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KR100818987B1 - 이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법 - Google Patents

이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법 Download PDF

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KR100818987B1
KR100818987B1 KR1020060090888A KR20060090888A KR100818987B1 KR 100818987 B1 KR100818987 B1 KR 100818987B1 KR 1020060090888 A KR1020060090888 A KR 1020060090888A KR 20060090888 A KR20060090888 A KR 20060090888A KR 100818987 B1 KR100818987 B1 KR 100818987B1
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Abstract

본 발명은 이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 색 재현성 및 감도를 향상시킬 수 있는 이미지 촬상 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치는, 입사되는 광신호 중에서 제1 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제1 필터 영역과, 상기 광신호 중에서 제2 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제2 필터 영역과, 상기 광신호의 모든 파장 대역을 통과시키는 제3 필터 영역을 포함하는 제3 필터 영역 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성된 필터부 및, 상기 필터부를 통과한 광신호로부터 이미지를 센싱하는 이미지 센서부를 포함하며, 상기 이미지 센서부는, 서로 다른 분광감도를 가지는 복수개의 광전변환층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지, 감도, 컬러 필터, 적외선

Description

이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법{Apparatus for photographing image and operating method for the same}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 필터부 중에서 제1 필터 영역을 통과한 광신호의 스펙트럼을 예시한 도면이다.
도 3은 도 1의 필터부 중에서 제2 필터 영역을 통과한 광신호의 스펙트럼을 예시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d 도 1의 필터부를 예시한 도면이다.
도 5는 도 1의 이미지 센서부를 구성하는 픽셀의 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 이미지 촬상 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 1의 필터부에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1의 필터부에 대한 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 필터부를 예시한 도면이다.
도 11은 도 9의 이미지 촬상 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 9의 필터부에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100, 200: 이미지 촬상 장치 110, 210: 렌즈부
120, 220: 필터부 121, 221: 제1 필터 영역
122, 222: 제2 필터 영역 223: 제3 필터 영역
130, 230: 이미지 센서부
본 발명은 이미지 촬상 장치, 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 색 재현성 및 감도를 향상시킬 수 있는 이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라, 및 카메라 폰 등과 같이 카메라를 장착한 장치들의 보급이 확산되고 있다.
카메라는 일반적으로 렌즈 및 이미지 센서 등을 포함하여 구성되는데, 렌즈는 피사체에서 반사된 광을 모으는 역할을 하며, 이미지 센서는 렌즈에 의해 모아진 광을 검출하여 전기적인 이미지 신호로 변환하는 역할을 한다. 이미지 센서는, 크게 촬상관과 고체 이미지 센서로 나뉠 수 있으며, 고체 이미지 센서의 대표적인 예로써, 전하 결합 소자(Charge Coupled Device, CCD)와 상보성 금속 산화물 반도 체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)를 예로 들 수 있다.
이러한 카메라를 통해 획득되는 이미지의 해상도를 증가시키기 위한 종래 기술로서, 센싱 영역의 총면적은 유지시키되, 센싱 영역 내의 각 픽셀의 단위 면적을 감소시키는 방법이 주로 사용되어 오고 있다. 즉, 픽셀의 단위 면적을 감소시키게 되면, 픽셀의 단위 면적이 감소된 만큼 센싱 영역 내의 픽셀의 수가 증가하여, 고해상도 이미지를 얻을 수 있게 된다. 그러나 종래 기술에 의하면, 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 반면, 고감도 이미지를 얻기가 어렵다는 문제가 있다. 왜냐하면, 픽셀의 단위 면적이 감소된 만큼, 각 픽셀에 도달하는 광량이 감소되기 때문이다.
일본 공개 특허 2004-304706은 녹색, 청색, 적색, 및 백색의 색필터 세그먼트에 있어서, 녹색을 중심으로 상하좌우로 백색 필터를 배치하는 고체 촬상 장치, 및 그 신호 처리 방법을 개시하고 있으나, 이는 픽셀을 미세화해도 신호 전하량 및 해상도를 보장하고 색 재현력을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 픽셀이 미세화됨에 따라 감도가 감소하는 것을 방지할 수 있는 방안을 제안하고 있지는 않다.
또한, 미국 등록 특허 5965875는, 하나의 픽셀로부터 적색(이하, 'R'로 표시함), 녹색(이하, 'G'로 표시함), 청색(이하, 'B'로 표시함)의 세 가지 신호를 모두 추출할 수 있는 적층형 이미지 센서를 개시하고 있다. 이는, 이미지 센서의 실리콘 층으로 빛이 흡수될 때, 빛의 파장에 따라 흡수되는 깊이가 서로 다르다는 원리를 이용한 것으로서, 실리콘층의 서로 다른 깊이에서 R,G,B 신호를 검출한다. 이 경우, 하나의 픽셀로부터 RBG 신호를 모두 얻을 수 있기 때문에 이미지의 해상도를 증가시킬 수는 있으나, 실리콘층으로부터 R,G,B 신호를 정확하게 구분해 내기가 쉽지 않기 때문에 색 재현성이 저하되며, 그 결과 고품질의 이미지를 얻기가 용이하지 않다는 문제가 있다.
한편으로, 한국 공개번호 2005-0098958 는 G 성분을 이웃화소로 배치하여 Green에 대한 특성을 보완하고자 하였다. 그러나 RB 사이에 신호 추출상에 여전히 Green 성분이 포함되어 추출될 수 있어 신호 간섭(color cross talk)이 발생한다. 이를 극복하는 기술로는 2006년 1월, Electronic Imaging conference에서 발표된 "Image recovery for a direct color imaging approach using a color filter array"가 있으며, 이는 Kanagawa University의 Takahiro Saito 교수에 의해 연구된 결과로써, 베이어 패턴(bayer pattern)과 같은 Magenta-green의 color filter를 미국 등록 특허 5965875에 발명된 적층형 구조 센서에 동시에 사용한다. 이를 통하여, photon에 의한 crosstalk 때문에 발생하는 색 특성 저하를 Magenta filter를 통한 narrow band blue와 red를 추출하여 보상할 수 있으면서도 Green filter를 통한 blue와 red band가 억제된 green을 얻을 수 있다. 그러나 이 기술은 green에 대한 수광 감도가 1/3로 감소하므로 감도 손실이 큰 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 색 재현성 및 감도를 향상시킬 수 있는 이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않 은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치는, 입사되는 광신호 중에서 제1 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제1 필터 영역과, 상기 광신호 중에서 제2 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제2 필터 영역과, 상기 광신호의 모든 파장 대역을 통과시키는 제3 필터 영역 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성된 필터부 및, 상기 필터부를 통과한 광신호로부터 이미지를 센싱하는 이미지 센서부를 포함하며, 상기 이미지 센서부는, 서로 다른 분광감도를 가지는 복수개의 광전변환층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 동작 방법은, 입사되는 광신호 중에서 제1 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제1 필터 영역과, 상기 광신호 중에서 제2 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제2 필터 영역과, 상기 광신호의 모든 파장 대역을 통과시키는 제3 필터 영역 중 적어도 둘 이상의 조합을 통해 상기 입사되는 광신호를 필터링하는 단계, 상기 필터링된 광신호를 서로 다른 분광감도를 가지는 복수개의 광전변환층을 통해 수신하는 단계 및, 상기 수신된 광신호로부터 이미지를 센싱하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범수를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치, 및 그 동작 방법을 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에서 이미지 촬상 장치는, 전하 결합 소자(Charge Coupled Devcie, CCD), 및 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS) 등의 고체 이미지 센서를 이용하여 소정 피사체에 대한 이미지를 저장할 수 있는 장치로서, 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 카메라 폰, PDA(Personal Digital Assistant) 등을 예로 들 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 1을 참조하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치(100)가 도시된 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 촬상 장치(100)는, 렌즈부(110)와, 필터부(120)와, 이미지 센서부(130)를 포함하여 구성된다.
렌즈부(110)는 입사하는 빛을 집광하는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하여 구성된다. 렌즈의 개수는 용도 및 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 렌즈는 동일 평면 상에 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 가로방향, 또는 세로방향으로 일렬로 배치되거나 가로×세로의 행렬 형태로도 배치될 수 있다.
필터부(120)는 렌즈부(110)에 의해 집광된 광을 필터링하는 역할을 한다. 즉, 필터부(120)는 렌즈부(110)에 의해 집광된 광 중에서 소정 파장 대역의 빛만을 통과시키는 역할을 한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 필터부(120)는 제1 필터 영역(121)과, 제2 필터 영역(122)을 포함할 수 있다.
먼저, 제1 필터 영역(121)은, 렌즈부(110)에 의해 집광된 광 중에서 소정 색의 보색에 해당하는 파장 대역만을 통과시킨다. 이를 위해 제1 필터 영역(121)은 상기 소정 색의 보색 필터로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 필터 영역(121)은 적색의 보색 필터인 시안 필터(cyan filter), 녹색의 보색 필터인 마젠타 필터(magenta filter) 및, 청색의 보색 필터인 옐로우 필터(yellow filter) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제1 필터 영역(121)이 예를 들어, 시안 필터로 이루어진 경우, 제1 필터 영역(121)은 렌즈부(110)에 의해 집광된 광 중에서 녹색 파장 대역과 청색 파장 대역만을 통과시킨다. 만약, 제1 필터 영역(121)이 마젠타 필터로 이루어진 경우, 제1 필터 영역(121)은 렌즈부(110)에 의해 집광된 광 중에서 적색 파장 대역과 청색 파장 대역만을 통과시킨다. 만약, 제1 필터 영역(121)이 옐로우 필 터로 이루어진 경우, 제1 필터 영역(121)은 렌즈부(110)에 의해 집광된 광 중에서 적색 파장 대역과 녹색 파장 대역만을 통과시킨다. 이하의 설명에서는 제1 필터 영역(121)이 마젠타 필터로 이루어진 경우를 실시예로 하여 설명하기로 한다. 도 2는 제1 필터 영역(121)이 마젠타 필터로 이루어진 경우, 제1 필터링 영역을 통과한 광신호의 스펙트럼을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 필터 영역(121)을 통과한 신호는, 녹색광 신호를 제외한 청색광 신호와 적색광 신호를 포함하는 것을 알 수 있다.
다음으로, 제2 필터 영역(122)은, 렌즈부(110)에 의해 집광된 광의 모든 파장 대역을 통과시킨다. 이를 위해 제2 필터 영역(122)에는 필터가 형성되지 않을 수 있다. 다른 실시예에 따라 제2 필터 영역(122)은 백색 필터(white filter) 즉, 색이 없는 필터로 이루어질 수도 있다. 이하의 설명에서는 제2 필터 영역(122)이 백색 필터로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3은 제2 필터 영역(122)이 백색 필터로 이루어지는 경우, 제2 필터 영역(122)을 통과한 광신호의 스펙트럼을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 필터 영역(122)을 통과한 광신호는 모든 파장의 광신호를 포함하는 것을 알 수 있다. 이는 곧, 제2 필터 영역(122)과 대응하는 위치의 픽셀에 도달하는 광량이 제1 필터 영역(121)과 대응하는 위치의 픽셀에 도달하는 광량보다 많음을 의미한다. 따라서 제한된 CIS 면적 내에서 유효 픽셀의 수가 증가하여, 각 픽셀의 단위 면적이 감소하더라도, 각 픽셀에 도달하는 광량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 필터부(120)에 포함되는 각 필터는 픽셀 단위로 형성될 수 있다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 두 픽셀을 기본 구조로 하여, 하나의 픽셀에는 보색 필터가 형성되고, 다른 하나의 픽셀에는 백색 필터가 형성될 수 있다. 이 때, 보색 필터 및 백색 필터는 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 즉, 도 4a에 도시된 두 픽셀 필터를 기본 구조로 하여 확장 변형이 가능하다. 도 4b 내지 도 4d는 보색 필터 및 백색 필터의 배치 모습을 예시한 예시도이다.
먼저, 도 4b는 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 픽셀들 중에서 홀수번째 행에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 보색 필터 즉, 마젠타 필터가 형성되어 있으며, 짝수번째 행에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 백색 필터가 형성되어 있는 모습을 보여주고 있다. 그리고, 도 4c는 홀수번째 열에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 보색 필터가 형성되어 있으며, 짝수번째 열에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 백색 필터가 형성되어 있는 모습을 보여주고 있다. 그리고, 도 4d는 보색 필터와 백색 필터가 대각선 방향으로 마주보도록 형성되어 있는 모습을 보여주고 있다.
한편, 전술한 보색 필터 및 백색 필터 이외에도, 필터부(120)는 렌즈부(110)에 의해 집광된 광 중에서 소정 파장 대역의 빛 예를 들면, 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터를 선택적으로 포함할 수 있다. 이와 같이 적외선 차단 필터를 사용하는 이유는, 적외선으로 인해 가시광 영역의 이미지 정보가 훼손되는 것을 방지하기 위함이다. 구체적으로, 고체 이미지 센서는 가시광선뿐만 아니라 적외선에 대하여 높은 민감도를 가지는데, 고체 이미지 센서로 도달된 적외선은 이미지에 흐림, 변색, 안개 효과(Fogging) 등을 발생시키는 원인이 된다. 따라서 적외선 차단 필터를 사용하여 적외선을 차단하게 되면, 적외선에 의해 가시광선 영역의 이미지 정보가 훼손되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 적외선 차단 필터는, 제1 필터 영역(121)의 보색 필터 및 제2 필터 영역(122)의 백색 필터를 포함하는 필터층 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 이 때, 적외선 차단 필터는 상기 필터층과 소정 간격 이격되어 형성되거나, 상기 필터층과 밀착되어 형성될 수도 있다. 상기 필터층에 걸쳐 적외선 차단 필터가 형성되는 경우, 제1 필터 영역(121)을 통과한 광신호는, 도 2의 스펙트럼에서 적외선 파장 대역이 제거된 스펙트럼을 나타내게 된다. 또한, 제2 필터 영역(122)을 통과한 광신호는, 도 3의 스펙트럼에서 적외선 파장 대역이 제거된 스펙트럼을 나타내게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 이미지 센서부(130)는 필터부(120)를 통과한 광신호를 센싱하여 소정 이미지를 생성한다. 이러한 이미지 센서부(130)는 다수개의 픽셀을 포함할 수 있는데, 이미지 센서부(130)에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 5를 참조하기로 한다.
도 5는 이미지 센서부(130)를 구성하는 픽셀의 단면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서부(130)는, 제1 광전변환층(510, 520)과, 제2 광전변환층(520, 530)을 포함한다.
제1 광전변환층은 제1 필터 영역(121)을 통과한 광신호 중에서 투과거리가 긴 장파장의 빛 예를 들면, 적색광 신호를 전기적인 신호로 변환한다. 이러한 제1 광전변환층은 제1 도전형 불순물이 주입된 비정질 실리콘층(510)과 제2 도전형 불순물이 주입된 비정질 실리콘층(520)이 적층되어 형성된다. 구체적으로, 제1 광전변환층은, n형 불순물이 주입된 비정질 실리콘층(510)과 p형 불순물이 주입된 비정질 실리콘층(520)이 적층되어 형성된다. 이 때, p-n 접합은, 기판의 상부 표면으로부터 약 2㎛ 깊이인 d1에 위치할 수 있으며, 이 p-n접합은 적색 포토 다이오드를 형성한다.
제2 광전변환층(520, 530)은 제1 필터 영역(121)을 통과한 광신호 중에서 투과 거리가 짧은 단파장의 빛, 예를 들면, 청색광 신호를 전기적인 신호로 변환한다. 이러한 제2 광전변환층은 제2 도전형 불순물이 주입된 실리콘층과 제1 도전형 불순물이 주입된 비정질 실리콘층이 적층되어 형성된다. 구체적으로, 제2 광전변환층은 p형 불순물이 주입된 실리콘층과 n형 불순물이 주입된 비정질 실리콘층이 적층되어 형성될 수 있다. 이 때, p-n 접합은, 기판의 상부 표면으로부터 약 0.2㎛ 깊이인 d2에 위치할 수 있으며, 이 p-n접합은 청색 포토 다이오드를 형성한다.
이외에도 이미지 센서부(130)는, 적색광에 의한 광전류(photocurrent)를 측정하기 위한 측정 수단(540), 청색광에 의하 광전류를 측정하기 위한 측정 수단(550), 및 광전변환층들에서 검출된 신호를 출력하기 위한 도전성 구조물(미도시) 등을 포함할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 픽셀의 상부에는 픽셀 영역과 대응하는 위치에, 보색 필터가 형성될 수 있다.
이러한 이미지 센서부(130)는 제2 필터 영역(122)을 통과한 광신호로부터 백 색광 신호(IW)를 얻을 수 있다. 그리고, 제1 필터 영역(121)을 통과한 광신호로부터는 적색광 신호(IR) 및 청색광 신호(IB)를 얻을 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서부(130)는 제1 광전변환층을 통해 적색광 신호(IR)를, 제2 광전변환층을 통해 청색광 신호(IB)를 얻을 수 있다.
백색광 신호(IW), 적색광 신호(IR) 및 청색광 신호(IB)가 획득되면, 이미지 센서부(130)는 획득된 백색광 신호(IW)에 근거하여, 적색광 신호(IR) 및 청색광 신호(IB)에 대한 화이트 밸런싱(white balancing)을 조절할 수 있다. 그리고, 이미지 센서부(130)는 화이트 밸런싱이 조절된 적색광 신호(IR') 및 화이트 밸런싱이 조절된 청색광 신호(IB')에 대하여 각각 디모자이크(Demosaic)를 수행한다. 여기서, 디모자이크란, 소정 픽셀이 갖고 있지 않은 색 정보를, 상기 픽셀과 인접한 주변 픽셀이 갖고 있는 색 정보를 이용하여 복원하는 것을 말한다. 이미지 센서부(130)는 상기와 같은 디모자이크를 수행한 결과, 디모자이킹된 적색광 신호(IR")와, 디모자이킹된 청색광 신호를(IB")를 생성한다.
한편, 이미지 센서부(130)는 전술한 바와 같은 방법으로 획득된 적색광 신호, 청색광 신호 및 백색광 신호에 근거하여, 원색인 RGB에서 색차신호인 YCrCb로의 변환을 간소화시킬 수 있다. 일반적으로 원색 신호와 색차 신호의 관계는, 수학식 1과 같이 표현된다.
Y=aR+bG+cB
Cr=R-Y
Cb=B-Y
그런데, 수학식 1에서 휘도 Y는 백색광 신호인 IW와 동일한 것으로 간주될 수 있다. 또한, R은 디모자이킹된 적색광 신호인 IR''과 동일한 것으로 간주될 수 있으며, B는 디모자이킹된 청색광 신호인 IB''와 동일한 것으로 간주될 수 있다. 따라서 원색 신호와 색차 신호의 관계는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Y=IW
Cr= IR'- IW
Cb= IB'- IW
수학식 2에 도시된 바와 같이, 백색광 신호인 IW는 곧, 휘도 Y가 되므로, 수학식 1과 같이, 적색광 신호, 녹색광 신호 및 청색광 신호를 모두 사용하여 원색 신호를 색차 신호로 변환하는 경우에 비하여, 그 변환이 간소화됨을 알 수 있다. 또한, 녹색 필터를 사용하지 않더라도 원색 신호에서 색차 신호로의 변환이 가능함을 알 수 있다.
다음으로, 도 6은 도 1의 이미지 촬상 장치(100)의 동작 방법을 도시한 흐름 도이다.
먼저, 피사체에서 반사된 광신호가 렌즈부(110)를 통해 입사되면, 렌즈부(110)는 입사되는 광신호를 집광한다(S610).
그리고, 필터부(120)는 렌즈부(110)에 의해 집광된 광신호를 필터링한다(S620). 상기 S620 단계는, 필터부(120)의 적외선 차단 필터가 렌즈부(110)에 의해 집광된 광신호 중에서 적외선 대역의 광신호를 차단하는 단계(S621)와, 필터부(120)의 제1 필터 영역(121)이 상기 적외선 대역이 제거된 광신호 중에서 소정 색의 보색에 해당하는 파장 대역의 광신호를 통과시키는 단계(S622)와, 필터부(120)의 제2 필터 영역(122)이 상기 적외선 대역이 제거된 광신호의 모든 파장 대역을 통과시키는 단계(S623)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 필터 영역(121)이 마젠터 필터로 이루어지는 경우, 상기 제1 필터 영역(121)을 통과한 광신호는 녹색광 신호를 제외한 적색광 신호 및 청색광 신호를 포함할 수 있다. 또한, 제2 필터 영역(122)을 통과한 광신호는 적외선 대역의 신호를 제외한 모든 가시광 대역의 신호를 포함한다.
한편, 전술한 S621 단계, S622 단계 및 S623 단계가 순서에 따라 이루어지는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로, 전술한 S621 단계, S622 단계 및 S623 단계는 동시에 이루어질 수도 있고, 그 순서가 서로 바뀔 수도 있다. 또한 경우에 따라서는 전술한 S621 단계, S622 단계 및 S623 단계들 중 하나 이상이 필요에 따라 제거될 수도 있다.
렌즈부(110)에 의해 집광된 빛이 필터부(120)에 의해 필터링 되면, 이미지 센서부(130)는 필터부(120)를 통과한 광신호를 센싱하여 소정 이미지를 생성한다. 다시 말해, 이미지 센서부(130)는 제1 필터 영역(121)을 통과한 광신호로부터 적색광 신호(IR) 및 청색광 신호(IB)를 획득하고, 제2 필터 영역(122)을 통과한 광신호로부터 백색광 신호(IW)를 획득한다. 이 때, 적색광 신호(IR)는 제1 광전변환층을 통해 획득될 수 있으며, 청색광 신호(IB)는 제2 광전변환층을 통해 획득될 수 있다.
적색광 신호(IR), 청색광 신호(IB) 및 백색광 신호(Iw)가 획득되면, 이미지 센서부(130)는 백색광 신호(IW)에 근거하여, 적색광 신호(IR) 및 청색광 신호(IB)에 대한 화이트 밸렁싱을 조절한다.
그 다음, 이미지 센서부(130)는 화이트 밸렁싱이 조절된 적색광 신호(IR') 및 화이트 밸런싱이 조절된 청색광 신호(IB')에 대하여 각각 디모자이크를 수행한다. 이 후, 이미지 센서부(130)는 디모자이크된 적색광 신호(IR")와, 디모자이크된 청색광 신호(IB')와 백색광 신호(IW)에 근거하여 소정 신호 포맷의 이미지를 생성한다. 예를 들면, YCbCr 포맷의 이미지를 생성한다.
이미지 센서부(130)에 의해 생성된 이미지는 감마 보정 등의 과정을 거치게 되며, 감마가 보정된 이미지는 소정 디스플레이 모듈(미도시)을 통해 디스플레이된다.
이상의 실시예에서는, 제1 필터 영역에 보색 필터가 형성되고, 제2 필터 영 역에는 백색 필터가 형성된 이미지 촬상 장치(100)에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로도 변형될 수 있다.
예를 들면, 제1 필터 영역에는 제1 보색 필터가 형성되고, 제2 필터 영역에는 백색 필터 대신 제2 보색 필터가 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 두 픽셀을 기본 구조로 하여, 하나의 픽셀에는 마젠타 필터가 형성되고, 다른 하나의 픽셀에는 옐로우 필터가 형성될 수 있다. 이 때, 마젠타 필터와 옐로우 필터는 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 일 예로, 홀수번째 행에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 마젠타 필터가 형성되고, 짝수번째 행에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 옐로우 필터가 형성될 수 있다. 또는, 홀수번째 열에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 마젠타 필터가 형성되고, 짝수번째 열에 위치한 픽셀들과 대응되는 위치에는 옐로우 필터가 형성될 수 있다. 또는 마젠타 필터와 옐로우 필터가 대각선 방향으로 마주보도록 형성될 수도 있다.
다른 예로써, 제1 필터 영역은 제1 서브 필터 영역과 제2 서브 필터 영역을 포함하여 구성될 수 있는데, 이 때, 상기 제1 서브 필터 영역에는 제1 보색 필터가, 상기 제2 서브 필터 영역에는 제2 보색 필터가 형성될 수 있다. 그리고, 제2 필터 영역에는 백색 필터가 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 세 개의 픽셀을 기본 구조로 하여, 하나의 픽셀에는 마젠타 필터가 형성되고, 다른 하나의 픽셀에는 옐로우 픽셀에 형성되며, 또 다른 하나의 픽셀에는 백색 필터가 형성될 수 있다.
이상의 실시예에서는, 제1 필터 영역의 보색 필터 및 제2 필터 영역의 백색 필터를 포함하는 필터층의 전반에 걸쳐 적외선 차단 필터가 형성된 이미지 촬상 장치(100)에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이와는 다른 실시예로써, 제2 필터 영역에 백색 필터와 적외선 차단 특성을 갖는 백색 필터가 형성된 이미지 촬상 장치를 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 9에서 렌즈부(710)는 도 1에서와 마찬가지이므로 중복된 설명을 생략하기로 하고, 필터부(720)와 이미지 센서부(730)의 동작을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 필터부(720)는 렌즈부(710)에 의해 집광된 광을 필터링한다. 구체적으로, 필터부(720)는 제1 필터 영역(721)과, 제2 필터 영역(722)과, 제3 필터 영역(723)을 포함할 수 있다.
제1 필터 영역(721)은, 렌즈부(710)에 의해 집광된 광 중에서 소정 색의 보색에 해당하는 파장 대역만을 통과시킨다. 이를 위해 제1 필터 영역(721)은 상기 소정 색의 보색 필터로 이루어진다. 예를 들면, 제1 필터 영역(721)은 시안 필터(cyan filter), 마젠타 필터(magenta filter), 옐로우 필터(yellow filter) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이하의 설명에서는 제1 필터 영역(721)이 마젠타 필터로 이루어진 경우를 예로 들어 설명한다. 마젠타 필터는 제1 필터 영역(721)으로 입사되는 광 중에서 녹색 파장 대역만을 차단하고, 적색 파장 대역 및 청색 파장 대역을 통과시킨다.
제2 필터 영역(722)은, 렌즈부(710)에 의해 집광된 광의 모든 대역의 파장을 통과시킨다. 이를 위해 제2 필터 영역(722)은 백색 필터로 이루어질 수 있다. 다른 예로써, 제2 필터 영역(722)에는 별도의 필터가 형성되지 않을 수도 있다. 이하의 설명에서는 제2 필터 영역(722)에 백색 필터가 형성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
한편, 제3 필터 영역(723)은, 입사하는 광에서 적외선 파장 대역을 차단하기 위하여 적외선 차단 특성을 갖는 백색 필터(이하, '적외선 차단 필터'라 한다)로 이루어질 수 있다.
전술한 보색 필터, 백색 필터 및 적외선 차단 필터는 각각 픽셀 단위로 형성될 수 있다. 즉, 소정 픽셀 상에는 보색 필터, 백색 필터 및 적외선 차단 필터 중에서 어느 하나의 필터가 형성될 수 있다. 이 때, 각 필터는 다양한 방식에 따라 배치될 수 있다. 도 10a 내지 도 10c는 보색 필터, 백색 필터 및 적외선 차단 필터의 배치 방식에 대한 다양한 실시예를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 10a는 홀수번째 행에는 보색 필터가 형성되어 있고, 짝수번째 행에는 백색 필터와 적외선 차단 필터가 인접하게 배치되어 있는 모습을 보여주고 있다. 그리고, 도 10b는 홀수번째 열에는 보색 필터가 형성되어 있고, 짝수번째 열에는 백색 필터와 적외선 차단 필터가 인접하게 배치되어 있는 모습을 보여주고 있다. 이에 비해 도 10c는 백색 필터와 적외선 차단 필터가 서로 대각선 방향으로 배치되어 있으며, 보색 필터 역시 대각선 방향으로 배치되어 있는 모습을 보여주고 있다.
다시 도 9를 참조하면, 이미지 센서부(730)는 필터부(720)를 통과한 광을 센싱하여 이미지를 생성한다. 이러한 이미지 센서부(730)는 다수개의 픽셀을 포함하는데, 상기 각 픽셀의 구조는 앞서 설명한 도 5와 동일하므로 구체적인 설명은 생 략하기로 한다.
이미지 센서부(730)는 제1 필터 영역(721)을 통과한 광으로부터 적색광 신호(IR)와 청색광 신호(IB)를 획득한다. 이 때, 적색광 신호(IR)는 제1 광전변환층에 의해 획득될 수 있으며, 청색광 신호(IB)는 제2 광전변환층에 의해 획득될 수 있다. 또한, 이미지 센서부(730)는 제2 필터 영역(722)을 통과한 광으로부터, 적외선 대역이 제거되지 않은 백색광 신호(IWIR)를 얻고, 제3 필터 영역(723)을 통과한 광으로부터 적외선 대역이 제거된 백색광 신호(IW)를 얻는다.
이 후, 이미지 센서부(730)는, 제2 필터 영역(722)을 통과한 광신호(IWIR)에서 제3 필터 영역(723)을 통과한 광신호(IW)를 감산함으로써, 다음의 수학식 3과 같이, 적외선 신호(IIR)를 산출한다.
IIR= IWIR - IW
적외선 신호(IIR)가 산출되면, 이미지 센서부(730)는 적색광 신호(IR)에서 적외선 신호(IIR)를 감산하고, 청색광 신호(IB)에서 적외선 신호(IIR)를 감산하여 다음의 수학식 4와 같이, 적색광 신호(IR)와, 청색광 신호(IB)를 각각 보정한다. 수학식 4에서 IR'은 보정된 적색광 신호를 의미하며, IB'은 보정된 청색광 신호를 의미한 다.
IR'= IR - IIR
IB'= IB - IIR
보정된 적색광 신호(IR') 및 보정된 청색광 신호(IB')가 산출되면, 이미지 센서부(730)는 적외선 대역을 포함하는 백색광 신호(IWIR)와 적외선 대역이 제거된 백색광 신호(IW)의 평균을 구한다. 이 때, 이미지 센서부(730)는 조도 상태에 따라서, 평균 백색광 신호를 산출하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이미지 센서부(730)는 조도 상태를 고조도인 경우와 저조도인 경우로 분리하고, 해당 경우에 대응하는 수식에 따라 평균 백색광 신호를 산출한다.
예를 들어, 고도조 상태인 경우, 이미지 센서부(730)는 적외선 대역을 포함하는 백색광 신호(IWIR)에서 적외선 대역의 신호(IIR)를 감산한 다음, 여기에 적외선 대역이 제거된 백색광 신호(IW)를 더한 후, 2로 나눔으로써, 다음의 수학식 5와 같이, 백색광 신호들의 평균(IW')을 구한다.
IW'= (IWIR - IIR + IW)/2
한편, 저조도 상태인 경우에는, 고조도 상태인 경우에 비해 피사체의 윤곽이 정확하지 않다. 따라서, 이미지 센서부(730)는 고조도 상태인 경우와 달리, 적외선 신호를 제거하지 않고 백색광 신호의 평균을 구할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서부(730)는 적외선 대역을 포함하는 백색광 신호(IWIR)에, 적외선 대역이 제거된 백색광 신호(IIR) 및 적외선 신호(IIR)를 더한 후, 이를 2로 나눔으로써, 다음의 수학식 6과 같이, 백색광 신호들의 평균(IW')을 구한다.
IW'= (IWIR + IW + IIR)/2
수학식 5 또는 수학식 6에 의해 평균 백색광 신호(IW')가 얻어지면, 이미지 센서부(730)는 평균 백색광 신호(IW')에 근거하여, 보정된 적색광 신호(IR') 및 보정된 청색광 신호(IB')에 대한 화이트 밸런싱을 조절할 수 있다.
또한, 이미지 센서부(730)는, 화이트 밸런싱이 조절된 적색광 신호(IR")와, 화이트 밸런싱이 조절된 청색광 신호(IB ") 각각에 대하여 디모자이크를 수행할 수 있다.
전술한 과정에 의해 평균 백색광 신호(IW')와, 디모자이크된 적색광 신호(IR''')와, 디모자이크된 청색광 신호(IB''')가 획득되면, 이미지 센서부(730)는 획득된 신호들에 근거하여 다음의 수학식 7과 같이, 색차신호인 YCbCr 포맷의 이미지를 생성할 수 있다.
Y=IW'
Cr= IR'''-IW'
Cb= IB'''-IW'
수학식 7은 수학식 1로부터 구해질 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 원색 신호인 RGB와 색차 신호인 YCbCr과의 관계는 일반적으로 수학식 1과 같이 표현된다. 그런데, 수학식 5(또는 수학식 6)을 통해 산출된 평균 백색광 신호(IW')는 곧, 수학식 1의 휘도 Y가 되고, 디모자이크된 적색광 신호(IR''')는 수학식 1의 R이 되며, 디모자이크된 청색광 신호(IB''')는 수학식 1의 B가 되므로, 수학식 7과 같은 색차신호 포맷을 정의할 수 있는 것이다.
다음으로, 도 9는 도 7의 이미지 촬상 장치(700)의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 피사체에서 반사된 광이 입사되면, 렌즈부(710)는 입사되는 광을 집광한다(S910).
그리고, 필터부(720)는 렌즈부(710)에 의해 집광된 광을 필터링한다(S920). 상기 S920 단계는, 제1 필터 영역(721)에서, 상기 집광된 광 중에서 소정 색의 보색에 해당하는 파장 대역의 광신호만을 통과시키는 단계(S921)와, 제2 필터 영역(722)에서, 상기 집광된 광의 모든 파장 대역을 통과시키는 단계(S922)와, 제3 필터 영역(723)에서, 상기 집광된 광 중에서 적외선 대역을 제외한 모든 파장 대역 을 통과시키는 단계(S923)를 포함할 수 있다. 전술한 S921 단계, S922 단계 및 S923 단계는 순서에 따라 이루어질 수도 있으나, 그 순서가 서로 바뀔 수도 있으며, 동시에 이루어질 수도 있다.
이미지 센서부(730)는 각 필터 영역을 통과한 광을 센싱하여, 적외선 대역이 포함된 백색광 신호, 적외선 대역이 제거된 백색광 신호 및 원색 신호를 산출한다(S930). 이 때, 원색 신호는, 제1 필터 영역(721)을 이루는 보색 필터의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 보색 필터가 마젠터 필터인 경우, 이미지 센서부(730)는, 제1 광전변환층으로부터 적색광 신호를 산출할 수 있으며, 제2 광전변환층으로부터 청색광 신호를 산출할 수 있다.
이 후, 이미지 센서부(730)는 수학식 3에 의해 적외선 신호를 산출한다(S940). 그 다음, 이미지 센서부(730)는, 산출된 적외선 신호에 근거하여 원색 신호를 보정한다(S950). 예를 들면, 이미지 센서부(730)는 수학식 4와 같이, 적색광 신호에서 적외선 신호를 제거함으로써, 적색광 신호를 보정한다. 그리고, 청색광 신호에서 적외선 신호를 제거함으로써, 청색광 신호를 보정한다.
그 다음, 이미지 센서부(730)는 백색 필터를 통과한 광신호 및, 적외선 차단 필터를 통과한 광신호에 근거하여, 백색광의 평균을 산출한다(S960). 예를 들면, 수학식 5와 같이, 백색 필터를 투과한 광신호 및 적외선 필터를 투과한 광신호에서 적외선 신호를 제거한 후, 2로 나누어 평균을 구한다.
이 후, 이미지 센서부(730)는 S150단계에서 산출된 백색광 신호의 평균에 근거하여, 보정된 적색광 신호와 보정된 청색광 신호의 화이트 밸런싱을 조절한 다(S970). 그리고, 이미지 센서부(730)는 화이트 밸런싱된 적색광 신호 및 화이트 밸런싱된 청색광 신호에 대하여 각각 디모자이크를 수행한다(S980).
디모자이크가 수행된 이미지는 감마 보정 등의 과정을 거친 후(S990), 소정의 디스플레이 모듈을 통해 디스플레이된다(S995).
이상의 실시예에서는, 제1 필터 영역에 보색 필터가 형성되고, 제2 필터 영역에는 백색 필터가 형성되며, 제3 영역에는 적외선 차단 필터가 형성된 이미지 촬상 장치(700)를 제2 실시예로 하여 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로도 변형될 수 있다
예를 들면, 제1 필터 영역은 제1 서브 필터 영역과 제2 서브 필터 영역을 포함하여 구성될 수 있는데, 이 때, 상기 제1 서브 필터 영역에는 제1 보색 필터가, 상기 제2 서브 필터 영역에는 제2 보색 필터가 형성될 수 있다. 그리고, 제2 필터 영역에는 백색 필터가, 제3 필터 영역에는 적외선 차단 필터가 형성될 수 있다. 이 때, 도 12a와 같이, 제1 보색 필터와 제2 보색 필터가 동일한 방향으로 나란히 형성되고, 백색 필터와 적외선 차단 필터가 동일한 방향으로 나란히 형성될 수 있다. 또는, 도 12b에 도시된 바와 같이, 제1 보색 필터와 제2 보색 필터가 제1 대각선 방향으로 마주보도록 형성되고, 백색 필터와 적외선 차단 필터가 제2 대각선 방향으로 마주보도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 용어 중 '부'는 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 부는 어떤 역할 들을 수행한다. 그렇지만 부는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 부는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 부는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 부들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 부들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 부들로 더 분리될 수 있다.
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법을 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 이미지 촬상 장치 및 상기 이미지 촬상 장치의 동작 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
보색 필터를 사용하여, 삼원색 중 어느 하나의 원색 신호를 차단함으로써, 이미지 센서에 의해 센싱되는 신호로부터 나머지 두 개의 원색 신호를 보다 정확하게 분리해 낼 수 있으며, 이로 인해 색 재현성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
보색 필터를 사용하므로, 베이어 패턴의 컬러필터를 사용하는 이미지 센서에 비해 고해상도의 이미지를 얻을 수 있으며, 제조 공정을 간소화할 수 있다는 장점이 있다.
백색 필터를 사용함으로써, 소정 픽셀에 도달하는 광량을 증가시켜 감도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
보색 필터를 통과한 광신호로부터 추출된 원색 신호와, 백색 필터를 통과한 광신호로부터 추출된 휘도 신호에 의해 이미지를 생성할 수 있으므로, 신호 처리를 간소화할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (18)

  1. 입사되는 광신호 중에서 제1 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제1 필터 영역과, 상기 광신호 중에서 제2 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제2 필터 영역과, 상기 광신호의 모든 파장 대역을 통과시키는 제3 필터 영역 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성된 필터부; 및
    상기 필터부를 통과한 광신호로부터 이미지를 센싱하는 이미지 센서부를 포함하며,
    상기 이미지 센서부는, 서로 다른 분광감도를 가지는 복수개의 광전변환층을 포함하는 이미지 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 필터 영역 및 제2 필터 영역은, 청록색(cyan) 필터, 자주색(magenta) 필터 및 노란색 필터 중 어느 하나로 이루어지는 이미지 촬상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 필터 영역은, 백색 필터로 이루어지는 이미지 촬상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 광전변환층은,
    상기 제1 필터 영역과 대응되는 위치에 생성되는 이미지 촬상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 광전변환층은,
    상기 제1 필터 영역을 통과한 광신호 중 제1 색상 성분이 통과하는 제1 광전변환층; 및
    상기 제1 광전변환층과 수직으로 겹쳐지며, 상기 제1 필터 영역을 통과한 광신호 중 제2 색상 성분이 통과하는 제2 광전변환층을 포함하는데,
    상기 제1 광전변환층은 상기 제2 광전변환층에 비해 기판의 표면에 가까운 이미지 촬상 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 광전변환층은 상기 제1 색상 성분에 의한 전하를 생성하고, 상기 제2 광전변환층은 상기 제2 색상 성분에 의한 전하를 생성하는 이미지 촬상 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 광전변환층은 상기 기판의 표면으로부터 제1 깊이에 위치하는 p-n 접합을 갖고,
    상기 제2 광전변환층은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 깊이의 수치보다 큰 제2 깊이에 위치하는 p-n 접합을 갖는 이미지 촬상 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 이미지 센서부는,
    상기 제3 필터 영역을 통과한 광신호로부터 센싱된 휘도 신호와, 상기 제1 광전변환층으로부터 센싱되는 신호 및 상기 제2 광전변환층으로부터 센싱되는 신호에 근거하여 색차 신호를 산출하는 이미지 촬상 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적외선 차단 특성을 지닌 필터를 더 포함하는 이미지 촬상 장치.
  10. 입사되는 광신호 중에서 제1 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제1 필터 영역과, 상기 광신호 중에서 제2 색의 보색 파장 대역을 통과시키는 제2 필터 영역과, 상기 광신호의 모든 파장 대역을 통과시키는 제3 필터 영역 중 적어도 둘 이상의 조합을 통해 상기 입사되는 광신호를 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 광신호를 서로 다른 분광감도를 가지는 복수개의 광전변환층을 통해 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 광신호로부터 이미지를 센싱하는 단계를 포함하는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 필터 영역 및 상기 제2 필터 영역은, 청록색(cyan) 필터, 자주색(magenta) 필터 및 노란색 필터 중 어느 하나로 이루어지는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3 필터 영역은, 백색 필터로 이루어지는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 복수개의 광전변환층은,
    상기 제1 필터 영역과 대응되는 위치에 생성되는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 복수개의 광전변환층은,
    상기 제1 필터 영역을 통과한 광신호 중 제1 색상 성분이 통과하는 제1 광전변환층; 및
    상기 제1 광전변환층과 수직으로 겹쳐지며, 상기 제1 필터 영역을 통과한 광신호 중 제2 색상 성분이 통과하는 제2 광전변환층을 포함하는데,
    상기 제1 광전변환층은 상기 제2 광전변환층에 비해 기판의 표면에 가까운 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 광전변환층은 상기 제1 색상 성분에 의한 전하를 생성하고, 상기 제2 광전변환층은 상기 제2 색상 성분에 의한 전하를 생성하는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 광전변환층은 상기 기판의 표면으로부터 제1 깊이에 위치하는 p-n 접합을 갖고,
    상기 제2 광전변환층은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 깊이의 수치보다 큰 제2 깊이에 위치하는 p-n 접합을 갖는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 이미지를 센싱하는 단계는,
    상기 제3 필터 영역을 통과한 광신호로부터 센싱된 휘도 신호와, 상기 제1 광전변환층으로부터 센싱되는 신호 및 상기 제2 광전변환층으로부터 센싱되는 신호에 근거하여 색차 신호를 산출하는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    적외선 차단 특성을 지닌 필터를 통해 상기 입사되는 광신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 이미지 촬상 장치의 동작 방법.
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