KR20070111379A - 광전 변환 장치 - Google Patents

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KR20070111379A
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요시히또 히가시쯔쯔미
신이찌로 이자와
구니유끼 다니
가즈히로 스즈끼
유끼꼬 미시마
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

컬러 재현성이 높은 화상을 촬상하는 것을 가능하게 하는 광전 변환 장치를 제공한다. 가시광 영역부터 적외광 영역까지의 파장 영역에 대하여 광전 변환의 감도를 갖는 광전 변환 소자(20)를 포함하는 복수의 화소와, 복수의 화소의 일부의 수광면측에 배치된 가시광 영역을 투과 영역으로 하는 컬러 필터(22R, 22G, 22B)와, 복수의 화소의 나머지 수광면측에 배치된 적외광 영역을 투과 영역으로 하는 적외 필터와, 복수의 화소의 수광면측에 설치된 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역의 광을 차단하는 컷트 필터(24)를 구비함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.
광전 변환 소자, 컷트 필터, 컬러 필터, 적외 필터, 촬상부

Description

광전 변환 장치{PHOTOELECTRIC TRANSFORMATION APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예에서의 광전 변환 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에서의 촬상부의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에서의 촬상부의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에서의 촬상부의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에서의 촬상부의 광의 투과의 파장 의존성을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에서의 광전 변환 장치의 다른 예의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 컬러 필터의 배치를 도시하는 도면.
도 8은 일반적인 원색계의 컬러 필터를 구비한 촬상 소자(실리콘 기판)의 감도의 파장 의존성을 도시하는 도면.
도 9는 식생의 반사 스펙트럼을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 촬상부
12 : 클럭 제어부
14 : 신호 처리부
16 : 적외 광원
20 : 광전 변환 소자
22R, 22G, 22B : 컬러 필터
24, 56 : 근적외 컷트 필터
26 : 수직 레지스터
28 : 수평 레지스터
30 : 출력부
50 : 기판
52 : 촬상 소자
52a : 컬러 필터
54 : 집광 렌즈
58 : 렌즈 홀더
100 : 광전 변환 장치
102 : 카메라 모듈
[특허 문헌1] 일본 특개평 11-239356호 공보
본 발명은, 근적외 영역을 차단하는 컷트 필터를 구비한 광전 변환 장치에 관한 것이다.
카메라에 장착되는 CCD(Charge Coupled Device : 전하 결합 소자)나 C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상 소자는, 2차원으로 배열되며, 광을 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자를 구비한다. 실리콘 기판 상에 형성된 광전 변환 소자는, 가시광 영역(380㎚∼700㎚ 정도)부터 적외광 영역(700㎚∼1100㎚ 정도)까지의 광전 변환 감도를 갖는다. 따라서, 컬러 촬상을 행하기 위해서는, 광전 변환 소자의 수광면측에 원색(RGB)계 또는 보색(YMC)계의 컬러 필터를 배치하고, 입사광을 컬러 필터에서 색 분해하여 각 파장 영역마다 광전 변환을 행한다.
또한, 도 7의 평면도에 도시한 바와 같이, 원색(RGB)계(또는 보색(YMC)계)의 컬러 필터를 설치한 화소 외에, 적외광 영역(IR)을 투과 영역으로 하는 적외 필터를 수광면측에 구비한 화소를 모자이크 형상으로 조합함으로써, 가시광의 컬러 촬상뿐만 아니라, 적외 영역에서의 촬상도 가능하게 한 광전 변환 장치도 이용되고 있다. 예를 들면, 대낮의 옥외에서의 촬상에서는 컬러 필터를 구비한 화소에서 얻어진 신호로부터 적외 필터를 구비한 화소에서 얻어진 신호를 감산하여 컬러 화상의 촬상을 행하고, 야간이나 어두운 옥내에서의 촬상에서는 적외 필터를 구비한 화소에서 얻어진 신호와 적외광도 투과할 수 있는 컬러 필터를 구비한 화소에서 얻어 진 신호를 이용하여 촬상을 행할 수 있다.
도 8에, 원색(RGB)계의 컬러 필터를 구비한 CCD 촬상 소자의 감도의 파장 의존성을 도시한다. 도 8에서, 횡축은 광의 파장(㎚)을 나타내고, 종축은 상대적인 투과율을 나타낸다. 적, 녹, 청에 대한 컬러 필터는, 도 8의 라인 R, G, B로 각각 나타내는 바와 같이, 650㎚ 이상의 적외광 영역의 광에 대하여 감도를 갖는다. 따라서, 각 컬러 필터를 구비한 화소에서 생성되는 정보 전하에는 적외광 영역의 광에 의해 생성되는 전하가 포함되게 된다. 이 적외광 영역의 광에 의한 전하는, 컬러 화상에서 노이즈로서 중첩되게 된다.
예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 자연광을 반사하는 식생(植生)으로부터의 반사광에는 650㎚ 이상의 적외광의 성분이 많이 포함된다. 식생을 컬러 촬상할 때에는 적이나 청에 대한 컬러 필터를 구비한 화소에서도 컬러 필터를 투과한 적외광에 의해 정보 전하가 생성되기 때문에, 적, 청, 녹의 화소로부터 얻어진 신호에 의해 컬러 화상을 구성한 경우에 적외광에 의한 노이즈 성분이 커지게 되어, 식생이 자연스러운 녹색으로서 표현되지 않게 되는 문제가 발생한다.
또한, 광전 변환 장치에서는, 컬러 촬상에서는 적외광 영역의 광의 영향을 제거하고 컬러 재현성을 높이는 것이 요구되고 있다. 그러나, 도 8에 도시한 바와 같이, 650㎚∼800㎚의 근적외 영역에 대한 컬러 필터의 투과 특성은 각 색에서 서로 달라, 각 색에 대하여 일률적인 처리를 실시함으로써 근적외 영역의 광에 의한 노이즈를 제거하는 것이 곤란하다.
본 발명은, 가시광 영역 및 적외광 영역에서의 촬상이 가능한 광전 변환 장치에서, 가시광 영역에서의 컬러 재현성을 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 입사광을 받아, 입사광의 강도에 따른 전하를 생성하는 광전 변환 장치로서, 가시광 영역부터 적외광 영역까지의 파장 영역에 대하여 광전 변환의 감도를 갖는 광전 변환 소자를 각각 포함하는 복수의 화소와, 상기 복수의 화소의 일부의 수광면측에 배치된 가시광 영역 및 적외광 영역을 투과 영역으로 하는 컬러 필터와, 상기 복수의 화소의 나머지 수광면측에 배치된 적외광 영역을 투과 영역으로 하는 적외 필터와, 상기 복수의 화소의 수광면측에 설치된 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역의 광을 차단하는 컷트 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 광전 변환 장치에 따르면, 컬러 화상을 촬상할 때에, 가시광 영역 이외의 성분에 의한 노이즈를 종래보다도 제거하여, 컬러 재현성이 높은 화상을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 컬러 필터는, 적·녹·청, 옐로우·시안·마젠타, 옐로우·시안·그린 및 옐로우·시안·마젠타·그린 중 어느 하나의 조합에 포함되는 3색 또는 4색인 것이 바람직하다. 상기 컬러 필터 중 적어도 2종류는, 적외광 영역의 광을 투과하는 필터이며, 상기 적외 필터는, 상기 컬러 필터 중 적외광 영역의 광을 투과하는 컬러 필터를 적층하여 구성되는 것이 바람직하다.
이 컬러 촬상 소자에 따르면, 별도로 적외광 투과 필터를 구비할 필요가 없기 때문에, 저코스트로 고감도의 컬러 촬상 소자를 실현할 수 있다.
특히, 상기 적외 필터는, 적 및 청의 컬러 필터를 적층하여 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 적외 필터는, 옐로우, 시안 및 마젠타의 컬러 필터를 적층하여 구성되는 것도 바람직하다.
이러한 광전 변환 장치에서는, 상기 컬러 필터가 수광면측에 배치된 화소로부터 출력된 신호를 상기 적외 필터가 수광면측에 배치된 화소로부터 출력된 신호에 의해 보정할 수 있다.
또한, 상기 적외 필터가 설치된 화소는, 상기 컬러 필터가 설치된 화소로 구성되는 촬상 영역의 외연의 일부에 설치하여도 된다. 이러한 구성에 따르면, 촬상을 위한 가시광 성분 및 적외광 성분을 광전 변환하는 광전 변환 소자를 치밀하게 배열할 수 있기 때문에 고해상도의 촬상을 행할 수 있고, 또한 피사체의 적외광 성분을 검출하고, 적외광 성분을 보정하기 위한 적외광 신호를 선택적으로 출력할 수 있으므로, 적절한 색 재현을 행할 수 있다.
<실시예>
본 발명의 실시예에서의 광전 변환 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 촬상부(10), 클럭 제어부(12), 신호 처리부(14) 및 적외 광원(16)을 포함하여 구성된다. 광전 변환 장치(100)는, 촬상부(10)에서 입사광에 따른 정보 전하를 생성하고, 클럭 제어부(12)로부터 촬상부(10)에 공급되는 클럭 신호(φv, φh, φo)에 의해 정보 전하를 전송한다. 정보 전하는 전기 신호(SR, SG, SB, SIR)로 변환되어 신호 처리부(14)에 순차적으로 출력되어, 신호 처리부(14)에서 노이즈 제거 등의 처리가 실시된다.
또한, 광전 변환 장치(100)는, 대낮의 옥외나 밝은 옥내에서는 컬러 화상의 촬상을 가능하게 하고, 야간의 옥외나 어두운 옥내에서는 적외 화상의 촬상을 가능하게 한다. 적외 화상의 촬상을 행하는 경우, 촬상의 타이밍에 따라서 클럭 제어부(12)로부터 적외 광원(16)에 광원 온 신호(Lon)를 출력함으로써, 적외 광원(16)으로부터 피사체에 대하여 적외 영역의 광을 조사하고, 피사체로부터의 반사광에 의해 촬상할 수도 있다.
촬상부(10)는, 도 2의 평면도 및 도 3, 도 4의 단면도에 도시한 바와 같이, 광전 변환 소자(20), 컬러 필터(22R, 22G, 22B), 근적외 컷트 필터(24), 수직 레지스터(26), 수평 레지스터(28) 및 출력부(30)를 포함하여 구성된다. 여기서, 도 3은, 도 2의 A-A를 따른 단면도를 도시하고, 도 4는, 도 2의 B-B를 따른 단면도를 도시한다.
본 실시예에서는, 촬상부(10)에는, 각각 광전 변환 소자(20)를 포함하는 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 각 광전 변환 소자(20)는, Si 포토다이오드나 CMOS 센서로 구성할 수 있다. 수직 레지스터(26) 및 수평 레지스터(28)는 각각 CCD(Charge Coupled Device : 전하 결합 소자)로 구성된다. 광전 변환 소자(20)는, 수직 레지스터(26)에 결합되어 있어, 광전 변환 소자(20)에서의 광전 변환에 의해 생성된 정보 전하는, 클럭 제어부(12)로부터의 클럭 신호(φv)에 따라서 수직 레지스터(26)에 의해 수직 방향(도 2의 아래 방향)으로 전송되어, 수평 레지스터(28)에 출력된다. 정보 전하는, 클럭 제어부(12)로부터의 클럭 신호(φh)에 따라서 수평 레지스터(28)에 의해 수평 방향(도 2의 좌측 방향)으로 전송 되어, 출력부(30)에서 전압 신호로 변환되어 신호 처리부(14)에 순차적으로 출력된다.
매트릭스 형상으로 배치된 화소의 수광면측에는, 도 8의 라인 R로 나타내는 바와 같이 적색의 파장 영역을 투과하는 컬러 필터(22R), 도 8의 라인 G로 나타내는 바와 같이 녹색의 파장 영역을 투과하는 컬러 필터(22G), 도 8의 라인 B로 나타내는 바와 같이 청색의 파장 영역을 투과하는 컬러 필터(22B), 및, 컬러 필터(22R) 및 컬러 필터(22B)를 겹침으로써 적외 영역을 투과하는 적외 필터가 각각 배치된다. 촬상부(10)에는, 이들 4개의 서로 다른 파장 영역을 투과 영역으로 하는 필터가 각각 배치된 화소가 모자이크 형상으로 배치된다. 여기서, 모자이크 형상이란, 4개의 서로 다른 파장 영역을 투과 영역으로 하는 필터를 구비하는 화소가 2차원 형상으로 치우침없이 배치되어 있는 것을 의미한다.
컬러 필터(22R)는, 약 350㎚로부터 약 420㎚로 갈수록 투과율이 서서히 내려가서, 약 420㎚∼약 500㎚의 파장 영역의 광은 거의 투과시키지 않고, 약 500㎚부터 투과율이 다시 상승하여, 약 550㎚보다 긴 파장의 광에 대하여 높은 투과율을 갖는다. 컬러 필터(22G)는, 약 360∼약 420㎚의 파장 영역의 광은 거의 투과시키지 않고, 약 420㎚보다 긴 파장의 광으로부터 투과가 증가하여, 녹색인 약 520㎚에 피크를 갖고, 약 650㎚로 갈수록 투과율이 서서히 저하되고, 약 650㎚보다 장파장 영역에서는 다시 투과율이 서서히 상승하여, 약 880㎚보다 장파장의 적외광에 대해서는 높은 투과율을 갖는다. 컬러 필터(22B)는, 약 380㎚보다 긴 파장의 광으로부터 투과가 증가하여, 청색인 약 460㎚에 피크를 갖고, 약 580㎚로 갈수록 투과율이 저하되고, 약 620㎚보다 장파장 영역에서는 다시 투과율이 서서히 상승하여, 약 690㎚에서 작은 피크를 갖고, 약 800㎚보다 장파장의 적외광에 대해서는 높은 투과율을 갖는다. 한편, 광전 변환 소자(20)는, 약 500㎚에 최대의 감도를 갖고, 가시광 영역인 780㎚를 초과하여, 1100㎚ 정도의 적외 영역까지 감도를 갖는다.
또한, 본 실시예에서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 컬러 필터(22R)와 컬러 필터(22B)의 적층에 의해 적외 필터를 구성하고 있다. 적외 필터는, 컬러 필터(22R)만이 설치된 화소로부터 적외 필터를 설치하는 화소로 컬러 필터(22R)를 연장하여 설치하고, 한편에서는, 컬러 필터(22B)만이 설치된 화소로부터 적외 필터를 설치하는 화소로 컬러 필터(22B)를 연장하여 설치함으로써 구성된다. 이 구성에 따르면, 컬러 필터(22R)와 컬러 필터(22B)를 형성하는 제조 공정과 동시에 적외 필터를 형성할 수 있다.
적외 필터는, 도 8의 라인 IR로 나타내는 바와 같이, 약 580㎚까지는 거의 광을 투과시키지 않고, 약 580㎚부터 서서히 투과율이 상승하여, 약 690㎚ 이상에서는 컬러 필터(22B)와 거의 동일한 투과 특성을 나타낸다.
본 실시예에서는, 또한, 화소의 수광면측에 근적외 영역을 투과하지 않는 근적외 컷트 필터(24)가 배치된다. 여기서, 근적외 컷트 필터(24)는, 적어도 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역의 광을 투과하지 않는 필터 특성을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 적외 광원(16)의 출력광의 파장 영역보다도 짧은 파장 영역을 차단 영역으로 하는 필터 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 적외 광원(16)의 출력광의 피크 파장이 850㎚인 경우, 적외 광원(16)의 파장 분산이 ±50㎚ 정도인 것으로 하면, 근적외 컷트 필터(24)는, 650㎚ 이상 800㎚ 이하의 파장 영역의 광을 투과하지 않는 필터 특성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 적외 광원(16)의 출력광의 피크 파장이 900㎚인 경우, 적외 광원(16)의 파장 분산이 ±50㎚ 정도인 것으로 하면, 근적외 컷트 필터(24)는, 650㎚ 이상 850㎚ 이하의 파장 영역의 광을 투과하지 않는 필터 특성을 갖는 것이 바람직하다.
컬러 필터(22R)가 설치된 화소는, 가시광 영역에서는 적색의 약 600㎚에 피크를 갖고, 적외 영역까지 넓어지는 감도 분포를 나타낸다. 컬러 필터(22G)가 설치된 화소는, 가시광 영역에서는 녹색의 약 520㎚에 피크를 갖고, 적외 영역까지 넓어지는 감도 분포를 나타낸다. 컬러 필터(22B)가 설치된 화소는, 가시광 영역에서는 청색의 약 460㎚에 피크를 갖고, 적외 영역까지 넓어지는 감도 분포를 나타낸다. 적외 필터가 설치된 화소는, 입사광을 유도하는 수광면측에 컬러 필터(22R)와 컬러 필터(22B)가 겹쳐져 설치되어 있기 때문에, 가시광 영역에는 대부분 감도가 없어, 파장이 650㎚ 이상인 근적외 영역부터 적외 영역까지 넓어지는 감도 분포를 나타낸다. 단, 촬상부(10)에는, 근적외 영역의 광을 컷트하는 근적외 컷트 필터가 설치되어 있기 때문에, 도 5에 도시한 바와 같이 컬러 필터(22R, 22G, 22B)가 설치된 화소로부터 출력되는 신호 SR, SG, SB에는 근적외 컷트 필터의 차단 영역의 광에 의한 성분은 포함되지 않는다.
촬상부(10)로부터 출력되는 신호 SR, SG, SB에는 여전히 적외 영역의 광에 의한 전하가 노이즈로서 포함된다. 따라서, 이들 신호 SR, SG, SB를 그대로 이용하여 컬러 화상을 구성하면, 올바른 컬러 재현성을 얻을 수 없다. 따라서, 신호 처리부(14)에서는, 적외 필터가 설치된 화소로부터의 출력 신호 SIR에 기초하여, 출력 신호 SR, SG, SB로부터 적외광 영역의 성분을 제거하는 처리를 행한다.
구체적으로는, 적외광 성분을 제거하는 신호 처리로서, 예를 들면, 출력 신호 SR로부터 신호 SIR을 뺄셈하는 처리를 행한다. 출력 신호 SG, SB에 대해서도 마찬가지로 신호 SIR을 뺄셈하는 처리를 행한다. 이 때, 색마다 감도가 서로 다른 근적외 영역, 특히 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역에 대해서는 근적외 컷트 필터에 의해 제거되어 있으므로 3원색의 신호에 대하여 동일하게 적절한 색 재현을 행할 수 있다.
또한, 신호 처리부(14)는, 예를 들면, 적외에 대한 신호 SIR에 기초하여, 녹색에 대한 신호 SG의 게인을 기준으로 하여 적색에 대한 신호 SR 및 청색에 대한 신호 SB의 게인을 제어함으로써 색 신호의 화이트 밸런스 조정 처리를 행하는 것도 바람직하다. 색 신호의 화이트 밸런스 조정은, 예를 들면, 적외에 대한 신호 SIR이 소정의 신호량보다 큰 경우에는, 적색에 대한 신호 SR의 게인을 소정의 양만큼 작게 하고, 청색에 대한 신호 SB의 게인을 소정의 양만큼 크게 하는 제어를 행하고, 반대로 적외에 대한 신호 SIR이 소정의 신호량보다 작은 경우에는, 적색에 대한 신호 SR의 게인 및 청색에 대한 신호 SB의 게인을 동등하게 하는 제어를 행한다.
이상, 촬상부(10)로서 CCD를 예로 들어 설명하였지만, 전하의 전송 방법은 어떤 방법이어도 되고, 예를 들면, FT(프레임 트랜스퍼) 방식, IT(인터라인 트랜스퍼) 방식, FIT(프레임 인터라인 트랜스퍼) 방식의 CCD로 할 수 있다. 또한, 본 발 명의 광전 변환 소자(20)는, CMOS 이미지 센서로도 마찬가지로 구성할 수 있다.
또한, 본 실시예의 촬상부(10)에서는, 적색에 대한 컬러 필터(22R) 및 청색에 대한 컬러 필터(22B)는, 4개의 광전 변환 소자(20)로 구성되는 광전 변환 소자 블록마다 형성되는 형상으로 하였지만, 컬러 필터(22R)는 2차원으로 배열된 광전 변환 소자(20)의 일렬에 연속하여 일체로 형성하고, 컬러 필터(22B)는 2차원으로 배열된 광전 변환 소자(20)의 일행에 연속하여 일체로 형성해도 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 촬상부(10)에서는 3원색인 적, 청, 녹에 대한 컬러 필터(22R, 22G, 22B)를 이용하는 구성으로 하였지만, 보색의 옐로우 Ye, 마젠타 Mg, 시안 Cy의 조합, 옐로우 Ye, 시안 Cy, 그린 G의 조합, 또는 옐로우 Ye, 시안 Cy, 마젠타 Mg, 그린 G의 조합에 대한 컬러 필터를 이용하는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 적색에 대한 컬러 필터(22R), 청색에 대한 컬러 필터(22B), 및 녹색에 대한 컬러 필터(22G) 대신에, 옐로우, 마젠타, 시안에 대한 컬러 필터를 광전 변환 소자의 수광면에 배치한다. 그 경우, 이들 필터의 배열은, 보색 체크 색차 순차 배열 혹은 보색 체크 배열로 하는 것이 바람직하다.
보색계의 컬러 필터를 이용하는 경우, 예를 들면, 옐로우, 마젠타 및 시안에 대한 컬러 필터를 적층시킴으로써 적외 영역만을 투과 영역으로 하는 적외 필터를 구성할 수 있다. 이 적외 필터를 수광면측에 설치함으로써, 가시광 영역에는 대부분 감도가 없어, 파장 약 650㎚ 이상의 적외 영역에 가장 높은 감도를 갖는 화소를 구성할 수 있다.
이와 같이 보색계 필터를 이용한 경우에도, 촬상부(10)의 수광면측에 근적외 컷트 필터(24)를 설치한다. 이에 의해, 적어도 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역의 광을 컷트하는 필터인 것이 바람직하다.
촬상부(10)로부터 출력되는 신호 SYe, SMg, SCy(, SG)에는 여전히 적외 영역의 광에 의한 전하가 노이즈로서 포함된다. 따라서, 이들 신호 SYe, SMg, SCy(, SG)를 그대로 이용하여 컬러 화상을 구성하면, 올바른 컬러 재현성을 얻을 수 없다. 따라서, 신호 처리부(14)에서는, 적외 필터가 설치된 화소로부터의 출력 신호 SIR에 기초하여, 출력 신호 SYe, SMg, SCy(, SG)로부터 적외광 영역의 성분을 제거하는 처리를 행한다.
구체적으로는, 적외광 성분을 제거하는 신호 처리로서, 예를 들면, 출력 신호 SYe로부터 신호 SIR을 뺄셈하는 처리를 행한다. 출력 신호 SMg, SCy(, SG)에 대해서도 마찬가지로 신호 SIR을 뺄셈하는 처리를 행한다. 이 때, 색마다 감도가 서로 다른 근적외 영역, 특히 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역에 대해서는 근적외 컷트 필터에 의해 제거되어 있으므로 보색계의 신호에 대하여 동일하게 적절한 색 재현을 행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 보색계의 색 분해를 하는 필터 구성으로 한 경우라도, 적색, 녹색, 청색의 광 분해를 하는 필터 구성의 실시예에 따른 촬상부(10)와 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.
본원 발명에서는, 촬상부(10)에 근적외 컷트 필터(24)를 설치하였지만, 이 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 6의 단면도에 도시한 바와 같은 카메라 모듈(102)에서, 촬상 장치를 구성하는 기판(50), 컬러 필터(52a)를 촬상면에 구비하는 촬상 소자(52)의 촬상면 상에 집광 렌즈(54)와 촬상 소자(52) 사이에 끼워지도록 근적외 컷트 필터(56)를 배치하여도 된다. 이 때, 도면에 도시한 바와 같이, 집광 렌즈(54)를 지지하는 렌즈 홀더(58)에 의해 동시에 근적외 컷트 필터(56)를 지지하는 구조로 하여도 된다.
본 발명에 따르면, 가시광 영역 및 적외광 영역의 양방에서 촬상이 가능한 광전 변환 장치에서, 컬러 재현성이 높은 화상을 촬상하는 것이 가능하게 된다. 즉, 양호한 컬러 화상을 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 입사광을 받아, 입사광의 강도에 따른 전하를 생성하는 광전 변환 장치로서,
    가시광 영역부터 적외광 영역까지의 파장 영역에 대하여 광전 변환의 감도를 갖는 광전 변환 소자를 각각 포함하는 복수의 화소와,
    상기 복수의 화소의 일부의 수광면측에 배치된 가시광 영역 및 적외광 영역을 투과 영역으로 하는 컬러 필터와, 상기 복수의 화소의 나머지 수광면측에 배치된 적외광 영역을 투과 영역으로 하는 적외 필터와,
    상기 복수의 화소의 수광면측에 설치된 650㎚ 이상 750㎚ 이하의 파장 영역의 광을 차단하는 컷트 필터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터는, 적·녹·청, 옐로우·시안·마젠타, 옐로우·시안·그린 및 옐로·시안·마젠타·그린 중 어느 하나의 조합에 포함되는 3색 또는 4색인 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 컬러 필터 중 적어도 2종류는, 적외광 영역의 광을 투과하는 필터이며, 상기 적외 필터는, 상기 컬러 필터 중 적외광 영역의 광을 투과하는 컬러 필터를 적층하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적외 필터는, 적 및 청의 컬러 필터를 적층하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적외 필터는, 옐로우, 시안 및 마젠타의 컬러 필터를 적층하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러 필터가 수광면측에 배치된 화소로부터 출력된 신호를 상기 적외 필터가 수광면측에 배치된 화소로부터 출력된 신호에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138467B2 (en) 2008-06-26 2012-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter array including color filters only of first type and second type, method of fabricating the same, and image pickup device including the same
US8896732B2 (en) 2011-04-11 2014-11-25 Lg Innotek Co., Ltd. Pixel for processing signals having visible band and IR band, manufacturing method thereof, and pixel array and image sensor including the same
KR20170015160A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 주식회사 듀얼어퍼처인터네셔널 선택적 적외선 필터 어레이를 갖는 센서 어셈블리

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100891825B1 (ko) * 2007-11-27 2009-04-07 삼성전기주식회사 디지털 영상의 컬러 노이즈 제거 장치 및 방법
FR2929477B1 (fr) * 2008-03-25 2010-04-09 E2V Semiconductors Camera a prise de vue simultanee couleur et infrarouge
JP5017193B2 (ja) * 2008-06-30 2012-09-05 パナソニック株式会社 固体撮像装置及びカメラ
KR101467509B1 (ko) 2008-07-25 2014-12-01 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이미지 센서 동작 방법
US8462238B2 (en) 2008-11-04 2013-06-11 Ecole Polytechnique Fëdërale de Lausanne (EPFL) Camera design for the simultaneous capture of near-infrared and visible images
US8164042B2 (en) * 2008-11-06 2012-04-24 Visera Technologies Company Limited Color filter arrays and image sensors using the same
KR20110003696A (ko) * 2009-07-06 2011-01-13 삼성전자주식회사 단일 칩 입체 영상 센서용 광학 필터 배열 및 그 필터 제조 방법
KR20110007408A (ko) * 2009-07-16 2011-01-24 삼성전자주식회사 3차원 컬러 입체 영상 센서용 광학 필터를 갖는 반도체 소자 및 제조 방법
US8619143B2 (en) * 2010-03-19 2013-12-31 Pixim, Inc. Image sensor including color and infrared pixels
KR101736330B1 (ko) 2010-09-03 2017-05-30 삼성전자주식회사 픽셀, 이미지 센서, 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치들
US8408821B2 (en) * 2010-10-12 2013-04-02 Omnivision Technologies, Inc. Visible and infrared dual mode imaging system
CA2769358C (en) * 2011-03-08 2016-06-07 Research In Motion Limited Quantum dot image sensor with dummy pixels used for intensity calculations
JP6060494B2 (ja) * 2011-09-26 2017-01-18 ソニー株式会社 撮像装置
JP5906755B2 (ja) * 2012-01-23 2016-04-20 富士通株式会社 撮像装置、撮像方法、及びプログラム
US10014335B2 (en) 2012-09-14 2018-07-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solid-state imaging device and camera module
CN104395716B (zh) * 2012-09-14 2016-12-14 夏普株式会社 传感器、显示装置
JP6101226B2 (ja) 2013-03-14 2017-03-22 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及びその製造方法、赤外光カットフィルタ形成用硬化性組成物、カメラモジュール
US9485439B2 (en) 2013-12-03 2016-11-01 Sensors Unlimited, Inc. Shortwave infrared camera with bandwidth restriction
JP6613028B2 (ja) * 2014-03-25 2019-11-27 キヤノン株式会社 撮像装置
JP6508889B2 (ja) * 2014-07-04 2019-05-08 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像装置の制御方法及びプログラム
US9666620B2 (en) * 2014-10-06 2017-05-30 Visera Technologies Company Limited Stacked filter and image sensor containing the same
US9570491B2 (en) * 2014-10-08 2017-02-14 Omnivision Technologies, Inc. Dual-mode image sensor with a signal-separating color filter array, and method for same
JP2016096423A (ja) * 2014-11-13 2016-05-26 ジェコー株式会社 撮像装置
US9699394B2 (en) * 2015-03-09 2017-07-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Filter arrangement for image sensor
JP6563243B2 (ja) * 2015-04-28 2019-08-21 マクセル株式会社 撮像装置及びカメラシステム
EP3113478A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-04 Thomson Licensing Plenoptic foveated camera
US20180315788A1 (en) * 2017-05-01 2018-11-01 Visera Technologies Company Limited Image sensor
CN107359174B (zh) * 2017-07-11 2023-07-25 展谱光电科技（上海）有限公司 多光谱摄像装置
US11153514B2 (en) * 2017-11-30 2021-10-19 Brillnics Singapore Pte. Ltd. Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2020027884A (ja) * 2018-08-13 2020-02-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0452922B1 (en) * 1990-04-18 1997-01-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A composite layer, a glass composite material and a method of manufacturing the same
JP2008092247A (ja) * 2006-10-02 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 固体撮像素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138467B2 (en) 2008-06-26 2012-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter array including color filters only of first type and second type, method of fabricating the same, and image pickup device including the same
US8896732B2 (en) 2011-04-11 2014-11-25 Lg Innotek Co., Ltd. Pixel for processing signals having visible band and IR band, manufacturing method thereof, and pixel array and image sensor including the same
KR20170015160A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 주식회사 듀얼어퍼처인터네셔널 선택적 적외선 필터 어레이를 갖는 센서 어셈블리

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US20070272836A1 (en) 2007-11-29

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