the light-receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d are obvious to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted below.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈(300)은, 바이오 광반응 측정에 이용되는 광센서 모듈임을 전제로, 빛의 세기만을 감지하는 것을 목적으로 설계될 수 있는데, 이와 같은 경우에는 종래 CMOS 이미지 센서에서 마이크로 렌즈 어레이와 수광부 어레이 사이에 구비되어 있던 컬러필터가 본 발명의 광센서 모듈(300)에서는 구비되지 않을 수 있다.Meanwhile, the optical sensor module 300 according to another embodiment of the present invention may be designed to detect only the intensity of light, assuming that the optical sensor module is used in the bio-optical response measurement. In this case, In the conventional CMOS image sensor, the color filter provided between the microlens array and the light receiving unit array may not be provided in the optical sensor module 300 of the present invention.

상기 컬러필터가 없으면, 상기 광센서 모듈(300)은 컬러필터가 장착되는 경우보다 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)의 수광 효율이 더욱 우수해지게 된다.Without the color filter, the light sensor module 300 is more excellent in light receiving efficiency of the light receiving portions 33a, 33b, 33c, and 33d than when the color filter is mounted.

이하, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈에 대하여 설명하고자 한다.Hereinafter, an optical sensor module according to another embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광센서 모듈(600)을 나타내는 도면이다. 6 is a view showing an optical sensor module 600 according to another embodiment of the present invention.

상기 광센서 모듈(600)은 광 선택부(31)에 입사되는 빛의 방향이 사용자가 통과시키길 원하는 빛의 입사 방향(예를 들어 앞서 언급한 제1방향)의 빛인지를 정확하게 확인하기 위하여 입사각 확인부(34)를 더 포함할 수 있다.The optical sensor module 600 may be configured to accurately determine whether the direction of light incident on the optical selector 31 is the direction of incidence of the light desired by the user (for example, the first direction) And may further include an identification unit (34).

입사각 확인부(34)는 광 선택부(31)의 적어도 일부에 형성되거나 혹은 광 선택부(31)의 옆에 별도로 배치될 수 있다. The incidence angle confirmation unit 34 may be formed on at least a part of the optical selection unit 31 or may be separately disposed beside the optical selection unit 31. [

일 예로서, 도 6에서처럼 입사각 확인부(34)는 광 차단부(42) 일부에 형성되며, 제1방향의 빛이 입사하는 광 경로와 평행하여 상기 광 차단부(42)를 관통하는 슬릿(slit)이 될 수 있다. 즉, 상기 슬릿은 제1 방향 빛의 입사각과 동일한 각도로 상기 광 차단부(42)를 관통하도록 형성될 수 있다. 그와 같은 구조를 통해 상기 입사각 확인부(34)에 입사되는 제1 방향의 빛은 100 %에 가까운 투과율을 갖지만, 그 외 나머지 방향의 빛의 투과율은 상대적으로 낮아질 수 있다. 6, the incidence angle confirmation unit 34 is formed in a part of the light blocking unit 42 and includes a slit (not shown) passing through the light blocking unit 42 in parallel with the optical path in which the light in the first direction is incident slit). That is, the slit may be formed to pass through the light blocking portion 42 at an angle equal to the incident angle of the first direction light. Through such a structure, the light in the first direction incident on the incidence angle confirming unit 34 has a transmittance close to 100%, but the transmittance of light in other directions can be relatively lowered.

입사각 확인부(34)를 통과한 빛은 상기 빛의 광 경로 상에 배치된 하나 또는 둘 이상의 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)에 입사되어 포토다이오드(미도시)와 전자회로(미도시)에 의하여 전기신호로 변환, 검출될 수 있다. The light passing through the incident angle confirmation unit 34 is incident on one or more light receiving units 33a, 33b, 33c, and 33d disposed on the light path of the light and is incident on a photodiode (not shown) And can be detected and converted into an electric signal.

상기 입사각 확인부(34)를 통과한 빛이 상기 제1 방향의 빛이라면, 상기 검출된 전기신호의 세기는 가장 높을 것이다. 그리고 상기 입사각 확인부(34)를 통과한 빛이 제1방향이 아닌 다른 방향의 빛이라면, 상기 검출된 전기신호의 세기는 전자의 경우보다 상대적으로 낮을 것이다. If the light passing through the incidence angle confirmation unit 34 is light in the first direction, the intensity of the detected electric signal will be the highest. If the light passing through the incident angle confirmation unit 34 is light in a direction other than the first direction, the intensity of the detected electric signal will be relatively lower than that in the former case.

따라서 사용자는 상기 전기신호의 세기를 통해 광센서 모듈(600)로 입사된 빛이 자신이 원하는 방향에서 들어오는지 확인할 수 있다.Accordingly, the user can confirm whether the light incident on the optical sensor module 600 enters in a desired direction through the intensity of the electrical signal.

한편, 도 6에서처럼 상기한 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)의 역할을 대신하여, 입사각 확인부(34)를 통과한 제1 방향 빛의 광 경로 상에 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)가 아닌, 입사각 센서부(35)를 별도로 배치하는 것도 가능하다.33b, 33c, and 33d on the light path of the first direction light that has passed through the incident angle confirmation unit 34, instead of the light receiving units 33a, 33b, 33c, and 33d, , It is possible to arrange the incident angle sensor unit 35 separately.

상기 입사각 센서부(35)는 앞서 설명한 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)와 마찬가지로 입사각 센서부(35)에 입사된 빛을 전기신호로 변환, 검출할 수 있다.The incident angle sensor unit 35 can convert and detect the light incident on the incident angle sensor unit 35 into an electric signal in the same manner as the light receiving units 33a, 33b, 33c, and 33d described above.

또한, 다른 실시 예로서, 상기 슬릿의 관통 방향은 고정된 것이 아니라 다양한 방향으로 조절 가능하도록 실시될 수 있다.Further, as another embodiment, the through direction of the slit may be not fixed but may be adjustable in various directions.

예를 들어, 사용자는 입사각 30도인 빛이 입사되길 원한다면, 슬릿의 관통방향을 30도로 조절할 수 있고, 상기 슬릿이 조절되면, 그에 따라 상기 슬릿을 통과한 빛을 수광하기 위하여 입사각 센서부(35)의 배치도 변경될 수 있다.For example, if the user wishes to receive light having an incident angle of 30 degrees, the penetration direction of the slit can be adjusted to 30 degrees. When the slit is adjusted, the incident angle sensor unit 35 is provided to receive light passing through the slit, Can be changed.

그리하여 상기 입사각 센서부(35)를 통해 검출된 전기신호의 세기가 최대치가 되면, 상기 광센서 모듈(600)로 들어오는 빛의 입사방향이 상기 슬릿의 관통방향과 일치하는 것을 확인할 수 있다.Thus, when the intensity of the electric signal detected through the incident angle sensor unit 35 reaches a maximum value, it can be confirmed that the direction of incidence of light entering the optical sensor module 600 coincides with the direction of the slit.

한편, 상기 광 차단부(42)의 상부면에 패턴을 가지는 슬릿을 형성함으로써 광센서 모듈(600)로 들어오는 빛이 사용자가 원하는 방향으로 입사되는지 확인할 수 있다.Meanwhile, by forming a slit having a pattern on the upper surface of the light shielding part 42, it is possible to confirm whether the light entering the optical sensor module 600 is incident in a desired direction.

도 7a에서 도시한 바와 같이, 광 차단부(42)의 상부면에 원, 십자모양 혹은 사각형 등의 다양한 패턴을 가지는 슬릿을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 7A, a slit having various patterns such as a circle, a cross, or a square can be formed on the upper surface of the light shielding portion 42.

상기한 패턴을 통과한 빛이 수광부 어레이(33)에 입사되는 경우 상기 수광부 어레이(33)의 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)는 광량을 감지할 수 있고, 각 수광부(33a, 33b, 33c, 33d)에서 감지된 광량의 차이를 통해 상기 패턴을 통과한 빛이 수광부 어레이(33)에 입사되는 영역과 입사되지 않은 영역으로 구분할 수 있다. 이에, 상기 빛이 수광부 어레이(33)에 입사되는 단면의 모양과 넓이를 확인할 수 있다.The light receiving portions 33a, 33b, 33c and 33d of the light receiving portion array 33 can sense the amount of light and the light receiving portions 33a, 33b and 33c And 33d, the light passing through the pattern may be divided into a region where the light is incident on the light-receiving portion array 33 and a region where the light is not incident. Thus, the shape and width of the cross section of the light incident on the light-receiving portion array 33 can be confirmed.

상기 입사 단면의 모양과 넓이가 광차단부(42)의 상부면에 형성된 패턴과 비교하여 정확하게 일치하는 경우에는 광센서 모듈(600)로 들어오는 빛이 사용자가 원하는 입사방향(예를 들어, 빛의 입사각 45도)으로 입사됨을 확인할 수 있다.When the shape and the width of the incident surface exactly coincide with the pattern formed on the upper surface of the light shielding portion 42, the light entering the optical sensor module 600 may be incident on the light incident surface The incident angle is 45 degrees).

나아가, 도 7b에서 도시한 바와 같이, 상기 슬릿의 표면부(36)에 요철을 형성하거나 혹은 이와 유사한 거칠기를 가지는 구조를 통해 난반사 환경을 형성하여 사용자가 원하는 방향으로 입사하는 빛은 그대로 통과시키되, 원치 않는 방향의 빛은 반사시켜서 통과하지 않도록 할 수 있다.Further, as shown in FIG. 7B, irregularities are formed on the surface portion 36 of the slit, or a diffusing environment is formed through a structure having roughness similar to that of the slit, The light in the undesired direction can be reflected and prevented from passing through.

결과적으로, 상술한 본 발명에 따른 광센서 모듈의 구성에 의하면 광 선택부를 통해 원치 않는 방향으로 입사되는 빛을 차단함으로써, 잡광에 의한 간섭을 줄일 수 있게 되므로, 수광부에서는 신뢰도가 높은 빛만을 전기 신호로 검출할 수 있게 된다. 또한, 수광부의 적절한 배열에 의하여 전체 수광부에 도달하는 빛의 손실을 최소화하여 신뢰도가 높은 전기 신호를 검출할 수 있다.As a result, according to the configuration of the optical sensor module according to the present invention described above, the interference due to the miscellaneous light can be reduced by blocking the light incident in the undesired direction through the optical selection unit. Therefore, As shown in FIG. In addition, by appropriately arranging the light-receiving portion, the loss of light reaching the entire light-receiving portion can be minimized, and an electrical signal with high reliability can be detected.

이상의 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. It will be possible.

따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

300, 600 : 광센서 모듈
31 : 광 선택부
32 : 렌즈 어레이
33 : 수광부 어레이
34 : 입사각 확인부
35 : 입사각 센서부
36 : 표면부
300, 600: Optical sensor module
31:
32: lens array
33: Receiver array
34: Incident angle confirmation unit
35: Incident angle sensor unit
36: surface portion

Claims (7)

빛이 입사되는 렌즈 어레이; 및
상기 렌즈 어레이를 통과하는 빛을 흡수하는 수광부 어레이를 포함하고,
상기 수광부 어레이는 복수의 수광부를 포함하는 적어도 하나의 수광부 집합을 포함하고,
상기 수광부 집합에 속하는 수광부는 인접 수광부로부터 동일한 간격으로 이격되어 배치된 광센서 모듈.
A lens array into which light is incident; And
And an array of light receiving portions for absorbing light passing through the lens array,
Wherein the light-receiving portion array includes at least one light-receiving portion set including a plurality of light-receiving portions,
And the light-receiving units belonging to the set of light-receiving units are spaced apart from the adjacent light-receiving units at equal intervals.
제1항에 있어서,
제1 방향으로 입사되는 빛은 통과시키고 제2 방향으로 입사되는 빛은 차단하는 광 선택부를 더 포함하고,
상기 렌즈 어레이에 입사되는 빛은 상기 광 선택부를 통과하여 상기 렌즈 어레이에 입사되는 광센서 모듈.
The method according to claim 1,
Further comprising a light selector for passing light incident in the first direction and blocking light incident in the second direction,
Wherein light incident on the lens array passes through the light selection unit and is incident on the lens array.
제1항에 있어서,
상기 렌즈 어레이에 입사되는 빛의 광 경로에 볼록렌즈가 배치되지 않은 광센서 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein a convex lens is not disposed in an optical path of light incident on the lens array.
제2항에 있어서,
상기 광 선택부는,
상기 광 선택부에 입사하는 빛의 입사각에 따라 상기 빛의 투과 스펙트럼이 상이한 광센서 모듈.
3. The method of claim 2,
Wherein the light selecting unit comprises:
Wherein the transmission spectrum of the light differs according to an incident angle of light incident on the optical selection unit.
제2항에 있어서,
상기 광 선택부는
상기 제 2 방향으로 입사되는 빛의 투과를 차단하는 광 차단 구조를 포함하고,
상기 광 차단 구조에는 빛을 흡수하는 흡광물질이 도포되거나 혹은 빛을 반사하는 반사체가 형성된 광센서 모듈.
3. The method of claim 2,
The optical selector
And a light blocking structure for blocking transmission of light incident in the second direction,
The light blocking structure may include a light absorbing material that absorbs light or a reflector that reflects light.
제2항에 있어서,
상기 광선택부는 상기 광선택부에 수직으로 입사되는 빛은 차단하는 광센서 모듈.
3. The method of claim 2,
And the light selection unit blocks light incident perpendicularly to the light selection unit.
제2항에 있어서,
상기 수광부는,
상기 렌즈의 수직 하단에서 하기 수학식 1의 d만큼 수평방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 광센서 모듈.
수학식 1
d = Htanθ.
상기 수학식 1에서, 상기 H는 상기 렌즈 어레이와 상기 수광부 어레이 사이의 거리, 상기 θ는 상기 렌즈 어레이에 제 1 방향으로 입사되는 빛의 입사각이다.
3. The method of claim 2,
The light-
Wherein the optical sensor module is disposed at a vertically lower end of the lens in a horizontal direction by d of Equation (1).
Equation 1
d = H tan θ.
In Equation (1), H is a distance between the lens array and the light receiving portion array, and? Is an incident angle of light incident on the lens array in the first direction.
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