KR20110084367A - 촬상 장치 - Google Patents
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Abstract
미러(1a)는 시안(cyan)광(Cy)을 투과하고 R광을 반사하며, 미러(1d)는 황색광(Ye)을 투과하고 B광을 반사한다. 미러(1a, 1d)는 투광성 부재(3) 내에 배치되어 있다. 미러(1a, 1d)는, 그것들에 의한 반사광이 투광성 부재(3)와 공기의 계면에서 반사하여, 인접의 광감지 셀에 각각 입사하도록 경사해 있다. 광감지 셀(2a)은 미러(1a)를 투과한 광을 받고, 광감지 셀(2d)은 미러(1d)를 투과한 광을 받는다. 광감지 셀(2b, 2c) 상에는 미러가 배치되지 않는다. 광감지 셀(2b)은 직접광과 미러(1a)에서 반사된 광을 받고, 광감지 셀(2c)은 직접광과 미러(1d)에서 반사된 광을 받는다. 각 광감지 셀로부터의 출력 신호로부터 연산에 의해 색정보를 얻는다.
Description
본 발명은 촬상 장치의 촬상 소자 구조에 관한 것이다.
최근, CCD나 CMOS등의 고체 촬상 소자(이하, 「촬상 소자」라고 칭하는 경우가 있음)를 이용한 디지털 카메라나 디지털 영화의 고기능화, 고성능화로 눈을 돌리고 있다. 특히 반도체 제조 기술의 진보에 의해, 고체 촬상 소자에 있어서의 화소 구조의 미세화가 진행되고 있다. 그 결과, 고체 촬상 소자의 화소 및 구동 회로의 고집적화가 도모되어 왔다. 이 때문에, 얼마 안되는 시간 동안에 촬상 소자의 화소수가 100만 화소로부터 1000만 화소로 현저히 증가하였다. 한편, 촬상 소자의 다화소화에 따라, 1화소가 받는 광의 양(광량)이 저하되어 왔기 때문에, 카메라 감도가 저하된다고 하는 문제가 일어나고 있다.
또한 통상의 컬러 카메라에서는, 촬상 소자의 각 광감지부 위에 안료를 색소로 하는 감색형의 색필터를 배치하고 있기 때문에, 광이용율은 꽤 낮다. 예컨대, 적색(R) 1화소, 녹색(G) 2화소, 청색(B) 1화소를 기본 구성으로 한 베이어형의 색필터에서는, R필터는 R광을 투과시키고, G광, B광을 흡수한다. G필터는 G광을 투과시키고, R광, B광을 흡수한다. B필터는 B광을 투과시키고, R광, G광을 흡수한다. 즉, 각 색필터를 투과하는 광은 RGB 3색 중 1색이며, 그 밖의 2색은 색필터에 흡수되기 때문에, 이용되는 광은 색필터에 입사하는 가시광의 약 1/3이다.
감도 저하의 문제를 해결하기 위해서, 촬상 소자의 수광부에 마이크로 렌즈 어레이를 부착하여, 수광량을 늘리는 수법이 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 이 수법에 의하면, 마이크로 렌즈에서 집광함으로써, 실질적으로 광개구율을 향상시킬 수 있다. 이 수법은 현재 대부분의 고체 촬상 소자에 이용되고 있다. 이 수법을 이용하면, 실질적인 개구율은 향상하지만, 색필터에 의한 광이용율 저하의 문제를 해결하는 것은 아니다.
그래서, 광이용율 저하와 감도 저하의 문제를 동시에 해결하는 방법으로서, 다이클로익 미러와 마이크로 렌즈를 조합하여, 광을 최대한 받아들이는 구조를 갖는 고체 촬상 장치가 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 이 장치는, 광을 흡수하지 않고 특정 파장역의 광을 선택적으로 투과시키고 다른 파장역의 광을 반사하는 복수의 다이클로익 미러를 이용하고 있다. 각 다이클로익 미러는, 필요한 광만을 선택하여, 대응하는 광감지부에 입사시키고, 그 밖의 광은 투과시키는 것이다. 도 10에 특허 문헌 2에 개시된 촬상 소자의 단면도를 나타낸다.
도 10에 나타내어지는 촬상 소자에 의하면, 집광 마이크로 렌즈(11)에 입사한 광은, 내부 렌즈(12)에 의해서 광속이 조정된 후, 제 1 다이클로익 미러(13)에 입사한다. 제 1 다이클로익 미러(13)는, 적색(R)의 광을 투과시키지만, 그 밖의 색의 광은 반사한다. 제 1 다이클로익 미러(13)를 투과한 광은, 바로 아래의 광감지 셀(23)에 입사한다. 제 1 다이클로익 미러(13)에 의해 반사된 광은, 인접하는 제 2 다이클로익 미러(14)에 입사한다. 제 2 다이클로익 미러(14)는, 녹색(G)의 광을 반사하고, 청색(B)의 광을 투과한다. 제 2 다이클로익 미러(14)에 의해 반사된 녹색의 광은, 그 바로 아래의 광감지 셀(24)에 입사한다. 제 2 다이클로익 미러(14)를 투과한 청색의 광은, 제 3 다이클로익 미러(15)에 의해 반사되어, 그 바로 아래의 광감지 셀(25)에 입사한다. 도 10에 도시되는 촬상 소자에 의하면, 집광 마이크로 렌즈(11)에 입사한 가시광은, 색필터에 의해서 흡수되지 않고, 그 RGB의 각 성분이 3개의 광감지 셀에 의해서 손실 없이 검출된다.
마찬가지로, 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4에도 광의 반사와 투과를 이용하여 광의 이용율을 높인 기술이 개시되어 있다. 도 11(a)는, 특허 문헌 3에 개시된 2관식 컬러 카메라의 다이클로익 프리즘을 나타내고 있다. 도 11(b)는, 특허 문헌 4에 개시된 3관식 컬러 카메라의 다이클로익 프리즘을 나타내고 있다. 도 11(a)에 나타내어지는 다이클로익 프리즘(21)은 입사광을 G광 이외(RㆍB광)와 G광으로 분리한다. 도 11(b)에 나타내어지는 다이클로익 프리즘(22)은 입사광을 R광, G광, B광으로 분리한다.
특허 문헌 2, 3, 4에 개시되어 있는 촬상 장치에서는, 특정 파장역의 광을 선택적으로 투과하고, 그 밖의 파장역의 광을 흡수하는 색필터를 이용하지 않는다. 그 대신에, 특정 파장역의 광을 선택적으로 투과/반사하는 광학 소자를 이용하고 있는 점에서 특허 문헌 2, 3, 4는 공통적이다. 이러한 색분리 기능을 구비한 광학 소자를 이용함으로써, 광의 이용율을 대폭 높이고 있다.
그러나, 특허 문헌 2, 3, 4에 개시되어 있는 촬상 장치에서는, 이용하는 광학 소자의 수만큼, 또는 분리하는 색의 수만큼 광감지 셀을 마련할 필요가 있다. 예컨대 적색, 녹색, 청색의 광을 검출하기 위해서는, 광감지 셀의 수를, 종래의 색필터를 이용한 경우의 광감지 셀의 수와 비교해서 3배로 늘릴 필요가 있다.
이상의 기술에 대하여, 광의 손실은 일부 발생하지만, 다이클로익 미러와 반사를 이용하여 광의 이용율을 높이는 기술이 특허 문헌 5에 나타내어져 있다. 도 12는 상기 기술을 이용한 촬상 소자의 단면도의 일부를 나타낸 것이다. 도 12에 도시되는 바와 같이, 투광성의 수지(31) 내에 다이클로익 미러(32, 33)가 배치된다. 다이클로익 미러(32)는 G광을 투과시키고, R광, B광을 반사한다. 다이클로익 미러(33)는 R광을 투과시키고, G광, B광을 반사한다.
이러한 구성에 의하면, B광은 광감지부에서 수광할 수 없지만, R광, G광은 이하의 원리로 모두 검출할 수 있다. 먼저 R광이 다이클로익 미러(32, 33)에 입사하면, 다이클로익 미러(32)에서는 반사하고, 또한 투광성의 수지(31)와 공기의 계면에서 전반사하여, 다이클로익 미러(33)에 입사한다. 다이클로익 미러(33)에 입사한 모든 R광은, R광 투과의 유기 색소 필터(35), 마이크로 렌즈(36)를 통해서, 광의 일부는 금속층(37)에서 반사하지만, 거의 모두 광감지부에 입사한다. 또한, G광이 다이클로익 미러(32, 33)에 입사하면, 다이클로익 미러(33)에서는 반사하고, 또한 투광성의 수지(31)와 공기의 계면에서 전반사하여, 다이클로익 미러(32)에 입사한다. 다이클로익 미러(32)에 입사한 모든 G광은, G광 투과의 유기 색소 필터(34), 마이크로 렌즈(36)를 통해서, 마찬가지로 거의 손실 없이 광감지부에 입사한다.
상기의 원리에 의해, 특허 문헌 5에 나타내어진 기술에서는, RGB광 중 1색은 손실하지만 2색은 거의 손실 없게 수광할 수 있다. 이 때문에, RGB 3색분의 광감지부를 배치할 필요가 없다. 여기서 유기 색소 필터만으로 구성된 촬상 소자와 비교하면, 유기 색소 필터 이용의 경우가 광이용율 1/3에 대하여, 이 기술에서는 광이용율 2/3로서, 감도가 2배로 향상하게 된다. 그러나, 이 기술에서도, 3색 중 1색은 손실하게 되기 때문에, 광이용율을 100%로는 할 수 없다고 하는 과제가 남는다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 소화 제59-90467호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-151933호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공고 소화 제59-42282호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 공개 평성 제6-6646호 공보
특허 문헌 5: 일본 특허 공개 제2003-78917호 공보
종래 기술에서는, 광흡수 타입의 색필터를 이용하면, 대폭 광감지 셀을 늘리지 않게 되지만, 광이용율이 낮다. 또한, 다이클로익 미러나 다이클로익 프리즘을 이용하면, 광이용율은 높지만, 광감지 셀의 수를 대폭 늘려야 한다. 또한, 다이클로익 미러와 반사를 이용하는 특허 문헌 5에서 개시된 종래 기술에서는, 3색 중 1색의 광손실이 발생한다.
본 발명은 다이클로익 미러를 이용하여, 광감지 셀을 대폭 늘리지 않고, 광손실이 거의 발생하지 않는 컬러화를 포함한 촬상 기술을 제공한다. 또한 본 발명은 가시광뿐만 아니라 적외선이나 편광의 분리도 가능하게 한다.
본 발명의 촬상 장치는, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상(像)을 형성하는 광학계와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 영상 신호 처리부를 구비하는 촬상 장치로서, 상기 촬상 소자는, 상기 촬상면 상에 배열된 복수의 단위 요소를 구비하고, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 1 광감지 셀과, 제 2 광감지 셀과, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되고, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러를 갖고, 상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며, 상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재와의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재와의 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 1 화소 신호와 상기 제 2 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서, 상기 복수의 단위 요소의 각각에 입사한 광선 중, 상기 제 1 파장역의 광선의 양에 관한 정보를 출력한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 복수의 단위 요소의 각각에 포함되는 투광성 부재는, 상기 촬상면 상에 마련된 투명층의 일부이다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 투광성 부재는 상기 경계면에서 공기와 접해 있다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 2 광감지 셀은 상기 제 1 광감지 셀에 인접해 있다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 전반사된다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 복수의 단위 요소 중, 상기 촬상면의 중심에 위치하는 단위 요소에 포함되는 상기 제 1 미러의 형상 및 상기 제 1 광감지 셀에 대한 상대 위치의 적어도 한쪽은, 상기 복수의 단위 요소 중, 상기 촬상면의 주변에 위치하는 단위 요소에 포함되는 상기 제 1 미러의 형상 및 상기 제 1 광감지 셀에 대한 상대 위치의 적어도 한쪽과 상이하다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 파장역은 적외선의 파장역에 상당한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 3 광감지 셀과, 제 4 광감지 셀과, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 4 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 미러를 더 갖고, 상기 제 2 미러는, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역 이외의 광선을 투과시키며, 상기 제 2 미러에서 반사된 상기 제 2 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역 이외의 광선은, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 3 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 2 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러 및 제 2 미러 중 어느 하나도 사이에 두지 않고서 상기 제 3 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 출력하고, 상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 출력하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호와 상기 제 4 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 상기 복수의 단위 요소가 받은 광선 중, 적어도 상기 제 2 파장역의 광선의 양에 관한 정보를 출력한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 4 광감지 셀은 상기 제 3 광감지 셀에 인접해 있다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 3 광감지 셀은 상기 제 1 광감지 셀에 인접하게 배치되고, 상기 제 4 광감지 셀은 상기 제 2 광감지 셀에 인접하게 배치되어 있다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 광감지 셀, 상기 제 2 광감지 셀, 상기 제 3 광감지 셀, 및 상기 제 4 광감지 셀은 1차원 형상으로 늘어서서 배치되어 있다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 파장역은 적색의 파장역에 상당하고, 상기 제 2 파장역은 청색의 파장역에 상당한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 광감지 셀, 상기 제 2 광감지 셀, 상기 제 3 광감지 셀, 상기 제 4 광감지 셀의 전부가 적어도 녹색의 파장역의 광선을 받도록, 상기 제 1 미러와 상기 제 2 미러가 배치되어 있다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 2 광감지 셀은, 제 1 광전 변환부와 제 2 광전 변환부를 갖고, 상기 제 1 광전 변환부는, 상기 제 1 광전 변환부가 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 생성하고, 상기 제 2 광전 변환부는, 상기 제 2 광전 변환부가 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 생성한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 파장역은 적색의 파장역 및 청색의 파장역에 상당하고, 상기 제 1 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 적색의 파장역 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 적어도 청색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 3 화소 신호를 생성하고, 상기 제 2 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 적색의 파장역 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 적어도 적색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 4 화소 신호를 생성하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호 및 상기 제 4 화소 신호를 이용한 차분 연산을 포함하는 처리에 의해 색정보를 출력한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 제 1 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 적색의 파장역 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 녹색의 파장역의 광선의 2분의 1과 청색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 3 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 적색 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 녹색의 파장역의 광선의 2분의 1과 적색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 4 화소 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 촬상 장치는, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상을 형성하는 광학계와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 영상 신호 처리부를 구비하는 촬상 장치로서, 상기 촬상 소자는, 제 1 방향으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하고, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 1 광감지 셀과, 제 2 광감지 셀과, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 2 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 미러를 갖고, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 1 방향에 평행한 방향을 따라서 배치되고, 상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며, 상기 제 2 미러는, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역의 광선을 투과하고, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역 이외의 광선을 반사시키며, 상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 2 미러에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 인접하는 유닛의 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선은, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선과, 인접하는 상기 제 2 미러에서 반사되고 상기 경계면에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러에서 반사되고 상기 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 1 화소 신호와 상기 제 2 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 색정보를 출력한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 3 광감지 셀과, 제 4 광감지 셀과, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 3 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 3 미러와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 4 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 4 미러를 더 갖고, 상기 제 3 광감지 셀 및 상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 1 방향에 평행한 방향을 따라서 배치되고, 상기 제 3 미러는, 상기 제 3 미러에 입사한 광에 포함되는 제 3 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 3 미러에 입사한 광에 포함되는 제 3 파장역 이외의 광선을 투과시키며, 상기 제 4 미러는, 상기 제 4 미러에 입사한 광에 포함되는 제 4 파장역의 광선을 투과하고, 상기 제 4 미러에 입사한 광에 포함되는 제 4 파장역 이외의 광선을 반사시키며, 상기 제 3 미러에서 반사된 상기 제 3 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 3 미러를 투과한 상기 제 3 파장역 이외의 광선은, 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 4 미러에서 반사된 상기 제 4 파장역 이외의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 인접하는 단위 요소의 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 4 미러를 투과한 상기 제 4 파장역의 광선은, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 3 광감지 셀은, 상기 제 3 미러를 투과한 상기 제 3 파장역 이외의 광선과, 인접하는 상기 제 4 미러 및 상기 경계면에서 반사된 상기 제 4 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 출력하고, 상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 4 미러를 투과한 상기 제 4 파장역의 광선과, 상기 제 3 미러 및 상기 경계면에서 반사된 상기 제 3 파장역의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 출력하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호와 상기 제 4 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 상기 색정보와는 상이한 색정보를 출력한다.
본 발명의 다른 촬상 장치는, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상을 형성하는 광학계와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 영상 신호 처리부를 구비하는 촬상 장치로서, 상기 촬상 소자는, 2차원 형상으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하고, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 1 광감지 셀과, 제 2 광감지 셀과, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 편광 미러를 갖고, 상기 제 1 편광 미러는, 상기 제 1 편광 미러에 입사한 광 중, 제 1 편광 성분을 투과시키고, 상기 제 1 편광 성분에 직교하는 제 2 편광 성분을 반사하며, 상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 편광 미러에서 반사된 상기 제 2 편광 성분은, 상기 투광성 부재와 다른 부재와의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재와의 경계면에서 반사된 상기 제 2 편광 성분의 광선과, 상기 제 1 편광 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 1 화소 신호와 상기 제 2 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 편광 정보를 출력한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 3 광감지 셀과, 제 4 광감지 셀과, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 4 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 편광 미러를 더 갖고, 상기 제 2 편광 미러는, 상기 제 2 편광 미러에 입사한 광 중, 상기 제 1 편광 성분에 대하여 45도의 각도를 이루는 제 3 편광 성분을 투과시키고, 상기 제 3 편광 성분에 직교하는 제 4 편광 성분을 반사하며, 상기 제 2 편광 미러를 투과한 상기 제 3 편광 성분은, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 2 편광 미러에서 반사된 상기 제 4 편광 성분은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 2 편광 미러를 투과한 상기 제 3 편광 성분의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 출력하고, 상기 제 3 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 4 편광 성분의 광선과, 상기 제 1 편광 미러 및 상기 제 2 편광 미러 중 어느 하나도 사이에 두지 않고서 상기 제 3 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 출력하고, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호와 상기 제 4 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 상기 편광 정보와는 상이한 편광 정보를 출력한다.
본 발명의 촬상 소자는, 2차원 형상으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하는 촬상 소자로서, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 1 광감지 셀과, 제 2 광감지 셀과, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러를 갖고, 상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며, 상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 촬상 소자는, 제 1 방향으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하는 촬상 소자로서, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 1 광감지 셀과, 제 2 광감지 셀과, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 2 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 미러를 갖고, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 1 방향에 평행한 방향을 따라서 배치되고, 상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며, 상기 제 2 미러는, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역의 광선을 투과하고, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역 이외의 광선을 반사시키며, 상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 2 미러에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 인접하는 유닛의 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선은, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선과, 인접하는 상기 제 2 미러에서 반사되어 상기 경계면에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러에서 반사되어 상기 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 촬상 소자는, 2차원 형상으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하는 촬상 소자로서, 상기 복수의 단위 요소의 각각은, 제 1 광감지 셀과, 제 2 광감지 셀과, 상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와, 상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 편광 미러를 갖고, 상기 제 1 편광 미러는, 상기 제 1 편광 미러에 입사한 광 중, 제 1 편광 성분을 투과시키고, 상기 제 1 편광 성분에 직교하는 제 2 편광 성분을 반사하며, 상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 편광 미러에서 반사된 상기 제 2 편광 성분은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고, 상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 2 편광 성분의 광선과, 상기 제 1 편광 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력한다.
본 발명의 촬상 장치에 의하면, 촬상면 상의 투광성 부재 내에 마련된 미러에 입사한 광선은, 미러에서 반사되는 제 1 광선과, 미러를 투과하는 제 2 광선으로 나누어진다. 제 1 광선은 제 1 광감지 셀에 입사하고, 제 2 광선은 제 2 광감지 셀에 입사한다. 2개의 광감지 셀로부터 출력되는 신호의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해, 제 1 광선의 양 및 제 2 광선의 양을 얻을 수 있다. 그 때문에, 광을 흡수하는 컬러 필터가 불필요하고, 광이용율을 높게 할 수 있다. 또한, RGB 3색을 얻기 위해서 본 발명을 이용한 경우, 종래 기술과 비교해서 광감지 셀의 수를 적게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 촬상 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 실시형태 1에 있어서의 렌즈 및 촬상 소자를 나타내는 사시도,
도 3(a)는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 실시형태 1에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 AA'선 단면도, (c)는 실시형태 1에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 BB'선 단면도,
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 1행 4열을 기본 구성으로 하는 경우의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 배열을 나타내는 단면도,
도 5는 각 광감지 셀에 대응하여 다이클로익 미러를 배치하고, 원색의 광과 보색의 광을 각각 수광하는 촬상 소자의 단면도,
도 6(a)는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 실시형태 2에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 CC'선 단면도,
도 7(a)는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 실시형태 3에 있어서의 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 AA'선 단면도,
도 8(a)는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 편광 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 편광 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 AA'선 단면도, (c)는 편광 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 BB'선 단면도,
도 9는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 각 광감지 셀에 입사하는 광의 편광 상태를 나타내는 평면도,
도 10은 마이크로렌즈와 다이클로익 미러를 이용한 종래의 고체 촬상 소자의 단면도,
도 11(a)는 2관식 컬러 카메라의 광학 프리즘의 외형도, (b)는 종래의 3판식 컬러 카메라의 광학 프리즘의 외형도,
도 12는 다이클로익 미러 및 반사를 이용하여 광의 이용율을 높인 종래의 고체 촬상 소자의 단면도.
도 2는 실시형태 1에 있어서의 렌즈 및 촬상 소자를 나타내는 사시도,
도 3(a)는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 실시형태 1에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 AA'선 단면도, (c)는 실시형태 1에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 BB'선 단면도,
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 1행 4열을 기본 구성으로 하는 경우의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 배열을 나타내는 단면도,
도 5는 각 광감지 셀에 대응하여 다이클로익 미러를 배치하고, 원색의 광과 보색의 광을 각각 수광하는 촬상 소자의 단면도,
도 6(a)는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 실시형태 2에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 CC'선 단면도,
도 7(a)는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 실시형태 3에 있어서의 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 AA'선 단면도,
도 8(a)는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 편광 미러 및 광감지 셀의 기본 구성을 나타내는 평면도, (b)는 편광 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 AA'선 단면도, (c)는 편광 미러 및 광감지 셀의 기본 구성의 BB'선 단면도,
도 9는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 각 광감지 셀에 입사하는 광의 편광 상태를 나타내는 평면도,
도 10은 마이크로렌즈와 다이클로익 미러를 이용한 종래의 고체 촬상 소자의 단면도,
도 11(a)는 2관식 컬러 카메라의 광학 프리즘의 외형도, (b)는 종래의 3판식 컬러 카메라의 광학 프리즘의 외형도,
도 12는 다이클로익 미러 및 반사를 이용하여 광의 이용율을 높인 종래의 고체 촬상 소자의 단면도.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 모든 도면에 걸쳐 공통되는 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 촬상 장치의 전체 구성을 나타내고 있다. 도 1에 도시되는 촬상 장치는 촬상부(100)와, 촬상부(100)로부터의 신호를 수신하여 영상 신호를 생성하는 영상 신호 처리부(200)를 구비하고 있다. 이하, 촬상부(100)와 영상 신호 처리부(200)의 구성과 동작을 설명한다.
촬상부(100)는 피사체를 결상하기 위한 렌즈(101)와, 광학판(102)과, 렌즈(101) 및 광학판(102)을 통해서 결상한 광정보를, 광전 변환에 의해 전기 신호로 변환하는 촬상 소자(103)와, 신호 발생 및 화소 신호 수신부(104)를 구비하고 있다. 여기서, 광학판(102)은, 화소 배열이 원인으로 발생하는 무아레(moire) 패턴을 저감하기 위한 수정(水晶) 로우 패스 필터에, 적외선을 제거하기 위한 적외 컷오프 필터를 합체시킨 것이다. 또한, 신호 발생 및 화소 신호 수신부(104)는, 촬상 소자(103)를 구동하기 위한 기본 신호를 발생함과 동시에, 촬상 소자(103)로부터의 신호를 수취하여, 영상 신호 처리부(200)에 송출한다.
영상 신호 처리부(200)는, 신호 발생 및 화소 신호 수신부(104)로부터 받은 신호를 기억하는 화상 메모리(201)와, 화상 메모리(201)로부터 판독한 데이터로부터 비디오 신호(고세밀 신호)를 생성하는 비디오 신호 생성부(202)와, 비디오 신호를 외부로 출력하는 인터페이스(IF)부(203)를 갖고 있다.
도 2는 렌즈(101)를 투과한 광이 촬상 소자(103)에 입사하는 형태를 모식적으로 나타내고 있다. 여기서, 촬상 소자(103)의 촬상면(103a)에는, 다수의 광감지 셀이 2차원적으로 배열되어 있다. 렌즈(101)에 의한 결상 및 상기 적외 컷오프 필터의 작용의 결과, 촬상면(103a)에는 가시광이 입사한다. 촬상면(103a)에 입사하는 광의 양(입사 광량)은 입사 위치에 따라 변화된다. 각각의 광감지 셀은 전형적으로는 포토다이오드이며, 광전 변환에 의해, 입사 광량에 따른 전기 신호(광전 변환 신호 또는 화소 신호)를 출력한다. 촬상 소자(103)는 전형적으로는 CCD 또는 CMOS 센서이며, 공지된 반도체 제조 기술에 의해서 제조된다. 본 실시형태에서는, 광감지 셀 어레이가 형성된 면에 대향하는 위치에 다이클로익 미러의 어레이가 마련되어 있다.
본 실시형태에서 바람직하게 이용되는 다이클로익 미러는, 굴절률이 상이한 유전체의 다층막에 의해서 형성되는 공지된 미러이다. 다이클로익 미러는 특정한 파장역의 광선을 반사하고, 다른 파장역의 광선을 투과시키는 특성을 갖는다.
본 실시형태의 촬상 소자에 의하면, RGB의 색필터를 이용하지 않고, 다이클로익 미러에 의한 광의 투과와 반사를 이용하여 컬러 화상 신호를 생성할 수 있게 된다. 본 실시형태에서는, 하나의 광감지 셀이 출력하는 신호에, 상이한 복수의 파장역의 광량에 대응하는 신호 성분이 중첩되어 있다. 하나의 광감지 셀이 출력하는 신호와 다른 광감지 셀이 출력하는 신호와의 연산에 의해, 필요한 색신호를 출력할 수 있다.
이하, 도 3(a)~(c)를 참조하면서, 본 실시형태의 촬상 소자(103)를 설명한다. 이하의 설명에서는, 적색, 녹색, 청색의 색을 각각 R, G, B로 나타낸다.
도 3(a)는 본 실시형태에 있어서의 다이클로익 미러 및 광감지 셀 어레이의 배치 관계를 나타내는 평면도이다. 도 3(b)는 도 3(a)의 AA'에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 3(c)는 도 3(a)의 BB'에 있어서의 단면도이다. 현실의 촬상 소자는, 다수의 광감지 셀이 행 및 열형상으로 배열된 광감지 셀 어레이를 구비하고 있다. 도 3(a)에서는 간단을 위해서, 2행 2열로 배열된 4개의 광감지 셀(2a~2d) 및 2개의 다이클로익 미러(1a, 1d)를 포함하는 기본 구성을 나타내고 있다.
다이클로익 미러(1a)는 광감지 셀(2a)을 덮도록 배치되고, 다이클로익 미러(1d)는 광감지 셀(2d)을 덮도록 배치된다. 광감지 셀(2a~2d)의 상부에는 투광성 부재(3)가 마련되어 있다. 투광성 부재(3)의 내부에 다이클로익 미러(1a, 1d)가 배치된다. 도 3(b), (c)에서는, 투광성 부재(3)는 광감지 셀 어레이 상에 하나의 층으로서 형성되어 있지만, 층으로서 형성되어 있을 필요는 없고, 기본 구성마다 분리되어 있어도 좋다. 투광성 부재(3)는 공기보다 굴절률이 높고, 가시광을 투과시키는 부재이면 무엇이든지 좋다.
다이클로익 미러(1a)는 입사광 중 시안(cyan)광(Cy=G+B)을 투과시키고, R광을 반사하는 특성을 갖고 있다. 또한, 다이클로익 미러(1d)는 입사광 중 옐로우광(Ye=R+G)을 투과시키고, B광을 반사하는 특성을 갖고 있다. 다이클로익 미러(1a)의 경사 각도는, 다이클로익 미러(1a)에서 반사된 광이 투광성 부재(3)와 공기의 경계면에서 반사되어, 인접하는 광감지 셀(2b)에 입사하도록 조정되어 있다. 마찬가지로, 다이클로익 미러(1d)의 경사 각도는, 다이클로익 미러(1d)에서 반사된 광이 투광성 부재(3)와 공기의 경계면에서 반사되어, 인접하는 광감지 셀(2c)에 입사하도록 조정되어 있다. 상기 경계면에서의 반사는 전반사인 것이 바람직하지만, 일부의 광이 경계면에서 투과했다고 해도 본 발명의 효과는 얻어진다.
이하, 도 3(b), (c)를 참조하면서, 각 광감지 셀이 받는 광과, 각 광감지 셀로부터 출력되는 광전 변환 신호를 설명한다.
도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 광감지 셀(2a)은 다이클로익 미러(1a)를 투과하는 시안광(Cy=G+B)을 받는다. 광감지 셀(2b)은 직접 입사하는 가시광(W=R+G+B)과 다이클로익 미러(1a)에서 반사된 광(R)을 받는다. 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 광감지 셀(2c)은 직접 입사하는 가시광(W=R+G+B)과 다이클로익 미러(1d)에서 반사된 광(B)을 받는다. 광감지 셀(2d)은 다이클로익 미러(1d)를 투과하는 옐로우광(Ye=R+G)을 받는다.
다음에, 각 광감지 셀로부터 출력되는 광전 변환 신호에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, R광, G광, B광에 의한 신호 성분을 각각 Rs, Gs, Bs로 나타낸다. 광감지 셀(2a)에는 입사광 중 G광 성분과 B광 성분이 입사하기 때문에, 광감지 셀(2a)로부터 출력되는 광전 변환 신호 S2a는, 이하의 식 1로 나타낼 수 있다.
마찬가지로, 광감지 셀(2b, 2c, 2d)이 각각 출력하는 광전 변환 신호 S2b, S2c, S2d는, 이하의 식2~4로 나타낼 수 있다.
이상의 식에 있어서, 2Rs 또는 2Bs는 Rs 또는 Bs의 신호의 2배의 양인 것을 나타내고 있다. 식1~4로부터, Rs, Gs, Bs를 구하는 것에 의해, 입사광에 포함되는 R, G, B 각 성분의 양을 얻을 수 있다.
여기서, 가시광의 신호를 Ws로 나타내면, Ws=Rs+Gs+Bs로 표시된다. 따라서, 식1~식4은 각각 이하의 식5~8로 리라이팅된다.
식5에 식6을 더함으로써 이하의 식9가 얻어진다. 또한, 식6으로부터 식5를 뺌으로써 이하의 식10이 얻어진다. 마찬가지로, 식7에 식8을 더함으로써 이하의 식11이 얻어지고, 식7로부터 식8을 뺌으로써 이하의 식12가 얻어진다.
또한, Ws로부터 Rs와 Bs를 뺌으로써, Gs도 얻을 수 있다. 이와 같이, S2a, S2b, S2c, S2d를 이용한 연산에 의해, 3개의 색정보 Rs, Gs, Bs와 2개의 휘도 정보 Ws를 광손실 없이 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태의 구조에서는, 각 광감지부에 입사하는 광에 관련하여, G광 성분이 모두 포함되어 있기 때문에, 화상 공간 상의 시감도(視感度) 특성이 좋다.
이와 같이 본 실시형태에 의하면, 2행 2열을 기본 구성으로 한 촬상 소자의 광감지 셀에 대응하여 2종류의 경사한 다이클로익 미러가 배치된다. 이에 의해, 다이클로익 미러의 바로 아래의 광감지 셀에는 시안광(Cy=G+B) 또는 옐로우광(Ye=R+G)이 입사한다. 그리고, 인접하는 광감지 셀에는 가시광(W=R+G+B) 및 R광, 또는 가시광(W=R+G+B) 및 B광이 입사한다. 그 결과, 각 광감지 셀로부터 출력되는 광전 변환 신호를 이용하여 가감산 처리를 실시함으로써, 손실 없이 RGB 3색의 정보가 얻어진다. 이와 같이, 본 실시형태의 촬상 장치에 의하면 종래에 없는 고감도의 성능이 얻어진다. 또한, 2개의 광감지 셀에 대하여 하나의 다이클로익 미러를 배치하기 때문에, 인접하는 광감지 셀에 다이클로익 미러에 의한 반사광이 입사하기 쉽다는 이점이 있다. 또한, 촬상 소자의 제작의 관점에서도, 화소(광감지 셀) 밀도에 비해서 다이클로익 미러의 밀도가 낮기 때문에, 다이클로익 미러를 배치하기 쉽다고 하는 이점도 있다.
본 실시형태에서는, G, B광을 투과하는 다이클로익 미러 및 R, G광을 투과하는 다이클로익 미러를 이용했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 가시광 W가 C1+C2+C3로 표시되고, C1의 보색을 C1～, C2의 보색을 C2～로 한 경우, 다이클로익 미러(1a)는 C1～을 투과시키고, 다이클로익 미러(1d)는 C2～을 투과시키는 것이면 좋다. 이와 같이 일반화하면, 광감지 셀(2a, 2b, 2c, 2d)의 각각의 수광 신호 S2a, S2b, S2c, S2d는 각각 이하의 식13~16으로 표시된다.
식14로부터 식13을 뺌으로써 2C1s가 얻어지고, 식15로부터 식16을 뺌으로써 2C1s, 2C2s가 얻어진다. 또한, 식13에 식14를 더함으로써 2Ws가 얻어진다. 또한 2Ws로부터 2C1s 및 2C2s를 뺌으로써 2C3s도 얻어진다. 이상과 같이, C1, C2, C3의 3색의 정보를 광손실 없이 얻을 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 도 3(a)에 도시되는 배치는 어디까지나 일례이며, 본 발명은 이 배열에 한정되지 않는다. 예컨대, 광감지 셀(2a과 2b)이 반대로 배치되어 있어도 좋고, 광감지 셀(2a과 2d)이 반대로 배치되어 있어도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 2종류의 다이클로익 미러를, 2행 2열을 기본 구성으로서 바둑판 형상으로 배열했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 4에 도시되는 바와 같이, 2종류의 다이클로익 미러를 행방향으로 교대로 나열하고, 1열을 간격으로 배열하더라도 그 효과에 변함은 없다. 또한, 광감지 셀(2a과 2b)은 반드시 인접해 있을 필요는 없고, 양자간에 다른 요소가 존재하고 있어도 본 발명의 효과는 얻어진다. 마찬가지로 광감지 셀(2c과 2d)은 반드시 인접해 있을 필요는 없다.
이상의 설명에 있어서, 본 발명의 실시형태 1에서는, 4개의 광감지 셀을 이용하여 RGB 3색을 광손실 없이 얻어지는 것을 나타내었다. 그러나, 본 발명의 촬상 소자의 기본 구성은 반드시 4개의 광감지 셀일 필요는 없다. RGB 중 1색만을 출력하기 위해서는, 2개의 셀과 하나의 다이클로익 미러를 포함하는 요소를 기본 구성으로 하면 충분하다. 예컨대, R광만을 분광하기 위해서는, 도 3(b)에서 도시되는 구성을 기본 구성으로 하면, R광의 정보를 손실 없이 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 2개의 광감지 셀에 하나의 다이클로익 미러가 배치되는 구조로 했지만, 본 발명은 이 구조에 한정되는 것은 아니다. 입사광을 소정의 색 C1의 광선과 그 보색 C1～의 광선으로 분리하는 다이클로익 미러를 이용하여, 각각의 광선이 상이한 2개의 광감지 셀에 입사할 수 있으면, 하나의 광감지 셀에 대응하여 하나의 다이클로익 미러를 배치하더라도 본 발명의 효과는 얻어진다. 인접하는 2개의 광감지 셀의 각각이 원색의 광과 보색의 광을 각각 수광하도록 배치되면, 적어도 3색의 신호를 얻을 수 있다. 도 5는 그 예를 나타내는 것이다. 도 5에서, 다이클로익 미러(1a)는 C1의 보색 C1～을 그 바로 아래의 광감지 셀(2a)에 입사시키고, C1을 인접한 광감지 셀(2b)에 입사시킨다. 한편, 다이클로익 미러(1b)는 C2를 그 바로 아래의 광감지 셀(2b)에 입사시키고, 보색 C2～을 인접한 광감지 셀(2a)에 입사시킨다. 이러한 구조에 의해, 광감지 셀(2a, 2b)의 수광 신호 S2a, S2b는, 각각 이하의 식17, 18로 나타낼 수 있다.
여기서, C1～s=C2s+C3s, C2～s=C1s+C3s인 것으로부터, 식17, 18은 각각 이하의 식19, 20과 같이 표현할 수 있다.
식19로부터 식20을 빼면 2C3s를 얻을 수 있다. 마찬가지의 방식으로 다이클로익 미러의 특성을 바꿔서 구성하면, 다른 2색도 얻을 수 있다. 도 5에 도시되는 구성을 채용한 경우도 광의 손실은 발생하지 않는다.
(실시형태 2)
다음에, 제 2 실시형태에 대해서 도 6(a), (b)를 이용해서 설명한다. 도 6(a)는 본 발명의 실시형태 2의 촬상 장치에 있어서의 촬상 소자의 다이클로익 미러 및 광감지 셀의 기본 배치를 나타내는 평면도이다. 도 6(b)는 도면 (a)에 있어서의 CC' 단면도이다.
본 실시형태의 촬상 소자는, 1행 2열을 기본 구성으로 하고, 각 기본 구성은 광감지 셀(2a, 2b)과, 광감지 셀(2a)에 대응하여 배치된 다이클로익 미러(1a)를 구비하고 있다. 본 실시형태는 광감지 셀(2b)이 2개의 광전 변환부(4a, 4b)를 갖고 있는 점이 실시형태 1과 상이하다. 광전 변환부(4a, 4b)는 각각 상이한 파장역의 광선을 받아서, 상이한 광전 변환 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 다이클로익 미러(1a)는 G광을 투과시키고, R광, B광을 반사시키는 특성을 갖고 있다. 다이클로익 미러(1a)는, 다이클로익 미러(1a)를 투과한 광이 광감지 셀(2a)에 입사하고, 다이클로익 미러(1a)에서 반사한 광이 인접의 광감지 셀(2b)에 입사하도록 경사해 있다. 광감지 셀(2b)은 촬상 소자의 깊이 방향으로 2개의 광전 변환부(4a, 4b)를 갖고, 다이클로익 미러(1a)의 반사광과 직접광을 받는다. 본 실시형태의 촬상 소자는 실리콘으로 되어 있기 때문에, 실리콘의 광흡수 특성을 기초로, 상부에 위치하는 광전 변환부(4a)가 G광의 1/2와 B광을 수광하고, 하부에 위치하는 광전 변환부(4b)가 R광과 G광의 1/2을 수광하도록 광감지 셀(2b)은 배치되어 있다.
상기의 구성에 의해, 광감지부(2a)에는 G광이 입사하고, 이하의 식21로 표시되는 광전 변환 신호 S2a가 얻어진다.
또한, 광전 변환부(4a)는 다이클로익 미러(1a)를 사이에 두지 않고서 입사하는 광 중, G광의 1/2과 B광을 받음과 동시에, 다이클로익 미러(1a)로부터의 반사광 (R+B) 중, 주로 B광을 받는다. 한편, 광전 변환부(4b)는 다이클로익 미러(1a)를 사이에 두지 않고서 입사하는 광 중, G광의 1/2과 R광을 받음과 동시에, 다이클로익 미러(1a)에서의 반사광 (R+B) 중, 주로 R광을 받는다. 그 결과, 광전 변환부(4a, 4b)로부터 각각 출력되는 광전 변환 신호(S4a, S4b)는 각각 이하의 식22, 23으로 표시된다.
식21로 표시되는 S2a는 그대로 G신호로서 이용할 수 있다. 식22로 표시되는 S4a로부터 S2a/2를 빼면, B신호 2Bs가 얻어진다. 마찬가지로, 식23으로 표시되는 S4b로부터 S2a/2를 빼면, R신호 2Rs가 얻어진다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태의 촬상 소자에 의하면, 광의 손실 없이 RGB 신호가 얻어진다.
(실시형태 3)
다음에 제 3 실시형태에 대해서 도 7(a), (b)를 참조하면서 설명한다. 통상의 카메라에서는 적외 컷오프 필터를 이용하여 가시광을 받는다. 반대로 적외선 카메라에서는 적외선을 투과시키는 필터를 이용하여 적외선을 받는다. 본 실시형태의 촬상 장치에 의하면, 적외 컷오프 필터를 이용하지 않고서 가시광 및 적외선의 양쪽을 촬상면이 받는 카메라를 실현할 수 있다. 본 실시형태에서는, 적외선을 반사하고, 가시광을 투과시키는 미러를 이용한다. 그 때문에, 본 실시형태는, 촬상 소자의 컬러화에 관한 것은 아니지만, 본질적으로는 본 발명의 원리를 이용한 것이다. 도 7(a)는 본 실시형태의 촬상 소자의 기본 구성을 나타내는 평면도이다. 도 7(b)는 도 7(a)의 AA' 단면도이다. 본 실시형태의 촬상 장치는, 다이클로익 미러에 대신에, 적외선을 반사하고 가시광을 투과시키는 미러를 이용하고 있는 점이 실시형태 1과 상이하다.
도 7(a), (b)에 도시되는 미러(1e)는 가시광을 투과시켜, 광감지 셀(2e)에 입사시킨다. 또한, 적외선을 반사시켜, 인접하는 광감지 셀(2f)에 입사시킨다.
그 결과, 광감지 셀(2e)은 적외선 이외의 광(가시광)만을 받는다. 한편, 광감지 셀(2f)은 직접 입사하는 가시광과 적외선, 또한 미러(1e)에서 반사된 적외선을 받는다. 적외선의 광전 변환 신호를 IRs, 가시광의 광전 변환 신호를 IR～s으로 나타내면, 광감지 셀(2e, 2f)로부터 각각 출력되는 광전 변환 신호 S2e, S2f는 각각 이하의 식24, 25로 나타낼 수 있다.
식24로부터 가시광의 신호 IR～s가 얻어진다. 또한, 식25로부터 식24를 빼면 적외선의 신호 2IRs가 얻어진다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 적외선을 반사하고, 가시광을 투과시키는 미러를 이용하여, 그 바로 아래의 광감지 셀에 가시광을 입사시키고, 인접의 광감지 셀에 그 반사광인 적외선과 직접광(가시광+적외선)을 입사시킴으로써, 광감지 셀로부터의 출력 신호의 연산에 의해, 가시광 화상과 적외선 화상을 손실 없이 동시에 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 적외선을 반사하는 미러를 이용했지만, 반대로 가시광을 반사하는 미러를 이용해도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 본 실시형태와 실시형태 1을 조합하여, R광 반사 미러, B광 반사 미러, 적외선 반사 미러를 조합하여 이용함으로써, 적외 컷오프 필터가 불필요한 컬러 카메라도 실현할 수 있다.
(실시형태 4)
다음에 제 4 실시형태에 대해서 도 8(a)~(c) 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 본 실시형태의 촬상 장치는, 다이클로익 미러를 이용하는 것이 아니라, 특정한 편광 성분을 반사하고, 그 이외의 편광 성분을 투과시키는 편광 미러를 이용하는 점이 실시형태 1과 상이하다. 통상, 편광 화상을 얻기 위해서는, 입사광을 P파 편광판과 S파 편광판을 이용하여 분할 촬상한다. 즉 2개의 카메라가 필요하다. 본 실시형태의 촬상 장치에 의하면, 촬상 소자 중에 0도 편광을 투과시키는 편광 미러와 45도 편광을 투과시키는 편광 미러를 이용함으로써, 하나의 카메라로 편광 화상을 얻을 수 있다.
도 8(a)는 본 실시형태에 있어서의 편광 미러 및 광감지 셀 어레이의 배치 관계를 나타내는 평면도이다. 도 8(b)는 도 8(a)의 AA'에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 8(c)는 도 8(a)의 BB'에 있어서의 단면도이다. 도 8(a)에서는 간단을 위해서, 2행 2열로 배열된 4개의 광감지 셀(2a~2d) 및 2개의 편광 미러(5a, 5d)를 포함하는 기본 구성을 나타내고 있다.
편광 미러(5a)는 0도 편광의 광을 투과시키고, 90도 편광의 광을 반사시킨다. 편광 미러(5d)는 45도 편광의 광을 투과시키고, 135도 편광의 광을 반사시킨다.
도 9는 광감지 셀(2a, 2b, 2c, 2d)이 받는 편광의 종류를 모식적으로 나타내고 있다. 광감지 셀(2a)에는 0도 편광의 광이 입사한다. 광감지 셀(2b)에는 직접광과 편광 미러(5a)에 의한 반사광인 90도 편광의 광이 입사한다. 광감지 셀(2c)에는 직접광과 편광 미러(5d)에 의한 반사광인 135도 편광의 광이 입사한다. 광감지 셀(2d)에는 45도 편광의 광이 입사한다. 그 결과, 광감지 셀(2a, 2b, 2c 및 2d)이 각각 출력하는 광전 변환 신호 S2a, S2b, S2c 및 S2d는, 각각 이하의 식26~29로 나타낼 수 있다.
여기서, 0도 편광의 광전 변환 신호를 P0s, 45도 편광의 광전 변환 신호를 P45s, 90도 편광의 광전 변환 신호를 P90s, 135도 편광의 광전 변환 신호를 P135s로 하고 있다. 또한, 직접광의 신호를 식27에 있어서는 (P0s+P90s)으로 나타내고, 식28에 있어서는 (P45s+P135s)로 나타내고 있다.
S2a, S2d로부터 0도 편광, 45도 편광의 화상 정보가 얻어지고, (S2b-S2a), (S2c-S2d)로부터 90도 편광, 135도 편광의 화상 정보가 얻어진다. 그 때문에, 4화소로 4개의 편광 정보를 손실 없이 얻어지게 되어, 화상의 편광 상태를 산출할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태 4에 의하면, 4개의 광감지 셀에 대하여, 0도 편광을 투과하는 편광 미러와 45도 편광을 투과하는 편광 미러를 하나씩 이용함으로써, 0도 편광, 45도 편광, 90도 편광, 135도 편광의 화상 정보를 손실 없이 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다. 그 결과, 카메라를 2개 준비할 필요가 없고, 편광자도 2종류로 대응할 수 있다고 하는 이점이 있다.
이상의 실시형태 1~실시형태 4에 관련하여, 촬상 렌즈의 주광선에 적응시키기 위해서, 다이클로익 미러, 적외선 반사 미러, 편광 미러의 형상, 경사, 광감지 셀로부터의 상대 거리를, 촬상면의 중심부와 주변부에서 바꿔도 좋다. 그렇게 함으로써, 명도 및 색도에 불균일이 없는 화상을 얻는 것이 가능하다. 또한, 촬상 소자 내에 집광용의 마이크로 렌즈를 마련함으로써, 더욱 고감도인 카메라를 실현하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에서는 광감지 셀이 2차원 정방 형상으로 배열되어 있다고 해서 설명했지만, 그것에 한정되는 것은 아니고, 벌집 구조의 배열에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 이면(裏面) 조사형의 촬상 소자와 같이 전면(全面) 수광 타입의 촬상 소자에 대해서도 문제 없이 적용할 수 있고, 그 유효성이 변하는 것은 아니다.
산업상의 이용가능성
본 발명에 따른 촬상 장치는, 고체 촬상 소자를 이용한 민생용 카메라, 소위 디지털 카메라, 디지털 영화나 방송용의 고체 카메라, 산업용의 고체 감시 카메라 등에 이용된다. 또한, 본 발명은 촬상 디바이스가 고체 촬상 소자가 아니더라도, 모든 컬러 카메라에 유효하다.
1a, 1b, 1d: 다이클로익 미러, 1e: 적외선 반사 미러, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f: 촬상 소자의 광감지 셀, 3: 투광성 부재, 4a, 4b: 광전 변환부, 5a, 5d: 편광 미러, 11: 마이크로 렌즈, 12: 내부 렌즈, 13: 적색(R) 이외를 반사하는 다이클로익 미러, 14: 녹색(G)만을 반사하는 다이클로익 미러, 15: 청색(B)만을 반사하는 다이클로익 미러, 21: 2관식 컬러 카메라의 광학 프리즘, 22: 종래의 3판식 컬러 카메라의 광학 프리즘, 23, 24, 25: 광감지 셀, 31: 투광성의 수지, 32: G광 투과의 다이클로익 미러, 33: R광 투과의 다이클로익 미러, 34: G광 투과의 유기 색소 필터, 35: R광 투과의 유기 색소 필터, 36: 마이크로 렌즈, 37: 금속층, 100: 촬상부, 101: 광학 렌즈, 102: 광학판, 103: 촬상 소자, 103a: 촬상면, 104: 신호 발생 및 화소 신호 수신부, 200: 영상 신호 처리부, 201: 메모리, 202: 비디오 신호 생성부, 203: 비디오 인터페이스부
Claims (23)
- 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상(像)을 형성하는 광학계와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 영상 신호 처리부를 구비하는 촬상 장치로서,
상기 촬상 소자는 상기 촬상면 상에 배열된 복수의 단위 요소를 구비하고,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 1 광감지 셀과,
제 2 광감지 셀과,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러
를 갖고,
상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며,
상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고,
상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 1 화소 신호와 상기 제 2 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서, 상기 복수의 단위 요소의 각각에 입사한 광선 중, 상기 제 1 파장역의 광선의 양에 관한 정보를 출력하는
촬상 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 단위 요소의 각각에 포함되는 투광성 부재는, 상기 촬상면 상에 마련된 투명층의 일부인 촬상 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투광성 부재는 상기 경계면에서 공기와 접해 있는 촬상 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 광감지 셀은 상기 제 1 광감지 셀에 인접해 있는 촬상 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 전반사되는 촬상 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 단위 요소 중, 상기 촬상면의 중심에 위치하는 단위 요소에 포함되는 상기 제 1 미러의 형상 및 상기 제 1 광감지 셀에 대한 상대 위치의 적어도 한쪽은, 상기 복수의 단위 요소 중, 상기 촬상면의 주변에 위치하는 단위 요소에 포함되는 상기 제 1 미러의 형상 및 상기 제 1 광감지 셀에 대한 상대 위치의 적어도 한쪽과 상이한 촬상 장치.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 파장역은 적외선의 파장역에 상당하는 촬상 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 3 광감지 셀과,
제 4 광감지 셀과,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 4 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 미러
를 더 갖고,
상기 제 2 미러는, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역 이외의 광선을 투과시키며,
상기 제 2 미러에서 반사된 상기 제 2 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역 이외의 광선은, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 3 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 2 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러 및 제 2 미러 중 어느 하나도 사이에 두지 않고서 상기 제 3 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 출력하고,
상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 출력하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호와 상기 제 4 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 상기 복수의 단위 요소가 받은 광선 중, 적어도 상기 제 2 파장역의 광선의 양에 관한 정보를 출력하는
촬상 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 4 광감지 셀은 상기 제 3 광감지 셀에 인접해 있는 촬상 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 3 광감지 셀은 상기 제 1 광감지 셀에 인접하게 배치되고,
상기 제 4 광감지 셀은 상기 제 2 광감지 셀에 인접하게 배치되어 있는
촬상 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 광감지 셀, 상기 제 2 광감지 셀, 상기 제 3 광감지 셀, 및 상기 제 4 광감지 셀은, 1차원 형상으로 늘어서서 배치되어 있는 촬상 장치. - 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 파장역은 적색의 파장역에 상당하고, 상기 제 2 파장역은 청색의 파장역에 상당하는 촬상 장치.
- 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 광감지 셀, 상기 제 2 광감지 셀, 상기 제 3 광감지 셀, 상기 제 4 광감지 셀의 전부가 적어도 녹색의 파장역의 광선을 받도록, 상기 제 1 미러와 상기 제 2 미러가 배치되어 있는 촬상 장치.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 광감지 셀은, 제 1 광전 변환부와 제 2 광전 변환부를 갖고,
상기 제 1 광전 변환부는, 상기 제 1 광전 변환부가 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 생성하고,
상기 제 2 광전 변환부는, 상기 제 2 광전 변환부가 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 생성하는
촬상 장치.
- 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 파장역은 적색의 파장역 및 청색의 파장역에 상당하고,
상기 제 1 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 적색의 파장역 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 적어도 청색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 3 화소 신호를 생성하고,
상기 제 2 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 적색의 파장역 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 적어도 적색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 4 화소 신호를 생성하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호 및 상기 제 4 화소 신호를 이용한 차분 연산을 포함하는 처리에 의해 색정보를 출력하는
촬상 장치.
- 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 적색의 파장역 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 녹색의 파장역의 광선의 2분의 1과 청색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 3 화소 신호를 출력하고,
상기 제 2 광전 변환부는, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 적색 및 청색의 파장역의 광선과, 상기 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선 중, 녹색의 파장역의 광선의 2분의 1과 적색의 파장역의 광선을 받아서, 상기 제 4 화소 신호를 출력하는
촬상 장치.
- 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상을 형성하는 광학계와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 영상 신호 처리부를 구비하는 촬상 장치로서,
상기 촬상 소자는 제 1 방향으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하고,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 1 광감지 셀과,
제 2 광감지 셀과,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 2 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 미러
를 갖고,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 1 방향에 평행한 방향을 따라서 배치되고,
상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며,
상기 제 2 미러는, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역의 광선을 투과하고, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역 이외의 광선을 반사시키며,
상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재와의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 2 미러에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재와의 경계면에서 반사되어, 인접하는 유닛의 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선은, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선과, 인접하는 상기 제 2 미러에서 반사되고 상기 경계면에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고,
상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러에서 반사되고 상기 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 1 화소 신호와 상기 제 2 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 색정보를 출력하는
촬상 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 3 광감지 셀과,
제 4 광감지 셀과,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 3 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 3 미러와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 4 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 4 미러
를 더 갖고,
상기 제 3 광감지 셀 및 상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 1 방향에 평행한 방향을 따라서 배치되고,
상기 제 3 미러는, 상기 제 3 미러에 입사한 광에 포함되는 제 3 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 3 미러에 입사한 광에 포함되는 제 3 파장역 이외의 광선을 투과시키며,
상기 제 4 미러는, 상기 제 4 미러에 입사한 광에 포함되는 제 4 파장역의 광선을 투과하고, 상기 제 4 미러에 입사한 광에 포함되는 제 4 파장역 이외의 광선을 반사시키며,
상기 제 3 미러에서 반사된 상기 제 3 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 3 미러를 투과한 상기 제 3 파장역 이외의 광선은, 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 4 미러에서 반사된 상기 제 4 파장역 이외의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 인접하는 단위 요소의 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 4 미러를 투과한 상기 제 4 파장역의 광선은, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 3 광감지 셀은, 상기 제 3 미러를 투과한 상기 제 3 파장역 이외의 광선과, 인접하는 상기 제 4 미러 및 상기 경계면에서 반사된 상기 제 4 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 출력하고,
상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 4 미러를 투과한 상기 제 4 파장역의 광선과, 상기 제 3 미러 및 상기 경계면에서 반사된 상기 제 3 파장역의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 출력하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호와 상기 제 4 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 상기 색정보와는 상이한 색정보를 출력하는
촬상 장치.
- 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상을 형성하는 광학계와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 처리하는 영상 신호 처리부를 구비하는 촬상 장치로서,
상기 촬상 소자는 2차원 형상으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하고,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 1 광감지 셀과,
제 2 광감지 셀과,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 편광 미러
를 갖고,
상기 제 1 편광 미러는, 상기 제 1 편광 미러에 입사한 광 중, 제 1 편광 성분을 투과시키고, 상기 제 1 편광 성분에 직교하는 제 2 편광 성분을 반사하며,
상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 편광 미러에서 반사된 상기 제 2 편광 성분은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고,
상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 2 편광 성분의 광선과, 상기 제 1 편광 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 1 화소 신호와 상기 제 2 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 편광 정보를 출력하는
촬상 장치.
- 제 19 항에 있어서,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 3 광감지 셀과,
제 4 광감지 셀과,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 4 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 편광 미러
를 더 갖고,
상기 제 2 편광 미러는, 상기 제 2 편광 미러에 입사한 광 중, 상기 제 1 편광 성분에 대하여 45도의 각도를 이루는 제 3 편광 성분을 투과시키고, 상기 제 3 편광 성분에 직교하는 제 4 편광 성분을 반사하며,
상기 제 2 편광 미러를 투과한 상기 제 3 편광 성분은, 상기 제 4 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 2 편광 미러에서 반사된 상기 제 4 편광 성분은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 3 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 4 광감지 셀은, 상기 제 2 편광 미러를 투과한 상기 제 3 편광 성분의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 4 화소 신호를 출력하고,
상기 제 3 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 4 편광 성분의 광선과, 상기 제 1 편광 미러 및 상기 제 2 편광 미러 중 어느 하나도 사이에 두지 않고서 상기 제 3 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 3 화소 신호를 출력하고,
상기 영상 신호 처리부는, 상기 제 3 화소 신호와 상기 제 4 화소 신호 사이의 차분 연산을 포함하는 처리에 의해서 상기 편광 정보와는 상이한 편광 정보를 출력하는
촬상 장치.
- 2차원 형상으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하는 촬상 소자로서,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 1 광감지 셀과,
제 2 광감지 셀과,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러
를 갖고,
상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며,
상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고,
상기 제 2 광감지 셀은, 상기 투광성 부재와 상기 다른 부재의 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러를 사이에 두지 않고서 상기 제 2 광감지 셀에 입사하는 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하는
촬상 소자.
- 제 1 방향으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하는 촬상 소자로서,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 1 광감지 셀과,
제 2 광감지 셀과,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 미러와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 2 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 2 미러
를 갖고,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 1 방향에 평행한 방향을 따라서 배치되고,
상기 제 1 미러는, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역의 광선을 반사하고, 상기 제 1 미러에 입사한 광에 포함되는 제 1 파장역 이외의 광선을 투과시키며,
상기 제 2 미러는, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역의 광선을 투과하고, 상기 제 2 미러에 입사한 광에 포함되는 제 2 파장역 이외의 광선을 반사시키며,
상기 제 1 미러에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 2 미러에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 인접하는 유닛의 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선은, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 미러를 투과한 상기 제 1 파장역 이외의 광선과, 인접하는 상기 제 2 미러에서 반사되어 상기 경계면에서 반사된 상기 제 2 파장역 이외의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고,
상기 제 2 광감지 셀은, 상기 제 2 미러를 투과한 상기 제 2 파장역의 광선과, 상기 제 1 미러에서 반사되고 상기 경계면에서 반사된 상기 제 1 파장역의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 2 화소 신호를 출력하는
촬상 소자.
- 2차원 형상으로 배열된 복수의 단위 요소를 구비하는 촬상 소자로서,
상기 복수의 단위 요소의 각각은,
제 1 광감지 셀과,
제 2 광감지 셀과,
상기 제 1 광감지 셀 및 상기 제 2 광감지 셀의 상부에 마련된 투광성 부재와,
상기 투광성 부재의 내부에 마련되어, 상기 제 1 광감지 셀에 대응하여 배치된 제 1 편광 미러
를 갖고,
상기 제 1 편광 미러는, 상기 제 1 편광 미러에 입사한 광 중, 제 1 편광 성분을 투과시키고, 상기 제 1 편광 성분에 직교하는 제 2 편광 성분을 반사하며,
상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분은, 상기 제 1 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 편광 미러에서 반사된 상기 제 2 편광 성분은, 상기 투광성 부재와 다른 부재의 경계면에서 반사되어, 상기 제 2 광감지 셀에 입사하고,
상기 제 1 광감지 셀은, 상기 제 1 편광 미러를 투과한 상기 제 1 편광 성분의 광선을 받아서, 받은 광선의 양에 따른 제 1 화소 신호를 출력하고,
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촬상 소자.
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| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |