特許 7425104 色分離レンズアレイを備えるイメージセンサ及びそれを含む電子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-22

(45)【発行日】2024-01-30

(54)【発明の名称】色分離レンズアレイを備えるイメージセンサ及びそれを含む電子装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20240123BHJP

   H04N 25/13 20230101ALI20240123BHJP

   H04N 25/70 20230101ALI20240123BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

H04N25/13

H04N25/70

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022063890

(22)【出願日】2022-04-07

(65)【公開番号】P2022169448

(43)【公開日】2022-11-09

【審査請求日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】10-2021-0054630

(32)【優先日】2021-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【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】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】安 城 模

(72)【発明者】

【氏名】盧 淑 英

(72)【発明者】

【氏名】尹 鉐 皓

【審査官】加藤 俊哉

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１０２８８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２７０１１３３（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０３５３７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ２５／１３

Ｈ０４Ｎ ２５／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１波長の光を感知する複数の第１画素と、前記第１波長と互いに異なる第２波長の光を感知する複数の第２画素とを含むセンサ基板と、
前記第１波長の光を前記複数の第１画素に集光し、前記第２波長の光を前記複数の第２画素に集光する色分離レンズアレイと、を含み、
前記第１画素それぞれは、第１方向及び前記第１方向に垂直な第２方向に沿って２次元配列された独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含み、
前記複数の第１画素のうち、第１グループの第１画素は、前記第１方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第１エッジ領域及び第２エッジ領域を含み、前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域に入射する光に対する第１光感知信号及び前記第２エッジ領域に入射する光に対する第２光感知信号を出力し、
前記第１グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１方向に沿って順次に配列された第１光感知セル、第２光感知セル、及び第３光感知セルを含む、イメージセンサ。

【請求項2】

前記第１エッジ領域と前記第２エッジ領域との間の前記第１方向に沿う間隔は、前記第１方向に沿う前記第１エッジ領域の幅と同一であるか、またはそれより大きい、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項3】

前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域と前記第２エッジ領域との間の領域に入射する光に対する第３光感知信号を出力する、請求項２に記載のイメージセンサ。

【請求項4】

前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域と前記第２エッジ領域との間の領域に入射する光に対して光感知信号を出力しない、請求項２に記載のイメージセンサ。

【請求項5】

前記第１ないし第３光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、
前記第１光感知セルは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第３光感知セルは、前記第２エッジ領域に配置され、
前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルから前記第１光感知信号を出力し、前記第３光感知セルから前記第２光感知信号を出力する、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項6】

前記第１及び第３光感知セルそれぞれは、前記第１方向に沿って配列された第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含み、
前記第１光感知セルの第１フォトダイオードは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第３光感知セルの第２フォトダイオードは、前記第２エッジ領域に配置され、
前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードから前記第１光感知信号を出力し、前記第３光感知セルの第２フォトダイオードから前記第２光感知信号をそれぞれ出力する、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項7】

第１波長の光を感知する複数の第１画素と、前記第１波長と互いに異なる第２波長の光を感知する複数の第２画素とを含むセンサ基板と、
前記第１波長の光を前記複数の第１画素に集光し、前記第２波長の光を前記複数の第２画素に集光する色分離レンズアレイと、を含み、
前記第１画素それぞれは、第１方向及び前記第１方向に垂直な第２方向に沿って２次元配列された独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含み、
前記複数の第１画素のうち、第１グループの第１画素は、前記第１方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第１エッジ領域及び第２エッジ領域を含み、前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域に入射する光に対する第１光感知信号及び前記第２エッジ領域に入射する光に対する第２光感知信号を出力し、
前記第１グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１方向に沿って順次に配列された第１光感知セル、第２光感知セル、第３光感知セル、及び第４光感知セルを含む、イメージセンサ。

【請求項8】

前記第１ないし第４光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、
前記第１光感知セルは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第４光感知セルは、前記第２エッジ領域に配置され、
前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルから前記第１光感知信号を出力し、前記第４光感知セルから前記第２光感知信号をそれぞれ出力する、請求項７に記載のイメージセンサ。

【請求項9】

前記第１及び第４光感知セルそれぞれは、前記第１方向に沿って配列された第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含み、
前記第１光感知セルの第１フォトダイオードは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第４光感知セルの第２フォトダイオードは、前記第２エッジ領域に配置され、
前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードから前記第１光感知信号を出力し、前記第４光感知セルの第２フォトダイオードから前記第２光感知信号をそれぞれ出力する、請求項７に記載のイメージセンサ。

【請求項10】

第１波長の光を感知する複数の第１画素と、前記第１波長と互いに異なる第２波長の光を感知する複数の第２画素とを含むセンサ基板と、
前記第１波長の光を前記複数の第１画素に集光し、前記第２波長の光を前記複数の第２画素に集光する色分離レンズアレイと、を含み、
前記第１画素それぞれは、第１方向及び前記第１方向に垂直な第２方向に沿って２次元配列された独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含み、
前記複数の第１画素のうち、第１グループの第１画素は、前記第１方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第１エッジ領域及び第２エッジ領域を含み、前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域に入射する光に対する第１光感知信号及び前記第２エッジ領域に入射する光に対する第２光感知信号を出力し、
前記複数の第１画素のうち、第２グループの第１画素は、前記第２方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第３エッジ領域及び第４エッジ領域を含み、前記第３エッジ領域に入射する光に対する第３光感知信号及び前記第４エッジ領域に入射する光に対する第４光感知信号を出力し、
前記第２グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第２方向に沿って順次に配列された第１光感知セル、第２光感知セル、及び第３光感知セルを含み、
前記第１ないし第３光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、
前記第１光感知セルは、前記第３エッジ領域に配置され、前記第３光感知セルは、前記第４エッジ領域に配置され、
前記第２グループの第１画素は、前記第１光感知セルから前記第３光感知信号を出力し、前記第３光感知セルから前記第４光感知信号を出力する、イメージセンサ。

【請求項11】

第１波長の光を感知する複数の第１画素と、前記第１波長と互いに異なる第２波長の光を感知する複数の第２画素とを含むセンサ基板と、
前記第１波長の光を前記複数の第１画素に集光し、前記第２波長の光を前記複数の第２画素に集光する色分離レンズアレイと、を含み、
前記第１画素それぞれは、第１方向及び前記第１方向に垂直な第２方向に沿って２次元配列された独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含み、
前記複数の第１画素のうち、第１グループの第１画素は、前記第１方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第１エッジ領域及び第２エッジ領域を含み、前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域に入射する光に対する第１光感知信号及び前記第２エッジ領域に入射する光に対する第２光感知信号を出力し、
前記複数の第１画素のうち、第２グループの第１画素は、前記第２方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第３エッジ領域及び第４エッジ領域を含み、前記第３エッジ領域に入射する光に対する第３光感知信号及び前記第４エッジ領域に入射する光に対する第４光感知信号を出力し、
前記複数の第１画素のうち、第３グループの第１画素は、対角線方向に両側の第１頂点領域及び第２頂点領域を含み、前記第１頂点領域に入射する光に対する第５光感知信号及び前記第２頂点領域に入射する光に対する第６光感知信号を出力する、イメージセンサ。

【請求項12】

前記第３グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１画素の第１頂点に配置された第１光感知セル、第１方向に前記第１光感知セルに隣接した第２光感知セル、第２方向に前記第１光感知セルに隣接した第３光感知セル、前記第１画素の第２頂点に配置された第４光感知セル、第１方向に前記第４光感知セルに隣接した第５光感知セル、及び第２方向に前記第４光感知セルに隣接した第６光感知セルを含み、
前記第１ないし第６光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、
前記第１ないし第３光感知セルは、前記第１頂点領域に配置され、前記第４ないし第６光感知セルは、前記第２頂点領域に配置され、
前記第３グループの第１画素は、前記第１ないし第３光感知セルから前記第５光感知信号を出力し、前記第４ないし第６光感知セルから前記第６光感知信号を出力する、請求項１１に記載のイメージセンサ。

【請求項13】

前記第１グループの第１画素は、前記イメージセンサの全体領域のうち、第１方向に沿う第１領域に配列され、前記第２グループの第１画素は、前記イメージセンサの全体領域のうち、第２方向に沿う第２領域に配列され、前記第３グループの第１画素は、前記イメージセンサの全体領域のうち、対角線方向に沿う第３領域に配列される、請求項１１に記載のイメージセンサ。

【請求項14】

前記センサ基板と前記色分離レンズアレイとの距離は、前記色分離レンズアレイによる前記第１波長の光の焦点距離の３０％～７０％である、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項15】

前記センサ基板と前記色分離レンズアレイとの間に配置されて前記センサ基板と前記色分離レンズアレイとの間に距離を形成するスペーサ層をさらに含む、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項16】

前記色分離レンズアレイは、入射光のうち、前記第１波長の光を前記第１画素に集光する第１波長光集光領域及び入射光のうち、第２波長光を前記第２画素に集光する第２波長光集光領域を含み、
前記第１波長光集光領域の面積は、前記第１画素それぞれの面積より大きく、前記第２波長光集光領域の面積は、前記第２画素それぞれの面積よりも大きく、
前記第１波長光集光領域は、前記第２波長光集光領域と部分的に重畳される、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項17】

前記色分離レンズアレイは、
前記第１画素に対応する位置に配置された第１画素対応領域と、
前記第２画素に対応する位置に配置された第２画素対応領域と、を含み、
前記第１画素対応領域の中心を通過した第１波長の光と、前記第２画素対応領域の中心を通過した第１波長の光との差は、０．９π～１．１πである、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項18】

光学像を電気的信号に変換する請求項１～１７のいずれか１項に記載のイメージセンサと、
前記イメージセンサの動作を制御し、前記イメージセンサで生成した信号を保存及び出力するプロセッサと、
被写体からの光を前記イメージセンサに提供するレンズアセンブリーと、を含み、
前記プロセッサは、前記第１光感知信号と第２光感知信号との差に基づいて自動焦点信号をさらに生成する、電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入射光を波長別に分離して集光することができる色分離レンズアレイを備えるイメージセンサ及びイメージセンサを含む電子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

イメージセンサは、通常、カラーフィルタを用いて入射光の色を感知する。ところで、カラーフィルタは、当該色の光を除いた残りの色の光を吸収するので、光利用効率が低下しうる。例えば、ＲＧＢカラーフィルタを使用する場合、入射光の１／３のみを透過させ、残りの２／３は吸収してしまうので、光利用効率が約３３％程度に過ぎない。したがって、カラーディスプレイ装置やカラーイメージセンサの場合、ほとんどの光損失がカラーフィルタで発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３５８９８９号明細書

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１６９７０４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、入射光を波長別に分離して集光することができる色分離レンズアレイを用いて光利用効率が向上したイメージセンサ及びイメージセンサを含む電子装置を提供する。

【0006】

また、本発明が解決しようとする課題は、色分離レンズアレイを含みつつ、自動焦点性能を向上させうるイメージセンサ及びイメージセンサを含む電子装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施例によるイメージセンサは、第１波長の光を感知する複数の第１画素と、第１波長と互いに異なる第２波長の光を感知する複数の第２画素とを含むセンサ基板；及び前記第１波長の光を前記複数の第１画素に集光し、前記第２波長の光を前記複数の第２画素に集光する色分離レンズアレイ；を含み、前記第１画素それぞれは、第１方向及び前記第１方向に垂直な第２方向に沿って２次元配列された、独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含み、前記複数の第１画素のうち、第１グループの第１画素は、前記第１方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第１エッジ領域及び第２エッジ領域を含み、前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域に入射する光に対する第１光感知信号及び前記第２エッジ領域に入射する光に対する第２光感知信号を出力することができる。

【0008】

前記第１エッジ領域と前記第２エッジ領域との間の前記第１方向に沿う間隔は、前記第１方向に沿う前記第１エッジ領域の幅と同一であるか、またはそれより大きくなる。

【0009】

前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域と前記第２エッジ領域との間の領域に入射する光に対する第３光感知信号を出力することができる。

【0010】

前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域と前記第２エッジ領域との間の領域に入射する光に対して光感知信号を出力しない。

【0011】

前記第１グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１方向に沿って配列された第１光感知セル及び第２光感知セルを含んでもよい。

【0012】

前記第１及び第２光感知セルそれぞれは、前記第１方向に沿って配列された第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含み、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第２光感知セルの第２フォトダイオードは、前記第２エッジ領域に配置され、前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードから前記第１光感知信号を出力し、前記第２光感知セルの第２フォトダイオードから前記第２光感知信号を出力することができる。

【0013】

前記第１及び第２光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、前記第１グループの第１画素は、マスクパターンを含み、前記マスクパターンは、前記第１光感知セルのフォトダイオードの受光面のうち、前記第１エッジ領域に対応する領域を除いた第１残り領域を遮蔽し、前記第２光感知セルのフォトダイオードの受光面のうち、前記第２エッジ領域に対応する領域を除いた第２残り領域を遮蔽することができる。

【0014】

前記第１グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１方向に沿って順次に配列された第１光感知セル、第２光感知セル、及び第３光感知セルを含んでもよい。

【0015】

前記第１ないし第３光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、前記第１光感知セルは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第３光感知セルは、前記第２エッジ領域に配置され、前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルから前記第１光感知信号を出力し、前記第３光感知セルから前記第２光感知信号を出力することができる。
前記第１及び第３光感知セルそれぞれは、前記第１方向に沿って配列された第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含み、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第３光感知セルの第２フォトダイオードは、前記第２エッジ領域に配置され、前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードから前記第１光感知信号を出力し、前記第３光感知セルの第２フォトダイオードから前記第２光感知信号をそれぞれ出力することができる。

【0016】

前記第１グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１方向に沿って順次に配列された第１光感知セル、第２光感知セル、第３光感知セル、及び第４光感知セルを含んでもよい。

【0017】

前記第１ないし第４光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、前記第１光感知セルは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第４光感知セルは、前記第２エッジ領域に配置され、前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルから前記第１光感知信号を出力し、前記第４光感知セルから前記第２光感知信号をそれぞれ出力することができる。

【0018】

前記第１及び第４光感知セルそれぞれは、前記第１方向に沿って配列された第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを含み、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードは、前記第１エッジ領域に配置され、前記第４光感知セルの第２フォトダイオードは、前記第２エッジ領域に配置され、前記第１グループの第１画素は、前記第１光感知セルの第１フォトダイオードから前記第１光感知信号を出力し、前記第４光感知セルの第２フォトダイオードから前記第２光感知信号をそれぞれ出力することができる。

【0019】

前記複数の第１画素のうち、第２グループの第１画素は、前記第２方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第３エッジ領域及び第４エッジ領域を含み、前記第３エッジ領域に入射する光に対する第３光感知信号及び前記第４エッジ領域に入射する光に対する第４光感知信号を出力することができる。

【0020】

前記第２グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第２方向に沿って順次に配列された第１光感知セル、第２光感知セル、及び第３光感知セルを含み、前記第１ないし第３光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、前記第１光感知セルは、前記第３エッジ領域に配置され、前記第３光感知セルは、前記第４エッジ領域に配置され、前記第２グループの第１画素は、前記第１光感知セルから前記第３光感知信号を出力し、前記第３光感知セルから前記第４光感知信号を出力することができる。

【0021】

前記複数の第１画素のうち、第３グループの第１画素は対角線方向に両側の第１頂点領域及び第２頂点領域を含み、前記第１頂点領域に入射する光に対する第５光感知信号及び前記第２頂点領域に入射する光に対する第６光感知信号を出力することができる。

【0022】

前記第３グループの第１画素の複数の光感知セルは、前記第１画素の第１頂点に配置された第１光感知セル、第１方向に前記第１光感知セルに隣接した第２光感知セル、第２方向に前記第１光感知セルに隣接した第３光感知セル、前記第１画素の第２頂点に配置された第４光感知セル、第１方向に前記第４光感知セルに隣接した第５光感知セル、及び第２方向に前記第４光感知セルに隣接した第６光感知セルを含み、前記第１ないし第６光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードを含み、前記第１ないし第３光感知セルは、前記第１頂点領域に配置され、前記第４ないし第６光感知セルは、前記第２頂点領域に配置され、前記第３グループの第１画素は、前記第１ないし第３光感知セルから前記第５光感知信号を出力し、前記第４ないし第６光感知セルから前記第６光感知信号を出力することができる。

【0023】

前記第１グループの第１画素は、前記イメージセンサの全体領域のうち、第１方向に沿う第１領域に配列され、前記第２グループの第１画素は、前記イメージセンサの全体領域のうち、第２方向に沿う第２領域に配列され、前記第３グループの第１画素は、前記イメージセンサの全体領域のうち、対角線方向に沿う第３領域に配列されうる。

【0024】

前記センサ基板と前記色分離レンズアレイとの距離は、例えば、前記色分離レンズアレイによる前記第１波長光の焦点距離の３０％～７０％でありうる。

【0025】

前記イメージセンサは、前記センサ基板と前記色分離レンズアレイとの間に配置され、前記センサ基板と前記色分離レンズアレイとの間に距離を形成するスペーサ層をさらに含む。

【0026】

前記色分離レンズアレイは、入射光のうち、前記第１波長の光を前記第１画素に集光する第１波長光集光領域及び入射光のうち、第２波長光を前記第２画素に集光する第２波長光集光領域を含み、前記第１波長光集光領域の面積は、前記第１画素それぞれの面積より大きく、前記第２波長光集光領域の面積は、前記第２画素それぞれの面積より大きくなる。

【0027】

前記第１波長光集光領域は、前記第２波長光集光領域と部分的に重畳されうる。

【0028】

前記色分離レンズアレイは、前記第１画素に対応する位置に配置された第１画素対応領域；及び前記第２画素に対応する位置に配置された第２画素対応領域；を含み、前記第１画素対応領域の中心を通過した第１波長の光と前記第２画素対応領域の中心を通過した第１波長の光との差は、例えば、０．９π～１．１πでありうる。

【0029】

他の実施例による電子装置は、光学像を電気的信号に変換するイメージセンサ；前記イメージセンサの動作を制御し、前記イメージセンサで生成した信号を保存及び出力するプロセッサ；及び被写体からの光を前記イメージセンサに提供するレンズアセンブリー；を含み、前記イメージセンサは、第１波長の光を感知する複数の第１画素及び第１波長と互いに異なる第２波長の光を感知する複数の第２画素を含むセンサ基板；及び前記第１波長の光を前記複数の第１画素に集光し、前記第２波長の光を前記複数の第２画素に集光する色分離レンズアレイ；を含み、前記第１画素それぞれは、第１方向及び前記第１方向に垂直な第２方向に沿って２次元配列された、独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含み、前記複数の第１画素のうち、第１グループの第１画素は、前記第１方向に沿って前記第１画素の両側エッジに配置された第１エッジ領域及び第２エッジ領域を含み、前記第１グループの第１画素は、前記第１エッジ領域に入射する光に対する第１光感知信号及び前記第２エッジ領域に入射する光に対する第２光感知信号を出力し、前記プロセッサは、前記第１光感知信号と第２光感知信号との差に基づいて自動焦点信号をさらに生成することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、入射光を波長別に分離して集光することができる色分離レンズアレイを用いて光利用効率を向上させることができる。また、色分離レンズアレイを含みつつ、自動焦点性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】一実施例によるイメージセンサのブロック図である。

【図2A】イメージセンサの画素アレイの多様な画素配列を例示的に示す図面である。

【図2B】イメージセンサの画素アレイの多様な画素配列を例示的に示す図面である。

【図2C】イメージセンサの画素アレイの多様な画素配列を例示的に示す図面である。

【図3A】一実施例による色分離レンズアレイの概略的な構造と動作を示す概念図である。

【図3B】一実施例による色分離レンズアレイの概略的な構造と動作を示す概念図である。

【図4A】一実施例によるイメージセンサの画素アレイの互いに異なる断面を示す概略的な断面図である。

【図4B】一実施例によるイメージセンサの画素アレイの互いに異なる断面を示す概略的な断面図である。

【図5A】画素アレイで画素の配列を概略的に示す平面図である。

【図5B】色分離レンズアレイの複数領域に複数のナノポストが配列された形態を例示的に示す平面図である。

【図5C】図５Ｂの一部を拡大して詳細に示す平面図である。

【図6A】色分離レンズアレイを通過した緑色光及び青色光の位相分布を図５ＢのI－I’線に沿って示す図面である。

【図6B】色分離レンズアレイを通過した緑色光の画素対応領域の中心での位相を示す図面である。

【図6C】色分離レンズアレイを通過した青色光の画素対応領域の中心での位相を示す図面である。

【図6D】第１緑色光集光領域に入射した緑色光の進行方向を例示的に示す図面である。

【図6E】第１緑色光集光領域のアレイを例示的に示す図面である。

【図6F】青色光集光領域に入射した青色光の進行方向を例示的に示す図面である。

【図6G】青色光集光領域のアレイを例示的に示す図面である。

【図7A】色分離レンズアレイを通過した赤色光及び緑色光の位相分布を図５ＢのII－II’線に沿って示す図面である。

【図7B】色分離レンズアレイを通過した赤色光の画素対応領域中心での位相を示す図面である。

【図7C】色分離レンズアレイを通過した緑色光の画素対応領域中心での位相を示す図面である。

【図7D】赤色光集光領域に入射した赤色光の進行方向を例示的に示す図面である。

【図7E】赤色光集光領域のアレイを例示的に示す図面である。

【図7F】第２緑色光集光領域に入射した緑色光の進行方向を例示的に示す図面である。

【図7G】第２緑色光集光領域のアレイを例示的に示す図面である。

【図8A】色分離レンズアレイの他の例を示す図面である。

【図8B】色分離レンズアレイの他の例を示す図面である。

【図9A】スペーサ層の厚さと光が集光される領域の関係を説明するための図面である。

【図9B】スペーサ層の厚さと光が集光される領域の関係を説明するための図面である。

【図10A】自動焦点機能の原理を説明するためにイメージセンサの画素アレイとレンズとの距離変化によるイメージセンサの画素アレイに入射する光の分布変化を例示的に示す図面である。

【図10B】自動焦点機能の原理を説明するためにイメージセンサの画素アレイとレンズとの距離変化によるイメージセンサの画素アレイに入射する光の分布変化を例示的に示す図面である。

【図10C】自動焦点機能の原理を説明するために、イメージセンサの画素アレイとレンズとの距離変化によるイメージセンサの画素アレイに入射する光の分布変化を例示的に示す図面である。

【図11】イメージセンサの画素アレイに傾斜して光が入射される場合にセンサ基板上に形成される光分布を例示的に示す図面である。

【図12】位相差検出自動焦点（ｐｈａｓｅ－ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｕｔｏ－ｆｏｃｕｓ）方式で自動焦点信号を提供するための一実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図13】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するための他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図14A】実施例と比較例において入射角の変化による出力信号の対照比（コントラスト）を例示的に示すグラフである。

【図14B】実施例と比較例において入射角の変化による出力信号の対照比（コントラスト）を例示的に示すグラフである。

【図14C】実施例と比較例において入射角の変化による出力信号の対照比（コントラスト）を例示的に示すグラフである。

【図15】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図16】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図17】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図18】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図19】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図20】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図21】位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【図22】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23】図２２のカメラモジュールを概略的に示すブロック図である。

【図24】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図25】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図26】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図27】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図28】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図29】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図30】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図31】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図32】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【図33】実施例によるイメージセンサが適用された電子装置の様々な例を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付された図面を参照して、色分離レンズアレイを備えるイメージセンサ及びそれを含む電子装置について詳細に説明する。説明される実施例は、ただの例示に過ぎず、そのような実施例から多様な変形が可能である。以下、図面において同じ参照符号は、同じ構成要素を称し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭性と便宜のために、誇張されていてもよい。

【0033】

以下、「上部」または「上」と記載された表現は、接触して直ぐ上／下／左／右にあるものだけではなく、非接触で上／下／左／右にあるものも含む。

【0034】

第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用可能であるが、１つの構成要素を、他の構成要素から区別する目的だけで使用される。そのような用語は、構成要素の物質または構造の違いを限定するものではない。

【0035】

単数の表現は、文脈上、明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。

【0036】

また、明細書に記載された「．．．部」、「モジュール」などの用語は、１つまたは複数の機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって具現される。

【0037】

「前記」の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。

【0038】

方法を構成する段階は、説明された順序によって行わねばならないという明白な言及がなければ、適当な順序によっても行われる。また、全ての例示的な用語（例えば、など）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、請求項によって限定されない以上、そのような用語によって権利範囲が限定されるものではない。

【0039】

図１は、一実施例によるイメージセンサの概略的なブロック図である。図１を参照すれば、イメージセンサ１０００は、画素アレイ１１００、タイミングコントローラ１０１０、ロウデコーダ１０２０、及び出力回路１０３０を含んでもよい。イメージセンサは、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサである。

【0040】

画素アレイ１１００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１０２０は、タイミングコントローラ１０１０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１１００のロウを１つ選択する。出力回路１０３０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。そのために、出力回路１０３０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）を含んでもよい。例えば、出力回路１０３０は、カラムデコーダと画素アレイ１１００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１０１０、ロウデコーダ１０２０、及び出力回路１０３０は、１つのチップまたはそれぞれ別途のチップによって具現される。出力回路１０３０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１０１０、ロウデコーダ１０２０、及び出力回路１０３０と共に１つのチップによっても具現される。

【0041】

画素アレイ１１００は、互いに異なる波長の光を感知する複数の画素を含んでもよい。画素の配列は、多様な方式によっても具現される。例えば、図２Ａないし図２Ｃは、イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００の多様な画素配列を図示する。

【0042】

まず、図２Ａは、イメージセンサ１０００で一般に採用されているベイヤーパターン（Ｂａｙｅｒ Ｐａｔｔｅｒｎ）を示す。図２Ａを参照すれば、１つの単位パターンは、４つの四分領域（Ｑｕａｄｒａｎｔ ｒｅｇｉｏｎ）を含み、第１ないし第４四分面がそれぞれ青色画素Ｂ、緑色画素Ｇ、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇにもなる。そのような単位パターンが第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って２次元的に繰り返して配列される。すなわち、２×２アレイ形態の単位パターン内で一側対角線方向に２個の緑色画素Ｇが配置され、他の方対角線方向にそれぞれ１個の青色画素Ｂと１個の赤色画素Ｒが配置される。全体として画素配列を見れば、複数の緑色画素Ｇと複数の青色画素Ｂとが第１方向に沿って交互に配列される第１行と複数の赤色画素Ｒと複数の緑色画素Ｇとが第１方向に沿って交互に配列される第２行が第２方向に沿って繰り返して配列される。

【0043】

画素アレイ１１００の配列方式は、ベイヤーパターン以外にも多様な配列方式が可能である。例えば、図２Ｂを参照すれば、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）画素Ｍ、シアン（Ｃｙａｎ）画素Ｃ、イエロ（ｙｅｌｌｏｗ）画素Ｙ、及び緑色画素Ｇが１つの単位画素パターンを構成するＣＹＧＭ方式の配列も可能である。また、図２Ｃを参照すれば、緑色画素Ｇ、赤色画素Ｒ、青色画素Ｂ、及び白色画素Ｗが１つの単位パターンを構成するＲＧＢＷ方式の配列も可能である。また、図示されていないが、単位パターンが３×２アレイ形態を有してもよい。その他にも画素アレイ１１００の画素は、イメージセンサ１０００の色特性によって多様な方式によって配列されうる。以下、イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００がベイヤーパターンを有することを例として説明するが、動作原理は、ベイヤーパターンではない他の形態の画素配列にも適用されうる。

【0044】

イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００は、特定画素に対応する色の光を集光する色分離レンズアレイを含んでもよい。図３Ａ及び図３Ｂは、色分離レンズアレイの構造と動作とを示す概念図である。

【0045】

図３Ａを参照すれば、色分離レンズアレイ（ＣＳＬＡ， Ｃｏｌｏｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ）は、入射光Ｌｉの位相を入射位置によって異なって変化させる複数のナノポストＮＰを含んでもよい。色分離レンズアレイＣＳＬＡは、多様な方式で区画されうる。例えば、入射光Ｌｉに含まれた第１波長光Ｌ_λ１が集光される第１画素ＰＸ１に対応する第１画素対応領域Ｒ１、及び入射光Ｌｉに含まれた第２波長光Ｌ_λ２が集光される第２画素ＰＸ２に対応する第２画素対応領域Ｒ２に区画されうる。第１及び第２画素対応領域Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ１つ以上のナノポストＮＰを含み、それぞれ第１及び第２画素ＰＸ１、ＰＸ２と対向配置されうる。他の例として、色分離レンズアレイＣＳＬＡは、第１波長光Ｌ_λ１を第１画素ＰＸ１に集光する第１波長集光領域Ｌ１、第２波長光Ｌ_λ２を第２画素ＰＸ２に集光する第２波長集光領域Ｌ２に区画されうる。第１波長集光領域Ｌ１と第２波長集光領域Ｌ２は、一部領域が重畳されうる。

【0046】

色分離レンズアレイＣＳＬＡは、入射光Ｌｉに含まれた第１及び第２波長光Ｌ_λ１、Ｌ_λ２に互いに異なる位相分布（Ｐｈａｓｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を形成し、第１波長光Ｌ_λ１を第１画素ＰＸ１に集光し、第２波長光Ｌ_λ２を第２画素ＰＸ２に集光することができる。

【0047】

例えば、図３Ｂを参照すれば、色分離レンズアレイＣＳＬＡは、色分離レンズアレイＣＳＬＡを通過した直後の位置、すなわち、色分離レンズアレイＣＳＬＡの下部表面位置において、第１波長光Ｌ_λ１が第１位相分布ＰＰ１を有し、第２波長光Ｌ_λ２が第２位相分布ＰＰ２を有するようにし、第１及び第２波長光Ｌ_λ１、Ｌ_λ２がそれぞれ対応する第１及び第２画素ＰＸ１、ＰＸ２に集光させうる。具体的には、色分離レンズアレイＣＳＬＡを通過した第１波長光Ｌ_λ１は、第１画素対応領域Ｒ１の中心で最も大きく、第１画素対応領域Ｒ１の中心から遠ざかる方向、すなわち、第２画素対応領域Ｒ２方向に減少する第１位相分布ＰＰ１を有することができる。そのような位相分布は、凸レンズ、例えば、第１波長集光領域Ｌ１に配置された中心部が凸状のマイクロレンズを通過して一地点に収束する光の位相分布と類似しており、第１波長光Ｌ_λ１は、第１画素ＰＸ１に集光されうる。また、色分離レンズアレイＣＳＬＡを通過した第２波長光Ｌ_λ２は、第２画素対応領域Ｒ２の中心で最も大きく、第２画素対応領域Ｒ２の中心から遠ざかる方向、すなわち、第１画素対応領域Ｒ１方向に減少する第２位相分布ＰＰ２を有し、第２波長光Ｌ_λ２は、第２画素ＰＸ２に集光されうる。

【0048】

物質の屈折率は、反応する光の波長によって異なって示されるので、図３Ｂのように、色分離レンズアレイＣＳＬＡが第１及び第２波長光Ｌ_λ１、Ｌ_λ２に対して互いに異なる位相分布を提供する。すなわち、同じ物質であっても、物質と反応する光の波長によって屈折率が異なって物質を通過したとき、光が経る位相遅延も波長ごとに異なるので、波長別に異なる位相分布が形成される。例えば、第１画素対応領域Ｒ１の第１波長光Ｌ_λ１に対する屈折率と第１画素対応領域Ｒ１の第２波長光Ｌ_λ２に対する屈折率とが互いに異なり、第１画素対応領域Ｒ１を通過した第１波長光Ｌ_λ１が経る位相遅延と第１画素対応領域Ｒ１とを通過した第２波長光Ｌ_λ２が経る位相遅延が異なりうるので、そのような光の特性を考慮して色分離レンズアレイＣＳＬＡを設計すれば、第１及び第２波長光Ｌ_λ１、Ｌ_λ２に対して互いに異なる位相分布を提供させうる。

【0049】

色分離レンズアレイＣＳＬＡは、第１及び第２波長光Ｌ_λ１、Ｌ_λ２がそれぞれ第１及び第２位相分布ＰＰ１、ＰＰ２を有するように特定の規則によって配列されたナノポストＮＰを含んでもよい。ここで、該規則（ｒｕｌｅ）は、ナノポストＮＰの形状、サイズ（幅、高さ）、間隔、配列形態などのパラメータに適用されるものであって、それらパラメータは、色分離レンズアレイＣＳＬＡを通じて具現しようとする位相分布（Ｐｈａｓｅ Ｐｒｏｆｉｌｅ）によって決定されうる。

【0050】

ナノポストＮＰが第１画素対応領域Ｒ１に配置される規則と第２画素対応領域Ｒ２に配置される規則は、互いに異なってもいる。すなわち、第１画素対応領域Ｒ１に備えられたナノポストＮＰのサイズ、形状、間隔及び／または配列が第２画素対応領域Ｒ２に備えられたナノポストＮＰのサイズ、形状、間隔及び／または配列と異なっている。

【0051】

ナノポストＮＰは、断面の直径がサブ波長の寸法を有してもよい。ここで、サブ波長は、分岐対象である光の波長帯域よりも小さい波長を意味する。ナノポストＮＰは、例えば、第１波長、第２波長のうち、短い波長よりも小さい寸法を有する。入射光Ｌｉが可視光である場合、ナノポストＮＰの断面の直径は、例えば、４００ｎｍ、３００ｎｍ、または２００ｎｍよりも小さい寸法を有することができる。一方、ナノポストＮＰの高さは、５００ｎｍ～１５００ｎｍでもあり、断面の直径よりも高さが高くなることもある。図示していないが、ナノポストＮＰは、高さ方向（Ｚ方向）に積層された２個以上のポストが結合されたものでもあってもよい。

【0052】

ナノポストＮＰは、周辺物質に比べて高い屈折率を有する材料からもなる。例えば、ナノポストＮＰは、Ｃ－Ｓｉ、ｐ－Ｓｉ、ａ－Ｓｉ及びIII－V化合物半導体（ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓなど）、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＳｉＮ及び／またはそれらの組み合わせを含みうる。周辺物質と屈折率差を有するナノポストＮＰは、ナノポストＮＰを通り過ぎる光の位相を変化させうる。これは、ナノポストＮＰのサブ波長の形状寸法によって起こる位相遅延（ｐｈａｓｅ ｄｅｌａｙ）によるものであり、位相遅延の程度は、ナノポストＮＰの細部的な形状寸法、配列形態などによって決定される。ナノポストＮＰ周辺物質は、ナノポストＮＰよりも低い屈折率を有する誘電体材料からなってもよい。例えば、周辺物質は、ＳｉＯ_２または空気（ａｉｒ）を含んでもよい。

【0053】

第１波長λ１と第２波長λ２は、赤外線及び可視光線波長帯域でありうるが、それらに限定されず、複数のナノポストＮＰのアレイの配列規則によって多様な波長で動作することができる。また、２つの波長が分岐されて集光されるところを例示したが、入射光が波長によって３方向以上に分岐されて集光されうる。

【0054】

また色分離レンズアレイＣＳＬＡが１層である場合を例として説明したが、色分離レンズアレイＣＳＬＡは、複数の層が積層された構造であってもよい。例えば、１層は、可視光線を特定画素に集光し、２層は、赤外線を他の画素に集光するように設計することができる。

【0055】

以下、前述した色分離レンズアレイＣＳＬＡがイメージセンサ１０００の画素アレイ１１００に適用された例をさらに詳細に説明する。

【0056】

図４Ａ及び図４Ｂは、一実施例によるイメージセンサ１０００の画素アレイ１１００の互いに異なる断面で示される概略的な断面図であり、図５Ａは、イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００で画素の配列を概略的に示す平面図であり、図５Ｂは、イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００で色分離レンズアレイの複数領域に複数のナノポストが配列された形態を例示的に示す平面図であり、図５Ｃは、図５Ｂの一部を拡大して詳細に示す平面図である。

【0057】

図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００は、光をセンシングする複数の画素１１１、１１２、１１３、１１４を含むセンサ基板１１０、センサ基板１１０上に配置された透明なスペーサ層１２０、及びスペーサ層１２０上に配置された色分離レンズアレイ１３０を含む。

【0058】

センサ基板１１０は、光を電気的信号に変換する第１緑色画素１１１、青色画素１１２、赤色画素１１３及び第２緑色画素１１４を含み、第１緑色画素１１１及び青色画素１１２が第１方向（Ｘ方向）に沿って交互に配列され、Ｙ方向の位置が異なる断面では、図４Ｂに図示されたように、赤色画素１１３及び第２緑色画素１１４が交互に配列されうる。図５Ａは、イメージセンサ１０００の画素アレイ１１００が図２Ａのようにベイヤーパターン配列を有する場合の画素の配列を示す。そのような配列は、入射光をベイヤーパターンのような単位パターンに区分してセンシングするためのものであり、例えば、第１及び第２緑色画素１１１、１１４は、緑色光をセンシングし、青色画素１１２は、青色光をセンシングし、赤色画素１１３は、赤色光をセンシングすることができる。図示されていないが、セル間境界には、セル分離のための分離膜がさらに形成されうる。

【0059】

図５Ａを参照すれば、画素１１１、１１２、１１３、１１４の全部または一部は、４個以上の光感知セルを含み、１個の画素に含まれた４個以上の光感知セルは、色分離レンズアレイの集光領域を共有することができる。１つの画素内に独立して光を感知することができる複数の光感知セルを含む場合、イメージセンサの解像度が向上し、それぞれの光感知セルから獲得した信号の差を用いてイメージセンサ１０００及び／またはイメージセンサ１０００を含むカメラ装置の自動焦点機能を具現することができる。図５Ａの実施例では、緑色、青色、及び赤色画素１１１、１１２、１１３、１１４がいずれも４個の光感知セルを含む場合、例えば、第１緑色画素１１１は、第１－１ないし第１－４緑色光感知セル１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを含み、青色画素１１２は、第１ないし第４青色光感知セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを含み、赤色画素１１３は、第１ないし第４赤色光感知セル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄを含み、第２緑色画素１１４は、第２－１ないし第２－４緑色光感知セル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄを含む場合を例として説明する。

【0060】

スペーサ層１２０は、センサ基板１１０と色分離レンズアレイ１３０との間に配置されてセンサ基板１１０と色分離レンズアレイ１３０との間隔を一定に保持させる役割を行う。スペーサ層１２０は、可視光に対して透明な物質、例えば、ＳｉＯ_２、シロキサン系ガラス（ＳＯＧ； ｓｉｌｏｘａｎｅ－ｂａｓｅｄ ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）などナノポストＮＰよりも低い屈折率を有しつつ、可視光帯域において吸収率の低い誘電体物質からなりうる。スペーサ層１２０の厚さ１２０ｈは、色分離レンズアレイ１３０によって集光される、光の焦点距離を基準に決定され、例えば、後述するように基準波長λ_０光の焦点距離の約１／２でありうる。色分離レンズアレイ１３０によって集光される基準波長λ_０光の焦点距離ｆは、基準波長λ_０に対するスペーサ層１２０の屈折率をｎ、画素のピッチをｐとするとき、次の［数式１］で表されうる。

【0061】

【数1】

【0062】

基準波長λ_０を緑色光である５４０ｎｍ、画素１１１、１１２、１１３、１１４のピッチを０．８μｍ、５４０ｎｍの波長におけるスペーサ層１２０の屈折率（ｎ）を１．４６であると仮定すれば、緑色光の焦点距離ｆ、すなわち、色分離レンズアレイ１３０の下部表面と緑色光が収束する地点間の距離は、約１．６４μｍでありうる。また、スペーサ層１２０の厚さ１２０ｈは、約０．８２μｍでありうる。他の例として、基準波長λ_０を緑色光である５４０ｎｍ、画素１１１、１１２、１１３、１１４のピッチを１．２μｍ、５４０ｎｍの波長におけるスペーサ層１２０の屈折率（ｎ）を１．４６であると仮定すれば、緑色光の焦点距離ｆは、約３．８０μｍでありうる。また、スペーサ層１２０の厚さ１２０ｈは、１．９０μｍでありうる。

【0063】

前述したスペーサ層１２０の厚さ１２０ｈは異なる表現を使用して表されうる。スペーサ層１２０の厚さ１２０ｈは、画素ピッチが０．５μ～０．９μｍであるとき、画素ピッチの７０％～１２０％であり、画素ピッチが０．９μｍ～１．３μｍであるとき、画素ピッチの１１０％～１８０％でありうる。

【0064】

色分離レンズアレイ１３０は、スペーサ層１２０によって支持され、入射光の位相を変化させるナノポストＮＰとナノポストＮＰとの間に配置され、ナノポストＮＰよりも屈折率の低い誘電体、例えば、空気またはＳｉＯ_２を含んでもよい。

【0065】

図５Ｂを参照すれば、色分離レンズアレイ１３０は、図５Ａの各画素１１１、１１２、１１３、１１４に対応する４個の画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４に区画されうる。第１緑色画素対応領域１３１は、第１緑色画素１１１に対応して鉛直方向に第１緑色画素１１１の上部に配置され、青色画素対応領域１３２は、青色画素１１２に対応して鉛直方向に青色画素１１２の上部に配置され、赤色画素対応領域１３３は、赤色画素１１３に対応して鉛直方向に赤色画素１１３の上部に配置され、第２緑色画素対応領域１３４は、第２緑色画素１１４に対応して鉛直方向に第２緑色画素１１４の上部に配置されうる。すなわち、色分離レンズアレイ１３０の画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４は、センサ基板１１０の各画素１１１、１１２、１１３、１１４と鉛直方向に対向配置されうる。画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４は、第１緑色画素対応領域及び青色画素対応領域１３１、１３２が交互に配列される第１行と赤色画素対応領域及び第２緑色画素対応領域１３３、１３４が交互に配列される第２行が交互に繰り返されるように第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）に沿って二次元配列されうる。色分離レンズアレイ１３０もセンサ基板１１０の画素アレイのように２次元配列された複数の単位パターンを含み、それぞれの単位パターンは２×２の形態に配列された画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４を含む。

【0066】

一方、色分離レンズアレイ１３０は、図３Ｂの説明と同様に、緑色光を集光する緑色光集光領域、青色光を集光する青色光集光領域、及び赤色光を集光する赤色光集光領域に区画されうる。

【0067】

色分離レンズアレイ１３０は、第１及び第２緑色画素１１１、１１４に緑色光が分岐されて集光され、青色画素１１２に青色光が分岐されて集光され、赤色画素１１３に赤色光が分岐されて集光されるようにサイズ、形状、間隔及び／または配列が決定されたナノポストＮＰを含んでもよい。一方、第３方向（Ｚ方向）に沿った色分離レンズアレイ１３０の厚さは、ナノポストＮＰの高さと類似しており、５００ｎｍ～１５００ｎｍでありうる。

【0068】

図５Ｂを参照すれば、画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４は、円形断面を有する円柱状のナノポストＮＰを含み、各領域の中心部には、断面積が互いに異なるナノポストＮＰが配置され、画素間境界線上の中心にもナノポストＮＰが配置されうる。

【0069】

図５Ｃは、図５Ｂの一部領域、すなわち、単位パターンを構成する画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４に含まれたナノポストＮＰの配列を詳細に示す。図５ＣでナノポストＮＰは、単位パターン断面の大きさによって１～５と表示されている。図５Ｃを参照すれば、ナノポストＮＰのうち、青色画素対応領域１３２の中心に断面サイズが最大であるナノポスト１が配置され、最小断面サイズのナノポスト５は、ナノポスト１及びナノポスト３の周辺及び第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４を中心に配置されうる。これは、一例に過ぎず、必要によって多様な形状、サイズ、配列のナノポストＮＰが適用されうる。

【0070】

第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４に備えられたナノポストＮＰは、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って互いに異なる分布規則を有することができる。例えば、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４に配置されたナノポストＮＰは、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って異なる大きさ配列を有することができる。図５Ｃに図示されたように、ナノポストＮＰのうち、第１緑色画素対応領域１３１と第１方向（Ｘ方向）に隣接した青色画素対応領域１３２との境界に位置するナノポスト４の断面積と、第２方向（Ｙ方向）に隣接する赤色画素対応領域１３３との境界に位置するナノポスト５の断面積は、互いに異なる。同様に、第２緑色画素対応領域１３４と第１方向（Ｘ方向）に隣接した赤色画素対応領域１３３との境界に位置するナノポスト５の断面積と、第２方向（Ｙ方向）に隣接する青色画素対応領域１３２との境界に位置するナノポスト４の断面積は、互いに異なる。

【0071】

一方、青色画素対応領域１３２及び赤色画素対応領域１３３に配置されたナノポストＮＰは、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って対称的な分布規則を有することができる。図５Ｃに図示されたように、ナノポストＮＰのうち、青色画素対応領域１３２と第１方向（Ｘ方向）に隣接した画素間の境界に置かれるナノポスト４と、第２方向（Ｙ方向）に隣接した画素間の境界に置かれるナノポスト４の断面積は、互いに同一であり、かつ赤色画素対応領域１３３でも第１方向（Ｘ方向）に隣接した画素間の境界に置かれるナノポスト５と、第２方向（Ｙ方向）に隣接した画素間の境界に置かれるナノポスト５の断面積が互いに同一である。

【0072】

そのような分布は、ベイヤーパターンの画素配列に起因する。青色画素１１２と赤色画素１１３は、いずれも第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）に隣接した画素が緑色画素１１１、１１４として同一であり、一方、第１緑色画素１１１は、第１方向（Ｘ方向）に隣接した画素が青色画素１１２であり、第２方向（Ｙ方向）に隣接した画素が赤色画素１１３と互いに異なり、第２緑色画素１１４は、第１方向（Ｘ方向）に隣接した画素が赤色画素１１３であり、第２方向（Ｙ方向）に隣接した画素が青色画素１１４と互いに異なる。そして、第１及び第２緑色画素１１１、１１４は、４つの対角方向に隣接する画素が緑色画素であり、青色画素１１２は、４つの対角方向に隣接する画素が赤色画素１１３として互いに同一であり、赤色画素１１３は、４つの対角方向に隣接する画素が青色画素１１２として互いに同一である。したがって、青色画素１１２と赤色画素１１３に対応する青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３では、４回対称（４－ｆｏｌｄ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）の形でナノポストＮＰが配列され、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４では、２回対称（２－ｆｏｌｄ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）の形でナノポストＮＰが配列されうる。特に、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４は、互いに対して９０°回転されている。

【0073】

図５Ｂ及び図５ＣのナノポストＮＰは、いずれも対称的な円形の断面形状を有すると図示されているが、非対称形状の断面形状を有するナノポストが一部含まれうる。例えば、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４には、第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）の幅が互いに異なる非対称断面形状を有するナノポストが採用され、青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３には、第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）の幅が同じ対称的な断面形状を有するナノポストが採用されうる。例示されたナノポストＮＰの配列規則は、一例示であり、図示されたパターンに限定されるものではない。

【0074】

図６Ａは、色分離レンズアレイ１３０を通過した緑色光及び青色光の位相分布を図５ＢのI－I’線に沿って示す図面であり、図６Ｂは、色分離レンズアレイ１３０を通過した緑色光の画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４中心での位相を示し、図６Ｃは、色分離レンズアレイ１３０を通過した青色光の画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４中心での位相を示す。図６Ａの緑色光及び青色光の位相分布は、図３Ｂで例示的に説明した第１及び第２波長光の位相分布と類似してもいる。

【0075】

図６Ａ及び図６Ｂを参照すれば、色分離レンズアレイ１３０を通過した緑色光は、第１緑色画素対応領域１３１の中心で最も大きく、第１緑色画素対応領域１３１の中心から遠ざかる方向に減少する第１緑色光位相分布ＰＰＧ１を有することができる。具体的に、色分離レンズアレイ１３０を通過した直後の位置、すなわち、色分離レンズアレイ１３０の下部表面またはスペーサ層１２０の上部表面で、緑色光の位相が、第１緑色画素対応領域１３１の中心で最も大きく、第１緑色画素対応領域１３１の中心から遠くなるほど、同心円状に徐々に小さくなり、Ｘ方向及びＹ方向には、青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３の中心で最小となり、対角線方向では、第１緑色画素対応領域１３１と第２緑色画素対応領域１３４との接点で最小となる。緑色光の第１緑色画素対応領域１３１中心から出射される光の位相を基準として２πと決定されれば、青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３の中心では、位相が０．９π～１．１π、第２緑色画素対応領域１３４中心では、位相が２π、第１緑色画素対応領域１３１と第２緑色画素対応領域１３４との接点では、位相が１．１π～１．５πである光が出射されうる。したがって、第１緑色画素対応領域１３１の中心を通過した緑色光と青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３の中心を通過した緑色光の位相差は、０．９π～１．１πでありうる。

【0076】

一方、第１緑色光位相分布ＰＰＧ１は、第１緑色画素対応領域１３１の中心を通過した光の位相遅延量が最も大きいということを意味するものではなく、第１緑色画素対応領域１３１を通過した光の位相を２πと決定したとき、他の位置を通過した光の位相遅延がさらに大きくて２πよりも大きい位相値を有するならば、２ｎπほど除去して残った値、すなわち、ラップ（Ｗｒａｐ）された位相の分布でありうる。例えば、第１緑色画素対応領域１３１を通過した光の位相を２πとしたとき、青色画素対応領域１３２の中心を通過した光の位相が３πであれば、青色画素対応領域１３２での位相は、３πから２π（ｎ＝１である場合）を除去して残ったπでありうる。

【0077】

図６Ａ及び図６Ｃを参照すれば、色分離レンズアレイ１３０を通過した青色光は、青色画素対応領域１３２の中心で最も大きく、青色画素対応領域１３２の中心から遠ざかる方向に減少する青色光位相分布ＰＰＢを有することができる。具体的に、色分離レンズアレイ１３０を透過した直後の位置で青色光の位相が、青色画素対応領域１３２の中心で最も大きく、青色画素対応領域１３２の中心から遠くなるほど同心円状に徐々に小さくなり、Ｘ方向及びＹ方向には、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４の中心で最小となり、対角線方向には、赤色画素対応領域１３３の中心で最小となる。青色光の青色画素対応領域１３２中心での位相を２πとすれば、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４の中心での位相は、例えば、０．９π～１．１πでもあり、赤色画素対応領域１３３中心での位相は、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４の中心での位相よりも小さい値、例えば、０．５π～０．９πでありうる。

【0078】

図６Ｄは、第１緑色光集光領域に入射した緑色光の進行方向を例示的に示し、図６Ｅは、第１緑色光集光領域のアレイを例示的に示す。

【0079】

第１緑色画素対応領域１３１の周辺に入射した緑色光は、色分離レンズアレイ１３０によって図６Ｄに図示されたように、第１緑色画素１１１に集光され、第１緑色画素１１１には、第１緑色画素対応領域１３１以外にも青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３からの緑色光が入射される。すなわち、図６Ａ及び図６Ｂで説明した緑色光の位相分布は、第１緑色画素対応領域１３１と一辺を共有して隣接した２個の青色画素対応領域１３２と、２個の赤色画素対応領域１３３の中心を連結した第１緑色光集光領域ＧＬを通過した緑色光を第１緑色画素１１１に集光する。したがって、図６Ｅに図示されたように、色分離レンズアレイ１３０は、第１緑色画素１１１に緑色光を集光する第１緑色光集光領域ＧＬ１アレイとして動作することができる。第１緑色光集光領域ＧＬ１は、対応する第１緑色画素１１１よりも面積が大きく、例えば、１．２倍～２倍大きくもなる。

【0080】

図６Ｆは、青色光集光領域に入射した青色光の進行方向を例示的に示し、図６Ｇは、青色光集光領域のアレイを例示的に示す。

【0081】

青色光は、色分離レンズアレイ１３０によって図６Ｆのように青色画素１１２に集光され、青色画素１１２には、画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４からの青色光が入射される。図６Ａ及び図６Ｃに基づいて説明した青色光の位相分布は、青色画素対応領域１３２と頂点を共有して隣接した４個の赤色画素対応領域１３３の中心を連結して作った青色光集光領域ＢＬを通過した青色光を青色画素１１２に集光する。したがって、図６Ｇに図示されたように、色分離レンズアレイ１３０は、青色画素に青色光を集光する青色光集光領域ＢＬアレイとして動作することができる。青色光集光領域ＢＬは、対応する青色画素１１２よりも面積が大きく、例えば、１．５～４倍大きくもなる。青色光集光領域ＢＬは、一部領域が前述した第１緑色光集光領域ＧＬ１及び後述する第２緑色光集光領域ＧＬ２及び赤色光集光領域ＲＬと重畳されうる。

【0082】

図７Ａは、色分離レンズアレイ１３０を通過した緑色光及び青色光の位相分布を図５ＢのII－II’線に沿って示す図面であり、図７Ｂは、色分離レンズアレイ１３０を通過した赤色光の画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４中心での位相を示し、図７Ｃは、色分離レンズアレイ１３０を通過した緑色光の画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４中心での位相を示す。

【0083】

図７Ａ及び図７Ｂを参照すれば、色分離レンズアレイ１３０を通過した赤色光は、赤色画素対応領域１３３の中心で最も大きく、赤色画素対応領域１３３の中心から遠ざかる方向に減少する赤色光位相分布ＰＰＲを有することができる。具体的に、色分離レンズアレイ１３０を透過した直後の位置で赤色光の位相が、赤色画素対応領域１３３の中心で最も大きく、赤色画素対応領域１３３の中心から遠くなるほど同心円状に徐々に小さくなり、Ｘ方向及びＹ方向には、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４の中心で最小となり、対角線方向には、青色画素対応領域１３２の中心で最小となる。赤色光の赤色画素対応領域１３３中心での位相を２πとすれば、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４の中心での位相は、例えば、０．９π～１．１πでもあり、青色画素対応領域１３２中心での位相は、第１及び第２緑色画素対応領域１３１、１３４の中心での位相よりも小さな値、例えば、０．６π～０．９πでありうる。

【0084】

図７Ａ及び図７Ｃを参照すれば、色分離レンズアレイ１３０を通過した緑色光は、第２緑色画素対応領域１３４の中心で最も大きく、第２緑色画素対応領域１３４の中心から遠ざかる方向に減少する第２緑色光位相分布ＰＰＧ２を有することができる。図６Ａの第１緑色光位相分布ＰＰＧ１と図７Ａの第２緑色光位相分布ＰＰＧ２とを比較すれば、第２緑色光位相分布ＰＰＧ２は、第１緑色光位相分布ＰＰＧ１をＸ方向及びＹ方向に１画素ピッチほど平行移動したものと同一である。すなわち、第１緑色光位相分布ＰＰＧ１は、第１緑色画素対応領域１３１の中心で位相が最大であるが、一方、第２緑色光位相分布ＰＰＧ２は、第１緑色画素対応領域１３１の中心から、Ｘ方向及びＹ方向に１画素ピッチほど離れた第２緑色画素対応領域１３４の中心で位相が最も大きい。画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４中心での位相を示す図６Ｂと図７Ｃの位相分布は同一でありうる。また、第２緑色画素対応領域１３４を基準に緑色光の位相分布を説明すれば、緑色光の第２緑色画素対応領域１３４の中心から出射される光の位相を基準に２πと決定されれば、青色及び赤色画素対応領域１３２、１３３の中心では、位相が０．９π～１．１π、第１緑色画素対応領域１３１の中心では、位相が２π、第１緑色画素対応領域１３１と第２緑色画素対応領域１３４との接点では、位相が１．１π～１．５πである光が出射されうる。

【0085】

図７Ｄは、赤色光集光領域に入射した赤色光の進行方向を例示的に示し、図７Ｅは、赤色光集光領域のアレイを例示的に示す。

【0086】

赤色光は、色分離レンズアレイ１３０によって図７Ｄのように赤色画素１１３に集光され、赤色画素１１３には、画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４からの赤色光が入射される。図７Ａ及び図７Ｂに基づいて前述した赤色光の位相分布は、赤色画素対応領域１３３と頂点を共有して隣接した４個の青色画素対応領域１３２の中心を連結して作った赤色光集光領域ＲＬを通過した赤色光を赤色画素１１３に集光する。したがって、図７Ｅに図示されたように、色分離レンズアレイ１３０は、赤色画素に赤色光を集光する赤色光集光領域ＲＬアレイとして動作することができる。赤色光集光領域ＲＬは、対応する赤色画素１１３よりも面積が大きく、例えば、１．５～４倍大きくもなる。赤色光集光領域ＲＬは、一部領域が第１及び第２緑色光集光領域ＧＬ１、ＧＬ２及び青色光集光領域ＢＬと重畳されうる。

【0087】

図７Ｆ及び図７Ｇを参照すれば、第２緑色画素対応領域１３４周辺に入射した緑色光は、第１緑色画素対応領域１３１周辺に入射した緑色光についての説明と同様に進み、図７Ｆに図示したように、第２緑色画素１１４に集光される。したがって、図７Ｇに図示されたように、色分離レンズアレイ１３０は、第２緑色画素１１４に緑色光を集光する第２緑色光集光領域ＧＬ２アレイとして動作することができる。第２緑色光集光領域ＧＬ２は、対応する第２緑色画素１１４よりも面積が大きく、例えば、１．２倍～２倍大きくなりうる。

【0088】

前述した位相分布及び性能を満足する色分離レンズアレイ１３０は、多様な方式のコンピュータシミュレーションを通じて自動化された設計が可能である。例えば、遺伝子アルゴリズム（ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、粒子群集最適化（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズム、蟻コロニー最適化（ａｎｔ ｃｏｌｏｎｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）のような自然模写アルゴリズム（ｎａｔｕｒｅ－ｉｎｓｐｉｒｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いるか、またはアジョイント最適化（ａｄｊｏｉｎｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズムに基づいた逆設計方式を通じて画素対応領域１３１、１３２、１３３、１３４の構造を最適化することができる。

【0089】

色分離レンズアレイの設計のために色分離スペクトル、光効率、信号対ノイズ比などの評価要素によって複数の候補色分離レンズアレイの性能を評価しつつ、緑色、青色、赤色及び赤外線画素対応領域の構造を最適化することができる。例えば、それぞれの評価要素に対する目標数値を予め決定した後、複数の評価要素に対する目標数値との差の和を最小化する方式で緑色、青色、赤色及び赤外線画素対応領域の構造を最適化することができる。または、それぞれの評価要素別に性能を指標化し、性能を示す値が最大となるように、緑色、青色、赤色、及び赤外線画素対応領域の構造を最適化することができる。

【0090】

図５Ｂ及び図５Ｃに図示された色分離レンズアレイ１３０は、例示的なものであって、色分離レンズアレイの大きさ、厚さ、色分離レンズアレイが適用されるイメージセンサの色特性、画素ピッチ、色分離レンズアレイとイメージセンサとの距離、入射光の入射角などによって、上述した最適化設計を通じて多様な形態の色分離レンズアレイを得ることができる。また、ナノポストの代りに多様な他のパターンで色分離レンズアレイを具現することもできる。例えば、図８Ａは、ベイヤーパターン方式のイメージセンサに適用されうる他の実施例による色分離レンズアレイの単位パターンの形態を例示的に示す平面図であり、図８Ｂは、さらに他の実施例による色分離レンズアレイの単位パターンの形態を例示的に示す平面図である。

【0091】

図８Ａに図示された色分離レンズアレイ１３０ａの画素対応領域１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ、１３４ａそれぞれは、１６×１６の長方形配列によってデジタル化されたバイナリー形態に最適化され、図８Ａの単位パターンは、３２×３２の長方形配列からなる形態を有する。それと異なって、図８Ｂに図示された色分離レンズアレイ１３０ｂの画素対応領域１３１ｂ、１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂそれぞれは、デジタル化されていない連続した曲線状に最適化されうる。

【0092】

図９Ａ及び図９Ｂは、スペーサ層の厚さと光が集光される領域との関係を説明するための図面である。

【0093】

図９Ａは、スペーサ層の厚さが青色光集光領域の焦点距離と類似するとき、青色光が集光される領域を説明するための図面である。図９Ａを参照すれば、青色光は、青色画素１１２の中心部に円形で表示した青色光フォーカス領域ＦＲＢに集光されうる。緑色光フォーカス領域ＦＲＧでのように青色光フォーカス領域ＦＲＢに集光される光子の相当数が光感知セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの間の隔壁に入射し、隔壁に入射した光子は、反射または散乱され、光感知セルで感知されないので、センサ基板１１０の光効率低下の原因にもなる。

【0094】

図９Ｂは、スペーサ層の厚さが青色光集光領域の焦点距離の約１／２であるとき、青色光が集光される領域を説明するための図面である。図９Ｂを参照すれば、青色光は、図９Ａのフォーカス領域ＦＲＢよりも拡張された面積の補正された青色光フォーカス領域ＦＲＢ’に集光されうる。特に、青色光は、光感知セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの中心部に円で表示した光集中部ＬＣに集中されうる。補正された青色光フォーカス領域ＦＲＢ’は、図９Ａのフォーカス領域ＦＲＢに比べて光感知セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの中心部に入射する光が多く、隔壁が交差する青色画素１１２の中心に入射する光が少ないために、光利用効率が向上しうる。

【0095】

図９Ａ及び図９Ｂでは、色分離レンズアレイの青色光集光領域によって青色光が青色画素１１２にフォーカシングされる場合についてのみ例示的に説明したが、緑色光及び赤色光に対しても同じ原理が適用されうる。したがって、イメージセンサの画素が２次元配列された複数の光感知セルを含む場合、センサ基板１１０の光利用効率が低下しないように、スペーサ層１２０の厚さ、すなわち、色分離レンズアレイ１３０とセンサ基板１１０との距離は、色分離レンズアレイ１３０による基準波長光焦点距離の３０％～７０％、または４０％～６０％でありうる。具体的には、スペーサ層１２０の厚さ、すなわち、色分離レンズアレイ１３０とセンサ基板１１０との距離は、センサ基板１１０の画素ピッチが０．９μｍ～１．３μｍである場合、画素ピッチの１１０％～１８０％でありえ、またはセンサ基板１１０の画素ピッチが０．５μｍ～０．９μｍである場合には、センサ基板１１０の画素ピッチの７０％～１２０％でありうる。

【0096】

前述したように１つの画素が複数の光感知セルを含む場合、それぞれの光感知セルから獲得した信号の差を用いて自動焦点機能を具現することができる。図１０Ａないし図１０Ｃは、自動焦点機能の原理を説明するために、イメージセンサの画素アレイとレンズとの距離変化によるイメージセンサの画素アレイに入射する光の分布変化を例示的に示す図面である。

【0097】

図１０Ａは、レンズＬＥの焦点が画素アレイ１１００の表面に形成される場合を図示する。その場合、レンズＬＥの物体側にある光軸ＯＸ上の一点から出発してレンズＬＥの両側エッジをそれぞれ通過した光は、画素アレイ１１００の表面上の一点に集まるようになる。したがって、焦点が正確に合った場合、画素アレイ１１００のそれぞれの画素には、一点から出発してレンズＬＥの両側エッジをそれぞれ通過した光が同じ強度で入射されうる。

【0098】

図１０Ｂは、レンズＬＥの焦点が画素アレイ１１００の表面前側に形成される場合を図示する。その場合、レンズＬＥの物体側にある光軸ＯＸ上の一点から出発してレンズＬＥの両側エッジをそれぞれ通過した光は、焦点を互いに交差して通りつつ、画素アレイ１１００の表面上に互いに異なる点に傾斜して入射する。例えば、レンズＬＥの左側エッジを通過した光は、焦点を通って光軸ＯＸの右側にある画素アレイ１１００の表面上の一点に傾斜して入射し、レンズＬＥの右側エッジを通過した光は、焦点を通って光軸ＯＸの左側にある画素アレイ１１００の表面上の一点に傾斜して入射する。

【0099】

図１０Ｃは、レンズＬＥの焦点が画素アレイ１１００の表面裏側に形成される場合を図示する。その場合、レンズＬＥの物体側にある光軸ＯＸ上の一点から出発してレンズＬＥの両側エッジをそれぞれ通過した光は、焦点に到逹する前に画素アレイ１１００の表面上に互いに異なる点に傾斜して入射する。例えば、レンズＬＥの左側エッジを通過した光は、焦点に到逹する前に光軸ＯＸの左側にある画素アレイ１１００の表面上の一点に傾斜して入射し、レンズＬＥの右側エッジを通過した光は、光軸ＯＸの右側にある画素アレイ１１００の表面上の一点に傾斜して入射する。

【0100】

したがって、焦点が合っていない場合、図１０Ｂ及び図１０Ｃに図示されたように、一点から出発してレンズＬＥの両側エッジをそれぞれ通過した光が画素アレイ１１００の互いに異なる画素に入射される。そうであれば、それぞれの画素には、一点から出発した光のうち、レンズＬＥのいずれか一側エッジのみを通過した光が傾斜して入射する。

【0101】

図１１は、イメージセンサの画素アレイに傾斜して光が入射される場合、センサ基板上に形成される光分布を例示的に示す。図１１を参照すれば、色分離レンズアレイ１３０の青色光集光領域に傾斜して入射した青色光が青色画素１１２にフォーカシングされる場合、青色画素１１２の光感知セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄには、４個の光集中部が不均一に形成される。図９Ａと比較するとき、４個の光集中部は、左側方向に偏って位置し、左側光感知セル１１２ａ、１１２ｃに形成された光集中部の面積または強度が右側光感知セル１１２ｂ、１１２ｄに形成された光集中部の面積または強度よりも大きい。光集中部のシフト方向及び光集中部の大きさは、画素アレイ１１００と焦点との距離、画素アレイ１１００上で画素の相対的な位置によっても変わる。図１１には、例示的に青色光のみ図示されたが、緑色光及び赤色光が図１１と同じ光分布を形成することにもなる。

【0102】

上述したように、１つの画素が独立して光を感知する複数の光感知セルを含むので、複数の光感知セルから出力された信号の差を利用すれば、位相差検出自動焦点（ｐｈａｓｅ－ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｕｔｏ－ｆｏｃｕｓ）方式で自動焦点信号を提供することができる。図１２は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するための一実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。

【0103】

図１２を参照すれば、画素の光感知セルそれぞれは、Ｘ方向に沿って配列された第１フォトダイオードＰＤ１及び第２フォトダイオードＰＤ２を含んでもよい。１つの光感知セル内にある第１フォトダイオードＰＤ１と第２フォトダイオードＰＤ２は、独立して光感知信号を出力することができる。すなわち、画素それぞれが複数の独立した光感知セルを含み、光感知セルそれぞれが独立した２個のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を含んでもよい。それぞれの光感知セルの一般的な映像信号は、第１フォトダイオードＰＤ１と第２フォトダイオードＰＤ２の光感知信号を合わせて得られる。

【0104】

上記のような画素構造において、１つの画素は、Ｘ方向に沿って互いに離れている両側エッジ領域及び両側エッジ領域間の中間領域に区画されうる。高い対照比（コントラスト）を得るために、自動焦点信号は、１つの画素内でＸ方向に最も遠く離れた両側エッジ領域に配置された２個のフォトダイオードから出力される光感知信号間の差から得られる。青色画素１１２を、例として説明すると、青色画素１１２内で左側エッジ領域に配置された第１青色光感知セル１１２ａの第１フォトダイオードＰＤ１と右側エッジ領域に配置された第２青色光感知セル１１２ｂの第２フォトダイオードＰＤ２とがＸ方向に互いに最も遠く離れている。また、青色画素１１２内で第３青色光感知セル１１２ｃの第１フォトダイオードＰＤ１と第４青色光感知セル１１２ｄの第２フォトダイオードＰＤ２とがＸ方向に互いに最も遠く離れている。

【0105】

したがって、青色画素１１２内で第１青色光感知セル１１２ａの第１フォトダイオードＰＤ１から出力された光感知信号と第２青色光感知セル１１２ｂの第２フォトダイオードＰＤ２から出力された光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。または、第３青色光感知セル１１２ｃの第１フォトダイオードＰＤ１から出力された光感知信号と第４青色光感知セル１１２ｄの第２フォトダイオードＰＤ２から出力された光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。または、第１青色光感知セル１１２ａの第１フォトダイオードＰＤ１と第３青色光感知セル１１２ｃの第１フォトダイオードＰＤ１から出力された光感知信号の和と第２青色光感知セル１１２ｂの第２フォトダイオードＰＤ２と第４青色光感知セル１１２ｄの第２フォトダイオードＰＤ２から出力された光感知信号の和との差から自動焦点信号を得ることができる。

【0106】

自動焦点信号は、青色画素１１２だけではなく、第１緑色画素１１１、赤色画素１１３及び第２緑色画素１１４でも同じ方式で得ることができる。イメージセンサ内の全ての画素を通じて自動焦点信号を得るか、またはイメージセンサ内で選択された一部画素を通じても自動焦点信号を得る。

【0107】

１つの画素内で左側エッジ領域と右側エッジ領域との間の中間領域には、２個のフォトダイオードが配置されうる。青色画素１１２を例として説明すれば、青色画素１１２内で中間領域には、第１青色光感知セル１１２ａの第２フォトダイオードＰＤ２、第２青色光感知セル１１２ｂの第１フォトダイオードＰＤ１、第３青色光感知セル１１２ｃの第２フォトダイオードＰＤ２、及び第４青色光感知セル１１２ｄの第１フォトダイオードＰＤ１が配置されうる。したがって、自動焦点信号の獲得に使用される左側エッジ領域と右側エッジ領域は、十分な間隔を置いて互いに離れる。例えば、左側エッジ領域と右側エッジ領域とのＸ方向に沿う間隔、すなわち、中間領域のＸ方向幅は、左側及び右側エッジ領域それぞれのＸ方向幅よりも２倍以上大きくもなる。

【0108】

画素の中間領域に配置されたフォトダイオードそれぞれは、画素の中間領域に入射する光に対する光感知信号を出力することができる。画素の中間領域に入射する光に対する光感知信号を用いて一般的な映像信号を生成することができる。青色画素１１２を例として説明すれば、第１青色光感知セル１１２ａ内の２個のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２からそれぞれ出力される光感知信号の和から第１青色光感知セル１１２ａに入射する光に対する映像信号を得ることができる。したがって、画素の両側エッジ領域に配置されたフォトダイオードは、自動焦点信号と一般的な映像信号との獲得にいずれも使用され、画素の中間領域に配置されたフォトダイオードは、自動焦点信号の獲得には使用されず、一般的な映像信号の獲得にのみ使用されうる。

【0109】

図１３は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するための他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。図１３を参照すれば、画素の光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードＰＤのみを含んでもよい。それぞれの光感知セルに１つのフォトダイオードＰＤのみ配置された場合、光感知セル内で光集中部のシフトを感知して自動焦点信号のコントラストを向上させるために、光を遮断するマスクパターン１１５でそれぞれの光感知セルの一部を遮蔽することができる。特に、１つの画素をＸ方向に沿って互いに離れている両側エッジ領域及び両側エッジ領域の間の中間領域に区画するとき、図１３に図示されたように、マスクパターン１１５は、画素内の左側エッジ領域と右側エッジ領域との中間領域に配置されうる。

【0110】

青色画素１１２を例として説明すれば、第１及び第３青色光感知セル１１２ａ、１１２ｃのフォトダイオードＰＤの受光面のうち、左側エッジ領域に対応する領域を除いた残り領域を遮蔽し、第２及び第４青色光感知セル１１２ｂ、１１２ｄのフォトダイオードＰＤの受光面のうち、右側エッジ領域に対応する領域を除いた残り領域を遮蔽するように、マスクパターン１１５が配置されうる。それにより、第１及び第３青色光感知セル１１２ａ、１１２ｃから出力される光感知信号は、青色画素１１２の左側エッジ領域に入射する光によって発生し、第２及び第４青色光感知セル１１２ｂ、１１２ｄから出力される光感知信号は、青色画素１１２の右側エッジ領域に入射する光によって発生する。したがって、第１及び第３青色光感知セル１１２ａ、１１２ｃの光感知信号と第２及び第４青色光感知セル１１２ｂ、１１２ｄの光感知信号との差から高いコントラストを有する自動焦点信号を得ることができる。

【0111】

図１３に図示された実施例では、マスクパターン１１５によって光が遮蔽されるので、青色画素１１２は、左側エッジ領域と右側エッジ領域との間の中間領域に入射する光に対する光感知信号を出力しない。これにより、一般的な映像信号を生成する場合には、光利用効率が低下しうる。したがって、イメージセンサの全体画素のうち、一部画素にのみマスクパターン１１５が配置されうる。例えば、イメージセンサの全体画素のうち、約１％～１０％、または約２％～５％の画素にのみマスクパターン１１５が配置されうる。マスクパターン１１５を含む画素は、イメージセンサの全体領域に均一に分布することができる。マスクパターン１１５を含まない画素は、一般的な映像信号の獲得に使用され、マスクパターン１１５を含む画素は、一般的な映像信号及び自動焦点信号の獲得にいずれも使用されうる。

【0112】

図１４Ａないし図１４Ｃは、実施例と比較例で入射角の変化による出力信号のコントラストを例示的に示すグラフである。図１４Ａは、図１２及び図１３に図示された実施例において１つの画素内の左側エッジ領域と右側エッジ領域の出力信号のコントラストを示し、図１４Ｂは、１つの光センシングセル内でＸ方向に隣接して配置された２個のフォトダイオードの出力信号のコントラストを示し、図１４Ｃは、１つのフォトダイオードを有する左側光センシングセルと右側光センシングセルの出力信号のコントラストを示す。図１４Ａないし図１４Ｃを参照すれば、１つの画素内の左側エッジ領域と右側エッジ領域から光感知信号を出力する実施例の場合、２個の出力信号間の差が最も大きくなることが分かる。したがって、実施例によれば、高いコントラストを有する自動焦点信号を提供し、イメージセンサの自動焦点性能を向上させうる。

【0113】

図１２及び図１３では、１つの画素が２×２に配列された４個の光センシングセルを有すると説明したが、必ずしもそれに限定されない。例えば、１つの画素は、３×３に配列された９個の光センシングセル、４×４に配列された１６個の光センシングセル、またはそれ以上の複数の光センシングセルを含んでもよい。

【0114】

図１５は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。図１５を参照すれば、１つの画素は、３×３に配列された９個の光センシングセルを含んでもよい。すなわち、Ｘ方向に沿って３個の光センシングセルが順次に配列されており、Ｙ方向に沿って３個の光センシングセルが順次に配列されている。画素内の複数の光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードのみを含んでもよい。

【0115】

図１５に図示された実施例において、イメージセンサは、Ｘ方向に沿って左側エッジ領域に配列された複数の光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の光感知信号と、右側エッジ領域に配列された複数の光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３の光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。左側エッジ領域と右側エッジ領域との間の中間領域に配列された複数の光センシングセルからは、一般的な映像信号を生成することができる。図１５に図示された実施例において、左側エッジ領域と右側エッジ領域との間のＸ方向に沿う間隔、すなわち、中間領域のＸ方向幅は、左側及び右側エッジ領域それぞれのＸ方向幅と同一であるか、またはそれより大きくもなる。

【0116】

図１６は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。図１６を参照すれば、１つの画素は４×４に配列された１６個の光センシングセルを含んでもよい。画素内の複数の光感知セルそれぞれは、１つのフォトダイオードのみを含んでもよい。その場合、イメージセンサは、Ｘ方向に沿って左側エッジ領域に配列された複数の光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の光感知信号と、右側エッジ領域に配列された複数の光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。図１６に図示された実施例において、左側エッジ領域と右側エッジ領域との間のＸ方向に沿う間隔、すなわち、中間領域のＸ方向幅は、左側及び右側エッジ領域それぞれのＸ方向幅よりも２倍以上大きくもなる。

【0117】

図１７及び図１８は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。以上、Ｘ方向に両側エッジに配置された光センシングセルの対またはフォトダイオードの対から自動焦点信号を獲得すると説明したが、イメージセンサ内で画素の相対的な位置または、被写体の形態によって自動焦点信号を獲得しやすい光センシングセルの対またはフォトダイオードの対が存在しうる。

【0118】

例えば、図１７に図示されたように、イメージセンサは、一画素内でＸ方向に垂直なＹ方向に沿って下部エッジ領域に配列された複数の光センシングセルＤ１、Ｄ２、Ｄ３の光感知信号と、上部エッジ領域に配列された複数の光センシングセルＵ１、Ｕ２、Ｕ３の光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。

【0119】

また、図１８に図示されたように、一画素内において対角線方向に両頂点領域にそれぞれ入射する光に対する光感知信号を用いて自動焦点信号を得ることもできる。それぞれの画素は、＋Ｙ方向と－Ｘ方向に沿う第１対角線方向の両頂点領域に配置された複数の光感知セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６及び＋Ｙ方向と＋Ｘ方向に沿う第２対角線方向に配列された複数の光感知セルを含んでもよい。第１頂点領域内には、画素の第１頂点に位置した第１光感知セルＣ１、Ｘ方向に第１光感知セルＣ１に隣接した第２光感知セルＣ２、及びＹ方向に第１光感知セルＣ１に隣接した第３光感知セルＣ３が配列されうる。第２頂点領域内には、画素の第１頂点に反対側第２頂点に位置した第４光感知セルＣ４、Ｘ方向に第４光感知セルＣ４に隣接した第５光感知セルＣ５、及びＹ方向に第４光感知セルＣ４に隣接した第６光感知セルＣ６が配列されうる。イメージセンサは、それぞれの画素の第１ないし第３光感知セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３から出力された光感知信号と、第４ないし第６光感知セルＣ４、Ｃ５、Ｃ６から出力された光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。図１８には、＋Ｙ方向と－Ｘ方向に沿う第１対角線方向の両頂点領域から自動焦点信号を得ると図示されたが、＋Ｙ方向と＋Ｘ方向に沿う第２対角線方向の両頂点領域から自動焦点信号を得てもよい。

【0120】

図１９は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。図１９を参照すれば、イメージセンサは、図１５、図１７、及び図１８に図示された画素をいずれも含んでもよい。例えば、イメージセンサは、図１５に図示された画素を含む第１グループ、図１７に図示された画素を含む第２グループ、及び図１８に図示された画素を含む第３グループを含んでもよい。第１グループに属する画素は、イメージセンサ内でＸ方向に沿う両側領域に配列されうる。第２グループに属する画素は、イメージセンサ内でＹ方向に沿う上下部領域に配列されうる。また、第３グループに属する画素は、２個の対角線方向に沿う領域に配列されうる。特に、イメージセンサのＹ方向と－Ｘ方向に沿う第１対角線方向に配列された画素は、第１対角線方向の両頂点領域から自動焦点信号を得るように構成され、イメージセンサの＋Ｙ方向と＋Ｘ方向に沿う第２対角線方向に配列された画素は、第２対角線方向の両頂点領域から自動焦点信号を得るように構成されうる。

【0121】

図２０及び図２１は、位相差検出自動焦点方式で自動焦点信号を提供するためのさらに他の実施例によるイメージセンサの画素アレイの例示的な構造を示す平面図である。図１５ないし図１９に図示された実施例では、それぞれの画素がＸ方向またはＹ方向に沿って３個以上の光センシングセルを含むので、１つの光センシングセルが１つのフォトダイオードを有するとしても、十分に高いコントラストの自動焦点信号を得ることができる。しかし、さらに高いコントラストを得るために、両側エッジに配置された光センシングセルが２個のフォトダイオードを有してもよい。

【0122】

図２０を参照すれば、１つの画素は、３×３に配列された９個の光センシングセルを含んでもよい。それぞれの画素内で左側に配列された複数の光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３及び右側に配列された複数の光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３それぞれは、Ｘ方向に沿って配列された第１及び第２フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を含んでもよい。左側光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３と右側光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３との間に配列された光センシングセルは、１つのフォトダイオードＰＤのみを含んでもよい。イメージセンサは、左側光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３内において左側に配置された第１フォトダイオードＰＤ１から出力された光感知信号と、右側光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３内で右側に配置された第２フォトダイオードＰＤ２から出力された光感知信号との差から自動焦点信号を得ることができる。その場合、左側光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の第１フォトダイオードＰＤ１が配置された領域が左側エッジ領域になり、右側光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３の第２フォトダイオードＰＤ２が配置された領域が右側エッジ領域になる。左側エッジ領域と右側エッジ領域との間のＸ方向に沿う間隔、すなわち、中間領域のＸ方向幅は、左側及び右側エッジ領域それぞれのＸ方向幅よりも４倍以上大きくもなる。

【0123】

図２１を参照すれば、１つの画素は、４×４に配列された１６個の光センシングセルを含んでもよい。図２１に図示された実施例は、光センシングセルの個数を除き、図２０に図示された実施例と同一でありうる。すなわち、イメージセンサは、左側光センシングセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４内で左側に配置された第１フォトダイオードＰＤ１から出力された光感知信号と、右側光センシングセルＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４内で右側に配置された第２フォトダイオードＰＤ２から出力された光感知信号との差から自動焦点信号が得られる。その場合、中間領域のＸ方向幅は、左側及び右側エッジ領域それぞれのＸ方向幅よりも６倍以上大きくもなる。

【0124】

前述した画素アレイ１１００を含むイメージセンサ１０００は、カラーフィルタ、例えば、有機カラーフィルタによる光損失がほとんどないので、画素サイズが小さくなっても、画素に十分な量の光を提供することができる。したがって、数億個以上の画素を有する超高解像度マイクロ高感度イメージセンサの作製が可能である。そのような超高解像度マイクロ高感度イメージセンサは、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、多様な携帯用機器、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ティング装置でありうるが、それらに制限されない。

【0125】

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基本ソフト（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）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。また、プロセッサは、イメージセンサのそれぞれの画素内で互いに離れた両側エッジから独立して２個の光感知信号を受信し、２個の光感知信号の差に基づいて自動焦点信号を生成することができる。

【0126】

図２２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２２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）を通じて他の電子装置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よって具現されうる。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。

【0127】

プロセッサＥＤ２０は、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）を実行してプロセッサ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にローディングし、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、センサハーブプロセッサ、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よりも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。

【0128】

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）である間に、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）である間に、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）の一部として具現されうる。

【0129】

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んでもよい。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を含んでもよい。不揮発性メモリＥＤ３２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を含んでもよい。

【0130】

プログラムＥＤ４０は、メモリＥＤ３０にソフトウェアによって保存され、基本ソフトＥＤ４２、ミドルウェアＥＤ４４及び／またはアプリケーションＥＤ４６を含んでもよい。

【0131】

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）を含んでもよい。

【0132】

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んでもよい。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的な用途で使用され、レシーバは、着信電話を受信するために使用されうる。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として具現されうる。

【0133】

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んでもよい。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）を含んでもよい。

【0134】

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、逆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。

【0135】

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んでもよい。

【0136】

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、使用可能な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、登録商標）、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んでもよい。

【0137】

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うるコネクタを含んでもよい。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）を含んでもよい。

【0138】

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んでもよい。

【0139】

カメラモジュールＥＤ８０は、静止画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んでもよい。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。

【0140】

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。

【0141】

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、再充電不可能な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んでもよい。

【0142】

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通じる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んでもよい。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）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）を含んでもよい。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（登録商標）、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）を通じて他の電子装置と通信することができる。そのような様々な種類の通信モジュールは、１つの構成要素（単一チップなど）として統合されるか、または互いに別途の複数の構成要素（複数チップ）によっても具現される。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。

【0143】

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、外部から受信することができる。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んでもよい。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んでもよい。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／受信されうる。アンテナ以外に他の部品（ＲＦＩＣなど）がアンテナモジュールＥＤ９７の一部に含まれうる。

【0144】

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 Ｉｎｐｕｔａｎｄ Ｏｕｔｐｕｔ）、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）など）を介して互いに連結され、信号（命令、データなど）を互いに交換することができる。

【0145】

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との間に送信または受信されうる。他の電子装置ＥＤ０２、ＥＤ０４は、電子装置ＥＤ０１と同一であるか、または異なる種類の装置である。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りに、１つまたは複数の異なる電子装置に、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つまたは複数の異なる電子装置は、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。

【0146】

図２３は、図２２のカメラモジュールＥＤ８０を例示するブロック図である。図２３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１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を含んでもよい。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、または球状カメラ（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｃａｍｅｒａ）でありうる。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んでもよい。

【0147】

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を含んでもよい。イメージセンサ１０００は、図１で説明したイメージセンサでもあり、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させることで、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んでもよい。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。

【0148】

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可能にする。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。

【0149】

メモリＣＭ５０は、イメージセンサ１０００を介して獲得されたイメージの一部または全体データが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（ベイヤーパターンデータ、高解像度データなど）は、メモリＣＭ５０に保存し、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が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。

【0150】

イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、イメージセンサ１０００を介し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、輝度調整、ブラーリング（Ｂｌｕｒｒｉｎｇ）、シャープニング（Ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）、ソフトニング（Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）など）を含んでもよい。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によって追加のイメージ処理を経た後、表示装置ＥＤ６０を介して表示されうる。

【0151】

また、イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、イメージセンサ１０００のそれぞれの画素内で互いに離れた両側エッジから独立して２個の光感知信号を受信し、２個の光感知信号の差から自動焦点信号を生成することができる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、自動焦点信号に基づいてレンズアセンブリーＣＭ１０の焦点がイメージセンサ１０００の表面に正確に結ぶようにレンズアセンブリーＣＭ１０を制御することができる。

【0152】

電子装置ＥＤ０１は、互いに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を含んでもよい。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。

【0153】

実施例によるイメージセンサ１０００は、図２４に図示されたモバイルフォンまたはスマートフォン１１００ｍ、図２５に図示されたタブレットまたはスマートタブレット１２００、図２６に図示されたデジタルカメラまたはカムコーダ１３００、図２７に図示されたノート型パソコン１４００に、または図２８に図示されたテレビまたはスマートテレビ１５００などに適用されうる。例えば、スマートフォン１１００ｍまたはスマートタブレット１２００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んでもよい。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的に識別することができる。

【0154】

また、イメージセンサ１０００は、図２９に図示されたスマート冷蔵庫１６００、図３０に図示された保安カメラ１７００、図３１に図示されたロボット１８００、図３２に図示された医療用カメラ１９００などに適用されうる。例えば、スマート冷蔵庫１６００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、入庫または出庫された飲食物の種類などを、スマートフォンを介してユーザに知らせることができる。保安カメラ１７００は、超高解像度映像を提供し、高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１８００は、人が直接接近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１９００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。

【0155】

また、イメージセンサ１０００は、図３３に図示されたように車両２０００に適用されうる。車両２０００は、多様な位置に配置された複数の車両用カメラ２０１０、２０２０、２０３０、２０４０を含み、それぞれの車両用カメラ２０１０、２０２０、２０３０、２０４０は、実施例によるイメージセンサを含んでもよい。車両２０００は、複数の車両用カメラ２０１０、２０２０、２０３０、２０４０を用いて車両２０００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。

【0156】

上述した色分離レンズアレイ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を参照し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、権利範囲に含まれたと解釈されねばならない。

【符号の説明】

【0157】

１１１ 第１緑色画素
１１２ 青色画素
１１２ａ 第１青色光感知セル
１１２ｂ 第２青色光感知セル
１１２ｃ 第３青色光感知セル
１１２ｄ 第４青色光感知セル
１１３ 赤色画素
１１４ 第２緑色画素
ＰＤ１ 第１フォトダイオード
ＰＤ２ 第２フォトダイオード

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図6G】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】