KR101613015B1 - 컬러 앨리어싱을 줄이기 위한 컬러 및 적외선 필터 어레이 패턴 - Google Patents

컬러 앨리어싱을 줄이기 위한 컬러 및 적외선 필터 어레이 패턴 Download PDF

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Abstract

컬러 필터 어레이의 실시예는 복수의 타일화된 최소 반복 유닛을 포함하고, 각각의 최소 반복 유닛은 M X N 세트의 개별 필터를 포함하고, 세트 내의 각각의 개별 필터는 네 개의 서로 다른 광응답(photoresponse) 중에서 선택된 광응답을 갖는다. 각각의 최소 반복 유닛은 체커보드 패턴의 제1 광응답의 필터들과, 최소 반복 유닛의 한 쌍의 직교 축 중 하나 또는 두 축에 관해 연속하여 대칭이 되도록 체커보드 패턴 사이에 분포되는 제2 광응답, 제3 광응답 및 제4 광응답의 필터들을 포함한다.

Description

컬러 앨리어싱을 줄이기 위한 컬러 및 적외선 필터 어레이 패턴{COLOR AND INFRARED FILTER ARRAY PATTERNS TO REDUCE COLOR ALIASING}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 7월 1일 출원된 미국가출원번호 제61/841,818호 및 2013년 7월 19일에 출원된 미국가출원번호 제61/856,558호에 대해 미국특허법 제119조(e)에 의한 우선권을 주장한다. 두 가출원은 현재 진행중이며 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
개시된 실시예는 일반적으로 이미지 센서에 관한 것으로, 구체적으로, 그러나 이에 한정되지 않게, 이미지 센서(글로벌 셔터를 갖는 이미지 센서를 포함)에서의 컬러 앨리어싱을 줄이기 위한 컬러 및 적외선 필터 어레이 패턴에 관한 것이다.
컬러 앨리어싱은 일반적으로 전하 결합 소자(CCD) 또는 상보형 금속산화 반도체(CMOS) 이미지 센서의 특정 컬러 필터 어레이(CFA) 패턴에 의해 야기되는 바람직하지 않은 효과이다. 컬러 앨리어싱의 전형적인 예로서, 개별적인 픽셀들상에 레지스터(register)하는 검정 또는 다른 어두운 배경상의 작은 화이트 라인이 레지스터된 주 컬러의 각각에 대한 단일 픽셀들을 포함하는 하나의 라인으로 해석될 것이다. 따라서 컬러 앨리어싱을 최소화하는 CFA 패턴을 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비제한적이고 비전면적인 실시예가 다음의 도면을 참조하여 기술되며, 다음의 도면에서 동일한 참조 번호는 달리 특정되지 않는 한 다양한 도면에 걸쳐 동일한 부분을 지칭한다.
도 1은 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서의 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 글로벌 셔터의 제공을 포함하는 이미지 센서 픽셀의 실시예의 단면도이다.
도 3은 글로벌 셔터의 제공을 포함하는 이미지 센서 픽셀의 다른 실시예의 단면도이다.
도 4는 도 2 및 3의 이미지 센서 픽셀의 동작예를 도시하는 타임 차트이다.
도 5a 및 5b는 한 쌍의 전면 발광 픽셀(frontside illuminated pixels) 및 한 쌍의 후면 발광 픽셀(backside-illuminated pixels)의 단면이다.
도 6a 내지 6f는 컬러 필터 어레이, 최소 반복 유닛 또는 구성 필터 패턴의 실시예를 기술하기 위해 사용된 용어를 설명하는 도면이다.
도 7a 내지 7k는 최소 반복 유닛을 형성하기 위해 사용될 수 있는 구성 필터 패턴의 실시예에 관한 도면이다.
도 8a 내지 8f는 도 7a 내지 7k에 도시된 구성 필터 패턴의 하나 이상의 실시예를 사용하여 형성될 수 있는 최소 반복 유닛의 실시예의 도면이다.
도 9a 내지 9f는 적외선 필터를 포함하고 최소 반복 유닛을 형성하기 위해 사용될 수 있는 구성 필터 패턴의 다른 실시예의 도면이다.
도 10a 내지 10c는 도 9a 내지 9f에 도시된 구성 필터 패턴의 하나 이상의 실시예를 사용하여 형성될 수 있는 최소 반복 유닛의 실시예의 도면이다.
도 11a 및 11b는 저밀도 적외선 구성 필터 패턴 및 그 저밀도 적외선 구성 필터 패턴을 이용하여 형성될 수 있는 최소 반복 유닛의 실시예의 도면이다.
컬러 앨리어싱을 줄이기 위한 컬러 및 적외선 필터 어레이 패턴을 위한 장치, 시스템 및 방법에 대한 실시예들이 기술된다. 실시예에 대한 완벽한 이해를 제공하고자 구체적인 상세 내용이 기술되지만, 당업자라면 본 발명이 하나 이상의 기술된 상세 내용 없이도, 또는 다른 방법, 구성요소, 물질 등을 이용해서도 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부의 경우, 주지의 구조, 물질 또는 동작은 도시되지 않거나 상세히 기술되지 않지만, 그럼에도 본 발명의 범위 내에 포함될 것이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "하나의 실시예" 또는 "실시예"라는 용어는 실시예와 관련하여 설명되는 특정 구성, 구조 또는 특징이 적어도 하나의 기술된 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서 "하나의 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하지는 않는다. 더욱이, 기술된 구성, 구조 또는 특징은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
도 1은 컬러 픽셀 어레이(105), 픽셀 어레이에 결합된 판독 회로(170), 판독 회로에 결합된 함수 로직(115) 및 픽셀 어레이에 결합된 제어 회로(120)를 포함하는 CMOS 이미지 센서(100)의 실시예를 도시한다. 컬러 픽셀 어레이(105)는 X 픽셀 열과 Y 픽셀 행을 갖는 픽셀(가령, 픽셀 P1, P2, ..., Pn) 또는 개별적인 이미징 센서의 2차원("2D") 어레이이다. 컬러 픽셀 어레이(105)는 도 5a에 도시된 바와 같이 전면 발광 이미지 센서로 구현되거나, 도 5b에 도시된 바와 같이 후면 발광 이미지 센서로 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 어레이 내의 각 픽셀은 행(가령, 행 R1 내지 Ry)과 열(가령, 열 C1 내지 Cx)로 정렬되어 사람, 장소 또는 객체의 이미지 데이터를 획득한 후, 그 사람, 장소 또는 객체의 2D 이미지를 렌더링하기 위해 사용될 수 있다. 컬러 픽셀 어레이(105)는 그 픽셀 어레이에 결합된 컬러 필터 어레이("CFA")를 사용하여 각 픽셀에 컬러를 할당하는데, 컬러 필터 어레이의 개시된 실시예에 관해서는 후술하도록 한다.
픽셀 어레이(105)내의 각 픽셀이 이미지 데이터 또는 이미지 전하를 획득한 후 그 이미지 데이터는 판독 회로(170)에 의해 판독되고 저장 및 추가 처리 등을 위해 함수 로직(115)에 전송된다. 판독 회로(170)는 증폭 회로, 아날로그 디지털 변환("ADC") 회로 또는 다른 회로를 포함할 수 있다. 함수 로직(115)은 이미지 데이터를 저장할 수 있고/또는 후이미지 효과(post-image effect)(가령, 자르기, 회전, 적목 제거, 밝기 조정, 콘트라스트 조정 또는 그 외)를 적용하여 이미지 데이터를 조작할 수 있다. 함수 로직(115)은 또한 고정된 패턴 노이즈를 교정(즉, 감소 또는 제거)하기 위해 이미지 데이터를 처리하는 실시예에서 사용될 수 있다. 제어 회로(120)는 컬러 픽셀 어레이(105)의 동작 특성을 제어하기 위해 픽셀 어레이(105)에 결합된다. 예를 들어, 제어 회로(120)는 이미지 획득을 제어하기 위해 셔터 신호를 생성할 수 있다.
도 2 내지 4는 글로벌 리셋 또는 글로벌 셔터를 포함하는 픽셀들의 실시예들을 나타낸다. 이들 실시예들은 미국특허 제7,781,718호에 자세히 기술되어 있는데, 이 미국특허는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합된다. 도시된 글로벌 셔터 픽셀들은 여기에 기술된 임의의 컬러 필터 어레이들에 결합된 픽셀 어레이에 사용될 수 있다.
도 2는 픽셀 어레이로 구현된 장벽 임플랜트(a barrier implant)를 가진 공유(one-shared) 픽셀 구조 샘플의 단면을 나타낸다. 픽셀 구조(200)는 기판(202)을 포함하고, 이 기판에는 P-우물 구조(P-well structure: 204, 206)가 형성된다. 광다이오드 영역(210)은 기판(202) 위에 형성된 수소화된 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon)일 수 있다. N형 영역(212, 214, 216)은 P-우물(204)에 형성된다. 피닝 레이어(a pinning layer: 222)는 판독(readout) 타임 전까지 광전자들을 영역(210)으로 한정하는데 도움을 주는 영역(210) 위에 형성될 수 있다. 영역(212)은 도핑된 P형 또는 가볍게 도핑된 N형일 수 있다.
절연 구조(insulating structure: 220)가 P-우물 구조(206) 위에 형성된다. 절연 구조는 STI(shallow trench isolation) 공정이나 LOCOS(local oxidation of silicon) 공정을 사용해서 형성될 수 있다. STI 공정을 사용한 절연 구조(220)는 P-우물 구조(206) 내에 빈 공간(void)을 에칭하고 이산화규소(silicon dioxide)와 같은 유전체 물질(dielectric material)을 빈 공간 내에 퇴적(deposit)시킴으로써 형성될 수 있다. 퇴적된 유전체 물질은 CMP를 사용해서 평탄화될 수 있다.
저장 게이트 트랜지스터(a storage gate transistor)는 영역(210)과 영역(212) 사이 및 상부 영역에서 게이트(224)를 가진다. 저장 게이트(SG) 트랜지스터는 신호 SG에(도 6과 관련해서 더 자세하게 설명되는 바와 같이) 의해 제어된다. 저장 게이트 트랜지스터는 포획된 전하(captured charge)가 저장 게이트로 전송될 때 광 다이오드 영역(210)으로부터 저장 게이트(224)로의 전자의 흐름을 제어한다. 저장 게이트 트랜지스터는 전송 게이트(transfer gate)가 켜졌을 때 저장 게이트(224)로부터 유동 확산(floating diffusion: 214)으로의 전자의 흐름을 또한 제어한다. 주 전하 저장 영역(primary charge storage region)은 저장 게이트(224)이다.
장벽 임플랜트(208)는 기판(202)내 저장 게이트(224) 밑의 영역에 형성된다. 장벽 임플랜트는 P형 임플랜트를 사용해서 형성될 수 있다. 장벽 임플랜트(208)는(게이트 224가 활성화되었을 때) 저장 게이트(224) 아래에 형성된 채널을 통해 흐르는 전하가 영역(210)으로 역류(flowing backwards)하는 것을 방지하는 것을 도와줌으로써 영상 지체(image lag)를 감소시키는데 도와준다.
광차폐(photoshield: 230)가, 예컨대, 저장 게이트(224) 위에 제공되어, 광자(photon: 232)가 포획될 수 있는 개구(aperture)의 에지(edge)를 정의하는데 도와준다. 광차폐(230)는 통합(integration) 이후에 광자(232)가 픽셀의 저장된 전하(stored electrical charge of the pixel)에 대해 나쁜 영향을 미치는 것을 방지하는 것을 도와준다(픽셀의 작동은 도 6과 관련하여 더 자세히 설명될 것이다). 광차폐(230) 구조는 저장 게이트(224) 위에 금속층 또는 규화물(silicides)을 퇴적함으로써 형성될 수 있다.
전송 게이트(transfer gate) 트랜지스터는 영역(212)과 영역(214) 사이 및 위의 영역에 게이트(226)를 형성함으로써 영역(212)와 영역(214)를 사용하여 형성될 수 있다. 전송 게이트(TG) 트랜지스터는, 도 4와 관련하여 더 자세히 설명되는 바와 같이, TG 신호에 의해 제어된다. 전송 게이트 트랜지스터는 저장된 전하가 판독을 위해 전송중일 때 저장 게이트(224)로부터 유동 확산 영역(floating diffusion region: 214)으로의 전자의 흐름을 제어한다. 전송 게이트 트랜지스터는 저장 게이트와 전송 게이트가 모두 켜졌을 때 유동 확산 영역(214)으로부터 광다이오드 영역(210)으로의 전자의 흐름을 또한 제어한다.
글로벌 리셋 트랜지스터(global reset transistor)는 영역(216)과 영역(214) 사이 및 위의 영역에 글로벌 리셋 게이트(228)를 형성함으로써 영역(216)과 영역(214)을 사용하여 형성될 수 있다. 글로벌 리셋(GR) 트랜지스터는, 도 4와 관련하여 더 자세히 설명되는 바와 같이, 신호 GR에 의해 제어된다. 글로벌 리셋 트랜지스터는 픽셀이 전체적으로(globally) 리셋되고 있을 때 리셋 전압(VRST) 영역(216)으로부터 유동 확산(FD) 영역(214)으로의 전자의 흐름을 제어한다. 저장 게이트(224) 및 전송 게이트가 모두 켜졌을 때, 글로벌 리셋 트랜지스터는 광다이오드 영역(210)을 리셋시킬 것이다. 글로벌 리셋 트랜지스터는 행(rows) 내 픽셀의 판독의 일부로서 FD의 행 리셋(row reset)을 실행하는데 사용될 수 있다.
도 3은 픽셀 어레이로 구현된 장벽 게이트 트랜지스터(a barrier gate transistor)를 가진 공유(one-shared) 픽셀 구조(300) 샘플의 단면을 나타낸다. 구조(300)는 기판(302)을 포함하고, 이 기판에는 P-우물 구조(P-well structure: 304, 306)가 형성된다. 광다이오드 영역(310)은 기판(302) 위에 임플랜트 및/또는 확산될 수 있다. N형 영역(312, 314, 316)은 P-우물(304)에 형성된다. 피닝 레이어(a pinning layer: 322)는 판독(readout) 타임 전까지 광전자들을 영역(310)으로 한정하는데 도움을 주는 영역(310) 위에 형성될 수 있다.
절연 구조(insulating structure: 320)가 P-우물 구조(306) 위에 형성된다. 절연 구조는 STI(shallow trench isolation) 공정이나 LOCOS(local oxidation of silicon) 공정을 사용해서 형성될 수 있다. STI 공정을 사용한 절연 구조(320)는 P-우물 구조(306) 내에 트랜치(trench)를 에칭하고 이산화규소(silicon dioxide)와 같은 유전체 물질(dielectric material)을 트랜치 내에 퇴적(deposit)시킴으로써 형성될 수 있다. 퇴적된 유전체 물질은 CMP를 사용해서 평탄화될 수 있다.
장벽 게이트 트랜지스터(a barrier gate transistor)는 영역(310)과 영역(318) 사이 및 위의 영역에서 트랜지스터 게이트(334)를 형성함으로써 영역(310)과 영역(318)을 사용하여 형성될 수 있다. 장벽 게이트(BG) 트랜지스터는, 도 4과 관련해서 더 자세하게 설명되는 바와 같이, 신호 BG에 의해 제어된다. 장벽 게이트 트랜지스터는 광 다이오드 영역(310)으로부터 영역(318)으로의 전자의 흐름을 제어한다. 장벽 트랜지스터는(게이트(324)가 활성화되었을 때) 저장 게이트(224) 아래에 형성된 채널을 통해 흐르는 전하가 영역(310)으로 역류(flowing backwards)하는 것을 방지하는 것을 도와주는 저장 게이트 트랜지스터와 함께 작동함으로써 영상 지체(image lag)를 감소시키는데 도와준다.
저장 게이트 트랜지스터는 영역(318)과 영역(312) 사이 및 위의 영역에서 게이트 트랜지스터(324)를 형성함으로써 영역(318)과 영역(312)을 사용하여 형성된다. 저장 게이트(SG) 트랜지스터는, 도 4과 관련해서 더 자세하게 설명되는 바와 같이, 신호 SG에 의해 제어된다. 저장 게이트 트랜지스터는 광 다이오드 영역(318)으로부터 영역(312)으로의 전자의 흐름을 제어한다.
광차폐(photoshield: 330)가 저장 게이트(324) 및 장벽 게이트(334) 위에 제공되어, 광자(photon: 332)가 포획될 수 있는 개구(aperture)의 에지(edge)를 정의하는데 도와준다. 광차폐(330)는 통합(integration) 이후에 광자(332)가 픽셀의 저장된 전하(stored electrical charge of the pixel)에 대해 영향을 미치는 것을 방지하는 것을 도와준다. 전송 게이트 트랜지스터는 영역(312)과 영역(314) 사이 및 위의 영역에 전송 트랜지스터 게이트(326)를 형성함으로써 영역(312)와 영역(314)을 사용하여 형성될 수 있다. 전송 게이트(TG) 트랜지스터는, 도 6과 관련하여 더 자세히 설명되는 바와 같이, TG 신호에 의해 제어된다. 전송 게이트 트랜지스터는 저장된 전하가 후속 측정(later measurement)을 위해 전송중일 때(저장) 영역(312)으로부터(유동 확산) 영역(314)으로의 전자의 흐름을 제어한다. 전송 게이트 트랜지스터는 픽셀이 전체적으로(globally) 리셋중일 때 유동 확산 영역(314)으로부터 영역(312)으로의 전자의 흐름을 또한 제어한다.
영역(316)과 영역(314)의 윗 부분 및 이 영역들의 사이에 글로벌 리셋 게이트(328)를 형성함으로써 영역(316)과 영역(314)을 사용하여 글로벌 리셋 트랜지스터가 형성된다. 글로벌 리셋(GR) 트랜지스터는 신호 GR에 의하여 제어되며 이는 도 4에서 더욱 구체적으로 논의된다. 글로벌 리셋 트랜지스터는 픽셀이(글로벌) 리셋될 때 리셋 전압(VRST) 영역(316)에서 유동 확산(FD) 영역(314)으로의 전자의 흐름을 제어한다.
도 4는 도 2 및 3에 나타난 픽셀 실시예를 사용하는 글로벌 리셋 픽셀 어레이 샘플의 작동을 나타내는 타임 차트이다. 시간 T0에서, 신호 GR(global reset), TG(transfer gate), SG(source gate), BG(barrier gate)가 어써트(assert) 된다. 몇몇 실시예에서 모든 형-선택 라인들(all row-select lines)은 글로벌 리셋 시간 동안 동일 시간에 모든 픽셀을 리셋하기 위하여 동시에 어써트된다. 몇몇 실시예에서 SG 트랜지스터와 TG 트랜지스터는 GR 신호에 응답하여 활성화된다.
도 3을 참고하면, 트랜지스터 게이트(334, 324, 326, 328)가 동시에 활성화된다. 이에 따라, 신호 VRST(reset voltage)가 게이트(328) 아래에 형성된 N-채널을 가로질러 노드(316)로부터 전파하여, 영역(314)(유동 확산(floating diffusion))이 VRST 전압(게이트(328)의 임계 전압보다 낮음) 또는 광다이오드가 완전히 고갈된 경우에는 Vpin 으로 충전된다. 게이트(326, 324, 334)가 활성화되면, 영역(310)(픽셀 광다이오드의 감광성 영역)이 VRST 전압(간섭 게이트의 임계 전압보다 낮음)으로 미리 선충전된다. 광다이오드가 완전히 고갈된 핀 광다이오드인 경우, 광다이오드는 Vpin<VRST-Vthreshold 인 동안 Vpin 으로 리셋된다. 따라서, 픽셀 어레이 내의 픽셀들은 이러한 글로벌 리셋에 따라 함께 리셋될 수 있다.
도 4에서, 픽셀 어레이 내의 각 픽셀은 시간 T1 에서 통합 기간(integration period)을 거친다. 통합 기간 동안, 픽셀 광다이오드의 감광성 부분(영역 310)은 입사광(332)에 노출되어, 이에 따라 전자-구멍 쌍(charge)이 생성되고 축적되게 된다. 통합 기간은 시간 T2에서 종료되며, 이 때 배리어 게이트(barrier gate)와 저장 게이트(storage gate)가 활성화된다. 배리어 게이트와 샘플 게이트의 활성화는 광다이오드에서 저장 게이트로의 누적 전하의 이동을 가능하게 한다. 도시된 바와 같이, 저장 게이트가 비활성화되기에 앞서 배리어 게이트가 비활성화되어 축적 전하가 저장 게이트로부터 광다이오드로 다시 흘러들어오는 것을 막는다. 전송 게이트(transfer gate)는 이시기에 활성화되지 않으며, 이는 유동 확산 영역으로의 전하 흐름을 막아 기충전 레벨이 실질적으로 유지되게 한다. 저장 게이트로 이동된 전하는 저장 게이트가 'on'인 동안 저장 게이트에 저장된다.
시간 T3에서, 행-선택 라인은 어써트되어, 측정될 픽셀 어레이의 행 내의 모든 픽셀을 준비한다. 시간 T4에서,(소스 폴로어(source-follower)에 의하여 버퍼링된) 유동 확산 전압이 측정된다. 시간 T5에서, 전송 게이트가 'on'되어, 전하가 저장 게이트로부터 유동 확산으로 전송되도록 허용된다. 이를 위하여 저장 게이트는 저장 게이트의 차지 아웃(charge out)을 강제함에 의하여 능동적으로 'off'된다. BG가 'off' 이기 때문에, 저장 게이트 내의 전하는 유동 확산으로 이동되도록 강제된다. 도 3을 예로 보면, 도 3의 신호 TG는 행-선택 라인 RS0가 활성화됨에 따라 활성화된다. 따라서, 통합(노출 값)으로부터의 축적 전하는 유동 확산으로 이동된다. 시간 T6 에서, 소스 폴로어에 의하여 버퍼링된, 유동 확산 전압이 측정된다. 시간 T6의 끝에서, 행-선택 라인 RS0이 비활성화된다. 따라서, 이러한 방식으로, 전하가 행별로 판독될 수 있다.
도 5a는 CMOS 이미지 센서 내의 전면조사(FSI) 픽셀(500)의 일 실시예의 단면도로서, 여기서 FSI 픽셀(500)은 컬러 필터 어레이(501)와 같은 컬러 필터 배열을 사용하며, 여기 기술된 임의의 MRU를 사용한 컬러 필터 어레이일 수 있다. FSI 픽셀(500) 전면은 감광성 영역(504) 및 이와 연관된 픽셀 회로가 놓인 기판의 측면이며, 이 위에 신호 재분배를 위한 금속 스택(506)이 형성된다. 금속 스택(506)은 금속 층(M1, M2)을 포함하며, 이는 FSI 픽셀(50) 상의 입사광이 감광성 또는 광다이오드(PD) 영역(504)에 도달할 수 있도록 하는 광 통로를 생성하도록 패터닝된다. 컬러 이미지 센서를 구현하기 위하여, 전면은 컬러 필터 배열(100)을 포함하며, 입사광이 PD 영역(504)에 초점 맞추도록 돕는 마이크로 렌즈(506) 아래에 각각의 개별 컬러 필터(개별 컬러 필터(503, 505)는 이 특정 단면도에 도시됨)가 놓인다.
도 5b는 CMOS 이미지 센서의 후면조사(BSI) 픽셀(550)의 일 실시예의 단면도이며, BSI 픽셀은 컬러 필터 어레이(501)의 일 실시예를 사용하고, 이는 여기 기술된 임의의 MRU를 사용한 컬러 필터 어레이일 수 있다. 픽셀(500)과 같이, 픽셀(550)의 전면은 감광성 영역(504) 및 이와 관련된 픽셀 회로가 놓인 기판의 측면이며, 이 위에 신호 재분배를 위한 금속 스택(506)이 형성된다. 후면은 전면과 반대측에 해당하는 픽셀의 측면이다. 컬러 이미지 센서를 구현하기 위하여, 후면은 컬러 필터 어레이(501)를 포함하며, 개별 컬러 필터 각각(개별 필터(503, 505)는 이 특정 단면도에 도시됨)은 마이크로렌즈(506) 아래에 놓인다. 마이크로렌즈(506)는 입사광이 감광성 영역(504)에 초점 맞추도록 돕는다. 픽셀(550)의 후면 조사는 금속 스택(506) 내의 금속 인터커넥트 라인이 이미징되는 오브젝트와 감광성 영역(504) 사이의 경로를 보기 어렵게 하지 않도록 함을 의미하며, 이에 따라, 감광성 영역에 의한 신호 발생이 향상된다.
도 6a 내지 6f는 아래의 컬러 필터 어레이(CFAs), 최소 반복 유닛(MRUs), 구성요소 패턴의 논의에서 사용되는 다양한 용어 및 컨셉을 도시한다. 도 6a는 CFA(600)의 일 실시예를 나타낸다. CFA(600)는 CFA가 결합되는 또는 결합될 픽셀 어레이 내의 개별 픽셀의 수에 실질적으로 대응하는 수의 개별 필터를 포함한다. 각각의 개별 필터는 특정 광응답을 가지며, 픽셀 어레이 내의 대응하는 개별 픽셀에 광학적으로 연결된다. 이 결과, 각 픽셀은 광응답의 세트로부터 선택된 특정 컬러 광응답을 갖는다. 특정 광응답은 전자기 스펙트럼의 특정 부분에 대하여 높은 감도를 가지며, 스펙트럼의 다른 부분에 대해서는 낮은 감도를 갖는다. CFA가 픽셀 상에 필터를 위치시킴으로써 각각의 픽셀에 독립된 광응답을 할당함에 따라, 픽셀은 특정 광응답의 픽셀을 나타내는 것이 일반적이다. 따라서, 필터가 없거나 또는 클리어(무색) 필터에 결합된 픽셀을 "클리어 픽셀," 블루 필터에 결합된 경우를 "블루 픽셀," 그린 필터에 결합된 경우를 "그린 픽셀," 레드 필터에 결합된 경우를 "레드 픽셀" 등으로 나타낼 수 있다.
센서용으로 선택된 컬러 광응답(color photoresponses) 세트는 대개 적어도 세 개의 컬러를 가지지만 네 개 이상도 포함할 수도 있다. 본 명세서에서, 화이트 혹은 전색성(panchromatic) 광응답은 선택된 컬러 광응답 세트에서 나타나는 스펙트럼 민감도(spectral sensitivity)보다 더 넓은 스펙트럼 민감도를 갖는 광응답을 나타낸다. 전색성 광민감도는 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 높은 민감도를 가질 수 있다. 전색성 픽셀이라는 용어는 전색성 광응답을 가지는 픽셀을 나타낼 것이다. 비록 전색성 픽셀은 일반적으로 컬러 광응답 세트보다 넓은 스펙트럼 민감도를 갖지만, 각각의 전색성 픽셀은 관련된 필터를 가질 수 있다. 그러한 필터는 중간색 밀도 필터(a neutral density filter)이거나 혹은 컬러 필터이다.
일 실시예에서 광응답 세트는 레드, 그린, 블루, 그리고 클리어 또는 전색성(즉, 중간색 혹은 무색)일 수 있다. 다른 실시예들에서, CFA(600)는 나열된 것들에 더하여, 혹은 그 대신에 다른 광응답을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예들은 시안(cyan)(C), 마젠타(magenta)(M), 그리고 옐로우(yellow)(Y) 필터, 클리어(즉, 무색) 필터, 적외선 필터, 자외선 필터, 엑스선(x-ray) 필터 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예들은 MRU(602)에 도시된 것보다 많거나 적은 수의 픽셀을 포함하는 MRU의 필터 어레이(array)도 포함할 수 있다.
CFA(600)의 각각의 필터는 MRU(602)와 같은 최소 반복 유닛들(MRUs)로 그룹화되고, MRU들은 화살표로 나타낸 바와 같이 수직으로 그리고 수평으로 타일화된(tiled) CFA(600)를 구성한다. 최소 반복 유닛은 반복 유닛으로서, 그보다 더 적은 개별 필터를 갖는 반복 유닛이 없는 반복 유닛이다. 주어진 컬러 필터 어레이는 몇몇의 다른 반복 유닛들을 포함할 수 있지만, 어떤 반복 유닛보다 더 적은 수의 개별 필터를 포함하는 또다른 반복 유닛이 어레이 내에 있다면, 그 반복 유닛은 최소 반복 유닛이 아니다.
도 6b는 MRU(602)의 일 실시예를 도시한다. MRU(602)는 행(rows)과 열(columns)로 그룹화된 개별 필터들의 어레이이다. MRU(602)는 M개의 열과 N개의 행을 포함하며, 열은 번호 i로 표시되고, 행은 번호 j로 표시되며, 그에 따라 i는 1에서 M까지, j는 1에서 N까지의 범위를 가진다. 도시된 실시예에서 MRU(602)는 정사각형으로, N=M임을 의미하지만, 다른 실시예들에서 N이 M과 일치할 필요는 없다.
MRU(602)는 네 개의 사분면으로 나뉠 수 있는데, 첫 번째부터 네 번째 사분면이 오른쪽 위부터 시작하여 반시계 방향으로 I-IV의 번호가 매겨진다. 즉, 사분면 I은 오른쪽 위, 사분면 II는 왼쪽 위, 사분면 III은 왼쪽 아래, 그리고 사분면 IV는 오른쪽 아래에 있다. 이하에 기술되듯이, MRU(602)와 같은 MRU를 구성하는 한가지 방법은 서로 다른 사분면에서 MRU(602)보다 작은 복수의 구성 성분 패턴(constituent pattern)을 배열하는 것이다. MRU(602)는 서로 직각인, 그리고 MRU를 실질적으로 이등분하는 축 1과 2의 세트도 포함한다. 즉, 축 1은 MRU(602)를 위, 아래의 절반으로 나누고, 축 2는 MRU를 왼쪽과 오른쪽의 절반으로 나눈다. 다른 실시예들에서는 다른 축 세트가 가능하며, 이 축들이 서로 직각일 필요는 없다. 예를 들어, 다른 실시예에서 MRU의 대각선들이 MRU의 축을 구성할 수 있다.
도 6c는 MRU들의 몇몇 양태들, 특히 그들의 대칭(symmetry), 비대칭(asymmetry), 혹은 반대칭(anti-symmetry)을 묘사하기 위해 본 개시에서 사용되는 용어들을 도시한다. 이 도면은 축의 왼쪽과 오른쪽에 위치하는 레드(R), 그린(G), 그리고 블루(B) 필터들을 보여준다. 왼쪽의 필터들은 숫자 1이 기입되고(R1, B1 등), 오른쪽의 필터들은 숫자 2가 기입된다(R2, B2 등).
행(604)은 물리적으로 그리고 시퀀스적으로(sequentially) 축에 대하여 대칭적으로, 왼쪽과 오른쪽이 축에 대하여 서로 거울 이미지(mirror images)이다. 행(604)은 물리적으로 대칭적인데, 이는 축에 대한 각 컬러의 위치가 동일하기 때문이다. 즉, R1과 R2는 축으로부터의 거리가 같고(xR1=xR2), B1과 B2는 축으로부터 거리가 같은(xB1=xB2) 등등 이다. 이 행은 또한 시퀀스적으로 대칭적인데, 이는 컬러 시퀀스가 축에 대하여 대칭적이기 때문이다. 즉, 축에서 오른쪽으로 움직임에 따른 컬러 시퀀스가 RBG이고, 축에서 왼쪽으로 움직임에 따른 컬러 시퀀스도 RBG이다.
축에 대하여 물리적으로 대칭은 아니지만 시퀀스적으로는 대칭적인 일 실시예를 행(606)이 도시한다. 열(606)은 물리적으로 대칭적이지 않은데(즉, 물리적으로 비대칭적이다), 이는 축에 대하여 각 컬러의 위치가 동일하지 않기 때문이다. 즉, R1과 R2는 축으로부터의 거리가 다르며(xR1 ≠ xR2), 블루 픽셀 B1과 B2는 축으로부터의 거리가 다른(xB1 ≠ xB2) 등등 이다. 하지만 비록 도시된 실시예가 물리적으로는 대칭적이지 않더라도, 컬러 시퀀스가 축에 대하여 대칭적이기 때문에 시퀀스적으로 대칭적이다. 즉, 축에서 오른쪽으로 움직임에 따라 컬러 시퀀스가 RBG이고, 유사하게 왼쪽으로 움직임에 따른 컬러 시퀀스도 RBG이다.
행(608)은 물리적으로 그리고 시퀀스적으로 비대칭적인 일 실시예를 도시한다. 즉, 축에 대하여 시퀀스적으로 대칭적이지도 않고, 물리적으로 대칭적이지도 않다. 행(608)은 물리적으로 대칭적이지 않은데, 이는 축에 대한 각 컬러의 위치가 동일하지 않기 때문이다. 즉, R1과 R2는 축으로부터의 거리가 다르며(xR1 ≠ xR2), 블루 픽셀 B1과 B2는 다른 거리에 있는(xB1 ≠ xB2) 등등이다. 유사하게, 이 행은 시퀀스적으로 비대칭적인데, 이는 축에 대하여 컬러 시퀀스가 대칭적이지 않기 때문이다. 즉, 축에서 왼쪽으로 움직임에 따라 컬러 시퀀스가 RBG인 반면, 축에서 오른쪽으로 움직임에 따라 컬러 시퀀스는 BRG이다.
행(610)은 물리적으로 비대칭적이고 시퀀스적으로 반대칭적인 일 실시예를 도시한다. 행(608)은 물리적으로 대칭적이지 않은데, 이는 축에 대한 각 컬러의 위치가 동일하지 않기 때문이다. 즉, R1과 R2는 축으로부터의 거리가 다르고(xR1 ≠ xR2), 블루 픽셀 B1과 B2는 다른 거리에 있는(xB1 ≠ xB2) 등등 이다. 유사하게, 이 행은 시퀀스적으로 반대칭적인데, 이는 축의 한쪽의 컬러 시퀀스가 축의 다른쪽의 컬러 시퀀스와 정확히 반대이기 때문이다. 즉, 축에서 왼쪽으로 움직임에 따라 컬러 시퀀스는 RBG인데, 축에서 오른쪽으로 움직임에 따라 컬러 시퀀스는 GBR이다.
도 6d는 8x8 MRU로 어샘블링될 수 있는 개시된 4x4 요소 패턴들을 설명하기 위하여 아래에서 사용되는 용어를 나타내며, 이러한 용어는 또한 다른 치수의 요소 패턴들(constituent patterns), MRU들 자체, 또는 컬러필터 어레이(CFA) 전체를 설명하기 위하여 사용될 수 있다. 주대각선(a major diagonal)은 왼쪽 위에서부터 오른쪽 아래로 지나고, 반면에 반대각선(a minor diagonal)은 오른쪽 위에서부터 왼쪽 아래로 지난다. 왼쪽 상부에서부터 오른쪽 하부로 지나는 네 픽셀 길이 대각선(four pixel long diagonal)은 긴 주대각선(major long diagonal)으로 알려져 있다. 긴 주대각선 위로, 왼쪽 위에서부터 오른쪽 아래로 지나는 두 픽셀 대각선(two pixel diagonal)은 상부의 짧은 주대각선(upper major short diagonal)으로 알려져 있다. 긴 주대각선 아래로, 왼쪽 위에서부터 오른쪽 아래로 지나는 두 픽셀 대각선(two pixel diagonal)은 하부의 짧은 주대각선(lower major short diagonal)으로 알려져 있다. 반대각선들에 대하여 사용되는 용어 또한 도면에 나타낸 것과 유사하다. 본 개시물은 오직 주대각선에 대해서 논하고 있으나 이는 단지 예시의 목적에 불과하다. 반대각선을 수반하는 실시예들은 대안적인 실시예들일 수 있으며, 아래에서 논의되지 않더라도, 본개시물의 부분으로서 고려되어야 한다.
도 6e 내지 도 6f는 체커보드 패턴의 실시예들을 도시한다. 체커보드 패턴은, 요소 패턴을 형성하는 어레이 또는 MRU를 형성하는 어레이 내의 교번적 필터들(alternating filters)이 동일한 광응답(photoresponse)을 갖는, 예를 들어 제1 광응답을 갖는, 패턴이다. 체커보드를 형성하기 위해 사용되는 제1 광응답은 체커보드 광응답(checkerboard photoresponse)으로 또한 지칭된다. 체커보드 광응답은 이후 하나의 MRU 내의 개별 필터들 중 거의 절반을 차지한다. 도시된 실시예에서, 체커보드 응답은 화이트(white) 또는 전색성(panchromatic)이지만, 다른 실시예들에서는 체커보드 광응답은, 예를 들어, 그린(green)과 같이, 다를 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 패턴 내 남아 있는 지점들 - 이들은 체커보드의 부분이 아님 - 은, 제1 광응답과는 다른 제2, 제3 및 제4 광응답의 필터들로 채워질 수 있다.
도 6e는 홀수 번호의 행(j 홀수)의 짝수 번호의 열(i 짝수)에 체커보드 광응답을 가지는 필터들을 배치하고 짝수 번호의 행(j 짝수)의 홀수 번호 열(i 홀수)에 체커보드 광응답을 가지는 필터들을 배치함으로써 생성되는 체커보드 실시예를 도시한다. 도 6f는 홀수 번호의 행(j 홀수)의 홀수 번호의 열(i 홀수)에 체커보드 광응답을 가지는 필터들을 배치하고 짝수 번호의 행(j 짝수)의 짝수 번호 열(i 짝수)에 체커보드 광응답을 가지는 필터들을 배치함으로써 생성되는 체커보드 실시예를 도시한다.
기본 RGBW 요소 패턴
도 7a 내지 도 7k는 도 6b에 도시된 사분면들 내에 배열된 4개의 요소 패턴들의 세트를 사용함으로써 MRU를 형성하도록 어샘블링될 수 있는 요소 패턴들의 실시예들을 도시한다. 도 7a 내지 7c는 제1 요소 패턴(이는 요소 패턴 Ⅰ로 지칭될 것이다)과 이의 일부 변형들을 도시한다. 도 7d 내지 도 7k는 제2 요소 패턴(이는 요소 패턴 Ⅱ로 지칭될 것이다)과 이의 일부 변형들을 도시한다. 도 7a 내지 도 7k는 하나의 8x8 MRU를 형성하도록 4개의 세트로 어샘블링될 수 있는 4x4 패턴들을 나타내지만, 다른 실시예들에서 요소 패턴들은 4x4와는 다른 사이즈를 가질 수 있다. 이러한 다른 요소 패턴 실시예들의 4개 세트로부터 형성된 MRU들은 8x8과 다른 사이즈를 가질 수 있다.
일반적으로 도 7a 내지 도 7k에 도시된 요소 패턴들은, 체커보드를 위해 사용되는 제1 광응답과 더불어 넌체커보드를 위해 사용되는 제2, 제3 및 제4 광응답을 포함하는, 4개의 광응답들의 세트를 사용한다. 도시된 실시예에서, 제1 체커보드 광응답은 다색성 또는 화이트(W)이고, 제2, 제3 및 제4 광응답들은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 중에서 선택된다. 다른 실시예들은, 물론, 광응답들의 다른 세트들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예들은 시안(C), 마젠타(M) 및 옐로우(Y) 필터들, 클리어(즉, 무색) 필터들, 적외선 필터들, 자외선 필터들, X-선 필터들 등을 포함할 수 있다.
도시된 실시예들에서, 넌체커보드 필터들(non-checkerboard filters) - 즉, 제2, 제3 및 제4 광응답들의 필터들 - 의 개수는 가능한 한 균등(equal)에 가깝도록 만들어 진다. 넌체커보드 필터들의 개수가 할당될 광응답의 개수로 균등하게 나누어질 수 있는 실시예에서는 정확한 균등성이 달성될 수 있으나, 넌체커보드 필터들의 개수가 할당될 광응답의 개수로 균등하게 나누어 지지 않는 실시예에서는 근사의 균등성만이 달성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2, 제3 및 제4 광응답들 각각의 필터들은 넌체커보드 필터들의 0%에서 100% 사이에서는 물론, 임의의 개별 숫자 또는 그 사이의 서브 범위에서 달라질 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 요소 패턴 Ⅰ 및 이의 일부 변형들을 도시한다. 도 7a는 요소 패턴 Ⅰ를 도시하고, 이 패턴은 이의 필터 배열로 인해 대각선 방향으로 컬러 앨리어싱을 겪을 수 있다. 요소 패턴 Ⅰ가 대형 MRU를 구성하는데 단독으로 사용되는 경우, 동일한 대각선 컬러 앨리어싱 문제가 지속될 수 있다. 이들 요소 패턴들의 일부 변형들이 컬러 앨리어싱을 감소시키는데 도움이 될 것이다.
도 7b는 요소 패턴 Ⅰ의 변형인, 요소 패턴 Ⅰ-1을 도시한다. 요소 패턴 Ⅰ와는 대조적으로 여기에는 2가지 주요 수정이 존재한다: 그린(G) 픽셀들은 이제 긴 주대각선으로 이동되고, 블루(B) 픽셀 커플릿 BB 및 레드(R) 픽셀 커플릿 RR은 짧은 주대각선으로 이동된다. 더 구체적으로, BB 커플릿은 이제 상부의 짧은 주대각선을 차지하고, RR 커플릿은 이제 하부의 짧은 주대각선을 차지한다. 이 수정들에 대한 대안들은, BB 및 RR 커플릿을 위한 대각선들의 뒤바꿈, G 픽셀들이 긴 주대각선의 부분만을 차지하게 하는 것, 등을 포함할 수 있다.
도 7c는 요소 패턴 Ⅰ의 다른 변형인, 요소 패턴 Ⅰ-2를 도시한다. BB 커플릿이 이제 하부의 짧은 주대각선을 차지하고, RR 커플릿이 이제 상부의 짧은 주대각선을 차지한다는 점을 제외하고, 이 패턴은 요소 패턴 Ⅰ-1과 유사하다. 대안들은 위에서 논의된 바와 유사하다.
도 7d 내지 7k는 구성 패턴 II 및 그의 변형의 일부를 도시한다. 도 7d는, 구성 패턴 I와 같이, 대각선 방향에서 컬러 앨리어싱(color aliasing)을 경험할 수 있다. 구성 패턴 II가 보다 큰 MRU를 구성하도록 혼자 사용된다면, 동일한 대각선 컬러 앨리어싱 문제가 존속한다. 이들 구성 패턴의 일부 변형들이 컬러 앨리어싱을 감소하는데 도움이 될 수 있다.
도 7e는 구성 패턴 II의 변형인 구성 패턴 II-1을 도시한다. 구성 패턴 II와 달리, 두 개의 주요 수정이 있다: G 픽셀이 전체(entire) 긴 주대각선(major long diagonal)을 점유하도록 이동되었고, BR(또는 대신에 RB) 커플릿(couplet)이 짧은 주대각선(major short diagonal)으로 이동되었다. 이들 수정에 대한 대안은 제 1 실시예와 관련하여 본 개시물에서 논의한 것과 유사하다.
도 7f는 구성 패턴 II의 또 다른 변형인 구성 패턴 II-2를 도시한다. 이 패턴은 구성 패턴 II-1과 유사하고, 단지 커플릿 RB가 커플릿 BR 대신 사용된 것이 다르다. 대안은 전술한 바와 유사하다.
세미- 랜더마이제이션을 갖는 RGBW 구성 패턴
컬러 앨리어싱의 감소를 향상시키기 위해, 전술한 기본 RGBW 구성 패턴은 또한 더욱 복잡한 룰에 따라서 수정될 수 있다. 전술한 RGBW 구성 패턴에서와 같이, 제 1 광응답(도시된 실시예에서 W)은 여전히 체커보드 패턴을 형성하지만, 제 2, 제 3 및 제 4 광응답(이들 실시예에서 R,G,B)을 갖는 필터는 보다 랜덤하게 할당되어서, 결과적인 MRU 패턴이 보다 랜덤하게 그러나 여전히 소정의 룰을 따르게 된다. 따라서, 이하에서 도시되는 실시예에 대하여 개시되는 수정 절차는 세미-랜더마이제이션(semi-randomization)이라고 명칭한다. 도시되지 않은 다른 실시예에서, 제 2, 제 3 및 제 4 광응답은 완전하게 랜덤으로 할당될 수 있다. 넌-체커보드 광응답 필터 - 즉, 제 2, 제 3 및 제 4 광응답을 갖는 필터 - 의 배치에서의 랜덤성(randomness)의 증가는 컬러 앨리어싱을 감소시키는데 바람직하다.
도 7g는 구성 패턴 II의 변형인 구성 패턴 II-3을 도시한다. 이 구성 패턴의 긴 주대각선은 구성 패턴 II와 구성 패턴 II-1 또는 II-2의 혼합이다. 긴 주대각선을 따라서, 교번하는 RB 또는 모든 G 대신에, 좌측 최상단은 B이고 우측 최하단은 R이며, 두 개의 중간 픽셀은 G이다. 상부의 및 하부의 짧은 주대각선은 구성 패턴 II-2와 동일하다. 대안은 전술한 바와 유사하다.
도 7h는 구성 패턴 II의 다른 변형인 구성 패턴 II-4를 도시한다. 이 패턴은 구성 패턴 II-2와 유사하고, 커플릿 RB가 긴 주대각선의 두 개의 중간 픽셀을 차지한다는 점에서 다르다. 대안은 전술한 바와 유사하다.
도 7i는 구성 패턴 II의 또 다른 변형인 구성 패턴 II-5를 도시한다. 다양한 수정이 여기에 이루어진다. 첫째, 긴 주대각선을 따르는 컬러 순서가 BR에서 RB로 역으로 되어 있다. 둘째, 상부의 짧은 주대각선이 커플릿 GG 대신에 커플릿 BG를 포함한다. 셋째, 하부의 짧은 주대각선이 커플릿 GG 대신에 커플릿 GR을 포함한다. 대안은 전술한 바와 유사하다.
도 7j는 구성 패턴 II의 또 다른 변형인 구성 패턴 II-6을 도시한다. 구성 패턴 II-6은 구성 패턴 II-5와 유사하고, 상부의 짧은 주대각선이 커플릿 GG 대신에 커플릿 GG를 하부의 짧은 주대각선이 커플릿 GG 대신에 커플릿 BG를 포함한다는 점에서 다르다. 대안은 전술한 바와 유사하다.
도 7k는 구성 패턴 II의 또 다른 변형인 구성 패턴 II-7을 도시한다. 이 패턴은 구성 패턴 II-6와 유사하며, 긴 주대각선의 R 필터가 B 필터로 교체되어 컬러 패턴이 RBRB 대신 RBBB인 점이 다르다. 구성 패턴 II-3 내지 II-7은 세미-랜더마이제이션 프로세스의 단지 예일 뿐이다. 도면에 도시하지 않았지만 여전히 본 개시물의 부분인 더욱 많은 예가 있다.
제 1 RGBW MRU 실시예 및 대안들
도 8a는 구성 패턴 I 및 I-1을 사용하는 레드-그린-블루-화이트(RGBW) MRU의 실시예를 도시한다. 구성 패턴 I-1이 제 1 및 제 3 사분면을 차지하고 구성 패턴 I가 제 2 및 제 4 사분면을 차지한다. 결과적인 MRU는 축 A2에 순차적으로 대칭이나 축 A1에 순차적으로 비대칭인 넌-체커보드 광응답(제 2, 제 3 및 제 4 광응답)을 갖는다.
본 실시예에 다양한 변형이 존재한다. 첫째로, 구성 패턴에 대한 사분면 배열이 변경될 수 있다. 예를 들어, 구성 패턴 I가 제 2 및 제 4 사분면을 차지하거나, 제 1 및 제 2 사분면을 차지할 수 있고, 구성 패턴 I-1이 나머지 사분면을 차지할 수 있다. 둘째로, 구성 패턴의 수 역시 변경될 수 있다. 예를 들어, 세 개의 구성 패턴 I와 한 개의 구성 패턴 I-1가 존재하거나, 그 역으로 존재할 수도 있다. 구성 패턴 I-1와 같은, 하나의 구성 패턴만이 존재할 수도 있다. 사분면 배열 및 구성 패턴의 다양한 변환은 다수의 대안적인 실시예를 만들 수 있으며, 여기에 상세히 도시하거나 나열하지 않으나 여전히 본 개시물의 일부이다.
제 2 RGBW MRU 실시예 및 대안들
도 8b는 구성 패턴 II와 II-1을 사용하는 RGBW MRU의 제 2 실시예를 도시한다. 구성 패턴 II-1이 제 1 및 제 3 사분면을 차지하고, 구성 패턴 II가 제 2 및 제 4 사분면을 차지한다. 결과적인 MRU는 축 A1 및 A2 모두에 대해 순차적으로 대칭인 넌-체커보드 광응답(제 2, 제 3 및 제 4 광응답)을 가진다. 이 MRU의 제 2 실시예에 대한 대안은 제 1 실시예와 관련하여 본 개시물에서 전술한 바와 유사하다.
제 3 RGBW MRU 실시예 및 대안들
도 8c는 구성 패턴 II 및 II-2를 사용하는 RGBW MRU의 제 3 실시예를 도시한다. 두 개의 구성 패턴 II와 두 개의 구성 패턴 II-2가 최종 MRU를 구성하기 위해 사용된다. 구성 패턴 II-2가 제 1 및 제 3 사분면을 차지하고, 구성 패턴 II가 제 2 및 제 4 사분면을 차지한다. 결과적인 MRU는 축 A1 및 A2 모두에 대해 순차적으로 비대칭인 넌-체커보드 광응답(제 2, 제 3 및 제 4 광응답)을 갖는다. 이 MRU의 제 3 실시예에 대한 대안은 전술한 바와 유사하다.
제4 RGBW MRU 실시예 및 대안들
도 8d는 구성 패턴 I 및 I-2를 사용하는 RGBW MRU의 제4 실시예를 도시한 것이다. 2개의 구성 패턴(I) 및 2개의 구성 패턴(I-2)이 사용되는데, 구성 패턴(I-2)은 제1 및 제3 사분면을 차지하고, 구성 패턴(I)은 제2 및 제4 사분면을 차지한다. 결과적인 MRU는 두 축(A1, A2)에 대해 순서상 비대칭인 넌체커보드 광응답(non-checkboard photoresponse)(제2, 제3, 및 제4 광응답)을 갖는다. 이 제4 MRU 실시예에 대한 대안들은 전술한 것들과 유사하다.
제5 RGBW MRU 실시예 및 대안들
도 8e는 세미-랜더마이제이션으로 인한 구성 패턴, 구체적으로는 구성 패턴(II-3, II-7)을 사용하는 RGBW MRU의 제5 실시예를 도시한 것이다. 구성 패턴(II-7)은 제1 및 제3 사분면을 차지하고, 구성 패턴(II-3)은 제2 및 제4 사분면을 차지한다. 결과적인 MRU는 두 축(A1 및 A2)에 대해 순서상 비대칭인 넌체커보드 광응답(제2, 제3, 제4 광응답)을 갖는다. 이 제5 MRU 실시예에 대한 대안들은 전술한 것들과 유사하다.
제6 RGBW MRU 실시예 및 대안들
도 8f는 세미-랜더마이제이션으로 인한 구성 패턴, 구체적으로는 구성 패턴(II-3, II-4, II-5, 및 II-6)을 사용하는 RGBW MRU의 제6 실시예를 도시한 것이다. 구성 패턴(II-5)은 제1 사분면을 차지하고, 구성 패턴(II-3)은 제2 사분면을 차지하고, 구성 패턴(II-6)은 제3 사분면을 차지하고, 구성 패턴(II-4)은 제4 사분면을 차지한다. 결과적인 MRU는 두 축(A1, A2)에 대해 순서상 대칭인 넌체커보드 광응답(제2, 제3, 제4 광응답)을 갖는다. 이 제6 MRU 실시예에 대한 대안들은 전술한 것들과 유사하다.
RGB - IR 구성 패턴
CCD 또는 CMOS 이미지 센서의 적외선(IR) 응답을 향상시키면서 컬러 앨리어싱의 감소를 향상시키기 위해, 도 7g 내지 7k에 도시된 RGBW 구성 패턴이 IR 필터를 포함하도록 추가로 수정될 수 있다. 결과의 RGB-IR 패턴은 랜덤하게 나타날 수 있지만 여전히 소정의 규칙을 따른다. 레드(R) 필터는 적색광 및 적외선 광이 제각기의 광감 영역(예컨대, 광다이오드)에 전달되도록 하고, 그린(G) 필터는 녹색광 및 적외선 광이 통과되게 하며, 블루(B) 필터는 청색광 및 적외선 광이 통과되게 한다. 일부 실시예에서, 적외선(IR) 픽셀은 적외선 광만 통과되게 하는 RGB 필터 재료의 조합으로 덮여진다.
상술한 RGB-IR 구성 패턴에서, 제1(체커보드) 광응답은 화이트 대신 그린이고, 제2, 제3, 및 제4 광응답은 레드, 블루, 및 적외선 중에서 선택된다. 다른 실시예는 물론 다른 광응답 세트를 사용할 수 있다. 예컨대, 다른 실시예는 시안(C), 마젠타(M), 및 옐로우(Y) 필터, 클리어(즉, 무색) 필터, 적외선 필터, 자외선 필터, x-선 필터 등을 포함할 수 있다.
도 9a 내지 9f는 도 6b에 도시된 사분면들로 정렬된 4개 세트를 사용하여 RGB-IR MRU를 형성하도록 조립될 수 있는 레드-그린-블루-적외선(RGB-IR) 구성 패턴의 실시예를 도시한 것이다. 도 9a는 구성 요소(I)의 변형인 구성 패턴(I-3)을 도시한 것이다. 구성 패턴(I)과 대비하여, 구성 패턴(I-3)은 2개의 주요 변형을 갖는데, 구성 패턴(I)의 그린(G) 픽셀이 적외선(IR) 픽셀로 대체되었고, 화이트(W)(클리어 또는 전색성(panchromatic)이라고도 함) 픽셀이 그린(G) 픽셀로 대체되었다. IR-IR 커플릿은 상부의 짧은 주대각선(upper major short diagonal) 및 하부의 짧은 주대각선(lower major short diagonal)을 모두 차지하는 반면에, 긴 주대각선(major long diagonal)은 상부 좌측 코너에 BB 커플릿을 포함하고, 하부 우측 코너에 RR 커플릿을 포함한다.
도 9a의 구성 패턴(I-3)은 구성 패턴의 일례일 뿐이며, 8×8 또는 이보다 큰 MRU를 구성하는데 사용될 수 있다. 전술한 구성 패턴 중 어느 것도 유사하게 수정될 수 있다. 즉, RGBW 구성 패턴(I, I-1, I-2, II, II-1, II-2, II-3, II-4, II-5, II-6, II-7) 중 임의의 구성 패턴 및 그 대안들은, 먼저 그린(G) 픽셀을 적외선(IR) 픽셀로 대체하고, 그 후 화이트(W) 픽셀을 그린(G) 픽셀로 대체함으로써 수정될 수 있다. 달리 표현하면, 제1(체커보드) 광응답이 화이트 대신 그린이고, 제2, 제3, 및 제4 광응답이 레드, 블루, 및 적외선 중에서 선택되도록, RGBW 구성 패턴(I, I-1, I-2, II, II-1, II-2, II-3, II-4, II-5, II-6, II-7) 및 이들의 대안들이 수정될 수 있다. 다음은 그러한 변형예를 구현하는 몇몇 예시적 구성 패턴 및 결과적인 MRU이다.
도 9b는 구성 패턴(I)의 다른 변형인 구성 변형(I-4)을 도시한 것이다. 이 패턴은, RR 커플릿이 이제 상부 좌측 코너를 차지하고 BB 커플릿이 긴 주대각선의 하부 우측 코너를 차지한다는 점을 제외하면, 구성 패턴(I-3)과 유사하다.
도 9c는 구성 패턴(I)의 다른 변형인 구성 패턴(I-5)을 도시한 것이다. 구성 패턴(I-5)은, IR 픽셀이 긴 주대각선으로 이동되고, RR 커플릿이 이제 상부의 짧은 주대각선을 차지하며 BB 커플릿이 이제 하부의 짧은 주대각선을 차지한다는 점을 제외하면, 구성 패턴(I-3)과 유사하다.
도 9d는 구성 패턴(I-6)을 도시한 것으로, BB 커플릿이 상부의 짧은 주대각선을 차지하고, RR 커플릿이 하부의 짧은 주대각선을 차지한다는 점을 제외하면 구성 패턴(I-5)과 유사하다.
도 9e는 구성 패턴(II)의 또 다른 변형인 구성 패턴(II-8)을 도시한 것이다. 구성 패턴(II)에 비해, 2개의 주요 변경이 존재하는데, 즉, 구성 패턴(II)의 그린(G) 픽셀이 적외선(IR) 픽셀로 대체되었고, 화이트(W) 픽셀이 그린(G) 픽셀로 대체되었다. 보다 구체적으로, IR-IR 커플릿이 이제 상부의 짧은 주대각선 및 하부의 짧은 주대각선을 차지하는 한편, 긴 주대각선은 상부의 좌측 코너 내의 BR 커플릿 및 하부의 우측 코너 내의 BRI 커플릿을 포함한다.
도 9f는 구성 패턴의 다른 변형인 구성 패턴(II-9)을 도시한 것이다. 이 패턴은, IR 픽셀이 긴 주대각선으로 이동되고 BR 커플릿이 이제 상부의 짧은 주대각선을 차지하며 다른 BR 커플릿이 이제 하부의 짧은 주대각선을 차지한다는 점을 제외하면, 구성 패턴(II-8)과 유사하다.
제1 RGB - IR MRU 실시예 및 대안들
도 10a는 구성 패턴(I-3 내지 I-6)을 사용하는 레드-그린-블루-적외선(RGB-IR) MRU의 제1 실시예를 나타내며, 이는 세미-랜더마이제이션(semi-randomization)으로부터 얻어진 구성 패턴이 포함됨을 의미한다. 구성 패턴(I-5)은 제1 사분면을 점유하고, 구성 패턴(I-3)은 제2 사분면을 점유하고, 구성 패턴(I-6)은 제3 사분면을 점유하며, 구성 패턴(I-4)은 제4 사분면을 점유한다. 결과적인 MRU는 축(A1 및 A2) 모두에 대해 순차적으로 비대칭적인 넌체커보드 광응답(non-checkerboard photoresponses)(제2, 제3 및 제4 광응답)을 갖는다. 사분면 할당 및 구성 패턴 번호의 다양한 순열은 본 명세에서는 설명되지 않지만 본 발명의 일부분으로서 여전히 고려되는 다수의 대안 실시예를 생성할 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 도 10a에 도시되어 있는 제1 RGB-IR MRU 실시예는 도 8d에 도시되어 있는 제4 RGBW 실시예의 수정된 버전이다. 즉, 제1 RGB-IR 실시예는 제4 RGBW MRU 실시예에서 그린(G) 픽셀을 적외선(IR) 픽셀로 대체하고, 화이트(W) 픽셀을 그린(G) 픽셀로 대체함으로써 형성될 수 있다.
제2 RGB - IR MRU 실시예 및 대안들
도 10b는 구성 패턴(II-8 및 II-9)을 사용하는 제2 RGB-IR MRU 실시예를 나타내며, 이는 세미-랜더마이제이션으로부터 얻어진 구성 패턴이 포함됨을 의미한다. 구성 패턴(II-9)은 제1 및 제3 사분면을 점유하는 한편, 구성 패턴(II-8)은 제2 및 제4 사분면을 점유한다. 결과적인 MRU는 축(A1 및 A2) 모두에 대해 순차적으로 비대칭적인 넌체커보드 광응답(제2, 제3 및 제4 광응답)을 갖는다. 사분면 할당 및 구성 패턴 번호의 다양한 순열은 본 명세에서는 설명되지 않지만 본 발명의 일부분으로서 여전히 고려되는 다수의 대안 실시예를 생성할 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 제2 RGB-IR MRU 실시예는 도 8b에 도시되어 있는 제2 RGBW MRU 실시예의 수정된 버전이다. 즉, 제2 RGB-IR MRU 실시예는 제2 RGBW MRU 실시예에서 그린(G) 픽셀을 적외선(IR) 픽셀로 대체하고, 화이트(W) 픽셀을 그린(G) 픽셀로 대체함으로써 형성될 수 있다. 앞서 설명한 임의의 RGBW MRU 실시예는 IR 픽셀을 포함하도록 유사한 방식으로 수정될 수 있다.
제3 RGB - IR MRU 실시예 및 대안들
도 10c는 구성 패턴(II-8 및 II-9)을 사용하는 적외선 MRU의 제3 RGB-IR MRU 실시예를 나타내며, 이는 세미-랜더마이제이션로부터 얻어진 구성 패턴이 포함됨을 의미한다. 구성 패턴(II-9)은 제1 및 제3 사분면에 배치되는 한편, 구성 패턴(II-8)은 제2 및 제4 사분면에 배치된다. 결과적인 MRU는 축(A1 및 A2) 모두에 대해 순차적으로 대칭적인 넌체커보드 광응답(제2, 제3 및 제4 광응답)을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 구성 패턴 및 결과적인 RGB-IR MRU는 그린(G), 블루(B), 레드(R) 및 적외선(IR) 픽셀의 비율을 지정하는 제1 조성 규칙(first rule of composition)에 따라 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 조성 규칙은 구성 패턴이 대략 50%의 그린 필터, 12.5%의 블루 필터, 12.5%의 레드 필터 및 25%의 적외선 필터를 포함하도록 지정할 수 있다. 이러한 필터 비율은 3차원(3D) 이미징과 같은 소정의 애플리케이션에서 유리할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 구성 패턴(I-3 내지 I-6, II8 및 II-9) 각각과 결과적인 제1 및 제2 RGB-IR MRU 각각은 이러한 규칙을 따른다. 즉, 구성 패턴(I-3 내지 I-6, II8 및 II-9) 각각은 50%의 그린 필터, 12.5%의 블루 필터, 12.5%의 레드 필터 및 25%의 적외선 필터를 갖는다. 유사하게, 제1 및 제2 RGB-IR MRU은 또한 50%의 그린 픽셀, 12.5%의 블루 픽셀, 12.5%의 레드 픽셀 및 25%의 적외선 픽셀을 포함한다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 결과적인 RGB-IR MRU이 제1 조성 규칙을 따른다면, 구성 패턴 그 자체는 이러한 제1 조성 규칙을 따를 필요는 없다. 즉, 결과적인 컬러 및 IR 필터 어레이 패턴이 제1 조성 규칙을 여전히 준수하는 한, 구성 패턴에 대한 추가적인 랜더마이제이션이 수행될 수 있다.
제4 RGB - IR MRU 실시예 및 대안들
몇몇 실시예에서, 구성 패턴 및 결과적인 RGB-IR MRU는 보다 낮은 밀도의 적외선(IR) 픽셀을 제공하는 제2 조성 규칙에 따라 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 조성 규칙은 패턴이 대략 50%의 그린 픽셀, 18.75%의 블루 픽셀, 18.75%의 레드 픽셀 및 12.5%의 적외선 픽셀을 포함하도록 지정할 수 있다. 제2 조성 규칙에 의해 제공된 그와 같은 비율은 야간 시력 이미징과 같은 소정의 애플리케이션에서 유리할 수 있다.
도 11a 및 11b는 저밀도 IR 구성 패턴의 실시예에 및 그에 대응하는 MRU의 실시예를 나타낸다. 도 11a는 저밀도 IR 구성 패턴을 도시한다. 도 11b는 모든 제4 사분면에 배치된 도 11a의 저밀도 IR 구성 패턴을 사용하는 RGB-IR MRU의 제4 실시예를 나타낸다. 결과적인 MRU는 축(A1 및 A2) 모두에 대해 순차적으로 반대칭적인(anti-symmetirc) 넌체커보드 광응답(제2, 제3 및 제4 광응답)을 갖는다.
요약서에 기술되어 있는 것을 비롯하여, 본 발명의 예시된 실시예에 대한 전술한 설명은 모든 것을 망라하는 것은 아니거나, 또는 본 발명을 개시되어 있는 그 형태로 국한시키려는 것도 아니다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 특정 실시예 및 본 발명에 대한 예들은 예시적인 목적으로 설명되어 있을 뿐, 당업자라면 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 범주 내에서 등가의 다양한 변형예들이 가능하다. 이들 변형은 전술한 상세한 설명을 바탕으로 본 발명에 행해질 수 있다.
후속하는 청구항에서 사용되는 용어들은 상세한 설명 및 청구항에 개시되어 있는 특정 실시예에 본 발명을 국한시키는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그보다, 본 발명의 범주는 청구항 해석에 대해 지정된 원칙에 따라 해석되어야 하는 후속하는 청구항에 의해 전적으로 결정되어야 한다.

Claims (35)

  1. 컬러 필터 어레이(a color filter array)로서,
    복수의 타일화된 최소 반복 유닛(tiled minimal repeating units)을 포함하되,
    상기 최소 반복 유닛 각각은 M X N 세트의 개별 필터를 포함하고, 상기 세트 내의 각각의 개별 필터는 네 개의 서로 다른 광응답(photoresponse) 중에서 선택된 광응답을 가지며,
    상기 최소 반복 유닛 각각은,
    체커보드 패턴(a checkerboard pattern)의 제1 광응답의 필터들 - 상기 제1 광응답은 체커보드 자리(checkerboard positions) 만을 차지함 - 과,
    상기 최소 반복 유닛의 한 쌍의 직교 축 중 하나 또는 두 축에 관해 순차적으로(sequentially) 대칭이 되도록 상기 체커보드 패턴 사이에 분포되는 제2 광응답, 제3 광응답 및 제4 광응답의 필터들을 포함하며,
    상기 한 쌍의 직교 축 중 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수평으로 이등분하고, 상기 한 쌍의 직교 축 중 나머지 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수직으로 이등분하고,
    순차적인 대칭이란 광응답의 유형의 시퀀스가 축으로부터 양쪽으로 멀어짐에 따라 동일한 순서로 놓여 있는 것을 의미하는
    컬러 필터 어레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광응답, 상기 제3 광응답 및 상기 제4 광응답의 필터들의 수는 동일한
    컬러 필터 어레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광응답은 전색성(W)(panchromatic)이고, 상기 제2 광응답은 레드(R)이며, 상기 제3 광응답은 그린(G)이고, 상기 제4 광응답은 블루(B)인
    컬러 필터 어레이.
  4. 제3항에 있어서,
    M = N = 8이고,
    상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112014062206892-pat00001

    인
    컬러 필터 어레이.
  5. 제3항에 있어서,
    M = N = 8이고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112015124682788-pat00055

    인
    컬러 필터 어레이.
  6. 제3항에 있어서,
    M = N = 8이고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112014062206892-pat00003

    인
    컬러 필터 어레이.
  7. 컬러 필터 어레이(a color filter array)로서,
    복수의 타일화된 최소 반복 유닛(tiled minimal repeating units)을 포함하되,
    상기 최소 반복 유닛 각각은 M X N 세트의 개별 필터를 포함하고, 상기 세트 내의 각각의 개별 필터는 네 개의 서로 다른 광응답(photoresponse) 중에서 선택된 광응답을 가지며,
    상기 최소 반복 유닛 각각은,
    체커보드 패턴(a checkerboard pattern)의 제1 광응답의 필터들 - 상기 제1 광응답은 체커보드 자리만을 차지함 - 과,
    상기 최소 반복 유닛의 한 쌍의 직교 축 중 하나 또는 두 축에 관해 순차적으로 대칭이 되도록 상기 체커보드 패턴 사이에 분포되는 제2 광응답, 제3 광응답 및 제4 광응답의 필터들을 포함하며,
    상기 한 쌍의 직교 축 중 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수평으로 이등분하고, 상기 한 쌍의 직교 축 중 나머지 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수직으로 이등분하고,
    상기 제1 광응답은 그린(G)이고, 상기 제2 광응답은 적외선(IR)이며, 상기 제3 광응답은 레드(R)이고, 상기 제4 광응답은 블루(B)이며,
    순차적인 대칭이란 광응답의 유형의 시퀀스가 축으로부터 양쪽으로 멀어짐에 따라 동일한 순서로 놓여 있는 것을 의미하는
    컬러 필터 어레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 최소 반복 유닛은,
    50%의 그린(G) 픽셀과,
    12.5%의 블루(B) 픽셀과,
    12.5%의 레드(R) 픽셀과,
    25%의 적외선(IR) 픽셀을 포함하는
    컬러 필터 어레이.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 최소 반복 유닛은,
    50%의 그린(G) 픽셀과,
    18.75%의 블루(B) 픽셀과,
    18.75%의 레드(R) 픽셀과,
    12.5%의 적외선(IR) 픽셀을 포함하는
    컬러 필터 어레이.
  10. 제7항에 있어서,
    M = N = 8이고,
    상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112014062206892-pat00004

    인
    컬러 필터 어레이.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광응답은 전색성(W)이고, 상기 제2 광응답은 시안(C)이며, 상기 제3 광응답은 마젠타(M)이고, 상기 제4 광응답은 옐로우(Y)인
    컬러 필터 어레이.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 복수의 개별 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이와,
    상기 픽셀 어레이 위에 배치되어 상기 픽셀 어레이에 광학적으로 결합되는 컬러 필터 어레이와,
    상기 픽셀 어레이에 결합되어 상기 픽셀 어레이 내의 개별 픽셀로부터 신호를 판독하는 회로 및 로직부를 포함하며,
    상기 컬러 필터 어레이는 복수의 타일화된 최소 반복 유닛을 포함하고, 각각의 최소 반복 유닛은 M × N 세트의 개별 필터(individual filters)를 포함하고, 상기 세트 내의 각각의 개별 필터는 4개의 서로 다른 광응답 중에서 선택된 광응답을 가지며, 각각의 최소 반복 유닛은,
    체커보드 패턴의 제1 광응답의 필터들 - 상기 제1 광응답은 체커보드 자리만을 차지함 - 과,
    상기 최소 반복 유닛의 한 쌍의 직교 축 중 하나 또는 두 축에 관해 순차적으로 대칭이 되도록 상기 체커보드 패턴 사이에 분포되는 제2 광응답, 제3 광응답 및 제4 광응답의 필터들을 포함하고,
    상기 한 쌍의 직교 축 중 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수평으로 이등분하고, 상기 한 쌍의 직교 축 중 나머지 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수직으로 이등분하며,
    순차적인 대칭이란 광응답의 유형의 시퀀스가 축으로부터 양쪽으로 멀어짐에 따라 동일한 순서로 놓여 있는 것을 의미하는
    이미지 센서.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 회로 및 로직부는 상기 픽셀 어레이에 대한 글로벌 리셋(a global reset)을 수행할 수 있는 글로벌 셔터(a global shutter)를 포함하는
    이미지 센서.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 제2 광응답, 상기 제3 광응답 및 상기 제4 광응답의 필터들의 수는 동일한
    이미지 센서.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 제1 광응답은 전색성(W)이고, 상기 제2 광응답은 레드(R)이며, 상기 제3 광응답은 그린(G)이고, 상기 제4 광응답은 블루(B)인
    이미지 센서.
  28. 제 27 항에 있어서,
    M = N = 8이고,
    상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112014062206892-pat00011

    인
    이미지 센서.
  29. 제 27 항에 있어서,
    M = N = 8이고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112015124682788-pat00056

    인
    이미지 센서.
  30. 제 27 항에 있어서,
    M = N = 8이고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112014062206892-pat00013

    인
    이미지 센서.
  31. 복수의 개별 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이와,
    상기 픽셀 어레이 위에 배치되어 상기 픽셀 어레이에 광학적으로 결합되는 컬러 필터 어레이와,
    상기 픽셀 어레이에 결합되어 상기 픽셀 어레이 내의 개별 픽셀로부터 신호를 판독하는 회로 및 로직부를 포함하며,
    상기 컬러 필터 어레이는 복수의 타일화된 최소 반복 유닛을 포함하고, 각각의 최소 반복 유닛은 M × N 세트의 개별 필터(individual filters)를 포함하고, 상기 세트 내의 각각의 개별 필터는 4개의 서로 다른 광응답 중에서 선택된 광응답을 가지며, 각각의 최소 반복 유닛은,
    체커보드 패턴의 제1 광응답의 필터들 - 상기 제1 광응답은 체커보드 자리만을 차지함 - 과,
    상기 최소 반복 유닛의 한 쌍의 직교 축 중 하나 또는 두 축에 관해 순차적으로 대칭이 되도록 상기 체커보드 패턴 사이에 분포되는 제2 광응답, 제3 광응답 및 제4 광응답의 필터들을 포함하고,
    상기 한 쌍의 직교 축 중 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수평으로 이등분하고, 상기 한 쌍의 직교 축 중 나머지 하나는 상기 최소 반복 유닛을 수직으로 이등분하며,
    상기 제1 광응답은 그린(G)이고, 상기 제2 광응답은 적외선(IR)이며, 상기 제3 광응답은 레드(R)이고, 상기 제4 광응답은 블루(B)이고,
    순차적인 대칭이란 광응답의 유형의 시퀀스가 축으로부터 양쪽으로 멀어짐에 따라 동일한 순서로 놓여 있는 것을 의미하는
    이미지 센서.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 최소 반복 유닛은,
    50%의 그린(G) 픽셀과,
    12.5%의 블루(B) 픽셀과,
    12.5%의 레드(R) 픽셀과,
    25%의 적외선(IR) 픽셀을 포함하는
    이미지 센서.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 최소 반복 유닛은,
    50%의 그린(G) 픽셀과,
    18.75%의 블루(B) 픽셀과,
    18.75%의 레드(R) 픽셀과,
    12.5%의 적외선(IR) 픽셀을 포함하는
    이미지 센서.
  34. 제 31 항에 있어서,
    M = N = 8이고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure 112014062206892-pat00014

    인
    이미지 센서.
  35. 제 24 항에 있어서,
    상기 제1 광응답은 전색성(W)이고, 상기 제2 광응답은 시안(C)이며, 상기 제3 광응답은 마젠타(M)이고, 상기 제4 광응답은 옐로우(Y)인
    이미지 센서.
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