KR20200042810A - Closest image photographing apparatus with microcamera array - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a closest image photographing apparatus with a microcamera array, which arranges, when a subject is located very close to an image photographing device like a fingerprint recognition device, so as to obtain the overall image of the subject, a light absorbing film in front of a microlens, wherein the light absorbing film determines a field of view (FOV) of each of microcameras of the microcamera array, and obtains the overall image of the subject by adding a plurality of photographed images obtained by the microcamera array. The microcamera array according to the present invention comprises: the microcamera array composed of a plurality of lenses concentrating light reflected from the subject; image sensors disposed at a rear side of the microlens array and converting the light concentrated by the microlens into an electrical signal; and at least one layer of the light absorbing film disposed in front of the microlens array and intercepting portion of light reflected from the subject to adjust the FOV of each of the microcameras.

Description

마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치{Closest image photographing apparatus with microcamera array}{Closest image photographing apparatus with microcamera array}

본 발명은 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자 손가락의 지문 등과 같은 매우 근접한 거리에 있는 피사체의 부분 영상을 획득하고 전체 영상으로 복원하기 위해 광학적으로 설계된 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치에 관한 것이다. The present invention relates to a super close-up imaging device having a micro-camera array, and more specifically, an optically designed micro for acquiring a partial image of a subject at a very close distance, such as a fingerprint of a user's finger, and restoring the whole image. It relates to a super close-up imaging device having a camera array.

전자 장치는 보안을 위해 생체 정보를 활용할 수 있다. 생체 정보를 이용하여 사람을 식별하기 위한 기술로는 지문인식, 동맥인식, 홍채인식 등이 있다. 특히, 지문인식 장치는 사람의 지문을 감지하는 장치로서, 기존에 널리 적용되던 도어락 등의 장치는 물론, 최근에는 전자 기기의 전원의 온, 오프 또는 슬립 모드의 해제 여부를 결정하는 데에도 널리 이용되고 있다. 이러한 지문인식 장치는 전자기장을 이용하는 정전용량식 지문인식 장치와 프리즘, 렌즈와 같은 적어도 하나의 광학소자 및 사용자의 손가락으로부터 반사되는 광을 검출하여 전기신호로 변화시키는 이미지 센서를 사용하는 광학식 지문인식 장치로 구분된다. The electronic device may utilize biometric information for security. Techniques for identifying a person using biometric information include fingerprint recognition, arterial recognition, and iris recognition. In particular, the fingerprint recognition device is a device that detects a human fingerprint, and is widely used to determine whether to turn on or off or turn off the sleep mode of electronic devices, as well as devices such as door locks that have been widely applied in the past. Is becoming. Such a fingerprint recognition device is a capacitive fingerprint recognition device using an electromagnetic field, an optical fingerprint recognition device using at least one optical element such as a prism, a lens, and an image sensor that detects light reflected from a user's finger and converts it into an electric signal. It is divided into.

정전용량식 지문인식 장치는 지문에 수분을 비롯한 이물질이 묻어 있는 경우 지문 인식이 어려운 문제점이 있다. 이에 비해 광학식 지문인식 장치는 정전기에 강하며 습한 환경에서도 지문인식이 가능하고 외부 충격에 강하여 신뢰성이 우수한 장점이 있다. The capacitive fingerprint recognition device has a problem in that fingerprint recognition is difficult when foreign matter such as moisture is on the fingerprint. On the other hand, the optical fingerprint recognition device has an advantage of being excellent in reliability because it is resistant to static electricity and can recognize fingerprints even in a humid environment and is resistant to external shocks.

한편, 기존의 광학식 지문인식 장치는 광원으로부터 프리즘에 입사된 빛의 전반사를 이용하여 지문 이미지를 획득하게 되므로, 크기가 큰 단점을 지닌다. On the other hand, the existing optical fingerprint recognition device has a disadvantage in that its size is large, because it acquires a fingerprint image using total reflection of light incident on the prism from the light source.

따라서 기존의 광학식 지문인식 장치가 스마트폰 등의 기기에 사용되는 경우, 기기의 전체적인 두께가 증가되는 하는 문제점이 있고, 기기의 두께가 감소하는 경우 지문이 지문인식 장치와 매우 근접한 거리에 있어서 정확한 지문 이미지의 취득을 보장할 수 없기 때문에 결국 지문인식 장치의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다. Therefore, when the existing optical fingerprint recognition device is used in a device such as a smart phone, there is a problem in that the overall thickness of the device increases, and when the thickness of the device decreases, the fingerprint is accurate at a very close distance to the fingerprint recognition device. Since the acquisition of the image cannot be guaranteed, there is a problem in that the reliability of the fingerprint recognition device is deteriorated.

본 발명은 지문인식 장치 등과 같이 피사체가 영상촬영 장치와 매우 근접한 거리에 있는 경우에 피사체의 전체 영상을 얻기 위하여 광흡수막을 마이크로렌즈의 전방에 배치함으로써 마이크로카메라의 시야(FOV:field of view)를 조절하고, 이로써 각각의 마이크로카메라가 촬영한 개별 부분 영상들 사이의 중첩영역(Overlap region)을 조절하고 마이크로카메라 어레이가 얻은 복수의 부분영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 획득하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a field of view (FOV) of a microcamera by arranging a light absorbing film in front of a microlens to obtain a full image of the subject when the subject is at a very close distance to the imaging device, such as a fingerprint recognition device. Adjustment, thereby adjusting the overlap region between the individual partial images photographed by each microcamera and adding a plurality of partial images obtained by the microcamera array to provide a microcamera array for acquiring the entire image of the subject It is an object of the present invention to provide a super close-up imaging device.

본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치는 복수의 피사체의 특정 부분 촬영영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 획득하는 초근접 영상촬영장치로서, 상기 피사체에 광을 조사하는 발광부; 및 상기 피사체의 영상을 촬영할 수 있도록 형성되는 마이크로카메라 어레이를 포함하고, 상기 마이크로카메라 어레이는, 상기 피사체에서 반사된 광을 집광하는 복수 개의 렌즈로 이루어진 마이크로렌즈 어레이; 상기 마이크로렌즈 어레이의 후방에 각각 배치되고, 상기 마이크로렌즈가 집광한 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지센서; 및 상기 마이크로렌즈 어레이의 전방에 배치되고 상기 피사체에서 반사되는 광의 일부를 흡수하여 상기 마이크로카메라 각각의 시야를 조절하는 적어도 한 층 이상의 광흡수막을 포함하는 것을 특징으로 한다.A super close-up image capturing apparatus having a micro-camera array of the present invention comprises: a super close-up image capturing apparatus that acquires an entire image of a subject by combining specific partial shot images of a plurality of subjects, the light-emitting unit irradiating light to the subject; And a microcamera array formed to capture an image of the subject, wherein the microcamera array comprises: a microlens array consisting of a plurality of lenses condensing light reflected from the subject; An image sensor disposed at the rear of the microlens array and converting light condensed by the microlens into an electrical signal; And at least one layer of light absorbing film disposed in front of the microlens array and absorbing a part of light reflected from the subject to adjust the field of view of each of the microcameras.

또한, 상기 복수의 피사체의 특정 부분 촬영영상 각각은 인접한 촬영영상과 상기 피사체의 동일한 부분을 촬영한 중첩 영역이 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the photographed images of a specific portion of the plurality of subjects is characterized in that an overlapped region photographing an adjacent photographed image and the same portion of the subject is set.

또한, 상기 중첩 영역은 상기 마이크로카메라 어레이의 시야 및 상기 마이크로렌즈 사이의 거리(P)를 조절하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the overlap area is characterized in that it is set by adjusting the distance (P) between the field of view and the micro-lens of the micro-camera array.

또한, 상기 마이크로카메라 어레이의 시야는 상기 광흡수막 사이의 너비(W) 및 상기 광흡수막의 높이(H)를 조절하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the field of view of the microcamera array is characterized in that it is set by adjusting the width (W) between the light absorbing film and the height (H) of the light absorbing film.

또한, 상기 광흡수막의 전방에 위치하는 투명 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a transparent substrate located in front of the light absorbing film.

또한, 상기 마이크로카메라 어레이는 편광필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the micro-camera array is characterized in that it further comprises a polarizing filter.

또한, 상기 편광 필터는 상기 피사체와 상기 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the polarization filter is characterized in that it is disposed between the subject and the microlens array.

또한, 상기 발광부는 상기 투명 기판의 측면 하방에 위치하고, 광을 방출하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자에서 방출된 광을 굴절 또는 회절시켜 상기 피사체에 조사되도록 하는 광굴절 소자 또는 광회절 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the light emitting unit is located below the side of the transparent substrate, a light emitting device for emitting light; And a light refraction element or a light diffraction element that refracts or diffracts the light emitted from the light emitting element to irradiate the subject.

또한, 상기 발광부는, 상기 광흡수막의 전방에 위치하는 자발광 소자인 것을 특징으로 한다.In addition, the light emitting unit is characterized in that the self-light emitting element located in front of the light absorbing film.

또한, 상기 피사체는 사용자의 손가락의 지문인 것을 특징으로 한다.In addition, the subject is characterized in that the fingerprint of the user's finger.

본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영 장치는 각각의 마이크로렌즈의 전방에 광흡수막을 배치함으로 인하여 광학적 누화 현상(optical crosstalk)을 차단하고 각각의 마이크로카메라의 시야를 결정하고 마이크로카메라의 시야 및 마이크로카메라 사이의 거리의 조절을 통해 각 마이크로카메라가 촬영한 개별 영상의 중첩영역을 결정하고 개별 영상의 최소 연속성을 확보하여 초근접 거리에 있는 피사체의 전체 영상을 얻는 것이 가능하다. The super close-up imaging device equipped with the micro camera array of the present invention blocks the optical crosstalk by locating the light absorbing film in front of each micro lens, determines the field of view of each micro camera and determines the micro camera's field of view. By adjusting the distance between the field of view and the micro-camera, it is possible to determine the overlapping area of the individual images captured by each micro-camera and secure the minimum continuity of the individual images to obtain the entire image of the subject at a very close distance.

또한, 마이크로카메라의 전방에 배치되는 광흡수막을 형성함으로 인해 마이크로카메라의 시야를 결정하고 시야 밖의 피사체의 부분에서 반사되는 광을 차단함으로 인하여 각각의 마이크로카메라가 획득하는 영상의 해상도를 높일 수 있다. In addition, by forming a light absorbing film disposed in front of the microcamera, it is possible to increase the resolution of an image acquired by each microcamera by determining the field of view of the microcamera and blocking light reflected from a part of the subject outside the field of view.

또한, 피사체에서 반사된 광을 편광 필터를 통과하게 함으로써 피사체의 형태 정보뿐만 아니라 편광 반사도의 영상 정보를 획득할 수 있어 지문인식 장치로 본 발명이 사용되는 경우 장치의 보안성을 강화할 수 있다.In addition, by passing the light reflected from the subject through the polarization filter, it is possible to obtain image information of polarization reflectivity as well as shape information of the subject, thereby enhancing security of the device when the present invention is used as a fingerprint recognition device.

또한, 기존의 부피가 큰 지문인식 장치를 초박형으로 제작하여 지문인식 장치의 소형화가 가능하고 본 발명은 지문인식 장치뿐만 아니라 내시경 및 휴대용 영상장치에 적용이 가능하다.In addition, the existing bulky fingerprint recognition device can be manufactured in an ultra-thin shape, thereby miniaturizing the fingerprint recognition device, and the present invention can be applied to an endoscope and a portable imaging device as well as a fingerprint recognition device.

도 1은 본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 원리를 설명하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도이다.
도 6은 마이크로카메라 어레이을 제작하는 공정의 순서도이다.
도 7은 마이크로렌즈 어레이의 사시도이다.
도 8은 마이크로렌즈 어레이의 평면도이다.1 is a cross-sectional view of a super close-up imaging device having a micro camera array of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating the principle of a super close-up imaging device having a micro camera array of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a super close-up imaging apparatus having a micro camera array according to a first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a super close-up imaging apparatus having a micro camera array according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a super close-up imaging device having a micro camera array according to a third embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a process for manufacturing a microcamera array.
7 is a perspective view of a microlens array.
8 is a plan view of the microlens array.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도를 나타낸다.1 shows a cross-sectional view of a super close-up imaging device having a micro camera array of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치는 발광부(100), 마이크로카메라 어레이(200) 및 제어부(미도시)를 포함한다. 본 발명의 초근접 영상촬영장치는 마이크로카메라 각각이 촬영한 복수의 피사체의 특정 부분 촬영영상을 합하여 파시체의 전체 영상을 획득하는 장치로서, 발광부(100)는 피사체에 광을 조사하고, 마이크로카메라 어레이(200)는 피사체에서 반사되는 광(Q1)을 모아 맺어진 상을 전기적 신호로 변환하여 피사체의 영상을 촬영하도록 형성되고, 제어부는 발광부 및 마이크로카메라 어레이와 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 1, an ultra-close image capturing apparatus having a micro camera array of the present invention includes a light emitting unit 100, a micro camera array 200, and a control unit (not shown). The super close-up image photographing apparatus of the present invention is a device for acquiring the entire image of a pasche by adding a specific partial photographed image of a plurality of subjects photographed by each of the micro cameras, and the light emitting unit 100 irradiates light to the subject, and the micro The camera array 200 is formed to collect the light Q 1 reflected from the subject and convert the image formed into an electrical signal to photograph an image of the subject, and the control unit is electrically connected to the light emitting unit and the micro camera array.

발광부(100)은 제어부와 전기적으로 연결되어 제어부의 전기적 신호에 의해 피사체에 광을 조사하도록 구성된다. The light emitting unit 100 is electrically connected to the control unit and configured to irradiate light to the subject by an electrical signal from the control unit.

마이크로카메라 어레이(200)는 피사체에서 반사된 광을 집광하는 복수 개의 렌즈로 이루어진 마이크로렌즈 어레이(210), 마이크로렌즈들이 집광한 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(220) 및 마이크로카메라의 시야(FOV:field of view)를 결정하는 적어도 한층 이상의 광흡수막(230)을 포함한다.The microcamera array 200 includes a microlens array 210 composed of a plurality of lenses that collect light reflected from a subject, an image sensor 220 that converts light collected by the microlenses into an electrical signal, and a field of view of the microcamera ( And at least one or more light absorbing films 230 that determine a field of view (FOV).

마이크로카메라 어레이(200)은 마이크로렌즈 어레이(210)가 위치하는 곳에서 피사체가 놓이는 전방에 피사체의 일부분에서 반사되는 광의 일부만이 하나의 마이크로렌즈에 집광되도록 반사광의 일부를 흡수하는 광흡수막(230)이 배치되고, 마이크로렌즈 어레이의 후방에 각각의 마이크로렌즈가 집광하여 맺은 상을 받아들이는 이미지 센서(220)가 배치된다.The microcamera array 200 absorbs a part of the reflected light so that only a part of the light reflected from a part of the subject is focused on one microlens in front of the subject where the microlens array 210 is located 230 ) Is disposed, and an image sensor 220 that receives an image formed by condensing each microlens is disposed behind the microlens array.

제어부(미도시)는 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있으며 이미지 센서(220)와 전기적으로 연결된 상태에서 이미지 센서의 후방에 위치할 수 있다. 제어부는 손가락 등의 피사체가 마이크로카메라 어레이(200)의 전방에 위치하는 경우 발광부(100)와 전기적으로 연결될 수 있는 스위치를 작동시켜 발광부가 광을 조사하도록 하고, 각각의 마이크로카메라가 촬영한 피사체의 일부분의 촬영영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 만들고 이를 저장하는 역할을 한다. The control unit (not shown) may be formed of a printed circuit board and may be located behind the image sensor in an electrically connected state with the image sensor 220. When a subject, such as a finger, is located in front of the microcamera array 200, the controller operates a switch that can be electrically connected to the light emitting unit 100 so that the light emitting unit irradiates light, and the subject photographed by each microcamera. It plays the role of making the entire image of the subject by adding the captured images of a part of it and storing it.

본 발명의 초근접 영상촬영장치에서 피사체가 사용자의 손가락의 지문인 경우 본 발명의 장치는 지문 인식 장치일 수 있다.When the subject is the fingerprint of the user's finger in the super close-up imaging device of the present invention, the device of the present invention may be a fingerprint recognition device.

도 2는 본 발명의 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 원리를 설명하는 개념도를 도시한다. Figure 2 shows a conceptual diagram illustrating the principle of the super close-up imaging device having a micro-camera array of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 초근접 영상촬영장치는 마이크로카메라가 촬영한 피사체의 일부분의 복수의 영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 획득하는 장치이다. 복수의 영상 각각은 가장 인접한 마이크로카메라가 촬영한 영상과 피사체의 동일한 부분을 촬영한 중첩 영역을 공유하게 된다. 각 영상의 중첩 영역을 중첩함으로써 어긋남이 없는, 즉, 영상의 연속성에 손상이 없는 온전한 피사체의 전체 영상을 얻게 된다. 따라서 온전한 전체 영상을 얻기 위해서는 중첩 영역이 존재하여야 하며 각각의 마이크로카메라가 촬영한 영상에 대한 중첩영역의 비율이 최소 30% 이상이어야 한다. Referring to FIG. 2, the ultra-close image photographing apparatus of the present invention is a device that acquires an entire image of a subject by combining a plurality of images of a part of a subject photographed by a microcamera. Each of the plurality of images shares an overlapping area in which the image taken by the closest microcamera and the same portion of the subject are captured. By overlapping the overlapping regions of each image, an entire image of an intact subject having no misalignment, that is, no damage to the continuity of the image is obtained. Therefore, in order to obtain a complete whole image, an overlapping area must exist, and a ratio of the overlapping area to an image captured by each microcamera should be at least 30%.

중첩 영역은 각각의 마이크로카메라의 시야(FOV)와 마이크로카메라 사이의 거리(P)에 의해 결정된다. 마이크로카메라 사이의 거리(P)가 동일한 경우 마이크로카메라의 시야(FOV)가 클수록 중첩영역이 넓어지고 마이크로카메라의 시야(FOV)가 동일한 경우 마이크로카메라 사이의 거리(P)가 좁을수록 중첩영역이 넓어진다. 따라서 본 발명의 초근접 영상촬영장치는 복수의 촬영영상의 중첩 영역이 동일하도록 설계되고 중첩영역을 결정하기 위하여 마이크로카메라의 시야(FOV) 및 마이크로카메라 사이의 거리(P)를 조절하여 설계된다.The overlap area is determined by the field of view (FOV) of each microcamera and the distance P between the microcameras. If the distance (P) between the microcameras is the same, the larger the field of view (FOV) of the microcameras, the wider the overlapping area. If the field of view (FOV) of the microcameras is the same, the narrower the distance (P) between the microcameras, the wider the overlapping area. All. Therefore, the super close-up image photographing apparatus of the present invention is designed such that overlapping regions of a plurality of captured images are the same and is designed by adjusting the field of view (FOV) of the microcamera and the distance (P) between the microcameras to determine the overlapping region.

또한, 중첩영역을 결정하기 위한 요인인 마이크로카메라의 시야(FOV)는 광흡수막(230)의 위치에 의해 결정된다. 광흡수막의 위치는 마이크로렌즈의 광축에서 동일한 거리만큼 이격되는 광흡수막 사이의 너비(W)와 마이크로렌즈와 광흡수막 사이의 직선 거리에 해당하는 광흡수막의 높이(H)에 의해 결정된다.In addition, the field of view (FOV) of the microcamera, which is a factor for determining the overlapping region, is determined by the position of the light absorbing film 230. The position of the light absorbing film is determined by the width (W) between the light absorbing films spaced by the same distance from the optical axis of the microlens and the height (H) of the light absorbing film corresponding to the straight line distance between the microlens and the light absorbing film.

따라서 피사체의 일부분에 해당하는 복수의 촬영영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 획득하는 초근접 영상촬영장치는 복수의 촬영영상의 중첩 영역을 결정하기 위하여 광흡수막 사이의 너비(W) 및 광흡수막의 높이(H)에 의해 조절되는 마이크로카메라의 시야(FOV) 및 마이크로렌즈 사이의 거리(P)를 조절하여 설계된다. Therefore, a super close-up imaging apparatus for acquiring a whole image of a subject by adding a plurality of photographed images corresponding to a part of the subject, the width (W) between the light absorbing films and the light absorbing film in order to determine the overlapping area of the plurality of captured images. It is designed by adjusting the field of view (FOV) of the micro-camera controlled by the height (H) and the distance (P) between the micro-lenses.

광흡수막(230)은 각각의 마이크로렌즈의 전방에 위치하고 렌즈의 광축에서 동일한 거리(광흡수막 사이의 너비(W)의 2분의 1)만큼 떨어진 위치에서 마이크로렌즈로 입사되는 피사체의 반사광의 일부를 흡수하는 역할을 한다. 광흡수막을 형성함으로 인해 마이크로카메라의 시야를 결정하고 시야 밖의 피사체의 부분에서 반사되는 광을 흡수함으로 인하여 각각의 마이크로카메라가 획득하는 영상의 해상도를 높일 수 있다. The light absorbing film 230 is located at the front of each micro lens and is positioned at the same distance from the optical axis of the lens (one half of the width (W) between the light absorbing films). It serves to absorb some. By forming a light absorbing film, it is possible to increase the resolution of an image acquired by each microcamera by determining the field of view of the microcamera and absorbing light reflected from a part of the subject outside the field of view.

광흡수막 사이의 너비(W), 광흡수막의 높이(H) 및 마이크로렌즈 사이의 거리(P)를 조절하여 결정된 값으로 마이크로카메라 어레이를 설계하고 각각의 마이크로카메라가 촬영한 영상의 중첩영역을 제어부에 입력시켜 놓음으로써 제어부는 복수의 촬영영상의 중첩영역을 중첩시켜 피사체의 전체 영상을 어긋남이 없이 획득할 수 있게 한다.The micro-camera array is designed with the determined value by adjusting the width (W) between the light-absorbing film, the height (H) of the light-absorbing film and the distance (P) between the micro-lenses, and the overlapping area of the image captured by each micro-camera By inputting it to the control unit, the control unit overlaps the overlapping regions of a plurality of captured images so that the entire image of the subject can be obtained without misalignment.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도를 나타낸다.3 is a cross-sectional view of an ultra-close image capturing apparatus having a micro camera array according to a first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치는 발광부(100), 마이크로카메라 어레이(200) 및 제어부(미도시)를 포함하고 발광부(100)는 발광 소자 및 광굴절 소자 또는 광회절 소자(110)를 포함하고 마이크로카메라 어레이(200)는 투명 기판(250)을 더 포함한다.Referring to FIG. 3, a super close-up imaging apparatus having a micro camera array according to a first embodiment of the present invention includes a light emitting unit 100, a micro camera array 200 and a control unit (not shown), and a light emitting unit 100 includes a light-emitting element and a light-refractive element or light-diffractive element 110, the micro-camera array 200 further includes a transparent substrate 250.

투명 기판(250)은 피사체와 광흡수막 사이에 위치하고, 광흡수막 및 마이크로렌즈 어레이를 보호하고 마이크로렌즈와 피사체 사이의 거리를 확보하는 역할을 한다. The transparent substrate 250 is positioned between the subject and the light absorbing film, and serves to protect the light absorbing film and the microlens array and secure the distance between the microlens and the subject.

본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 발광부(100)는 투명기판의 측면 하방에 위치하되 일측 또는 양측 또는 여러 측에 위치할 수 있으며 광을 방출하는 발광 소자 및 발광 소자에서 방출된 광을 굴절 또는 회절시켜 피사체에 조사되도록 하는 광굴절 소자(미도시) 또는 광회절 소자(110)를 포함한다. The light emitting part 100 of the device according to the first embodiment of the present invention is located below the side of the transparent substrate, but may be located on one side, on both sides or on multiple sides, and emits light emitted from the light emitting element and the light emitting element. And a light-refractive element (not shown) or light-refractive element 110 that is irradiated or diffracted to irradiate the subject.

발광 소자는 제어부의 전기적 신호에 의해 광(Q2)을 방출하게 되며, 단색 또는 백색의 LED일 수 있다. 광굴절 소자 또는 광회절 소자는 발광 소자에서 방출된 광을 굴절 또는 회절시킴으로써 피사체에 광(Q3)이 조사되도록 하는 역할을 한다. 광굴절 소자는 프리즘일 수 있으며 광회절 소자는 마이크로렌즈 어레이일 수 있다.The light emitting element emits light Q 2 by an electrical signal from the controller, and may be a single color or white LED. The light-refractive element or the light-refractive element serves to irradiate the subject with light Q 3 by refracting or diffracting the light emitted from the light-emitting element. The photorefractive element may be a prism, and the photorefractive element may be a microlens array.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도를 나타낸다.Figure 4 shows a cross-sectional view of a super close-up imaging device having a micro-camera array according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치는 발광부(100), 마이크로카메라 어레이(200) 및 제어부를 포함하고 발광부(100)는 마이크로카메라 어레이의 광흡수막의 전방에 위치하는 자발광소자(120)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a super close-up imaging device having a micro camera array according to a second embodiment of the present invention includes a light emitting unit 100, a micro camera array 200 and a control unit, and the light emitting unit 100 is It includes a self-luminous element 120 located in front of the light absorbing film of the micro-camera array.

자발광 소자(120)는 별도의 발광 소자를 필요로 하지 않으며, 전류를 가하면 자체 발광하는 물질을 포함함에 따라 스스로 빛을 내는 자체 발광 소자일 수 있다. 예를 들어, 자발광 소자는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED)일 수 있다. 따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 초근접 영상촬영장치를 지문인식 장치로서 사용하는 경우 기존의 부피가 큰 지문인식 장치를 초박형으로 제작하여 지문인식 장치의 소형화가 가능한 이점이 있다.The self-emitting device 120 does not require a separate light-emitting device, and may be a self-light-emitting device that emits light by itself as it contains a self-emissive material when a current is applied. For example, the self-emitting device may be organic light emitting diodes (OLED). Therefore, when the ultra-close image photographing apparatus according to the second embodiment of the present invention is used as a fingerprint recognition apparatus, an existing bulky fingerprint recognition apparatus is manufactured in an ultra-thin shape, thereby miniaturizing the fingerprint recognition apparatus.

자발광 소자(120)는 유기 발광층(121), 양극(122), 및 음극(123)을 포함할 수 있다. 자발광 소자는 피사체가 접촉할 수 있는 상부를 향하여 광(Q4)을 방출해야 하므로, 유기 발광층의 상부에 위치하는 양극은 광 투광성 전극일 수 있다. 음극(123)은 금속 물질을 포함할 수 있으며 피사체에서 반사된 광(Q1)이 마이크로렌즈 어레이(210)로 전달되기 위하여 반투명할 수 있다.The self-emission device 120 may include an organic emission layer 121, an anode 122, and a cathode 123. Since the self-luminous element needs to emit light Q 4 toward the upper portion where the subject can contact, the anode positioned on the organic emission layer may be a light-transmitting electrode. The cathode 123 may include a metal material and may be translucent so that light Q 1 reflected from the subject is transmitted to the microlens array 210.

본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치는 자발광 소자의 전방에 자발광 소자를 보호하기 위한 투명 기판이 더 포함될 수 있다. The ultra-close image capturing apparatus having a microcamera array according to the second embodiment of the present invention may further include a transparent substrate for protecting the self-luminous element in front of the self-luminous element.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치의 단면도를 나타낸다.5 shows a cross-sectional view of a super close-up imaging apparatus having a micro camera array according to a third embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치는 발광부(100), 마이크로카메라 어레이(200) 및 제어부를 포함하고 마이크로카메라 어레이(200)는 편광 필터(260)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a super close-up imaging device having a micro camera array according to a third embodiment of the present invention includes a light emitting unit 100, a micro camera array 200 and a control unit, and a micro camera array 200. Includes a polarization filter 260.

편광 필터(260)는 피사체와 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치될 수 있으며 광흡수막의 상면, 마이크로 렌즈 어레이의 상면, 및 투명 기판의 상면 중에서 어느 하나에 하나의 막으로 배치될 수 있다. 피사체에서 반사된 광을 편광 필터를 통과하게 함으로써 피사체의 형태 정보뿐만 아니라 편광 반사도의 영상 정보를 획득할 수 있어 지문인식 장치로 본 발명이 사용되는 경우 장치의 보안성을 강화할 수 있다. The polarization filter 260 may be disposed between the subject and the microlens array, and may be disposed as one film on any one of the top surface of the light absorbing film, the top surface of the micro lens array, and the top surface of the transparent substrate. By passing the light reflected from the subject through the polarization filter, the shape information of the subject as well as the image information of the polarization reflectivity can be obtained, so that the security of the device can be enhanced when the present invention is used as a fingerprint recognition device.

도 6은 마이크로카메라 어레이을 제작하는 공정의 순서도를 도시한다.6 shows a flowchart of a process for manufacturing a microcamera array.

도 6을 참조하면, 본 발명의 복수의 촬영영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 획득하는 초근접 영상촬영장치에 구비되는 마이크로카메라 어레이는 광흡수막을 형성하는 단계, 투명층을 형성하는 단계, 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 6, a micro-camera array provided in a super close-up imaging apparatus for acquiring an entire image of a subject by combining a plurality of captured images of the present invention includes forming a light absorbing film, forming a transparent layer, and a micro lens array It includes the step of forming.

광흡수막 및 투명층을 형성하는 단계는 도 6(a)내지 도 6(d)에 도시된다. 도 6(a)는 투명 기판(250)에 검정 폴리머(233)를 증착하는 것을 도시하고 도 6(b)는 마이크로카메라 어레이의 시야를 결정하는 하나의 요인인 광흡수막 사이의 너비(W2)이 발생하도록 증착된 검정 폴리머(233)를 식각하여 광흡수막(232)을 패턴화하는 것을 도시한다. 도 6(c)는 한 층의 광흡수막이 형성된 투명 기판 상에 투명한 폴리머를 도포하여 투명층(240)을 형성하는 것을 도시하고 도 6(d)는 투명층 상에 검정 폴리머를 증착하고 마이크로카메라 어레이의 시야를 결정하는 하나의 요인인 광흡수막 사이의 너비(W1)이 발생하도록 증착된 검정 폴리머를 식각하여 광흡수막(231)을 패턴화하고 두 층의 광흡수막이 형성된 투명층 상에 다시 투명한 폴리머를 도포하여 투명층을 형성하는 것을 도시한다. 도 6(a)내지 도 6(d)에 도시된 단계에서 마이크로카메라의 시야를 결정하는 광흡수막 사이의 너비(W) 및 광흡수막의 높이(H)가 결정되고 광흡수막은 적어도 한 층 이상이 형성되게 된다. 광흡수막의 높이(H)는 광흡수막과 마이크로렌즈 사이의 직선 거리이다. 또한, 광흡수막(231,232)의 패턴은 광흡수막 사이의 너비(W) 및 마이크로렌즈 사이의 거리(P)에 의해 결정된다.The steps of forming the light absorbing film and the transparent layer are shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d). FIG. 6 (a) shows the deposition of the black polymer 233 on the transparent substrate 250, and FIG. 6 (b) shows the width (W 2) between the light absorbing films, which is one factor in determining the field of view of the microcamera array. It is illustrated that the light absorbing film 232 is patterned by etching the black polymer 233 deposited to generate). FIG. 6 (c) shows that a transparent layer 240 is formed by applying a transparent polymer on a transparent substrate on which a light absorbing layer is formed, and FIG. 6 (d) deposits a black polymer on the transparent layer and The light absorbing film 231 is patterned by etching the deposited black polymer so that the width (W 1 ) between the light absorbing films, which is one factor determining the field of view, is transparent again on the transparent layer on which the two light absorbing films are formed. It is shown that a polymer is applied to form a transparent layer. In the steps shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d), the width W between the light absorbing films and the height H of the light absorbing films are determined, and the light absorbing film is at least one layer Is formed. The height H of the light absorbing film is a straight line distance between the light absorbing film and the microlens. Further, the pattern of the light absorbing films 231 and 232 is determined by the width W between the light absorbing films and the distance P between the microlenses.

마이크로렌즈 어레이를 형성하는 단계는 도 6(e) 내지 도 6(g)에 도시된다. 도 6(e)는 투명층(240) 상에 원통의 실린더 형상 패턴(211)을 형성하는 것을 도시하고 원통의 실린더 형상 패턴은 열가소성 폴리머로 반도체 식각 또는 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있다. 도 6(f)는 패턴(211)의 상부 면과 투명층의 표면에 소수성 박막을 코팅(212)하는 것을 도시하고 소수성 박막은 C3F8, C4F8, CHF3 등 다양한 전구 물질을 이용하여 구성될 수 있다. 도 6(g)는 소수성 박막이 코팅된 패턴에 대해 열처리 공정을 수행하면, 즉, 폴리머의 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg) 이상의 온도로 가열하면, 폴리머의 표면적이 줄어드는 과정이 발생하면서 구면 형상의 렌즈가 형성되는 것을 도시한다. The steps of forming the microlens array are shown in Figs. 6 (e) to 6 (g). 6 (e) illustrates forming a cylindrical cylindrical pattern 211 on the transparent layer 240, and the cylindrical cylindrical pattern can be formed through a semiconductor etching or photolithography process with a thermoplastic polymer. FIG. 6 (f) shows coating the hydrophobic film on the top surface of the pattern 211 and the transparent layer 212, and the hydrophobic film uses various precursors such as C 3 F 8 , C 4 F 8 , and CHF 3 . Can be configured. Figure 6 (g) is a hydrophobic thin film is coated when the heat treatment process is performed, that is, when heated to a temperature above the glass transition temperature (glass transition temperature, Tg) of the polymer, the surface area of the polymer decreases while the spherical surface It shows that a shaped lens is formed.

도 7은 마이크로렌즈 어레이의 사시도이고 도 8은 마이크로렌즈 어레이의 평상면도를 나타낸다.7 is a perspective view of the microlens array and FIG. 8 shows a top view of the microlens array.

도 7 및 도 8을 참조하면, 마이크로렌즈 어레이는 2차원 평면에 매트릭스 구조로 반구 형상의 렌즈가 일정한 거리(P)로 이격되어 배열되고 각각의 마이크로렌즈의 구면과 렌즈의 구면 사이에는 소수성 박막이 코팅되어 있다. 본 발명의 마이크로 카메라 어레이를 제작하는 방법에 의해 형성된 마이크로렌즈 어레이의 각각의 마이크로 렌즈는 균일한 초점거리를 가지며 마이크로렌즈가 집속하는 광의 세기도 균일함을 확인할 수 있다. 또한 마이크로렌즈의 곡률반경을 조절함에 따라 초점거리가 달리 형성되며 이것으로써 마이크로렌즈와 이미지 센서 사이의 거리가 조절가능하여 장치 전체의 두께를 감소시킬 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, the microlens array is arranged in a two-dimensional plane in a matrix structure with hemispherical lenses spaced apart at a constant distance P, and a hydrophobic thin film is formed between the spherical surface of each microlens and the spherical surface of the lens. Coated. It can be seen that each micro lens of the micro lens array formed by the method of manufacturing the micro camera array of the present invention has a uniform focal length and the intensity of light focused by the micro lens is uniform. In addition, the focal length is formed differently by adjusting the radius of curvature of the microlens, whereby the distance between the microlens and the image sensor is adjustable, thereby reducing the overall thickness of the device.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구 범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely examples, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

1000 : 초근접 영상촬영장치
100 : 발광부
110 : 광회절 소자 120 : 자발광 소자
200 : 마이크로카메라 어레이
210 : 마이크로렌즈 어레이 220 : 이미지 센서
230 : 광흡수막 240 : 투명층
250 : 투명 기판 260 : 편광 필터
10 : 피사체1000: Ultra close-up video recording device
100: light emitting unit
110: light diffraction element 120: self-luminous element
200: micro camera array
210: micro lens array 220: image sensor
230: light absorbing film 240: transparent layer
250: transparent substrate 260: polarizing filter
10: subject

Claims (10)

복수의 피사체의 특정 부분 촬영영상을 합하여 피사체의 전체 영상을 획득하는 초근접 영상촬영장치로서,
상기 피사체에 광을 조사하는 발광부; 및
상기 피사체의 영상을 촬영할 수 있도록 형성되는 마이크로카메라 어레이를 포함하고,
상기 마이크로카메라 어레이는,
상기 피사체에서 반사된 광을 집광하는 복수 개의 렌즈로 이루어진 마이크로렌즈 어레이;
상기 마이크로렌즈 어레이의 후방에 각각 배치되고, 상기 마이크로렌즈가 집광한 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지센서; 및
상기 마이크로렌즈 어레이의 전방에 배치되고 상기 피사체에서 반사되는 광의 일부를 흡수하여 상기 마이크로카메라 각각의 시야를 조절하는 적어도 한 층 이상의 광흡수막을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
A super close-up imaging device that acquires an entire image of a subject by combining images of a specific portion of a plurality of subjects,
A light emitting unit irradiating light to the subject; And
It includes a micro-camera array formed to take the image of the subject,
The micro camera array,
A micro lens array composed of a plurality of lenses condensing the light reflected from the subject;
An image sensor disposed at the rear of the microlens array and converting light condensed by the microlens into an electrical signal; And
A super close-up image having a micro-camera array comprising at least one light-absorbing film disposed in front of the micro-lens array and absorbing a part of light reflected from the subject to adjust the field of view of each of the micro-cameras. Shooting device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 피사체의 특정 부분 촬영영상 각각은 인접한 촬영영상과 상기 피사체의 동일한 부분을 촬영한 중첩 영역이 설정되는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
According to claim 1,
Each of the plurality of photographs of a specific part of a subject is an ultra-close video photographing apparatus having a micro camera array, characterized in that an overlapping area photographing an adjacent photographed image and the same part of the subject is set.
제2항에 있어서,
상기 중첩 영역은 상기 마이크로카메라 어레이의 시야(FOV) 및 상기 마이크로렌즈 사이의 거리(P)를 조절하여 설정되는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
According to claim 2,
The superimposed image capturing apparatus having a microcamera array, characterized in that the overlapping area is set by adjusting a field of view (FOV) of the microcamera array and a distance (P) between the microlenses.
제3항에 있어서,
상기 마이크로카메라 어레이의 시야는 상기 광흡수막 사이의 너비(W) 및 상기 광흡수막의 높이(H)를 조절하여 설정되는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
According to claim 3,
The field of view of the microcamera array is set by adjusting the width (W) between the light absorbing film and the height (H) of the light absorbing film.
제1항에 있어서,
상기 광흡수막의 전방에 위치하는 투명 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
According to claim 1,
Ultra-close video imaging apparatus having a micro-camera array, characterized in that it further comprises a transparent substrate located in front of the light absorbing film.
제1항에 있어서,
상기 마이크로카메라 어레이는 편광필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
According to claim 1,
The micro-camera array further comprises a polarization filter ultra-close video imaging apparatus having a micro-camera array.
제6항에 있어서,
상기 편광 필터는 상기 피사체와 상기 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
The method of claim 6,
The polarization filter is a super close-up imaging device having a micro-camera array, characterized in that disposed between the subject and the micro-lens array.
제5항에 있어서,
상기 발광부는 상기 투명 기판의 측면 하방에 위치하고,
광을 방출하는 발광 소자; 및
상기 발광 소자에서 방출된 광을 굴절 또는 회절시켜 상기 피사체에 조사되도록 하는 광굴절 소자 또는 광회절 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
The method of claim 5,
The light emitting portion is located below the side of the transparent substrate,
A light emitting element that emits light; And
A super close-up imaging device having a micro camera array comprising a light refraction element or a light diffraction element that refracts or diffracts light emitted from the light emitting element to irradiate the subject.
제1항에 있어서,
상기 발광부는,
상기 광흡수막의 전방에 위치하는 자발광 소자인 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.
According to claim 1,
The light emitting unit,
Super close-up imaging device having a micro-camera array, characterized in that the self-luminous element located in front of the light absorbing film.
제1항에 있어서,
상기 피사체는 사용자의 손가락의 지문인 것을 특징으로 하는 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치.According to claim 1,
The subject is a fingerprint of a user's finger, a super close-up image capturing apparatus having a micro camera array.
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