(57)【要約】【課題】カラーエイリアシングを最少にするために画像センサに使用されるカラーフィルタアレイパターンを提供する。【解決手段】各最小反復単位は、Ｍ行×Ｎ列のアレイへとグループ化される個々のフィルタのセットを含み、個々のフィルタの各セットは、少なくとも第１、第２、第３及び第４のスペクトル光応答を有する複数の個々のフィルタを含む。ＭがＮに等しい場合、各最小反復単位内の少なくとも２つの方向が、全てのスペクトル光応答を有する個々のフィルタを含み、少なくとも２つの方向は、行、列、主要対角線及び副次的対角線より成る方向のセットから選択される。ＭがＮに等しくない場合、最小反復単位内の１つ以上のＮ×Ｎ又はＭ×Ｍセルの各々内の少なくとも２つの方向が、全てのスペクトル光応答を有する個々のフィルタを含み、少なくとも２つの方向は、各セルの行、列、主要対角線及び副次的対角線より成る方向のセットから選択される。【選択図】図４Ａ
2017017692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタイル化された最小反復単位を備え、各最小反復単位は、
Ｍ行×Ｎ列のアレイへとグループ化される個々のフィルタのセットを含み、該個々のフィルタの各セットは、少なくとも第１、第２、第３及び第４のスペクトル光応答を有する複数の個々のフィルタを含むものであり；
ＭがＮに等しい場合は、各最小反復単位内の少なくとも２つの方向が、全てのスペクトル光応答を有する個々のフィルタを含み、その少なくとも２つの方向は、最小反復単位の行、列、主要対角線及び副次的対角線より成る方向のセットから選択され、
ＭがＮに等しくない場合には、最小反復単位内の１つ以上のＮ×Ｎ又はＭ×Ｍセルの各々内の少なくとも２つの方向が、全てのスペクトル光応答を有する個々のフィルタを含み、その少なくとも２つの方向は、各Ｎ×Ｎ又はＭ×Ｍセルの行、列、主要対角線及び副次的対角線より成る方向のセットから選択される、カラーフィルタアレイ。
【請求項２】
Ｍ＝Ｎであり且つ全ての光応答が主要対角線又は副次的対角線上で見つかる場合には、それにより得られるカラーフィルタアレイは、個々のフィルタの数がスペクトル光応答の数以上である対角線に全ての光応答を有する、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項３】
Ｍ≠Ｎであり且つＮ×Ｎ又はＭ×Ｍセル内の主要対角線又は副次的対角線上で全ての光応答が見つかる場合には、それにより得られるカラーフィルタアレイは、個々のフィルタの数がスペクトル光応答の数以上である対角線に全ての光応答を有する、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項４】
Ｍ＝Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ３  Ｓ４
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ１  Ｓ２
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ４  Ｓ３
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３のスペクトル光応答は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）より成るグループから選択され、そして
前記第４のスペクトル光応答は、パンクロ、赤外線、紫外線及びＸ線より成るグループから選択される、請求項４に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項６】
Ｍ＝Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項７】
Ｍ＝Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項８】
Ｍ＝Ｎ＝５であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ３  Ｓ２  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ２  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ２
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項９】
Ｍ＝Ｎ＝５であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ５
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ５  Ｓ１  Ｓ２
Ｓ５  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ５  Ｓ１
Ｓ４  Ｓ５  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ５は、第５のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項１０】
前記第１、第２及び第３のスペクトル光応答は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）より成るグループから選択され、そして
前記第４及び第５のスペクトル光応答は、パンクロ、赤外線、紫外線及びＸ線より成るグループから選択される、請求項９に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項１１】
Ｍ＝４、Ｎ＝８であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項１２】
Ｍ＝８、Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
Ｓ４  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ１
Ｓ３  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ２
Ｓ４  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ１
Ｓ３  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ２
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１に記載のカラーフィルタアレイ。
【請求項１３】
複数の個々のピクセルを含むピクセルアレイと、
前記ピクセルアレイの上に配置されてそれに光学的に結合されたカラーフィルタアレイと、
を備え、前記カラーフィルタアレイは、複数のタイル化された最小反復単位を含むものであり、各最小反復単位は、
Ｍ行×Ｎ列のアレイへとグループ化される個々のフィルタのセットを含み、該個々のフィルタの各セットは、少なくとも第１、第２、第３及び第４のスペクトル光応答を有する複数の個々のフィルタを含み；
ＭがＮに等しい場合は、各最小反復単位内の少なくとも２つの方向が、全てのスペクトル光応答を有する個々のフィルタを含み、その少なくとも２つの方向は、最小反復単位の行、列、主要対角線及び副次的対角線より成る方向のセットから選択され、そして
ＭがＮに等しくない場合には、最小反復単位内の１つ以上のＮ×Ｎ又はＭ×Ｍセルの各々内の少なくとも２つの方向が、全てのスペクトル光応答を有する個々のフィルタを含み、その少なくとも２つの方向は、各Ｎ×Ｎ又はＭ×Ｍセルの行、列、主要対角線及び副次的対角線より成る方向のセットから選択される、画像センサ。
【請求項１４】
Ｍ＝Ｎであり且つ全ての光応答が主要対角線又は副次的対角線上で見つかる場合には、それにより得られるカラーフィルタアレイは、個々のフィルタの数がスペクトル光応答の数以上である対角線に全ての光応答を有する、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項１５】
Ｍ≠Ｎであり且つＮ×Ｎ又はＭ×Ｍセル内の主要対角線又は副次的対角線上で全ての光応答が見つかる場合には、それにより得られるカラーフィルタアレイは、個々のフィルタの数がスペクトル光応答の数以上である対角線に全ての光応答を有する、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項１６】
Ｍ＝Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ３  Ｓ４
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ１  Ｓ２
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ４  Ｓ３
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項１７】
前記第１、第２及び第３のスペクトル光応答は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）より成るグループから選択され、そして
前記第４のスペクトル光応答は、パンクロ、赤外線、紫外線及びＸ線より成るグループから選択される、請求項１６に記載の画像センサ。
【請求項１８】
Ｍ＝Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項１９】
Ｍ＝Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項２０】
Ｍ＝Ｎ＝５であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ３  Ｓ２  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ２  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ２
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項２１】
Ｍ＝Ｎ＝５であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ５
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ５  Ｓ１  Ｓ２
Ｓ５  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ５  Ｓ１
Ｓ４  Ｓ５  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ５は、第５のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項２２】
前記第１、第２及び第３のスペクトル光応答は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）より成るグループから選択され、そして
前記第４及び第５のスペクトル光応答は、パンクロ、赤外線、紫外線及びＸ線より成るグループから選択される、請求項２１に記載の画像センサ。
【請求項２３】
Ｍ＝４、Ｎ＝８であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３
Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１
Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４
Ｓ３  Ｓ４  Ｓ３  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ２  Ｓ１  Ｓ２
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【請求項２４】
Ｍ＝８、Ｎ＝４であり且つ最小反復単位は次の通りであり、
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
Ｓ２  Ｓ４  Ｓ１  Ｓ３
Ｓ１  Ｓ３  Ｓ２  Ｓ４
Ｓ４  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ１
Ｓ３  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ２
Ｓ４  Ｓ２  Ｓ３  Ｓ１
Ｓ３  Ｓ１  Ｓ４  Ｓ２
ここで、Ｓ１は、第１のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ２は、第２のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、Ｓ３は、第３のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わし、そしてＳ４は、第４のスペクトル光応答を伴う個々のフィルタを表わす、請求項１３に記載の画像センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、画像センサに関するもので、より詳細には、カラーエイリアシングを最少にするため画像センサに使用されるカラーフィルタアレイパターンに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
画像センサは、デジタルスチールカメラ、セルラーホン及びセキュリティカメラ、並びに医療、自動車及び他の用途に広く使用されている。画像センサ、特に、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを製造するのに使用される技術は、大きな歩調で進歩を続けており、高い解像度及び低い電力消費の需要が画像センサの更なる小型化及び集積化を促進している。
【０００３】
従来のＣＭＯＳ画像センサは、バイエルパターンとして知られたように配列された赤、緑及び青（ＲＧＢ）のような１組の原色と共にカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）を使用している。ある実施形態では、画像センサの感度を高めるために、カラーレス、透明又はパンクロピクセルとしても知られている透明ピクセルがカラーフィルタに含まれる。ＲＧＢカラーフィルタに加えて透明フィルタを含むカラーフィルタアレイは、ＲＧＢＣピクセルパターンと称される。
【０００４】
あるＲＧＢＣパターンは、感度を高めるが、カラーエイリアシングに悩まされる。カラーエイリアシングは、画像のエリアに誤ったカラー見掛けを生じさせる。例えば、緑であるべき画像の部分に赤又は青のようなカラーが現われる。カラーエイリアシングの別の例において、個々のピクセルに位置合わせされる黒又は他の暗い背景上の細い白線は、位置合わせされた各原色の単一ピクセルを含む線として解釈される。カラーエイリアシングは、少なくとも一部分は、ＲＧＢＣパターン内の透明フィルタの整列のために生じる。透明ピクセルを伴う画像センサは、カラーエイリアシングの傾向が強い。というのは、透明ピクセルは、光の強度以外にそれ自身のカラー情報を発生しないからである。
【発明の概要】
【０００５】
カラーエイリアシングは、電荷結合装置（ＣＣＤ）画像センサ又はＣＭＯＳ画像センサと共にあるカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）パターンを使用することにより生じる一般的に望ましからぬ作用である。それ故、カラーエイリアシングを最少とするＣＦＡパターンを設計することが望ましい。
【０００６】
特に指示のない限り種々の図面全体を通して同じ部分が同じ参照番号で示された添付図面を参照して実施形態を説明するが、これは、余すところのないものではなく、又、それに限定されるものでもない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カラーフィルタアレイを含む画像センサの一実施形態の概略図である。
【図２Ａ】一対の前側照明ピクセルの実施形態の断面図である。
【図２Ｂ】一対の後側照明ピクセルの実施形態の断面図である。
【図３Ａ】複数の最小反復単位（ＭＲＵ）をタイル化することにより形成されるカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）の一実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】最小反復単位及びカラーフィルタアレイを記述するのに使用される用語を示す１組の図である。
【図４Ａ】最小反復単位の実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】最小反復単位の実施形態を示す図である。
【図４Ｃ】最小反復単位の実施形態を示す図である。
【図５Ａ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図５Ｃ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図６Ｃ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図７Ａ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図７Ｃ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図８Ａ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図８Ｃ】最小反復単位の他の実施形態を示す図である。
【図９】長方形の最小反復単位の実施形態を示す図である。
【図１０】長方形の最小反復単位の実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】方形の最小反復単位をタイル化することにより形成される部分的カラーフィルタアレイの実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】方形の最小反復単位をタイル化することにより形成される部分的カラーフィルタアレイの実施形態を示す図である。
【図１２】長方形の最小反復単位をタイル化することにより形成される部分的カラーフィルタアレイの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
カラーエイリアシングを最少にするカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）パターンの装置、システム及び方法、並びにそれらＣＦＡに使用される画像センサの実施形態について説明する。その実施形態を完全に理解するために特定の細部について述べるが、当業者であれば、本発明は、ここに述べる細部の１つ以上がなくても実施でき、又は他の方法、コンポーネント、材料、等でも実施できることが明らかであろう。ある例では、良く知られた構造、材料又は動作は、詳細に説明しないが、それでも、本発明の範囲内に包含される。
【０００９】
この説明全体を通じて、「ある実施形態」又は「一実施形態」とは、記述される特徴、構造又は特性が、少なくとも１つの記述される実施形態に含まれることを意味する。従って、「ある実施形態において」又は「一実施形態において」が現われても、必ずしもその全てが同じ実施形態を指していない。更に、特定の特徴、構造又は特性は、１つ以上の実施形態において適当な仕方で結合されてもよい。
【００１０】
図１は、カラーフィルタアレイ１０５、このピクセルアレイに結合された読み出し回路１７０、この読み出し回路に結合された機能ロジック１１５、及びピクセルアレイに結合された制御回路１２０を含む相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサ１００の実施形態を示す。カラーフィルタアレイ１０５は、Ｘピクセル列及びＹピクセル行を有する個々の画像センサ又はピクセル（例えば、ピクセルＰ１、Ｐ２、・・・Ｐｎ）の二次元（２Ｄ）アレイである。カラーフィルタアレイ１０５は、図２Ａに示す前側照明の画像センサとして、又は図２Ｂに示す後側照明の画像センサとして具現化される。図示されたように、アレイの各ピクセルは、個人、場所又は物体の画像データを取得するために行（例えば、行Ｒ１ないしＲｙ）及び列（例えば、列Ｃ１ないしＣｘ）に配列され、その画像データを使用して、個人、場所又は物体の２Ｄ画像をレンダリングする。カラーフィルタアレイ１０５は、カラーフィルタアレイのここに開示する実施形態に関して以下に更に述べるように、ピクセルアレイに結合されたカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）を使用して各ピクセルにカラーを指定する。
【００１１】
ピクセルアレイ１０５の各ピクセルがその画像データ又は画像電荷を取得した後に、その画像データは、読み出し回路１７０により読み出され、そして記憶、追加処理、等のために機能ロジック１１５へ転送される。読み出し回路１７０は、増幅回路、アナログ／デジタル変換（ＡＤＣ）変換回路、又は他の回路を含む。機能ロジック１１５は、画像データを記憶し、及び／又は後画像作用を適用することにより画像データを操作する（例えば、クロップ、回転、赤目除去、輝度調整、コントラスト調整、等）。又、機能ロジック１１５は、ある実施形態において、画像データを処理して固定パターンノイズを修正（即ち、減少又は除去）するのにも使用される。制御回路１２０は、カラーピクセルアレイ１０５の動作特性を制御するためにピクセルアレイ１０５に結合される。例えば、制御回路１２０は、画像取得を制御するためのシャッター信号を発生する。
【００１２】
図２Ａは、ＣＭＯＳ画像センサにおける一対の前側照明（ＦＳＩ）ピクセル２００の実施形態の断面図である。ＦＳＩピクセル２００の前側とは、光感知エリア２０４及び関連ピクセル回路が配置され、その上に、信号を再分配する金属スタック２０６が形成される基板２０２の側である。金属スタック２０６は、金属層Ｍ１及びＭ２を含み、これらの層は、光学的通路を形成するようにパターン化され、この通路を通して、ＦＳＩピクセル２００に入射する光が光感知又はホトダイオード（ＰＤ）領域２０４に到達する。カラー画像センサを実施するために、前側は、カラーフィルタアレイ２０１を含み、その個々のカラーフィルタの各々（この特定の断面図には２つの個々のフィルタ２０３及び２０５しか示されていない）は、入射光をＰＤ領域２０４に収束する上で役立つマイクロレンズ２０６の下に配置される。カラーフィルタアレイ２０１は、以下に述べる最小反復単位のいずれかで形成されるカラーフィルタアレイである。
【００１３】
図２Ｂは、ＣＭＯＳ画像センサにおける一対の後側照明（ＢＳＩ）ピクセル２５０の実施形態の断面図である。ＦＳＩピクセル２００と同様に、ピクセル２５０の前側とは、光感知領域２０４及び関連ピクセル回路が配置され、その上に、信号を再分配する金属スタック２０６が形成される基板２０２の側である。カラー画像センサを具現化するために、その後側は、カラーフィルタアレイ２０１を含み、その個々のカラーフィルタの各々（この特定の断面図には個々のフィルタ２０３及び２０５しか示されていない）は、マイクロレンズ２０６の下に配置される。カラーフィルタアレイ２０１は、以下に述べる最小反復単位のいずれかで形成されるカラーフィルタアレイである。マイクロレンズ２０６は、入射光を光感知領域２０４に収束する上で役立つ。ピクセル２５０の後側照明は、金属スタック２０６の金属相互接続線が、像形成される物体と光感知領域２０４との間の経路を妨げることがなく、その結果、光感知領域２０４により大きな信号が発生されることを意味する。
【００１４】
図３Ａは、カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）３００と、ＣＦＡを形成するようにタイル化される１組の最小反復単位（ＭＲＵ）とを示す。ＣＦＡ３００は、そのＣＦＡが結合されているか又は結合されるであろうピクセルアレイにおける個々のピクセルの数に実質的に対応する数の個々のフィルタを含む。各個々のフィルタは、ピクセルアレイ内の対応する個々のピクセルに光学的に結合され、そして１組のスペクトル光応答から選択された特定のスペクトル光応答を有する。特定のスペクトル光応答は、電磁スペクトルのある部分に対しては高い感度を有するが、スペクトルの他の部分に対しては低い感度を有する。ピクセルそれ自体は、カラーではないが、ピクセル上にフィルタを配置することによりＣＦＡが各ピクセルに個別の光応答を指定するので、ピクセルをその特定の光応答のピクセルと称するのが一般的である。従って、ピクセルは、フィルタをもたないか又は透明（即ち、カラーレス又はパンクロ）フィルタに結合される場合には「透明ピクセル」と称され、青フィルタに結合される場合には「青ピクセル」と称され、緑フィルタに結合される場合には「緑ピクセル」と称され、又は赤フィルタに結合される場合には「赤ピクセル」と称され、等々となる。
【００１５】
ＣＦＡに使用するとして選択された１組のスペクトル光応答は、通常、少なくとも３つの異なる光応答を有するが、ある実施形態では、４つ以上を有する。４つのスペクトル光応答を伴うＣＦＡ３００の実施形態では、１組の光応答は、赤、緑、青、及び透明又はパンクロ（即ち、ニュートラル又はカラーレス）である。しかし、他の実施形態では、ＣＦＡ３００は、リストされたものに加えて又はそれに代って、他の光応答を含む。例えば、他の実施形態は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）フィルタ、透明（即ち、カラーレス）フィルタ、赤外線フィルタ、紫外線フィルタ、Ｘ線フィルタ、等を含む。
【００１６】
ここで使用する白、透明、カラーレス、又はパンクロ光応答とは、選択されたカラー光応答のスペクトル感度より広いスペクトル感度を有するスペクトル光応答を指す。パンクロ光感度は、可視スペクトル全体にわたり高い感度を有する。パンクロピクセルという語は、パンクロ光応答を有するピクセルを指す。パンクロピクセルは、一般的に、カラーピクセルより広いスペクトル感度を有するが、各パンクロピクセルは、それに関連するフィルタを有する。そのようなフィルタは、ニュートラルデンシティフィルタ又はカラーフィルタのいずれかである。
【００１７】
ＣＦＡ３００の個々のフィルタは、最小反復単位（ＭＲＵ）、例えば、ＭＲＵ３０２へグループ化され、そしてＭＲＵ３０２は、矢印で示すように垂直及び水平にタイル化されて、ＣＦＡ３００を形成する。最小反復単位とは、それより少ない個々のフィルタをもつ他の反復単位がないような反復単位である。カラーフィルタアレイは、多数の異なる反復単位を含むことができるが、反復単位は、より少ない個々のフィルタを伴うアレイに別の反復単位がある場合には最小反復単位ではない。ＣＦＡ３００の他の実施形態は、ＭＲＵ３０２に対して示されたものより多いか又は少ない数のピクセルを含むＭＲＵを使用してタイル化される。
【００１８】
図３Ｂは、ＭＲＵ及びＭＲＵをタイル化することから得られるＣＦＡを記述するために以下に使用される用語を示す。図において一対の大きな括弧によってアレイが示されている。アレイ内で、行は、左から右へと延び、列は、上から下へと延び、主要対角線（major diagonal）は、左上から右下へと延び、副次的対角線（minor diagonal）は、右上から左下へと延びる。
【００１９】
主要対角線の上下で左上から右下へと延びる短い対角線は、主要短対角線（major short diagonal）、即ち主要対角線の上の上部主要短対角線（upper major short diagonal）、及び主要対角線の下の下部主要短対角線（lower major short diagonal）、として知られている。主要短対角線という語が上部又は下部を特定せずに使用されるときには、その両方に適用される。１つの上部及び１つの下部主要短対角線が図面に示されているが、アレイは、複数の主要短対角線を有することができる。副次的対角線について使用される用語も、図示されたように、同様であり、そして副次的短対角線（minor short diagonal）という語が上部又は下部を特定せずに使用されるときも同様に、その両方に適用される。１つの上部及び１つの下部副次的短対角線（lower minor short diagonal）が図面に示されているが、アレイは、複数の副次的短対角線を有することができる。
【００２０】
図４Ａ−４Ｃは、最小反復単位（ＭＲＵ）の実施形態を示す。図４Ａは、１組の１６個の個々のフィルタがＭ行Ｎ列に配置されたＭＲＵ４００の実施形態を示し、この実施形態では、Ｍ＝Ｎ＝４であり、従って、ＭＲＵ４００は、４×４のＭＲＵであるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮがそれより大きな値又は小さな値を有してもよく（図７Ａ−７Ｃ及び８Ａ−８Ｃを参照）、且つ同じ値を有する必要はない（例えば、図９−１０を参照）。
【００２１】
ＭＲＵ４００内の１６個の個々のフィルタは、４つの異なるスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を含み、それらは、ＭＲＵ内の少なくとも２つの方向が４つの光応答全部を含むようにＭＲＵ４００に配置され、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。ＭＲＵ４００において、ＭＲＵ内の２つの方向は、４つのスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を全て含み、図４Ａにライトグレーの線で示すように、ＭＲＵ４００において、各行及び各列が各スペクトル光応答を含むが、主要及び副次的対角線はそうではない。
【００２２】
図４Ｂは、個々のフィルタがＭＲＵ４００と同様に配置されるが、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４の特定の指定をもつＭＲＵ４２５の一実施形態を示す。ＭＲＵ４２５において、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答（Ｘ）、から選択される。ＭＲＵ４２５では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、そしてＳ４が光応答Ｘであるように指定される。
【００２３】
図４Ｃは、ＭＲＵ４２５と同様のＭＲＵ４５０の実施形態を示し、主たる相違は、ＭＲＵ４５０では、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ３がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）を含む原色セットから選択されることである。Ｓ４は、光応答Ｘであり続け、これは、前記と同様に、付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である。
【００２４】
図５Ａ−５Ｃは、最小反復単位の他の実施形態を示す。図５Ａは、１組の１６個の個々のフィルタがＭ行Ｎ列に配置されたＭＲＵ５００の実施形態を示し、この実施形態では、Ｍ＝Ｎ＝４であり、従って、ＭＲＵ５００は、４×４のＭＲＵであるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮがそれより大きな値又は小さな値を有してもよく、且つ同じ値を有する必要はない。
【００２５】
ＭＲＵ５００内の１６個の個々のフィルタは、４つの異なるスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を含み、それらは、ＭＲＵ内の少なくとも２つの方向が４つの光応答全部を含むようにＭＲＵ５００に配置され、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。ＭＲＵ５００において、ＭＲＵ内の３つの方向は、４つのスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を全て含み、図５Ａにライトグレーの線で示すように、ＭＲＵ５００において、各列は、主要及び副次的対角線と同様、各スペクトル光応答を含む。
【００２６】
図５Ｂは、個々のフィルタがＭＲＵ５００と同様に配置されるが、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４の特定の指定をもつＭＲＵ５２５の一実施形態を示す。ＭＲＵ５２５において、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答（Ｘ）、から選択される。ＭＲＵ５２５では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、そしてＳ４が光応答Ｘであるように指定される。
【００２７】
図５Ｃは、ＭＲＵ５２５と同様のＭＲＵ５５０の実施形態を示し、主たる相違は、ＭＲＵ５５０では、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ３がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）を含む原色セットから選択されることである。Ｓ４は、光応答Ｘであり続け、これは、前記と同様に、付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である。
【００２８】
図６Ａ−６Ｃは、最小反復単位の他の実施形態を示す。図６Ａは、１組の１６個の個々のフィルタがＭ行Ｎ列に配置されたＭＲＵ６００の実施形態を示し、この実施形態では、Ｍ＝Ｎ＝４であり、従って、ＭＲＵ６００は、４×４のＭＲＵであるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮがそれより大きな値又は小さな値を有してもよく、且つ同じ値を有する必要はない。
【００２９】
ＭＲＵ６００内の１６個の個々のフィルタは、４つの異なるスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を含み、それらは、ＭＲＵ内の少なくとも２つの方向が４つの光応答全部を含むようにＭＲＵ６００に配置され、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。ＭＲＵ６００において、ＭＲＵ内の３つの方向は、４つのスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を全て含み、図６Ａにライトグレーの線で示すように、ＭＲＵ６００において、各列は、主要及び副次的対角線と同様、各スペクトル光応答を含む。
【００３０】
図６Ｂは、個々のフィルタがＭＲＵ６００と同様に配置されるが、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４の特定の指定をもつＭＲＵ６２５の一実施形態を示す。ＭＲＵ６２５において、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答（Ｘ）、から選択される。ＭＲＵ６２５では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、そしてＳ４が光応答Ｘであるように指定される。
【００３１】
図６Ｃは、ＭＲＵ６２５と同様のＭＲＵ６５０の実施形態を示し、主たる相違は、ＭＲＵ６５０では、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ３がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）を含む原色セットから選択されることである。Ｓ４は、光応答Ｘであり続け、これは、前記と同様に、付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である。
【００３２】
図７Ａ−７Ｃは、最小反復単位の他の実施形態を示す。図７Ａは、１組の２５個の個々のフィルタがＭ行Ｎ列に配置されたＭＲＵ７００の実施形態を示し、この実施形態では、Ｍ＝Ｎ＝５であり、従って、ＭＲＵ５００は、５×５のＭＲＵであるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮがそれより大きな値又は小さな値を有してもよく、且つ同じ値を有する必要はない。
【００３３】
ＭＲＵ７００内の２５個の個々のフィルタは、４つの異なるスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を含み、それらは、ＭＲＵ内の少なくとも２つの方向が４つの光応答全部を少なくとも一度含むようにＭＲＵ７００に配置され、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。４つのスペクトル光応答しかないが、方向当たり５つのフィルタがあるので、ある方向では４つのスペクトル光応答の１つを反復しなければならない。従って、ＭＲＵ７００において、ＭＲＵ内の４つの方向は、各スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４の少なくとも一度の発生を含む。図７Ａにライトグレーの線で示すように、ＭＲＵ７００において、各行及び各列は、主要及び副次的対角線と同様に、各スペクトル光応答の少なくとも一度の発生を含む。その結果、図７Ａに示すパターンは、ラテン方格として知られた数学的構造の変形と考えられる。
【００３４】
図７Ｂは、個々のフィルタがＭＲＵ７００と同様に配置されるが、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４の特定の指定をもつＭＲＵ７２５の一実施形態を示す。ＭＲＵ７２５において、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答（Ｘ）、から選択される。ＭＲＵ７２５では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、そしてＳ４が光応答Ｘであるように指定される。
【００３５】
図７Ｃは、ＭＲＵ７２５と同様のＭＲＵ７５０の実施形態を示し、主たる相違は、ＭＲＵ７５０では、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ３がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）を含む原色セットから選択されることである。Ｓ４は、光応答Ｘであり続け、これは、前記と同様に、付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である。
【００３６】
図８Ａ−８Ｃは、最小反復単位の他の実施形態を示す。図８Ａは、１組の２５個の個々のフィルタがＭ行Ｎ列に配置されたＭＲＵ８００の実施形態を示し、この実施形態では、Ｍ＝Ｎ＝５であるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮがそれより大きな値又は小さな値を有してもよく、且つ同じ値を有する必要はない（例えば、図９−１０を参照）。
【００３７】
ＭＲＵ９００内の２５個の個々のフィルタは、５つの異なるスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ５を含み、それらは、ＭＲＵ内の少なくとも２つの方向が５つのスペクトル光応答全部を含むようにＭＲＵ８００に配置され、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。ＭＲＵ内の４つの方向は、５つのスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ５全部を含み、図８Ａにライトグレーの線で示すように、ＭＲＵ８００において、各行及び各列は、主要及び副次的対角線と同様に、各スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ５の発生を含む。その結果、図８Ａに示すパターンは、ラテン方格を形成する。
【００３８】
図８Ｂは、個々のフィルタがＭＲＵ８００と同様に配置されるが、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ５の特定の指定をもつＭＲＵ８２５の一実施形態を示す。ＭＲＵ８２５において、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答Ｘ及びＺ、から選択される。ＭＲＵ８２５では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、Ｓ４がスペクトル光応答Ｘ、そしてＳ５がスペクトル光応答Ｚであるように指定される。
【００３９】
図８Ｃは、ＭＲＵ８２５と同様のＭＲＵ８５０の実施形態を示し、主たる相違は、スペクトル光応答Ｓ１−Ｓ３がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）を含む原色セットから選択されることである。Ｓ４は、光応答Ｘであり続け、そしてＳ５は、スペクトル光応答Ｚであり続け、上述したように、Ｘ及びＺの各々は、付加的なカラー光応答であるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である。
【００４０】
図９は、長方形（非方形）の最小反復単位９００の一実施形態を示す。ＭＲＵ９００は、１組の３２個の個々のフィルタがＭ行及びＮ列に配置されたものであり、この実施形態では、Ｍ＝４及びＮ＝８であるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮの両方がそれより大きな値又は小さな値を有する。ＭＲＵ９００は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答Ｘ、から選択された４つのスペクトル光応答Ｓ１−Ｓ４を含む。ここに例示する実施形態では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、そしてＳ４がスペクトル光応答Ｘであるように指定される。他の実施形態では、光応答は、シアン、マゼンタ及びイエローのような他の原色セットから選択される。
【００４１】
ＭがＮの整数倍であるか又はその逆である長方形のＭＲＵでは、ＭＲＵを整数個のＭ×Ｍ又はＮ×Ｎセルに分割することができる。例えば、ＭＲＵ９００は、１６個のフィルタの２つの４×４セル（即ち、２つのＭ×Ｍセル）に分割することができる。各セルの１６個の個々のフィルタは、セル内の少なくとも２つの方向が４つのスペクトル光応答全部を含むようにセルに配置された４つの異なるスペクトル光応答を含み、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。ＭＲＵ９００において、ＭＲＵの各セル内の３つの方向は、４つのスペクトル光応答全部を含み、図９にライトグレーの線で示すように、各セルにおいて、各列は、主要及び副次的対角線と同様に、各スペクトル光応答の発生を含む。
【００４２】
図１０は、長方形（非方形）の最小反復単位（ＭＲＵ）１０００の一実施形態を示す。ＭＲＵ１０００は、１組の３２個の個々のフィルタがＭ行及びＮ列に配置されたもので、この実施形態では、Ｍ＝４及びＮ＝８であるが、他の実施形態では、Ｍ及びＮの両方がそれより大きな値又は小さな値を有する。ＭＲＵ１０００は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を含む原色セット、及び付加的なカラーであるか、又はパンクロ（即ち透明又はカラーレス）、赤外線、紫外線又はＸ線のような非カラー又は非可視光応答である付加的な光応答Ｘ、から選択された４つのスペクトル光応答を含む。ここに例示する実施形態では、スペクトル光応答は、Ｓ１が赤、Ｓ２が緑、Ｓ３が青、そしてＳ４がスペクトル光応答Ｘであるように指定される。他の実施形態では、光応答は、シアン、マゼンタ及びイエローのような他の原色セットから選択される。
【００４３】
ＭがＮの整数倍であるか又はその逆である長方形のＭＲＵでは、ＭＲＵを整数個のＭ×Ｍ又はＮ×Ｎセルに分割することができる。例えば、ＭＲＵ１０００は、１６個のフィルタの２つの４×４セル（即ち、２つのＭ×Ｍセル）に分割することができる。ＭＲＵ１０００の各セルの１６個の個々のフィルタは、セル内の少なくとも２つの方向が４つのスペクトル光応答全部を含むようにセルに配置された４つの異なるスペクトル光応答を含み、少なくとも２つの方向は、行方向、列方向、主要対角線方向、及び副次的対角線方向から選択される。ＭＲＵ１０００において、ＭＲＵの各セル内の３つの方向は、４つのスペクトル光応答全部を含み、図１０にライトグレーの線で示すように、各セルにおいて、各行は、主要及び副次的対角線と同様に、各スペクトル光応答の発生を含む。
【００４４】
図１１は、部分的カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）１１００の一実施形態を示す。ＣＦＡ１１００は、ほとんどの実際的な画像センサにおいて、完全なＣＦＡは、図示されたものより実質的に大きく、完全なＣＦＡを図面に示すことが実際的でないため、「部分的」と述べる。それでも、部分的ＣＦＡ１１００の特性に関して以下に述べることは、完全なＣＦＡの真実である。
【００４５】
部分的ＣＦＡ１１００は、３行３列のＭＲＵのアレイにおいて一緒にタイル化された９個のＭＲＵ５２５で形成される（例えば、図３Ａに示すように）。ＣＦＡ１１００は、対角線特性を有するＭＲＵ、即ち主要対角線、副次的対角線、又はその両方に沿って全てのスペクトル光特性が見出されるＭＲＵ、から形成されるＣＦＡの特性を示す。又、主要対角線に沿って全ての光応答を伴うＭＲＵをタイル化することにより形成されるＣＦＡは、その主要対角線に沿って、及び個々のフィルタの数が少なくともスペクトル光応答の数に等しい全ての主要短対角線に沿って、全てのスペクトル光応答を有する。副次的対角線に沿って全ての光応答を伴うＭＲＵについても同じことが言え、即ちＣＦＡの副次的対角線に沿って、及び個々のフィルタの数が少なくともスペクトル光応答の数に等しい副次的短対角線に沿って、全てのスペクトル光応答が見出される。
【００４６】
ここに例示する実施形態では、ＣＦＡ１１００は、４つのスペクトル光応答を有すると共にその主要及び副次的の両対角線に沿って全ての光応答を有するＭＲＵ５２５から形成される。図１１Ａに仄かなグレーの線で示したように、得られるＣＦＡ１１００は、その主要対角線及び４つ以上のフィルタを伴う全ての主要短対角線に全ての光応答を有する。又、図１１Ｂにおいて明らかなように、ＣＦＡ１１００は、副次的対角線及び４つ以上のフィルタを伴う全ての副次的短対角線に全ての光応答を有する。
【００４７】
図１２は、部分的カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）１２００の一実施形態を示す。ＣＦＡ１２００は、ほとんどの実際的な画像センサにおいて、完全なＣＦＡは、図示されたものより実質的に大きく、完全なＣＦＡを図面に示すことが実際的でないため、「部分的」と述べる。それでも、部分的ＣＦＡ１２００の特性に関して以下に述べることは、完全なＣＦＡの真実である。
【００４８】
部分的ＣＦＡ１２００は、３行４列のＭＲＵのアレイにおいて一緒にタイル化された９個のＭＲＵ９００で形成される（例えば、図３Ａに示すように）。ＣＦＡ１２００は、対角線特性を有するセルへと分割できる長方形ＭＲＵ、即ちセルの主要対角線、セルの副次的対角線又はその両方に沿って全てのスペクトル光特性が見出されるセルを伴うＭＲＵ、から形成されるＣＦＡの特性を示す。又、主要対角線に沿って全ての光応答を有するセルへと分割されるＭＲＵをタイル化することにより形成されるＣＦＡは、その主要対角線に沿って、及び個々のフィルタの数が少なくともスペクトル光応答の数に等しい全ての主要短対角線に沿って、全てのスペクトル光応答を有する。対応的に、副次的対角線に沿って全ての光応答を有するセルへと分割されるＭＲＵについても同じことが言え、即ちＣＦＡの副次的対角線に沿って、及び個々のフィルタの数が少なくともスペクトル光応答の数に等しい副次的短対角線に沿って、全てのスペクトル応答が見出される。
【００４９】
ここに例示する実施形態では、ＣＦＡ１２００は、ＭＲＵ９００をタイル化することにより形成される。ＭＲＵ９００は、４つの光応答を伴う４×８の長方形ＭＲＵである。ＭＲＵは、２つの４×４セルに分割され、その各々は、その主要及び副次的対角線の両方に沿って４つのスペクトル光応答を全て有する。図１２に仄かなグレーの線で示すように、ＣＦＡ１２００は、その主要対角線及び４つ以上のフィルタを伴う全ての主要短対角線に全ての光応答を有する。又、図１２において明らかなように、ＣＦＡ１２００は、副次的対角線及び４つ以上のフィルタを伴う全ての副次的短対角線に全ての光応答を有する。
【００５０】
要約書に述べることも含めて本発明のここに例示する実施形態の前記説明は、余すところのないものでもないし、本発明を前記開示形態に限定するものでもない。本発明の特定の実施形態及び実施例は、例示の目的でここに述べるが、当業者であれば、種々の同等の変更が本発明の範囲内で可能である。それらの変更は、前記詳細な説明に鑑み、本発明に対してなすことができる。
【００５１】
特許請求の範囲で使用する用語は、本発明をここに開示した実施形態に限定するものと解釈されてはならない。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって完全に決定されねばならない。
【符号の説明】
【００５２】
１００：相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサ
１０５：カラーピクセルアレイ
１１５：機能ロジック
１２０：制御回路
１７０：読み出し回路
２００：前側照明（ＦＳＩ）ピクセル
２０１：カラーフィルタアレイ
２０２：基板
２０３、２０５：カラーフィルタ
２０４：光感知エリア
２０６：マイクロレンズ
２５０：後側照明（ＢＳＩ）ピクセル
３００：カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）
３０２：最小反復単位（ＭＲＵ）
４００、４２５、４５０：ＭＲＵ
５００、５２５、５５０：ＭＲＵ
６００、６２５、６５０：ＭＲＵ
７００、７２５、７５０：ＭＲＵ
８００、８２５、８５０：ＭＲＵ
９００、１０００：ＭＲＵ
１１００、１２００：部分的カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2017017692.tif 000011
【図５Ｂ】
2017017692.tif 000012
【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2017017692.tif 000014
【図６Ｂ】
2017017692.tif 000015
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2017017692.tif 000017
【図７Ｂ】
2017017692.tif 000018
【図７Ｃ】
2017017692.tif 000019
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2017017692.tif 000021
【図８Ｃ】
2017017692.tif 000022
【図９】
2017017692.tif 000023
【図１０】
2017017692.tif 000024
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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