KR20160062725A - 컬러 에일리어싱을 최소화하기 위한 rgbc 컬러 필터 어레이 패턴 - Google Patents

컬러 에일리어싱을 최소화하기 위한 rgbc 컬러 필터 어레이 패턴 Download PDF

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지장 샨
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Abstract

복수의 타일링된 최소 반복 유닛을 포함하는 컬러 필터 어레이의 구현이 개시된다. 각각의 최소 반복 유닛은, 적어도, 3개 이상의 컬러 필터를 포함하는 필터의 제 1 세트 ―제 1 세트는 제 1 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터, 제 2 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터, 및 제 3 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터를 포함함―, 및 제 1 세트의 컬러 필터 사이에 위치되는 하나 이상의 광대역 필터를 포함하는 필터의 제 2 세트를 포함하고, 하나 이상의 광대역 필터 각각은, 제 1, 제 2 및 제 3 스펙트럼 광응답 중 임의의 스펙트럼 광응답보다 넓은 스펙트럼을 갖는 제 4 스펙트럼 광응답을 갖고, 제 2 세트의 개별적인 필터는 제 1 세트의 개별적인 필터 중 임의의 필터보다 작은 면적을 갖는다. 다른 구현이 개시 및 청구된다.

Description

컬러 에일리어싱을 최소화하기 위한 RGBC 컬러 필터 어레이 패턴{RGBC COLOR FILTER ARRAY PATTERNS TO MINIMIZE COLOR ALIASING}
개시된 실시예는 일반적으로 이미지 센서에 관한 것이고, 특히, 비배타적으로, 컬러 에일리어싱(aliasing)을 최소화하기 위한 이미지 센서와 함께 이용되는 컬러 필터 어레이 패턴에 관한 것이다.
이미지 센서는, 디지털 스틸 카메라, 셀룰러 폰 및 보안 카메라 뿐만 아니라, 의료, 자동차 및 다른 애플리케이션에서 널리 이용된다. 이미지 센서 및 특히 상보적 금속-산화물-반도체("CMOS") 이미지 센서를 제조하기 위해 이용되는 기술은 빠르게 진보를 계속해왔고, 더 높은 해상도 및 더 낮은 전력 소모에 대한 요구가 이미지 센서의 추가적인 소형화 및 통합화를 가속해왔다.
종래의 CMOS 이미지 센서는, Bayer 패턴으로 공지된 방식으로 배열된 적색, 녹색 및 청색(RGB)과 같은 원색의 세트를 갖는 컬러 필터 어레이(CFA)를 이용한다. 몇몇 실시예에서, 또한 무색, 투명 또는 전정색(panchromatic) 픽셀로 공지된 투명 픽셀이 컬러 필터 어레이에 포함되어, 이미지 센서의 감도를 증가시킬 수 있다. RFB 컬러 필터에 추가로 투명 필터를 포함하는 컬러 필터 어레이는 RGBC 픽셀 패턴으로 지칭될 수 있다.
몇몇 RGBC 패턴은 감도를 증가시키지만, 컬러 에일리어싱을 겪을 수 있다. 컬러 에일리어싱은, 이미지 영역에 잘못된 컬러가 나타나는 것을 초래한다. 예를 들어, 적색 또는 청색과 같은 컬러가, 녹색이어야 하는 이미지 부분에 나타날 수 있다. 컬러 에일리어싱의 다른 예로, 개별적인 픽셀 상에 등록되는 흑색 또는 그렇지 않으면 어두운 배경 상의 작은 백색 라인이, 등록된 원색 각각의 단일 픽셀을 포함하는 라인으로 해석될 것이다. 컬러 에일리어싱은 적어도 부분적으로, RGBC 패턴 내의 투명 필터의 정렬로 인해 발생한다. 투명 픽셀을 갖는 이미지 센서는 컬러 에일리어싱에 더 취약한데, 그 이유는, 투명 픽셀이 광의 강도 이외의 자기 자신의 어떠한 컬러 정보도 생성하지 않기 때문이다.
컬러 에일리어싱은 일반적으로, 전하-커플링 디바이스(CCD) 이미지 센서 또는 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서에 의한 특정 컬러 필터 어레이(CFA) 패턴을 이용함으로써 초래되는 바람직하지 않은 효과이다. 따라서, 컬러 에일리어싱을 최소화하는 CFA 패턴을 설계하는 것이 바람직하다.
하기 도면을 참조하여, 비제한적이고 비포괄적인 실시예가 설명되며, 도면에서, 달리 특정되지 않으면 다양한 도면 전반에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은, 컬러 필터 어레이를 포함하는 이미지 센서의 실시예의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2b는, 각각, 전면 조사된 픽셀의 쌍의 실시예 및 후면 조사된 픽셀의 쌍의 실시예에 대한 단면이다.
도 3은, 다수의 최소 반복 유닛(MRU)을 타일링(tiling)함으로써 형성되는 컬러 필터 어레이(CFA)의 실시예의 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는, 최소 반복 유닛의 실시예의 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는, 최소 반복 유닛의 다른 실시예의 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는, 최소 반복 유닛의 다른 실시예의 도면이다.
도 7a 내지 도 7f는, 최소 반복 유닛의 다른 실시예의 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는, 최소 반복 유닛의 다른 실시예의 도면이다.
도 9a 내지 도 9b는, 컬러 필터 어레이에 커플링된 픽셀 어레이의 실시예의 단면도이다.
컬러 에일리어싱을 최소화하기 위한 이미지 센서와 함께 이용되는 컬러 필터 어레이 패턴에 대한 장치, 시스템 및 방법의 실시예가 설명된다. 특정 세부사항은 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명되지만, 설명된 세부사항 중 하나 이상 없이 또는 다른 방법, 구성요소, 재료 등으로 본 발명이 실시될 수 있음을 관련 분야의 당업자는 인식할 것이다. 몇몇 예에서, 주지의 구조, 재료 또는 동작은 상세히 도시 또는 설명되지 않지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의 범주 내에 포함된다.
본 설명 전반에 걸쳐, "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 설명된 특징, 구조 또는 특성이, 적어도 하나의 설명된 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 그 결과, "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 등장 모두가 반드시 동일한 실시예를 참조하는 것은 아니다. 게다가, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
도 1은, 컬러 픽셀 어레이(105), 픽셀 어레이에 커플링되는 판독 회로(170), 판독 회로에 커플링되는 기능 로직(115), 및 픽셀 어레이에 커플링되는 제어 회로(120)를 포함하는 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서(100)의 실시예를 예시한다. 컬러 픽셀 어레이(105)는, X개의 픽셀 열 및 Y개의 픽셀 행을 갖는 개별적인 이미징 센서 또는 픽셀(예를 들어, 픽셀 P1, P2 ...Pn)의 2차원("2D") 어레이이다. 컬러 픽셀 어레이(105)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 전면 조사 이미지 센서로, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이, 후면 조사 이미지 센서로 구현될 수 있다. 예시된 바와 같이, 어레이의 각각의 픽셀은, 행(예를 들어, 행 R1 내지 Ry) 및 열(예를 들어, 열 C1 내지 Cx)로 배열되어, 사람, 장소 또는 물체의 2D 이미지를 렌더링하기 위해 이용될 수 있는 사람, 장소 또는 물체의 이미지 데이터를 포착한다. 컬러 픽셀 어레이(105)는, 컬러 픽셀 어레이의 개시된 실시예와 관련하여 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 픽셀 어레이에 커플링된 컬러 필터 어레이("CFA")를 이용하여 각각의 픽셀에 컬러를 할당한다.
픽셀 어레이(105)의 각각의 픽셀이 자신의 이미지 데이터 또는 이미지 전하를 포착한 후, 이미지 데이터는 판독 회로(170)에 의해 판독되고, 저장, 추가적인 프로세싱 등을 위해 기능 로직(115)에 전송된다. 판독 회로(170)는, 증폭 회로, 아날로그-디지털("ADC) 변환 회로 또는 다른 회로를 포함할 수 있다. 기능 로직(115)은, 이미지 데이터를 저장할 수 있고, 그리고/또는 포스트-이미지(post-image) 효과를 적용(예를 들어, 크롭(crop), 회전, 레드 아이 제거, 밝기 조절, 콘트라스트 조절 등)함으로써 이미지 데이터를 조작할 수 있다. 기능 로직(115)은 또한, 일 실시예에서, 고정된 패턴 잡음을 보정(즉, 감소 또는 제거)하기 위해 이미지 데이터를 프로세싱하는데 이용될 수 있다. 제어 회로(120)는 픽셀 어레이(105)에 커플링되어, 컬러 픽셀 어레이(105)의 동작 특성을 제어한다. 예를 들어, 제어 회로(120)는 이미지 포착을 제어하기 위한 셔터 신호를 생성할 수 있다.
도 2a는, CMOS 이미지 센서에서 전면-조사된(FSI) 픽셀(200) 쌍의 실시예의 단면을 예시한다. FSI 픽셀(200)의 전면은, 감광 영역(204) 및 연관 픽셀 회로가 배치되고, 신호를 재분배하기 위한 금속 적층(206)이 형성되는 기판(202) 면이다. 금속 적층(206)은 금속층 M1 및 M2를 포함하고, M1 및 M2는 패터닝되어, FSI 픽셀(200) 상에 입사하는 광이 감광 또는 포토다이오드("PD") 영역(204)에 도달할 수 있게 하는 광 통로를 생성한다. 컬러 이미지 센서를 구현하기 위해, 전면은, 컬러 필터 어레이(201)를 포함할 수 있고, 컬러 필터 어레이의 개별적인 컬러 필터(이 특정 단면에는 개별적인 필터(203 및 205)가 예시됨) 각각은, 입사광을 PD 영역(204) 상에 포커싱하는 것을 돕는 마이크로렌즈(206) 아래에 배치된다. 컬러 필터 어레이(201)는 본 명세서에서 논의되는 임의의 컬러 필터 어레이일 수 있다.
도 2b는, CMOS 이미지 센서에서 후면-조사된(BSI) 픽셀(250) 쌍의 실시예의 단면을 예시한다. FSI 픽셀(200)에서와 같이, 픽셀(250)의 전면은, 감광 영역(204) 및 연관 픽셀 회로가 배치되고, 신호를 재분배하기 위한 금속 적층(206)이 형성되는 기판(202) 면이다. 후면은, 전면에 대향하는 기판(202) 면이다. 컬러 이미지 센서를 구현하기 위해, 후면은, 컬러 필터 어레이(201)를 포함할 수 있고, 컬러 필터 어레이의 개별적인 컬러 필터(이 특정 단면에는 개별적인 필터(203 및 205)가 예시됨) 각각은 마이크로렌즈(206) 아래에 배치된다. 컬러 필터 어레이(201)는 본 명세서에서 논의되는 임의의 컬러 필터 어레이일 수 있다. 마이크로렌즈(206)는, 입사광을 감광 영역(204) 상에 포커싱하는 것을 돕는다. 픽셀(250)의 후면 조사는, 금속 적층(206)의 금속 배선이, 이미징되고 있는 물체와 감광 영역(204) 사이의 경로를 차단하지 않아서, 감광 영역(204)에 의한 더 큰 신호 발생을 도출시키는 것을 의미한다.
도 3은, 컬러 필터 어레이(CFA), 및 CFA를 형성하도록 타일링된 최소 반복 유닛(MRU)의 세트를 예시한다. CFA(300)는, CFA가 커플링되거나 커플링될 픽셀 어레이의 개별적인 픽셀의 수에 실질적으로 대응하는 수의 개별적인 필터를 포함한다. 각각의 개별적인 필터는 픽셀 어레이의 대응하는 개별적인 픽셀에 광학적으로 커플링되고, 광응답의 세트로부터 선택되는 특정한 컬러 광응답을 갖는다. 특정한 광응답은, 전자기 스펙트럼의 특정 부분에 높은 감도를 갖는 것과 동시에, 스펙트럼의 다른 부분에 대해서는 낮은 감도를 갖는다. 픽셀 자체가 컬러화되지는 않지만, CFA가 픽셀 위에 필터를 배치함으로써 각각의 픽셀에 별개의 광응답을 할당하기 때문에, 픽셀을, 그 특정 광응답의 픽셀로 지칭하는 것이 통상적이다. 따라서, 픽셀은, 필터를 갖지 않거나 투명(즉, 무색 또는 전정색) 필터에 커플링되면 "투명 픽셀"로, 청색 필터에 커플링되면 "청색 픽셀"로, 녹색 필터에 커플링되면 "녹색 픽셀"로, 또는 적색 필터에 커플링되면 "적색 픽셀"로 지칭될 수 있는 식이다.
센서에서 이용하기 위해 선택되는 컬러 광응답의 세트는 통상적으로 적어도 3개의 컬러를 갖지만, 몇몇 실시예에서는 4개 이상을 포함할 수 있다. 4개의 컬러 광응답을 갖는 CFA(300)의 실시예에서, 광응답의 세트는, 적색, 녹색, 청색 및 투명 또는 전정색(즉, 무채색 또는 무색)일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, CFA(300)는, 나열된 광응답에 추가로 또는 그 대신에 다른 광응답을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예는, 청록색(C), 자홍색(M) 및 황색(Y) 필터, 투명(즉, 무색) 필터, 적외선 필터, 자외선 필터, x-선 필터 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 백색, 투명, 무색 또는 전정색 광응답은, 컬러 광응답에서 선택된 세트에 표현되는 그러한 스펙트럼 감도보다 더 넓은 스펙트럼 감도를 갖는 광응답을 지칭한다. 전정색 감광도는 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 높은 감도를 가질 수 있다. 용어 전정색 픽셀은, 전정색 광응답을 갖는 픽셀을 지칭할 것이다. 전정색 픽셀은 일반적으로, 컬러 광응답의 세트보다 더 넓은 스펙트럼 감도를 갖지만, 각각의 전정색 픽셀은 연관된 필터를 가질 수 있다. 이러한 필터는 무채색 필터 또는 컬러 필터이다.
CFA(300)의 개별적인 필터는, 최소 반복 유닛(MRU), 예를 들어, MRU(302)로 그룹화되고, MUR(302)는, 화살표로 표시된 바와 같이 수직 및 수평으로 타일링되어 CFA(300)를 형성한다. 최소 반복 유닛은, 어떠한 다른 반복 유닛도 더 적은 개별적인 필터를 갖지 않게 하는 반복 유닛이다. 컬러 필터 어레이는 몇몇 상이한 반복 유닛을 포함할 수 있지만, 더 적은 개별적인 필터를 갖는 다른 반복 유닛이 어레이에 존재하면 반복 유닛은 최소 반복 유닛이 아니다. 다른 실시예는 또한, MRU(302)에 대해 예시된 것보다 더 많거나 적은 수의 픽셀을 포함하는 MRU를 갖는 필터 어레이를 포함할 수 있다.
도 4a는 최소 반복 유닛(MRU)(400)의 실시예를 예시한다. MRU(400)는, 4변형 고리를 형성하도록 배열되는 4개의 4변형 필터(402a-402d)를 포함한다. 4변형 고리는, 하나의 4변형의 영역이, 동일한 형상 및 동일한 중심을 갖는 더 큰 4변형의 내부로부터 공제되는 경우 초래되는 형상이다. 예시된 실시예에서, 4변형 고리는 사각형 고리이지만, 다른 실시예에서는 사각형일 필요가 없다.
예시된 실시예에서, 필터(402a-402d)는 직사각형이고, 실질적으로 동일한 크기이지만, 다른 실시예에서 필터(402a-402d)는 다른 4변형 형상일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모든 4개의 필터(402a-402d)는 동일한 크기를 가질 필요가 없다. 필터(402a-402d)에 의해 형성되는 4변형 고리의 중심에는, 필터(402a-402d) 중 임의의 것보다 작은 영역을 갖는 4변형 필터(404)가 존재한다. 필터(404)의 에지는 필터(402a-402d)의 에지와 일치하여, 필터(404)는 필터(402a-402d)에 의해 형성된 4변형 고리의 내부에 의해 경계를 이루고 형상화된다. 예시된 실시예에서, 필터(404)는 사각형이지만, 다른 실시예에서, 필터(404)는, 4변형 필터(402a-402d)의 형상 및 상대적 크기에 따라 사각형이 아닌 4변형일 수 있다.
MRU(400)의 개별적인 필터로의 스펙트럼 광응답의 할당을 위해, 개별적인 필터는 2개의 그룹, 즉, 3개의 상이한 컬러 스펙트럼 광응답 S1, S2 및 S3을 갖는 필터를 포함하는 제 1 그룹, 및 제 4 광응답 S4를 갖는 광대역 필터를 포함하는 제 2 그룹으로 분할될 수 있다. 광대역은, 스펙트럼 광응답 S4를 갖는 필터가 스펙트럼 광응답 S1, S2 및 S3을 갖는 필터 중 임의의 필터보다 더 넓은 스펙트럼의 파장을 통과시키는 것을 의미하고, 실제로 몇몇 실시예에서, S4는 3개의 S1 내지 S3 모두를 포함할 수 있다. MRU(400)에서, 3개의 스펙트럼 광응답 S1 내지 S3은 4개의 필터(402a-402d)에 할당되는데, 이것은, 광응답 S1 내지 S3 중 임의의 것이 MRU(400)에서 2번 나타날 수 있는 것, 즉, 동일-컬러-광응답 필터가 MRU에서 한번 초과로 나타날 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 스펙트럼 광응답 S2는 2번 나타나서, 이 실시예에서, 동일-컬러-광응답 필터는 대각으로 대향하고 인접하지 않는다. 그러나 다른 실시예에서, 동일-컬러-광응답 필터는 도시된 것과는 상이하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 동일-광응답 필터는 상이한 대각을 따라 위치될 수 있거나, 수평 또는 수직으로 인접할 수 있다.
도 4b 내지 도 4e는, 스펙트럼 광응답의 특정 할당을 갖는 MRU(400)의 실시예를 예시한다. 도 4b는, RGB 컬러 세트로 또한 공지된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 포함하는 원색 세트로부터 스펙트럼 광응답 S1 내지 S3이 선택되는 MRU(400)의 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, S1은 적색이고, S2는 녹색이고, S3은 청색이다. S1 내지 S3보다 더 넓은 스펙트럼을 갖는 스펙트럼 광응답 S4는 전정색이다.
도 4c는, 도 4b에 도시된 것과 동일한 원색 세트(RGB)로부터 스펙트럼 광응답 S1 내지 S3이 선택되지만, 컬러 할당이 상이한 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, S1은 녹색이고, S2는 청색이고, S3은 적색이다. 이전 실시예에서와 같이, S4는 전정색으로 유지된다.
도 4d는, 2개의 동일-컬러-광응답 필터가 도 4a에서와는 상이하게 배열되는 실시예를 예시하고, 이 실시예에서, 동일-컬러-광응답 필터(이 실시예에서는 녹색)의 쌍은 대각으로 대향하는 대신 수직으로 인접하다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은, RGB 원색 세트로부터 선택되고, S4는 전정색으로 유지된다.
도 4e는, 스펙트럼 광응답 S1 내지 S3이 도 4a에 도시된 것과 같이 배열되지만, 스펙트럼 광응답 S1 내지 S3이 상이한 원색 세트를 이용하는 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, 원색 세트는, 청록색(C), 자홍색(M) 및 황색(Y) 세트이고, 스펙트럼 광응답은, S1이 청록색이고, S2가 황색이고, S3이 자홍색이 되도록 배열된다.
도 5a는, MRU(500)의 다른 실시예를 예시한다. MRU(500)는, 직선으로 배열되는 3개의 팔각형 필터(502, 504 및 506)를 포함하고, 각각의 필터는 적어도 하나의 인접한 팔각형 필터의 에지와 일치하는 적어도 하나의 에지를 갖는다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터(502, 504, 506)는 동일한 크기의 정팔각형이지만, 다른 실시예에서는 정팔각형일 필요도, 동일한 크기일 필요도 없다. MRU(500)는 또한 3개의 4변형 필터(508, 510 및 512)를 포함하는데, 이는, 팔각형 필터와 4변형 필터 사이에 1:1 비가 존재함을 의미한다. 4변형 필터(508, 510 및 512)는, 팔각형 필터(502, 504, 506) 중 임의의 것보다 작은 면적을 갖는다. 4변형 필터(508, 510 및 512) 각각은 인접한 팔각형 필터의 비-일치 에지에 의해 형성되는 적어도 2개의 측면을 포함하여, MRU(500)를 타일링하는 것으로부터 얻어지는 컬러 필터 어레이에서, 4변형 필터(508, 510, 512)는 팔각형 필터 사이의 간질(interstitial) 공간을 점유할 것이고, 그에 의해 한정된다. 예시된 실시예에서, 4변형 필터(508, 510, 512)는 정사각형이지만, 다른 실시예에서, 이들은 직사각형, 사다리꼴 또는 마름모와 같이 비-정사각형 4변형일 수 있다.
상이한 광응답이 MRU(500)의 개별적인 필터에 할당된다. 컬러 광응답 S1 내지S3은 팔각형 픽셀(502, 504, 및 506)에 할당되는 한편, 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 4변형 픽셀(508, 510 및 512)에 할당된다. 컬러 광응답 S1 내지 S3은 RGB 또는 CMY와 같은 원색 세트로부터 선택될 수 있다. MRU(500)에서, 3개의 컬러 광응답이 3개의 필터에 할당되는데, 이는, 각각의 광응답 S1 내지 S3이 MRU에서 한번 나타남을 의미한다.
도 5b는, 컬러 광응답 S1 내지 S3이 RGB 원색 세트로부터 선택되는 MRU(500)의 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은, S1이 적색이고, S2이 녹색이고, S3이 청색이도록 할당되지만, 다른 실시예에서, 각각의 컬러 광응답 S1 내지 S3에 할당되는 원색은 상이할 수 있다. 4변형 필터(508-512)에 할당되는 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 전정색(P)이다.
도 5c는, MRU(550)의 대안적인 실시예를 예시한다. MRU(550)는 직각을 형성하도록 배열된 3개의 팔각형 필터(552, 554 및 556)를 포함하며, 각각의 필터는 적어도 하나의 근접 또는 인접한 팔각형 필터의 에지와 일치하는 적어도 하나의 에지를 갖는다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터(552, 554 및 556)는 실질적으로 동일한 크기의 정팔각형이지만, 다른 실시예에서는 정팔각형일 필요도, 동일한 크기일 필요도 없다. MRU(550)는 또한 3개의 4변형 필터(558, 560 및 562)를 포함하는데, 이는, 팔각형 필터와 4변형 필터 사이에 1:1 비가 존재함을 의미한다. 4변형 필터(558, 560 및 562)는, 팔각형 필터(552, 554 및 556) 중 임의의 것보다 작은 면적을 갖는다. 각각의 4변형 필터(558, 560 및 562)는 인접한 팔각형 필터의 비-일치 에지에 의해 형성되는 적어도 2개의 측면을 포함하여, MRU(550)를 타일링하는 것으로부터 얻어지는 컬러 필터 어레이에서, 4변형 필터(558, 560 및 562)는 팔각형 필터 사이의 간질 공간을 점유할 것이다. 예시된 실시예에서, 4변형 필터(558, 560 및 562)는 정사각형이지만, 다른 실시예에서, 이들은 팔각형 필터의 형상 및 크기에 따라 직사각형, 사다리꼴 또는 마름모와 같이 비-정사각형 4변형일 수 있다.
상이한 광응답이 MRU(550)의 개별적인 필터에 할당된다. 컬러 광응답 S1 내지S3은 팔각형 픽셀(502, 504, 및 506)에 할당되는 한편, 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 4변형 픽셀(508, 510 및 512)에 할당된다. 컬러 광응답 S1 내지 S3은 RGB 또는 CMY와 같은 원색 세트로부터 선택될 수 있다. MRU(500)에서, 3개의 컬러 광응답이 3개의 필터에 할당되는데, 이는, 각각의 광응답 S1 내지 S3이 MRU에서 한번 나타남을 의미한다.
도 5d는, 컬러 광응답 S1 내지 S3이 RGB 원색 세트로부터 선택되는 MRU(550)의 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은, S1이 적색이고, S2이 녹색이고, S3이 청색이도록 할당되지만, 다른 실시예에서, 광응답 S1 내지 S3으로의 원색의 할당은 상이할 수 있다. 4변형 필터(558-562)에 할당되는 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 전정색(P)이다.
도 6a는, MRU(600)의 다른 실시예를 예시한다. MRU(600)는, 직선으로 배열되는 4개의 팔각형 필터(602, 604, 606 및 608)를 포함하고, 각각의 필터는, 근접 또는 인접한 팔각형 필터의 적어도 하나의 에지와 일치하는 적어도 하나의 에지를 갖는다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터(602, 604, 606 및 608)는 동일한 크기의 정팔각형이지만, 다른 실시예에서는 정팔각형일 필요도, 동일한 크기일 필요도 없다. MRU(600)는 또한 4개의 4변형 필터(610, 612, 614 및 616)를 포함하는데, 이는, 팔각형 필터와 4변형 필터 사이에 1:1 비가 존재함을 의미한다. 4변형 필터(610, 612, 614 및 616)는, 팔각형 필터(602, 604, 606 및 608) 중 임의의 것보다 작은 면적을 갖는다. 4변형 필터(610, 612, 614 및 616) 각각은 근접 또는 인접한 팔각형 필터의 비-일치 에지에 의해 형성되는 적어도 2개의 측면을 가져서, MRU(600)를 타일링하는 것으로부터 얻어지는 컬러 필터 어레이에서, 4변형 필터(610, 612, 614 및 616)는 팔각형 필터 사이의 간질 공간을 점유할 것이다. 예시된 실시예에서, 4변형 필터(610, 612, 614 및 616)는 정사각형이지만, 다른 실시예에서, 이들은 팔각형 필터의 형상 및 크기에 따라 직사각형, 사다리꼴 또는 마름모와 같이 비-정사각형 4변형일 수 있다.
상이한 광응답이 MRU(600)의 개별적인 필터에 할당된다. 컬러 광응답 S1 내지S3은 팔각형 픽셀(602, 604, 606 및 608)에 할당되는 한편, 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 4변형 픽셀(610, 612, 614 및 616)에 할당된다. 컬러 스펙트럼 광응답 S1 내지 S3은 RGB 또는 CMY와 같은 원색 세트로부터 선택될 수 있다. MRU(600)에서, 3개의 컬러 광응답이 4개의 필터에 할당되는데, 이는, 광응답 S1 내지 S3 중 하나가 MRU에서 2번 나타남을 의미한다. 2번 나타나는 특정 스펙트럼 광응답 뿐만 아니라 이러한 2개의 동일-컬러-광응답 필터의 MRU 내의 위치는 상이한 실시예에서는 상이할 수 있다.
도 6b는, 컬러 광응답 S1 내지 S3이 RGB 원색 세트로부터 선택되는 MRU(600)의 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은, S1이 적색이고, S2이 녹색이고, S3이 청색이도록 할당되지만, 다른 실시예에서, 각각의 컬러 광응답 S1 내지 S3에 할당되는 원색은 상이할 수 있다. 4변형 필터(610-616)에 할당되는 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 전정색(P)이다.
도 6c는, MRU(650)의 대안적인 실시예를 예시한다. MRU(650)는, 정사각형으로 배열되는 4개의 팔각형 필터(652, 654, 656 및 658)를 포함하고, 각각의 팔각형 필터는, 인접 또는 근접된 팔각형 필터의 에지와 일치하는 적어도 2개의 에지를 갖는다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터(652, 654, 656 및 658)는 실질적으로 동일한 크기의 정팔각형이지만, 다른 실시예에서는 정팔각형일 필요도, 동일한 크기일 필요도 없다. MRU(650)는 또한 4개의 4변형 필터(660, 662, 664 및 666)를 포함하는데, 이는, 팔각형 필터와 4변형 필터 사이에 1:1 비가 존재함을 의미한다. 4변형 필터(660, 662, 664 및 666)는, 팔각형 필터(652, 654, 656 및 658) 중 임의의 것보다 작은 면적을 갖는다. 4변형 필터(660, 662, 664 및 666) 각각은 인접한 팔각형 필터의 비-일치 에지에 의해 형성되는 적어도 2개의 측면을 가져서, MRU(650)를 타일링하는 것으로부터 얻어지는 컬러 필터 어레이에서, 4변형 필터(660, 662, 664 및 666)는 팔각형 필터 사이의 간질 공간을 점유할 것이고, 4변형 필터(660)가 팔각형 필터(652-658)에 의해 형성되는 간질 공간을 점유할 때 일례를 제공한다. 예시된 실시예에서, 4변형 필터(610, 612, 614 및 616)는 정사각형이지만, 다른 실시예에서, 이들은 팔각형 필터의 형상 및 크기에 따라 직사각형, 사다리꼴 또는 마름모와 같이 비-정사각형 4변형일 수 있다.
상이한 광응답이 MRU(650)의 개별적인 필터에 할당될 수 있다. 컬러 광응답 S1 내지S3은 팔각형 픽셀(652, 654, 656 및 658)에 할당되는 한편, 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 4변형 픽셀(660, 662, 664 및 666)에 할당된다. 컬러 광응답 S1 내지 S3은 RGB 또는 CMY와 같은 원색 세트로부터 선택될 수 있다. MRU(650)에서, 3개의 컬러 광응답이 4개의 필터에 할당되는데, 이는, 광응답 S1 내지 S3 중 하나가 MRU에서 2번 나타남을 의미한다. 2번 나타나는 특정 스펙트럼 광응답 뿐만 아니라 이러한 2개의 동일-컬러-광응답 필터의 MRU 내의 위치는 상이한 실시예에서는 상이할 수 있다.
도 6d는, 컬러 광응답 S1 내지 S3이 RGB 원색 세트로부터 선택되는 MRU(650)의 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은, S1이 적색이고, S2이 녹색이고, S3이 청색이도록 할당되지만, 다른 실시예에서, 각각의 컬러 광응답 S1 내지 S3으로의 원색의 할당은 상이할 수 있다. 4변형 필터(660-666)에 할당되는 광대역 스펙트럼 광응답 S4는 전정색(P)이다.
도 7a 내지 도 7f는, 2개의 MRU(600)의 필터를 함께 그룹화하고, 각각의 팔각형 필터에 할당되는 컬러 광응답을 변경하거나, MRU 내의 동일-컬러-광응답 필터의 위치를 변경하거나, 둘 모두를 행함으로써 형성될 수 있는 MRU의 대안적인 실시예를 예시한다. 도 7a 내지 도 7f의 MRU 각각은 4개씩 2개의 라인으로 배열되는 8개의 팔각형 필터 및 8개의 4변형 필터를 포함하고, 이는, 팔각형 필터와 4변형 필터 사이에 1:1 비가 존재함을 의미한다. 3개의 컬러 광응답 S1 내지 S3 중 하나가 8개의 팔각형 필터 각각에 할당되는데, 이는, 광응답 S1 내지 S3 중 임의의 하나가 MRU에서 다수회 나타날 수 있음을 의미한다. 다수회 나타나는 특정 스펙트럼 광응답 뿐만 아니라 이러한 다수회의 동일-컬러-광응답 필터의 MRU 내에서의 위치는 상이한 실시예에서는 상이할 수 있다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은 RFB 원색 세트로부터 선택되지만, 다른 실시예에서는 CMY와 같은 다른 원색 세트가 이용될 수 있다. 아울러, 추가적인 MRU 실시예는, 예시된 MRU의 미러 이미지로, 또는 예시된 MRU의 90도, 180도 또는 270도 회전에 의해 형성될 수 있다.
도 7a는, 4개의 팔각형 필터의 2개의 행을 갖는 MRU를 예시한다. 최상부 및 바닥부 행 둘 모두는 두 쌍의 근접한 동일-컬러-광응답 필터를 포함한다. 예시된 실시예에서, 최상부 행은 한 쌍의 근접한 적색 필터 및 한 쌍의 근접한 녹색 필터를 포함하여, 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 RRGG를 제공하는 한편, 바닥부 행에서는 한 쌍의 근접한 녹색 필터 및 한 쌍의 근접한 청색 필터를 가져서, 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 GGBB를 제공한다. 모든 4변형 필터는 전정색이다.
도 7b는, 4개의 팔각형 필터의 2개의 행을 갖는 다른 MRU를 예시한다. 최상부 행은 두 쌍의 근접한 동일-컬러-광응답 필터를 포함하는 한편, 바닥부 행에서 모든 필터는 동일한 스펙트럼 광응답을 갖는다. 예시된 실시예에서, 최상부 행은 한 쌍의 근접한 적색 픽셀 및 한 쌍의 근접한 청색 픽셀을 가져서, 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스는 RRBB인 한편, 바닥부 행은 모두 녹색 필터를 포함하여 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 GGGG를 갖는다. 모든 4변형 필터는 전정색이다.
도 7c는, 4개의 팔각형 필터의 2개의 행을 갖는 MRU의 다른 실시예를 예시한다. 최상부 및 바닥부 행 둘 모두는 모두 3개의 컬러 광응답을 포함하지만, 동일-컬러-광응답 필터는 근접하지 않다. 예시된 실시예에서, 최상부 및 바닥부 행 둘 모두는 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 RGBG를 갖는다. 모든 4변형 필터는 전정색이다.
도 7d는, 4개의 팔각형 필터의 2개의 행을 갖는 MRU의 다른 실시예를 예시한다. 최상부 및 바닥부 행 둘 모두는 모두 3개의 컬러 광응답을 포함하지만, 동일-컬러-광응답 필터는 근접하지 않다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터의 최상부 행은 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 RGBG를 갖는 한편, 바닥부 행은 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 GRGB를 갖는다. 모든 4변형 필터는 전정색이다.
도 7e는, 4개의 팔각형 필터의 2개의 행을 갖는 MRU의 다른 실시예를 예시한다. 최상부 및 바닥부 행 둘 모두는 모두 3개의 컬러 광응답을 포함하지만, 이 실시예에서 2개의 녹색 필터는 수직으로 근접한 한편, 다른 동일-컬러-광응답 필터는 근접하지 않다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터의 최상부 행은 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 RGBG를 갖는 한편, 바닥부 행은 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 BGRG를 갖는다. 모든 4변형 필터는 전정색이다.
도 7f는, 4개의 팔각형 필터의 2개의 행을 갖는 MRU의 다른 실시예를 예시한다. 최상부 및 바닥부 행 둘 모두는 모두 3개의 컬러 광응답을 포함하지만, 동일-컬러-광응답 필터는 근접하지 않다. 예시된 실시예에서, 팔각형 필터의 최상부 행은 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 RGRG를 갖는 한편, 바닥부 행은 좌측에서 우측으로 컬러 시퀀스 GBGB를 갖는다. 모든 4변형 필터는 전정색이다.
도 8a 내지 도 8d는, 4개의 MRU(600)의 필터 ―또는 대안적으로는 도 7a 내지 도 7f의 2개의 MRU의 필터를 그룹화하고, 각각의 팔각형 필터에 할당되는 컬러 광응답, 동일-컬러-광응답 필터의 MRU 내의 위치, 또는 둘 모두를 변경함으로써 형성될 수 있는 MRU의 대안적인 실시예를 예시한다. 도 8a 내지 도 8d의 MRU 각각은 4개씩 4개의 라인으로 배열되는 16개의 팔각형 필터 및 16개의 4변형 필터를 포함하고, 이는, 팔각형 필터와 4변형 필터 사이에 1:1 비가 존재함을 의미한다. 3개의 컬러 광응답 S1 내지 S3 중 하나가 16개의 팔각형 필터 각각에 할당되는데, 이는, 광응답 S1 내지 S3 중 임의의 하나가 MRU에서 다수회 나타날 수 있음을 의미한다. 다수회 나타나는 특정 스펙트럼 광응답 뿐만 아니라 이러한 다수회의 동일-컬러-광응답 필터의 MRU 내에서의 위치는 상이한 실시예에서는 상이할 수 있다. 예시된 실시예에서, 컬러 광응답 S1 내지 S3은 RFB 원색 세트로부터 선택되고 광대역 광응답 S4는 전정색이지만, 다른 실시예에서는 CMY와 같은 다른 원색 세트가 광응답 S1 내지 S3에 대해 이용될 수 있다. 아울러, 추가적인 MRU 실시예는, 예시된 MRU의 미러 이미지에 의해, 또는 예시된 MRU의 90도, 180도 또는 270도 회전에 의해 형성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9b는, 컬러 이미지 센서의 실시예를 예시한다. 도 9a는, 복수의 포토다이오드를 포함하는 픽셀 어레이(902)를 갖는 컬러 이미지 센서(900)를 예시한다. 컬러 필터 어레이(904)는, 각각의 포토다이오드가 필터 어레이의 대응하는 필터에 광학적으로 커플링되도록 픽셀 어레이(902) 위에 위치된다. 컬러 필터 어레이(904)는 본 명세서에서 논의된 필터 어레이 중 임의의 것일 수 있다. 그 다음, 예시된 실시예에서, 픽셀 어레이 전반에 걸쳐, 포토다이오드(906)는 컬러 필터(908)에 광학적으로 커플링되고, 포토다이오드(910)는 광대역 필터(912)에 광학적으로 커플링되는 식이다. 필터 어레이(904)의 각각의 컬러 필터는 또한 대응하는 마이크로렌즈(914)에 커플링된다. 예시된 실시예에서, 필터 어레이(901)의 모든 개별적인 필터의 크기 및 형상은 픽셀 어레이(902)에서 자신의 대응하는 포토다이오드의 크기 및 형상에 실질적으로 매칭되어, 예를 들어, 포토다이오드(906)는 필터(908)의 크기 및 형상에 실질적으로 매칭되고, 포토다이오드(910)는 필터(912)의 크기 및 형상에 실질적으로 매칭되는 식이지만, 도 9b에 도시된 바와 같이, 모든 실시예에서 이러한 경우일 필요는 없다.
도 9b는, 복수의 포토다이오드를 포함하는 픽셀 어레이(952)를 갖는 컬러 이미지 센서(950)를 예시한다. 컬러 필터 어레이(954)는, 각각의 포토다이오드가 필터 어레이의 하나 이상의 대응하는 필터에 광학적으로 커플링되도록 픽셀 어레이(952) 위에 위치된다. 컬러 필터 어레이(954)는 본 명세서에 논의된 필터 어레이 중 임의의 것일 수 있다. 예시된 실시예에서, 필터 어레이(954)의 모든 개별적인 필터의 크기는 픽셀 어레이(952)에서 자신의 대응하는 포토다이오드의 크기 및 형상에 매칭하지 않는다. 예를 들어, 필터(958 및 963)와 같은 컬러 필터는 자신의 대응하는 포토다이오드보다 큰 반면, 962와 같은 광대역 필터는 자신의 대응하는 포토다이오드보다 작다. 몇몇 실시예에서, 각각의 필터의 형상은 자신의 대응하는 포토다이오드의 형상에 매칭할 수 있지만, 다른 실시예에서 이러한 경우일 필요는 없다.
상이한 필터 크기의 결과로, 픽셀 어레이(952)의 포토다이오드 중 일부는 다수의 필터에 광학적으로 커플링될 수 있다. 예시된 실시예에서, 픽셀 어레이 전반에 걸쳐, 포토다이오드(956)는 컬러 필터(958)에 광학적으로 커플링되지만, 포토다이오드(960)는 광대역 필터(962) 및 컬러 필터(958 및 963)에 광학적으로 커플링되는 식이다. 필터 어레이(954)의 필터 각각은, 필터의 크기에 실질적으로 매칭하도록 사이징된 마이크로렌즈에 광학적으로 커플링되어, 예시된 실시예에서 마이크로렌즈(964)는 필터(958)의 크기에 실질적으로 매칭되는 한편, 마이크로렌즈(966)는 필터(962)의 크기에 실질적으로 매칭된다.
요약서에 설명된 것을 포함하여, 본 발명의 예시된 실시예의 상기 설명은, 포괄적이거나 본 발명을 개시된 형태로 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명의 특정 실시예 및 본 발명에 대한 예는 예시적인 목적으로 본 명세서에서 설명되며, 당업자가 인식할 바와 같이, 본 발명의 범주 내에서 다양한 균등한 변형이 가능하다. 이러한 변형은 상기 상세한 설명의 관점에서 본 발명에 대해 행해질 수 있다.
하기 청구항에서 사용되는 용어는, 본 발명을 개시된 실시예로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 본 발명의 범주는 하기 청구항에 의해 완전히 결정되어야 하며, 청구항 해석에 대해 확립된 원칙에 따라 해석되어야 한다.

Claims (45)

  1. 컬러 필터 어레이로서,
    복수의 타일링된(tiled) 최소 반복 유닛을 포함하고,
    각각의 최소 반복 유닛은, 적어도,
    3개 이상의 컬러 필터를 포함하는 필터의 제 1 세트 ―상기 제 1 세트는 제 1 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터, 제 2 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터, 및 제 3 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터를 포함함― 와,
    상기 제 1 세트의 컬러 필터 사이에 위치되는 하나 이상의 광대역 필터를 포함하는 필터의 제 2 세트를 포함하고,
    상기 하나 이상의 광대역 필터 각각은, 상기 제 1 스펙트럼 광응답, 상기 제 2 스펙트럼 광응답 및 상기 제 3 스펙트럼 광응답 중 임의의 스펙트럼 광응답보다 넓은 스펙트럼을 갖는 제 4 스펙트럼 광응답을 갖고, 상기 제 2 세트의 개별적인 필터는 상기 제 1 세트의 개별적인 필터 중 임의의 필터보다 작은 면적을 갖는
    컬러 필터 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는, 4변형 고리를 형성하도록 배열되는 4개의 직사각형 컬러 필터를 포함하고,
    상기 제 2 세트는, 상기 4변형 고리의 내부에 위치되는 단일 광대역 필터를 포함하는
    컬러 필터 어레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직사각형 컬러 필터 중 하나는 상기 제 1 스펙트럼 광응답을 갖고, 상기 직사각형 컬러 필터 중 2개는 상기 제 2 스펙트럼 광응답을 갖고, 상기 직사각형 컬러 필터 중 하나는 상기 제 3 스펙트럼 광응답을 갖는
    컬러 필터 어레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 스펙트럼 광응답은 적색(R)이고, 상기 제 2 스펙트럼 광응답은 녹색(G)이고, 상기 제 3 스펙트럼 광응답은 청색(B)이고, 상기 제 4 스펙트럼 광응답은 전정색(panchromatic)(P)인
    컬러 필터 어레이.

  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광응답은 청록색(C)이고, 상기 제 2 광응답은 자홍색(M)이고, 상기 제 3 광응답은 황색(Y)이고, 상기 제 4 광응답은 전정색(P)인
    컬러 필터 어레이.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 직사각형 컬러 필터 중 2개는 황색이고, 하나는 청록색이고, 하나는 자홍색인
    컬러 필터 어레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터의 제 1 세트 내의 개별적인 필터는 팔각형이고,
    상기 필터의 제 2 세트 내의 개별적인 필터는 4변형이고,
    각각의 4변형 필터의 적어도 2개의 측면은 인접한 팔각형 필터의 비-근접(non-abutting) 측면에 의해 형성되는
    컬러 필터 어레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00001

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 스펙트럼 광응답은 적색(R)이고, 상기 제 2 스펙트럼 광응답은 녹색(G)이고, 상기 제 3 스펙트럼 광응답은 녹색(G)이고, 상기 제 4 스펙트럼 광응답은 전정색(P)인
    컬러 필터 어레이.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00002

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00003

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00004

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00005

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00006

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00007

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00008

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00009

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00010

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  19. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00011

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  20. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00012

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  21. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00013

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  22. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00014

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    컬러 필터 어레이.
  23. 이미지 센서로서,
    복수의 개별적인 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이와,
    상기 픽셀 어레이 위에 위치되는 컬러 필터 어레이 ―상기 픽셀 어레이의 각각의 개별적인 픽셀은 상기 컬러 필터 어레이의 대응하는 필터에 광학적으로 커플링되고, 상기 컬러 필터 어레이는 복수의 타일링된 최소 반복 유닛을 포함하고, 각각의 최소 반복 유닛은, 적어도,
    3개 이상의 컬러 필터를 포함하는 필터의 제 1 세트 ―상기 제 1 세트는 제 1 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터, 제 2 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터, 및 제 3 스펙트럼 광응답을 갖는 적어도 하나의 컬러 필터를 포함함― 와,
    상기 제 1 세트의 컬러 필터 사이에 위치되는 하나 이상의 광대역 필터를 포함하는 필터의 제 2 세트 ― 상기 하나 이상의 광대역 필터 각각은, 상기 제 1 스펙트럼 광응답, 상기 제 2 스펙트럼 광응답 및 상기 제 3 스펙트럼 광응답 중 임의의 스펙트럼 광응답보다 넓은 스펙트럼을 갖는 제 4 스펙트럼 광응답을 갖고, 상기 제 2 세트의 개별적인 필터는 상기 제 1 세트의 개별적인 필터 중 임의의 필터보다 작은 면적을 가짐― 와,
    상기 개별적인 픽셀로부터의 신호를 판독하기 위해 상기 픽셀 어레이에 커플링되는 판독 회로와,
    상기 개별적인 픽셀로부터 판독된 신호를 프로세싱하기 위해 상기 판독 회로에 커플링되는 기능 로직을 포함하는
    이미지 센서.
  24. 제 23 항에 있어서,
    각각의 필터의 크기는 필터의 대응하는 픽셀의 크기에 실질적으로 매칭되는
    이미지 센서.
  25. 제 23 항에 있어서,
    각각의 필터의 크기는 필터의 대응하는 픽셀의 크기와 상이한
    이미지 센서.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는, 4변형 고리를 형성하도록 배열되는 4개의 직사각형 컬러 필터를 포함하고,
    상기 제 2 세트는, 상기 4변형 고리의 내부에 위치되는 단일 광대역 필터를 포함하는
    이미지 센서.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 직사각형 컬러 필터 중 하나는 상기 제 1 스펙트럼 광응답을 갖고, 상기 직사각형 컬러 필터 중 2개는 상기 제 2 스펙트럼 광응답을 갖고, 상기 직사각형 컬러 필터 중 하나는 상기 제 3 스펙트럼 광응답을 갖는
    이미지 센서.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 스펙트럼 광응답은 적색(R)이고, 상기 제 2 스펙트럼 광응답은 녹색(G)이고, 상기 제 3 스펙트럼 광응답은 청색(B)이고, 상기 제 4 스펙트럼 광응답은 전정색(P)인
    이미지 센서.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 광응답은 청록색(C)이고, 상기 제 2 광응답은 자홍색(M)이고, 상기 제 3 광응답은 황색(Y)이고, 상기 제 4 광응답은 전정색(P)인
    이미지 센서.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 필터의 제 1 세트 내의 개별적인 필터는 팔각형이고,
    상기 필터의 제 2 세트 내의 개별적인 필터는 4변형이고,
    각각의 4변형 필터의 적어도 2개의 측면은 근접한 팔각형 필터의 비-근접 측면에 의해 의해 형성되는
    이미지 센서.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00015

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 1 스펙트럼 광응답은 적색(R)이고, 상기 제 2 스펙트럼 광응답은 녹색(G)이고, 상기 제 3 스펙트럼 광응답은 녹색(G)이고, 상기 제 4 스펙트럼 광응답은 전정색(P)인
    이미지 센서.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 3개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00016

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00017

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 4개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00018

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00019

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  37. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00020

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  38. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00021

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  39. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00022

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  40. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00023

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  41. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 8개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00024

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  42. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00025

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  43. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00026

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  44. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00027

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
  45. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 제 2세트는 16개의 필터를 포함하고, 상기 최소 반복 유닛은,
    Figure pat00028

    이되, S1은 상기 제 1 스펙트럼 광응답이고, S2는 상기 제 2 스펙트럼 광응답이고, S3은 상기 제 3 스펙트럼 광응답이고, S4는 상기 제 4 스펙트럼 광응답인
    이미지 센서.
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