特開2022-167858分光フィルタ、それを含むイメージセンサ、及び電子装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022167858
(43)【公開日】2022-11-04
(54)【発明の名称】分光フィルタ、それを含むイメージセンサ、及び電子装置
(51)【国際特許分類】
G02B 5/20 20060101AFI20221027BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
G02B5/20 101
H01L27/146 D
【審査請求】有
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022070525
(22)【出願日】2022-04-22
(31)【優先権主張番号】10-2021-0052531
(32)【優先日】2021-04-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0032230
(32)【優先日】2022-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＨＤＭＩ
２．ブルートゥース
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】李 在 崇
(72)【発明者】
【氏名】金 孝 哲
【テーマコード（参考）】
2H148
4M118
【Ｆターム（参考）】
2H148BA01
2H148BD05
2H148BE17
2H148BF04
2H148BG11
4M118AB01
4M118BA10
4M118BA14
4M118CA04
4M118CA34
4M118FA06
4M118GC08
4M118GC20
4M118GD03
4M118GD04
(57)【要約】
【課題】分光フィルタとそれを含むイメージセンサ及び電子装置を提供する。
【解決手段】開示された分光フィルタは、互いに離隔されるように設けられる第１及び第２金属反射層と、第１及び第２金属反射層間に設けられる複数のキャビティと、複数のキャビティに設けられるものであり、所定波長領域の光を選択的に透過させる帯域透過フィルタを含む。複数のキャビティそれぞれは、複数の中心波長を有するマルチモード構造で構成される。
【選択図】図２
【解決手段】開示された分光フィルタは、互いに離隔されるように設けられる第１及び第２金属反射層と、第１及び第２金属反射層間に設けられる複数のキャビティと、複数のキャビティに設けられるものであり、所定波長領域の光を選択的に透過させる帯域透過フィルタを含む。複数のキャビティそれぞれは、複数の中心波長を有するマルチモード構造で構成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１金属反射層と、
前記第１金属反射層の上部に設けられる第２金属反射層と、
前記第１及び第２金属反射層の間に設けられ、それぞれ複数の中心波長を有するように構成された複数のキャビティと、
前記第１金属反射層の下部または前記第２金属反射層の上部に設けられ、それぞれ互いに異なる波長領域の光を透過させる複数の帯域フィルタを含む帯域透過フィルタ(bandpass filter)と、を含み、
前記複数の帯域フィルタと前記複数のキャビティは、互いに対応するように設けられ、
前記各帯域フィルタは、特定波長領域の光を透過させ、
前記各帯域フィルタに対応する前記各キャビティは、前記特定波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有する、分光フィルタ。
前記第１金属反射層の上部に設けられる第２金属反射層と、
前記第１及び第２金属反射層の間に設けられ、それぞれ複数の中心波長を有するように構成された複数のキャビティと、
前記第１金属反射層の下部または前記第２金属反射層の上部に設けられ、それぞれ互いに異なる波長領域の光を透過させる複数の帯域フィルタを含む帯域透過フィルタ(bandpass filter)と、を含み、
前記複数の帯域フィルタと前記複数のキャビティは、互いに対応するように設けられ、
前記各帯域フィルタは、特定波長領域の光を透過させ、
前記各帯域フィルタに対応する前記各キャビティは、前記特定波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有する、分光フィルタ。
【請求項2】
前記帯域透過フィルタは、カラーフィルタまたは広域フィルタを含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
【請求項3】
前記複数の帯域フィルタは、前記複数のキャビティに一対一対応するように設けられる、請求項１に記載の分光フィルタ。
【請求項4】
前記複数の帯域フィルタは、第１波長領域の光を透過させる第１帯域フィルタ、第２波長領域の光を透過させる第２帯域フィルタ、及び第３波長領域の光を透過させる第３帯域フィルタを含む、請求項３に記載の分光フィルタ。
【請求項5】
前記複数のキャビティは、前記第１帯域フィルタに対応する第１キャビティ、前記第２帯域フィルタに対応する第２キャビティ、及び前記第３帯域フィルタに対応する第３キャビティを含む、請求項４に記載の分光フィルタ。
【請求項6】
前記第１キャビティは、前記第１波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有し、前記第２キャビティは、前記第２波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有し、前記第３キャビティは、前記第３波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有する、請求項５に記載の分光フィルタ。
【請求項7】
前記第１、第２及び第３キャビティは、互いに異なる有効屈折率を有するように構成される、請求項５に記載の分光フィルタ。
【請求項8】
前記第１、第２及び第３キャビティは、互いに等しい厚さを有する、請求項７に記載の分光フィルタ。
【請求項9】
前記第１、第２及び第３キャビティそれぞれは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の厚さを有する、請求項８に記載の分光フィルタ。
【請求項10】
前記第１、第２及び第３キャビティのうち、少なくとも１つは、ベースと、前記ベース内に所定形態に配置された少なくとも１つのパターンを含む、請求項７に記載の分光フィルタ。
【請求項11】
前記第１、第２及び第３キャビティそれぞれは、前記ベースがチタン酸化物を含む、請求項１０に記載の分光フィルタ。
【請求項12】
前記第１、第２及び第３キャビティそれぞれは、前記ベースがシリコン窒化物またはハフニウム酸化物を含む、請求項１０に記載の分光フィルタ。
【請求項13】
前記複数の帯域フィルタそれぞれが２個以上の前記キャビティに対応するように設けられる、請求項１に記載の分光フィルタ。
【請求項14】
前記第１及び第２金属反射層は、互いに等しい金属物質を含むか、または互いに異なる金属物質を含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
【請求項15】
前記第１または第２金属反射層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮを含む、請求項１４に記載の分光フィルタ。
【請求項16】
前記第１または第２金属反射層は、poly-Siをさらに含む、請求項１５に記載の分光フィルタ。
【請求項17】
前記第１及び第２金属反射層は、それぞれ１０ｎｍ～８０ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の分光フィルタ。
【請求項18】
前記複数のキャビティの上部または、下部に設けられるものであり、互いに異なる有効屈折率を有する複数の誘電体層をさらに含む、請求項１に記載の分光フィルタ。
【請求項19】
請求項１から請求項１８のいずれかに記載の分光フィルタと、
前記分光フィルタを透過した光を受光する画素アレイと、を含む、
イメージセンサ。
前記分光フィルタを透過した光を受光する画素アレイと、を含む、
イメージセンサ。
【請求項20】
前記画素アレイは、複数の画素を含み、前記各画素は、駆動回路が内部に設けられた配線層及び前記配線層に設けられるフォトダイオードを含む、請求項１９に記載のイメージセンサ。
【請求項21】
タイミングコントローラ、ロウデコーダ及び出力回路をさらに含む、請求項１９に記載のイメージセンサ。
【請求項22】
請求項１９に記載のイメージセンサを含む、電子装置。
【請求項23】
モバイルフォン、スマートフォン、タブレット、スマートタブレット、デジタルカメラ、カムコーダ、ノート型パソコン、テレビ、スマートテレビ、スマート冷蔵庫、保安カメラ、ロボットまたは医療用カメラを含む、請求項２２に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分光フィルタ、それを含むイメージセンサ、及び電子装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のイメージセンサは、波長帯域を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３区間のみに分類したが、色表現正確度と対象体認識性能の向上のためには、波長帯域をさらに多くの区間に分ける分光フィルタを備えたイメージセンサの開発が必要である。しかし、従来の分光フィルタは、体積が大きく、複雑な光学素子部品で構成された専用カメラ用として使用され、半導体チップ上に分光フィルタを集積したイメージセンサのモジュール技術は、まだ研究開発段階にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする課題は、分光フィルタとそれを含むイメージセンサ及び電子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
一側面において、第１金属反射層と、前記第１金属反射層の上部に設けられる第２金属反射層と、前記第１及び第２金属反射層の間に設けられ、それぞれ複数の中心波長を有するように構成された複数のキャビティと、前記第１金属反射層の下部または前記第２金属反射層の上部に設けられ、それぞれ互いに異なる波長領域の光を透過させる複数の帯域フィルタを含む帯域透過フィルタ(bandpass filter)と、を含み、前記複数の帯域フィルタと前記複数のキャビティは、互いに対応するように設けられ、前記各帯域フィルタは、特定波長領域の光を透過させ、前記各帯域フィルタに対応する前記各キャビティは、前記特定波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有する分光フィルタが提供される。
【0005】
前記帯域透過フィルタは、カラーフィルタまたは広域フィルタを含んでもよい。
【0006】
前記複数の帯域フィルタは、前記複数のキャビティに一対一対応するように設けられうる。
【0007】
前記複数の帯域フィルタは、第１波長領域の光を透過させる第１帯域フィルタ、第２波長領域の光を透過させる第２帯域フィルタ及び第３波長領域の光を透過させる第３帯域フィルタを含んでもよい。
【0008】
前記複数のキャビティは、前記第１帯域フィルタに対応する第１キャビティ、前記第２帯域フィルタに対応する第２キャビティ及び前記第３帯域フィルタに対応する第３キャビティを含んでもよい。
【0009】
前記第１キャビティは、前記第１波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有し、前記第２キャビティは、前記第２波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有し、前記第３キャビティは、前記第３波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有することができる。
【0010】
前記第１、第２及び第３キャビティは、互いに異なる有効屈折率を有するように構成されうる。
【0011】
前記第１、第２及び第３キャビティは、互いに等しい厚さを有することができる。
【0012】
前記第１、第２及び第３キャビティそれぞれは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の厚さを有することができる。
【0013】
前記第１、第２及び第３キャビティのうち、少なくとも１つは、ベースと、前記ベース内に所定形態に配置された少なくとも１つのパターンを含んでもよい。
【0014】
前記第１、第２及び第３キャビティそれぞれは、前記ベースがチタン酸化物を含んでもよい。
【0015】
前記第１、第２及び第３キャビティそれぞれは、前記ベースがシリコン窒化物またはハフニウム酸化物を含んでもよい。前記複数の帯域フィルタそれぞれが前記２個以上のキャビティに対応するように設けられうる。
【0016】
前記第１及び第２金属反射層は、互いに等しい金属物質を含むか、または互いに異なる金属物質を含んでもよい。
【0017】
前記第１または第２金属反射層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮを含む。前記第１または第２金属反射層は、poly-Siをさらに含む。
【0018】
前記第１及び第２金属反射層は、それぞれ１０ｎｍ～８０ｎｍの厚さを有する。
【0019】
前記分光フィルタは、前記複数のキャビティの上部または下部に設けられるものであり、互いに異なる有効屈折率を有する複数の誘電体層をさらに含む。
【0020】
他の側面において、分光フィルタと、前記分光フィルタを透過した光を受光する画素アレイと、を含み、前記分光フィルタは、第１金属反射層と、前記第１金属反射層の上部に設けられる第２金属反射層と、前記第１及び第２金属反射層の間に設けられ、それぞれ複数の中心波長を有するように構成された複数のキャビティと、前記第１金属反射層の下部または前記第２金属反射層の上部に設けられ、それぞれ互いに異なる波長領域の光を選択的に透過させる複数の帯域フィルタを含む帯域透過フィルタと、を含み、前記複数の帯域フィルタと前記複数のキャビティは、互いに対応するように設けられ、前記各帯域フィルタは、特定波長領域の光を透過させ、前記各帯域フィルタに対応する前記各キャビティは、前記特定波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有するイメージセンサが提供される。
【0021】
前記画素アレイは、複数の画素を含み、前記各画素は、駆動回路が内部に設けられた配線層及び前記配線層に設けられるフォトダイオードを含む。
【0022】
前記複数の帯域フィルタは、第１波長領域の光を透過させる第１帯域フィルタ、第２波長領域の光を透過させる第２帯域フィルタ及び第３波長領域の光を透過させる第３帯域フィルタを含んでもよい。
【0023】
前記複数のキャビティは、前記第１帯域フィルタに対応する第１キャビティ、前記第２帯域フィルタに対応する第２キャビティ及び前記第３帯域フィルタに対応する第３キャビティを含んでもよい。
【0024】
前記第１キャビティは、前記第１波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有し、前記第２キャビティは、前記第２波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有し、前記第３キャビティは、前記第３波長領域内の中心波長を含む複数の中心波長を有する。
【0025】
前記第１、第２及び第３キャビティは、互いに異なる有効屈折率を有するように構成されうる。
【0026】
前記第１、第２及び第３キャビティは、互いに等しい厚さを有する。
【0027】
前記第１、第２及び第３キャビティのうち、少なくとも１つは、ベースと、前記ベース内の所定形態に配置された少なくとも１つのパターンを含む。
【0028】
前記分光フィルタは、前記複数のキャビティの上部または、下部に設けられるものであり、互いに異なる有効屈折率を有する複数の誘電体層をさらに含む。
【0029】
前記イメージセンサは、タイミングコントローラ、ロウデコーダ及び出力回路をさらに含んでもよい。
【0030】
また他の側面において、前述したイメージセンサを含む電子装置が提供される。
【0031】
前記電子装置は、モバイルフォン、スマートフォン、タブレット、スマートタブレット、デジタルカメラ、カムコーダ、ノート型パソコン、テレビ、スマートテレビ、スマート冷蔵庫、保安カメラ、ロボットまたは医療用カメラを含む。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】例示的な実施例によるイメージセンサの断面を概略的に示す図面である。
【図2】例示的な実施例による分光フィルタの断面図である。
【図7】他の例示的な実施例による分光フィルタを示す図面である。
【図10】さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを示す図面である。
【図11】さらに他の例示的な実施例による分光フィルタを示す図面である。
【図12】例示的な実施例によるイメージセンサのブロック図である。
【図16】例示的な実施例によるイメージセンサを含む電子装置を概略的に示すブロック図である。
【図18】(a)ないし(e)は、例示的な実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。
【図19】(a)ないし(e)は、例示的な実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
「前記」という用語及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数の両方に該当するものでもある。方法を構成する段階について明白に順序を記載するか、それに反する記載がなければ、そのような段階は、適当な順序で行われ、必ずしも記載順序に限定されるものではない。
【0034】
また、明細書に記載の「．．．部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによっても具現される。
【0035】
図面に図示された構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的連結を例示的に示す図面であって、実際の装置では、代替可能であるか、あるいは追加されうる多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結としても示される。
【0036】
全ての例または例示的な用語の使用は、単に技術的思想を詳細に説明するためのものであって、請求範囲によって限定されない以上、そのような例または例示的な用語によって範囲が限定されるものではない。
【0037】
図１は、例示的な実施例によるイメージセンサ１０００の断面を概略的に示すものである。図１に図示されたイメージセンサ１０００は、例えば、CMOS(complementary metal Oxide semiconductor)イメージセンサまたはCCD(charge coupled device)イメージセンサを含んでもよい。
【0038】
図１を参照すれば、イメージセンサ１０００は、画素アレイ６５と、該画素アレイ上に設けられる共振器構造体８０を含んでもよい。ここで、画素アレイ６５は、２次元的に配列される複数の画素を含み、共振器構造体８０は、複数の画素に対応するように設けられる複数の共振器を含んでもよい。
【0039】
画素アレイ６５の各画素は、光電変換素子であるフォトダイオード（photodiode）６２と、該フォトダイオード６２を駆動させるための駆動回路５２を含んでもよい。フォトダイオード６２は、半導体基板６１に埋め込まれるように設けられうる。半導体基板６１としては、例えば、シリコン基板が使用されうる。しかし、それに限定されるものではない。半導体基板６１の下面には、配線層(wiring layer)５１が設けられ、該配線層５１の内部に、例えば、ＭＯＳＦＥＴのような駆動回路５２が設けられうる。
【0040】
半導体基板６１の上部には、複数の共振器を含む共振器構造体８０が設けられている。各共振器は、所望の特定波長領域の光を透過させるように設けられうる。各共振器は、互いに離隔されるように設けられる第１及び第２反射層８１、８２と、第１反射層８１と第２反射層８２との間に設けられるキャビティ８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄを含んでもよい。第１及び第２反射層それぞれは、例えば、金属反射層または、ブラッグ反射層を含んでもよい。各キャビティ８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄは、所望の特定波長領域の光を共振させるように設けられうる。
【0041】
半導体基板６１の上面と共振器構造体８０の間には、第１機能層７１が設けられうる。第１機能層７１は、例えば、共振器構造体８０を透過してフォトダイオード６２側に入射される光の透過度を向上させる役割を行うことができる。このために、第１機能層７１は、屈折率が調節された誘電体層または誘電体パターンを含んでもよい。
【0042】
共振器構造体８０の上面には、第２機能層７２が設けられうる。第２機能層７２は、例えば、共振器構造体８０側に入射される光の透過度を向上させる役割を行うことができる。そのために、第２機能層７２は、屈折率が調節された誘電体層または誘電体パターンを含んでもよい。第２機能層７２の上面には、第３機能層９０がさらに設けられうる。第３機能層９０は、例えば、反射防止層(antireflection layer)、集束レンズ、カラーフィルタ、短波長吸収フィルタまたは長波長遮断フィルタなどを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
【0043】
前述した第１、第２及び第３機能層７１、７２、９０のうち、少なくとも１つは、共振器構造体８０と共に後述する分光フィルタを構成することができる。以下では、例示的な実施例による分光フィルタを具体的に説明する。
【0044】
以下では、イメージセンサ１０００に採用されうる例示的な実施例による分光フィルタについて詳細に説明する。説明される例示的な実施例による分光フィルタは、例えば、約３５０ｎｍ～１０００ｎｍ波長範囲、または約３５０ｎｍ～１５００ｎｍ波長範囲の光を検出することができる。しかし、それに限定されるものではない。
【0045】
図２は、例示的な実施例による分光フィルタ１１００の断面図を示す図面である。図２には、第１、第２及び第３波長領域内の光が分光フィルタ１１００に入射される場合が例示的に図示されている。ここで、第１波長領域は、第１、第１’及び第１”波長λ１、λ１’、λ１”を含み、第２波長領域の第２、第２’及び第２”波長λ２、λ２’、λ２”を含み、第３波長領域は、第３、第３’、第３”波長λ３、λ３’、λ３”を含む。
【0046】
図２を参照すれば、分光フィルタ１１００は、２次元形態に配列される複数のユニットフィルタ１１１、１１２、１１３を含んでもよい。該分光フィルタ１１００の下には、複数のユニットフィルタ１１１、１１２、１１３に対応する複数の画素１０１、１０２、１０３を含む画素アレイ４１００が設けられうる。図２には、３個の第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３及び３個の第１、第２及び第３画素１０１、１０２、１０３が例示的に図示されている。
【0047】
第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３は、実質的に同一平面上に配置されうるが、必ずしもそれに限定されるものではない。第１ユニットフィルタ１１１は、第１波長領域の中心波長を有することができる。例えば、第１波長領域は、約３５０ｎｍ～５００ｎｍの波長範囲を有する。しかし、それは、単に例示的なものであり、それ以外にも、第１波長領域は、設計条件によって多様な波長範囲を有する。
【0048】
第２ユニットフィルタ１１２は、第２波長領域の中心波長を有する。第２波長領域は、第１波長領域より長い波長領域にもなる。例えば、第２波長領域は、約５００ｎｍ～６５０ｎｍの波長範囲を有することができるが、それは、単に例示的なものである。第３ユニットフィルタ１１３は、第３波長領域の中心波長を有する。第３波長領域は、第２波長領域より長い波長領域にもなる。例えば、第３波長領域は、約６５０ｎｍ～８００ｎｍの波長範囲を有しうるが、それは、単に例示的なものである。
【0049】
第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３は、共振器１４０と、該共振器１４０の上部に設けられる帯域透過フィルタ（bandpass filter）１５０を含む。共振器１４０は、第１、第２、第３キャビティ１４１、１４２、１４３を含み、帯域透過フィルタ１５０は、第１、第２及び第３帯域フィルタ１５１、１５２、１５３を含んでもよい。
【0050】
共振器１４０は、ファブリペロー(Fabry-Perot)構造を有する。具体的に、共振器１４０は、互いに離隔されるように設けられた第１及び第２金属反射層１３１、１３２と、第１及び第２金属反射層１３１、１３２の間に設けられる第１、第２、第３キャビティ１４１、１４２、１４３とを含む。ここで、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３それぞれは、後述するように複数の中心波長を有するマルチモード(multi-mode)のキャビティ構造を有する。
【0051】
光が第２金属反射層１３２を透過して各キャビティ１４１、１４２、１４３に入射されれば、該光は、第１及び第２金属反射層１３１、１３２の間で各キャビティ１４１、１４２、１４３内部を往復し、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こす。そして、各キャビティ１４１、１４２、１４３で補強干渉条件を満足する特定中心波長を有する光が第１金属反射層１３１を透過して画素アレイ４１００の各画素１０１、１０２、１０３に入射される。
【0052】
共振器１４０と画素アレイ４１００との間には、下部誘電体層１７０がさらに設けられ、共振器１４０と帯域透過フィルタ１５０との間には、上部誘電体層１８０がさらに設けられうる。下部及び上部誘電体層１７０、１８０は、中心波長の透過度を高める透明な誘電物質を含む。下部及び上部誘電体層１７０、１８０は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物(hafnium Oxide)、シリコン酸化物または高屈折ポリマー(high index polymer)などを含んでもよいが、それらに限定されない。
【0053】
第１ユニットフィルタ１１１は、第１及び第２金属反射層１３１、１３２の間に設けられる第１キャビティ１４１と、第１キャビティ１４１の上部に設けられる第１帯域フィルタ１５１とを含む。第２ユニットフィルタ１１２は、第１及び第２金属反射層１３１、１３２の間に設けられる第２キャビティ１４２と、第２キャビティ１４２の上部に設けられる第２帯域フィルタ１５２とを含む。第３ユニットフィルタ１１３は、第１及び第２金属反射層１３１、１３２の間に設けられる第３キャビティ１４３と、第３キャビティ１４３の上部に設けられる第３帯域フィルタ１５３とを含む。
【0054】
第１、第２及び第３帯域フィルタ１５１、１５２、１５３は、それぞれ特定波長領域の光のみを透過させ、他の波長領域の光は遮断させうる。図３Ａないし図３Ｃには、第１、第２及び第３帯域フィルタ１５１、１５２、１５３の透過スペクトルが例示的に図示されている。図３Ａは、第１帯域フィルタ１５１の透過スペクトルを示す図面であり、第１帯域フィルタ１５１は、第１波長領域の光のみを透過させうる。図３Ｂは、第２帯域フィルタ１５２の透過スペクトルを示す図面であり、第２帯域フィルタ１５２は、第２波長領域の光のみを透過させうる。そして、図３Ｃは、第３帯域フィルタ１５３の透過スペクトルを示す図面であり、第３帯域フィルタ１５３は、第３波長領域の光のみを透過させうる。
【0055】
図２に図示された分光フィルタ１１００において、第１、第２及び第３波長領域の光が帯域透過フィルタ１５０に入射されれば、第１波長領域内の第１、第１’、第１”波長λ１、λ１’、λ１”の光が第１帯域フィルタ１５１を透過することになる。そして、第２波長領域内の第２、第２’、第２”波長λ２、λ２’、λ２”の光は、第２帯域フィルタ１５２を透過し、第３波長領域内の第３、第３’、第３”波長λ３、λ３’、λ３”の光は、第３帯域フィルタ１５３を透過することになる。
【0056】
例えば、帯域透過フィルタ１５０としては、カラーフィルタが使用されうる。このカラーフィルタは、例えば、液晶表示装置または有機発光表示装置のようなカラーディスプレイ装置に通常的に適用されるカラーフィルタにもなる。その場合、第１帯域フィルタ１５１は、青色カラーフィルタになり、第２帯域フィルタは１５２緑色カラーフィルタになり、第３帯域フィルタ１５３は、赤色カラーフィルタにもなる。
【0057】
帯域透過フィルタ１５０としては、前述したカラーフィルタ以外に広域透過フィルタが使用されうる。その場合、第１、第２及び第３帯域フィルタ１５１、１５２、１５３は、第１、第２及び第３広域フィルタにもなる。ここで、第１、第２及び第３広域フィルタそれぞれは、例えば、マルチキャビティ(multi-cavity)構造または金属ミラー構造を有することができる。
【0058】
図４は、広域フィルタの例示を示す図面である。図４を参照すれば、広域フィルタ２５１０は、互いに離隔されるように配置される複数の反射層２５１３、２５１４、２５１５と、該反射層２５１３、２５１４、２５１５の間に設けられる複数のキャビティ２５１１、２５１２とを含む。図４には、３層の反射層２５１３、２５１４、２５１５と２個のキャビティ２５１１、２５１２が例示的に図示されているが、それに限定されず、反射層２５１３、２５１４、２５１５及びキャビティ２５１１、２５１２の個数は、多様に変形されうる。
【0059】
第１、第２及び第３反射層２５１３、２５１４、２５１５が互いに離隔されるように配置されており、第１及び第２反射層２５１３、２５１４の間に第１キャビティ２５１１が設けられており、第２及び第３反射層２５１４、２５１５の間に第２キャビティ２５１２が設けられている。
【0060】
第１及び第２キャビティ２５１１、２５１２それぞれは、所定の屈折率を有する物質を含んでもよい。また、第１及び第２キャビティ２５１１、２５１２それぞれは、互いに異なる屈折率を有する２以上の物質を含んでもよい。
【0061】
第１、第２及び第３反射層２５１３、２５１４、２５１５それぞれは、ブラッグ反射層にもなる。ここで、ブラッグ反射層は、分散ブラッグ反射器(DBR;Distributed Bragg Reflector)にもなる。第１、第２及び第３反射層２５１３、２５１４、２５１５それぞれは、例えば、互いに異なる屈折率を有する複数の物質層が互いに積層される構造を有する。
【0062】
図５は、広域フィルタの他の例を示す図面である。図５を参照すれば、広域フィルタ２５２０は、互いに離隔されるように配置される第１及び第２金属ミラー層２５２２、２５２３と、第１及び第２金属ミラー層２５２２、２５２３の間に設けられるキャビティ２５２１とを含む。
【0063】
また図２を参照すれば、第１及び第２金属反射層１３１、１３２の間には、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３が設けられうる。第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、所定波長領域の光を反射させうる金属物質を含む。第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＷまたはＴｉＮなどを含むが、それらに限定されるものではない。第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、poly-Siをさらに含んでもよい。
【0064】
第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、いずれも同じ金属物質を含んでもよい。具体例として、第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、いずれもＡｌを含んでもよい。または、第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、いずれもＣｕを含んでもよい。また、第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、互いに異なる金属物質を含んでもよい。具体例として、第１金属反射層１３１は、Ｃｕを含み、第２金属反射層１３２は、Ａｕを含む。しかし、それは、単に例示的なものである。
【0065】
そのような第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、数十ｎｍ程度の厚さに設けられうるが、それに限定されない。具体例として、第１及び第２金属反射層１３１、１３２は、それぞれ約１０ｎｍ～８０ｎｍの厚さを有する。
【0066】
第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３それぞれは、複数個の中心波長を有するマルチモードのキャビティ構造を有する。そのように、マルチモードのキャビティ構造を具現するために、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３それぞれは、所定厚さ以上に厚く形成される必要がある。第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３は、互いに等しい厚さに形成されうる。第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３は、互いに異なる中心波長を有するように互いに異なる有効屈折率を有する。
【0067】
第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物または、チタン酸化物を含んでもよいが、それは、単に例示的なものであり、それ以外にも他の多様な誘電物質を含んでもよい。
【0068】
第１キャビティ１４１は、ベース１４０ａを含んでもよい。また、第１キャビティ１４１は、ベース１４０ａ内に所定形態に配置されるものであり、ベース１４０ａ物質とは異なる誘電物質を含む少なくとも１つの第１パターン１４１ａをさらに含んでもよい。第１キャビティ１４１の有効屈折率は、ベース物質、第１パターン物質、及び第１パターン物質の含量などによっても決定される。
【0069】
例えば、第１キャビティ１４１のベース１４０ａは、チタン酸化物を含んでもよい。第１キャビティ１４１のベース１４０ａは、シリコン窒化物またはハフニウム酸化物を含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
【0070】
具体例として、第１キャビティ１４１においてベース１４０ａは、チタン酸化物を含み、第１パターン１４１ａは、シリコン酸化物を含む。しかし、それは、単に例示的なものであって、ベース１４０ａがシリコン酸化物を含み、第１パターン１４１ａがチタン酸化物を含む。
【0071】
第１キャビティ１４１は、マルチモードを具現するように所定厚さ以上に形成されうる。例えば、第１キャビティは、約２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の厚さを有する。例えば、第１キャビティは、約２５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の厚さを有する。しかし、それに限定されるものではない。
【0072】
第２キャビティ１４２は、ベース１４０ａと該ベース１４０ａ内に所定形態に配置される少なくとも１つの第２パターン１４２ａを含む。第２キャビティ１４２は、第１キャビティ１４１と異なる中心波長及び有効屈折率を有するように設けられる。第２キャビティ１４２の有効屈折率は、ベース物質、第２パターン物質、及び第２パターン物質の含量などによっても決定される。第２パターン１４２ａは、第１パターン１４１ａと同一物質を含んでもよい。その場合、第２パターン物質の含量は、第１パターン物質の含量と異なってもいる。一方、第２パターン１４２ａは、第１パターン１４１ａと異なる物質を含んでもよい。第２キャビティ１４２は、第１キャビティ１４１と同様に、マルチモードを具現するように所定厚さ以上に形成されうる。
【0073】
第３キャビティ１４３は、ベース１４０ａと、該ベース１４０ａ内に所定形態に配置される少なくとも１つの第３パターン１４３ａを含んでもよい。第３キャビティ１４３は、第１及び第２キャビティ１４１、１４２と異なる中心波長及び有効屈折率を有するように設けられる。第３キャビティ１４３の有効屈折率は、ベース物質、第３パターン物質、及び第３パターン物質の含量などによっても決定される。第３パターン１４３ａは、第１及び第２パターン１４１ａ、１４２ａと同一物質を含んでもよい。その場合、第３パターン物質の含量は、第１及び第２パターン物質の含量と異なってもいる。一方、第３パターン１４３ａは、第１または第２パターン１４１ａ、１４２ａと異なる物質を含んでもよい。
【0074】
第３キャビティ１４３は、第１及び第２キャビティ１４１、１４２と同様に、マルチモードを具現するように所定厚さ以上に形成されうる。第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３は、同じ厚さを有する。例えば、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３は、約２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下（例えば、約２５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下）の厚さを有してもよい。
【0075】
図６Ａないし図６Ｃには、第１、第２及び３キャビティ１４１、１４２、１４３の透過スペクトルが例示的に図示されている。図６Ａないし図６Ｃには、第１、第２及び３キャビティ１４１、１４２、１４３それぞれが３個の中心波長を有する場合が例示的に図示されている。しかし、それに限定されず、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３それぞれは、その厚さ及び有効屈折率を調節することで、２個または４個以上の中心波長を有するようにも設けられる。
【0076】
図６Ａは、第１キャビティ１４１の透過スペクトルを示す図面であり、第１キャビティ１４１は、第１、第２及び第３波長λ１、λ２、λ３を中心波長として有することができる。ここで、第１、第２及び第３波長λ１、λ２、λ３は、それぞれ第１、第２及び第３波長領域内にあり得る。
【0077】
図６Ｂは、第２キャビティ１４２の透過スペクトルを示す図面であり、第２キャビティ１４２は、第１’、第２’及び第３’波長λ１’、λ２’、λ３’を中心波長として有することができる。第１’、第２’及び第３’波長λ１’、λ２’、λ３’は、それぞれ第１、第２及び第３波長λ１、λ２、λ３から所定間隔に離隔されるように位置しうるが、必ずしもそれに限定されるものではない。そのような第１’、第２’及び第３’波長λ１’、λ２’、λ３’は、それぞれ第１、第２及び第３波長領域内にあり得る。
【0078】
図６Ｃは、第３キャビティ１４３の透過スペクトルを示す図面であり、第３キャビティ１４３は、第１”、第２”及び第３”波長λ１”、λ２”、λ３”を中心波長として有することができる。第１”、第２”及び第３”波長λ１”、λ２”、λ３”は、それぞれ第１’、第２’及び第３’波長λ１’、λ２’、λ３’から所定間隔に離隔されるように位置しうるが、必ずしもそれに限定されるものではない。そのような第１”、第２”及び第３”波長λ１”、λ２”、λ３”は、それぞれ第１、第２及び第３波長領域内にあり得る。
【0079】
図６Ａないし図６Ｃに図示されたように、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３それぞれは、複数個の中心波長を有するマルチモードを具現し、第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３は、互いに異なる有効屈折率を有することで、互いに異なる中心波長を有する。
【0080】
前述したように、図２に図示された分光フィルタ１１００において、第１、第２及び第３波長領域の光が帯域透過フィルタ１５０に入射されれば、第１波長領域内の第１、第１’、第１”波長λ１、λ１’、λ１”の光が第１帯域フィルタ１５１を透過する。そして、第２波長領域内の第２、第２’、第２”波長λ２、λ２’、λ２”の光は、第２帯域フィルタ１５２を透過し、第３波長領域内の第３、第３’、第３”波長λ３、λ３’、λ３”の光は、第３帯域フィルタ１５３を透過する。
【0081】
第１帯域フィルタ１５１を透過した第１、第１’、第１”波長λ１、λ１’、λ１”の光が第１キャビティ１４１内に入射されれば、第１波長λ１の光のみが第１キャビティ１４１から出射されて第１画素１０１に入射される。また、第２帯域フィルタ１５２を透過した第２、第２’、第２”波長λ２、λ２’、λ２”の光が第２キャビティ１４２内に入射されれば、第２波長λ２の光のみが第２キャビティ１４２から出射されて第２画素１０２に入射される。そして、第３帯域フィルタ１５３を透過した第３、第３’、第３”波長λ３、λ３’、λ３”の光が第３キャビティ１４３内に入射されれば、第３波長λ３の光のみが第３キャビティ１４３から出射されて第３画素１０３に入射される。これにより、第１、第２及び第３画素１０１、１０２、１０３は、それぞれ第１、第２及び第３波長λ１、λ２、λ３の光を検出可能となる。
【0082】
本実施例によれば、それぞれ複数の中心波長を有するマルチモード構造のキャビティ１４１、１４２、１４３に特定波長領域の光のみを透過させる帯域透過フィルタ１５０を結合することで、所望の波長の光のみを検出可能な分光フィルタ１１００を具現することができる。また、マルチモード構造のキャビティ１４１、１４２、１４３をいずれも同じ厚さに形成することで、さらに簡単な工程で分光フィルタ１１００を作製することができる。
【0083】
図７は、他の例示的な実施例による分光フィルタ１２００を示す図面である。図７には、第１、第２、第３及び第４波長領域内の光が分光フィルタ１２００に入射される場合が例示的に図示されている。ここで、第１波長領域は、第１、第１’及び第１”波長λ１、λ１’、λ１”を含み、第２波長領域は第２、第２’及び第２”波長λ２、λ２’、λ２”を含み、第３波長領域は、第３、第３’、第３”波長λ３、λ３’、λ３”を含み、第４波長領域は、第４、第４’、第４”波長λ４、λ４’、λ４”を含む。以下では、前述した実施例と異なる点を中心に説明する。
【0084】
図７を参照すれば、分光フィルタ１２００は、複数のユニットフィルタ２１１～２１８を含み、該分光フィルタ１２００の下には、複数の画素１０１～１０８を含む画素アレイ４１００が設けられる。図７には、８個の第１～第８ユニットフィルタ２１１～２１８及び８個の第１～第８画素１０１～１０８が例示的に図示されている。
【0085】
第１及び第２ユニットフィルタ２１１、２１２は、第１波長領域の中心波長を有する。例えば、第１波長領域は、約３５０ｎｍ～５００ｎｍの波長範囲を有する。第３及び第４ユニットフィルタ２１３、２１４は、第２波長領域の中心波長を有する。例えば、第２波長領域は、約５００ｎｍ～６５０ｎｍの波長範囲を有する。
【0086】
第５及び第６ユニットフィルタ２１５、２１６は、第３波長領域の中心波長を有する。例えば、第３波長領域は、約６５０ｎｍ～８００ｎｍの波長範囲を有する。第７及び第８ユニットフィルタ２１７、２１８は、第４波長領域の中心波長を有する。例えば、第４波長領域は、約８００ｎｍ～１０００ｎｍまたは約８００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲を有する。
【0087】
第１ないし第８ユニットフィルタ２１１～２１８は、共振器２６０と、該共振器２６０に設けられる帯域透過フィルタ２５０を含んでもよい。共振器２６０は、第１及び第２金属反射層２３１、２３２の間に設けられた第１ないし第８キャビティ２６１～２６８を含む。帯域透過フィルタ２５０は、第１ないし第４帯域フィルタ２５１～２５４を含む。共振器２６０と画素アレイ４１００との間には、下部誘電体層２７０がさらに設けられ、共振器２６０と帯域透過フィルタ２５０との間には、上部誘電体層２８０がさらに設けられうる。
【0088】
第１ないし第８キャビティ２６１～２６８それぞれは、前述したように複数の中心波長を有するマルチモード構造を有する。このために第１ないし第８キャビティ２６１～２６８それぞれは、所定厚さ以上に形成されうる。また、第１ないし第８キャビティ２６１～２６８は、互いに異なる中心波長を有するように互いに異なる有効屈折率を有するように設けられうる。
【0089】
帯域透過フィルタ２５０としては、前述したようにカラーフィルタまたは広域フィルタが使用されうる。第１ないし第４帯域フィルタ２５１～２５４は、それぞれ特定波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光は遮断させうる。
【0090】
第１帯域フィルタ２５１は、第１波長領域（例えば、約３５０ｎｍ～５００ｎｍ）の光を透過させうる。第１帯域フィルタ２５１は、第１及び第２キャビティ２６１、２６２に対応して設けられうる。第１帯域フィルタ２５１は、第１及び第２キャビティ２６１、２６２の上部に設けられうる。第２帯域フィルタ２５２は、第２波長領域（例えば、約５００ｎｍ～６５０ｎｍ）の光を透過させうる。第２帯域フィルタ２５２は、第３及び第４キャビティ２６３、２６４に対応して設けられる。第２帯域フィルタ２５２は、第３及び第４キャビティ２６３、２６４の上部に設けられうる。
【0091】
第３帯域フィルタ２５３は、第３波長領域（例えば、約６５０ｎｍ～８００ｎｍ）の光を透過させうる。第３帯域フィルタ２５３は、第５及び第６キャビティ２６５、２６６に対応して設けられうる。第３帯域フィルタ２５３は、第５及び第６キャビティ２６５、２６６の上部に設けられうる。
【0092】
第４帯域フィルタ２５４は、第４波長領域（例えば、約８００ｎｍ～１０００ｎｍ）の光を透過させうる。第４帯域フィルタ２５４は、第７及び第８キャビティ２６７、２６８に対応して設けられうる。第４帯域フィルタ２５４は、第７及び第８キャビティ２６７、２６８の上部に設けられうる。
【0093】
例えば、第１、第２及び第３帯域フィルタ２５１、２５２、２５３では、それぞれ青色、緑色及び赤色カラーが使用され、第４帯域フィルタ２５４では、近赤外線（ＮＩＲ）フィルタが使用されうる。一方、第４波長領域が近赤外線（ＮＩＲ）波長範囲を有する場合には、第４帯域フィルタ２５４として青色カラーフィルタを使用してもよい。
【0094】
図７に図示された分光フィルタ１２００において、第１、第２、第３及び第４波長領域の光が帯域透過フィルタ２５０に入射されれば、第１波長領域内の第１、第１’、第１”波長λ１、λ１’、λ１”の光は、第１帯域フィルタ２５１を透過して第１及び第２キャビティ２６１、２６２に入射される。ここで、第１波長λ１の光は、第１キャビティ２６１から出射されて第１画素１０１に入射され、第１’波長λ１’の光は、第２キャビティ２６２から出射されて第２画素１０２に入射される。
【0095】
第２波長領域内の第２、第２’、第２”波長λ２、λ２’、λ２”の光は、第２帯域フィルタ２５２を透過して第３及び第４キャビティ２６３、２６４に入射される。ここで、第２波長λ２の光は、第３キャビティ２６３から出射されて第３画素１０３に入射され、第２’波長λ２’の光は、第４キャビティ２６４から出射されて第４画素１０４に入射される。
【0096】
第３波長領域内の第３、第３’、第３”波長λ３、λ３’、λ３”の光は、第３帯域フィルタ２５３を透過して第５及び第６キャビティ２６５、２６６に入射される。ここで、第３波長λ３の光は、第５キャビティ２６５から出射されて第５画素１０５に入射され、第３’波長λ３’の光は、第６キャビティ２６６から出射されて第６画素１０６に入射される。
【0097】
第４波長領域内の第４、第４’、第４”波長λ４、λ４’、λ４”の光は、第４帯域フィルタ２５４を透過して第７及び第８キャビティ２６７、２６８に入射される。ここで、第４波長λ４の光は、第７キャビティ２６７から出射されて第７画素１０７に入射され、第４’波長λ４’の光は、第８キャビティ２６８から出射されて第８画素１０８に入射される。
【0098】
以下、図７に図示された分光フィルタ１２００に対するシミュレーション結果を説明する。ここで、第１及び第２金属反射層２３１、２３２としては、それぞれ３０ｎｍ厚さのＣｕ層及び１０ｎｍ厚さのＡｌ層を使用した。第１～第８キャビティ２６１～２６８は、４００ｎｍの厚さに形成した。
【0099】
図８Ａ及び図８Ｂは、図７に図示された分光フィルタ１２００において第１及び第２キャビティ２６１、２６２の透過スペクトルを例示的に示すシミュレーション結果である。ここで、第１キャビティ２６１は、チタン酸化物だけ形成し、第２キャビティ２６２は、チタン酸化物でベースを形成し、シリコン酸化物でパターンを形成した。第２キャビティ２６２においてパターンの含量は、２０％であった。
【0100】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すれば、第１及び第２キャビティ２６１、２６２それぞれは、２個の中心波長（具体的に、青色光領域の波長と赤色光領域の波長）を有していることが分かる。また、第２キャビティ２６２の中心波長は、第１キャビティ２６１の中心波長から所定距離ほど移動したことが分かる。
【0101】
図９Ａは、図７に図示された分光フィルタ１２００を通じて第１及び第２画素１０１、１０２で検出される吸収スペクトルを示すシミュレーション結果である。ここで、第１帯域フィルタ２５１としては、青色カラーフィルタが使用された。図９Ａを参照すれば、第１及び第２画素１０１、１０２で青色光領域の波長が検出されたことが分かる。
【0102】
図９Ｂは、図７に図示された分光フィルタ１２００を通じて第３及び第４画素１０３、１０４で検出される吸収スペクトルを示すシミュレーション結果である。ここで、第２帯域フィルタ２５２としては、緑色カラーフィルタが使用された。図９Ｂを参照すれば、第３及び第４画素１０３、１０４で緑色光領域の波長が検出されたことが分かる。
【0103】
図９Ｃは、図７に図示された分光フィルタ１２００を通じて第５及び第６画素１０５、１０６で検出される吸収スペクトルを示すシミュレーション結果である。ここで、第３帯域フィルタ２５３としては、赤色カラーフィルタが使用された。図９Ｃを参照すれば、第５及び第６画素１０５、１０６で赤色光領域の波長が検出されたことが分かる。
【0104】
図９Ｄは、図７に図示された分光フィルタ１２００を通じて第７及び第８画素１０７、１０８で検出される吸収スペクトルを示すシミュレーション結果である。ここで、第４帯域フィルタ２５４としては、青色カラーフィルタが使用された。図９Ｄを参照すれば、第７及び第８画素１０７、１０８から近赤外線（ＮＩＲ）領域の波長が検出されたことが分かる。
【0105】
前述したように、本実施例によれば、例えば、紫外線から近赤外線（ＮＩＲ）に至る広域特性を有する分光フィルタ１２００を具現することができる。以上では、帯域透過フィルタ２５０が４個の帯域フィルタ２５１～２５４を含む場合が例示的に説明されたが、それに限定されず、帯域透過フィルタ２５０は、多様な個数の帯域フィルタを含んでもよい。また、帯域フィルタ２５１～２５４それぞれが２個のキャビティに対応して設けられる場合が例示的に説明されたが、それに限定されず、帯域フィルタ２５１～２５４それぞれに対応するキャビティの個数を多様に変形されうる。
【0106】
図１０は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１３００を示す図面である。
【0107】
図１０を参照すれば、分光フィルタ１３００は、複数のユニットフィルタ３１１、３１２、３１３を含み、該分光フィルタ１３００の下には、複数の画素１０１、１０２、１０３を含む画素アレイ４１００が設けられうる。図１０には、３個の第１、第２及び第３ユニットフィルタ３１１、３１２、３１３が例示的に図示されている。
【0108】
第１、第２及び第３ユニットフィルタ３１１、３１２、３１３は、共振器３４０と、該共振器３４０の上部に設けられる帯域透過フィルタ３５０を含んでもよい。共振器３４０は、第１及び第２金属反射層３３１、３３２の間に設けられた第１、第２及び第３キャビティ３４１、３４２、３４３を含んでもよい。帯域透過フィルタ３５０は、第１、第２及び第３帯域フィルタ３５１、３５２、３５３を含んでもよい。共振器３４０及び帯域透過フィルタ３５０については、前述したので、それについての説明は省略する。
【0109】
共振器３４０と画素アレイ４１００との間には、下部誘電体層３７０が設けられ、共振器３４０と帯域透過フィルタ３５０との間には、上部誘電体層３８０が設けられうる。下部及び上部誘電体層３７０、３８０は、分光フィルタ１３００の透過率を向上させるためのものである。下部及び上部誘電体層３７０、３８０は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物(hafnium Oxide)、シリコン酸化物または高屈折ポリマー(high index polymer)などを含んでもよい。しかし、それは、単に例示的なものである。
【0110】
第１キャビティ３４１の下部及び上部には、それぞれ第１及び第２誘電体層３７１、３７２が設けられうる。第１及び第２誘電体層３７１、３７２は、第１ユニットフィルタ３１１の透過率を向上させるためのものである。例えば、第１及び第２誘電体層３７１、３７２は、第１波長領域の透過率を向上させうる。
【0111】
第１及び第２誘電体層３７１、３７２それぞれは、互いに異なる屈折率を有する誘電物質を含む。具体的に、第１及び第２誘電体層３７１、３７２それぞれは、ベース３７０ａ、３８０ａと、該ベース３７０ａ、３８０ａ内に所定形態に配置される少なくとも１つの第１パターン３７１ａ、３８１ａを含む。第１及び第２誘電体層３７１、３７２それぞれの有効屈折率は、ベース物質、第１パターン物質、及び第１パターン物質の含量などによっても決定される。
【0112】
第２キャビティ３４２の下部及び上部には、それぞれ第３及び第４誘電体層３７２、３８２が設けられうる。第３及び第４誘電体層３７２、３８２は、第２ユニットフィルタ３１２の透過率を向上させるためのものである。例えば、第３及び第４誘電体層３７２、３８２は、第２波長領域の透過率を向上させうる。第３及び第４誘電体層３７２、３８２は、第１及び第２誘電体層３７１、３８１とは異なる有効屈折率を有する。第３及び第４誘電体層３７２、３８２それぞれは、ベース３７０ａ、３８０ａと、該ベース３７０ａ、３８０ａ内の所定形態に配置される少なくとも１つの第２パターン３７２ａ、３８２ａを含む。第３及び第４誘電体層３７２、３８２それぞれの有効屈折率は、ベース物質、第２パターン物質、及び第２パターン物質の含量などによっても決定される。
【0113】
第３キャビティ３４３の下部及び上部には、それぞれ第５及び第６誘電体層３７３、３８３が設けられうる。第５及び第６誘電体層３７３、３８３は、第３ユニットフィルタ３１３の透過率を向上させるためのものである。例えば、第５及び第６誘電体層３７３、３８３は、第３波長領域の透過率を向上させうる。第５及び第６誘電体層３７３、３８３は、第１及び第２誘電体層３７１、３８１、第３及び第４誘電体層３７２、３８２とは異なる有効屈折率を有する。第５及び第６誘電体層３７３、３８３それぞれは、ベース３７０ａ、３８０ａと、該ベース３７０ａ、３８０ａ内に所定形態に配置される少なくとも１つの第３パターン３７３ａ、３８３ａを含んでもよい。第５及び第６誘電体層３７３、３８３それぞれの有効屈折率は、ベース物質、第３パターン物質、及び第３パターン物質の含量などによっても決定される。
【0114】
図１１は、さらに他の例示的な実施例による分光フィルタ１４００を示す図面である。図１１に図示された分光フィルタ１４００は、帯域透過フィルタ４５０が共振器４４０の下部に設けられたという点を除いては、図２に図示された分光フィルタ１１００と同一である。
【0115】
図１１を参照すれば、分光フィルタ１４００は、複数のユニットフィルタ４１１、４１２、４１３を含み、該分光フィルタ１４００の下には、複数の画素１０１、１０２、１０３を含む画素アレイ４１００が設けられうる。
【0116】
第１、第２及び第３ユニットフィルタ４１１、４１２、４１３は、共振器４４０と、該共振器４４０の下部に設けられる帯域透過フィルタ４５０を含む。共振器４４０は、第１及び第２金属反射層４３１、４３２の間に設けられた第１、第２及び第３キャビティ４４１、４４２、４４３を含む。帯域透過フィルタ４５０は、第１、第２及び第３帯域フィルタ４５１、４５２、４５３を含む。共振器４４０及び帯域透過フィルタ４５０については、前述したので、それについての説明は省略する。
【0117】
共振器４４０の下部には、下部誘電体層４７０が設けられ、共振器４４０の上部には、上部誘電体層４８０が設けられる。下部及び上部誘電体層４７０、４８０は、分光フィルタ１３００の透過率を向上させるために図１０に図示された下部及び上部誘電体層３７０、３８０で構成されうる。
【0118】
図１２は、例示的な実施例によるイメージセンサ１０００の概略的なブロック図である。
【0119】
図１２を参照すれば、イメージセンサ１０００は、分光フィルタ９１００、画素アレイ４１００、タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、及び出力回路４０３０を含む。分光フィルタ９１００は、互いに異なる波長領域の光を透過させることで、２次元に配列される複数のユニットフィルタを含む。画素アレイ４１００は、複数のユニットフィルタを透過した互いに異なる波長の光を感知する複数の画素を含む。具体的に、画素アレイ４１００は、複数のロウとカラムに沿って２次元配列された画素を含む。ロウデコーダ４０２０は、タイミングコントローラ４０１０から出力されたロウアドレス信号に応答して画素アレイ４１００のロウ１つを選択する。出力回路４０３０は、選択されたロウに沿って配列された複数の画素からカラム単位で光感知信号を出力する。このために、出力回路４０３０は、カラムデコーダとアナログ－デジタル変換器(ADC;analog to digital converter)とを含む。例えば、出力回路４０３０は、カラムデコーダと画素アレイ４１００との間でカラム別にそれぞれ配置された複数のＡＤＣ、またはカラムデコーダの出力端に配置された１つのＡＤＣを含んでもよい。タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、及び出力回路４０３０は、１つのチップまたは、それぞれ別個のチップによって具現されうる。出力回路４０３０を通じて出力された映像信号を処理するためのプロセッサがタイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、及び出力回路４０３０と共に、１つのチップによっても具現される。画素アレイ４１００は、互いに異なる波長の光を感知する複数の画素を含み、ここで画素の配列は、多様な方式によっても具現される。
【0120】
【0121】
図１３を参照すれば、分光フィルタ９１００は、２次元形態に配列される複数のフィルタグループ９１１０を含む。ここで、各フィルタグループ９１１０は、４×４アレイ状に配列される１６個のユニットフィルタＦ１～Ｆ１６を含む。
【0122】
第１及び第２ユニットフィルタＦ１、Ｆ２は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第３ないし第５ユニットフィルタＦ３～Ｆ５は、青色光領域の中心波長Ｂ１～Ｂ３を有する。第６ないし第１１ユニットフィルタＦ６～Ｆ１１は、緑色光領域の中心波長Ｇ１～Ｇ６を有し、第１２ないし第１４ユニットフィルタＦ１２～Ｆ１４は、赤色光領域の中心波長Ｒ１～Ｒ３を有する。そして、第１５及び第１６ユニットフィルタＦ１５、Ｆ１６は、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１、ＮＩＲ２を有する。
【0123】
【0124】
図１４を参照すれば、各フィルタグループ９１２０は、３×３アレイ状に配列される９個のユニットフィルタＦ１～Ｆ９を含む。ここで、第１及び第２ユニットフィルタＦ１、Ｆ２は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第４、第５及び第７ユニットフィルタＦ４、Ｆ５、Ｆ７は、青色光領域の中心波長Ｂ１～Ｂ３を有する。第３及び第６ユニットフィルタＦ３、Ｆ６は、緑色光領域の中心波長Ｇ１、Ｇ２を有し、第８及び第９ユニットフィルタＦ８、Ｆ９は、赤色光領域の中心波長Ｒ１、Ｒ２を有する。
【0125】
【0126】
図１５を参照すれば、各フィルタグループ９１３０は、５×５アレイ状に配列される２５個のユニットフィルタＦ１～Ｆ２５を含む。ここで、第１ないし第３ユニットフィルタＦ１～Ｆ３は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１～ＵＶ３を有し、第６、第７、第８、第１１及び第１２ユニットフィルタＦ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ１１、Ｆ１２は、青色光領域の中心波長Ｂ１～Ｂ５を有する。第４、第５及び第９ユニットフィルタＦ４、Ｆ５、Ｆ９は、緑色光領域の中心波長Ｇ１～Ｇ３を有し、第１０、第１３、第１４、第１５、第１８及び第１９ユニットフィルタＦ１０、Ｆ１３、Ｆ１４、Ｆ１５、Ｆ１８、Ｆ１９は、赤色光領域の中心波長Ｒ１～Ｒ６を有する。そして、第２０、第２３、第２４及び第２５ユニットフィルタＦ２０、Ｆ２３、Ｆ２４、Ｆ２５は、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１～ＮＩＲ４を有する。
【0127】
上述した分光フィルタを含むイメージセンサ１０００は、多様な高性能光学装置または高性能電子装置に採用されうる。そのような電子装置は、例えば、スマートフォン(smart phone)、携帯電話、ハンドフォン、PDA(personal digital assistant)、ラップトップ(laptop)、ＰＣ、多様なポータブル機器、家電製品、保安カメラ、医療用カメラ、自動車、事物インターネット(IoT;Internet of Things)機器、その他モバイルまたは非モバイルコンピュータ装置でもあり、それに制限されない。
【0128】
電子装置は、イメージセンサ１０００以外にも、イメージセンサを制御するプロセッサ、例えば、アプリケーションプロセッサ(AP: Application Processor)をさらに含み、プロセッサを通じて運用体制または応用プログラムを駆動して多数のハードウェアまたはソフトウェア構成要素を制御し、各種データ処理及び演算を遂行することができる。プロセッサは、GPU (Graphic Processing Unit)及び／またはイメージ信号プロセッサ(Image Signal Processor)をさらに含んでもよい。プロセッサにイメージ信号プロセッサが含まれる場合、イメージセンサによって獲得されたイメージ（または映像）をプロセッサを用いて保存及び／または出力することができる。
【0129】
図１６は、イメージセンサ１０００を含む電子装置ＥＤ０１の一例を示すブロック図である。図１６を参照すれば、ネットワーク環境ＥＤ００で電子装置ＥＤ０１は、第１ネットワークＥＤ９８（近距離無線通信ネットワークなど）を介して他の電子装置ＥＤ０２と通信するか、または第２ネットワークＥＤ９９（遠距離無線通信ネットワークなど）を介してさらに他の電子装置ＥＤ０４及び／またはサーバＥＤ０８と通信することができる。電子装置ＥＤ０１は、サーバＥＤ０８を介して電子装置ＥＤ０４と通信することができる。電子装置ＥＤ０１は、プロセッサＥＤ２０、メモリＥＤ３０、入力装置ＥＤ５０、音響出力装置ＥＤ５５、表示装置ＥＤ６０、オーディオモジュールＥＤ７０、センサモジュールＥＤ７６、インターフェースＥＤ７７、ハプティックモジュールＥＤ７９、カメラモジュールＥＤ８０、電力管理モジュールＥＤ８８、バッテリＥＤ８９、通信モジュールＥＤ９０、加入者識別モジュールＥＤ９６及び／またはアンテナモジュールＥＤ９７を含んでもよい。電子装置ＥＤ０１には、該構成要素のうち、一部（表示装置ＥＤ６０など）が省略されるか、他の構成要素が追加されうる。該構成要素のうち、一部は、１つの統合された回路に具現されうる。例えば、センサモジュールＥＤ７６（指紋センサ、虹彩センサ、照度センサなど）は、表示装置ＥＤ６０（ディスプレイなど）に埋め込まれて具現されうる。また、イメージセンサ１０００に分光機能が含まれる場合、センサモジュールの一部機能（カラーセンサ、照度センサ）が別途のセンサモジュールではない、イメージセンサ１０００自体で具現されうる。
【0130】
プロセッサＥＤ２０は、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）を実行し、プロセッサＥＤ２０に連結された電子装置ＥＤ０１のうち、１つまたは複数個の他の構成要素（ハードウェア、ソフトウェア構成要素など）を制御し、多様なデータ処理または演算を遂行することができる。データ処理または演算の一部として、プロセッサＥＤ２０は、他の構成要素（センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）から受信された命令及び／またはデータを揮発性メモリＥＤ３２にロードし、揮発性メモリＥＤ３２に保存された命令及び／またはデータを処理し、結果データを不揮発性メモリＥＤ３４に保存することができる。プロセッサＥＤ２０は、メインプロセッサＥＤ２１（中央処理装置、アプリケーションプロセッサなど）、及びそれと独立して、または共に運用可能な補助プロセッサＥＤ２３（グラフィック処理装置、イメージシグナルプロセッサ、センサハブプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）を含んでもよい。補助プロセッサＥＤ２３は、メインプロセッサＥＤ２１より電力を少なく使用し、特化された機能を遂行することができる。
【0131】
補助プロセッサＥＤ２３は、メインプロセッサＥＤ２１がインアクティブ状態（スリープ状態）である間、メインプロセッサＥＤ２１の代わりに、またはメインプロセッサＥＤ２１がアクティブ状態（アプリケーション実行状態）である間、メインプロセッサＥＤ２１と共に、電子装置ＥＤ０１の構成要素のうち、一部構成要素（表示装置ＥＤ６０、センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）に係わる機能及び／または状態を制御することができる。補助プロセッサＥＤ２３（イメージシグナルプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）は、機能的に関連した他の構成要素（カメラモジュールＥＤ８０、通信モジュールＥＤ９０など）の一部としても具現される。
【0132】
メモリＥＤ３０は、電子装置ＥＤ０１の構成要素（プロセッサＥＤ２０、センサモジュールＥＤ７６など）が必要とする多様なデータを保存することができる。データは、例えば、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）、及びそれに係わる命令に対する入力データ及び／または出力データを含む。メモリＥＤ３０は、揮発性メモリＥＤ３２及び／または不揮発性メモリＥＤ３４を含む。不揮発性メモリＥＤ３４は、電子装置ＥＤ０１内に固設された内蔵メモリＥＤ３６と、脱着可能な外装メモリＥＤ３８を含む。
【0133】
プログラムＥＤ４０は、メモリＥＤ３０にソフトウェアとして保存され、運用体制ＥＤ４２、ミドルウェアＥＤ４４及び／またはアプリケーションＥＤ４６を含む。
【0134】
入力装置ＥＤ５０は、電子装置ＥＤ０１の構成要素（プロセッサＥＤ２０など）に使用される命令及び／またはデータを電子装置ＥＤ０１の外部（ユーザなど）から受信することができる。入力装置ＥＤ５０は、マイク、マウス、キーボード、及び／またはデジタルペン（スタイラスペンなど）を含みうる。
【0135】
音響出力装置ＥＤ５５は、音響信号を電子装置ＥＤ０１の外部に出力することができる。音響出力装置ＥＤ５５は、スピーカ及び／またはレシーバを含む。スピーカは、マルチメディア再生または録音再生のように一般の用途として使用され、レシーバは、着信電話を受信するために使用される。レシーバは、スピーカの一部に結合されているか、または独立した別途の装置によっても具現される。
【0136】
表示装置ＥＤ６０は、電子装置ＥＤ０１の外部に情報を視覚的に提供することができる。表示装置ＥＤ６０は、ディスプレイ、ホログラム装置、または、プロジェクタ及び当該装置を制御するための制御回路を含む。表示装置ＥＤ６０は、タッチを感知するように設定されたタッチ回路(Touch Circuitry)及び／またはタッチによって発生する力の強度を測定するように設定されたセンサ回路（圧力センサなど）を含む。
【0137】
オーディオモジュールＥＤ７０は、音を電気信号に変換させるか、反対に電気信号を音に変換させうる。オーディオモジュールＥＤ７０は、入力装置ＥＤ５０を通じて音を獲得するか、音響出力装置ＥＤ５５及び／または電子装置ＥＤ０１と直接または無線で連結された他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）のスピーカ及び／またはヘッドホーンを通じて音を出力することができる。
【0138】
センサモジュールＥＤ７６は、電子装置ＥＤ０１の作動状態（電力、温度など）、または外部の環境状態（ユーザ状態など）を感知し、感知された状態に対応する電気信号及び／またはデータ値を生成することができる。センサモジュールＥＤ７６は、ジェスチャーセンサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、マグネチックセンサ、加速度センサ、グリップセンサ、近接センサ、カラーセンサ、IR(Infrared)センサ、生体センサ、温度センサ、湿度センサ、及び／または照度センサを含みうる。
【0139】
インターフェースＥＤ７７は、電子装置ＥＤ０１が他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）と直接または無線で連結されるために使用される１つまたは複数の指定されたプロトコルを支援することができる。インターフェースＥＤ７７は、HDMI(High Definition Multimedia Interface)、USB(Universal Serial Bus)インターフェース、ＳＤカードインターフェース、及び／またはオーディオインターフェースを含む。
【0140】
連結端子ＥＤ７８は、電子装置ＥＤ０１が他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）と物理的に連結されるコネクタを含む。連結端子ＥＤ７８は、ＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＳＤカードコネクタ、及び／またはオーディオコネクタ（ヘッドホーンコネクタなど）を含む。
【0141】
ハプティックモジュールＥＤ７９は、電気的信号をユーザが触覚または運動感覚を通じて認知することができる機械的な刺激（振動、動きなど）または電気的な刺激に変換することができる。ハプティックモジュールＥＤ７９は、モータ、圧電素子、及び／または電気刺激装置を含みうる。
【0142】
カメラモジュールＥＤ８０は、静止映像及び動画を撮影することができる。カメラモジュールＥＤ８０は、１つまたは複数のレンズを含むレンズアセンブリー、図１のイメージセンサ１０００、イメージシグナルプロセッサ、及び／またはフラッシュを含みうる。カメラモジュールＥＤ８０に含まれたレンズアセンブリーは、イメージ撮影の対象である被写体から放出される光を収集することができる。
【0143】
電力管理モジュールＥＤ８８は、電子装置ＥＤ０１に供給される電力を管理することができる。電力管理モジュールＥＤ８８は、PMIC(Power Management Integrated Circuit)の一部として具現されうる。
【0144】
バッテリＥＤ８９は、電子装置ＥＤ０１の構成要素に電力を供給することができる。バッテリＥＤ８９は、使い捨て１次電池、再充電可能な２次電池及び／または燃料電池を含む。
【0145】
通信モジュールＥＤ９０は、電子装置ＥＤ０１と他の電子装置（電子装置ＥＤ０２、電子装置ＥＤ０４、サーバＥＤ０８など）との直接（有線）通信チャネル及び／または無線通信チャネルの樹立、及び樹立された通信チャネルを介した通信遂行を支援することができる。通信モジュールＥＤ９０は、プロセッサＥＤ２０（アプリケーションプロセッサなど）と独立して運用され、直接通信及び／または無線通信を支援する１つまたは複数のコミュニケーションプロセッサを含む。通信モジュールＥＤ９０は、無線通信モジュールＥＤ９２（セルラ通信モジュール、近距離無線通信モジュール、GNSS（Global Navigation Satellite Systemなど）通信モジュールなど）及び／または有線通信モジュールＥＤ９４(LAN(Local Area Network)通信モジュール、電力線通信モジュールなど）を含む。これら通信モジュールのうち、該当する通信モジュールは、第１ネットワークＥＤ９８（ブルートゥース、WiFi DirectまたはIrDA(Infrared Data Association)のような近距離通信ネットワーク）または第２ネットワークＥＤ９９（セルラネットワーク、インターネット、またはコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、ＷＡＮなど）のような遠距離通信ネットワーク）を介して他の電子装置と通信することができる。そのような多種の通信モジュールは、１つの構成要素（単一チップなど）に統合されるか、または互いに別途の複数の構成要素（複数チップ）によって具現されうる。無線通信モジュールＥＤ９２は、加入者識別モジュールＥＤ９６に保存された加入者情報（国際モバイル加入者識別子（ＩＭＳＩ）など）を用いて第１ネットワークＥＤ９８及び／または第２ネットワークＥＤ９９のような通信ネットワーク内で電子装置ＥＤ０１を確認及び認証することができる。
【0146】
アンテナモジュールＥＤ９７は、信号及び／または電力を外部（他の電子装置など）に送信するか、外部から受信する。アンテナは基板（ＰＣＢなど）上に形成された導電性パターンからなる放射体を含む。アンテナモジュールＥＤ９７は、１つまたは複数のアンテナを含む。複数のアンテナが含まれた場合、通信モジュールＥＤ９０によって複数のアンテナのうち、第１ネットワークＥＤ９８及び／または第２ネットワークＥＤ９９のような通信ネットワークで使用される通信方式に適したアンテナが選択されうる。選択されたアンテナを介して通信モジュールＥＤ９０と他の電子装置との間に信号及び／または電力が送信されるか、受信されうる。アンテナ以外の他の部品（ＲＦＩＣなど）がアンテナモジュールＥＤ９７の一部で含まれうる。
【0147】
構成要素のうち、一部は、周辺機器間の通信方式（バス、GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface)など）を介して互いに連結されて信号（命令、データなど）を互いに交換することができる。
【0148】
命令またはデータは、第２ネットワークＥＤ９９に連結されたサーバＥＤ０８を介して電子装置ＥＤ０１と外部の電子装置ＥＤ０４との間において送信または受信される。他の電子装置ＥＤ０２、ＥＤ０４は、電子装置ＥＤ０１と同一であるか、または他種の装置である。電子装置ＥＤ０１で実行される動作の全部または一部は、他の電子装置ＥＤ０２、ＥＤ０４、ＥＤ０８のうち、１つまたは複数の装置で実行されうる。例えば、電子装置ＥＤ０１がある機能やサービスを遂行せねばならないとき、機能またはサービスを自体的に実行させる代わりに、１つまたは複数の他の電子装置にその機能またはそのサービスの一部または全体の遂行を要請することができる。要請を受信した１つまたは複数の他の電子装置は、要請に係わる追加機能またはサービスを行い、その実行の結果を電子装置ＥＤ０１に伝達することができる。そのために、クラウドコンピューティング、分散コンピューティング、及び／またはクライアント－サーバコンピューティング技術が利用されうる。
【0149】
図１７は、図１６のカメラモジュールＥＤ８０を例示するブロック図である。図１７を参照すれば、カメラモジュールＥＤ８０は、レンズアセンブリーＣＭ１０、フラッシュＣＭ２０、イメージセンサ１０００（図１２のイメージセンサ１０００など）、イメージスタビライザーＣＭ４０、メモリＣＭ５０（バッファメモリなど）、及び／またはイメージシグナルプロセッサＣＭ６０を含む。レンズアセンブリーＣＭ１０は、イメージ撮影の対象である被写体から放出される光を収集することができる。カメラモジュールＥＤ８０は、複数のレンズアセンブリーＣＭ１０を含み、そのような場合、カメラモジュールＥＤ８０は、デュアルカメラ、３６０°カメラ、または球形カメラ(Spherical Camera)にもなる。複数のレンズアセンブリーＣＭ１０のうち、一部は同じレンズ属性（画角、焦点距離、自動焦点、Ｆナンバー(F Number)、光学ズームなど）を有するか、または、他のレンズ属性を有することができる。レンズアセンブリーＣＭ１０は、広角レンズまたは望遠レンズを含みうる。
【0150】
フラッシュＣＭ２０は、被写体から放出または反射される光を強化するために使用される光を放出することができる。フラッシュＣＭ２０は、１つまたは複数の発光ダイオード（RGB(Red-Green-Blue) LED, White LED, Infrared LED, Ultraviolet LEDなど）、及び／またはXenon Lampを含みうる。イメージセンサ１０００は、図１で説明したイメージセンサであり、被写体から放出または反射されてレンズアセンブリーＣＭ１０を介して伝達された光を電気的な信号に変換することで、被写体に対応するイメージを獲得することができる。イメージセンサ１０００は、ＲＧＢセンサ、BW(Black and White)センサ、ＩＲセンサ、またはＵＶセンサのように、属性の異なるイメージセンサのうち、選択された１つまたは複数のセンサを含みうる。イメージセンサ１０００に含まれたそれぞれのセンサは、CCD(Charged Coupled Device)センサ及び／またはCMOS(complementary metal Oxide semiconductor)センサによって具現されうる。
【0151】
イメージスタビライザーＣＭ４０は、カメラモジュールＥＤ８０またはそれを含む電子装置ＣＭ０１の動きに反応し、レンズアセンブリーＣＭ１０に含まれた１つまたは複数個のレンズまたはイメージセンサ１０００を特定の方向に動かすか、イメージセンサ１０００の動作特性を制御（リードアウト(Read-Out)タイミングの調整など）して動きによる否定的な影響を補償しうる。イメージスタビライザーＣＭ４０は、カメラモジュールＥＤ８０の内部または外部に配置されたジャイロセンサ（図示せず）または加速度センサ（図示せず）を用いてカメラモジュールＥＤ８０または電子装置ＥＤ０１の動きを感知することができる。イメージスタビライザーＣＭ４０は、光学式によっても具現される。
【0152】
メモリＣＭ５０は、イメージセンサ１０００を通じて獲得されたイメージの一部または全体データを、次のイメージ処理作業のために保存することができる。例えば、複数のイメージが高速に獲得される場合、獲得された原本データ（Bayer-Patternedデータ、高解像度データなど）は、メモリＣＭ５０に保存して、低解像度イメージのみをディスプレイした後、選択された（ユーザ選択など）イメージの原本データをイメージシグナルプロセッサＣＭ６０に伝達させるのに使用されうる。メモリＣＭ５０は、電子装置ＥＤ０１のメモリＥＤ３０に統合されているか、または独立して運用される別途のメモリで構成されうる。
【0153】
イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、イメージセンサ１０００を通じて獲得されたイメージまたはメモリＣＭ５０に保存されたイメージデータに対してイメージ処理を遂行することができる。イメージ処理は、デプスマップ(Depth Map)生成、３次元モデリング、パノラマ生成、特徴点抽出、イメージ合成、及び／またはイメージ補償（ノイズ減少、解像度調整、明るさ調整、ブラーリング(Blurring)、シャープニング(Sharpening)、ソフトニング(Softening)など）を含む。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、カメラモジュールＥＤ８０に含まれた構成要素（イメージセンサ１０００など）に対する制御（露出時間制御、またはリードアウトタイミング制御など）を遂行することができる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０によって処理されたイメージは、追加処理のためにメモリＣＭ５０に再び保存されるか、カメラモジュールＥＤ８０の外部構成要素（メモリＥＤ３０、表示装置ＥＤ６０、電子装置ＥＤ０２、電子装置ＥＤ０４、サーバＥＤ０８など）に提供されうる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、プロセッサＥＤ２０に統合されるか、プロセッサＥＤ２０と独立して運用される別途のプロセッサで構成されうる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０がプロセッサＥＤ２０と別途のプロセッサで構成された場合、イメージシグナルプロセッサＣＭ６０によって処理されたイメージは、プロセッサＥＤ２０によってさらなるイメージ処理を経た後、表示装置ＥＤ６０を通じて表示されうる。
【0154】
電子装置ＥＤ０１は、それぞれ異なる属性または機能を有する複数のカメラモジュールＥＤ８０を含む。そのような場合、複数のカメラモジュールＥＤ８０のうち、１つは、広角カメラであり、他の１つは、望遠カメラである。同様に、複数のカメラモジュールＥＤ８０のうち、１つは、前面カメラであり、他の１つは、背面カメラである。
【0155】
実施例によるイメージセンサ１０００は、図１８（ａ）に図示されたモバイルフォンまたはスマートフォン５１００ｍ、図１８（ｂ）に図示されたタブレットまたはスマートタブレット５２００、図１８（ｃ）に図示されたデジタルカメラまたはカムコーダ５３００、図１８（ｄ）に図示されたノート型パソコン５４００にまたは、図１８（ｅ）に図示されたテレビまたはスマートテレビ５５００などに適用されうる。例えば、スマートフォン５１００ｍまたはスマートタブレット５２００は高解像度イメージセンサがそれぞれ搭載された複数の高解像度カメラを含む。高解像度カメラを用いて映像内の被写体のデプス情報を抽出するか、映像のアウトフォーカシングを調節するか、映像内の被写体を自動識別することができる。
【0156】
また、イメージセンサ１０００は、図１９（ａ）に図示されたスマート冷蔵庫５６００、図１９（ｂ）に図示された保安カメラ５７００、図１９（ｃ）に図示されたロボット５８００、図１９（ｄ）に図示された医療用カメラ５９００などに適用されうる。例えば、スマート冷蔵庫５６００は、イメージセンサを用いて冷蔵庫内にある飲食物を自動認識し、特定飲食物の存否、入庫または出庫した飲食物の種類などをスマートフォンを通じてユーザに知らせることができる。保安カメラ５７００は、超高解像度映像を提供し、高い感度を用いて暗い環境でも映像内の事物または人を認識可能にしうる。ロボット５８００は、人が直接接近することができない災害または産業現場に投入されて高解像度映像を提供することができる。医療用カメラ５９００は、診断または手術のための高解像度映像を提供し、視野を動的に調節することができる。
【0157】
また、イメージセンサ１０００は、図１９（ｅ）に図示されたように車両６０００に適用されうる。車両６０００は、多様な位置に配置された複数の車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０を含み、それぞれの車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０は、実施例によるイメージセンサを含みうる。車両６０００は、複数の車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０を用いて車両６０００内部または周辺に係わる多様な情報を運転者に提供し、映像内の事物または人を自動認識して自律走行に必要な情報を提供することができる。
【0158】
以上の例示的な実施例によれば、複数の中心波長を有するマルチモードのキャビティに特定波長領域の光のみを透過させる帯域透過フィルタを結合することで、所望の波長の光のみを検出することができる広域特性を有する分光フィルタを具現することができる。また、マルチモードのキャビティをいずれも同じ厚さに形成することで、さらに簡単な工程で分光フィルタを作製することができる。他の例示的な実施例によれば、以上の分光フィルタを含むイメージセンサが提供され、該イメージセンサを含む電子装置が提供されうる。
【0159】
上述した分光フィルタを備えるイメージセンサ及びそれを含む電子装置が、たとえ図面に図示された実施例に基づいて説明されたとしても、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者であれば、それらにより、多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解するであろう。したがって、開示された実施例は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。権利範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、権利範囲に含まれていると解釈されねばならない。
【符号の説明】
【0160】
１０１、１０２、１０３ 画素
１１１、１１２、１１３ ユニットフィルタ
１３１、１３２ 第１及び第２金属反射層
１４０ 共振器
１４０ａ ベース
１４１、１４２、１４３ 第１、第２、第３キャビティ
１５０ 帯域透過フィルタ
１５１、１５２、１５３ 第１、第２、第３帯域フィルタ
１７０ 下部誘電体層
１８０ 上部誘電体層
１１００ 分光フィルタ
４１００ 画素アレイ
λ１、λ１’、λ１” 第１波長領域
λ２、λ２’、λ２” 第２波長領域
λ３、λ３’、λ３” 第３波長領域
１１１、１１２、１１３ ユニットフィルタ
１３１、１３２ 第１及び第２金属反射層
１４０ 共振器
１４０ａ ベース
１４１、１４２、１４３ 第１、第２、第３キャビティ
１５０ 帯域透過フィルタ
１５１、１５２、１５３ 第１、第２、第３帯域フィルタ
１７０ 下部誘電体層
１８０ 上部誘電体層
１１００ 分光フィルタ
４１００ 画素アレイ
λ１、λ１’、λ１” 第１波長領域
λ２、λ２’、λ２” 第２波長領域
λ３、λ３’、λ３” 第３波長領域
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
