KR20090067059A - 디지털 이미지를 생성하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 디지털 이미지를 생성하는 장치에 있어서, 각 광선 감지 면적에서의 광선의 명암도에 상응하는 값을 측정하기 위해서 형성된 복수개의 광선 감지 엘리먼트를 포함하는 이미지 센서와, 충돌하는 광선 파동들 각각을 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트 중 적어도 하나의 광선 엘리먼트를 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동들 각각의 파장에 따라 회절시키는 회절성 광학 엘리먼트와, 상기 값들을 배열하여 디지털 이미지를 생성하는 이미지 프로세서를 포함 하는 디지털 이미지를 생성한다.
디지털 이미지, 이미지 캡쳐링, 이미지 센서, 광학 엘리먼트

Description

디지털 이미지를 생성하는 방법 및 장치{MEHTOD AND APPARATUS FOR GENERAGIN A DIGITAL IMAGE}
본 발명은 광학 엘리먼트(element)에서 디지털 이미지를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 광선 회절 엘리먼트들을 사용하여 디지털 이미지를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
가장 일반적으로 디지털 이미지들을 획득하기 위해서 사용되는 장치들 중 현재 디지털 카메라들과 같은 이미지 프로세싱(processing) 장치들이 있다. 더 높은 해상도와 낮은 가격의 이미지 센서들과 소모 디지털 신호 프로세서들은 양쪽 모두 상업상 쉽게 이용할 수 있다는 사실은 매우 높은 해상도와 품질의 이미지들을 획득할 수 있는 통칭하여 역량 있는 디지털 카메라들의 발전을 이끌었다. 보통, 디지털 스틸(still) 카메라는 디지털 이미지를 캡쳐링하기 위해서 감광성의 셀들과 같은 광선-감지 엘리먼트들의 어레이(array)를 포함하는 이미지 센서를 사용한다. 대표적인 이미지 센서에서 싱글(single) 광선-감지 엘리먼트는 캡쳐된 디지털 이미지의 픽셀(pixel)과 연관된다.
상기 대표적 이미지 센서는 광학 필터에 의해서 차폐진다. 상기 광학 필터는 상기 광선-감지 엘리먼트들 중 하나와 각각 연관된 필터링 엘리먼트들의 어레이로 구성된다. 보통, 각 필터링 엘리먼트는 이러한 방사의 단지 일부분을 흡수하는 즉, 상기 연관된 광선-감지 엘리먼트로 레드(R) 광선뿐이거나 그린(G) 광선뿐이거나 블루(B) 광선뿐인 파장에 상응하는 광선 방사를 상기 연관된 광선 감지 엘리먼트로 송신한다. 각 픽셀을 위해서, 부가적인 색상 합성의 3가지 원색 구성 요소들(R, G 및 B) 중 단지 하나를 검출한다. 상기 광선-감지 엘리먼트들 각각은 보통 하나의 속이 빈 틀(cavity)에 위치한다. 일 예로 도 1에 도시되어 있다.
도 1은 3개의 틀 52 각각이 일정한 필터링 엘리먼트들 포함하고 있는 도면을 도시하고 있다. 상기 필터링 엘리먼트들은 예를 들어, B 필터 53, G 필터 54 및 R 필터 55는 각각 이미지 센서 51의 앞에 위치된다.
필터의 타입은 보통 칼라 필터 어레이(CFA: Color Filter Array)가 있고, 하나의 제작자로부터 다른 것까지 다양하다. 그러나 가장 일반적으로 사용되는 필터는 베이어(Bayer) 필터라고 알려져 있다. 상기 베이어 필터는 1975년 3월 5일 출원된 US 출원 번호 3,971,065에서 설명된다. 여기서, 상기 US 출원 번호 3,971,065의 기재는 참고적으로 사용된다. 상기 베이어 필터에서, 소위 베이어 패턴이라 불리우는 필터링 엘리먼트들의 레이아웃 패턴은 도 2와 도 3에서 도시된 어레이에 의해서 식별된다.
도 2는 베이어 필터 모자이크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 베이어 필터 모자이크는 필터링 엘리먼트의 어레이 10이다.
도 3은 도 2의 베이어 필터 모자이크 10의 분해된 그림을 묘사한 도면이다.
도 3을 참조하면, 그린(Y) 2, 레드(C1) 4 및 블루(C2) 6 필터링 엘리먼트들은 분할되어 도시되어 있다. 상기 베이어 필터의 패턴은 50% 그린과, 25% 레드 및 25% 블루의 비율을 갖는다. 그러므로, RGBG 또는 GRGB라 불린다. 상기에서 설명한 바와 같이, 보통 각 필터링 엘리먼트는 광선-감지 엘리먼트와 연관된다.
일반적으로, 상기 광선-감지 엘리먼트들은 센서의 활성화 부분으로서 언급되고, 다른 부분과 접촉되지 않으므로, 이미지 센서의 전체 표면을 뒤덮지 않는다. 사실상, 상기 광선-감지 엘리먼트들은 종종 광선 비감지 면적들에서 서로 다른 장치들을 조정하기 위해서 총 면적의 대략 반을 뒤덮는다.
이미지 센서의 광선 비감지 면적들을 활용하기 위해서 마이크로렌즈(microlense)들, 작은 구면 또는 비구면의 렌즈들이 사용된다. 상기 마이크로렌즈들은 감광 셀들을 향하게 광양자를 향하게 한다. 그렇지 않으면, 상기 광양자들은 광선 비감지 면적들을 칠 것이다.
일반적으로, 마이크로 렌즈들의 어레이는 감광 셀들의 어레이를 위해서 사용된다. 마이크로렌즈들 배열의 각 작은 렌즈는 자신의 틈 면적과, 소스로부터 입력된 광선의 발산 및 표면 굴곡에 따라 상기 각 작은 렌즈의 출력 패턴을 생성한다.
예를 들어, 2002년 3월 26일에 공개된 US 출원 번호 6,362,498에서는 반도체 기판 위에 조립된 픽셀들의 매트릭스를 포함하는 칼라 CMOS 이미지 센서를 설명한 다. 실리콘-실소화물 레이어는 상기 픽셀들의 상위 표면 위에 놓이고, 마이크로렌즈들을 형성하기 위해서 리액티브 이온 에칭(RIE: Reactive Ion Etching) 프로세스를 사용하여 식각된다. 더 낮은 칼라 투명 레이어를 포함하는 보호 레이어는 중합의 물질로부터 형성된다. 그러고 나서, 칼라 필터 레이어와 상위 칼라 투명 레이어는 상기 마이크로렌즈들 위에 형성된다. 그러고 나서, 표준 패키징 기술들이 유리 기판에 상기 상위 칼라 투명 레이어를 보호하기 위해서 사용된다.
상기 이미지 센서가 조립된 후에 마이크로렌즈들 배열의 특성들이 변경된다. 예를 들어, 2007년 5월 17일 공개된 US 출원 번호 7,218,452 에서는 수정된 초점의 특성들을 갖는 마이클로렌즈들을 가지는 마이크로렌즈들 어레이를 포함하는 이미지 기반의 반도체를 설명한다. 상기 마이크로렌즈들은 마이크로렌즈 원료로 구성된다. 상기 마이크로렌즈 원료의 녹는 특성들이 역류 프로세스 후에 다른 모양들을 획득하기 위해서 선택적으로 수정된다. 선택된 마이크로렌즈들 또는 각 마이크로렌즈들의 부분들이 자외선 노출 예를 들어, 융해를 역류함에 의해서 생성되는 마이크로렌즈 모양을 제어함에 의해서 생성된다.
본 발명은, 회절성 광학 엘리먼트를 사용하여 디지털 이미지를 생성하고 캡쳐링하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 디지털 이미지를 생성하는 장치에 있어서, 각 광선 감지 면적에서의 광선의 명암도에 상응하는 값을 측정하기 위해서 형성된 복수개의 광선 감지 엘리먼트를 포함하는 이미지 센서와, 충돌하는 광선 파동들 각각을 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트 중 적어도 하나의 광선 엘리먼트를 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동들 각각의 파장에 따라 회절시키는 회절성 광학 엘리먼트와, 상기 값들을 배열하여 디지털 이미지를 생성하는 이미지 프로세서를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 디지털 이미지를 캡쳐링하는 방법에 있어서, 이미지 플레인을 충돌하는 광선 파동을 수신하는 과정과, 복수개의 광선 감지 엘리먼트들 중 하나를 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동을 상기 충돌하는 광선 파동의 파장에 따라 회절시키는 과정과, 상기 회절된 충돌하는 광선 파동이 수신된 광선 감지 엘리먼트에서 상기 파장을 가지는 광선의 명암도를 측정하는 과정과, 상기 측정된 광선의 명암도에 따라 상기 이미지 플레인의 디지털 이미지를 출력하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 장치는; 디지털 이미지를 생성하기 위한 이미지 센서에서, 복수개의 광선 감지 엘리먼트들의 어레이들과, 이미지 플레인을 포함하고, 상기 어레이들 위에 조명도 면적들의 배열을 형성하기 위해서 충돌하는 광선 파동들을 회절하기 위해서 형성된 회절성 광학 엘리먼트를 포함하며; 상기 조명도 면적들 각각은, 칼라의 미리 정의된 범위에서 파장을 가지고, 상기 이미지 플레인에서 포인트와 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들 중 적어도 하나에 대응하며; 상기 배열은 상기 미리 정의된 범위와 다른 범위를 갖는 상기 조명도 면적들의 그룹을 포함하는 각각의 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 장치는; 복수개의 충돌하는 광선 파동들을 복수개의 광선 감지 엘리먼트들을 갖는 이미지 센서를 향하도록 회절시키기 위한 광선 편향 어레이에 있어서, 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들로부터 어레이들 위에 단 대 단 등록을 위해 포개지고, 복수개의 충돌하는 광선 파동들이 상기 어레이들 각각을 향하도록 회절시키는 복수개의 회절성 광학 서브 엘리먼트들을 포함하며, 상기 복수개의 충돌하는 광선 파동들 각각은 상기 어레이들 중 제1어레이의 구성원을 향하게 되고, 상기 복수개의 회절성 광학 서브 엘리먼트들 각각은 상기 제1 어레이의 구성원들 중 나머지 구성원을 향하도록 상기 복수개의 충돌하는 광선 파동들을 회절시키기 위해서 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명은, 회절된 광선 파동들에 따라 생성되는 디지털 이미지가 상기 광선 감지 엘리먼트들에 의해서 캡쳐된다. 상기 광선 파동들의 일부는 상기 광선 감지 엘리먼트들에 의해서 측정되고, 다른 광선 감지 엘리먼트들로부터 그리고 또는 비감지 면적으로부터 방향이 수정된다. 상기에서 설명한 바와 같이 광선 파동들은 이미지 센서에 위해서 측정된다. 상기 광선 파동들이 측정될 때, 상기 생성된 이미지의 품질은 단지 회절되지 않은 직접 광선 파동들을 기반으로 생성될 수 있는 각각의 이미지의 품질과 관련되어 더 높아지는 효과가 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
이하, 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따라 디지털 이미지를 캡쳐링하기 위한 이미지 캡쳐링 장치 100의 부분적 개략도이다.
도 4를 참조하면, 상기 이미지 캡쳐링 장치 100는 이미지 센서 101와 이미지 프로세서 50를 포함한다. 상기 이미지 센서 101는 센서 기반의 CCD( Charge-Coupled Device) 또는 디지털 이미지를 정의하는 이미지 데이터를 캡쳐링하는 센서 기반의 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)등이 해당한다. 상기 이미지 프로세서 50은 저장소 및 또는 디스플레이(display)에 준비된 프로세스된 이미지로 이미지 데이터를 프로세싱한다.
선택적으로, 상기 이미지 캡쳐링 장치 100은 이동 장치의 카메라 유닛이다. 이러한 이동 장치로는, 랩탑(laptop), 웹 캠(webcam), 이동 전화, PDA(Personal Digital Assistant), 디스플레이 및 HMD(Head Mounted Display) 등이 포함된다.
선택적으로, 상기 이미지 센서 101은 일반적인 칼라 이미지 센서이다. 상기 칼라 이미지 센서는 p-웰(well) 레이어를 갖는 n-타입(type) 반도체 회로 기판과, 광전 다이오드와, 감광선 셀들 같은 광선 감지 엘리먼트들의 배열로 형성된다. 상기 광전 다이오드와, 감광선 셀들은 p-웰 레이어에서 형성되고 선택적으로 실리콘 산화물 또는 질소화물 필름에 의해서 차폐된다. 광선 감지 엘리먼트들의 어레이는 이미지 센서의 표면을 부딪치는 광선 파동들을 측정한다. 그리고 상기 광선 감지 엘리먼트들의 측정결과에 상응하게 착색된 픽셀들의 매트릭스의 형태에서 선택적으로 이미지 데이터를 출력한다. 광선 감지 엘리먼트에 의해서 캡쳐되는 광선은 픽셀, 서브 픽셀 또는 다수 개의 픽셀들로서 나타내어진다. 선택적으로, 각 광선 감지 엘리먼트는 1/4 픽셀과 연관된다.
선택적으로, 각 광선-감지 엘리먼트는 입사광선과 같은 광선을 전환하기 위한 광선 감지 면적을 갖는다. 상기 입사광선으로부터 값들이 선택적으로 전기적 신호들로서 나타내어진다. 선택적으로, 상기 광선 감지 엘리먼트의 광선 감지 면적은 틀에 위치된다.
칼라 이미지를 창조하기 위해서, 상기 이미지 프로세서 50은 디지털 이미지 프로세스를 적용한다. 상기 디지털 이미지 프로세스는 이미지 센서 101로부터 수신된 데이터로부터 전부의 이미지를 보간하기 위한 것으로, CFA 보간, 칼라 재건 또는 디모사이싱(demosaicing) 알고리즘이 포함된다.
상기 이미지 캡쳐링 장치 100은 회절성 광학 격자(Diffractive Optical Grating, 이하, 'DOG'라 칭하기로 한다)와 같은 회절성 광학 엘리먼트(Diffractive Optical Element, 이하, 'DOE'라 칭하기로 한다) 102를 포함한다. 상기 DOE 102는 선택적으로 상기 이미지 센서 101의 앞에 위치되고, 회절 현상의 이익을 가짐에 위 해서 광선 파동들을 전환한다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 DOE 102는 회절을 통해서 충돌하는 광선 파동들을 변환하거나 변조하도록 생성되는 복소 미세 구조 위의 회로 기판 또는 회로 기판들의 배열들이다. 상기 DOE 102는 간섭과 또는 위상 제어에 의해서 상기 광선 파동들의 파면들을 수정함에 의해서 충돌하는 광선 파동들의 회절성을 제어한다. 상기 충돌하는 광선 파동들이 상기 DOE(102)를 통해서 패스(pass)할 때, 상기 충돌하는 광선 파동들의 위상과 또는 상기 충돌하는 광선 파동들의 진폭은 상기 복소 미세 구조들의 배열에 따라 변경될 것이다. 그러한 방법으로, 일정한 파장의 광선은 다른 파장의 광선보다 다르게 회절될 것이다. 간단하게 언급하자면, 상기 DOE 102는 광선 감지 엘리먼트들을 향하는 일정 각도들에서 일정 파장을 가지는 광선 파동들을 회절하도록 디자인된다. 상기 광선 감지 엘리먼트들은 일정 파장에서 광선을 측정하기 위해서 또는 그로 인해서 직접적으로 지나가는 광선 파동들을 허여하기 위해서 할당된다. 이 부분은 하기에서 더 상세히 설명하기로 한다.
상기 DOE 102는 미리 정의된 범위(range)에서 각각 파장을 갖는 채색된 조명도의 배열을 형성하기 위해서 충돌하는 광선 파동들을 회절한다. 상기 충돌하는 광선 파동들은 각 조명도 면적이 상기 이미지 센서 101의 하나 또는 그 이상의 광선 감지 엘리먼트들 위에 포개지는 방식으로 회절된다. 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 이미지 센서 101의 상기 광선 감지 엘리먼트들은 하나의 틀에 위치될 것이다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 DOE 102는 광선 파동들의 방향을 수정한다. 그렇지 않으면, 상기 광선 파동들은 상기 틀의 벽들에 충돌할 것이고, 직접적으로 상기 광 선 감지 엘리먼트들을 향할 것이다.
하기에서 더욱 상세히 설명하면, 상기 배열은 베이어 모자이크 패턴 레이아웃(layout)과 같은 CFA 패턴 레이아웃으로 알려져 있다.
선택적으로, 상기 이미지 프로세서 50은 상기 이미지 센서 101의 광선 감지 엘리먼트들 각각에서 수신을 이미지 데이터로 변환한다. 선택적으로, 상기 광선 감지 엘리먼트들 각각의 출력은 레드, 블루 및 그린 같은 미리 정의된 범위 에서 파장들을 가지는 충돌 광선 파동들의 강도에 상응하게 변환된다. 선택적으로, 상기 광선 감지 엘리먼트들의 출력의 변환은 알려진 CFA 패턴 레이아웃에 따라 패턴을 갖게 된다. 상기 CFA 패턴 레이 아웃은 앞서 설명한 베이어 모자이크 패턴 레이아웃이 해당되고, 예를 들어 참고자료로서 1975년 3월 5일에 출원 된 US 특허 출원 번호 US 3,971,065에서 설명된다. 상기 US 3,971,065에서 설명된 패턴에서 상기 광선 감지 엘리먼트들의 25%가 레드 광선을 측정하고, 상기 광선 감지 엘리먼트들의 25%가 블루 광선을 측정하고, 상기 광선 감지 엘리먼트들의 50%가 그린 광선을 측정한다. 잃어버린 이미지 데이터가 완전한 RGB 칼라 이미지를 획득하기 위해서 선택적으로 디모자이싱(demosaicing)에 의해서 상기 이미지 프로세서 50에 의해서 선택적으로 보간될 때, 상기 패턴은 3개의 색상들의 이미지 모자이크로 귀착된다.
선택적으로, 상기 DOE 102는 상기 이미지 센서 101 앞에 고정된다. 선택적으로, 상기 DOE 102는 CFA 패턴 레이아웃에서 광선의 방향을 수정한다. 상기 CFA 패턴 레이아웃은 CFA 대신 사용된다. 이러한 방식에서, 상기 DOE 102가 단지 1 내지 3밀리미터 사이일 때, 상기 이미지 캡쳐링 장치 100은 상대적으로 더 얇다. 하기에 서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 제1실시 예에서, 상기 광선 감지 엘리먼트들 각각은 미리 정의된 범위 내에서 광선 파동들을 측정하도록 허여된다. 상기 DOE 102는 일정 파장을 포함하는 범위에서 광선 파동들을 수신하기 위해서 일정 파장을 가지는 광선 파동을 수신하기 위해서 할당된 광선 감지 엘리먼트를 향하도록 회절한다. 선택적으로, 각 광선 감지 엘리먼트는 레드I(R) 광선만을 갖는 파장, 그린(G) 광선만을 갖는 파장 또는 블루(B) 광선만을 갖는 파장의 충돌하는 광선 파동들을 측정한다. 그러므로, 각 광선 감지 엘리먼트는 부가적 색체의 합성의 근본적 구성들인 R, G 및 B 셋 중 하나만을 검출한다.
더욱이, 상기 이미지 센서 101의 광선 감지 엘리먼트들은 서로 간에 부착되지 않고, 그로 인해서 상기 이미지 센서 101의 표면 전체를 뒤덮지 않는다. 선택적으로, 상기 광선 감지 엘리먼트들은 비감지 면적들에서 다른 전자 공학을 도모하기 위해서 대략 이미지 센서의 총 면적의 반을 차폐한다. 선택적으로, 상기 DOE 102는 상기 이미지 센서 101의 비감지 면적들 차폐하거나 충분히 차폐한다. 본 발명의 실시 예에서 상기 DOE 102는 충돌하는 광선 파동들의 방향을 수정한다. 즉, 상기 충돌하는 광선 파동들은 비감지 면적들을 향하고 있다가 감지 면적들을 향한다. 선택적으로, 상기 충돌하는 광선 파동은 상기 충돌하는 광선 파동의 파장에 따라 상기에서 설명한 바와 같이 방향이 수정된다.
본 발명의 제1실시 예에서는, 상기 이미지 센서 101이 상기 광선 파동들에 따라 디자인된다. 상기 광선 파동들은 상기 DOE 102로부터 회절된다. 여기서, 상기 광선 감지 엘리먼트들은 상기 DOE 102로부터 광선 파동들의 수신을 최적화하기 위해서 위치된다.
이하, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따라 도 4의 이미지 캡쳐링 장치 100를 나타내는 분해된 그림을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 상기 이미지 센서 101의 광선 감지 엘리먼트들은 참조부호 200가 가리키는 광선 감지 엘리먼트들로 도시된다. 상기 광선 감지 엘리먼트들 200은 베이어 모자이크 패턴 레이아웃에 따르는 패턴을 갖는다. 도 5의 분해된 그림 표현은 상기 이미지 센서 101의 상기 광선 감지 엘리먼트 200의 앞에 위치한 DOE 102를 나타낸다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 DOE 102는 대응하는 파장을 갖는 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 감광선 셀들을 향하도록 일정한 파장을 가지는 충돌하는 광선 파장들을 회절한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 DOE 102는 채색된 조명도들의 배열을 형성하기 위해서 상기 칼라 센서 101 위에 칼라 스펙트럼(spectrum)의 다른 범위에서 각각 광선 파동들을 회절한다. 각 조명도의 면적과 그로 인한 모자이크의 면적은 상기 DOE 102와 상기 이미지 센서 101의 복수개의 광선 감지 엘리먼트들 사이에 거리로부터 파생된다.
이하, 도 5와 도 6을 통해서 설명된다. 상기 DOE 102는 DOG이다. 선택적으로, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 DOG 102는 다수의 분리된 회절성회절성 광학 서브 엘리먼트들을 포함한다. 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따라 모노블록 DOE 대신에 회절성회절성 광학 서브 엘리먼트들 150의 격자를 갖는 도 5에 도 시된 이미지 캡쳐링 장치 100을 나타내는 분해된 그림을 보여주는 도면이다.
도 6의 각 회절성회절성 광학 서브 엘리먼트 202는 상기 이미지 센서의 광선 감지 엘리먼트들의 일정한 배열의 구성 요소들 중 회절된 광선을 위해서 디자인된다. 선택적으로, 예를 들어, 도 5,6의 참조부호 204에 도시된 바와 같이, 각 회절성 광학 서브 엘리먼트 202는 22 광선 감지 엘리먼트들 어레이의 구성 요소들 중 충돌하는 광선 파동들을 회절한다.
이하 도 7, 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7,8 및 도 9 각각은 본 발명의 제1실시 예에 따라 이미지 센서 101의 광선 감지 엘리먼트들 204 각각의 22 배열 및 도 6의 회절성 광학 서브 엘리먼트의 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서는, 상기 이미지 센서 101가 상기에서 설명한 베이어 모자이크 패턴 레이아웃에 따른 패턴을 가진다.
도 7을 참조하면, 선택적으로 두 개의 광선 감지 엔리먼트들 210은 그린 광선을 측정하기 위해서 할당되고, 하나의 광선 감지 엘리먼트 211는 블루 광선을 측정하기 위해서 할당되고, 나머지 하나의 광선 감지 엘리먼트 212는 레드 광선을 측정하기 위해서 할당된다. 상기 22 광선 감지 엘리먼트들 어레이는 캡쳐된 이미지의 하나의 픽셀로서 나타내어진다. 이러한 방식에서 상기 광선 감지 엘리먼트 211는 일정한 파장을 가지는 광선 파동을 상기 배열의 구성 요소들을 향하도록 회절한다. 상기 배열은 상기 배열의 파장을 차폐한 범위에서 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된다. 하기에서 설명하면, 상기 어레이의 모든 구성 요소들이 동일한 픽셀 또는 가장 가까운 픽셀과 연관될 때, 상기 광선 근원의 출처가 유지된다.
상기 DOG의 두께는 대략 1-3mm이다. 상기 DOG 102가 상대적으로 얇을 때, 이미지 캡쳐링 장치에 상기 DOG 102의 두께를 추가하는 것은 상기 이미지 캡쳐링 장치의 두께를 충분히 증가시키지 못한다. 상기 DOG 102의 두께는 기하학의 광학 엘리먼트들 즉, 렌즈들, 빔 분리기(splitter)들 및 거울들을 사용하는 광한 시스템의 두께에 비교하면 무시될 수 있는 수준이다. 상기 이미지 캡쳐링 장치 100의 두께가 제한될 때, 상기 이미지 캡쳐링 장치(100)는 얇은 장치들과 이동 단말들 예를 들어 이동 전화, 랩 탑, 웹 켐, PDA, 디스플레이 및 HMD(Head Mounted Display) 등과 통합될 수 있다. 상기 이미지 캡쳐링 장치의 두께는 상기 광선 감지 엘리먼트들이 상기 두께를 증가함 없이 상기 얇은 장치 또는 이동 단말기의 앞 면을 향하는 방식으로 상기 이미지 캡쳐링 장치 100의 위치를 허락한다. 상기 앞 면은 키패드 또는 스크린의 옆면으로서 이해될 수 있다. 상기 얇은 장치 또는 상기 이동 단말기는 포켓 크기 케이스로 이동될 수 있고, 사용자가 손에서 쥐고 있는 동안 동작되는 크기를 갖는다. 선택적으로, 상기 광선 감지 엘리먼트들의 픽 업 사이드(pick up side)는 상기 이미지 캡쳐링 장치 100의 얇은 사이드에 병렬로 위치한다. 그러므로, 통합된 상기 이미지 캡쳐링 장치 100은 상기 이동 단말기의 폭 사이드의 앞에 위치한 조망의 영상을 찍는데 사용될 수 있다.
더욱이, 상기 DOG를 사용함으로써, 회절된 광선을 위해서 칼라 필터 배열들(Color Filter Arrays: 이하, 'CFAs'라 칭한다)과 같은 필터들을 사용하기 위한 필요성이 감소한다. 그러한 필터들은 하나 또는 그 이상의 상기 필터들의 특성들, 예를 들어, 상기 충돌하는 광선 파동들의 파장에 따라 충돌하는 광선 파동들을 밖 으로 필터링한다. 그러한 필터링은 이미지의 광선 명암도를 감소시킨다. 상기 이미지는 필터 없이 캡쳐될 이미지와 관련된 상기 이미지 센서 101에 의해서 캡쳐된다. 이미지의 품질 다른 말로, 상기 이미지의 광선 명암도가 결정될 때, 필터링을 피하는 것은 캡쳐된 이미지들의 품질을 개선시키게 된다.
이하 도 7, 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7,8 및 도 9 각각은 본 발명의 제1실시 예에 따라 이미지 센서 101의 광선 감지 엘리먼트들 204 각각의 22 배열 및 도 6의 회절성 광학 서브 엘리먼트의 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서는 상기 이미지 센서 101가 상기에서 설명한 베이어 모자이크 패턴 레이아웃에 따른 패턴을 가진다.
도 7, 8 및 도 9를 참조하면, 상기 회절성 광학 서브엘리먼트 202는 광선 파동의 파장에 따라 상기 광선 파동의 방향을 수정한다. 선택적으로, 상기 회절성 광학 서브 엘리먼트 202는 3개의 면적으로 분할된다. 제1면적은 그린 광선 회절성 면적이다. 상기 제1면적은 블루 그리고 또는 레드 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 광선 감지 엘리먼트들 앞에 위치된다. 제2면적은 레드 광선 회절성 면적이다. 상기 제2면적은 그린 그리고 또는 블루 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 광선 감지 엘리먼트들 앞에 위치된다. 제3면적은 블루 광선 회절성 면적이다. 상기 제3면적은 그린 그리고 또는 레드 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 광선 감지 엘리먼트들 앞에 위치된다.
도 7의 참조부호 301에 도시된 바와 같이 그린 광선이 상기 레드 그리고 또는 상기 블루 광선 회절성 면적들에 충돌할 때마다, 상기 그린 광선은 앞에 위치하 거나 상기 그린 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 상기 광선 감지 엘리먼트들을 향해서 통과한다. 참조부호 302에 도시된 바와 같이, 레드 그리고 또는 블루 광선이 상기 그린 광선 회절성 면적들에 충돌할 때마다, 상기 레드 광선과 상기 블루 광선은 상기 그린 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 인접하는 하나 또는 그 이상의 광선 감지 엘리먼트들의 방향을 수정한다. 만약, 충돌하는 광선이 레드 광선이면, 상기 충돌하는 광선은 블루 그리고 또는 그린 인접 광선 감지 엘리먼트들로 방향이 수정된다. 그리고, 만약 상기 충돌하는 광선이 블루 광선이면, 상기 블루 광선은 그린 광선 그리고 레드 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 인접 광선 감지 엘리먼트들로 방향이 재수정된다. 선택적으로, 그린 광선이 상기 그린 강선 회절성 면적들을 충돌할 때마다, 상기 그린 광선은 레드 광선 그리고 또는 블루 광선 파동들을 측정하기 위해서 할당된 하나 또는 그 이상의 인접 그린 감지 엘리먼트들로 방향을 재수정한다.
선택적으로, 각 광선 감지 엘리먼트는 서브 픽셀과 연관되고 각 22 배열은 하나의 픽셀과 연관된다.
이하, 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 제1실시 예에 따라 디지털 이미지를 캡쳐링하기 위한 이미지 캡쳐링 장치 100를 부분적 개요도이다. 여기서, 도 4의 상기 이미지 센서 101과 상기 DOE 102를 참조하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 필터 103을 더 부가한다. 상기 필터 103은 밴드 패스 필터(Band Pass Filter, 이하, 'BPF'라 칭함) 또는 CFA(colol filter aaray)를 포함 하며, 선택적으로 상기 이미지 센서 101과 상기 DOE 102 사이에 위치된다.
상기 필터 103은 선택적으로 베이어 필터 모자이크이고, 상기 베이어 필터 모자이크의 하나 또는 그 이상의 특성 예를 들어 파장에 따라 충돌하는 광선 파동들을 필터링한다. 선택적으로, 상기 필터 103의 필터링 어레이는 상기 이미지 센서 101의 하나 또는 그 이상의 상기 광선 감지 엘리먼트들과 각각 연관된 필터링 엘리먼트들의 매트릭스를 포함한다. 선택적으로, 각 피털링 엘리먼트는 미리 정의된 파장 범위의 부수적 광선 파동들이 상기 연관된 광선 감지 엘리먼트들을 향하여 통과하도록 허여한다. 예를 들어, 상기 필터링 엘리먼트는 단지 레드(R) 광선 뿐인 파장, 단지 그린(G) 광선 뿐인 파장 또는 단지 블루(B) 광선 뿐인 파장의 부수적인 광선 파동들을 허여한다. 각 광선 감지 엘리먼트는 부가적인 색상 합성의 3가지 원색 구성 요소들(R, G 및 B) 중 단지 하나를 검출한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 상기 DOE 102는 다른 파장들을 가지는 회절성 광선이 다른 광선 감지 엔리먼트들을 향하도록 디자인되어 있다. 여기서, 색체 광자들의 흡수를 허여한다. 상기 색체 광자들은 인접 면적 쪽으로 방향이 수정됨에 위해서 무시되거나 또는 필터링될 면적 쪽으로 방향이 수정된다. 상기 방향이 수정된 광자들의 흡수는 필터링되거나 무시되지 않은 직접적인 광자들의 흡수와 병행되어 수행된다. 상기 이미지 센서 101은 상기 방향이 수정된 광자들과 상기 직접적인 광자들을 수신하고, 상기 캡쳐한 이미지 센서의 광선 명암도는 일부 광자들이 필터링된 후에 캡쳐된 이미지와 관련되어 증가된다. 이미지의 품질이 결정되었을 때, 다른 말로 상기 광선 명암도의 레벨에 의해서, 상기 방향이 수정된 광자들의 흡수 가 캡쳐된 이미지들의 품질을 개선한다.
선택적으로, 각 픽셀은 22 광선 감지 엘리먼트들의 배열과 연관된다.
선택적으로, 상기 필터 103은 상기 DOE 102의 회절성에 따라 정의된다. 여기서, 상기 필터 103의 패턴은 상기 DOE 102에 따라 결정된다. 그러므로, 상기 알려진 패턴들 중 임의의 패턴에 얽매이지(bound) 않는다. 상기에서 설명한 바와 같이, 필터링을 피하는 것은 캡쳐된 이미지들의 품질을 개선한다. 예를 들어, 광선의 명암도를 증가함에 의해서 상기 이미지 센서 101에 의해 캡쳐된다. 그러나, 상기 필터링을 피하는 것은 단점들 또한 가져오게 된다. 예를 들어, 상기 필터링을 피하는 것은 상기 캡쳐된 이미지의 해상도를 감소시킨다. 상기 필터링의 장점들과 단점들 사이에 균형화를 위해서, 조정된 필터는 하나 또는 그 이상의 파장 중간에 위치한 하나의 광선을 또는 상기 광선 감지 엘리먼트들의 일부와 막 충돌하려고 하는 광선을 필터링한다. 선택적으로, 상기 필터 103은 상기 DOE102에 따라서 디자인된다. 상기 DOE 102는 상기 그린 파장 중간에 위치한 부수적 광선 파동들을 필터링하기 위해서 적용되고, 광선 감지 엘리먼트들을 방향으로 향하거나 그리고 또는 회절된다. 상기 광선 감지 엘리먼트들은 상기 블루 그리고 또는 레드 파장들 중간에 위치한 부수적 광선 파동들의 명암도를 측정하기 위해서 지정되어 있다. 보다 명확하게 적용된 필터가 사용될 때, 상기 부수적 광선 파동들 중 몇몇은 상기 DOE 102에 의해서 회절된 후 상기 광선 감지 엘리먼트들에 도달하고, 후에 상기 필터 103을 통과한다. 아니면, 상기 부수적 광선 파동들 중 몇몇은 상기 DOE 102에 의해서 회절되고 상기 필터 103을 통과한 후에 상기 광선 감지 엘리먼트들에 도달한다.
이하, 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제1실시 예에 따라 디지털 이미지를 캡쳐링하기 위해서 이미지 캡쳐링 장치 100을 도시한 부분적 개략도이다. 여기서, 도 10에서 설명한 이미지 센서 101과, 상기 DOE 102 및 필터 103를 참조하여 설명하며, 도 11은 선택적으로 상기 DOE 102의 앞에 위치한 마이크로렌즈들 104를 더 구비한다.
도 11을 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 이미지 센서 101의 광선 감지 엘리먼트들은 서로 부착되지 않고, 상기 이미지 센서의 전체 표면을 차폐하지 않는다. 여기서, 상기 마이크로렌즈들의 셋 104는 충돌하는 광선 파동들의 방향을 감지 면적들로 향하도록 수정하기 위해서 사용된다. 그렇지 않으면, 상기 충돌하는 광선 파동들은 비감지 면적들을 충돌할 것이다. 선택적으로, 마이크로렌즈는 작은 구면이거나 비구면 렌즈이다. 상기 마이크로렌즈들은 상기 마이크로렌즈들의 감광성 셀들을 향하도록 상기 이미지 센서 101의 비감지 면적들을 충돌하려는 광자들을 향한다. 보통, 마이크로렌즈들의 어레이는 광선 감지 엘리먼트들의 어레이를 위해서 사용된다. 상기 마이크로렌즈들의 셋에서 각 렌즈는 상기 각 렌즈의 구경 치수, 표면 굴곡 그리고 소스로부터 입력된 광선의 발산에 따라 자신의 출력 패턴을 생성한다. 선택적으로, 충돌하는 광선 파동은 상기 파동의 파장에 따라 방향이 수정된다. 그러한 방법으로, 그린 광선은 블루 그리고 또는 레드 회절성 면적들을 향하게 방향이 수정되고, 레드 광선은 블루 그리고 또는 그린 회절성 면적들 쪽으로 방향이 수정되고, 블루 광선은 그린 그리고 또는 레드 회절성 면적들 쪽으로 방향이 수정된다.
광선이 필터링되지 않고 단지 회절될 때, 상기 DOE 마이크로렌즈들은 도 11의 구성에서 상기 필터 103 없이 추가된다.
보다 명확하게, 상기 마이크로렌즈들의 셋 104는, 상기 필터 103와 DOE 102 사이, 아래 또는 위에 위치한다. 각각에 대해서 도 12A-C에 예를 들어 도시하였다.
도 12A-C는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로렌즈들의 셋의 위치 측면도이다.
도 12A-C를 참조하면, 이미지 캡쳐링 장치 100은 이미지 센서 101과, DOE 102 및 마이크로렌즈들의 셋 104만을 포함하며, 일 예로 도 12D-F에 이러한 구성 요소들을 개략적으로 도시하였다.
도 12D-F는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로렌즈들의 셋의 위치 측면도이다.
도 12A-F를 참조하면, 상기 DOE 102는 CFA들과 같은 필터들을 사용하기 위한 필요성이 감소되는 방식에서 광선을 회절한다. 그러한 필터링은 상기 이미지 센서 101에 의해서 캡쳐되는 이미지의 광선 명암도를 감소시킨다. 상기한 필터링을 피하는 것은 상기에서 설명한 바와 같이 선택적으로 캡쳐된 이미지들의 품질을 개선하게 될 것이다.
도 12D를 참조하면 상기 마이크로렌즈들의 셋 104는 상기 DOE 102 위에 위치되고, 도 12E를 참조하면 상기 마이크로렌즈들의 셋 104는 상기 DOE 102 아래에 위치하고, 도 12F를 참조하면 상기 마이크로렌즈들의 셋 104는 상기 DOE 102의 위와 아래 모두에 위치한다. 이는, 상기 마이크로렌즈들의 셋 104가 상기 DOE 102 아래 에 위치할 때, 상기 마이크로렌즈들의 셋 104가 더욱 효율적이 될 것이다. 이로 인해, 상기 DOE 102가 상기 마이크로렌즈들의 셋 104 위에 위치함으로써, 상기 이미지 캡쳐링 장치 100의 구경 측정을 쉽게 한다.
이하, 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 제1실시 예에 따라 디지털 이미지를 캡쳐링하는 방법의 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 401단계에서 다수의 광선 파동들이 상기 DOE위에 형성된 이미지 플레인(plane)을 충돌하고, 402단계로 진행한다.
402단계에서 상기 DOE는 상기 충돌하는 광선 파동들 중 하나 또는 그 이상을 상기 이미지 센서의 하나 또는 그 이상의 광선 감지 엘리먼트들을 향하도록 회절한다. 상기 충돌하는 광선 파동들은 광선 감지 엘리먼트들을 향하도록 회절된다. 상기 광선 감지 엘리먼트들은 충돌하는 광선 파동들을 측정하기 위해서 그리고 수신된 광선의 명암도에 상응하는 값을 출력 값으로서 디자인된다. 상기 광선 파동들이 상기 광선 파동들의 파장에 따라 상기 광선 감지 엘리먼트들을 향하도록 회절된 후에, 403단계에서 디지털 이미지가 생성된다. 상기 디지털 이미지는 상기 회절된 광선 파동들에 따라 생성되고, 상기 디지털 이미지는 상기 광선 감지 엘리먼트들에 위해서 캡쳐된다. 상기 광선 파동들의 일부는 상기 광선 감지 엘리먼트들에 의해서 측정되고, 다른 광선 감지 엘리먼트들로부터 그리고 또는 비감지 면적으로부터 방향이 수정된다. 상기에서 설명한 바와 같이 광선 파동들은 이미지 센서에 위해서 측정된다. 상기 광선 파동들이 측정될 때, 상기 생성된 이미지의 품질은 단지 회절 되지 않은 직접 광선 파동들을 기반으로 생성될 수 있는 각각의 이미지의 품질과 관련되어 더 높아진다.
도 1은 이미지 센서의 앞에 위치한 필터링 엘리먼트를 각각 포함하는 3개의 틀을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 베이어 필터 모자이크를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 그린, 레드 및 블루 필터링 엘리먼트들이 나뉘어져 묘사된 베이어 필터 모자이크를 나타내는 분해된 그림들을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따라 디지털 이미지를 캡쳐링하기 위한 이미지 캡쳐링 장치의 부분적 개략도.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따라 도 4의 이미지 캡쳐링 장치를 나타내는 분해 그림들을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따라 회절성 광학 서브-엘리먼트들의 그래프를 갖는 도 5의 이미지 캡쳐링 장치를 나타내는 분해 그림을 나타내는 도면.
도 7, 8 및 9는 본 발명의 제1실시 예에 따라 광선 감지 엘리먼트들의 22 어레이 및 도 6의 회절성 광학 서브 엘리먼트를 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 선택적 실시 예에 따라 칼라 필터 배열을 가지는 도 4의 이미지 캡쳐링 장치의 부분적 개략도.
도 11은 본 발명의 선택적 실시 예에 따라 마이크로 렌즈들의 셋을 가진 도 10의 이미지 캡쳐링 장치의 부분적 개략도.
도 12a-c는 본 발명의 다른 실시 예들에 따라 마이크로렌즈들의 셋, 이미지 센서, 회절성 광학 엘리먼트 및 필터의 도식적 측면도.
도 12d-f는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 마이크로렌즈들의 셋, 이미지 센서 및 회절성 광학 엘리먼트의 도식적 측면도.
도 13은 본 발명의 선택적 실시 예에 따라 디지털 이미지를 캡쳐링하는 방법의 흐름도.

Claims (26)

  1. 디지털 이미지를 생성하는 장치에 있어서,
    각 광선 감지 면적에서의 광선의 명암도에 상응하는 값을 측정하기 위해서 형성된 복수개의 광선 감지 엘리먼트를 포함하는 이미지 센서와,
    충돌하는 광선 파동들 각각을 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트 중 적어도 하나의 광선 엘리먼트를 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동들 각각의 파장에 따라 회절시키는 회절성 광학 엘리먼트와,
    상기 값들을 배열하여 디지털 이미지를 생성하는 이미지 프로세서를 포함 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회절성 광학 엘리먼트는이미지 플레인을 포함하며, 상기 이미지 플레인과 충돌하는 광선 파동들을 회절시키기 위해서 형성되고;
    상기 디지털 이미지는 상기 이미지 플레인을 묘사한 것임을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회절성 광학 엘리먼트의 두께는 3밀리미터보다 미만임을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회절성 광학 엘리먼트는,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트 앞에서 상기 이미지 센서에 고정됨을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광선의 명암도 각각은 그룹들의 구성원들을 포함하며;
    상기 그룹들은 레드 스펙트럼에서 파장, 블루 스펙트럼에서 파장 및 그린 스펙트럼에서 파장을 포함함을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회절된 충돌하는 광선 파동은 필터링되지 않음을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    비감지 면적들과 충돌하는 광선 파동을 각각 상기 각 광선 감지 면적을 향해서 회절시키기 위한 마이크로렌즈들의 제1셋을 더 포함하며;
    상기 제1셋은,
    상기 회절성 광학 엘리먼트와 상기 이미지 센서 사이에 위치하는 그룹을 구성하는 구성원들 또는 상기 회절성 광학 엘리먼트 위에 위치하는 그룹을 구성하는 구성원들에 위치함을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    마이크로렌즈들의 제2셋을 더 포함하며;
    상기 제1셋과 상기 제2셋은,
    상기 회절성 광학 엘리먼트의 위와 아래에 각각 위치됨을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌하는 광선 파동들의 파장에 따라 상기 충돌하는 광선 파장들의 적어도 일부를 필터링하기 위한 모자이크 필터를 더 포함하며;
    상기 모자이크 필터는,
    상기 회절성 광학 엘리먼트와 상기 이미지 센서 사이에 위치하는 그룹의 구성원들 혹은 상기 회절성 광학 엘리먼트 위에 위치하는 그룹을 구성하는 그룹의 구성원들에 위치함을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 모자이크 필터의 패턴은 상기 회절성 광학 엘리먼트의 회절성에 상응하게 디자인 됨을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는, 이동 전화임을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트 각각은 칼라 스펙트럼의 미리 정해진 범위에서 상기 광선의 명암도를 측정하기 위해서 할당됨을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 충돌하는 광선 파동들 각각은 일정한 파장의 중심에 위치하고, 상기 일정한 파장에서 광선을 측정하기 위해서 고정된, 가장 가까운 광선 감지 엘리먼트를 향하도록 회절됨을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌하는 광선 파동들 각각은 상기 이미지 센서에서 비감지 면적을 향함을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트는 복수개의 어레이로 분할되고, 상기 회절성 광학 엘리먼트는 상기 파장에 따라 상기 어레이들 중 하나의 구성원을 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동들을 회절시키기 위해서 디자인된 각각의 서브 엘리먼트의 격자를 포함함을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 충돌하는 광선 파동들 각각은 상기 복수개의 어레이 중 제1어레이의 구성원을 향하게 되고, 상기 각각의 서브 엘리먼트는 상기 충돌하는 광선 파동들이 상기 제1어레이의 다른 구성원을 향하도록 회절시키기 위해서 형성되고, 상기 제1어레이의 구성원들 중 나머지 구성원은 상기 파장을 측정하기 위해서 할당됨을 특징으로 하는 디지털 이미지를 생성하는 장치.
  17. 디지털 이미지를 캡쳐링하는 방법에 있어서,
    이미지 플레인을 충돌하는 광선 파동을 수신하는 과정과,
    복수개의 광선 감지 엘리먼트들 중 하나를 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동을 상기 충돌하는 광선 파동의 파장에 따라 회절시키는 과정과,;
    상기 회절된 충돌하는 광선 파동이 수신된 광선 감지 엘리먼트에서 상기 파장을 가지는 광선의 명암도를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 광선의 명암도에 따라 상기 이미지 플레인의 디지털 이미지를 출력하는 과정을 포함하는 디지털 이미지 캡쳐링 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들 각각은 칼라 스펙트럼의 미리 정해진 범위에서 상기 광선의 명암도를 측정하기 위해서 할당됨을 특징으로 하는 디지털 이미지 캡쳐링 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 충돌하는 광선 파동 각각은 일정 파장의 중간에 위치하며;
    상기 회절하는 과정은,
    상기 파장에서 광선을 측정하기 위해서 지정된 가장 가까운 광선 감지 엘리먼트를 향하도록 상기 충돌하는 광선 파동을 회절시키는 과정을 포함하는 디지털 이미지 캡쳐링 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 회절하는 과정은,
    비감지 면적을 충돌하는 광선 파동을 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들 중 하나를 향하도록 회절시키는 과정을 포함하는 디지털 이미지 캡쳐링 방법.
  21. 디지털 이미지를 생성하기 위한 이미지 센서에서,
    복수개의 광선 감지 엘리먼트들의 어레이들과,
    이미지 플레인을 포함하고, 상기 어레이들 위에 조명도 면적들의 배열을 형 성하기 위해서 충돌하는 광선 파동들을 회절하기 위해서 형성된 회절성 광학 엘리먼트를 포함하며;
    상기 조명도 면적들 각각은, 칼라의 미리 정의된 범위에서 파장을 가지고, 상기 이미지 플레인에서 포인트와 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들 중 적어도 하나에 대응하며;
    상기 배열은 상기 미리 정의된 범위와 다른 범위를 갖는 상기 조명도 면적들의 그룹을 포함하는 각각의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 회절성 광학 엘리먼트는,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트 앞에 고정됨을 특징으로 하는 이미지 센서.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 배열은,
    베이어 필터 모자이크에 따라 배열됨을 특징으로 하는 이미지 센서.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들은,
    미리 정의된 모자이크에서 배열되고, 상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들의 광선 감지 면적에서 수신된 광선의 명암도를 측정하기 위해서 형성되고,
    미리 정의된 모자이크를 디모자이크(demosaicing)함에 의해서 디지털 이미지를 생성하는 이미지 프로세싱 유닛을 더 포함함을 특징으로 하는 이미지 센서.
  25. 복수개의 충돌하는 광선 파동들을 복수개의 광선 감지 엘리먼트들을 갖는 이미지 센서를 향하도록 회절시키기 위한 광선 편향 어레이에 있어서,
    상기 복수개의 광선 감지 엘리먼트들로부터 어레이들 위에 단 대 단 등록을 위해 포개지고, 복수개의 충돌하는 광선 파동들이 상기 어레이들 각각을 향하도록 회절시키는 복수개의 회절성 광학 서브 엘리먼트들을 포함하며,
    상기 복수개의 충돌하는 광선 파동들 각각은 상기 어레이들 중 제1어레이의 구성원을 향하게 되고, 상기 복수개의 회절성 광학 서브 엘리먼트들 각각은 상기 제1 어레이의 구성원들 중 나머지 구성원을 향하도록 상기 복수개의 충돌하는 광선 파동들을 회절시키기 위해서 형성됨을 특징으로 하는 광선 편향 어레이.
  26. 클레임 25에 있어서,
    상기 제1어레이의 구성원들은 각각 하기 그룹들의 구성원을 포함하는 광선의 명암도를 측정하기 위해서 형성되며;
    상기 그룹들은 레드 스페트럼에서 파장과, 블루 스펙트럼에서 파장 및 그린 스펙트럼 파장을 포함함을 특징으로 하는 광선 편향 어레이.
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