CN114500894A - 光谱滤波器、包括光谱滤波器的图像传感器和电子设备 - Google Patents

光谱滤波器、包括光谱滤波器的图像传感器和电子设备 Download PDF

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Abstract

提供了一种光谱滤波器，包括：第一布拉格反射层；与所述第一布拉格反射层间隔开的第二布拉格反射层；第一谐振层，设置在所述第一布拉格反射层与所述第二布拉格反射层之间并包括谐振腔；第二谐振层，包括所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层和所述谐振腔的至少一部分；第三布拉格反射层；第四布拉格反射层，与所述第三布拉格反射层间隔开，其中，所述第二谐振层设置在所述第三布拉格反射层与所述第四布拉格反射层之间。

Description

光谱滤波器、包括光谱滤波器的图像传感器和电子设备
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2020年10月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0140695以及于2021年7月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0091682的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的示例实施例涉及光谱滤波器、包括光谱滤波器的图像传感器和电子设备。
背景技术
使用光谱滤波器的图像传感器是光学领域中的一种重要的光学仪器。根据相关技术的包括各种光学器件的图像传感器可能体积大且笨重。最近，根据针对图像传感器的小型化的要求，已经在研究同时将集成电路和光学元件实现在单个半导体芯片上。
发明内容
示例实施例提供了光谱滤波器、包括光谱滤波器的图像传感器和电子设备。
附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过对本公开的示例实施例的实践来获知。
根据示例实施例的一个方面，提供了一种光谱滤波器，包括：第一布拉格反射层；第二布拉格反射层，与第一布拉格反射层间隔开；包括谐振腔的第一谐振层，第一谐振层设置在第一布拉格反射层与第二布拉格反射层之间；第二谐振层，包括第一布拉格反射层、第二布拉格反射层和谐振腔的至少一部分；第三布拉格反射层；第四布拉格反射层，与第三布拉格反射层间隔开，其中，第二谐振层设置在第三布拉格反射层与第四布拉格反射层之间。
第一布拉格反射层、第二布拉格反射层、第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中的每个可以包括交替堆叠的具有不同折射率的多个材料层。
第一布拉格反射层、第二布拉格反射层、第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中的每个可以包括分布式布拉格反射器(DBR)。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层可以关于第一谐振层对称。
第三布拉格反射层和第四布拉格反射层可以关于第二谐振层对称。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中包括的材料层的厚度可以与第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中包括的材料层的厚度不同。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中包括的材料层的厚度可以小于第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中包括的材料层的厚度。
第二谐振层可以包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层。
第一布拉格反射层的第一表面和第二布拉格反射层的第一表面可以与第一谐振层接触。
第一布拉格反射层的与第一布拉格反射层的第一表面相对的第二表面和第二布拉格反射层的与第二布拉格反射层的第一表面相对的第二表面可以分别与第三布拉格反射层和第四布拉格反射层接触。
第二谐振层可以包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的一个。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的一个可以与第一谐振层接触。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的另一个可以与第一谐振层间隔开，并且第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中的一个可以设置在第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的另一个与第一谐振层之间。
经过光谱滤波器的光的波长可以由谐振腔的有效折射率和谐振腔的厚度中的至少一项确定。
光谱滤波器还可以包括：第一单元滤光器，被配置为透射第一波长的光；以及第二单元滤光器，被配置为透射与第一波长不同的第二波长的光。
第一单元滤光器中包括的谐振腔的有效折射率与第二单元滤光器中包括的谐振腔的有效折射率可以彼此不同。
第一单元滤光器中包括的谐振腔的材料图案与第二单元滤光器中包括的谐振腔的材料图案可以彼此不同。
根据示例实施例的另一方面，提供了一种图像传感器，包括：光谱滤波器，被配置为透射光；以及像素阵列，被配置为接收透射过光谱滤波器的光，其中，光谱滤波器可以包括：第一布拉格反射层；第二布拉格反射层，与第一布拉格反射层间隔开；包括谐振腔的第一谐振层，第一谐振层设置在第一布拉格反射层与第二布拉格反射层之间；第二谐振层，包括第一布拉格反射层、第二布拉格反射层和谐振腔的至少一部分；以及第三布拉格反射层；第四布拉格反射层，与第三布拉格反射层间隔开，其中，第二谐振层设置在第三布拉格反射层与第四布拉格反射层之间。
第一布拉格反射层、第二布拉格反射层、第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中的每个可以包括分布式布拉格反射器(DBR)。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中包括的材料层的厚度可以与第三布拉格反射层和第四布拉格反射层中包括的材料层的厚度不同。
第二谐振层可以包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层。
第一布拉格反射层的第一表面和第二布拉格反射层的第一表面可以与第一谐振层接触，并且第一布拉格反射层的与第一布拉格反射层的第一表面相对的第二表面和第二布拉格反射层的与第二布拉格反射层的第一表面相对的第二表面可以分别与第三布拉格反射层和第四布拉格反射层接触。
第二谐振层可以包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的一个。
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的一个可以与第一谐振层接触。
根据示例实施例的又一方面，提供了一种电子设备，包括：图像传感器，图像传感器包括：光谱滤波器，被配置为透射光；以及像素阵列，被配置为接收透射过光谱滤波器的光，其中，光谱滤波器可以包括：第一布拉格反射层；第二布拉格反射层，与第一布拉格反射层间隔开；包括谐振腔的第一谐振层，第一谐振层设置在第一布拉格反射层与第二布拉格反射层之间；第二谐振层，包括第一布拉格反射层、第二布拉格反射层和谐振腔的至少一部分；以及第三布拉格反射层；第四布拉格反射层，与第三布拉格反射层间隔开，其中，第二谐振层设置在第三布拉格反射层与第四布拉格反射层之间。
电子设备可以包括移动电话、智能电话、平板计算机、智能平板计算机、数字相机、录像机、笔记本计算机、电视机、智能电视机、智能冰箱、安全相机、机器人或医用相机中的一种。
根据示例实施例的又一方面，提供了一种光谱滤波器，包括：第一布拉格反射层，具有第一厚度；第二布拉格反射层，与第一布拉格反射层间隔开并且具有第一厚度；包括谐振腔的第一谐振层，第一谐振层设置在第一布拉格反射层与第二布拉格反射层之间；第二谐振层，包括第一布拉格反射层、第二布拉格反射层和谐振腔的至少一部分；第三布拉格反射层，具有第二厚度；第四布拉格反射层，与第三布拉格反射层间隔开并且具有第二厚度，其中，第二谐振层设置在第三布拉格反射层与第四布拉格反射层之间，并且其中，第一厚度与第二厚度不同。
附图说明
根据以下结合附图的描述，本公开的某些示例实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：
图1是示意性地示出了根据示例实施例的光谱仪的透视图；
图2是示出了图1所示的光谱滤波器中包括的单元滤光器的截面图；
图3是示出了根据另一示例实施例的单元滤光器的视图；
图4是示出了根据另一示例实施例的光谱滤波器的视图；
图5是示出了根据示例实施例的透射不同波长的光的光谱滤波器的视图；
图6是根据另一示例实施例的光谱滤波器的截面图；
图7是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图；
图8是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图；
图9是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图；
图10示出了根据示例实施例的可以用作附加滤光器的滤光器的示例；
图11示出了根据示例实施例的可以用作附加滤光器的滤光器的另一个示例；以及
图12是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图；
图13是适用于图1的图像传感器的光谱滤波器的示例的平面图；
图14是适用于图1的图像传感器的光谱滤波器的另一示例的平面图；
图15是适用于图1的图像传感器的光谱滤波器的另一示例的平面图；
图16是根据示例实施例的包括图像传感器的电子设备的示意框图；
图17是图16的相机模块的示意框图；以及
图18、图19、图20、图21、图22、图23、图24、图25、图26和图27是根据示例实施例的应用图像传感器的电子设备的各种示例的视图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述示例实施例，附图中相似的附图标记始终表示相似的元件。在这点上，示例性实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为受限于本文所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述示例实施例，以解释各个方面。如本文中所使用的术语“和/或”包括相关列出项中的任一项和一项或多项的所有组合。称为“……中的至少一个”之类的表述在元件列表之后时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应该理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c二者、或包括a、b和c的全部。
在下文中，将参照附图来详细描述示例实施例。在以下附图中，相同的附图标记表示相同的组件，并且为了清楚起见和便于说明，附图中每个组件的尺寸可能被放大。此外，下面所描述的示例实施例仅是示例性的，并且可能存在根据这些示例实施例的各种修改。
在下文中，被描述为“上部”或“上方”不仅可以包括通过接触直接位于上方，而且可以包括不接触地位于上方。除非另外指定，否则单数形式的术语可以包括复数形式。此外，除非另外说明，否则当特定部分“包括”特定组件时，其表示还可以包括其他组件，而不是排除其他组件。
术语“所述”和类似指定术语的使用可以与单数和复数两者相对应。如果不存在关于构成所述方法的步骤的明确顺序或相矛盾的说明，那么这些步骤可以以适当的顺序执行，并且无需限制为所描述的顺序。
此外，说明书中的诸如“单元”和“模块”之类的术语表示处理至少一个功能或操作的单元，并且这个单元可以被实现为硬件或软件或者可以被实现为硬件和软件的组合。
附图中所示的组件之间的线的连接或连接构件是功能连接和/或物理连接或电路连接的说明，并且可以被表示为实际设备中的可替换或附加的各种功能连接、物理连接或电路连接。
所有示例或说明性术语的使用仅用于详细描述技术思想，并且范围不由这些示例或说明性术语限定，而是由权利要求限定。
图1是根据示例实施例的图像传感器10的示意框图。
参考图1，图像传感器10可以包括光谱滤波器11、像素阵列12、时序控制器(T/C)13、行解码器14、以及输出电路15。图像传感器10可以包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，但是实施例不限于此。
光谱滤波器11可以包括多个单元滤光器，所述多个单元滤光器透射不同波长范围的光并且以二维布置。像素阵列12可以包括多个像素，所述多个像素检测透射过单元滤光器的不同波长的光。例如，像素阵列12可以包括沿多个行和列二维布置的像素。行解码器14可以响应于从时序控制器13输出的行地址信号，选择像素阵列12的行之一。输出电路15可以从布置在选定行中的像素输出列的单元中的光检测信号。为此，输出电路15可以包括列解码器和模数转换器(ADC)。例如，输出电路15可以包括：在列解码器和像素阵列12之间针对每一列布置的多个ADC、或者在列解码器的输出端处布置的单个ADC。时序控制器13、行解码器14和输出电路15可以由单芯片或分离的芯片实现。用于处理通过输出电路15输出的图像信号的处理器可以由具有时序控制器13、行解码器14和输出电路15的单芯片实现，但是实施例不限于此。像素阵列12可以包括检测不同波长的光的多个像素，并且所述像素可以以各种方法布置。
在下面的描述中，详细地描述图像传感器10的光谱滤波器11。图2是图1的光谱仪中包括的光谱滤波器的截面图。
图2是示出了图1所示的光谱滤波器中包括的单元滤光器的截面图。
单元滤光器100可以包括：谐振腔C；以及包括谐振腔C的第一带通滤光器110和第二带通滤光器120。第一带通滤光器110和第二带通滤光器120可以共享谐振腔C，以透射具有谐振腔C中确定的特定波长的光并且阻挡具有与该特定波长不同的波长的光。
第一带通滤光器110和第二带通滤光器120中的每个透射具有特定中心波长的光，并且具有谐振层设置在两个反射层之间的法布里-珀罗结构。例如，可以根据反射层的反射波段和谐振层的特性确定通过带通滤光器的光的中心波长和波段。
第一带通滤光器110和第二带通滤光器120可以阻挡不同波长的光。根据示例实施例的单元滤光器100包括多个带通滤光器(即第一带通滤光器110和第二带通滤光器120)，其阻挡不同波段的光，同时共享谐振腔C，从而可以阻挡宽带中的光。
第一带通滤光器110可以包括：包括谐振腔C的第一谐振层R1；以及彼此间隔开的第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2，它们之间存在第一谐振层R1。第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2中的每个可以是分布式布拉格反射器(DBR)。第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2两者可以具有关于第一谐振层R1对称的结构。
第一谐振层R1可以仅包括谐振腔C，并且可以接触第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2。例如，第一布拉格反射层DBR1可以接触谐振腔C的上表面，并且第二布拉格反射层DBR2可以接触谐振腔C的下表面。
谐振腔C可以包括具有预定折射率的介电材料。例如，谐振腔C可以包括硅(Si)、氧化硅(SiO2)或氧化钛(TiO2)，但是实施例不限于此。
谐振腔C可以包括折射率低于第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2的折射率的材料。例如，谐振腔C可以由SiO2(折射率＝1.46)制成。然而，这仅是示例，并且谐振腔C可以根据诸如入射光的波长之类的设计条件由各种材料制成。
第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2中的每个可以具有如下结构：具有预定厚度且具有不同折射率的第一材料层161a和第二材料层161b交替堆叠。然而，实施例不限于此，并且第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2可以具有其中折射率不同的三个或更多个材料层交替堆叠的结构。
第一材料层161a和第二材料层161b中的每个可以包括例如SiO2和TiO2。作为另一示例，第一材料层161a和第二材料层161b可以均包括例如SiO2和Si。然而，这仅仅是示例性的，并且第一材料层161a和第二材料层161b可以包括各种其他材料。Si可以具有约3.0或更大的折射率，SiO2可以具有约1.4至约1.5的折射率，并且TiO2可以具有约1.9至约3.0的折射率。
当光通过第一布拉格反射层DBR1并且进入第一谐振层R1时，光在第一布拉格反射层DBR1与第二布拉格反射层DBR2之间的第一谐振层R1之中往复，在这个过程中导致相长干涉和相消干涉。然后，具有满足相长干涉条件的特定中心波长的光被发射到第一带通滤光器110的外部。
同时，根据示例实施例的单元滤光器100还可以包括共享第一带通滤光器110的谐振腔C的第二带通滤光器120。具体地，第二带通滤光器120可以包括：第二谐振层R2，包括第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2以及谐振腔C中的至少一些；以及彼此间隔开的第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4，它们之间存在第二谐振层R2。
第二谐振层R2可以包括第一带通滤光器110的谐振腔C，并且包括第一带通滤光器110的第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2中的至少一些。例如，如图2所示，第二谐振层R2可以包括谐振腔C以及第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2。
第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4中的每个可以是DBR。第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4可以具有关于第二谐振层R2对称的结构。
第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4中的每个可以具有如下结构：具有预定厚度且具有不同折射率的第三材料层171a和第四材料层171b交替堆叠。然而，实施例不限于此，并且第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4可以具有其中折射率不同的三个或更多个材料层交替堆叠的结构。
第三材料层171a和第四材料层171b中的每个可以包括例如与上述第一材料层161a和第二材料层161b相同的材料。然而，实施例不限于此，并且例如第三材料层171a和第四材料层171b可以均包括SiO2和TiO2。作为另一示例，第三材料层171a和第四材料层171b可以均包括例如SiO2和Si。然而，这仅是示例性的，并且第三材料层171a和第四材料层171b可以包括各种其他材料。
第二带通滤光器120的反射波段可以与第一带通滤光器110的反射波段不同。例如，第二带通滤光器120包括第三材料层171a和第四材料层171b，并且第三材料层171a和第四材料层171b的材料和厚度中的至少一项可以与第一材料层161a和第二材料层161b的材料和/或厚度不同。例如，当第三材料层171a和第四材料层171b与第一材料层161a和第二材料层161b分别相同时，第三材料层171a和第四材料层171b可以分别具有与第一材料层161a和第二材料层161b不同的厚度。
然而，实施例不限于此，并且第三材料层171a和第四材料层171b可以包括分别与第一材料层161a和第二材料层161b的材料不同的材料。在这种情况下，第三材料层171a和第四材料层171b可以分别具有与第一材料层161a和第二材料层161b相同或不同的厚度。
在图2中，第二带通滤光器120中包括的第三材料层171a和第四材料层171b具有与第一带通滤光器110中包括的第一材料层161a和第二材料层161b不同的厚度，其被示出为实现不同的反射波段的情况的示例。
如上所述，对于单元滤光器100，因为包括不同反射波段的多个带通滤光器共享谐振腔C，而不是利用单个带通滤光器对光进行滤波，所以可以进一步增强阻挡与除了中心波长之外的旁波段相对应的波段的作用。
具体地，当光入射到单元滤光器100上时，光在第二带通滤光器120(即，第三布拉格反射层DBR3与第四布拉格反射层DBR4之间的第二谐振层R2)之中往复，并且在这个过程中可以出现相长干涉和相消干涉。此外，光的另一部分在第一带通滤光器110(即，第一布拉格反射层DBR1与第二布拉格反射层DBR2之间的第一谐振层R1)之中往复，并且在这个过程中可以出现相长干涉和相消干涉。具有满足相长干涉条件的特定中心波长的光被发射到第一带通滤光器110的外部。因为光引起第二带通滤光器120和第一带通滤光器110中的相长干涉和相消干涉，所以被过滤掉的波段可以更宽。
图3是示出了根据另一示例实施例的单元滤光器的视图。如图3所示，单元滤光器100a包括第三带通滤光器130，第三带通滤光器130包括：具有谐振腔C的第三谐振层R3；以及彼此间隔开的第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2，它们之间存在谐振腔C。此外，单元滤光器100a还可以包括第四带通滤光器140，第四带通滤光器140包括：第四谐振层R4，其具有第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2以及谐振腔C的一部分；以及间隔开的第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4，它们之间存在第四谐振层R4。
图3示出了第三谐振层R3包括谐振腔C和第三布拉格反射层DBR3，并且第四谐振层R4包括谐振腔C和第二布拉格反射层DBR2。谐振腔C的上表面可以接触第三布拉格反射层DBR3，谐振腔C的下表面可以接触第二布拉格反射层DBR2，第三布拉格反射层DBR3的上表面可以接触第一布拉格反射层DBR1，并且第二布拉格反射层DBR2可以接触第四布拉格反射层DBR4。
第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2可以具有关于第三谐振层R3对称的结构，并且第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4可以具有关于第四谐振层R4对称的结构。
因为图3的单元滤光器也共享谐振腔C，所以要被过滤掉的波段可以增大。
图4是示出了根据另一示例实施例的光谱滤波器的视图。如图4所示，单元滤光器100b可以包括谐振腔C；以及包括谐振腔C的第五带通滤光器150和第六带通滤光器160。第五带通滤光器150和第六带通滤光器160可以共享谐振腔C，以透射具有谐振腔C中确定的特定波长的光并且阻挡具有与该特定波长不同的波长的光。
第五带通滤光器150和第六带通滤光器160透射具有特定中心波长的光，并且具有谐振层设置在两个反射层之间的法布里-珀罗结构。例如，可以根据反射层的反射波段和谐振层的特性确定通过带通滤光器的光的中心波长和波段。
第五带通滤光器150可以包括：包括谐振腔C的第五谐振层R5：以及彼此间隔开的第一金属反射层M1和第二金属反射层M2，它们之间存在第五谐振层R5。
第一金属反射层M1和第二金属反射层M2中的每个可以包括能够反射第一波长范围中的光的金属。例如，金属可以包括铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或氮化钛(TiN)。然而，实施例不限于此。这些第一金属反射层M1和第二金属反射层M2可以设置为具有例如约几十纳米的厚度，但是实施例不限于此。例如，第一金属反射层M1和第二金属反射层M2可以具有约10nm至约30nm的厚度。
设置在第一反射层M1与第二金属反射层M2之间的谐振腔C可以包括具有预定折射率的介电材料作为第五谐振层R5。例如，谐振腔C可以包括Si、SiO2、氮化硅(SiN)、氧化铪(HfO2)或TiO2。然而，实施例不限于此。
第六带通滤光器160可以包括：第六谐振层R6，包括第五带通滤光器150的至少一部分；以及彼此间隔开的第五布拉格反射层DBR5和第六布拉格反射层DBR6，它们之间存在第六谐振层R6。
第六谐振层R6包括第五带通滤光器140的谐振腔C，并且可以包括第五带通滤光器140的第一金属反射层M1和第二金属反射层M2中的至少一些。例如，如图4所示，第六谐振层R6可以包括谐振腔C以及第一金属反射层M1和第二金属反射层M2三者。
第五布拉格反射层DBR5和第六布拉格反射层DBR6中的每个可以是DBR。第五布拉格反射层DBR5和第六布拉格反射层DBR6可以具有关于第四谐振层R4对称的结构。
第五布拉格反射层DBR5和第六布拉格反射层DBR6中的每个可以具有如下结构：具有不同折射率且具有预定厚度的多个材料层交替堆叠。然而，实施例不限于此，并且第五布拉格反射层DBR5和第六布拉格反射层DBR6可以具有其中折射率不同的三个或更多个材料层交替堆叠的结构。已经在上面描述了布拉格反射层，将省略其详细描述。
当光进入光谱滤波器100b时，一些光在第五布拉格反射层DBR5与第六布拉格反射层DBR6之间的第四谐振层R6之内往复，在这个过程中导致相长干涉和相消干涉，并且另外的光在第一金属反射层M1和第二金属反射层M2之间的第五谐振层R5之内往复，在这个过程中导致相长干涉和相消干涉。然后，具有满足相长干涉条件的特定中心波长的光被发射到单元滤光器100b的外部。此处，根据第一金属反射层M1和第二金属反射层M2的反射波段、第五布拉格反射层DBR5和第六布拉格反射层DBR6的反射波段、以及谐振腔C的特性，可以确定通过单元滤光器100b的光的波段和中心波长。
在图4中，已经描述了第六带通滤光器160包括整个第五带通滤光器150，但是实施例不限于此。例如，第六带通滤光器160可以包括第五带通滤光器150的一部分区域，并且第五带通滤光器150也可以包括第六带通滤光器160的一部分区域。此外，第五带通滤光器150可以包括整个第六带通滤光器160。第五带通滤光器150和第六带通滤光器160的结构配置可以根据光谱滤波器的用途而改变。
图5是示出了根据示例实施例的透射不同波长的光的光谱滤波器的视图。如图5所示，光谱滤波器200可以包括第一单元滤光器210和第二单元滤光器220。第一单元滤光器210和第二单元滤光器220中的每个可以包括图2所示的第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4。然而，与图2相比，图5的谐振腔C可以包括具有不同的有效折射率的第一谐振腔C1和第二谐振腔C2。有效折射率可以根据谐振腔C中包括的材料的布置图案而变化。除了谐振腔C的有效折射率之外，关于第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4，第一单元滤光器210和第二单元滤光器220可以相同。
谐振腔C可以具有其中折射率不同的第五材料层181a和第六材料层181b交替设置的结构。例如，第五材料层181a可以包括Si，并且第六材料层181b可以包括SiO2。然而，实施例不限于此，并且第五材料层181a和第六材料层181b可以包括各种其他材料。
例如，布置在第一谐振腔C1中的第五材料层181a和第六材料层181b的宽度和布置在第二谐振腔C2中的第五材料层181a和第六材料层181b的宽度可以彼此不同。因此，因为第一谐振腔Cl的有效折射率与第二谐振腔C2的有效折射率不同，所以通过第一谐振腔C1的光的波长和通过第二谐振腔C2的光的波长可以彼此不同。
图5示出了在与第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4垂直的方向上设置第五材料层181a和第六材料层181b的示例。然而，实施例不限于此，可以在与第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4平行的方向上布置第五材料层181a和第六材料层181b，或者可以二维地设置第五材料层181a和第六材料层181b。
图6是根据另一示例实施例的光谱滤波器的截面图。参考图6，光谱滤波器300包括设置在相同平面上的第一滤光器组310和第二滤光器组320。第一滤光器组310可以包括第一单元滤光器311、第二单元滤光器312和第三单元滤光器313，并且第二滤光器组320可以包括第四单元滤光器321、第五单元滤光器322和第六单元滤光器323。
第一滤光器组310的单元滤光器311、312、313中的每个包括：将谐振腔C用作谐振层的第七带通滤光器170；以及将第七带通滤光器170用作谐振层的第八带通滤光器180。例如，第七带通滤光器170可以包括：谐振腔C；以及彼此间隔开的第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2，它们之间存在谐振腔C。第八带通滤光器180可以包括：彼此间隔开的第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4，它们之间存在谐振腔C以及第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2。第一滤光器组310的第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4与图2所示的第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4相同，因此将省略其详细描述。
第一单元滤光器311、第二单元滤光器312和第三单元滤光器313可以分别包括第一谐振腔C11、第二谐振腔C12和第三谐振腔C13。
第一谐振腔C11可以具有其中折射率不同的第五材料层181a和第六材料层181b交替设置的结构。例如，第五材料层181a可以包括Si，并且第六材料层181b可以包括SiO2。然而，实施例不限于此，并且第五材料层181a和第六材料层181b可以包括各种其他材料。
图6示出了在与第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4垂直的方向上设置第五材料层181a和第六材料层181b的示例。然而，实施例不限于此，可以在与第一布拉格反射层至第四布拉格反射层DBR1、DBR2、DBR3和DBR4平行的方向上布置第五材料层181a和第六材料层181b，或者可以二维地设置第五材料层181a和第六材料层181b。
除了谐振腔C的有效折射率之外，第一滤光器组310的第二单元滤光器312和第三单元滤光器313与上述第一单元滤光器311相同。例如，第二单元滤光器312的第二谐振腔C12可以包括与第一谐振腔C11的宽度不同的第五材料层181a和第六材料层181b，并且第三单元滤光器313的第三谐振腔C13可以包括厚度与第一谐振腔C11和第二谐振腔C12的厚度不同的第五材料层181a和第六材料层181b。因此，第一谐振腔C11、第二谐振腔C12和第三谐振腔C13具有不同的有效折射率，从而使第一单元滤光器311、第二单元滤光器312和第三单元滤光器313仅透射不同中心波长的光。
第二滤光器组320的第一单元滤光器至第三单元滤光器321、322和323中的每个可以包括共享谐振腔C的第九带通滤光器190和第十带通滤光器195，第九带通滤光器190可以将第十带通滤光器195的一部分用作谐振层，并且第十带通滤光器195可以将第九带通滤光器190的一部分用作谐振层。例如，第九带通滤光器190可以包括：谐振腔C；以及彼此间隔开的第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2，它们之间存在谐振腔C，并且第十带通滤光器195可以包括：谐振腔C；以及彼此间隔开的第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4，它们之间存在谐振腔C。
第九带通滤光器190可以将第三布拉格反射层DBR3和第四布拉格反射层DBR4中的任一个(例如，第三布拉格反射层DBR3)和谐振腔C用作谐振层，并且第十带通滤光器195可以将第一布拉格反射层DBR1和第二布拉格反射层DBR2中的任一个(例如，第二布拉格反射层DBR2)和谐振腔C用作谐振层。因此，第二滤光器组320可以按以下顺序布置：第一布拉格反射层DBR1、第三布拉格反射层DBR3、谐振腔C、第二布拉格反射层DBR2和第四布拉格反射层DBR4。
第四单元滤光器至第六单元滤光器321、322和323可以分别包括第四谐振腔C21、第五谐振腔C22和第六谐振腔C23。第四谐振腔至第六谐振腔C21、C22和C23可以具有不同的有效折射率。第四谐振腔至第六谐振腔C21、C22和C23中的每个可以包括：第七材料层191a；以及布置在第七材料层191a内部并且折射率与第七材料层191a的折射率不同的至少一个第八材料层191b。
作为示例示出了将第四谐振腔至第六谐振腔C21、C22和C23中的每个包括第七材料层191a和在第七材料层191a中彼此平行地设置的多个第八材料层191b的情况。此处，第七材料层191a和第八材料层191b中的每个可以包括例如Si、SiO2、SiN或TiO2。例如，第七材料层191a可以包括SiO2，并且第八材料层191b可以包括TiO2。
可以通过调整第七材料层191a的宽度来改变第四谐振腔C21、第五谐振腔C22和第六谐振腔C23的有效折射率。图6示出了将第七材料层191a设置为宽度从第四谐振腔C21向第六谐振腔C23增大的情况。在这种情况下，在第四谐振腔C21、第五谐振腔C2和第六谐振腔C3中，第六谐振腔C3可以具有最大的宽度和最大的有效折射率，而第四谐振腔C21可以具有最小的宽度和最小的有效折射率。在第四单元滤光器321、第五单元滤光器322和第六单元滤光器323中，第六单元滤光器323可以具有最长的中心波长，而第四单元滤光器321可以具有最短的中心波长。此外，根据谐振腔C的厚度或有效折射率，一些单元滤光器可以具有多个中心波长。
图7是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图。
参考图7，光谱滤波器400包括：第一滤光器阵列410和第二滤光器阵列420；以及设置在第一滤光器阵列410和第二滤光器阵列420上的微透镜阵列460。第一滤光器阵列410可以包括具有第一波长范围中的中心波长的第一单元滤光器411、第二单元滤光器412和第三单元滤光器413，并且第二滤光器阵列420可以包括具有第二波长范围中的中心波长的第四单元滤光器421、第五单元滤光器422和第六单元滤光器423。
上述单元滤光器中的任一个可以应用于第一滤光器阵列410中包括的第一单元滤光器至第六单元滤光器411、412、413、421、422和423。将省略第一滤光器阵列410和第二滤光器阵列420的描述。
包括多个微透镜461的微透镜阵列460可以设置在第一滤光器阵列410和第二滤光器阵列420上方。微透镜461可以使外部光聚焦在第一单元滤光器至第六单元滤光器411、412、413、421、422和423上，并且允许外部光入射。
图7示出了微透镜461被设置为与第一单元滤光器至第六单元滤光器411、412、413、421、422和423一一对应的示例。然而，实施例不限于此。例如，第一单元滤光器至第六单元滤光器411、412、413、421、422和423可以被设置为对应于一个微透镜461。
图8是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图。
参考图8，光谱滤波器500包括：第一滤光器阵列510、第二滤光器阵列520和滤色器阵列530。此处，第一滤光器阵列510和第二滤光器阵列520以及滤色器阵列530可以基本上设置在相同平面上。
第一滤光器阵列510可以包括具有第一波长范围中的中心波长的第一单元滤光器511、第二单元滤光器512和第三单元滤光器513，并且第二滤光器阵列520可以包括具有第二波长范围中的中心波长的第四单元滤光器521、第五单元滤光器522和第六单元滤光器523。上述单元滤光器可以应用于第一滤光器阵列510和第二滤光器阵列520中包括的第一单元滤光器至第六单元滤光器511、512、513、521、522和523。
滤色器阵列530可以包括例如红色滤光器531、绿色滤光器532和蓝色滤光器533。此处，红色滤光器531可以透射具有约600nm到约700nm的波段的红色光，绿色滤光器532可以透射具有约500nm到约600nm的波段的绿色光，并且蓝色滤光器533可以透射具有约400nm到约500nm的波段的蓝色光。可以将例如红色滤光器531、绿色滤光器532和蓝色滤光器533之类的滤色器应用于诸如液晶显示器设备或有机发光显示器设备之类的彩色显示器设备。还可以将包括多个微透镜561的微透镜阵列560设置在第一滤光器阵列510和第二滤光器阵列520以及滤色器阵列530上方。
根据示例实施例，可以通过使用第一滤光器阵列510和第二滤光器阵列520获得与第一单元滤光器至第六单元滤光器511、512、513、521、522和523的中心波长有关的信息，并且还可以使用滤色器阵列530另外获得与红色光、绿色光和蓝色光的波长有关的信息。
图9是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图。
参考图9，光谱滤波器600包括：第一滤光器阵列610和第二滤光器阵列620；以及设置在第一滤光器阵列610和第二滤光器阵列620上的附加滤光器阵列660。第一滤光器阵列610可以包括具有第一波长范围中的中心波长的第一单元滤光器611、第二单元滤光器612和第三单元滤光器613，并且第二滤光器阵列620可以包括具有第二波长范围中的中心波长的第四单元滤光器621、第五单元滤光器622和第六单元滤光器623。
上述单元滤光器可以应用于上述第一滤光器阵列610和第二滤光器阵列620中包括的单元滤光器，因此将省略详细描述。
附加滤光器阵列660可以包括多个附加滤光器，例如第一附加滤光器661、第二附加滤光器662和第三附加滤光器663。在图9中示出了将第一附加滤光器661设置为与第一单元滤光器611和第二单元滤光器612相对应、将第二附加滤光器662设置为与第三单元滤光器613和第四单元滤光器621相对应、以及将第三附加滤光器663设置为与第五单元滤光器622和第六单元滤光器623相对应。然而，实施例不限于此，并且第一附加滤光器661、第二附加滤光器662和第三附加滤光器663中的每个可以被设置为与第一单元滤光器至第六单元滤光器611、612、613、621、622和623中的一个相对应，或者可以被设置为与第一单元滤光器至第六单元滤光器611、612、613、621、622和623中的三个或更多个相对应。
第一附加滤光器661、第二附加滤光器662和第三附加滤光器663中的每个可以阻挡对应的第一单元滤光器至第六单元滤光器611、612、613、621、622和623不希望的波段中的光。例如，当第一单元滤光器611和第二单元滤光器612具有约400nm到约500nm的波段中的中心波长时，第一附加滤光器661可以是透射蓝色光的蓝色滤光器。此外，当第三单元滤光器613和第四单元滤光器621具有约500nm到约600nm的波段中的中心波长时，第二附加滤光器662可以是透射绿色光的绿色滤光器。此外，当第五单元滤光器622和第六单元滤光器623具有约600nm到约700nm的波段中的中心波长时，第三附加滤光器663可以是透射红色光的红色滤光器。
附加滤光器阵列660可以是滤色器阵列。在这个情况下，第一附加滤光器661、第二附加滤光器662和第三附加滤光器663可以分别是蓝色滤光器、绿色滤光器和红色滤光器。可以将例如红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器之类的滤光器应用于诸如液晶显示器设备或有机发光显示器设备之类的彩色显示器设备。
附加滤光器阵列660可以是宽带滤光器阵列。在这个情况下，第一附加滤光器661、第二附加滤光器662和第三附加滤光器663可以分别是第一宽带滤光器、第二宽带滤光器和第三宽带滤光器。此处，宽带滤光器中的每个可以具有例如多谐振腔C结构或金属镜结构。
图10示出了根据示例实施例的可以用作附加滤光器的滤光器的示例。
参考图10，宽带滤光器700包括：被设置为彼此间隔开的多个反射层730、740和750；以及设置在反射层730、740和750之间的多个谐振腔710和720。在图10中，示出了作为示例的三个反射层(即，反射层730、反射层740和反射层750)和两个谐振腔(即，谐振腔710和720)，但是反射层的数量和谐振腔的数量可以进行各种修改。
反射层730、反射层740和反射层750中的每个可以是DBR。反射层730、740和750中的每个可以具有其中折射率不同的多个材料层交替堆叠的结构。此外，谐振腔710和谐振腔720中的每个可以包括具有预定折射率的材料或者可以包括具有不同折射率的两种或更多种材料。
图11示出了根据另一示例实施例的可以用作附加滤光器的滤光器的另一个示例。
参考图11，滤光器800可以包括：被设置为彼此间隔开的两个金属反射层820和830；以及设置在金属反射层820与830之间的谐振腔810。金属反射层820和30可以包括诸如Al、Ag、Au或TiN之类的金属。然而，实施例不限于此。金属反射层820和830可以设置为具有几十纳米的厚度，但是实施例不限于此。例如，金属反射层820和830可以具有约10nm到约30nm的厚度。
设置在金属反射层820与830之间的谐振腔810可以包括具有预定折射率的介电材料。例如，谐振腔810可以包括Si、SiO2、SiN、HfO2或TiO2。然而，实施例不限于此。
图12是根据另一示例实施例的光谱滤波器的示意截面图。
参考图12，光谱滤波器900可以包括：第一滤光器阵列910和第二滤光器阵列920；以及设置在第一滤光器阵列910和第二滤光器阵列920上的短波长截止滤光器960和长波长截止滤光器970。
第一滤光器阵列910可以包括具有第一波长范围中的中心波长的第一单元滤光器911、第二单元滤光器912和第三单元滤光器913，并且第二滤光器阵列920可以包括具有第二波长范围中的中心波长的第四单元滤光器921、第五单元滤光器922和第六单元滤光器923。
上述单元滤光器可以应用于第一滤光器阵列910和第二滤光器阵列920中包括的第一单元滤光器至第六单元滤光器911、912、913、921、922和923。
短波长截止滤光器960可以设置在第一单元滤光器至第六单元滤光器911、912、913、921、922和923中的一些(例如，第一单元滤光器911、第三单元滤光器913和第五单元滤光器922)上，并且长波长截止滤光器970可以设置在第一单元滤光器至第六单元滤光器911、912、913、921、922和923中的另一些(例如，第二单元滤光器912、第四单元滤光器921和第六单元滤光器923)上。虽然图12示出了短波长截止滤光器960和长波长截止滤光器970中的每个被设置为与第一单元滤光器至第六单元滤光器911、912、913、921、922、923中的一个相对应的示例，但是实施例不限于此，并且短波长截止滤光器960和长波长截止滤光器970中的每个可以被设置为与第一单元滤光器至第六单元滤光器911、912、913、921、922和923中的两个或更多个相对应。
短波长截止滤光器960可以阻挡诸如可见光之类的短波长的光。通过在第一单元滤光器至第六单元滤光器911、912、913、921、922和923中的一些(例如，第一单元滤光器911、第三单元滤光器913和第五单元滤光器922)上沉积作为能够吸收可见光的材料的Si来形成短波长截止滤光器960。设置有短波长截止滤光器960的第一单元滤光器911、第三单元滤光器913和第五单元滤光器922可以透射具有比可见光的波长更长的波长的近红外(NIR)光。
长波长截止滤光器970可以阻挡诸如NIR之类的长波长的光。长波长截止滤光器970可以包括NIR截止滤光器。设置有长波长截止滤光器970的第二单元滤光器912、第四单元滤光器921和第六单元滤光器923可以透射具有比NIR的波长更短的波长的可见光。
根据示例实施例，通过在第一滤光器阵列910和第二滤光器阵列920上设置短波长截止滤光器960和长波长截止滤光器970，可以制造具有能够实现从可见光波段到近红外波段的宽带特性的光谱滤波器900。
根据示例实施例，光谱滤波器可以通过包括具有不同的反射波段同时共享谐振腔的多个带通滤光器来实现宽带特性。
图13是适用于图1的图像传感器10的光谱滤波器1000的示例的平面图。
参考图13，光谱滤波器1000可以包括二维布置的多个滤光器组1010。滤光器组1010中的每个可以包括在4×4阵列中布置的16个单元滤光器F1至F16。
第一单元滤光器F1和第二单元滤光器F2可以具有紫外线范围中的中心波长UV1和UV2，第三单元滤光器F3、第四单元滤光器F4和第五单元滤光器F5可以具有蓝色光范围中的中心波长B1至B3。第六单元滤光器F6、第七单元滤光器F7、第八单元滤光器F8、第九单元滤光器F9、第十单元滤光器F10和第十一单元滤光器F11可以具有绿色光范围中的中心波长G1至G6，第十二单元滤光器F12、第十三单元滤光器F13和第十四单元滤光器F14可以具有红色光范围中的中心波长R1至R3。第十五单元滤光器F15和第十六单元滤光器F16可以具有近红外范围中的中心波长NIR1和NIR2。
图14是适用于图1的图像传感器10的光谱滤波器100的另一示例的平面图。图14是一个滤光器组1020的平面图。
参考图14，每个滤光器组1020可以包括布置在3×3阵列中的9个单元滤光器F1至F9。第一单元滤光器F1和第二单元滤光器F2可以具有紫外线范围中的中心波长UV1和UV2，第四单元滤光器F4、第五单元滤光器F5和第七单元滤光器F7可以具有蓝色光范围中的中心波长B1至B3。第三单元滤光器F3和第六单元滤光器F6可以具有绿色光范围中的中心波长G1和G2，并且第八单元滤光器F8和第九单元滤光器F9可以具有红色光范围中的中心波长R1和R2。
图15是适用于图1的图像传感器10的光谱滤波器1000的另一示例的平面图。图15是一个滤光器组1030的平面图。
参考图15，每个滤光器组1030可以包括布置在5×5阵列中的25个单元滤光器F1至F25。第一单元滤光器F1、第二单元滤光器F2和第三单元滤光器F3可以具有紫外线范围中的中心波长UV1至UV3，并且第六单元滤光器F6、第七单元滤光器F7、第八单元滤光器F8、第十一单元滤光器F11和第十二单元滤光器F12可以具有蓝色光范围中的中心波长B1至B5。第四单元滤光器F4、第五单元滤光器F5和第九单元滤光器F9可以具有绿色光范围中的中心波长G1至G3，并且第十单元滤光器F10、第十三单元滤光器F13、第十四单元滤光器F14、第十五单元滤光器F15、第十八单元滤光器F18和第十九单元滤光器F19可以具有红色光范围中的中心波长R1至R6。第二十单元滤光器F20、第二十三单元滤光器F23、第二十四单元滤光器F24和第二十五单元滤光器F25可以具有近红外范围中的中心波长NIR1至NIR4。
具有上述光谱滤波器的图像传感器10可以用在各种高性能光学设备或高性能电子设备中。电子设备可以包括例如智能电话、移动电话、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、个人计算机(PC)、各种便携式设备、家用电器、安全相机、医疗相机、汽车、物联网(IoT)设备、其他移动或非移动计算设备，但是实施例不限于此。
除了图像传感器10以外，电子设备还可以包括用于控制图像传感器的处理器(例如，应用处理器(AP))，通过处理器驱动操作系统或应用程序来控制多个硬件或软件构成元件，以及执行各种数据处理和计算。处理器还可以包括图形处理单元(GPU)和/或图像信号处理器。当处理器包括图像信号处理器时，通过图像传感器获得的图像(或视频)可以使用处理器来存储和/或输出。
图16是根据示例实施例的包括图像传感器10的电子设备ED01的示意框图。参考图16，在网络环境ED00中，电子设备ED01可以通过第一网络ED98(短程无线通信网络等)与另一个电子设备ED02通信或通过第二网络ED99(远程无线通信网络等)与另一个电子设备ED04和/或服务器ED08通信。电子设备ED01可以通过服务器ED08与电子设备ED04通信。电子设备ED01可以包括处理器ED20、存储器ED30、输入设备ED50、音频输出设备ED55、显示装置ED60、音频模块ED70、传感器模块ED76、接口ED77、触觉模块ED79、相机模块ED80、电力管理模块ED88、电池ED89、通信模块ED90、用户标识模块ED96和/或天线模块ED97。在电子设备ED01中，可以省略构成元件中的一些构成元件(显示装置ED60等)或可以增加其他构成元件。构成元件中的一些构成元件可以由一个集成电路实现。例如，传感器模块ED76(指纹传感器、虹膜传感器、照度传感器等)可以通过嵌入在显示装置ED60(显示器等)中而实现。此外，当图像传感器10包括光谱功能时，传感器模块ED76的一些功能(颜色传感器和照度传感器)可以由图像传感器10而不是由单独的传感器模块实现。
处理器ED20可以通过执行软件(程序ED40等)来控制连接到处理器ED20的电子设备ED01的一个或多个其他构成元件(硬件和软件构成元件等)，并执行各种数据处理或计算。作为数据处理或计算的一部分，处理器ED20可以在易失性存储器ED32中加载从其他构成元件(传感器模块ED76、通信模块ED90等)接收的命令和/或数据，处理易失性存储器ED32中存储的命令和/或数据，以及将结果数据存储在非易失性存储器ED34中。处理器ED20可以包括主处理器ED21(中央处理单元、应用处理器等)以及可独立操作或可与主处理器ED21一起操作的辅处理器ED23(图形处理单元、图像信号处理器、传感器集线器处理器、通信处理器等)。辅处理器ED23可以使用比主处理器ED21更少的功率并且可以执行指定的功能。
辅处理器ED23可以在主处理器ED21处于非激活状态(休眠状态)时代替主处理器ED21，或在主处理器ED21处于激活状态(应用执行状态)时与处理器ED21一起控制与电子设备ED01的构成元件中的一些构成元件(显示装置ED60、传感器模块ED76、通信模块ED90等)有关的功能和/或状态。辅处理器ED23(图像信号处理器、通信处理器等)可以实现为功能上相关的其他构成元件(相机模块ED80、通信模块ED90等)的一部分。
存储器ED30可以存储电子设备ED01的构成元件(处理器ED20、传感器模块ED76等)所需的各种数据。数据可以例如包括软件(程序ED40等)和与关于该数据的命令有关的输入数据和/或输出数据。存储器ED30可以包括易失性存储器ED32和/或非易失性存储器ED34。非易失性存储器ED34可以包括固定地安装在在电子设备ED01中的内部存储器ED36和可移动的外部存储器ED38。
可以将程序ED40作为软件存储在存储器ED30中，并且可以包括操作系统ED42、中间件ED44和/或应用ED46。
输入设备ED50可以从电子设备ED01的外部(用户等)接收要用于电子设备ED01的构成元件(处理器ED20等)的命令和/或数据。输入设备ED50可以包括麦克风、鼠标、键盘和/或数字笔(触控笔等)。
音频输出设备ED55可以向电子设备ED01的外部输出音频信号。音频输出设备ED55可以包括扬声器和/或听筒。扬声器可以用于诸如多媒体回放或录制回放之类的一般目的，并且听筒可以用于接收来电。听筒可以通过被耦接为扬声器的部分或通过独立的分离的设备实现。
显示装置ED60可以可视地向电子设备ED01的用户提供信息。显示装置ED60可以包括显示器、全息设备或投影仪、以及用于控制相应的设备的控制电路。显示装置ED60可以包括设置为检测触摸的触摸电路和/或设置为测量由触摸生成的力量的传感器电路(压力传感器等)。
音频模块ED70可以将声音转换为电信号或将电信号逆转换成声音。音频模块ED70可以以有线或无线方式通过输入设备ED50获得声音或通过连接到音频输出设备ED55和/或电子设备ED01的另一个电子设备(电子设备ED02等)的扬声器和/或耳机输出声音。
传感器模块ED76可以检测电子设备ED01的操作状态(功率、温度等)或外部环境状态(用户状态等)，并且生成与所检测的状态相对应的电信号和/或数据值。传感器模块ED76可以包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、气压传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、IR传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器和/或照度传感器，但是实施例不限于此。
接口ED77可以支持用于要以有线或无线方式连接到另一个电子设备(电子设备ED02等)的电子设备ED01的一个或多个指定的协议。接口ED77可以包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、SD卡接口和/或音频接口。
连接端子ED78可以包括用于要物理连接到另一个电子设备(电子设备ED02等)的电子设备ED01的连接器。连接端子ED78可以包括HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器和/或音频连接器(耳机连接器等)。
触觉模块ED79可以将电信号转换成可由用户通过触觉感觉或运动感觉感知的机械刺激(振动、移动等)或电刺激。触觉模块ED79可以包括电机、压电设备和/或电刺激设备。
相机模块ED80可以捕获静止图像和视频。相机模块ED80可以包括：包括一个或多个透镜的透镜组件、图1的图像传感器10、图像信号处理器和/或闪光灯。相机模块ED80中包括的透镜组件可以采集从被摄体发射的用于图像捕捉的光。
电力管理模块ED88可以管理供应给电子设备ED01的电力。电力管理模块ED88可以实现为电力管理集成电路(PMIC)的一部分。
电池ED89可以向电子设备ED01的构成元件供电。电池ED89可以包括不可再充电的主电池、可再充电的辅电池和/或燃料电池。
通信模块ED90可以在电子设备ED01和另一个电子设备(电子设备ED02、电子设备ED04或服务器ED08等)之间建立有线通信信道和/或无线通信信道，并通过所建立的通信信道支持通信。通信模块ED90可以独立于处理器ED20(应用处理器等)操作，并且可以包括支持有线通信和/或无线通信的一个或多个通信处理器。通信模块ED90可以包括无线通信模块ED92(蜂窝通信模块、短程无线通信模块、全球导航卫星系统(GNSS)通信模块等)和/或有线通信模块ED94(局域网(LAN)通信模块或电力线通信模块等)。以上通信模块中的相应通信模块可以通过第一网络ED98(诸如蓝牙、Wi-Fi直连或红外数据协会(IrDA)之类的短程通信网络)或第二网络ED99(诸如蜂窝网络、互联网或计算机网络(LAN、WAN等)之类的远程通信网络)与另一个电子设备通信。这些各种类型的通信模块可以集成到一个构成元件(单个芯片等)中，或者可以实现为多个分离的构成元件(多个芯片)。无线通信模块ED92可以通过使用用户标识模块ED96中存储的用户信息(例如，国际移动用户身份(IMSI)等)在通信网络(例如第一网络ED98和/或第二网络ED99)中验证和认证电子设备ED01。
天线模块ED97可以向外部(另一个电子设备等)发射信号和/或功率或从外部接收信号和/或功率。天线可以包括在基板(印刷电路板(PCB)等)上以导电图案形成的发射器。天线模块ED97可以包括一个或多个天线。当天线模块ED97包括多个天线时，通信模块ED90可以从多个天线中选择用于在诸如第一网络ED98和/或第二网络ED99之类的通信网络中使用的通信方法的适当天线。可以通过所选择的天线在通信模块ED90和另一个电子设备之间发射和接收信号和/或功率。可以包括除了天线以外的其他部件(RFIC等)作为天线模块ED97的一部分。
构成元件中的一些可以通过外围设备(总线、通用输入和输出(GPIO)、串行外围接口(SPI)、移动工业处理器接口(MIPI)等)之间的通信方法彼此连接，并且可以彼此交换信号(命令、数据等)。
可以通过连接到第二网络ED99的服务器ED08在电子设备ED01和外部电子设备ED04之间发送或接收命令或数据。电子设备ED02和ED04可以是与电子设备ED01相同或不同的类型。在电子设备ED01中执行的全部或部分操作可以在一个或多个电子设备(ED02、ED04和ED08)中执行。例如，当电子设备ED01需要执行功能或服务时，电子设备ED01可以请求一个或多个电子设备执行整个功能或服务的一部分，而不是执行该功能或服务。接收请求的一个或多个电子设备可以执行与该请求有关的附加的功能或服务，并且将执行的结果发送到电子设备ED01。为此，可以使用云计算、分布式计算和/或客户端-服务器计算技术。
图17是图16的相机模块ED80的示意框图。参考图17，相机模块ED80可以包括透镜组件CM10、闪光灯CM20、图像传感器10(图1的图像传感器10等)、图像稳定器CM40、存储器CM50(缓冲器存储器等)和/或图像信号处理器CM60。透镜组件CMl0可以采集从主体发射的用于图像捕捉的光。相机模块ED80可以包括多个透镜组件CM10，并且在这种情况下，相机模块ED80可以包括双相机、360度相机或球形相机。透镜组件CM10中的一些可以具有相同的透镜属性(视角、焦距、自动对焦、F数、光学变焦等)或不同的透镜属性。透镜组件CM10可以包括广角镜头或远摄镜头。
闪光灯CM20可以发射用于增强从被摄体发射或反射的光的光。闪光灯CM20可以包括一个或多个发光二极管(红色-绿色-蓝色(RGB)LED、白色LED、红外线LED、紫外线LED等)和/或氙灯。图像传感器10可以包括图1的图像传感器，并且将从被摄体发射或反射并且透射过透镜组件CM10的光转换成电信号，由此获得与该被摄体相对应的图像。图像传感器10可以包括从具有不同属性的图像传感器(例如，RGB传感器、黑白(BW)传感器、IR传感器或UV传感器)选择的一个或多个传感器。图像传感器10中包括的每个传感器可以由电荷耦合器件(CCD)传感器和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器来实现。
图像稳定器CM40可以响应于相机模块ED80或包括相机模块ED80的电子设备ED01、透镜组件CM10包括的一个或多个透镜或图像传感器10在特定方向上的移动而移动，或者可以通过(调整读出时序等)控制图像传感器10的移动特性而补偿由于移动而产生的负面影响。图像稳定器CM40可以通过使用布置在相机模块ED80内部或外部的陀螺仪传感器或加速度传感器来检测相机模块ED80或电子设备ED01的移动。图像稳定器CM40可以以光学形式实现。
存储器CM50可以存储通过图像传感器10获得的图像的数据的一部分或全部，以用于后续图像处理操作。例如，当以高速获得多个图像时，仅显示低分辨率的图像，而将所获得的原始数据(拜尔图案的数据、高分辨率数据等)存储在存储器CM50中。然后，可以使用存储器CM50以将所选择(用户选择等)的图像的原始数据发送到图像信号处理器CM60。存储器CM50可以被并入到电子设备ED01的存储器ED30或者被配置为独立操作的分离的存储器。
图像信号处理器CM60可以对通过图像传感器10获得的图像或存储在存储器CM50中的图像数据执行图像处理。图像处理可以包括深度图生成、三维建模、全景生成、特征点提取、图像合成和/或图像补偿(降噪、分辨率调整、亮度调整、模糊、锐化、柔化等)。图像信号处理器CM60可以针对包括在相机模块ED80中的构成元件(图像传感器10等)执行控制(曝光时间控制或读出时序控制等)。由图像信号处理器CM60处理的图像同样可以存储在存储器CM50中用于附加的处理或者提供给相机模块ED80的外部构成元件(存储器ED30、显示装置ED60、电子设备ED02、电子设备ED04、服务器ED08等)。图像信号处理器CM60可以被并入到处理器ED20或者被配置为独立于处理器ED20操作的分离的处理器。当图像信号处理器CM60被配置为与处理器ED20分离的处理器时，由图像信号处理器CM60处理的图像可以经历处理器ED20的附加的图像处理，然后被显示装置ED60显示。
电子设备ED01可以包括具有不同属性或功能的多个相机模块ED80。在这种情况下，相机模块ED80中的一个可以是广角相机，并且另一个可以是远摄相机。类似地，相机模块ED80中的一个可以是正侧相机，而另一个可以是后侧相机。
根据示例实施例的图像传感器10可以应用于图18所示的移动电话或智能电话1100、图19所示的平板计算机或智能平板计算机1200、图20所示的数字相机或录像机1300、图21所示的笔记本计算机1400、图22所示的电视机或智能电视机1500等。例如，智能电话1100或智能平板计算机1200可以包括均安装有高分辨率图像传感器的多个高分辨率相机。可以通过使用高分辨率相机来提取图像中的被摄体的深度信息，可以调整图像的散焦或可以自动识别图像中的被摄体。
此外，图像传感器10可以应用于图23所示的智能冰箱1600、图24所示的安全相机1700、图25所示的机器人1800、图26所示的医用相机1900等。例如，智能冰箱1600可以通过使用图像传感器自动识别冰箱中的食物，并且通过智能电话通知用户特定食物的存在、放入或拿走的食物的类型等。安全相机1700可以通过使用高灵敏度来提供超高分辨率图像并且可以识别黑暗环境中的图像中的物体或人。可以在人不能直接进入的灾害现场或工业现场设置机器人1800，并且可以提供高分辨率图像。医用相机1900可以提供用于诊断或手术的高分辨率图像，因此可以动态地调整视野。
此外，图像传感器10可以应用于图27所示的车辆2000。车辆2000可以包括布置在各个位置的多个车载相机2010、2020、2030和2040。车载相机2010、2020、2030和2040中的每个可以包括根据示例实施例的图像传感器。车辆2000可以通过使用车载相机2010、2020、2030和2040向驾驶员提供与车辆2000的外部或周围有关的各种信息，因此可以自动识别图像中的物体或人并且提供用于自动驾驶所需的信息。
应当理解，应仅以描述性意义而不是限制性目的来考虑本文描述的示例实施例。对每个示例性实施例中的特征或方面的描述应当典型地被看作是可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。尽管已经参考附图描述了示例实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求及其等同物限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。

Claims (27)

1.一种光谱滤波器，包括：
第一布拉格反射层；
第二布拉格反射层，与所述第一布拉格反射层间隔开；
第一谐振层，设置在所述第一布拉格反射层与所述第二布拉格反射层之间，所述第一谐振层包括谐振腔；
第二谐振层，包括所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层和所述谐振腔的至少一部分；
第三布拉格反射层；以及
第四布拉格反射层，与所述第三布拉格反射层间隔开，
其中，所述第二谐振层设置在所述第三布拉格反射层与所述第四布拉格反射层之间。
2.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层、所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中的每个包括交替堆叠的具有不同折射率的多个材料层。
3.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层、所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中的每个包括分布式布拉格反射器。
4.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层关于所述第一谐振层对称。
5.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层关于所述第二谐振层对称。
6.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中包括的材料层的厚度与所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中包括的材料层的厚度不同。
7.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中包括的材料层的厚度小于所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中包括的材料层的厚度。
8.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第二谐振层包括所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层。
9.根据权利要求8所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层的第一表面和所述第二布拉格反射层的第一表面与所述第一谐振层接触。
10.根据权利要求9所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层的与所述第一布拉格反射层的第一表面相对的第二表面和所述第二布拉格反射层的与所述第二布拉格反射层的第一表面相对的第二表面分别与所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层接触。
11.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，所述第二谐振层包括所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中的一个。
12.根据权利要求11所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中的一个与所述第一谐振层接触。
13.根据权利要求11所述的光谱滤波器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中的另一个与所述第一谐振层间隔开，并且
其中，所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中的一个设置在所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中的所述另一个与所述第一谐振层之间。
14.根据权利要求1所述的光谱滤波器，其中，经过所述光谱滤波器的光的波长由所述谐振腔的有效折射率和所述谐振腔的厚度中的至少一项确定。
15.根据权利要求1所述的光谱滤波器，还包括：
第一单元滤光器，被配置为透射第一波长的光；以及
第二单元滤光器，被配置为透射与所述第一波长不同的第二波长的光。
16.根据权利要求15所述的光谱滤波器，其中，所述第一单元滤光器中包括的谐振腔的有效折射率与所述第二单元滤光器中包括的谐振腔的有效折射率彼此不同。
17.根据权利要求16所述的光谱滤波器，其中，所述第一单元滤光器中包括的谐振腔的材料图案与所述第二单元滤光器中包括的谐振腔的材料图案彼此不同。
18.一种图像传感器，包括：
光谱滤波器，被配置为透射光；以及
像素阵列，被配置为接收透射过所述光谱滤波器的光，
其中，所述光谱滤波器包括：
第一布拉格反射层；
第二布拉格反射层，与所述第一布拉格反射层间隔开；
第一谐振层，设置在所述第一布拉格反射层与所述第二布拉格反射层之间，所述第一谐振层包括谐振腔；
第二谐振层，包括所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层和所述谐振腔的至少一部分；
第三布拉格反射层；以及
第四布拉格反射层，与所述第三布拉格反射层间隔开，
其中，所述第二谐振层设置在所述第三布拉格反射层与所述第四布拉格反射层之间。
19.根据权利要求18所述的图像传感器，其中，所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层、所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中的每个包括分布式布拉格反射器DBR。
20.根据权利要求18所述的图像传感器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中包括的材料层的厚度与所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层中包括的材料层的厚度不同。
21.根据权利要求18所述的图像传感器，其中，所述第二谐振层包括所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层。
22.根据权利要求21所述的图像传感器，其中，所述第一布拉格反射层的第一表面和所述第二布拉格反射层的第一表面与所述第一谐振层接触，并且
其中，所述第一布拉格反射层的与所述第一布拉格反射层的第一表面相对的第二表面和所述第二布拉格反射层的与所述第二布拉格反射层的第一表面相对的第二表面分别与所述第三布拉格反射层和所述第四布拉格反射层接触。
23.根据权利要求18所述的图像传感器，其中，所述第二谐振层包括所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中的一个。
24.根据权利要求23所述的图像传感器，其中，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层中的一个与所述第一谐振层接触。
25.一种电子设备，包括图像传感器，所述图像传感器包括：
光谱滤波器，被配置为透射光；以及
像素阵列，被配置为接收透射过所述光谱滤波器的光，
其中，所述光谱滤波器包括：
第一布拉格反射层；
第二布拉格反射层，与所述第一布拉格反射层间隔开；
包括谐振腔的第一谐振层，所述第一谐振层设置在所述第一布拉格反射层与所述第二布拉格反射层之间；
第二谐振层，包括所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层和所述谐振腔的至少一部分；
第三布拉格反射层；以及
第四布拉格反射层，与所述第三布拉格反射层间隔开，
其中，所述第二谐振层设置在所述第三布拉格反射层与所述第四布拉格反射层之间。
26.根据权利要求25所述的电子设备，包括移动电话、智能电话、平板计算机、智能平板计算机、数字相机、录像机、笔记本计算机、电视机、智能电视机、智能冰箱、安全相机、机器人或医用相机中的一种。
27.一种光谱滤波器，包括：
第一布拉格反射层，具有第一厚度；
第二布拉格反射层，与所述第一布拉格反射层间隔开并且具有所述第一厚度；
包括谐振腔的第一谐振层，所述第一谐振层设置在所述第一布拉格反射层与所述第二布拉格反射层之间；
第二谐振层，包括所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层和所述谐振腔的至少一部分；
第三布拉格反射层，具有第二厚度；以及
第四布拉格反射层，与所述第三布拉格反射层间隔开并且具有所述第二厚度，
其中，所述第二谐振层设置在所述第三布拉格反射层与所述第四布拉格反射层之间，并且
其中，所述第一厚度与所述第二厚度不同。
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