(57)【要約】【課題】本発明は、従来に使われる光電変換半導体素子及びカラーフィルタアレイの構造をそのまま使用しながら感知されるイメージの画質を向上させて、画質が向上するイメージセンサを提供するためのものである。【解決手段】本発明はイメージを感知するための光電変換半導体素子及びカラーフィルタアレイの分解能を変化させず、かつ感知されるイメージの画質を向上させる効果を有する画質が向上するイメージセンサ及びこれを用いたイメージ感知方法に関する。このための本発明の画質が向上するイメージセンサは、光電変換を通じてイメージを感知するものであって、平面上で移動可能なスキャナ部と、前記スキャナ部に固定されたカラーフィルタアレイと、前記カラーフィルタアレイの下部に整列される多数の画素が形成された光電変換半導体素子とを含む。 【選択図】図３
2008042907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を通じてイメージを感知するイメージセンサであって、
平面上で移動可能なスキャナ部と、
前記スキャナ部に固定されたカラーフィルタアレイと、
前記カラーフィルタアレイの下部に整列される多数の画素が形成された光電変換半導体素子と、
を含むことを特徴とする画質が向上するイメージセンサ。
【請求項２】
前記画素に対応して前記カラーフィルタアレイの上部に形成されて光を集光するマイクロレンズアレイを更に含むことを特徴とする請求項１記載の画質が向上するイメージセンサ。
【請求項３】
前記スキャナ部は、前記カラーフィルタアレイの端部に固定されて、前記カラーフィルタアレイと共に移動されることを特徴とする請求項１記載の画質が向上するイメージセンサ。
【請求項４】
前記スキャナ部は、前記画素間の間隔単位で移動可能であることを特徴とする請求項１記載の画質が向上するイメージセンサ。
【請求項５】
前記スキャナ部は、前記平面上で前記画素が配列された横方向に対して水平または垂直方向のみに移動可能であることを特徴とする請求項１記載の画質が向上するイメージセンサ。
【請求項６】
前記カラーフィルタアレイは互いに異なる色のフィルタが縞状に配列されたことを特徴とする請求項１記載の画質が向上するイメージセンサ。
【請求項７】
光電変換を通じてイメージを感知するイメージセンサによるイメージ感知方法であって、
（ａ）停止されたカラーフィルタアレイを通じて入射される光が光電変換半導体素子に感知されるステップと、
（ｂ）前記光電変換半導体素子に感知されたイメージデータが格納されるステップと、
（ｃ）スキャナ部により前記カラーフィルタアレイが平面上で移動されるステップと、
（ｄ）移動された位置で停止された前記カラーフィルタアレイを通じて入射される光が前記光電変換半導体素子に感知されるステップと、
（ｅ）前記光電変換半導体素子に感知された他のイメージデータが格納されるステップと、
（ｆ）前記（ｃ）ステップ乃至前記（ｅ）ステップを反復実施するステップと、
（ｇ）前記カラーフィルタアレイの移動により格納された前記データを比較分析して画質が向上した結果イメージデータが形成されるステップと、
を含むことを特徴とするイメージセンサによるイメージ感知方法。
【請求項８】
前記カラーフィルタアレイは、前記光電変換半導体素子の画素間の間隔単位で移動されることを特徴とする請求項７記載のイメージセンサによるイメージ感知方法。
【請求項９】
前記カラーフィルタアレイは、前記平面上で前記画素が配列された横方向に対して水平または垂直方向に移動されることを特徴とする請求項７記載のイメージセンサによるイメージ感知方法。
【請求項１０】
前記カラーフィルタアレイは、互いに異なる色のフィルタが縞状に配列し、前記縞の方向に対して垂直方向のみに移動することを特徴とする請求項７記載のイメージセンサによるイメージ感知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画質が向上するイメージセンサ及びこれを用いたイメージ感知方法に関し、より詳しくは、イメージを感知するための光電変換半導体素子及びカラーフィルタアレイの分解能を変化させず、かつ感知されるイメージの画質を向上させる効果を有する画質が向上するイメージセンサ及びこれを用いたイメージ感知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサ（image sensor）は、１次元または２次元以上の光学情報を電気信号に変換する装置である。 イメージセンサにおいて、半導体基板を用いて光学的イメージを電気的信号に変換する光電変換半導体素子には、ＭＯＳ（metal oxide semiconductor）型とＣＣＤ（charge coupled device）型の２種類がある。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＭＯＳ製造技術を用いて、光学的イメージを電気的信号に変換させる素子であって、画素数だけのＭＯＳトランジスタを作って、これを用いて順次に出力を検出するスイッチ方式を採用している。ＣＭＯＳイメージセンサは、従来に広く使われているＣＣＤイメージセンサに比べて駆動方式が便利で、多様なスキャニング方式の具現が可能で、信号処理回路を単一チップに集積できるので、製品の小型化が可能であるという長所がある。
【０００４】
最近、携帯電話やＰＤＡ（personal digital assistant）等、多様なマルチメディア機器でイメージを撮影したり、ディスプレイする装置が装着されて使われているが、イメージ入力装置として小型カメラモジュールが使われている。このような機器でもっと高品質のイメージを要求する消費者の欲求により、イメージ入力装置として使われるイメージセンサの分解能を高めようとする努力が要求されている。
【０００５】
図１は、光電変換を通じてイメージを感知する従来のイメージセンサの斜視図である。
【０００６】
図１に示すように、従来のイメージセンサは、光電変換半導体素子１０、カラーフィルタアレイ（color filter array）２０及びマイクロレンズ（microlens）アレイ３０を含む。
【０００７】
光電変換半導体素子１０は、スキャナの上部に固定されて装着されたものであって、全面に多数の画素が配列されている。光電変換半導体素子１０の画素は受光部であって、各々の画素に対応して各画素に入射した光の強度に対応する信号電荷を発生させる。 
【０００８】
カラーフィルタアレイ２０は、カラーデジタルイメージを形成するためのものであって、光電変換半導体素子１０の画素に一対一に対応して、各画素に対して、例えば、赤色、緑色及び青色フィルタの中の１つが配列されてあり、光電変換半導体素子１０の受光部の上部にリソグラフィ工程などにより形成されている。 
【０００９】
マイクロレンズアレイ３０は、カラーフィルタアレイ２０の上部に２次元に配列された多数のレンズであって、例えば、半球形状のマイクロレンズ３１で積層され、光電変換半導体素子１０の受光部に入射される光量を増加させるように、各々の画素に対応して前記カラーフィルタアレイ２０と共に配置される。
【００１０】
このような構造を有する従来のイメージセンサにおいて、赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタに分けられたカラーフィルタアレイを通じて各色相に該当するイメージデータを得て、感知されたイメージデータから元のイメージを復元するためにデモザイク（demosaic）と呼ばれるアルゴリズムを通じて処理される。この際、元のイメージを復元するために種々の方法が提案されたが、このような過程によってアリアス（aliasing）などの歪み現象が発生されるため、画質の低下が引起こされる。
【００１１】
このように、カラーフィルタアレイが色相によって分けられたカラーデータを感知するため、発生される画質の低下を防止するためのイメージセンサの構造が米国特許番号５９６５８７５等に開示された。この場合には垂直構造の光電変換半導体素子を用いて入射されるイメージの光を波長によって感知できる構造によりデモザイクによる復元の誤差を減らす方案が提案されたが、光電変換半導体素子の製作工程が複雑で、かつ干渉現象があるので、垂直構造により色を分離する程度がカラーフィルタに比べて低下するので、画質が落ちる問題を改善することに限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、従来に使われる光電変換半導体素子及びカラーフィルタアレイの構造をそのまま使用しながら感知されるイメージの画質を向上させて、画質が向上するイメージセンサを提供することにある。
【００１３】
また、本発明は、画質が向上するイメージセンサにより感知されるイメージの画質を容易に向上させることができるイメージセンサによるイメージ感知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するための本発明の実施例に係る画質が向上するイメージセンサは、光電変換を通じてイメージを感知するものであって、平面上で移動可能なスキャナ部と、前記スキャナ部に固定されたカラーフィルタアレイと、前記カラーフィルタアレイの下部に整列される多数の画素が形成された光電変換半導体素子と、を含む。
【００１５】
好ましい実施例において、前記画素に対応して前記カラーフィルタアレイの上部に形成されて光を集光するマイクロレンズアレイを更に含むことを特徴とする。
【００１６】
前記スキャナ部は、前記カラーフィルタアレイの端部に固定されて、前記カラーフィルタアレイと共に移動されることを特徴とする。
【００１７】
前記スキャナ部は、前記画素間の間隔単位で、前記平面上で前記画素が配列された横方向に対して水平または垂直方向に移動可能であることを特徴とする。
【００１８】
前記カラーフィルタアレイは互いに異なる色のフィルタが縞状に配列されたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のイメージセンサによるイメージ感知方法は、光電変換を通じてイメージを感知するものであって、（ａ）停止されたカラーフィルタアレイを通じて入射される光が光電変換半導体素子に感知されるステップと、（ｂ）前記光電変換半導体素子に感知されたイメージデータが格納されるステップと、（ｃ）スキャナ部により前記カラーフィルタアレイが平面上で移動されるステップと、（ｄ）移動された位置で停止された前記カラーフィルタアレイを通じて入射される光が前記光電変換半導体素子に感知されるステップと、（ｅ）前記光電変換半導体素子に感知された他のイメージデータが格納されるステップと、（ｆ）前記（ｃ）ステップ乃至前記（ｅ）ステップを反復実施するステップと、（ｇ）前記カラーフィルタアレイの移動により格納された前記データを比較分析して画質が向上した結果イメージデータが形成されるステップと、を含む。
【００２０】
好ましい実施例において、前記カラーフィルタアレイは、前記光電変換半導体素子の画素間の間隔単位で移動され、前記カラーフィルタアレイは、前記平面上で前記画素が配列された横方向に対して水平または垂直方向に移動されることを特徴とする。
【００２１】
前記カラーフィルタアレイは、互いに異なる色のフィルタが縞状に配置し、前記縞の方向に対して垂直方向のみに移動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
前述したように、本発明によれば、次のような効果を達成する。
【００２３】
本発明の画質が向上するイメージセンサにより従来に使われる光電変換半導体素子及びカラーフィルタアレイの大きさをそのまま使用しながら、カラーフィルタの位置を変更させることによって、コスト高や感知性能の低下なしに感知されるイメージの画質が向上する効果がある。
【００２４】
また、本発明のイメージ感知方法は、移動できる機能を有するカラーフィルタアレイを画素単位で移動させて、互いに異なる色相カラーフィルタで同一なイメージを感知して各色相に対するイメージデータを更に確保することによって、イメージセンサにより感知されるイメージの画質を容易に向上させることができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照しつつ本発明の一実施例を詳細に説明する。
【００２６】
図２は本発明の一実施例に係る画質が向上するイメージセンサの斜視図であり、図３は図２に表示されたカラーフィルタアレイの一部分を示す平面図である。
【００２７】
図２に示すように、本発明による画質が向上するイメージセンサは、スキャナ部１４０、カラーフィルタアレイ（color filter array）、１２０及び光電変換半導体素子１１０を含む。 この際、前記カラーフィルタアレイ上部１２０にはマイクロレンズ（microlens）アレイ１３０が形成されていることが好ましい。
【００２８】
スキャナ部１４０は、１つの平面上で移動する支持部であって、その端部にカラーフィルタアレイ１２０が連結されてカラーフィルタアレイ１２０を固定させて装着できる支持台の役割をして、外部の制御部に連結されてソフトウェア方式により決まった距離だけ水平または垂直方向に、固定連結されたカラーフィルタアレイ１２０と共に移動できることが好ましい。 
【００２９】
スキャナ部１４０が移動する距離は、光電変換半導体素子１１０の隣り合う画素間の距離と同一な間隔で移動できる程度の精密度を有し、スキャナ部１４０の移動によって前記カラーフィルタアレイ１２０が隣り合う画素間の間隔単位で移動することが好ましい。この際、カラーフィルタアレイ１２０は画素が配列された横方向に対して水平または垂直方向のみに移動可能であることが好ましい。
【００３０】
カラーフィルタアレイ１２０は、感知する対象のカラーデジタルイメージを形成するためのものであって、光電変換半導体素子１１０の画素に一対一に対応して各画素に対して、例えば、赤色フィルタ１２１、緑色フィルタ１２２及び青色フィルタ１２３の中の１つが配列されてあり、各々のカラーフィルタを通過した光が光電変換半導体素子１１０の受光部に感知されて通過されたカラーフィルタの色相に対応する色のイメージが感知されるようになる。
【００３１】
そして、前記スキャナ部１４０の移動によってカラーフィルタアレイ１２０が画素間の間隔単位で移動されることによって、各々の画素位置に対応するカラーフィルタの色が変更されて、変更されたカラーフィルタの色相に対応する異なる色のイメージが感知できるようにすることが好ましい。このように画素の位置に対応するカラーフィルタの色が変更されて決まった１つの色だけでなく、変化されたいろいろな色相に対するイメージが感知されるようになる。
【００３２】
また、このようにカラーフィルタの位置を移動させながらいろいろな色相のカラーに対するイメージを感知して、これらの色相に対して得られたイメージデータに対してイメージプロセシングにより互いに比較分析して、これらのデータを結合すれば画質が向上するという結果が得られる。
【００３３】
そして、カラーフィルタアレイ１２０の位置を移動させて各色相に対するイメージを感知する場合、従来のイメージセンサのようにカラーフィルタアレイ１２０の配列を考慮する必要がないため、本発明の画質が向上するイメージセンサに使われるカラーフィルタアレイ１２０は、図３のように、互いに異なる色のフィルタが縞状に配列されることが可能である。 このように縞状に配列されたカラーフィルタアレイ１２０は、従来のイメージセンサに使われたカラーフィルタアレイ１２０に比べて微細パターンの製作が容易であるという長所もある。
【００３４】
光電変換半導体素子１１０は、カラーフィルタアレイ１２０の下部でカラーフィルタアレイ１２０に整列される多数の画素が形成されている。 光電変換半導体素子１１０の全面に配列された多数の画素は光を感知する受光部であって、各々の画素に対応して各画素に入射された光の強度に対応する信号電荷を発生させる。 光電変換半導体素子１１０としては、固体撮像素子としてＭＯＳ（metal oxide semiconductor）型とＣＣＤ（charge coupled device）型が使われることができる。
【００３５】
マイクロレンズアレイ１３０は、カラーフィルタアレイ１２０の上部に２次元で配列された多数のレンズであって、例えば、半球形状のマイクロレンズ１３１で積層され、光電変換半導体素子１１０の受光部に入射される光量を増加させるように各々の画素に対応して前記カラーフィルタアレイ１２０と共に配置される。
【００３６】
本発明において、画質が向上するイメージセンサはスキャナ部１４０に連結されて固定されたカラーフィルタアレイ１２０の位置をスキャナ部１４０により移動させることで、移動前の位置でカラーフィルタアレイ１２０を通じて光電変換半導体素子１１０で得られるイメージデータと移動された位置のカラーフィルタアレイ１２０を通じて得られた他のイメージデータをイメージプロセシングによって結合修正することで、画質が向上したイメージが得られる。 
【００３７】
この際、スキャナ部１４０により移動されるカラーフィルタアレイ１２０が光電変換半導体素子１１０の隣り合う画素間の距離単位で移動されることによって、同一な位置に対して移動前のカラーフィルタアレイ１２０で感知できなかった他の色相のカラーフィルタを通過した他のイメージデータを更に感知することになる。
【００３８】
異なる構造を有する本発明の他の実施例であって、画質が向上するイメージセンサに対して説明する。
【００３９】
図４は光電変換半導体素子のみ移動される構造を有する本発明の他の実施例に係る画質が向上するイメージセンサの断面図であり、図５はカラーフィルタと光電変換半導体素子が共に移動される構造を有する本発明の更に他の実施例に係る画質が向上するイメージセンサの斜視図である。
【００４０】
図４に示すように、本発明の他の実施例に係る画質が向上するイメージセンサは、平面上で移動されるスキャナ部１００の上に固定された光電変換半導体素子１１０と、固定台１２５により位置が固定されたカラーフィルタアレイ１２０とを含む。この際、前記カラーフィルタアレイ上部１２０にはマイクロレンズアレイ１３０が共に形成されている。
【００４１】
カラーフィルタアレイ１２０が固定されて、スキャナ部１００により光電変換半導体素子１１０が隣り合う画素間の距離単位で移動される。この際、前記実施例のように、光電変換半導体素子１１０が移動前の位置でカラーフィルタアレイ１２０を通じて感知されたイメージデータと移動した位置でカラーフィルタアレイ１２０を通じて光電変換半導体素子１１０で得られた他のイメージデータとをイメージプロセシングにより結合修正することで、画質が向上したイメージが得られる。
【００４２】
図５に示すように、本発明の更に他の実施例に係る画質が向上するイメージセンサは平面上で移動されるスキャナ部１００の上に固定された光電変換半導体素子１１０、光電変換半導体素子１１０に固定されて順に形成されたカラーフィルタアレイ１２０及びマイクロレンズアレイ１３０を含む。この際、マイクロレンズアレイ１３０は、半球形状のマイクロレンズ１３１で積層されて入射される光の光量を増加させる。
【００４３】
本発明の更に他の実施例において、光電変換半導体素子１１０が画素間の間隔単位で移動できるスキャナ部１００の上に形成されて、カラーフィルタアレイ１２０が前記光電変換半導体素子１１０の上部に形成されることによって、スキャナ部の移動によってカラーフィルタアレイ１２０の位置を画素間の間隔単位で移動させることが可能である。したがって、スキャナ部１００の移動により一定の位置に入射される光に対して対応するカラーフィルタの色相が変更される構造が適用されるため、前記本発明の実施例と同一な効果を有することになる。
【００４４】
以下、本発明の画質が向上するイメージセンサにより分解能を向上させる効果があるイメージセンサによるイメージ感知方法について説明する。
【００４５】
図６は、本発明の一実施例によりイメージセンサによるイメージ感知方法を順に示す順序図である。
【００４６】
図６に示すように、光電変換を通じてイメージを感知するイメージセンサによるイメージ感知方法により停止されたカラーフィルタアレイを通じて入射される光がカラーフィルタアレイに整列された光電変換半導体素子の多数の画素を通じて第１イメージとして感知される（Ｓ１１０）。この際、第１イメージデータは光電変換半導体素子の受光部に入射された光の強度（光信号の大きさ）が電気的信号に変更されたものであって、各々の画素に対応するカラーフィルタアレイの色相によりカラーデータと共に得られる。
【００４７】
このように得られた第１イメージデータは、外部の制御部により、例えば、デジタルカメラなどのようなイメージ撮影機器のデータ格納部に格納される（Ｓ１２０）。
【００４８】
次に、前記カラーフィルタアレイに連結されたスキャナ部が１つの平面上で移動されて、スキャナ部の移動によりカラーフィルタアレイが同一平面上または他の１つの平面上で移動される（Ｓ１３０）。この際、前記スキャナ部は、平面上で前記画素が配列された横方向に対して水平または垂直方向に移動して、スキャナ部が移動する距離は、光電変換半導体素子の隣り合う画素間の距離と同じ間隔で移動することが好ましい。
【００４９】
この際、スキャナ部の移動によってカラーフィルタアレイが平面上で画素間の距離と同じ間隔で移動する場合に、同一なイメージが入射される位置に対応するカラーフィルタアレイのカラーフィルタ色相が変更されるようになる。例えば、赤色フィルタが緑色フィルタなどに変わることになる。
【００５０】
また、このようにカラーフィルタアレイを移動させるための画質が向上するイメージセンサの構造は、スキャナ部がカラーフィルタアレイの端部に固定された構造またはスキャナ部の上に光電変換半導体素子及びカラーフィルタアレイが順次に形成された構造などで、スキャナ部の移動によりカラーフィルタアレイが移動される構造でありさえすればいい。即ち、カラーフィルタアレイが移動されるものであれば、イメージセンサの構造を多様に変更することが可能である。
【００５１】
そして、カラーフィルタアレイの移動距離が画素間の距離と同一であるため、カラーフィルタの色相のみ変更され、異なるものは対等な条件で同一な位置に入射される光を感知することになる。したがって、移動されたカラーフィルタアレイのカラーフィルタ色相が変更された条件でカラーフィルタアレイを通じて入射される光が光電変換半導体素子の多数の画素を通じて第２イメージとして感知され（Ｓ１４０）、この際、得られた第２イメージは移動前に得た第１イメージデータが格納された前記データ格納部に区別されて格納される（Ｓ１５０）。
【００５２】
結果的に、このように格納された第１イメージデータと第２イメージデータは、同一な位置に入射される光が互いに異なる色相を有するカラーフィルタにより通過される場合に、各々を光電変換半導体素子と感知されるデータに対応するものであって、従来のイメージ感知方法では感知できなかった色相に対するデータが感知されるものである。
【００５３】
また、イメージの分解能を更に向上させるために、第２イメージデータが前記データ格納部に格納された後に、スキャナ部によりカラーフィルタアレイの位置を画素間の間隔だけ平面上でまた移動させて、これによって、また同一な位置に入射される光が更に他の色相を有するカラーフィルタにより通過される場合に、光電変換半導体素子で感知される第３イメージが感知されて、第３イメージデータがデータ格納部に更に格納される過程を繰り返すことが好ましい。
【００５４】
このような過程を繰り返すことによって、同一な位置で全ての色相のカラーフィルタに対するイメージデータが続けて格納される。
【００５５】
そして、この時に使われるカラーフィルタアレイが互いに異なる色のフィルタが縞状に配列される場合に、カラーフィルタアレイは、前記縞の方向に対して垂直方向に移動されることが好ましい。このように縞形態のカラーフィルタアレイにおいて、縞に垂直方向に画素間の距離間隔で移動しながら、同一に入射される光に対して赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタを通過する場合に対するイメージデータが光電変換半導体素子により感知されるようになる。
【００５６】
縞形態のカラーフィルタアレイが移動されることを説明すれば、次の通りである。
【００５７】
図７は図３に表示された縞形態のカラーフィルタが連続して移動する位置を順次に示す平面図であり、図８は図７に示した移動により感知されるイメージデータを仕分けるための位置を示す図であり、図９は図８に示した各々の位置に対応して使われるカラーフィルタの変化を時間の進行順序により示す図である。 図１０ａ乃至図１０ｄは、図７に図示されたカラーフィルタの移動により入射される光に対するカラーフィルタの位置変化を示す断面図である。 図面から実質的に同一な構成と機能を有する構成要素に対しては同一な参照符号を使用する。
【００５８】
図７、図８、図１０ａ乃至図１０ｄに示すように、カラーフィルタアレイの移動は、図７に表示された点線を基準に、例えば、最初の位置から左側方向に１回移動し、また右側に１回ずつ２回移動しながら、各々の位置に対してマイクロアレイレンズ１３０を通じてカラーフィルタ１２１、１２２、１２３を通過した光が光電変換半導体素子１１０の画素で感知されることが可能である。 勿論、この時に移動する間隔は、同一な方向から画素間の距離と同一な間隔で移動することになり、もう一度左側に１回移動すれば、最初と同一な位置に戻ることになる。 また、各々の画素の位置で赤色フィルタ１２１、緑色フィルタ１２２及び青色フィルタ１２３を各々通過する光を感知するための多様な移動方法が適用されることができる。
【００５９】
このようにカラーフィルタアレイを移動させながら色相別にカラーフィルタを通過したイメージを感知するために、例えば図７または図１０ａ乃至図１０ｄに示すような方法で移動される場合に、図８に表示された（1）、（2）、及び（3）の位置で使われるカラーフィルタは各々に対して図９に表示された順に使われる。
【００６０】
各々の位置での対応するカラーフィルタを通じて光電変換半導体素子１１０に感知されるカラーデータは数式１に表示されたような数式を用いて計算されることができる。 この際、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は各々（1）、（2）、及び（3）位置に対応するイメージのカラーデータであり、ｋは位置であり、ｋ１、ｋ２、ｋ３及びｋ４は各位置に対してカラーフィルタが移動された回数によって対応する順序を表示する。 ｒ、ｇ、ｂは、各々赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタに入射された光が通過したカラーフィルタの色相によって各画素で感知されるイメージの感度データを表示する。
【００６１】
したがって、各々の移動回数によって、各々の赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタを通じて感知された感度データをカラーデータを表示すれば、数式１の通りである。
【００６２】
【数１】
2008042907.tif 000003
【００６３】
例えば、数式１に表示された数学的アルゴリズムを用いたイメージプロセシングによりカラーフィルタアレイの移動によって格納されたデータを比較分析して画質が向上した結果イメージデータが得られる（Ｓ１６０）。
【００６４】
次に、カラーフィルタアレイがモザイク方式で配列されている場合に、本発明のイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合に対して説明する。
【００６５】
図１１ａ乃至図１１ｄは、モザイク方式で配列されたカラーフィルタアレイを有するイメージセンサで本発明に係るイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合、カラーフィルタアレイの順次的な移動結果によるカラーフィルタの配列を表示する平面図である。
【００６６】
図１１ａ乃至図１１ｄに示すように、カラーフィルタアレイの移動は、例えば、最初の位置から左方（正の水平方向）に１回移動し、下向（負の垂直方向）に１回移動し、また右方（負の水平方向）に１回移動しながら、各々の位置に対してマイクロアレイレンズを通じてカラーフィルタを通過した光が光電変換半導体素子の画素で感知される。 
【００６７】
各々の入射された光が通過する画素の位置を順次に（5）、（6）、（7）、及び（8）の位置と定める場合、カラーフィルタ、または、イメージセンサが移動する方向から画素間の距離と同一な間隔で移動することになり、再度上方（正の垂直方向）に１回移動すれば最初と同一な位置に戻ることになる。 
【００６８】
この際、例えば、（5）の位置で通過するカラーフィルタは、図８の（2）位置に該当するカラーフィルタと同一な形態で、赤色フィルタ１回、緑色フィルタ２回及び青色フィルタ１回を通過したイメージを感知することになる。 残りの（6）、（7）、及び（8）の位置も同一な方式で各位置に該当するカラーデータを数式１と同一な方式で適用して位置別に適合したカラーデータを求めることができる。
【００６９】
したがって、カラーフィルタアレイの移動方式と移動回数によって数式１のような方式で適用できる数学的アルゴリズムを用いたイメージプロセシングによりカラーフィルタアレイの移動によって格納されたデータを比較分析して、画質が向上した結果イメージデータが得られることになる。
【００７０】
本発明の一実施例によりイメージセンサによるイメージ感知方法の効果を示すための模擬実験結果を説明する。
【００７１】
図１２は模擬実験に使われた原本イメージ図及びＡ部分の部分拡大図であり、図１３はベイヤ（Bayer）カラーパターンを用いて図１２の図面を従来のイメージ感知方法に対応するバイリニア（bilinear）デモザイク方式で感知したイメージ図であり、図１４は本発明に係る縞形態のカラーフィルタアレイを使用して図７の順に移動される本発明のイメージ感知方法で感知された結果を示すイメージ図である。 図１５は、図１３に使われたモザイク方式のカラーフィルタアレイの配列を示す平面図である。
【００７２】
図１２乃至図１５を参照して、部分的に拡大した部分を互いに比較して見れば、図１３に示した結果は、従来のイメージ感知方法を適用した場合、図１２に示した原本イメージに比べて分解能がたくさん低下したことを示しており、図１４に示した本発明のイメージ感知方法により得られた図面は、図１２の原本に比べてその差がほぼ感知できない程度に原本イメージの図面と同一であることが分かる。
【００７３】
また、図１３の従来の方法による結果と図１４の本発明の方法による結果とを数値的に比較する場合に、図１３の従来の方法により発生されるエラーに対する図１４の本発明の方法により発生するエラーは、赤色４．４６％、緑色１５．４６％、青色４．７２％で、本発明により発生されるエラーが従来の方法に比べて相対的に非常に小さいことが確認された。 この際、発生されたエラーは数式２に表示された方法により計算されたのであり、ａは各方法により得られたカラーデータであり、ｃは図１２に表示された元のカラーデータであり、ｍ及びｎは位置を表示する。
【００７４】
【数２】
2008042907.tif 000004
【００７５】
したがって、本発明のイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合、従来の場合に比べて画質が向上することによって、結果的に分解能が向上したイメージを感知することになる。
【００７６】
以上、本発明の構成及び動作を前記した説明及び図面により図示したが、これは、例示に過ぎないものであり、本発明の技術的思想及び特許請求の範囲を越えない範囲内で多様な変化及び変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】光電変換を通じてイメージを感知する従来のイメージセンサの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る画質が向上するイメージセンサの斜視図である。
【図３】図４に示したカラーフィルタアレイの配列を示す部分平面図である。
【図４】光電変換半導体素子のみ移動される構造を有する本発明の他の実施例に係る画質が向上するイメージセンサの断面図である。
【図５】カラーフィルタと光電変換半導体素子が共に移動される構造を有する本発明の更に他の実施例に係る画質が向上するイメージセンサの斜視図である。
【図６】本発明の一実施例に係るイメージセンサによるイメージ感知方法を順に示す順序図である。
【図７】図３に示した縞形態のカラーフィルタが連続して移動される位置を順次に示す平面図である。
【図８】図７に示した移動により感知されるイメージデータを仕分けるための位置を示す図である。
【図９】図８に示した各々の位置に対応して使われるカラーフィルタの変化を時間の進行順序に従って示す図である。
【図１０ａ】図７に示したカラーフィルタの移動に従って入射される光に対するカラーフィルタの位置変化を示す断面図である。
【図１０ｂ】図７に示したカラーフィルタの移動に従って入射される光に対するカラーフィルタの位置変化を示す断面図である。
【図１０ｃ】図７に示したカラーフィルタの移動に従って入射される光に対するカラーフィルタの位置変化を示す断面図である。
【図１０ｄ】図７に示したカラーフィルタの移動に従って入射される光に対するカラーフィルタの位置変化を示す断面図である。
【図１１ａ】モザイク方式で配列されたカラーフィルタアレイを有するイメージセンサにおいて、本発明に係るイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合、カラーフィルタアレイの順次的な移動の結果によるカラーフィルタの配列を示す平面図である。
【図１１ｂ】モザイク方式で配列されたカラーフィルタアレイを有するイメージセンサにおいて、本発明に係るイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合、カラーフィルタアレイの順次的な移動の結果によるカラーフィルタの配列を示す平面図である。
【図１１ｃ】モザイク方式で配列されたカラーフィルタアレイを有するイメージセンサにおいて、本発明に係るイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合、カラーフィルタアレイの順次的な移動の結果によるカラーフィルタの配列を示す平面図である。
【図１１ｄ】モザイク方式で配列されたカラーフィルタアレイを有するイメージセンサにおいて、本発明に係るイメージセンサによるイメージ感知方法を適用する場合、カラーフィルタアレイの順次的な移動の結果によるカラーフィルタの配列を示す平面図である。
【図１２】本発明の模擬実験に使われた原本イメージ図及びＡ部分の部分拡大図である。
【図１３】従来のイメージ感知方法により図１１のイメージを感知した結果の図である。
【図１４】本発明に係る縞形態のカラーフィルタアレイを使用して本発明のイメージ感知方法により感知された結果の図である。
【図１５】図１３に使われたモザイク方式のカラーフィルタアレイの配列を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１１０    光電変換半導体素子
２０、１２０    カラーフィルタアレイ
３０、１３０    マイクロレンズアレイ
１４０    スキャナ部
１２１、１２２、１２３    カラーフィルタ
【図１】
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【図２】
2008042907.tif 000006
【図４】
2008042907.tif 000007
【図５】
2008042907.tif 000008
【図６】
2008042907.tif 000009
【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
2008042907.tif 000013
【図３】
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【図７】
2008042907.tif 000015
【図８】
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【図９】
2008042907.tif 000017
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
2008042907.tif 000019
【図１１ｃ】
2008042907.tif 000020
【図１１ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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