CN115914861A - 多光谱图像传感器和包括该多光谱图像传感器的电子装置 - Google Patents

多光谱图像传感器和包括该多光谱图像传感器的电子装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种图像传感器，包括：传感器基板，包括第一像素行和第二像素行；间隔层，布置在所述传感器基板上；以及分色透镜阵列，布置在所述间隔层上，其中，所述分色透镜阵列包括：第一分色透镜阵列，从入射光中分离第一光谱范围内的多个波长的光并且使所述多个波长的光会聚到所述第一像素行的多个像素上；以及第二分色透镜阵列，从入射光中分离与所述第一光谱范围不同的第二光谱范围内的多个波长的光并且使该多个波长的光会聚到所述第二像素行的多个像素上。

Description

多光谱图像传感器和包括该多光谱图像传感器的电子装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2021年9月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0128943并且要求其优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及多光谱图像传感器和包括该多光谱图像传感器的电子装置，其中该多光谱图像传感器由于包括根据入射光的波长分别会聚入射光的分色透镜阵列而能够获得多光谱信息。
背景技术
最近，需要能够检测根据对象的构造或组成上的改变而在对象中出现的颜色或外观上的轻微改变的图像传感器。例如，能够检测从对象的表面反射的光谱的改变的多光谱图像传感器可以用于确定诸如皮肤之类的人体器官的疾病、检查食品、轻松地检测森林毁坏等。对于基于滤色器的多光谱图像传感器而言，滤色器吸收除了特定波段的光以外的波段的光，因此多光谱图像传感器的光利用效率降低。此外，由于为了获得高分辨率而使图像传感器的尺寸减小，所以可能会降低单元像素的灵敏度。
发明内容
提供了一种由于使用分色透镜阵列而具有改进的光利用效率的多光谱图像传感器和包括该多光谱图像传感器的电子装置，其中该分色透镜阵列能够根据入射光的波长分别会聚入射光。
附加方面部分地将在接下来的描述中进行阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过实践本公开的示例实施例而获知。
根据本公开的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：传感器基板，包括第一像素行和第二像素行，第一像素行包括沿第一方向布置的多个第一像素，并且第二像素行包括沿第一方向布置的多个第二像素，第二像素行在第二方向上与第一像素行相邻；间隔层，间隔层是透明的并且被设置在传感器基板上；以及分色透镜阵列，设置在间隔层上，其中，分色透镜阵列包括：在第一像素行上方沿第一方向延伸的第一分色透镜阵列，第一分色透镜阵列被配置为从入射到第一分色透镜阵列上的光中分离第一光谱范围内的多个第一波长的光，并且使多个第一波长的光会聚到第一像素行的多个第一像素上；以及在第二像素行上方沿第一方向延伸的第二分色透镜阵列，第二分色透镜阵列被配置为从入射到第二分色透镜阵列上的光中分离与第一光谱范围不同的第二光谱范围内的多个第二波长的光，并且使多个第二波长的光会聚到第二像素行的多个第二像素上。
第二分色透镜阵列在第二方向上与第一分色透镜阵列相邻。
第一分色透镜阵列还被配置为使入射到第一分色透镜阵列上的光仅会聚到第一像素行的多个第一像素上，并且第二分色透镜阵列被配置为使入射到第二分色透镜阵列上的光仅会聚到第二像素行的多个第二像素上。
图像传感器还包括：布置在分色透镜阵列上的隔离层，隔离层被配置为防止第一分色透镜阵列与第二分色透镜阵列之间的能量交换。
隔离层包括在第一分色透镜阵列上沿第一方向延伸的第一透明条和在第二分色透镜阵列上沿第一方向延伸的第二透明条。
隔离层包括：透明平板，包括在与第一分色透镜阵列与第二分色透镜阵列之间的界面相对应的位置处沿第一方向凹陷地形成的槽。
隔离层的上表面包括凸出的弯曲表面并且隔离层的上表面在第二方向上具有屈光力。
第一光谱范围和第二光谱范围彼此部分地重叠。
由第一分色透镜阵列分离的第一光谱范围内的多个第一波长之间的第一波长间隔和由第二分色透镜阵列分离的第二光谱范围内的多个第二波长之间的第二波长间隔在约30nm至约300nm的范围内。
第一像素行的多个第一像素包括沿第一方向交替布置的第一像素、第二像素和第三像素，并且其中，第二像素行的多个第二像素包括沿第一方向交替布置的第四像素、第五像素和第六像素。
第一分色透镜阵列被配置为：改变入射到第一分色透镜阵列上的光中的第一波长的光的相位，并且使相位经改变的第一波长的光会聚到第一像素上，改变入射到第一分色透镜阵列上的光中的第二波长的光的相位，并且使相位经改变的第二波长的光会聚到第二像素上，以及改变入射到第一分色透镜阵列上的光中的第三波长的光的相位，并且使相位经改变的第三波长的光会聚到第三像素上，并且第二分色透镜阵列被配置为：改变入射到第二分色透镜阵列上的光中的第四波长的光的相位，并且使相位经改变的第四波长的光会聚到第四像素上，改变入射到第二分色透镜阵列上的光中的第五波长的光的相位，并且使相位经改变的第五波长的光会聚到第五像素上，以及改变入射到第二分色透镜阵列上的光中的第六波长的光的相位，并且使相位经改变的第六波长的光会聚到第六像素上。
第一分色透镜阵列包括与第一像素相对应的第一区域、与第二像素相对应的第二区域以及与第三像素相对应的第三区域，第一区域、第二区域和第三区域沿第一方向交替布置，第二分色透镜阵列包括与第四像素相对应的第四区域、与第五像素相对应的第五区域以及与第六像素相对应的第六区域，第四区域、第五区域和第六区域沿第一方向交替布置，第一区域被布置为面对第一像素，第二区域被布置为面对第二像素，第三区域被布置为面对第三像素，第四区域被布置为面对第四像素，第五区域被布置为面对第五像素，并且第六区域被布置为面对第六像素。
第一区域、第二区域和第三区域中的每一个包括：多个纳米结构，多个纳米结构被布置为使得：在刚穿过第一分色透镜阵列之后的位置处，第一波长的光在与第一像素的中心部相对应的第一位置处具有约2π的相位并且在第二像素与第三像素之间的边界处具有约0.9π至约1.1π的相位，在刚穿过第一分色透镜阵列之后的位置处，第二波长的光在与第二像素的中心部相对应的第二位置处具有约2π的相位并且在第三像素与第一像素之间的边界处具有约0.9π至约1.1π的相位，以及在刚穿过第一分色透镜阵列之后的位置处，第三波长的光在与第三像素的中心部相对应的第三位置处具有约2π的相位并且在第一像素与第二像素之间的边界处具有约0.9π至约1.1π的相位。
第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域和第六区域中的每一个包括：多个纳米结构，多个纳米结构被布置为使得在刚穿过分色透镜阵列之后的位置处，第一波长的光在与沿第二方向与第一像素相邻的第四像素相对应的位置处具有大于约1π且小于约2π的相位。
多个纳米结构被布置为使得穿过第一分色透镜阵列的第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光不前行到第四像素、第五像素和第六像素。
第一区域、第二区域和第三区域的多个纳米结构中的每一个的第一方向宽度小于第一波长、第二波长和第三波长中的最短波长。
第四区域、第五区域和第六区域包括：多个纳米结构，多个纳米结构被布置为使得：在刚穿过第二分色透镜阵列的位置处，第四波长的光在与第四像素的中心部相对应的位置处具有约2π的相位并且在第五像素与第六像素之间的边界处具有约0.9π至约1.1π的相位，在刚穿过第二分色透镜阵列的位置处，第五波长的光在与第五像素的中心部相对应的位置处具有约2π的相位并且在第六像素与第四像素之间的边界处具有约0.9π至约1.1π的相位，以及在刚穿过第二分色透镜阵列的位置处，第六波长的光在与第六像素的中心部相对应的位置处具有约2π的相位并且在第四像素与第五像素之间的边界处具有约0.9π至约1.1π的相位。
第四区域、第五区域和第六区域的多个纳米结构中的每一个的第一方向宽度小于第四波长、第五波长和第六波长中的最短波长。
传感器基板还包括：第三像素行，在第二方向上与第二像素行相邻地设置，并且包括沿第一方向交替布置的第七像素、第八像素和第九像素，分色透镜阵列还包括：第三分色透镜阵列，在第二方向上与第二分色透镜阵列相邻地设置，并且包括沿第一方向交替布置的与第七像素相对应的第七区域、与第八像素相对应的第八区域和与第九像素相对应的第九区域，第七区域被布置为面对第七像素，第八区域被布置为面对第八像素，并且第九区域被布置为面对第九像素。
第三分色透镜阵列被配置为：改变入射到第三分色透镜阵列上的光中的第七波长的光的相位，并且使相位经改变的第七波长的光会聚到第七像素上，改变入射到第三分色透镜阵列上的光中的第八波长的光的相位，并且使相位经改变的第八波长的光会聚到第八像素上，以及改变入射到第三分色透镜阵列上的光中的第九波长的光的相位，并且使相位经改变的第九波长的光会聚到第九像素上。
第一波长与第四波长之间的第一波长间隔小于第一波长与第二波长之间的第二波长间隔。
第一波长与第二波长之间的第三波长间隔和第二波长与第三波长之间的第四波长间隔在约30nm至约300nm的范围内。
第一波长与第四波长之间的第一波长间隔在约10nm至约100nm的范围内。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子装置，包括：图像传感器，被配置为将光学图像转换成电信号；处理器，被配置为控制图像传感器的操作并且存储和输出由图像传感器生成的信号；以及透镜组件，被配置为将与对象相对应的光提供给图像传感器，其中，图像传感器包括：传感器基板，包括第一像素行和第二像素行，第一像素行包括沿第一方向布置的多个第一像素，并且第二像素行包括沿第一方向布置的多个第二像素，第二像素行在第二方向上与第一像素行相邻；间隔层，间隔层是透明的并且被设置在传感器基板上；以及分色透镜阵列，设置在间隔层上，其中，分色透镜阵列包括：在第一像素行上方沿第一方向延伸的第一分色透镜阵列，第一分色透镜阵列被配置为从入射到第一分色透镜阵列上的光中分离第一光谱范围内的多个第一波长的光，并且使多个第一波长的光会聚到第一像素行的多个第一像素上；以及在第二像素行上方沿第一方向延伸的第二分色透镜阵列，第二分色透镜阵列被配置为从入射到第二分色透镜阵列上的光中分离与第一光谱范围不同的第二光谱范围内的多个第二波长的光，并且使多个第二波长的光会聚到第二像素行的多个第二像素上。
根据本公开的另一方面，提供了一种图像传感器，包括：传感器基板，包括第一像素行和第二像素行，第一像素行包括沿第一方向布置的多个第一像素，并且第二像素行包括沿第一方向布置的多个第二像素，第二像素行在第二方向上与第一像素行相邻；分色透镜阵列，被设置为与传感器基板间隔开，其中，分色透镜阵列包括：沿第一方向延伸的第一分色透镜阵列，第一分色透镜阵列被配置为：从入射到第一分色透镜阵列上的光中分离第一光谱范围内的多个第一波长的光，使多个第一波长的光定向到第一像素行的多个第一像素上，以及防止多个第一波长的光会聚到第二像素行的多个第二像素中的一个或多个第二像素上。
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是根据示例实施例的图像传感器的框图；
图2A和图2B是示出图像传感器的像素阵列中的各种像素布置的示例的图，并且图2C是示出由图像传感器感测的多个波段的示例的曲线图；
图3A和图3B示出图像传感器的像素阵列中的其他各种像素布置的示例；
图4A、图4B、图4C和图4D是示出根据示例实施例的图像传感器的像素阵列的其他截面的示意截面图；
图5A是示意性地示出传感器基板的像素布置的平面图，并且图5B、图5C和图5D是示出在分色透镜阵列的多个区域中布置多个纳米结构的形式的示例的平面图；
图6A是示出穿过第一分色透镜阵列的第一波长至第三波长的光的相位分布的示例的曲线图，图6B是示出穿过分色透镜阵列上的第一分色透镜阵列的第二波长的光的相位分布的示例的平面图，图6C是示出穿过分色透镜阵列上的第一分色透镜阵列的第三波长的光的相位分布的示例的平面图，并且图6D示出入射到第一波长光会聚区域上的第一波长的光的行进方向的示例；
图7A是示出穿过第一分色透镜阵列的第一波长至第三波长的光的相位分布的另一示例的曲线图，并且图7B是示出穿过分色透镜阵列上的第一分色透镜阵列的第二波长的光的相位分布的另一示例的平面图；
图8是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图；
图9是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图；
图10是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图；
图11是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图；
图12是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图；
图13是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图；
图14是示出穿过分色透镜阵列的第二波长的光的相位分布的另一示例的平面图；
图15是示意性地示出根据示例实施例的包括图像传感器的电子装置的框图；
图16是示意性地示出图15的相机模块的框图；以及
图17至图26示出应用根据示例实施例的图像传感器的电子装置的各种示例。
具体实施方式
现在详细参考示例实施例，附图中示出了实施例的示例，在整个附图中，相同的附图标记指代相同的元件。在这点上，示例实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为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。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个项目的任意和所有组合。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。
在下文中，将参考附图详细描述包括分色透镜阵列的多光谱图像传感器和包括该多光谱图像传感器的电子装置。要描述的示例实施例是仅仅是示例，并且可以根据这些示例实施例进行各种修改。在附图中，相似的附图标记表示相似的组件，并且为了便于说明，附图中组件的尺寸可能被放大。
表述“在......上方”或“在......上”不仅可以包括“直接在......上/在......下/在左/在右且接触”，还包括“在......上/在......下/在左/在右且无接触”。
尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种组件，但是这些术语用于将一个组件与其他组件区分开。这些术语不将组件的材料或结构限制为彼此不同。
单数形式包括复数形式，除非在上下文另外明确指示。当将一部分称为“包括”组件时，该部分可以不排除另一组件，而是还可以包括另一组件，除非另外说明。
此外，本文提供的诸如“单元”、“模块”等的术语指示执行至少一种功能或操作并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合实现的单元。
术语“上述”和类似指示术语的使用可以与单数形式和复数形式两者相对应。
此外，构成方法的操作可以以任何合适的顺序执行，除非明确说明其应以对其进行描述的顺序执行。此外，所有示例性术语(例如等)的使用仅用于详细描述技术思想，并且权利的范围不受这些术语的限制，除非由权利要求所限制。
图1是根据示例实施例的图像传感器的框图。参考图1，图像传感器1000可以包括像素阵列1100、时序控制器(T/C)1010、行解码器1020和输出电路1030。图像传感器1000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。
像素阵列1100可以包括在多个行和列中二维布置的像素。行解码器1020可以响应于从时序控制器(T/C)1010输出的行地址信号而选择像素阵列1100中的行之一。输出电路1030可以输出来自在被选择的行中布置的多个像素的列单元中的光敏信号。为此，输出电路1030可以包括列解码器和模数转换器(ADC)。例如，输出电路1030可以包括：列解码器；以及为像素阵列1100中的列分别布置的多个ADC或在列解码器的输出端布置的一个ADC。时序控制器1010、行解码器1020和输出电路1030可以被实现为一个芯片或实现在分离的芯片中。用于处理从输出电路1030输出的图像信号的处理器可以被实现为具有时序控制器1010、行解码器1020和输出电路1030的一个芯片。
图像传感器1000可以是能够提供多光谱图像的多光谱图像传感器。为此，像素阵列1100可以包括检测各种波长的光的多个像素。例如，图2A和图2B示出图像传感器的像素阵列中的各种像素布置的示例。
根据示例实施例，参考图2A，像素阵列1100可以包括具有3x3阵列形式的多个单元图案UP，并且所述多个单元图案可以沿第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)二维布置。每个单元图案UP可以包括感测第一波长λ1的光的第一像素、感测第二波长λ2的光的第二像素、感测第三波长λ3的光的第三像素、感测第四波长λ4的光的第四像素、感测第五波长λ5的光的第五像素、感测第六波长λ6的光的第六像素、感测第七波长λ7的光的第七像素、感测第八波长λ8的光的第八像素和感测第九波长λ9的光的第九像素。在像素阵列1100中，多个像素可以布置在三个像素行的单元中。例如，第一像素、第二像素和第三像素可以在第一像素行中沿第一方向(X方向)交替布置，第四像素、第五像素和第六像素可以在沿第二方向(Y方向)与第一像素行相邻的第二像素行中沿第一方向(X方向)交替布置，并且第七像素、第八像素和第九像素可以在沿第二方向(Y方向)与第二像素行相邻的第三像素行中沿第一方向(X方向)交替布置。
像素阵列1100中的行方向和列方向可以进行不同选择。例如，参考图2B，第一像素、第二像素和第三像素可以在第一像素列中沿第二方向(Y方向)交替布置，第四像素、第五像素和第六像素可以在沿第一方向(X方向)与第一像素列相邻的第二像素列中沿第二方向(Y方向)交替布置，并且第七像素、第八像素和第九像素可以在沿第一方向(X方向)与第二像素列相邻的第三像素列中沿第二方向(Y方向)交替布置。
为了促进一个单元像素行或单元像素列中的波长分离，由在一个单元像素行或单元像素列中交替布置的像素检测的光的波段可以被选择为尽可能少地重叠。图2C是示出由图像传感器检测的多个波段的示例的曲线图。参考图2C，由一个单元像素行或单元像素列中的像素检测的波长之间的波长间隔可以大于由相邻的其他像素行或列中的像素检测的波长之间的波长间隔。即，由在一个单元像素行或单元像素列中交替布置的像素检测的光的波段可以难以重叠或具有低重叠度，并且可以与由相邻的其他像素行或列中的像素检测的光的波段部分地重叠。
例如，第一波长λ1与第二波长λ2之间的波长间隔g3可以大于波长第一波长λ1与第四波长λ4之间的间隔g1。此外，第一波长λ1与第二波长λ2之间的波长间隔g3可以大于第一波长λ1与第七波长λ7之间的波长间隔g2。同样，第二波长λ2与第三波长λ3之间的波长间隔可以与第一波长λ1与第二波长λ2之间的波长间隔g3几乎相同，并且可以大于第二波长λ2与第五波长λ5之间的波长间隔和第二波长λ2与第八波长λ8之间的波长间隔。例如，第一波长λ1与第二波长λ2之间的波长间隔g3和第二波长λ2与第三波长λ3之间的波长间隔可以在约30nm至约300nm的范围内，并且第一波长λ1与第四波长λ4之间的波长间隔g1可以在约10nm至约100nm的范围内。
虽然在图2A和图2B中描述了像素阵列1100具有采用3x3阵列形式的单元图案，但是本公开不限于此。图3A和图3B示出图像传感器的像素阵列中的其他各种像素布置的示例。参考图3A，像素阵列1100可以具有采用4x4阵列形式的单元图案。在此情况下，单元图案可以包括感测第一波长λ1的光的第一像素、感测第二波长λ2的光的第二像素、感测第三波长λ3的光的第三像素、感测第四波长λ4的光的第四像素、感测第五波长λ5的光的第五像素、感测第六波长λ6的光的第六像素、感测第七波长λ7的光的第七像素、感测第八波长λ8的光的第八像素、感测第九波长λ9的光的第九像素、感测第十波长λ10的光的第十像素、感测第十一波长λ11的光的第十一像素、感测第十二波长λ12的光的第十二像素、感测第十三波长λ13的光的第十三像素、感测第十四波长λ14的光的第十四像素、感测第十五波长λ15的光的第十五像素、以及感测第十六波长λ16的光的第十六像素。第一像素、第二像素、第三像素和第四像素可以在第一像素行中沿第一方向(X方向)交替布置，第五像素、第六像素、第七像素和第八像素可以在沿第二方向(Y方向)与第一像素行相邻的第二像素行中沿第一方向(X方向)交替布置，第九像素、第十像素、第十一像素和第十二像素可以在沿第二方向(Y方向)与第二像素行相邻的第三像素行中沿第一方向(X方向)交替布置，并且第十三像素、第十四像素、第十五像素和第十六像素可以在沿第二方向(Y方向)与第三像素行相邻的第四像素行中沿第一方向(X方向)交替布置。
参考图3B，像素阵列1100可以具有采用3x4阵列形式的单元图案。除了以上示例以外，像素阵列1100可以根据要分离的波长的数量而具有采用各种形式的各种单元图案，但是在下文中，为了方便，将描述像素阵列1100具有图2A所示的采用3x3阵列形式的单元图案，并且以下描述的原理也可以应用于具有采用其他形式的单元图案的像素阵列。
图4A、图4B、图4C和图4D是示出根据示例实施例的图像传感器的像素阵列的不同截面的示意截面图，其中，图4A是沿图2A的线A-A’截取的截面图，图4B沿图2A的线B-B’截取的截面图，图4C是沿图2A的线C-C’截取的截面图，并且图4D是沿图2A的线D-D’截取的截面图。
参考图4A、图4B和图4C，图像传感器1000的像素阵列1100可以包括：传感器基板110，包括感测光并且将光转换成电信号的多个像素111、112、113、114、115、116、117、118和119；间隔层120，其是透明的并且设置在传感器基板110上；以及设置在间隔层120上的分色透镜阵列130。
在图4A所示的像素阵列1100中，传感器基板110的第一像素行110a可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的第一像素111、第二像素112和第三像素113。传感器基板110的在第二方向(Y方向)上与第一像素行110a相邻的第二像素行110b可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的第四像素114、第五像素115和第六像素116，如图4B所示。传感器基板110的在第二方向(Y方向)上与第二像素行110b相邻的第三像素行110c可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的第七像素117、第八像素118和第九像素119，如图4C所示。根据示例实施例，还可以在像素之间的边界设置用于像素分隔的分隔膜。
分色透镜阵列130可以包括：多个纳米结构NP，其根据入射位置有差别地改变入射光的相位。分色透镜阵列130可以以各种方式划分。例如，分色透镜阵列130可以包括与传感器基板110的第一像素111相对应的第一像素对应区域131、与第二像素112相对应的第二像素对应区域132、与第三像素113相对应的第三像素对应区域133、与第四像素114相对应的第四像素对应区域134、与第五像素115相对应的第五像素对应区域135、与第六像素116相对应的第六像素对应区域136、与第七像素117相对应的第七像素对应区域137、与第八像素118相对应的第八像素对应区域138、以及与第九像素119相对应的第九像素对应区域139。第一像素对应区域131至第九像素对应区域139可以分别包括一个或多个纳米结构NP，并且可以设置为分别面对与其相对应的第一像素111至第九像素119。
在另一示例中，分色透镜阵列130可以划分为使第一波长光Lλ1会聚到第一像素111上的第一波长光会聚区域L1、使第二波长光Lλ2会聚到第二像素112上的第二波长光会聚区域L2、使第三波长光Lλ3会聚到第三像素113上的第三波长光会聚区域L3、使第四波长光Lλ4会聚到第四像素114上的第四波长光会聚区域L4、使第五波长光Lλ5会聚到第五像素115上的第五波长光会聚区域L5、使第六波长光Lλ6会聚到第六像素116上的第六波长光会聚区域L6、使第七波长光Lλ7会聚到第七像素117上的第七波长光会聚区域L7、使第八波长光Lλ8会聚到第八像素118上的第八波长光会聚区域L8、以及使第九波长光Lλ9会聚到第九像素119上的第九波长光会聚区域L9。图4A所示的面对第一像素行110a的第一波长光会聚区域L1、第二波长光会聚区域L2和第三波长光会聚区域L3可以彼此部分地重叠。图4B所示的面对第二像素行110b的第四波长光会聚区域L4、第五波长光会聚区域L5和第六波长光会聚区域L6可以彼此部分地重叠，并且图4C所示的面对第三像素行110c的第七波长光会聚区域L7、第八波长光会聚区域L8和第九波长光会聚区域L9可以彼此部分地重叠。然而，面对不同像素行的各个波长的光会聚区域彼此不重叠。例如，第一波长光会聚区域L1至第三波长光会聚区域L3与第四波长光会聚区域L4至第九波长光会聚区域L9不重叠。
参考图4A，分色透镜阵列130可以针对入射光中包括的第一波长光Lλ1、第二波长光Lλ2和第三波长光Lλ3分别具有不同的相位分布，以使第一波长光Lλ1会聚到第一像素111上、第二波长光Lλ2会聚到第二像素112上、以及第三波长光Lλ3会聚到第三像素113上。参考图4B，分色透镜阵列130可以对入射光中包括的第四波长光Lλ4、第五波长光Lλ5和第六波长光Lλ6分别具有不同的相位分布，以使第四波长光Lλ4会聚到第四像素114上、第五波长光Lλ5会聚到第五像素115上、以及第六波长光Lλ6会聚到第六像素116上。参考图4C，分色透镜阵列130可以针对入射光中包括的第七波长光Lλ7、第八波长光Lλ8和第九波长光Lλ9分别具有不同的相位分布，以使第七波长光Lλ7会聚到第七像素117上、第八波长光Lλ8会聚到第八像素118上、以及第九波长光Lλ9会聚到第九像素119上。
例如，在刚穿过分色透镜阵列130之后的位置处，例如在分色透镜阵列130的下表面上，穿过分色透镜阵列130的第一波长光Lλ1可以具有以下相位分布：在第一像素对应区域131的中心最大，并且随着在第一方向(X方向)上远离第一像素对应区域131的中心而减小。这样的相位分布可以类似于光在穿过在第一波长光会聚区域L1中具有凸中心的微透镜之后聚合到一个点的相位分布，并且第一波长光Lλ1可以会聚到第一像素111上。同样，在刚穿过分色透镜阵列130之后的位置处，第二波长光Lλ2至第九波长光Lλ9可以分别在第二像素对应区域132至第九像素对应区域139的中心具有最大相位分布，因此可以分别会聚到第二像素112至第九像素119上。
分色透镜阵列130可以包括根据导致以下的特定规则布置的纳米结构NP：在第一像素行110a中，第一波长光Lλ1至第三波长光Lλ3可以分别具有不同的相位分布；在第二像素行110b中，第四波长光Lλ4至第六波长光Lλ6可以分别具有不同的相位分布；以及在第三像素行110c中，第七波长光Lλ7至第九波长光Lλ9可以分别具有不同的相位分布。在本文中，所述规则可以应用于参数，例如纳米结构NP的形状和尺寸(宽度和高度)、纳米结构NP之间的间隔、纳米结构NP的布置形式等，并且这些参数可以根据相位分布来确定，以通过分色透镜阵列130来实现。在第一像素对应区域131至第九像素对应区域139中布置纳米结构NP所依据的规则彼此不同。即，在第一像素对应区域131至第九像素对应区域139中设置纳米结构NP的尺寸、形状、间隔和/或布置可以彼此不同。
纳米结构NP的截面宽度或长度可以具有亚波长尺寸。在本文中，亚波长可以指小于要被分出的光的波段的波长。纳米结构NP可以具有小于第一波长至第九波长中最短的波长的尺寸。例如，纳米结构NP的截面宽度或长度可以具有小于400nm、300nm或200nm的尺寸。纳米结构NP的高度可以是大于截面宽度或长度的约500nm至约1500nm。根据示例实施例，纳米结构NP可以通过组合在第三方向(Z方向)上堆叠的两个或更多个柱来获得。分色透镜阵列130在第三方向(Z方向)上的厚度可以类似于纳米结构NP的高度，并且可以是约500nm至约1500nm。
纳米结构NP可以包括具有比周围的材料的折射率高的折射率的材料。例如，纳米结构NP可以包括c-Si、p-Si、a-Si、III-V族化合物半导体(GaP、GaN、GaAs等)、SiC、TiO2、SiN和/或其组合。具有与周围的材料的折射率不同的折射率的纳米结构NP可以改变穿过纳米结构NP的光的相位。这是由于纳米结构NP的亚波长的形状尺寸而出现的相位延迟所导致的，并且相位延迟的程度可以由纳米结构NP的具体形状尺寸和布置形状等确定。纳米结构NP周围的材料可以包括具有比纳米结构NP的折射率低的折射率的介电材料。例如，周围的材料可以包括SiO2或空气。
可以配置分色透镜阵列130，从而能量交换在同一行之内发生而不在不同行之间发生。例如，入射到分色透镜阵列130的面对第一像素行110a中的第二像素112的第二像素对应区域132上的第一波长光Lλ1可以通过分色透镜阵列130会聚到第一像素111上。然而，入射到分色透镜阵列130的面对第二像素行110b中的第四像素114的第四像素对应区域134上的第一波长光Lλ1可以不会聚到第一像素111上。因此，面对同一像素行的波长光会聚区域可以彼此重叠，但是面对不同像素行的各个波长的光会聚区域可以不彼此重叠。
参考图4D，分色透镜阵列130可以包括沿第一方向(X方向)延伸以面对所述第一像素行110a的第一分色透镜阵列130a、沿第一方向(X方向)延伸以面对第二像素行110b的第二分色透镜阵列130b、以及沿第一方向(X方向)延伸以面对第三像素行110c的第三分色透镜阵列130c。第一分色透镜阵列130a、第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c可以在第二方向(Y方向)上彼此相邻。
第一分色透镜阵列130a、第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c可以被配置为分离不同光谱范围内的多个波长的光。例如，第一分色透镜阵列130a可以分离第一光谱范围内的第一波长光Lλ1至第三波长光Lλ3并且使其分别会聚到第一像素至第三像素111、112和113上，第二分色透镜阵列130b可以分离第二光谱范围内的第四波长光Lλ4至第六波长光Lλ6并且使其分别会聚到第四像素至第六像素114、115和116上，并且第三分色透镜阵列130c可以分离第三光谱范围内的第七波长光Lλ7至第九波长光Lλ9并且使其分别会聚到第七像素至第九像素117、118和119上。
第一光谱范围、第二光谱范围和第三光谱范围可以彼此部分地重叠。例如，如图2C所示，第四波长λ4和第七波长λ7可以位于第一波长λ1与第四波长λ4之间，第五波长λ5和第八波长λ8可以位于第二波长λ2与第三波长λ3之间，并且第三波长λ3和第六波长λ6可以位于第八波长λ8与第九波长λ9之间。分别由第一分色透镜阵列130a、第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c分离的第一、第二和第三光谱范围内的多个波长之间的波长间隔可以足够大。例如，第一波长λ1与第二波长λ2之间的波长间隔和第二波长λ2与第三波长λ3之间的波长间隔可以在约30nm至约300nm的范围内。会聚到在第二方向(Y方向)上直接相邻的像素行上的光的波长间隔可以比较小。例如，第一波长λ1与第四波长λ4之间的波长间隔可以在约10nm至约100nm的范围中，其小于第一波长λ1与第二波长λ2之间的波长间隔。
如图4D所示，在不同的像素行中并排布置的第一分色透镜阵列130a、第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c之间不发生能量交换，使得入射到第一分色透镜阵列130a上的光可以行进到传感器基板110的第一像素行110a。入射到第二分色透镜阵列130b上的光可以行进到第二像素行110b，并且入射到第三分色透镜阵列130c上的光可以行进到第三像素行110c。在这个意义上，第一分色透镜阵列130a、第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c可以彼此独立地工作。
同时，间隔层120可以布置在传感器基板110与分色透镜阵列130之间，以使传感器基板110与分色透镜阵列130之间的距离保持恒定。间隔层120可以包括对由图像传感器1000感测的波段的光透明的介电材料。间隔层120还可以包括具有比分色透镜阵列130的折射率低的折射率的介电材料。例如，间隔层120可以包括SiO2、硅氧烷基旋涂玻璃(SOG)等。间隔层120的厚度可以基于由分色透镜阵列130会聚的光的焦距确定。例如，可以由间隔层120的厚度确定分色透镜阵列130相对于由图像传感器1000的感测的波段的中心波长的焦距。
图5A是示意性地示出传感器基板的像素布置的平面图，并且图5B、图5C和图5D是示出在分色透镜阵列的多个区域中布置多个纳米结构的形式的示例的平面图。
参考图5A，传感器基板110可以包括沿第二方向(Y方向)交替布置的第一像素行110a、第二像素行110b和第三像素行110c。第一像素行110a可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的第一像素111、第二像素112和第三像素113，第二像素行110b可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的第四像素114、第五像素115和第六像素116，并且第三像素行110c可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的第七像素117、第八像素118和第九像素119。第一像素111至第九像素119形成采用3×3阵列形式的单元图案。
参考图5B，分色透镜阵列130可以包括：第一分色透镜阵列130a，沿第一方向(X方向)延伸以竖直面对传感器基板110的第一像素行110a；第二分色透镜阵列130b，沿第一方向(X方向)延伸以竖直面对第二像素行110b；以及第三分色透镜阵列130c，沿第一方向(X方向)延伸以竖直面对第三像素行110c。此外，分色透镜阵列130可以划分成分别与传感器基板110的第一像素111至第九像素119相对应的第一像素对应区域131至第九像素对应区域139。第一像素对应区域131至第九像素对应区域139可以布置为竖直面对传感器基板110的与其相对应的第一像素111至第九像素119。第一分色透镜阵列130a可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的多个第一像素对应区域131至第三像素对应区域133，第二分色透镜阵列130b可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的多个第四像素对应区域134至第六像素对应区域136，并且第三分色透镜阵列130c可以包括沿第一方向(X方向)交替布置的多个第七像素对应区域137至第九像素对应区域139。第一分色透镜阵列至第三分色透镜阵列130a、130b和130c可以沿第二方向(Y方向)交替布置。另一方面，如图4A、图4B和图4C所示，分色透镜阵列130可以划分成第一波长光会聚区域L1至第九波长光会聚区域L9。
第一分色透镜阵列130a可以包括具有所确定的导致以下现象的尺寸、形状、间隔和/或布置的纳米结构NP：使入射到第一分色透镜阵列130a上的入射光中的第一波长光被分出并且会聚到第一像素111上，使第二波长光被分出并且会聚到第二像素112上，以及使第三波长光被分出并且会聚到第三像素113上。第二分色透镜阵列130b可以包括具有所确定的导致以下现象的尺寸、形状、间隔和/或布置的纳米结构NP：使入射到第二分色透镜阵列130b上的入射光中的第四波长光被分出并且会聚到第四像素114上，使第五波长光被分出并且会聚到第五像素115上，以及使第六波长光被分出并且会聚到第六像素116上，并且第三分色透镜阵列130c可以包括具有所确定的导致以下现象的尺寸、形状、间隔和/或布置的纳米结构NP：使入射到第三分色透镜阵列130c上的入射光中的第七波长光被分出并且会聚到第七像素117上，使第八波长光被分出并且会聚到第八像素118上，以及使第九波长光被分出并且会聚到第九像素119上。
例如，参考图5B，第一像素对应区域131至第九像素对应区域139中的每一个可以包括采用具有矩形截面的纳米柱的形式的九个纳米结构NP。一个像素对应区域中的九个纳米结构NP可以采用3x3阵列的形式布置。纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸和第二方向(Y方向)尺寸可以随每个像素对应区域中的纳米结构NP的位置改变，并且可以在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)上彼此对称。例如，布置在每个像素对应区域中的纳米结构NP中的布置在三个行中的第一行和第三行中的纳米结构NP的第二方向(Y方向)尺寸可以彼此相等，并且纳米结构NP中的布置在三个列中的第一列和第三列中的纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸可以彼此相等。
此外，纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸和第二方向(Y方向)尺寸可以随第一像素对应区域131至第九像素对应区域139改变。例如，布置在第一分色透镜阵列110a的第一像素对应区域131中的九个纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸可以小于布置在第二像素对应区域132中的九个对应的纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸，并且布置在第三像素对应区域133中的九个纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸可以小于布置在第一像素对应区域131中的九个对应的纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸。布置在第一分色透镜阵列110a的所有像素对应区域131、132、133中的同一行中的纳米结构NP的第二方向(Y方向)尺寸可以相等。例如，布置在第一分色透镜阵列110a中的纳米结构NP中的布置在三个行中的第一行中的纳米结构NP的第二方向(Y方向)尺寸可以相等，布置在第二行中的纳米结构NP的第二方向(Y方向)尺寸可以相等，并且布置在第三行中的纳米结构NP的第二方向(Y方向)尺寸可以相等。
布置在第一分色透镜阵列110a的第一像素对应区域至第三像素对应区域131、132、133中的纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸和第二方向(Y方向)尺寸可以小于第一波长至第三波长中的最短波长。布置在第二分色透镜阵列110b的第四像素对应区域至第六像素对应区域134、135和136中的纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸和第二方向(Y方向)尺寸可以小于第四波长至第六波长中的最短波长，并且布置在第三分色透镜阵列110c的第七像素对应区域至第九像素对应区域137、138和139中的纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸和第二方向(Y方向)尺寸可以小于第七波长至第九波长中的最短波长。
在图5B中将纳米结构NP示出为具有矩形截面，但是纳米结构NP的截面不限于此。参考图5C，纳米结构NP可以具有圆形截面。虽然在图5C中示出在每个像素对应区域中、在其中心以及像素对应区域的四个边与其中心之间布置总共五个纳米结构NP作为示例，但是布置在每个像素对应区域中的纳米结构NP的数量不限于此。纳米结构NP的直径可以随每个像素对应区域中的纳米结构NP的位置改变，并且可以根据布置有纳米结构NP的第一像素对应区域131至第九像素对应区域139而变化。布置在第一分色透镜阵列110a中的纳米结构NP的直径可以小于第一波长至第三波长中的最短波长，布置在第二分色透镜阵列110b中的纳米结构NP的直径可以小于第四波长至第六波长中的最短波长，并且布置在第三分色透镜阵列110c中的纳米结构NP的直径可以小于第七波长至第九波长中的最短波长。
参考图5D，纳米结构NP可以具有采用沿第二方向(Y方向)延伸的带的形式的截面形状。尽管图5D示出在每个像素对应区域中布置四个纳米结构NP作为示例，但是布置在每个像素对应区域中的纳米结构NP的数量不必受此限制。纳米结构NP的第一方向(X方向)尺寸和纳米结构NP之间的第一方向(X方向)间隔可以随每个像素对应区域中的纳米结构NP的位置改变，并且可以随着布置有纳米结构NP的第一像素对应区域131至第九像素对应区域139而变化。图5D示出纳米结构NP与在第一方向(X方向)上相邻的另一纳米结构NP分离，但是一些纳米结构NP的第二方向(Y方向)端部可以连接到在第一方向(X方向)上相邻的另一纳米结构NP的端部。使相应的端部彼此连接的两个相邻的纳米结构NP的位置可以随第一像素对应区域131至第九像素对应区域139改变。
图5B、图5C和图5D示出分色透镜阵列130中的纳米结构NP的可能的布置，并且除了图5B至图5D的图示以外的纳米结构NP的各种形状和布置也是可以的。当满足上述与穿过分色透镜阵列130的光的相位分布有关的规则时，可以应用任意形式的纳米结构NP的布置。
图6A是示出穿过第一分色透镜阵列130a的第一波长光至第三波长光的相位分布的示例的曲线图，图6B是示出穿过分色透镜阵列130上的第一分色透镜阵列130a的第二波长光的相位分布的示例的平面图，图6C是示出穿过分色透镜阵列130上的第一分色透镜阵列130a的第三波长光的相位分布的示例的平面图，并且图6D示出入射到第一波长光会聚区域131上的第一波长光的行进方向的示例。
参考图6A，穿过第一分色透镜阵列130a的第一波长光可以具有第一相位分布P1，其在第一像素对应区域131的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离中心而减小。更具体地，在刚穿过第一分色透镜阵列130a之后的位置，例如在第一分色透镜阵列130a的下表面和间隔层120的上表面上，第一波长光的相位在第一像素对应区域131的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第一像素对应区域131的中心而减小，因此在第二像素对应区域132与第三像素对应区域133的边界最小。例如，当从第一像素对应区域131的中心输出的第一波长光的相位被设置为2π时，在第二像素对应区域132与第三像素对应区域133的边界的第一波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。
同时，第一相位分布P1不表示穿过第一像素对应区域131的中心的第一波长光的相位延迟量最大，并且当穿过第一像素对应区域131的第一波长光的相位被设置为2π并且穿过另一位置的第一波长光的相位由于更大的相位延迟而具有比2π大的值时，那么第一相位分布P1可具有减去2nπ之后剩余的值，例如可以是卷绕相位的分布。例如，对于穿过第一像素对应区域131的第一波长光的相位是2π的情况，当穿过第二像素对应区域132与第三像素对应区域133的之间的边界的光的相位是3π时，第二像素对应区域132与第三像素对应区域133的之间的边界中的相位可以是从约3π减去约2π(n＝1)之后剩余的π。
穿过第一分色透镜阵列130a的第二波长光可以具有第二相位分布P2，其在第二像素对应区域132的中心最大，并且随着沿第一方向(X方向)远离第二像素对应区域132的中心而减小。在刚穿过第一分色透镜阵列130a之后的位置，第二波长光的相位可以在第二像素对应区域132的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第二像素对应区域132的中心而减小，因此在第三像素对应区域133与第一像素对应区域131之间的边界最小。例如，当从第二像素对应区域132的中心输出的第二波长光的相位被设置为2π时，在第三像素对应区域133与第一像素对应区域131之间的边界的第二波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。
穿过第一分色透镜阵列130a的第三波长光可以具有第三相位分布P3，其在第三像素对应区域133的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离中心而减小。在刚穿过第一分色透镜阵列130a之后的位置，第三波长光的相位可以在第三像素对应区域133的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第三像素对应区域133的中心而减小，因此在第一像素对应区域131与第二像素对应区域132之间的边界最小。例如，当从第三像素对应区域133的中心输出的第三波长光的相位被设置为2π时，在第一像素对应区域131与第二像素对应区域132之间的边界的第三波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。
如上所述，可以配置分色透镜阵列130，从而能量交换在同一行之内发生而不在不同行之间发生。换言之，第一分色透镜阵列至第三分色透镜阵列130a、130b和130c之间不发生能量交换。因此，在入射到第一分色透镜阵列130a上之后从第一分色透镜阵列130a输出的光可以分布在第一像素对应区域至第三像素对应区域131、132和133中，并且可以不分布在第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c的像素对应区域中。参考图6B和图6C，在第一像素对应区域131至第三像素对应区域133中，穿过第一分色透镜阵列130a的第二波长光和第三波长光的相位可以增大或减小，并且可以不分布在沿第二方向(Y方向)相邻的第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c中。根据示例实施例，在第一像素对应区域131至第三像素对应区域133中，穿过第一分色透镜阵列130a的第一波长光的相位可以增大或减小，并且可以不分布在沿第二方向(Y方向)相邻的第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c中。因此，在入射到第一分色透镜阵列130a上之后从第一分色透镜阵列130a输出的光可以会聚到与第一分色透镜阵列130a相对应的第一像素行中的第一像素111至第三像素113上，并且可以不会聚到与第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c相对应的第二像素行和第三像素行中的第四像素114至第九像素119上。
参考图6D，第一波长光可以由分色透镜阵列130会聚到第一像素111上。来自分色透镜阵列130的第一像素对应区域131至第三像素对应区域133的第一波长光可以入射到第一像素111上。上述第一波长光的第一相位分布P1可以使穿过包括第一像素对应区域131和在第一像素对应区域131的两侧的第二像素对应区域132和第三像素对应区域133在内的第一波长光会聚区域L1的第一波长光会聚到第一像素111上。因此，分色透镜阵列130可以针对第一波长光操作为在第一方向(X方向)上布置的多个第一波长光会聚区域L1的阵列，以会聚第一波长光。第一波长光会聚区域L1可以具有比对应的第一像素111的面积大的面积。例如，第一波长光会聚区域L1的面积可以是第一像素111的面积的约2.5倍至约3倍大。
分色透镜阵列130可以针对第二波长光操作为在第一方向(X方向)上布置的多个第二波长光会聚区域L2的阵列，以会聚第二波长光，并且可以针对第三波长光操作为在第一方向(X方向)上布置的多个第三波长光会聚区域L3的阵列，以会聚第三波长光。如上所述，第一波长光会聚区域L1、第二波长光会聚区域L2和第三波长光会聚区域L3可以彼此部分地重叠。
根据示例实施例，穿过第二分色透镜阵列130b的第四波长光至第六波长光的相位分布以及穿过第三分色透镜阵列130c的第七波长光至第九波长光的相位分布可以遵循上述原理。例如，穿过第二分色透镜阵列130b的第四波长光可以具有以下相位分布：在第四像素对应区域134的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第四像素对应区域134的中心而减小，因此在第五像素对应区域135与第六像素对应区域136之间的边界最小。穿过第二分色透镜阵列130b的第五波长光可以具有以下相位分布：在第五像素对应区域135的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第五像素对应区域135的中心而减小，因此在第六像素对应区域136与第四像素对应区域134之间的边界最小。穿过第二分色透镜阵列130b的第六波长光可以具有以下相位分布：在第六像素对应区域136的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第六像素对应区域136的中心而减小，因此在第四像素对应区域134与第五像素对应区域135之间的边界最小。
穿过第三分色透镜阵列130c的第七波长光可以具有以下相位分布：在第七像素对应区域137的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第七像素对应区域137的中心而减小，因此在第八像素对应区域138与第九像素对应区域139之间的边界最小。穿过第三分色透镜阵列130c的第八波长光可以具有以下相位分布：在第八像素对应区域138的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第八像素对应区域138的中心而减小，因此在第九像素对应区域139与第七像素对应区域137之间的边界最小。穿过第三分色透镜阵列130c的第九波长光可以具有以下相位分布：在第九像素对应区域139的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第九像素对应区域139的中心而减小，因此在第七像素对应区域137与第八像素对应区域138之间的边界最小。
在入射到第二分色透镜阵列130b上之后从第二分色透镜阵列130b输出的光可以会聚到与第二分色透镜阵列130b相对应的第二像素行中的第四像素114至第六像素116上，并且可以不会聚到与第一分色透镜阵列130a和第三分色透镜阵列130c相对应的第一像素行和第三像素行中的第一像素111至第三像素113和第七像素117至第九像素119上。此外，在入射到第三分色透镜阵列130c上之后从第三分色透镜阵列130c输出的光可以会聚到与第三分色透镜阵列130c相对应的第三像素行中的第七像素117至第九像素119上，并且可以不会聚到与第一分色透镜阵列130a和第二分色透镜阵列130b相对应的第一像素111至第六像素116上。
图7A是示出穿过第一分色透镜阵列130a的第一波长光至第三波长光的相位分布的另一示例的曲线图，并且图7B是示出穿过分色透镜阵列130上的第一分色透镜阵列130a的第二波长光的相位分布的另一示例的平面图。
参考图7A，穿过第一分色透镜阵列130a的第一波长光可以具有相位分布P1’，其在第一像素对应区域131的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第一像素对应区域131的中心而减小，因此在与第一像素对应区域131紧邻的第二像素对应区域132和第三像素对应区域133的中心最小。例如，当从第一像素对应区域131的中心输出的第一波长光的相位被设置为2π时，在第二像素对应区域132和第三像素对应区域133的中心的第一波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。第一波长光可以不分布在第二像素对应区域132与第三像素对应区域133的边界中。在此情况下，第一波长光会聚区域L1的面积可以是第一像素111的面积的约1.5倍至约2倍大。
参考图7A和图7B，穿过第一分色透镜阵列130a的第二波长光可以具有相位分布P2’，其在第二像素对应区域132的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第二像素对应区域132的中心而减小，因此在与第二像素对应区域132紧邻的第一像素对应区域131和第三像素对应区域133的中心最小。例如，当从第二像素对应区域132的中心输出的第二波长光的相位被设置为2π时，在第一像素对应区域131和第三像素对应区域133的中心的第一波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。第二波长光可以不分布在第一像素对应区域131与第三像素对应区域133之间的边界中。
穿过第一分色透镜阵列130a的第三波长光可以具有相位分布P3’，其在第三像素对应区域133的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第三像素对应区域133的中心而减小，因此在与第三像素对应区域133紧邻的第一像素对应区域131和第二像素对应区域132的中心最小。例如，当从第三像素对应区域133的中心输出的第三波长光的相位被设置为2π时，在第一像素对应区域131和第二像素对应区域132的中心的第一波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。第三波长光可以不分布在第一像素对应区域131与第二像素对应区域132之间的边界中。
根据示例实施例，穿过第二分色透镜阵列130b的第四波长光至第六波长光的相位分布以及穿过第三分色透镜阵列130c的第七波长光至第九波长光的相位分布可以与图7A和图7B所示的相位分布类似。例如，穿过第二分色透镜阵列130b的第四波长光可以具有以下相位分布：其在第四像素对应区域134的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第四像素对应区域134的中心而减小，因此在与第四像素对应区域134紧邻的第五像素对应区域135和第六像素对应区域136的中心最小。穿过第三分色透镜阵列130c的第七波长光可以具有以下相位分布：其在第七像素对应区域137的中心最大并且随着沿第一方向(X方向)远离第七像素对应区域137的中心而减小，因此在与第七像素对应区域137紧邻的第八像素对应区域138和第九像素对应区域139的中心最小。
图8是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图。例如，图8可以对应于沿着图2A的线D-D’的截面图。参考图8，图像传感器1000的像素阵列1100还可以包括布置在分色透镜阵列130上的隔离层140。隔离层140可以包括在第一分色透镜阵列130a上沿第一方向(X方向)延伸的第一透明条140a、在第二分色透镜阵列130b上沿第一方向延伸的第二透明条140b、以及在第三分色透镜阵列130c上沿第一方向延伸的第三透明条140c。第一透明条至第三透明条140a、140b和140c可以由它们之间的间隔彼此完全分隔开。隔离层140可以更可靠地防止相邻的第一分色透镜阵列至第三分色透镜阵列130a、130b和130c之间的能量交换。
图9是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图。例如，图9可以对应于沿着图2A的线D-D’的截面图。参考图9，第一透明条至第三透明条140a、140b和140c的上表面可以具有凸出的弯曲形状。因此，第一透明条至第三透明条140a、140b和140c可以用作在第一方向(X方向)上不具有屈光力并且在第二方向(Y方向)上具有屈光力的柱透镜。在此情况下，第一透明条140a可以使光会聚在第一像素行110a在第二方向(Y方向)上的中心，并且第二透明条140b可以使光会聚在第二像素行110b在第二方向(Y方向)上的中心，并且第三透明条140c可以使光会聚在第三像素行110c在第二方向(Y方向)上的中心。
图10是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图。例如，图10可以对应于沿着图2A的线D-D’的截面图。参考图10，布置在分色透镜阵列130上的隔离层140可以具有一种透明平板形状。为了防止第一分色透镜阵列至第三分色透镜阵列130a、130b和130c之间的能量交换，隔离层140可以具有在彼此相邻的第一分色透镜阵列130a与第二分色透镜阵列130b之间的交界面、彼此相邻的第二分色透镜阵列130b与第三分色透镜阵列130c之间的交界面、以及彼此相邻的第三分色透镜阵列130c与第一分色透镜阵列130a之间的交界面处凹陷地形成的槽141。每个槽141可以沿第一方向(X方向)延伸。虽然在图10中示出隔离层140的在相邻的槽141之间的上表面是平坦的，但是上表面也可以具有如图9所示的凸出的弯曲表面。
图11是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图。例如，图11可以对应于沿着图2A的线A-A’的截面图。参考图11，隔离层140可以具有在第一方向(X方向)上无缝的连续形式。
图12是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图。例如，图12可以对应于沿着图2A的线A-A’的截面图。参考图12，隔离层140可以包括根据像素阵列1100的单元图案划分的多个隔离元件141和142。例如，第一隔离元件141可以布置为面对一个单元图案中的第一像素111至第三像素113，并且第二隔离元件142可以布置为面对另一单元图案中的第一像素111至第三像素113。第一隔离元件141和第二隔离元件142可以在第一方向(X方向)上利用其间的距离彼此完全分隔开。
图13是示出根据另一示例实施例的图像传感器的像素阵列的结构的示意截面图。例如，图13可以对应于沿着图2A的线A-A’的截面图。参考图13，第一隔离元件141和第二隔离元件142可以彼此不完全分隔开并且可以在其下部彼此连接。在隔离层140的上表面上，可以形成沿第二方向(Y方向)延伸的槽143，以面对第一隔离元件141与第二隔离元件142之间的边界或两个相邻单元图案之间的边界，例如第三像素113与第一像素111之间的边界。
图14是示出穿过分色透镜阵列130上的分色透镜阵列130a的第二波长光的相位分布的另一示例的平面图。至此，分色透镜阵列130的第一分色透镜阵列至第三分色透镜阵列130a、130b和130c在光学上彼此完全独立。然而，根据另一示例实施例，分色透镜阵列130可以被设计为允许在第二方向(Y方向)上相邻的不同分色透镜阵列的像素对应区域之间的部分能量交换。例如，因为由在第二方向(Y方向)上紧邻的像素感测的光的波段可能部分地重叠，所以在第二方向(Y方向)上相邻的分色透镜阵列还可以为针对要感测的波长具有低灵敏度的像素提供光。
参考图14，穿过分色透镜阵列130的第二波长光可以具有第二相位分布P2”，其在第二像素对应区域132的中心最大，并且随着沿第一方向(X方向)远离第二像素对应区域132的中心而减小，随着沿第二方向(Y方向)远离第二像素对应区域132的中心而减小。在刚穿过分色透镜阵列130之后的位置，第二波长光的相位可以在第二像素对应区域132的中心最大，并且可以在第三像素对应区域133与第一像素对应区域131之间在第一方向(X方向)上的边界、以及在第二分色透镜阵列130b的第五像素对应区域135与第三分色透镜阵列130c的第八像素对应区域138之间在第二方向(Y方向)上的边界最小。
例如，当从第二像素对应区域132的中心输出的第二波长光的相位被设置为2π时，在第三像素对应区域133与第一像素对应区域131之间的边界的第二波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π，并且在第二分色透镜阵列130b的第五像素对应区域135与第三分色透镜阵列130c的第八像素对应区域138之间的边界的第二波长光的相位可以是约0.9π至约1.1π。具体地，在第二方向(Y方向)上与第二像素对应区域132相邻的第五像素对应区域135和第八像素对应区域138的中心，第二波长光的相位可以大于π且小于2π。在此情况下，不仅是来自第一分色透镜阵列130a的还有来自第二分色透镜阵列130b和第三分色透镜阵列130c的第二波长光可以会聚到第二像素112上。因此，提供给第二像素的第二波长光的强度可以增大，并且第二像素112针对第二波长光的灵敏度可以提高。虽然已在图14中示出第二波长光的相位分布，但是本公开不限于此。根据需要，纳米结构NP可以被布置为允许针对从第一波长光至第九波长光中选择的一个或多个波长光的相邻分色透镜阵列之间的能量交换。
根据上述包括像素阵列1100的图像传感器1000，由于滤色器(例如，有机滤色器)而引起的光损失很少出现，因此即使当像素在尺寸上变得更小时也可以向像素提供足够的光量。因此，可以制造具有数亿个或更多像素的超高分辨率、超小型和高度灵敏的多光谱图像传感器。用于超高分辨率、超小和高灵敏度多光谱图像传感器中的信号检测的曝光时间可以减少，因此可以提高帧速率。这样的超高分辨率、超小和高灵敏度多光谱图像传感器可以用在各种高性能光学设备或高性能电子装置中，因此可以用于感测皮肤等的状态、检查食品、检查其他对象材料或特性等。电子装置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、家电、监视相机、医用相机、车辆、物联网(IoT)设备、其他移动或非移动计算设备，但不限于此。
除了图像传感器1000以外，所述电子装置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)，并且可以控制多个硬件或软件元件，并且通过经由处理器驱动操作系统或应用程序来执行各种数据处理和操作。处理器还可以包括图形处理单元(GPU)和/或图像信号处理器。当处理器中包括图像信号处理器时，由图像传感器获得的图像(或视频)可以通过使用所述处理器来存储和/或输出。
图15是示出包括图像传感器1000的电子装置ED01的示例的框图。参考图15，在网络环境ED00中，电子装置ED01可以经由第一网络ED98(短程无线通信网络等)与另一个电子装置ED02通信，或者可以经由第二网络ED99(远程无线通信网络等)与另一个电子装置ED04和/或服务器ED08通信。电子装置ED01可以经由服务器ED08与电子装置ED04通信。电子装置ED01可以包括处理器ED20、存储器ED30、输入设备ED50、声音输出设备ED55、显示设备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、用户识别模块ED96和/或天线模块ED97。在电子装置ED01中，可以省略组件中的一些组件(显示设备ED60等)或可以增加另一组件。组件中的一些组件可以被配置为一个集成电路。例如，传感器模块ED76(指纹传感器、虹膜传感器、照度传感器等)可以嵌入在显示设备ED60(显示器等)中并且在其中实现。
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的电子装置ED01的一个或多个组件(硬件、软件组件等)，并且可以执行各种数据处理或操作。作为数据处理或操作的一部分，处理器ED20可以将从另一组件(传感器模块ED76、通信模块ED90等)接收的命令和/或数据加载到易失性存储器ED32，可以处理易失性存储器ED32中存储的命令和/或数据，并且可以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)以及可以独立于主处理器ED21操作或与主处理器ED21一起操作的辅处理器ED23(GPU、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在主处理器ED21处于非激活状态(休眠状态)时代表主处理器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，可以控制与电子装置ED01的组件中的一些组件(显示设备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)可以实现为在功能上与其有关的另一组件(相机模块ED80、通信模块ED90等)的一部分。
存储器ED30可以存储电子装置ED01的组件(处理器ED20、传感器模块ED76等)所需的各种数据。所述数据可以包括例如软件(程序ED40等)和与与其有关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电子装置ED01中的内部存储器ED36和可与内部存储器ED36分开的外部存储器ED38。
程序ED40可以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可以从电子装置ED01的外部(用户等)接收要被用于电子装置ED01的组件(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(手写笔)。
声音输出设备ED55可以向电子装置ED01的外部输出声音信号。声音输出设备ED55可以包括扬声器和/或听筒。扬声器可以用于诸如多媒体重放或记录播放之类的通用目的，并且听筒可以用于接收呼叫。听筒可以耦合为扬声器的一部分，或者可以实现为独立的单独设备。
显示设备ED60可以向电子装置ED01的外部提供可视信息。显示设备ED60可以包括显示器、全息设备或投影仪、以及用于控制对应设备的控制电路。显示设备ED60可以包括配置为检测触摸的触摸电路和/或配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可以将声音转换成电信号，反之亦然。音频模块ED70可以通过输入设备ED50获得声音，或者可以经由声音输出设备ED55和/或直接地或无线地连接到电子装置ED01的另一个电子装置(电子装置ED02等)的扬声器和/或耳机输出声音。
传感器模块ED76可以检测电子装置ED01的操作状态(功率、温度等)或外部环境状态(用户状态等)，并且可以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可以包括手势传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、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、红外(IR)线传感器、活体(vivo)传感器、温度传感器、湿度传感器和/或照度传感器。
接口ED77可以支持一个或多个指定的协议，所述指定的协议可以用于电子装置ED01直接或无线连接到另一个电子装置(电子装置ED02等)。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可以包括可以通过其将电子装置ED01物理连接到另一个电子装置(电子装置ED02等)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可以将电信号转换为用户可以通过触觉或运动感觉检测的机械刺激(振动、运动等)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1000、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收集从作为要被捕捉的目标的对象发射的光。
电力管理模块ED88可以管理提供给电子装置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可以向电子装置ED01的组件供应电力。电池ED89可以包括不可再充电的原电池、可再充电的二次电池和/或者燃料电池。
通信模块ED90可以支持在电子装置ED01与另一电子装置(电子装置ED02、电子装置ED04、服务器ED08等)之间建立直接(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执行通信。通信模块ED90可以独立于处理器ED20(应用处理器等)操作，并且可以包括支持直接通信和/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、电力线通信模块等)。该通信模块之中的对应通信模块可以经由第一网络ED98(诸如蓝牙、无线保真(WiFi)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、广域网(WAN)等)之类的远程通信网络)与另一个电子装置通信。这些不同种类的通信模块可以被集成为一个组件(单个芯片等)或者可以被实现为彼此分离的多个组件(多个芯片)。无线通信模块ED92可以通过使用用户识别模块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)中标识和认证电子装置ED01。
天线模块ED97可以向外部(另一个电子装置等)发送信号和/或电力或者从其接收信号和/或电力。天线可以包括：辐射器，在基板(印刷电路板(PCB)等)上作为导电图案形成。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，可以由通信模块ED90从多个天线中选择适合于在诸如第一网络ED98和/或第二网络ED99之类的通信网络中使用的通信方案的天线。可以经由所选择的天线在通信模块ED90和另一个电子装置之间传输信号和/或电力。可以包括除了天线以外的另一个组件(射频集成电路(RFIC)等)作为天线模块ED97的一部分。
所述组件中的一些可以经由外围设备(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)之间的通信方案彼此连接，并且可以交换信号(命令、数据等)。
可以经由连接到第二网络ED99的服务器ED08在电子装置ED01和外部电子装置ED04之间发送或接收命令或数据。其他电子装置ED02和ED04可以是与电子装置ED01相同或不同的类型的设备。在电子装置ED01中执行的全部或一些操作可以在其他电子装置ED02、ED04和ED08之中的一个或多个设备中执行。例如，当电子装置ED01必须执行特定功能或服务时，电子装置ED01可以请求一个或多个其他电子装置执行某个或整个功能或服务，而不是自身执行该功能或服务。接收到请求的一个或多个电子装置执行与该请求有关的附加功能或服务，并且可以将执行的结果传送给电子装置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16是示出图15的相机模块ED80的示例的框图。参考图16，相机模块ED80可以包括透镜组件CM10、闪光灯CM20、图像传感器1000(图1的图像传感器1000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CM10可以采集从作为要捕捉的对象的对象发射的光。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。多个透镜组件CM10中的一些可以具有相同的透镜属性(视角、焦距、自动聚焦、F数、光学变焦等)或不同的透镜属性。透镜组件CM10可以包括广角透镜或远摄透镜。
闪光灯CM20可以发射用于加强从对象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(LED)(红色-绿色-蓝色(RGB)LED、白色LED、红外(IR)LED、紫外(UV)LED等)和/或氙灯。图像传感器1000可以是参考图1在上面描述的图像传感器，并且将从对象发射或反射并且经过透镜组件CM10传输的光转换成电信号，以获得与该对象相对应的图像。图像传感器1000可以包括从具有不同的属性的图像传感器(例如，RGB传感器、黑白(BW)传感器、IR传感器或UV传感器)中选择的一个或多个传感器。图像传感器1000中包括的传感器中的每个传感器可以被实现为电荷耦合器件(CCD)传感器和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
图像稳定器CM40可以响应于相机模块ED80或包括相机模块ED80的电子装置ED01的运动，在特定方向上移动透镜组件CM10中包括的一个或多个透镜或图像传感器1000，或控制图像传感器1000的操作特性(调整读出时序等)以补偿运动的负面影响。图像稳定器CM40可以通过使用布置在相机模块ED80之中或之外的陀螺仪传感器或加速度传感器来感测相机模块ED80或电子装置ED01的移动。图像稳定器CM40可以被实现为光学类型。
存储器CM50可以存储通过图像传感器1000获得的图像的一些或全部数据，用于接下来的图像处理操作。例如，当在高速下获得多个图像时，所获得的原始数据(拜尔图案数据、高分辨率数据等)可以存储在存储器CM50中，并且可以显示低分辨率图像，然后可以向图像信号处理器CM60发送所选择(用户所选择的等)的图像的原始数据。存储器CM50可以与电子装置ED01的存储器ED30集成，或者可以包括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1000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。所述图像处理可以包括深度图生成、三维建模、全景生成、特征的提取、图像组合和/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可以执行相机模块ED80中包括的组件(图像传感器1000等)的控制(曝光时间控制或读出时序控制等)。由图像信号处理器CM60处理的图像可以被再次存储在存储器CM50中用于另外的处理，或者可以被提供给相机模块ED80的外部组件(例如，存储器ED30、显示设备ED60、电子装置ED02、电子装置ED04、服务器ED08等)。图像信号处理器CM60可以与处理器ED20集成，或者可以被配置为独立于处理器ED20操作的附加的处理器。当图像信号处理器CM60被配置为与处理器ED20分离的附加的处理器时，由图像信号处理器CM60处理的图像可以经历处理器ED20的附加图像处理，然后可以显示在设备ED60上。
电子装置ED01可以包括具有不同属性或功能的多个相机模块ED80。在此情况下，多个相机模块EDS0中的一个可以包括广角相机，并且另一个可以包括远摄相机。类似地，多个相机模块ED80中的一个可以包括前置相机，并且另一个可以包括后置相机。
根据示例实施例的图像传感器1000可以应用于图17所示的移动电话或智能电话1100m、图18所示的平板计算机或智能平板计算机1200、图19所示的数字相机或录像机1300、图20所示的膝上型计算机1400或图21所示的电视机或智能电视机1500。例如，智能电话1100m或智能平板计算机1200可以包括均包括高分辨率图像传感器的多个高分辨率相机。通过使用高分辨率相机，可以提取图像中的对象的深度信息、可以调整图像的失焦或可以自动识别图像中的对象。
此外，图像传感器1000可以应用于图22所示的智能冰箱1600、图23所示的监视相机1700、图24所示的机器人1800、图25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品，并且可以通过智能电话通知用户存在特定种类的食品、放入或取出的食品的种类等。此外，监视相机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使用户识别甚至是在黑暗环境中的图像中的物体或人。机器人1900可以放到人不可以直接进入的灾害或工业地点，与提供向用户提供高分辨率图像。医用相机1900可以提供用于诊断或手术的高分辨率图像，并且可以动态地调整视野。
此外，图像传感器1000可以应用于图26所示的车辆2000。车辆2000可以包括布置在各个位置的多个车用相机2010、2020、2030和2040。车用相机2010、2020、2030和2040中的每一个可以包括根据示例实施例的图像传感器。车辆2000可以通过使用多个车用相机2010、2020、2030和2040向驾驶员提供关于车辆2000的内部或车辆2000的周围的各种信息，并且可以通过自动识别图像中的物体或人向驾驶员提供自动行进所需要的信息。
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示例实施例中的其他类似特征或方面。尽管已参考附图描述了一个或多个示例实施例，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求所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 (15)

1.一种图像传感器，包括：
传感器基板，包括第一像素行和第二像素行，所述第一像素行包括沿第一方向布置的多个第一像素，并且所述第二像素行包括沿所述第一方向布置的多个第二像素，所述第二像素行在第二方向上与所述第一像素行相邻；
间隔层，所述间隔层是透明的并且被设置在所述传感器基板上；以及
分色透镜阵列，被设置在所述间隔层上，
其中，所述分色透镜阵列包括：
在所述第一像素行上方沿所述第一方向延伸的第一分色透镜阵列，所述第一分色透镜阵列被配置为从入射到所述第一分色透镜阵列上的光中分离第一光谱范围内的多个第一波长的光，并且使所述多个第一波长的光会聚到所述第一像素行的所述多个第一像素上；以及
在所述第二像素行上方沿所述第一方向延伸的第二分色透镜阵列，所述第二分色透镜阵列被配置为从入射到所述第二分色透镜阵列上的光中分离与所述第一光谱范围不同的第二光谱范围内的多个第二波长的光，并且使所述多个第二波长的光会聚到所述第二像素行的所述多个第二像素上。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二分色透镜阵列在所述第二方向上与所述第一分色透镜阵列相邻。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一分色透镜阵列还被配置为使入射到所述第一分色透镜阵列上的光仅会聚到所述第一像素行的所述多个第一像素上，并且所述第二分色透镜阵列被配置为使入射到所述第二分色透镜阵列上的光仅会聚到所述第二像素行的所述多个第二像素上。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，还包括：布置在所述分色透镜阵列上的隔离层，所述隔离层被配置为防止所述第一分色透镜阵列与所述第二分色透镜阵列之间的能量交换。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述隔离层包括在所述第一分色透镜阵列上沿所述第一方向延伸的第一透明条和在所述第二分色透镜阵列上沿所述第一方向延伸的第二透明条。
6.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述隔离层包括：透明平板，包括在与所述第一分色透镜阵列与所述第二分色透镜阵列之间的界面相对应的位置处沿所述第一方向凹陷地形成的槽。
7.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述隔离层的上表面包括凸出的弯曲表面，并且所述隔离层的所述上表面在所述第二方向上具有屈光力。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一光谱范围和所述第二光谱范围彼此部分地重叠。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，由所述第一分色透镜阵列分离的所述第一光谱范围内的所述多个第一波长之间的第一波长间隔和由所述第二分色透镜阵列分离的所述第二光谱范围内的所述多个第二波长之间的第二波长间隔在30nm至300nm的范围内。
10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一像素行的所述多个第一像素包括沿所述第一方向交替布置的第一像素、第二像素和第三像素，并且
其中，所述第二像素行的所述多个第二像素包括沿所述第一方向交替布置的第四像素、第五像素和第六像素。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，
所述第一分色透镜阵列被配置为：
改变入射到所述第一分色透镜阵列上的光中的第一波长的光的相位，并且使相位经改变的所述第一波长的光会聚到所述第一像素上，
改变入射到所述第一分色透镜阵列上的光中的第二波长的光的相位，并且使相位经改变的所述第二波长的光会聚到所述第二像素上，以及
改变入射到所述第一分色透镜阵列上的光中的第三波长的光的相位，并且使相位经改变的所述第三波长的光会聚到所述第三像素上，并且
所述第二分色透镜阵列被配置为：
改变入射到所述第二分色透镜阵列上的光中的第四波长的光的相位，并且使相位经改变的所述第四波长的光会聚到所述第四像素上，
改变入射到所述第二分色透镜阵列上的光中的第五波长的光的相位，并且使相位经改变的所述第五波长的光会聚到所述第五像素上，以及
改变入射到所述第二分色透镜阵列上的光中的第六波长的光的相位，并且使相位经改变的所述第六波长的光会聚到所述第六像素上。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中，所述第一分色透镜阵列包括与所述第一像素相对应的第一区域、与所述第二像素相对应的第二区域以及与所述第三像素相对应的第三区域，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域沿所述第一方向交替布置，
所述第二分色透镜阵列包括与所述第四像素相对应的第四区域、与所述第五像素相对应的第五区域以及与所述第六像素相对应的第六区域，所述第四区域、所述第五区域和所述第六区域沿所述第一方向交替布置，
所述第一区域被布置为面对所述第一像素，
所述第二区域被布置为面对所述第二像素，
所述第三区域被布置为面对所述第三像素，
所述第四区域被布置为面对所述第四像素，
所述第五区域被布置为面对所述第五像素，并且
所述第六区域被布置为面对所述第六像素。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域中的每一个包括多个纳米结构，所述多个纳米结构被布置为使得：
在刚穿过所述第一分色透镜阵列之后的位置处，所述第一波长的光在与所述第一像素的中心部相对应的第一位置处具有2π的相位并且在所述第二像素与所述第三像素之间的边界处具有0.9π至1.1π的相位，
在刚穿过所述第一分色透镜阵列之后的位置处，所述第二波长的光在与所述第二像素的中心部相对应的第二位置处具有2π的相位并且在所述第三像素与所述第一像素之间的边界处具有0.9π至1.1π的相位，以及
在刚穿过所述第一分色透镜阵列之后的位置处，所述第三波长的光在与所述第三像素的中心部相对应的第三位置处具有2π的相位并且在所述第一像素与所述第二像素之间的边界处具有0.9π至1.1π的相位。
14.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域、所述第四区域、所述第五区域和所述第六区域中的每一个包括多个纳米结构，所述多个纳米结构被布置为使得在刚穿过所述分色透镜阵列之后的位置处，所述第一波长的光在与沿所述第二方向与所述第一像素相邻的所述第四像素相对应的位置处具有大于1π且小于2π的相位。
15.根据权利要求13所述的图像传感器，其中，所述多个纳米结构被布置为使得穿过所述第一分色透镜阵列的所述第一波长的光、所述第二波长的光和所述第三波长的光不前行到所述第四像素、所述第五像素和所述第六像素。
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