KR20060053327A - 색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자 - Google Patents

색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20060053327A
KR20060053327A KR1020040092791A KR20040092791A KR20060053327A KR 20060053327 A KR20060053327 A KR 20060053327A KR 1020040092791 A KR1020040092791 A KR 1020040092791A KR 20040092791 A KR20040092791 A KR 20040092791A KR 20060053327 A KR20060053327 A KR 20060053327A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
color
signal
green
output
cyan
Prior art date
Application number
KR1020040092791A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100723477B1 (ko
Inventor
남정현
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040092791A priority Critical patent/KR100723477B1/ko
Priority to US11/269,366 priority patent/US7746397B2/en
Priority to JP2005329376A priority patent/JP2006141039A/ja
Publication of KR20060053327A publication Critical patent/KR20060053327A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100723477B1 publication Critical patent/KR100723477B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2209/00—Details of colour television systems
    • H04N2209/04—Picture signal generators
    • H04N2209/041—Picture signal generators using solid-state devices
    • H04N2209/042—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor
    • H04N2209/045—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using mosaic colour filter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Blocking Light For Cameras (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는 촬영 소자를 제시한다. 본 발명에 따르면, 광학적 영상을 전기적 신호 출력으로 전환시켜 주는 포토 다이오드(photo diode)들의 배열을 포함하는 이미지 센서부, 개개의 포토 다이오드들에 대향되게 배치되고 레드(R), 그린(G) 및 시안(Cy)의 3 가지 색 성분에 해당되는 필터 엘리먼트(filter element)들이 베이어 패턴 배열(Bayer pattern array)으로 배열된 컬러 필터, 및 신호 출력들을 컬러 프로세싱(color processing)하는 컬러 프로세싱부를 포함하는 촬영 소자를 제시한다.
이미지 센서, 컬러 필터, 포토 다이오드, 베이어 패턴

Description

색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는 촬영 소자{Image device having color filter of reducing saturation luminance difference between color elements}
도 1은 전형적인 베이어 패턴의 컬러 필터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 전형적인 베이어 패턴의 컬러 필터에서 각 색에 대한 포토 다이오드의 신호 출력을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프(graph)이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베이어 패턴으로 배열된 컬러 필터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 촬영 소자를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 각 색 성분에 대한 포토 다이오드의 신호 출력을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프(graph)이다.
도 6은 블루(B)에 대한 감도에 의한 다이내믹범위한계(dynamic range limit)에의 제한을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다이내믹범위한계의 확대 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프이다.
본 발명은 촬영 소자에 관한 것으로, 특히, 색성분간 포화 조도(saturation luminance)의 격차를 줄이는 컬러 필터(color filter)를 가지는 촬영 소자에 관한 것이다.
촬영 소자는 광학적 영상을 전기적 신호로 변환시키는 소자로 이해될 수 있다. 이러한 촬영 소자는 광학적 영상을 전기적 신호를 거쳐 디지털 신호로 전환하여 광학적 영상에 대한 디지털 데이터(digital data) 영상 신호로 제공하는 데 이용되고 있다. 예를 들어, 디지털 카메라(digital camera) 등에서 광학적 영상을 감지하여 디지털 데이터로 제공하는 데 이러한 촬영 소자가 이용되고 있다.
이러한 촬영 소자는 광학적 영상을 전기적 신호로 전환시켜 주는 이미지 센서(image sensor)를 포함하고 있으며, 이미지 센서에 입사될 광을 컬러별로 필터링 해주는 컬러 필터를 포함하고 있다. 이미지 센서는 입사되는 광의 조도를 감지하여 광의 조도에 따른 전기적 신호를 생성시키는 포토 다이오드(photo diode)를 포함하고 있다. 이러한 포토 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 시모스(CMOS) 이미지 센서로 이해될 수 있다. 이미지 센서의 대표적인 다른 예는 CCD(Charge Coupled Device)일 수 있다.
이러한 포토 다이오드를 포함하여 개개의 화소 단위가 구성되고, 이러한 화소 단위들이 다수 개 반복되어 이미지 센서가 구성된다. 컬러 필터는 3 가지 종류 의 필터 엘리먼트(filter element)가 모자익(mosaic) 형태로 배열되어 구성되는 데, 이러한 모자익 형태는 베이어 패턴(Bayer pattern)으로 구성되고 있다. 이러한 베이어 패턴은 베이어 등에 의한 미국 특허 제3971065호에서 제시되고 있다. 전형적인 베이어 패턴은 레드(R: Red), 그린(G: Green) 및 블루(B: Blue)의 세 가지 필터 엘리먼트들이 배열되고 있다.
도 1은 전형적인 베이어 패턴의 컬러 필터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전형적인 베이어 패턴의 컬러 필터는 R, G, B의 세 가지 필터 엘리먼트들이 배열된 형태로 구성된다. 이때, R, G, B 각각의 필터 엘리먼트들 아래에는 이미지 센서의 단위 화소들의 포토 다이오드들이 각각 배치되어, 이러한 필터 엘리먼트들에 의해 필터링되어 포토 다이오드로 입사하는 광의 조도를 감지하게 된다.
각각의 포토 다이오드들은 감지된 광의 조도에 따른 전기적 신호를 발생시키고, 이러한 전기적 신호들을 컬러 프로세싱(color processing)하여 이미지에 대한 데이터를 얻게 된다. 포토 다이오드의 배열에서 얻어지는 전기적 신호들은 A/D 전환기에 의해서 디지털 신호로 전환되고, 이러한 디지털 신호를 컬러 프로세싱하여 이미지에 대한 디지털 데이터가 얻어진다.
그런데, 이러한 R, G, B의 베이어 패턴의 컬러 필터를 사용할 때, B를 감지하는 포토 다이오드의 출력 신호가 R나 G를 감지하는 포토 다이오드들에 비해 매우 낮게 검출되고 있다. 즉, 백색(white) 광원의 조도를 증가시키면서 각 색에 해당되 는 포토 다이오드의 신호 출력(output)을 측정하면 블루(B)에 대한 감도가 상대적으로 매우 작게 검출된다.
도 2는 각 색에 대한 포토 다이오드의 신호 출력을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프(graph)이다.
도 2를 참조하면, 백색 광원의 조도를 증가시키면서 각 색에 해당되는 포토 다이오드의 신호 출력(output)을 측정하면, 블루(B)에 대한 감도가 그린(G)이나 레드(R)에 대한 감도에 비해 대략 반 정도이게 검출된다. 이 경우, 레드(R)나 그린(G)에 대한 출력이 포화되는 조도 이상에서는 레드(R)와 그린(G)에 대한 신호 출력이 더 이상 증가하지 않으므로, 이러한 신호 출력에 해당되는 조도 이상에서의 신호 출력은 신호로 사용할 수 없게 된다. 따라서, 블루(B)의 최대 신호 출력이 그린(G) 혹은 레드(R)의 대략 절반이게 된다.
한편, 이러한 블루(B)에 대한 감도 저하를 극복하기 위해 화소의 포화 신호는 각각의 R, G, B의 필터 엘리먼트에 대해서 동일하게 설계하는 경우를 고려할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 도 2에 제시된 바와 같이 B에 대한 출력 감도가 R나 G에 대해서보다 대략 절반에 불과하므로, 색성분간 감도 차이에 의하여 실제 사용할 수 있는 포화 신호는 차이가 나게 된다. 포화 신호를 전자수로 환산하여 개수 N으로 표현하면, 샷 노이즈(shot noise)는 N의 제곱근이 되게 되고, 이에 따라, 최대 신호대 잡음비(S/N; Signal to Noise)는 10logN이 된다. 즉, 신호로 사용되는 포화 신호 전자수에 최대 신호대 잡음비가 직접 관계한다. 색들 간의 감도를 맞추기 위해서 B의 출력 신호를 2배 증폭하여 사용하더라도 전자수 단위로 변함이 없으 므로 신호대 잡음비는 동일하게 유지된다.
만일, 화소 채널(channel)별 노이즈 바닥(noise floor)이 일정하고, B의 감도를 R 및 G의 1/2로 가정하면, 도 1에 제시된 바와 같은 R, G, B 컬러 필터는 앞서 논의한 바와 같이 백색에 대한 B의 포화 출력은 G 및 R의 포화 출력의 1/2가 되게 된다. 이에 따라, 다이내믹범위한계(dynamic range limit)는 B에 의해 제한되게 된다. 이미지 센서의 다이내믹범위한계가 좁게 되므로, 신호대 잡음비(S/N)의 개선을 위해서는 블루(B)에 대한 감도를 증가시킬 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 백색 광에 대한 각 색성분간 감도 비율 편차를 줄여 신호대 잡음비를 개선할 수 있는 컬러 필터를 가지는 촬영 소자를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 광학적 영상을 전기적 신호 출력으로 전환시켜 주는 포토 다이오드(photo diode)들의 배열을 포함하는 이미지 센서부, 상기 개개의 포토 다이오드들에 대향되게 배치되고 레드(R), 그린(G) 및 시안(Cy)의 3 가지 색 성분에 해당되는 필터 엘리먼트(filter element)들이 베이어 패턴 배열(bayer pattern array)로 배열된 컬러 필터, 및 상기 신호 출력들을 컬러 프로세싱(color processing)하는 컬러 프로세싱부를 포함하는 촬영 소자를 제시한다.
개개의 상기 포토 다이오드는 상기 시안(Cy)에 대한 포화 출력이 감지되는 상기 백색 광의 조도에서의 상기 레드(R) 또는 그린(G)의 출력을 최대 포화 출력으로 설정된 것일 수 있다.
상기 시안(Cy)에 대한 포화 출력이 감지되는 상기 백색 광의 조도에서의 상기 그린(G)의 출력은 블루(B)에 대한 감도가 상기 그린에 대한 감도에 비해 1/2배로 설정할 때 상기 시안(Cy)의 포화 출력에 대해 2/3 배일 수 있다.
상기 이미지 센서부는 아날로그 신호(analog signal)인 상기 전기적 신호를 프로그레시브 스캔(progressive scan) 방식으로 검출하고 상기 전기적 신호를 디지털 신호(digital signal)로 변환시키는 변환기를 더 포함하고, 상기 컬러 프로세싱부는 상기 디지털 신호 중 상기 시안(Cy)에 대한 신호로부터 상기 그린(G)에 대한 신호를 감하여 블루(B)에 대한 신호를 얻은 후 상기 디지털 신호를 컬러 프로세싱하여 영상 신호로 구성할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 관점은, 색 성분들 간의 감도를 줄이기 위해 레드(R), 그린(G) 및 시안(Cy)의 3 가지 색 성분에 해당되는 필터 엘리먼트(filter element)들이 베이어 패턴 배열(bayer pattern array)로 배열된 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 아래에 도입된 이미지 센서부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 백색 광에 대한 각 색성분간 감도 비율 편차를 줄여 신호대 잡음비를 개선할 수 있는 컬러 필터를 가지는 촬영 소자를 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안되며, 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 종래의 R, G, B의 색성분들을 배열한 컬러 필터에서 B 색성분의 필터 엘리먼트를 시안(Cy: Cyan) 색성분의 필터 엘리먼트로 대체한 컬러 필터를 사용하는 기술을 제시한다. 즉, R, G, Cy의 3 가지 종류의 필터 엘리먼트들이 베이어 패턴 배열에 따라 모자익 형태로 배열되는 컬러 필터를 제시한다.
시안(Cy)은 실질적으로 그린(G) + 블루(B)로 해석될 수 있으므로, 그린(G)에 대비되어 약 1.5배 정도의 감도를 가지게 된다. 따라서, 이러한 시안(Cy)의 감도를 기준으로 포화 조도를 결정하면, 그린(G)은 포화 조도에 대해 2/3의 포화 신호 출력을 가지게 된다. 화소의 최대 포화 전자를 N이라 하면, 종래의 경우 최소 포화 신호 출력은 블루(B)에 의존하고 N/2이게 된다. 이에 비해 본 발명의 경우 최소 포화 신호 출력은 그린(G)에 의존하게 되고 2N/3이게 된다. 따라서, 최대 S/N 면에서 10log(4/3)=1.25dB의 이득이 있게 된다. 또한, 블루(B)에 대한 색성분의 추출은 시안(Cy)-그린(G)으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 색신호 처리, 즉, 컬러 프로세싱(color processing)에서 이러한 블루(B)의 색성분에 대한 값을 추출하는 과정을 미리 더 수행하면, 결국, 종래의 경우와 마찬가지로 R, G, B에 대한 색신호 처리가 가능하다.
한편, 시안(Cy)의 필터 엘리먼트의 투과율이나 스펙트럼(spectrum)을 조정하면, 시안(Cy)에 대한 감도와 그린(G)에 대한 감도를 대등하게 맞추는 것이 가능하 다. 이러한 경우 최대 S/N 확보가 가능하다. 이 경우 R, G, B의 색신호 처리를 위해서는, 변화된 투과율 및 스펙트럼을 고려하여 블루(B)에 대한 신호를 감지된 시안(Cy)에 대한 출력으로부터 미리 추출하는 것이 요구된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베이어 패턴으로 배열된 컬러 필터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베이어 패턴의 컬러 필터는 R, G, Cy의 세 가지 필터 엘리먼트들이 배열된 형태로 구성된다. 이때, 각각의 필터 엘리먼트들의 배열은 베이어 패턴의 배열을 따른다. 즉, B의 필터 엘리먼트를 Cy의 필터 엘리먼트들이 대체한 형태로 R, G, Cy의 세 가지 필터 엘리먼트들이 배열되어 컬러 필터를 구성하게 된다. 이때, R, G, Cy의 각각의 색성분간의 감도 비율이 1.5 이내 바람직하게는 대략 40%의 편차 이내로 되게 유도할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 촬영 소자를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 촬영 소자는 광학적 영상을 전기적 신호 출력으로 전환시켜 주는 이미지 센서부(10)를 포함하여 구성된다. 이미지 센서부(10)는 입사되는 광량에 따라 전기적인 신호 출력을 제공하는 포토 다이오드(11)를 포함하고, 이러한 포토 다이오드(11)는 다수 개가 배열되어 광학적 영상을 전기적 신호로 바꿔주게 된다. 이때, 전기적 신호는 이미지 소자(10)에 포함된 아날로그 디지털 변환기(A/D converter: 도시되지 않음)에 의해서 디지털 데이터 신호로 전환되어 색신호를 처리하는 컬러 프로세싱부(30)로 전달된다. 이때, 촬영 소 자는 프로그레시브 스캔(progressive) 구동 방식으로 구동된다. 즉, 이러한 포토 다이오드(11)들에서 감지된 신호는 순차적으로 컬러 프로세싱부(30)로 전달되어 색신호 처리(또는 컬러 프로세싱)되어 영상 디지털 데이터 신호로 출력된다.
이미지 센서부(10)의 포토 다이오드(10)에 R, G, Cy 각각의 필터 엘리먼트들이 대향되게 컬러 필터(20)는 이미지 센서부(10)의 상측에 도입된다. R, G, Cy 각각의 필터 엘리먼트들 각각의 아래에 단위 화소들의 포토 다이오드(11)들이 각각 배치된다. 이러한 필터 엘리먼트들에 의해 필터링되어 포토 다이오드(11)로 입사하는 광의 조도를 포토 다이오드(11)는 감지하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 블루(B) 대신에 시안(Cy)의 필터 엘리먼트를 사용하므로, 시안(Cy)에 대한 출력 신호를 바로 이용하여 컬러 프로세싱하여 이미지를 구성할 수는 없다. R, G, B의 3가지 색성분을 이용하여 컬러 프로세싱을 통해 이미지를 구성하므로, 컬러 프로세싱하는 과정에서 블루(B)에 대한 신호 값을 추출하는 과정이 더 수행될 수 있다. 블루(B) 대한 색성분의 추출은 시안(Cy)-그린(G)으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 색신호 처리, 즉, 컬러 프로세싱에서 이러한 블루(B)의 색성분에 대한 값을 추출하는 과정을 미리 더 수행하면, 결국, 종래의 경우와 마찬가지로 R, G, B에 대한 색신호 처리가 가능하다.
한편, 시안(Cy)에 대한 감도와 그린(G)에 대한 감도를 대등하게 맞추기 위해 시안(Cy)의 필터 엘리먼트의 투과율이나 스펙트럼(spectrum)을 조정할 수 있다. 이러한 경우 최대 S/N 확보가 가능하다. 이 경우 R, G, B의 색신호 처리를 위해서는, 블루(B)에 대한 신호를 감지된 시안(Cy)에 대한 출력으로부터 추출할 때, 이러한 변화된 투과율 및 스펙트럼을 고려해야 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 각 색 성분에 대한 포토 다이오드의 신호 출력을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프(graph)이다.
도 5를 참조하면, 백색 광원의 조도를 증가시키면서 각 색에 해당되는 포토 다이오드의 신호 출력을 측정하면 시안(Cy) 대한 감도가 상대적으로 낮은 조도에서 포화된 값으로 검출된다.
시안(Cy)은 실질적으로 그린(G) + 블루(B)로 해석될 수 있다. 따라서, 그린(G)에 대비되어 약 1.5배 정도의 감도가 시안(Cy)에 대해서 얻어질 수 있다. 따라서, 이러한 시안(Cy)의 감도를 기준으로 포화 조도를 결정하면, 그린(G) 또는 레드(R)는, 그린(G)과 레드(R)에 대한 포화 출력이 대등하다고 가정할 경우, 도 5에 제시된 바와 같이 포화 조도에 대해 대략 2/3의 포화 신호 출력을 가지게 된다. 따라서, 최대 S/N 면에서 10log(4/3)=1.25dB의 이득이 있게 된다. 이는, 도 2에 제시된 종래의 경우에 비해 신호대 잡음비를 크게 개선할 수 있음을 의미한다.
블루(B)는 상대적으로 단파장이므로, 포토 다이오드(도 4의 11)의 반도체 기판의 p형 웰(well) 내에 광여기 전자를 축적하는 n-도핑(doping)층 상에 도입되고 있는 p+-도핑층에서 상대적으로 많이 흡수되어, 실질적으로 광을 감지하는 영역인 n-도핑(doping)층으로 상대적으로 적게 도달하게 된다. 이때, 이러한 표면에 인근하여 도입되는 p+-도핑층은 실질적으로 열생성을 억제하게 도입되는 데 이러한 형태의 포토 다이오드는 홀 축적 다이오드 센서(hole accumulated diode sensor) 또는 표면 차폐 다이오드(surface shield diode) 또는 표면 고정 다이오드(surface pinned diode)로 일컬어지고 있다. 이러한 p+-도핑층에 흡수된 블루(B)의 파장은 전자-홀의 재결합(recombination)을 유도하게 되어 실질적으로 포토 다이오드에 감지되지 않은 효과를 발생시키게 된다. 이에 따라, 포토 다이오드(11)에서 블루(B)에 대한 감도 또는 신호 출력은 상대적으로 저하되게 된다. 본 발명의 실시예에서는 B의 필터 엘리먼트 대신에 Cy의 필터 엘리먼트를 배치시킴으로써, 이러한 문제들을 해소할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 이와 같이 Cy의 필터 엘리먼트를 배치함으로써, 다이내믹범위한계를 확대하는 효과를 얻을 수 있어 신호대 잡음비의 개선이 구현될 수 있다.
도 6은 블루(B)에 대한 감도에 의한 다이내믹범위한계에의 제한을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다이내믹범위한계의 확대 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 화소 채널(channel)별 노이즈 바닥(noise floor)이 일정하고, B의 감도를 R 및 G의 1/2로 가정하면, 종래의 경우 백색에 대한 B의 포화 출력이 G 및 R의 포화 출력 조도에서 G 및 R의 포화 출력의 1/2로 제한되므로, 실질적인 다이내믹범위한계는 G 및 R에 대한 포화 출력 지점의 조도에서의 B에 대한 신호 출력값(a)에 의존하게 된다. G 및 R에 대한 포화 출력 지점의 조도에서의 B에 대한 신호 출력값(a)은 1/2 포화 출력값이므로, 다이내믹범위한계는 (포화 출력값/2)/( 노이즈 바닥)이게 된다. 이와 같이 다이내믹범위한계는 상대적으로 좁게 된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예의 경우 백색 광에 대한 시안(Cy)의 포화 출력이 그린(G) + 블루(B) = 3/2그린(G)이므로, 백색에 대한 R, G의 포화 출력은 Cy의 포화 출력 조도에서 Cy의 포화 출력의 2/3으로 제한된다. 따라서, 실질적인 다이내믹범위한계는 Cy에 대한 포화 출력 지점의 조도에서의 G에 대한 신호 출력값(b)에 의존하게 된다. Cy에 대한 포화 출력 지점의 조도에서의 G(또는 R)에 대한 신호 출력값(b)은 2/3 포화 출력값이므로, 즉, 다이내믹범위한계는 (포화 출력값×2/3)/(노이즈 바닥)이게 된다. 이와 같이 다이내믹범위한계는 상대적으로 확대되게 된다. 종래의 경우에 비해 대략 1.33배정도 더 다이내믹 범위는 확대되게 된다.
상술한 본 발명에 따르면, 베이어 패턴의 컬러 필터 배열에서 시안(Cy), 그린(G), 레드(R) 색성분의 컬러 필터를 사용하여 각 성분간 감도 비율이 1.5 이내가 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서의 다이내믹 범위를 확대할 수 있다. 또한, 신호대 잡음비를 개선할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

Claims (5)

  1. 광학적 영상을 전기적 신호 출력으로 전환시켜 주는 포토 다이오드(photo diode)들의 배열을 포함하는 이미지 센서부;
    상기 개개의 포토 다이오드들에 대향되게 배치되고 레드(R), 그린(G) 및 시안(Cy)의 3 가지 색 성분에 해당되는 필터 엘리먼트(filter element)들이 배열된 컬러 필터; 및
    상기 신호 출력들을 컬러 프로세싱(color processing)하는 컬러 프로세싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    개개의 상기 포토 다이오드는 상기 시안(Cy)에 대한 포화 출력이 감지되는 상기 백색 광의 조도에서의 상기 레드(R) 또는 그린(G)의 출력을 최대 포화 출력으로 설정된 것을 특징으로 하는 촬영 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시안(Cy)에 대한 포화 출력이 감지되는 상기 백색 광의 조도에서의 상기 그린(G)의 출력은 블루(B)에 대한 감도가 상기 그린에 대한 감도에 비해 1/2배로 설정할 때 상기 시안(Cy)의 포화 출력에 대해 2/3 배인 것을 특징으로 하는 촬영 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서부는 아날로그 신호(analog signal)인 상기 전기적 신호를 프로그레시브 스캔(progressive scan) 방식으로 검출하고 상기 전기적 신호를 디지털 신호(digital signal)로 변환시키는 변환기를 더 포함하고,
    상기 컬러 프로세싱부는 상기 디지털 신호 중 상기 시안(Cy)에 대한 신호로부터 상기 그린(G)에 대한 신호를 감하여 블루(B)에 대한 신호를 얻은 후 상기 디지털 신호를 컬러 프로세싱하여 영상 신호로 구성하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 촬영 소자.
  5. 색성분들 간의 감도를 줄이기 위해 레드(R), 그린(G) 및 시안(Cy)의 3 가지 색 성분에 해당되는 필터 엘리먼트(filter element)들이 베이어 패턴 배열(Bayer pattern array)로 배열된 컬러 필터; 및
    상기 컬러 필터 아래에 도입된 이미지 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 소자.
KR1020040092791A 2004-11-13 2004-11-13 색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자 KR100723477B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040092791A KR100723477B1 (ko) 2004-11-13 2004-11-13 색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자
US11/269,366 US7746397B2 (en) 2004-11-13 2005-11-08 Image device having color filter
JP2005329376A JP2006141039A (ja) 2004-11-13 2005-11-14 色成分間飽和照度の格差を減らすカラーフィルタを有する撮像素子及びそれを利用したカラープロセッシング方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040092791A KR100723477B1 (ko) 2004-11-13 2004-11-13 색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060053327A true KR20060053327A (ko) 2006-05-22
KR100723477B1 KR100723477B1 (ko) 2007-05-31

Family

ID=36385851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040092791A KR100723477B1 (ko) 2004-11-13 2004-11-13 색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7746397B2 (ko)
JP (1) JP2006141039A (ko)
KR (1) KR100723477B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7800666B2 (en) 2006-09-06 2010-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter arrays compensating for wavelength offset due to crosstalk and methods of producing the same
US9137432B2 (en) 2011-09-16 2015-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Backside illumination image sensor, operating method thereof, image processing system and method of processing image using the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8648948B2 (en) * 2009-09-30 2014-02-11 Infrared Newco, Inc. Imaging systems with multiple imaging pixel types and related methods
RU2548567C1 (ru) * 2011-03-09 2015-04-20 Фуджифилм Корпорэйшн Элемент формирования цветных изображений

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR820001423B1 (ko) * 1975-04-29 1982-08-09 모리다 아끼오 고체 촬상장치(固體撮像裝置)
JPS5636286A (en) 1979-08-31 1981-04-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid image pickup device equipped with color mosaic filter
JPS5838991B2 (ja) 1980-09-19 1983-08-26 松下電器産業株式会社 カラ−固体撮像装置
JPS6030722A (ja) 1983-07-29 1985-02-16 Nippon Riyokuei Kk 法面緑化植生法
JPS6032489A (ja) 1983-08-03 1985-02-19 Canon Inc 固体撮像素子
JP2677550B2 (ja) 1986-02-18 1997-11-17 株式会社東芝 固体撮像装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7800666B2 (en) 2006-09-06 2010-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter arrays compensating for wavelength offset due to crosstalk and methods of producing the same
US9137432B2 (en) 2011-09-16 2015-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Backside illumination image sensor, operating method thereof, image processing system and method of processing image using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006141039A (ja) 2006-06-01
US20060103744A1 (en) 2006-05-18
US7746397B2 (en) 2010-06-29
KR100723477B1 (ko) 2007-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11706535B2 (en) Digital cameras with direct luminance and chrominance detection
US11678063B2 (en) System and method for visible and infrared high dynamic range sensing
US8405748B2 (en) CMOS image sensor with improved photodiode area allocation
US7745779B2 (en) Color pixel arrays having common color filters for multiple adjacent pixels for use in CMOS imagers
KR101639382B1 (ko) 높은 동적 범위를 가지는 영상을 생성하는 장치 및 방법
US8018516B2 (en) Solid-state image sensor and signal processing method of same
US8525905B2 (en) Solid-state imaging device, color filter arrangement method therefor and image recording apparatus
US20070272836A1 (en) Photoelectric conversion apparatus
US6956273B2 (en) Photoelectric conversion element and solid-state image sensing device, camera, and image input apparatus using the same
WO1999065248A1 (en) Cmos image sensor with different pixel sizes for different colors
US7746397B2 (en) Image device having color filter
US20060138488A1 (en) Image sensor test patterns for evaluating light-accumulating characteristics of image sensors and methods of testing same
US9674493B2 (en) Color image sensor with metal mesh to detect infrared light
US20140085522A1 (en) Solid-state imaging device, camera module, and imaging method
JP2005353716A (ja) 固体撮像素子及び撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130430

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140430

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160429

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170427

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180430

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 13