JP2022022121A - イメージセンサ及びイメージ処理方法、並びにイメージセンサを含む電子装置 - Google Patents

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永 瑾 ▲ろ▼
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Abstract

【課題】イメージセンサ、及びそのイメージセンサのイメージ処理方法を提供する。【解決手段】二次元的に配列され、相異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、分光フィルタを透過した光を受光し、映像信号を出力する画素アレイと、画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理を遂行するプロセッサと、を含むイメージセンサ。【選択図】図１

Description

本発明は、イメージセンサ及びイメージ処理方法、並びにイメージセンサを含む電子装置に関する。
分光フィルタを利用したイメージセンサは、光学分野において重要な光学機器のうち１つである。従来のイメージセンサは、多様な光学素子を含んでおり、体積が大きく、重量も大きかった。近年、イメージセンサの小型化の要求によって、１つの半導体チップ上に集積回路及び光学素子を同時に具現する研究が進められている。
本発明が解決しようとする課題は、イメージセンサ、及びそのイメージセンサのイメージ処理方法を提供する。
一側面において、
二次元的に配列され、相異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、
前記分光フィルタを透過した光を受光し、映像信号を出力する画素アレイと、
前記画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理（imaging processing）を遂行するプロセッサと、を含み、
前記複数のユニットフィルタは、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含み、
前記第１ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、第１金属を含む複数の第１金属反射層と、前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含むイメージセンサが提供される。
前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタに対応して設けられてもよい。
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号それぞれを、独立にイメージ処理を遂行して出力させることができる。
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個以上の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることができる。例えば、前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個または４個の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることができる。
前記２個以上の映像信号は、互いに隣接した画素から出力され、前記複数のユニットフィルタは、その中心波長が互いに隣接するように配置されてもよい。
前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる赤色、緑色及び青色のカラーフィルタをさらに含んでもよい。前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ、並びに前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応して設けられてもよい。
前記プロセッサは、前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対して、さらにイメージ処理を遂行することができる。
前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる、入射光をそのまま透過させるブランクフィルタをさらに含んでもよい。前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ及び前記ブランクフィルタに対応して設けられてもよい。
前記プロセッサは、前記ブランクフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対して、さらにイメージ処理を遂行することができる。
前記少なくとも１つの第１ユニットフィルタは、相異なる中心波長を有する複数の第１ユニットフィルタを含む第１フィルタアレイを構成し、前記少なくとも１つの第２ユニットフィルタは、相異なる中心波長を有する複数の第２ユニットフィルタを含む第２フィルタアレイを構成することができる。
前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、前記第１金属と異なる第２金属を含む複数の第２金属反射層と、前記複数の第２金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含んでもよい。
前記第１ユニットフィルタの中心波長は、前記第１キャビティの厚みまたは有効屈折率を変化させることにより調節され、前記第２ユニットフィルタの中心波長は、前記第２キャビティの厚みまたは有効屈折率を変化させることにより調節される。
前記第１ユニットフィルタは、前記第１キャビティの下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層をさらに含み、前記第２ユニットフィルタは、前記第２キャビティの下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層をさらに含んでもよい。
前記第１及び第２誘電体層それぞれの厚みまたは有効屈折率は、前記第１ユニットフィルタの中心波長によっても調節され、前記第３及び第４誘電体層それぞれの厚みまたは有効屈折率は、前記第２ユニットフィルタの中心波長によっても調節される。
前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられる複数のブラッグ反射層と、前記複数のブラッグ反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含んでもよい。
他の側面において、
上述のイメージセンサにおいて、前記プロセッサが、前記画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理を遂行するイメージ処理方法が提供される。
前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタに対応して設けられてもよい。
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号それぞれに対して、独立にイメージ処理を遂行して出力させることができる。
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個以上の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることができる。例えば、前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個または４個の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることができる。
前記２個以上の映像信号は、互いに隣接した画素から出力され、前記複数のユニットフィルタは、その中心波長が互いに隣接するように配置されてもよい。
前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる赤色、緑色及び青色のカラーフィルタをさらに含み、前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ、並びに前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応して設けられてもよい。
前記プロセッサは、前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対して、さらにイメージ処理を遂行することができる。
前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる、入射光をそのまま透過させるブランクフィルタをさらに含み、前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ及び前記ブランクフィルタに対応して設けられてもよい。
前記プロセッサは、前記ブランクフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対して、さらにイメージ処理を遂行することができる。
前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、前記第１金属と異なる第２金属を含む複数の第２金属反射層と、前記複数の第２金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含んでもよい。
前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられる複数のブラッグ反射層と、前記複数のブラッグ反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含んでもよい。
さらに他の側面において、
相異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、
前記分光フィルタを透過した光を受光し、映像信号を出力する画素アレイと、
前記画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理（imaging processing）を遂行するプロセッサと、を含み、
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個以上の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させるイメージセンサが提供される。
前記画素アレイは、複数の青色画素、複数の緑色画素、及び複数の赤色画素を含んでもよい。その場合、前記プロセッサは、前記青色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行し、前記緑色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行し、前記赤色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することができる。
前記画素アレイは、複数の紫外線（ＵＶ）画素をさらに含んでもよい。その場合、前記プロセッサは、前記紫外線画素から出力される紫外線映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することができる。
前記画素アレイは、複数の近赤外線（ＮＩＲ）画素をさらに含んでもよい。その場合、前記プロセッサは、前記近赤外線画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することができる。
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号それぞれについてのスペクトル情報を、さらに処理して出力させることができる。
前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち少なくとも１つに、特定の波長領域による加重値を適用した後、前記映像信号の和または差を利用して、イメージ処理を遂行することができる。
前記複数のユニットフィルタは、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含んでもよい。
前記第１ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、第１金属を含む複数の第１金属反射層と、前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含んでもよい。
前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、前記第１金属と異なる第２金属を含む複数の第２金属反射層と、前記複数の第２金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含んでもよい。
前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられる複数のブラッグ反射層と、前記複数のブラッグ反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含んでもよい。
前記イメージセンサは、タイミングコントローラ、ロウデコーダ及び出力回路をさらに含んでもよい。
例示的な実施形態に係るイメージセンサのブロック図である。 図１のII－II’線に沿う分光フィルタの断面を概略的に示す図面である。 Ｃｕ反射層間にＴｉＯ２キャビティが設けられたユニットフィルタを示す図面である。 図３Ａに示された構造の上部及び下部にそれぞれＴｉＯ２誘電体層が設けられたユニットフィルタを示す図面である。 図３Ａに示されたユニットフィルタ、及び図３Ｂに示されたユニットフィルタについての透過スペクトルを示す図面である。 他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図５に示された分光フィルタの透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図７に示された分光フィルタの透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図１５に示された分光フィルタの透過スペクトルを示す図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図１のイメージセンサに適用可能な分光フィルタの例示的な平面図である。 図１のイメージセンサに適用可能な分光フィルタの他の例示的な平面図である。 図１のイメージセンサに適用可能な分光フィルタのさらに他の例示的な平面図である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサの画素アレイを例示的に示す平面図である。 図２１に示された画素アレイにおいて、例示的な実施形態に係るイメージ処理方法により得られた透過スペクトルを示す図面である。 他の例示的な実施形態に係るイメージ処理方法を説明するための図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係るイメージ処理方法を説明するための図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図２５の分光フィルタに対応して設けられる、イメージセンサの画素アレイを例示的に示す平面図である。 図２６に示された画素アレイにおいて、例示的な実施形態に係るイメージ処理方法により得られた透過スペクトルの例示を示す図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図２８の分光フィルタに対応して設けられる、イメージセンサの画素アレイを例示的に示す平面図である。 図２９に示された画素アレイにおいて、例示的な実施形態に係るイメージ処理方法により得られた透過スペクトルの例示を示す図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 図３１に示された追加フィルタとして使用可能な広帯域フィルタの一例を示す図面である。 図３１に示された追加フィルタとして使用可能な広帯域フィルタの他の例を示す図面である。 さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタを概略的に示す断面図である。 例示的な実施形態に係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３５のカメラモジュールを概略的に示すブロック図である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。 例示的な実施形態に係るイメージセンサが適用された電子装置の多様な例を示す図面である。
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の図面において、同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、図面上で、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜上、誇張されうる。一方、以下に述べられる実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、それらの実施形態から多様な変形が可能である。
以下で、「上部」や「上」と記載されたものは、接触してすぐ上下左右にあるものだけでなく、非接触で上下左右にあるものも含む。単数の表現は、文脈上特記しない限り、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、特記されない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。
「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ものである。方法を構成する段階について、明白に順序を記載するか、または特記されていなければ、当該段階は、任意の順序で行われてもよく、必ずしも記載された順序に限定されるものではない。
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェアまたはソフトウェアにより具現され、またはハードウェアとソフトウェアとの結合により具現され得る。
図面に示した構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結、及び／または物理的または回路的連結を例示的に表すものであり、実際の装置では、代替可能であったり追加されたりする多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路的な連結として実現され得る。
全ての例または例示的な用語の使用は、単に技術的思想を説明するためのものであり、特許請求の範囲により限定されない限り、当該例または例示的な用語によって本発明の範囲が限定されるものではない。
図１は、例示的な実施形態に係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、分光フィルタ１１００、画素アレイ４１００、タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０、出力回路４０３０及びプロセッサ４２００を含む。該イメージセンサは、ＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサを含むが、これらに限定されない。
分光フィルタ１１００は、相異なる波長領域の光を透過させるものであり、二次元に配列される複数のユニットフィルタを含む。画素アレイ４１００は、複数のユニットフィルタを透過した相異なる波長の光を感知する複数の画素を含む。具体的には、画素アレイ４１００は、複数のロウと複数のカラムとに沿って、二次元に配列された画素を含む。ロウデコーダ４０２０は、タイミングコントローラ４０１０から出力されたロウアドレス信号に応答して、画素アレイ４１００のロウの１つを選択する。出力回路４０３０は、選択されたロウに沿って配列された複数の画素から、カラム単位で光感知信号を出力する。そのために、出力回路４０３０は、カラムデコーダとアナログ・デジタル変換器（ADC; analog to digital converter）とを含む。例えば、出力回路４０３０は、カラムデコーダと画素アレイ４１００との間で、カラム別にそれぞれ配置された複数のＡＤＣ、またはカラムデコーダの出力端に配置された１つのＡＤＣを含む。タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０及び出力回路４０３０は、１つのチップまたは別個のチップにより具現可能である。出力回路４０３０を介して出力された映像信号は、プロセッサ４２００により処理可能である。プロセッサ４２００がイメージ処理を遂行する方法については後述する。プロセッサ４２００は、タイミングコントローラ４０１０、ロウデコーダ４０２０及び出力回路４０３０と共に、１つのチップにより具現されてもよい。画素アレイ４１００は、相異なる波長の光を感知する複数の画素を含み、ここで、画素の配列は、多様な方式により具現可能である。
以下、イメージセンサ１０００の分光フィルタ１１００について詳細に説明する。図２は、図１のII－II’線に沿って見た分光フィルタの断面図である。
図１及び図２を参照すれば、分光フィルタ１１００は、二次元状に配列される複数のユニットフィルタを含む。図２には、６個のユニットフィルタ１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３の断面が例示的に示されている。
分光フィルタ１１００は、平面上に配置される第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０を含んでもよい。第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０は、実質的に同一平面上に配置されるが、必ずしもそれに限定されるものではない。第１フィルタアレイ１１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。ここで、第１波長領域は、例えば、ほぼ２５０ｎｍないし６００ｎｍの範囲を含むことができる。しかし、これは単に例示的なものであり、その他にも、第１波長領域は、設計条件によって多様な波長範囲を含むことができる。図２には、第１フィルタアレイ１１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３を含む場合が例示的に示されている。
第２フィルタアレイ１２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。第２波長領域は、第１波長領域よりも長い波長領域になる。例えば、第２波長領域は、ほぼ６００ｎｍないし１１００ｎｍの範囲を含むことができる。しかし、これは単に例示的なものであり、その他にも、第２波長領域は、設計条件によって多様な波長範囲を含むことができる。図２には、第２フィルタアレイ１２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３を含む場合が例示的に示されている。
図２には、第１フィルタアレイ１１０が３個のユニットフィルタ１１１、１１２、１１３を含み、第２フィルタアレイ１２０が３個のユニットフィルタ１２１、１２２、１２３を含む場合が示されているが、それは単に例示的なものであり、第１及び第２フィルタアレイ１１０、１２０それぞれを構成するユニットフィルタの個数は多様に変形可能である。
第１フィルタアレイ１１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３それぞれは、第１波長領域内の特定の中心波長を透過させるものであり、互いに離隔されて設けられた２層の第１金属反射層１３１、１３２間にキャビティ１４１、１４２、１４３が設けられたファブリ・ペロー（Fabry-Perot）構造を有することができる。
光が第１金属反射層１３１、１３２を透過し、キャビティ１４１、１４２、１４３に入射されれば、当該光は、第１金属反射層１３１、１３２間でキャビティ１４１、１４２、１４３の内部を往復することになり、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こすことになる。そして、補強干渉条件を満足する特定の中心波長を有する光が、ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３の外部に出射される。ここで、第１金属反射層１３１、１３２の反射帯域、及びキャビティ１４１、１４２、１４３の特性によっても、ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定される。
第１金属反射層１３１、１３２は、第１波長領域の光を反射可能な第１金属を含んでもよい。例えば、第１金属は、Ａｌ、Ａｇ、ＡｕまたはＴｉＮなどを含むが、これらに限定されるものではない。第１金属反射層１３１、１３２は、数十ｎｍ程度の厚みに設けられるが、これは単に例示的なものである。具体的な例として、第１金属反射層１３１、１３２は、ほぼ１０ｎｍないし３０ｎｍの厚みを有することができる。
第１金属反射層１３１、１３２間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３は、共振層であり、所定の屈折率を有する誘電物質を含んでもよい。例えば、キャビティ１４１、１４２、１４３は、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含むが、これらに限定されるものではない。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３は、第１波長領域内で相異なる中心波長を有することができる。そのために、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３は、相異なる厚みの第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３を含む。図２には、第２キャビティ１４２が第１キャビティ１４１よりも厚く、第３キャビティ１４３が第２キャビティ１４２よりも厚い場合が例示的に示されている。その場合、第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１、１１２、１１３のうち、第３ユニットフィルタ１１３が最も長い中心波長を有し、第１ユニットフィルタ１１１が最も短い中心波長を有することができる。また、キャビティの厚みによって、一部のユニットフィルタは、複数個の中心波長を有することもできる。
第２フィルタアレイ１２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３それぞれは、第２波長領域内の特定の中心波長を透過させるものであり、互いに離隔されて設けられた２層の第２金属反射層１５１、１５２間にキャビティ１６１、１６２、１６３が設けられたファブリ・ペロー構造を有することができる。ここで、第２金属反射層１５１、１５２の反射帯域、及びキャビティ１６１、１６２、１６３の特性によっても、ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定される。
第２金属反射層１５１、１５２は、第２波長領域の光を反射可能な第２金属を含んでもよい。例えば、第２金属は、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＴｉＮなどを含むが、これらに限定されるものではない。第２金属反射層１５１、１５２は、数十ｎｍ程度の厚みに設けられるが、これは単に例示的なものである。具体的な例として、第２金属反射層１５１、１５２は、ほぼ４０ｎｍないし５０ｎｍの厚みを有することができる。
第２金属反射層１５１、１５２を成す第２金属は、上述の第１金属反射層１３１、１３２を成す第１金属とは異なる金属でもある。例えば、第１金属反射層１３１、１３２がＡｌを含む場合、第２金属反射層１５１、１５２はＣｕを含む。また、例えば、第１金属反射層１３１、１３２がＡｌを含む場合、第２金属反射層１５１、１５２はＡｇを含むこともできる。また、例えば、第１金属反射層１３１、１３２がＡｇを含む場合、第２金属反射層１５１、１５２はＣｕを含み得る。
第２金属反射層１５１、１５２間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３は、共振層であり、所定の屈折率を有する誘電物質を含んでもよい。例えば、キャビティ１６１、１６２、１６３は、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含んでもよい。
第２金属反射層１５１、１５２間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３は、第１金属反射層１３１、１３２間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３と同一な物質を含む。その場合、第２金属反射層１５１、１５２間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３の厚みは、第１金属反射層１３１、１３２間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３の厚みと異なりうる。また、第２金属反射層１５１、１５２間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３は、第１金属反射層１３１、１３２間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３と異なる物質を含むこともできる。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３は、第２波長領域内で相異なる中心波長を有することができる。そのために、第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３は、相異なる厚みの第４、第５及び第６キャビティ１６１、１６２、１６３を含む。図２には、第５キャビティ１６２が第４キャビティ１６１よりも厚く、第６キャビティ１６３が第５キャビティ１６２よりも厚い場合が例示的に示されている。その場合、第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２１、１２２、１２３のうち、第６ユニットフィルタ１２３が最も長い中心波長を有し、第４ユニットフィルタ１２１が最も短い中心波長を有することができる。また、キャビティの厚みによって、一部のユニットフィルタは、複数個の中心波長を有することもできる。
以上のように、第１金属反射層１３１、１３２間にキャビティ１４１、１４２、１４３が設けられた第１フィルタアレイ１１０と、第２金属反射層１５１、１５２間にキャビティ１６１、１６２、１６３が設けられた第２フィルタアレイ１２０とを平面上に配置することにより、第１波長領域と第２波長領域とを含む広帯域（例えば、紫外線から近赤外線までの波長範囲）の特性を有する分光フィルタを具現することができる。
図３Ａは、Ｃｕ反射層間にＴｉＯ２キャビティが設けられたユニットフィルタ１１を示すものである。そして、図３Ｂは、図３Ａに示された構造の上部及び下部にそれぞれＴｉＯ２誘電体層が設けられたユニットフィルタ２１を示すものである。
図４は、図３Ａに示されたユニットフィルタ１１、及び図３Ｂに示されたユニットフィルタ２１についての透過スペクトルを示すものである。図４において、「Ａ」は、図３Ａに示されたユニットフィルタ１１の透過スペクトルを示すものであり、「Ｂ」は、図３Ｂに示されたユニットフィルタ２１の透過スペクトルを示すものである。図４を参照すれば、図３Ｂに示されたユニットフィルタ２１が、図３Ａに示されたユニットフィルタ１１に比べて高い透過率（透過度）を有していることが分かる。
このように、Ｃｕ反射層間にＴｉＯ２キャビティが設けられた構造の上下部にそれぞれＴｉＯ２誘電体層をさらに設けることにより、透過率が向上したユニットフィルタ２１を具現することができる。ここで、ＴｉＯ２誘電体層の厚みは、ユニットフィルタ２１の中心波長によっても調節される。
図５は、他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１２００を概略的に示す断面図である。
図５を参照すれば、第１フィルタアレイ２１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３を含む。そして、第２フィルタアレイ２２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３を含む。
第１フィルタアレイ２１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３それぞれは、互いに離隔された２層の第１金属反射層１３１、１３２と、第１金属反射層１３１、１３２間に設けられるキャビティ１４１、１４２、１４３と、キャビティ１４１、１４２、１４３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第１及び第２誘電体層１７１、１７２とを含む。第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３は、第１波長領域内で相異なる中心波長を有するように、相異なる厚みの第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３を含む。第１金属反射層１３１、１３２、並びに第１、第２及び第３キャビティ１４１、１４２、１４３については、前述の通りである。
第１誘電体層１７１は、第１金属反射層１３１の下部に設けられ、第２誘電体層１７２は、第１金属反射層１３２の上部に設けられる。ここで、第１及び第２誘電体層１７１、１７２は、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３の透過率を向上させるためのものである。第１及び第２誘電体層１７１、１７２は、単層構造を有することができる。第１及び第２誘電体層１７１、１７２それぞれは、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それは例示的なものである。
第１及び第２誘電体層１７１、１７２の厚みは、第１、第２及び第３ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３の中心波長によっても変化する。図５には、ユニットフィルタ２１１、２１２、２１３の中心波長が長くなるにつれて、第１及び第２誘電体層１７１、１７２の厚みが厚くなる場合が例示的に示されている。第１及び第２誘電体層１７１、１７２それぞれの厚みは、ほぼ１０ｎｍないし２００００ｎｍになるが、これに限定されるものではない。
第２フィルタアレイ２２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３それぞれは、互いに離隔された２層の第２金属反射層１５１、１５２と、第２金属反射層１５１、１５２間に設けられるキャビティ１６１、１６２、１６３と、キャビティ１６１、１６２、１６３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第３及び第４誘電体層１８１、１８２とを含む。第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３は、第２波長領域内で相異なる中心波長を有するように、相異なる厚みの第４、第５及び第６キャビティ１６１、１６２、１６３を含む。第２金属反射層１５１、１５２、並びに第４、第５及び第６キャビティ１６１、１６２、１６３については、前述の通りである。
第３誘電体層１８１は、第２金属反射層１５１の下部に設けられ、第４誘電体層１８２は、第２金属反射層１５２の上部に設けられる。ここで、第３及び第４誘電体層１８１、１８２は、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の透過率を向上させるためのものである。第３及び第４誘電体層１８１、１８２は、単層構造を有することができる。第３及び第４誘電体層１８１、１８２それぞれは、上述の第１及び第２誘電体層１７１、１７２と同様に、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
第３及び第４誘電体層１８１、１８２の厚みは、第４、第５及び第６ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の中心波長によっても変化する。図５には、ユニットフィルタ２２１、２２２、２２３の中心波長が長くなるにつれて、第３及び第４誘電体層１８１、１８２の厚みが厚くなる場合が例示的に示されている。第３及び第４誘電体層１８１、１８２それぞれの厚みは、ほぼ１０ｎｍないし２００００ｎｍになるが、これに限定されるものではない。
図６は、図５に示された分光フィルタ１２００の透過スペクトルを示す図である。ここで、第１金属反射層１３１、１３２及び第２金属反射層１５１、１５２は、それぞれＡｌ及びＣｕで形成し、キャビティ１４１、１４２、１４３、１６１、１６２、１６３は、ＴｉＯ２で形成した。そして、第１、第２、第３及び第４誘電体層１７１、１７２、１８１、１８２は、いずれもＴｉＯ２で形成した。図６において、「Ｃ１」は、第１フィルタアレイ２１０の透過スペクトルを示すものであり、「Ｃ２」は、第２フィルタアレイ２２０の透過スペクトルを示すものである。
図７は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１３００を概略的に示す断面図である。
図７を参照すれば、第１フィルタアレイ３１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。そして、第２フィルタアレイ３２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。
図７には、便宜上、第１フィルタアレイ３１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ３１５）を含み、第２フィルタアレイ３２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ３２５）を含む場合が例示的に示されている。第１及び第２フィルタアレイ３１０、３２０それぞれが複数のユニットフィルタを含む場合には、複数のユニットフィルタは、相異なる厚みのキャビティを含む。
第１フィルタアレイ３１０を構成する第１ユニットフィルタ３１５は、互いに離隔された２層の第１金属反射層１３１、１３２と、第１金属反射層１３１、１３２間に設けられる第１キャビティ１４５と、第１キャビティ１４５の下部及び上部にそれぞれ設けられる第１及び第２誘電体層３７１、３７２とを含む。
第１誘電体層３７１は、第１金属反射層１３１の下部に設けられ、第２誘電体層３７２は、第１金属反射層１３２の上部に設けられる。第１及び第２誘電体層３７１、３７２は、それぞれチタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
第１誘電体層３７１は、単層構造を有することができる。しかし、これに限定されるものではなく、第１誘電体層３７１は、多層構造を有することもできる。第２誘電体層３７２は、多層構造を有することができる。例えば、第２誘電体層３７２は、相異なる第１及び第２物質層３７２ａ、３７２ｂが交互に積層された構造を有することができる。ここで、第２誘電体層３７２を構成する物質層の厚み及び層数は、第１ユニットフィルタ３１５の中心波長によっても調節される。第２誘電体層３７２は、相異なる３層以上の物質層を含むこともできる。
第２フィルタアレイ３２０を構成する第２ユニットフィルタ３２５は、互いに離隔された２層の第２金属反射層１５１、１５２と、第２金属反射層１５１、１５２間に設けられる第２キャビティ１６５と、第２キャビティ１６５の下部及び上部にそれぞれ設けられる第３及び第４誘電体層３８１、３８２とを含む。
第３誘電体層３８１は、第２金属反射層１５１の下部に設けられ、第４誘電体層３８２は、第２金属反射層１５２の上部に設けられる。第３及び第４誘電体層３８１、３８２は、第１及び第２誘電体層３７１、３７２と同様に、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
第３誘電体層３８１は、単層構造または多層構造を有することができる。第４誘電体層３８２は、多層構造を有することができる。例えば、第４誘電体層３８２は、相異なる第１及び第２物質層３８２ａ、３８２ｂが交互に積層された構造を有することができる。ここで、第４誘電体層３８２を構成する物質層の厚み及び層数は、第２ユニットフィルタ３２５の中心波長によっても調節される。第４誘電体層３８２は、相異なる３層以上の物質層を含むこともできる。
図８は、図７に示された分光フィルタ１３００の透過スペクトルを示す図である。図８には、図７に示された分光フィルタ１３００において、第１フィルタアレイ３１０が相異なる中心波長を有する７個のユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ３２０が相異なる中心波長を有する９個のユニットフィルタを含む場合の透過スペクトルが示されている。
第１金属反射層１３１、１３２及び第２金属反射層１５１、１５２は、それぞれＡｌ及びＣｕで形成し、キャビティ１４５、１６５は、ＴｉＯ２とＳｉＮとの多層膜で形成した。そして、第１及び第３誘電体層３７１、３８１は、それぞれＳｉＮで形成し、第２及び第４誘電体層３７２、３８２は、それぞれＴｉＯ２とＳｉＮとの多層膜で形成した。図８において、「Ｄ１」は、第１フィルタアレイ３１０の透過スペクトルを示すものであり、「Ｄ２」は、第２フィルタアレイ３２０の透過スペクトルを示す。図８を参照すれば、分光フィルタ１３００が広帯域特性及び高い透過率を実現可能であることが分かる。
図９は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１４００を概略的に示す断面図である。図９には、便宜上、第１フィルタアレイ４１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ４１５）を含み、第２フィルタアレイ４２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ４２５）を含む場合が例示的に示されている。
第１フィルタアレイ４１０を構成する第１ユニットフィルタ４１５は、互いに離隔された３層の第１金属反射層４３１、４３２、４３３と、第１金属反射層４３１、４３２、４３３間に設けられる２個の第１キャビティ４４１、４４２とを含み得る。
第１金属反射層４３１、４３２、４３３は、第１波長領域の光を反射可能な第１金属を含んでもよい。第１キャビティ４４１、４４２は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物のような誘電物質を含んでもよい。
第２フィルタアレイ４２０を構成する第２ユニットフィルタ４２５は、互いに離隔された３層の第２金属反射層４５１、４５２、４５３と、第２金属反射層４５１、４５２、４５３間に設けられる２個の第２キャビティ４６１、４６２とを含む。
第２金属反射層４５１、４５２、４５３は、第２波長領域の光を反射可能な第２金属を含んでもよい。第２キャビティ４６１、４６２は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物のような誘電物質を含んでもよい。
以上、第１ユニットフィルタ４１５が２個のキャビティ４４１、４４２を含み、第２ユニットフィルタ４２５が２個のキャビティ４６１、４６２を含む場合説明をしたが、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５それぞれが３個以上のキャビティを含むことも可能である。また、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５の両方がマルチキャビティ構造を有する場合について説明したが、第１及び第２ユニットフィルタ４１５、４２５のうち１つは、シングルキャビティ構造を有し、他の１つは、マルチキャビティ構造を有することもできる。
図１０は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１５００を概略的に示す断面図である。図１０には、便宜上、第１フィルタアレイ５１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ５１５）を含み、第２フィルタアレイ５２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ５２５）を含む場合が例示的に示されている。
図１０を参照すれば、第１フィルタアレイ５１０を構成する第１ユニットフィルタ５１５は、互いに離隔された３層の第１金属反射層４３１、４３２、４３３と、第１金属反射層４３１、４３２、４３３間に設けられる２個の第１キャビティ４４１、４４２と、第１キャビティ４４１、４４２の下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層５７１、５７２とを含む。第１金属反射層４３１、４３２、４３３及び第１キャビティ４４１、４４２については、前述の通りである。
第１誘電体層５７１は、第１金属反射層４３１の下部に設けられ、第２誘電体層５７２は、第１金属反射層４３３の上部に設けられる。ここで、第１及び第２誘電体層５７１、５７２は、透過率を向上させるためのものであり、単層または多層の構造を有することができる。第１及び第２誘電体層５７１、５７２は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
第２フィルタアレイ５２０を構成する第２ユニットフィルタ５２５は、互いに離隔された３層の第２金属反射層４５１、４５２、４５３と、第２金属反射層４５１、４５２、４５３間に設けられる２個の第２キャビティ４６１、４６２と、第２キャビティ４６１、４６２の下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層５８１、５８２とを含む。第２金属反射層４５１、４５２、４５３及び第２キャビティ４６１、４６２については、前述の通りである。
第３誘電体層５８１は、第２金属反射層４５１の下部に設けられ、第４誘電体層５８２は、第２金属反射層４５３の上部に設けられる。ここで、第３及び第４誘電体層５８１、５８２は、単層または多層の構造を有することができ、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
図１１は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１６００を概略的に示す断面図である。
図１１を参照すれば、第１フィルタアレイ６１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ６２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。図１１には、第１フィルタアレイ６１０が第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３を含み、第２フィルタアレイ６２０が第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３を含む場合が例示的に示されている。
第１フィルタアレイ６１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３それぞれは、互いに離隔されて設けられた２層の第１金属反射層６３１、６３２と、第１金属反射層６３１、６３２間に設けられるキャビティ６４１、６４２、６４３とを含む。第１金属反射層６３１、６３２については、前述の通りであるので、説明を省略する。
第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３は、第１波長領域内で相異なる中心波長を有することができる。そのために、第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３は、相異なる有効屈折率（effective refractive index）を有する第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３を含む。第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３それぞれは、第１物質層と、該第１物質層の内部に配置され、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１層の第２物質層とを含む。
図１１には、第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３それぞれが、第１物質層と、該第１物質層の内部に第１金属反射層６３１に垂直に互いに並んで配置される複数の第２物質層とを含む場合が例示的に示されている。ここで、第１及び第２物質層それぞれは、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物などを含んでもよい。具体的な例として、第１物質層は、シリコン酸化物を含み、第２物質層は、チタン酸化物を含み得る。
第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３は、第２物質層の幅を調節することにより、有効屈折率を変化させることができる。図１１には、第２物質層が第１キャビティ６４１から第３キャビティ６４３へ行くほど広い幅を有するように設けられた場合が例示的に示されている。その場合、第１、第２及び第３キャビティ６４１、６４２、６４３のうち、第３キャビティ６４３が最も高い有効屈折率を有し、第１キャビティ６４１は最も低い有効屈折率を有し得る。第１、第２及び第３ユニットフィルタ６１１、６１２、６１３のうち、第３ユニットフィルタ６１３が最も長い中心波長を有し、第１ユニットフィルタ６１１が最も短い中心波長を有することができる。また、キャビティの厚みまたは有効屈折率によって、一部のユニットフィルタは、複数個の中心波長を有することもできる。
以上、複数の第２物質層が第１金属反射層６３１に垂直に配列される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の第２物質層は、第１金属反射層６３１に並んで配列されることも可能である。
第２フィルタアレイ６２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３それぞれは、互いに離隔されて設けられた２層の第２金属反射層６５１、６５２と、第２金属反射層６５１、６５２間に設けられるキャビティ６６１、６６２、６６３とを含む。第２金属反射層６５１、６５２については、前述の通りであるので、これについての説明を省略する。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３は、第２波長領域内で相異なる中心波長を有することができる。そのために、第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３は、相異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３を含む。第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３それぞれは、第１物質層と、該第１物質層の内部に配置され、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１層の第２物質層とを含む。
図１１には、第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３それぞれが、第１物質層と、該第１物質層の内部に第２金属反射層６５１に垂直に互いに並んで配置される複数の第２物質層とを含む場合が例示的に示されている。ここで、第１及び第２物質層それぞれは、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物などを含み得る。
第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３は、第２物質層の幅を調節することにより、有効屈折率を変化させることができる。図１１には、第２物質層が第４キャビティ６６１から第６キャビティ６６３へ行くほど広い幅を有するように設けられた場合が例示的に示されている。この場合、第４、第５及び第６キャビティ６６１、６６２、６６３のうち、第６キャビティ６６３が最も高い有効屈折率を有し、第４キャビティ６６１は最も低い有効屈折率を有し得る。第４、第５及び第６ユニットフィルタ６２１、６２２、６２３のうち、第６ユニットフィルタ６２３が最も長い中心波長を有し、第４ユニットフィルタ６２１が最も短い中心波長を有することができる。また、キャビティの厚みまたは有効屈折率によって、一部のユニットフィルタは、複数個の中心波長を有することもできる。
以上、第１フィルタアレイ６１０及び第２フィルタアレイ６２０の両方がシングルキャビティ構造を有する場合を例示的に説明した。しかし、第１フィルタアレイ６１０及び第２フィルタアレイ６２０の両方がマルチキャビティ構造を有することもできる。また、第１フィルタアレイ６１０及び第２フィルタアレイ６２０のうち１つは、シングルキャビティ構造を有し、他の１つは、マルチキャビティ構造を有することもできる。
図１２は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１７００を概略的に示す断面図である。図１２に示された分光フィルタ１７００は、キャビティがエッチング停止層をさらに含むことを除いては、図１１に示された分光フィルタ１６００と同様である。
第１フィルタアレイ７１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ７１１、７１２、７１３は、相異なる有効屈折率を有する第１、第２及び第３キャビティ７４１、７４２、７４３を含む。ここで、第１、第２及び第３キャビティ７４１、７４２、７４３それぞれは、第１金属反射層６３１に設けられるエッチング停止層７４０ａと、エッチング停止層７４０ａに設けられる第１物質層と、該第１物質層の内部に配置される少なくとも１層の第２物質層とを含む。ここで、エッチング停止層７４０ａは、キャビティの形成のためのパターニング工程をより容易にする役割を担う。エッチング停止層７４０ａは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物またはハフニウム酸化物などを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
第２フィルタアレイ７２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ７２１、７２２、７２３は、相異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ７６１、７６２、７６３を含む。ここで、第４、第５及び第６キャビティ７６１、７６２、７６３それぞれは、第２金属反射層６５１に設けられるエッチング停止層７６０ａと、エッチング停止層７６０ａに設けられる第１物質層と、該第１物質層の内部に配置される少なくとも１層の第２物質層とを含む。
図１３は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１８００を概略的に示す断面図である。図１３に示された分光フィルタ１８００は、第１フィルタアレイ８１０の下部及び上部に第１及び第２誘電体層８７１、８７２が設けられ、第２フィルタアレイ８２０の下部及び上部に第３及び第４誘電体層８８１、８８２が設けられたことを除いては、図１２に示された分光フィルタ１７００と同様である。
図１３を参照すれば、第１フィルタアレイ８１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３は、それぞれ互いに離隔された２層の第１金属反射層６３１、６３２と、第１金属反射層６３１、６３２間に設けられるキャビティ８４１、８４２、８４３と、キャビティ８４１、８４２、８４３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第１及び第２誘電体層８７１、８７２とを含む。第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３は、第１波長領域内で相異なる中心波長を有するように、相異なる有効屈折率を有する第１、第２及び第３キャビティ８４１、８４２、８４３を含む。
第１誘電体層８７１は、第１金属反射層６３１の下部に設けられ、第２誘電体層８７２は、第１金属反射層６３２の上部に設けられる。ここで、第１及び第２誘電体層８７１、８７２は、第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３の透過率を向上させるためのものである。
第１及び第２誘電体層８７１、８７２それぞれは、第１物質層と、該第１物質層の内部に配置され、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１層の第２物質層とを含む。第１及び第２物質層は、例えば、チタン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物または高屈折ポリマーなどを含み得るが、これらに限定されるものではない。第１、第２及び第３ユニットフィルタ８１１、８１２、８１３の中心波長によって、第２物質層の幅を変化させることにより、第１及び第２誘電体層８７１、８７２の有効屈折率を調節することができる。第１及び第２誘電体層８７１、８７２は、それぞれエッチング停止層をさらに含んでもよい。
第２フィルタアレイ８２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ８２１、８２２、８２３は、それぞれ互いに離隔された２層の第２金属反射層６５１、６５２と、第２金属反射層６５１、６５２間に設けられるキャビティ８６１、８６２、８６３と、キャビティ８６１、８６２、８６３の下部及び上部にそれぞれ設けられる第３及び第４誘電体層８８１、８８２とを含む。第４、第５及び第６ユニットフィルタ８２１、８２２、８２３は、第２波長領域内で相異なる中心波長を有するように、相異なる有効屈折率を有する第４、第５及び第６キャビティ８６１、８６２、８６３を含む。
第３誘電体層８８１は、第２金属反射層６５１の下部に設けられ、第４誘電体層８２２は、第２金属反射層６５２の上部に設けられる。第３及び第４誘電体層８８１、８８２それぞれは、第１物質層と、該第１物質層の内部に配置され、第１物質層と異なる屈折率を有する少なくとも１層の第２物質層とを含む。ここで、第４、第５及び第６ユニットフィルタ８２１、８２２、８２３の中心波長によって、第２物質層の幅を変化させることにより、第３及び第４誘電体層８８１、８８２の有効屈折率を調節することができる。第３及び第４誘電体層８８１、８８２は、それぞれエッチング停止層をさらに含んでもよい。
図１４は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ１９００を概略的に示す断面図である。
図１４を参照すれば、第１フィルタアレイ９１０は、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ９２０は、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つのユニットフィルタを含む。図１４には、第１フィルタアレイ９１０が、第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３を含み、第２フィルタアレイ９２０が、第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３を含む場合が例示的に示されている。
第１波長領域は、第２波長領域よりも短い波長領域になる。例えば、第１波長領域は、ほぼ２５０ｎｍないし６００ｎｍの範囲を含むことができ、第２波長領域は、ほぼ６００ｎｍないし１１００ｎｍの範囲を含むことができる。しかし、これは単に例示的なものであり、設計条件によって、第１及び第２波長領域は多様に変形可能である。代替的には、第１波長領域が第２波長領域よりも長い波長領域になることもできる。
第１フィルタアレイ９１０を構成する第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３それぞれは、第１波長領域内の特定の中心波長を透過させるものであり、互いに離隔されて設けられた２層の金属反射層９３１、９３２間にキャビティ９４１、９４２、９４３が設けられたファブリ・ペロー構造を有することができる。
光が金属反射層９３１、９３２を透過し、キャビティ９４１、９４２、９４３に入射されれば、当該光は、金属反射層９３１、９３２間でキャビティ９４１、９４２、９４３の内部を往復することになり、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こすことになる。そして、補強干渉条件を満足する特定の中心波長を有する光が、ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３の外部に出射される。ここで、金属反射層９３１、９３２の反射帯域、及びキャビティ９４１、９４２、９４３の特性によっても、ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定される。
金属反射層９３１、９３２は、第１波長領域の光を反射可能な所定の金属を含む。第１波長領域が第２波長領域よりも短い波長領域である場合に、金属反射層９３１、９３２は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、ＡｕまたはＴｉＮなどを含む。一方、第１波長領域が第２波長領域よりも長い波長領域である場合に、金属反射層９３１、９３２は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＴｉＮなどを含む。しかし、それは単に例示的なものである。金属反射層９３１、９３２は、数十ｎｍ程度の厚みに設けられるが、それに限定されるものではない。
金属反射層９３１、９３２間に設けられるキャビティ９４１、９４２、９４３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはチタン酸化物を含み得るが、これらに限定されるものではない。第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３は、第１波長領域内で相異なる中心波長を有することができる。そのために、第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３は、相異なる厚みの第１、第２及び第３キャビティ９４１、９４２、９４３を含む。一方、図示していないが、第１、第２及び第３ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３が、相異なる有効屈折率を有するキャビティを含むことにより、相異なる中心波長を有することもできる。
第２フィルタアレイ９２０を構成する第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３それぞれは、第２波長領域内の特定の中心波長を透過させるものであり、互いに離隔されて設けられた２層のブラッグ反射層９５１、９５２間にキャビティ９６１、９６２、９６３が設けられたファブリ・ペロー構造を有することができる。
光がブラッグ反射層９５１、９５２を透過し、キャビティ９６１、９６２、９６３に入射されれば、当該光は、ブラッグ反射層９５１、９５２間でキャビティ９６１、９６２、９６３の内部を往復することになり、その過程で補強干渉と相殺干渉とを起こすことになる。そして、補強干渉条件を満足する特定の中心波長を有する光が、ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３の外部に出射される。ここで、ブラッグ反射層９５１、９５２の反射帯域、及びキャビティ９６１、９６２、９６３の特性によっても、ユニットフィルタ９１１、９１２、９１３を通過する光の波長帯域及び中心波長が決定される。
ブラッグ反射層９５１、９５２は、分布ブラッグ反射器（DBR; Distributed Bragg Reflector）にもなる。ブラッグ反射層９５１、９５２は、それぞれ、相異なる屈折率を有する少なくとも１層の第１物質層９５１ａ、９５２ａと、少なくとも１層の第２物質層９５１ｂ、９５２ｂとが交互に積層された構造を有することができる。第１物質層９５１ａ、９５２ａまたは第２物質層９５１ｂ、９５２ｂは、例えば、シリコン酸化物、チタン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンを含み得るが、これは単に例示的なものである。
ブラッグ反射層９５１、９５２を構成する第１物質層９５１ａ、９５２ａ及び第２物質層９５１ｂ、９５２ｂのうちいずれか１層が、例えば、第１波長領域の光（例えば、短波長の光）を吸収可能な物質（例えば、シリコンなど）を含む場合には、第１波長領域の光が第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３を透過することを防止することができる。
ブラッグ反射層９５１、９５２間に設けられるキャビティ９６１、９６２、９６３は、例えば、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ハフニウム酸化物またはチタン酸化物を含み得るが、これらに限定されるものではない。
第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３は、第２波長領域内で相異なる中心波長を有することができる。そのために、第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３は、相異なる厚みの第４、第５及び第６キャビティ９６１、９６２、９６３を含む。一方、図示していないが、第４、第５及び第６ユニットフィルタ９２１、９２２、９２３が、相異なる有効屈折率を有するキャビティを含むことにより、相異なる中心波長を有することもできる。
以上のように、金属反射層９３１、９３２間にキャビティ９４１、９４２、９４３が設けられた第１フィルタアレイ９１０と、ブラッグ反射層９５１、９５２間にキャビティ９６１、９６２、９６３が設けられた第２フィルタアレイ９２０とを平面上に配置することにより、第１波長領域と第２波長領域とを含む広帯域の特性を有する分光フィルタを具現することができる。
図１５は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ２０００を概略的に示す断面図である。図１５には、便宜上、第１フィルタアレイ１０１０が１つのユニットフィルタ（第１ユニットフィルタ１０１５）を含み、第２フィルタアレイ１０２０が１つのユニットフィルタ（第２ユニットフィルタ１０２５）を含む場合が例示的に示されている。
図１５を参照すれば、第１フィルタアレイ１０１０を構成する第１ユニットフィルタ１０１５は、互いに離隔された２層の金属反射層１０３１、１０３２と、金属反射層１０３１、１０３２間に設けられる第１キャビティ１０４５とを含む。金属反射層１０３１、１０３２及び第１キャビティ１０４５については、前述の通りである。
第２フィルタアレイ１０２０を構成する第２ユニットフィルタ１０２５は、マルチキャビティ構造を有している。具体的には、第２ユニットフィルタ１０２５は、互いに離隔された３層のブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３と、ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３間に設けられる２個の第２キャビティ１０６１、１０６２とを含む。ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３及び第２キャビティ１０６１、１０６２については、前述の通りである。各ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３を構成する第１及び第２物質層の層数は、多様に変形可能である。図１５には、第２ユニットフィルタ１０２５が２個のキャビティ１０６１、１０６２を含む場合が示されているが、本発明はこれに限定されず、第２ユニットフィルタ１０２５は、３個以上のキャビティを含むこともできる。
図１６は、図１５に示された分光フィルタ２０００の透過スペクトルを示すものである。図１６には、図１５に示された分光フィルタ２０００において、第１フィルタアレイ１０１０が相異なる中心波長を有する４個のユニットフィルタを含み、第２フィルタアレイ１０２０が相異なる中心波長を有する４個のユニットフィルタを含む場合の透過スペクトルが示されている。
第１フィルタアレイ１０１０において、金属反射層１０３１、１０３２は、Ａｌで形成し、キャビティ１０４５は、ＴｉＯ２とＳｉＮとの多層膜で形成した。そして、第２フィルタアレイ１０２０において、ブラッグ反射層１０５１、１０５２、１０５３は、Ｓｉ及びＳｉＯ２で形成し、キャビティ１０６１、１０６２は、ＳｉＯ２で形成した。図１６において、「Ｓ１」は、第１フィルタアレイ１０１０の透過スペクトルを示すものであり、「Ｓ２」は、第２フィルタアレイ１０２０の透過スペクトルを示すものである。
以上、第１ユニットフィルタ１０１５がシングルキャビティ構造を有し、第２ユニットフィルタ１０２５がマルチキャビティ構造を有する場合について説明した。しかし、第１ユニットフィルタ１０１５がマルチキャビティ構造を有し、第２ユニットフィルタ１０２５がシングルキャビティ構造を有することも可能である。また、第１及び第２ユニットフィルタ１０１５、１０２５の両方がマルチキャビティ構造を有することもできる。
図１７は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ２１００を概略的に示す断面図である。
図１７を参照すれば、分光フィルタ２１００は、第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０と、第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０に設けられるマイクロレンズアレイ１１５０とを含む。第１フィルタアレイ１１１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３を含み、第２フィルタアレイ１１２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１１２１、１１２２、１１２３を含む。
第１フィルタアレイ１１１０は、上述の第１フィルタアレイ１１０ないし１０１０のうちいずれか１つを含み、第２フィルタアレイ１１２０は、上述の第２フィルタアレイ１２０ないし１０２０のうちいずれか１つを含む。第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０についての説明は省略する。
第１及び第２フィルタアレイ１１１０、１１２０の上部には、複数のマイクロレンズ１１５０ａを含むマイクロレンズアレイ１１５０が設けられる。マイクロレンズ１１５０ａは、外部の光を、対応するユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３に集束させて入射させる役割を行う。
図１７には、マイクロレンズ１１５０ａがユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３に一対一対応するように設けられた場合が例示的に示されている。しかし、それは例示的なものであり、１つのマイクロレンズ１１５０ａに対応して複数のユニットフィルタ１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３が設けられることも可能である。
上述の実施形態に係る分光フィルタは、イメージセンサ１０００（図１）に設けられ、イメージセンサ１０００の画素アレイ４１００は、分光フィルタを透過した光を受光し、電気的な映像信号に変換して出力することができる。そして、画素アレイ４１００から出力される映像信号は、プロセッサ４２００によりイメージ処理が遂行されて出力される。ここで、画素アレイ４１００は、分光フィルタの複数のユニットフィルタに対応するように設けられてもよい。画素アレイ４１００は、複数のユニットフィルタと一対一対応するように設けられる。しかし、これに限定されるものではなく、２個以上の画素が１つのユニットフィルタに対応して設けられることも可能である。
図１８は、図１のイメージセンサ１０００に適用可能な分光フィルタ９１００の例示的な平面図である。
図１８を参照すれば、分光フィルタ９１００は、二次元状に配列される複数のフィルタグループ９１１０を含む。ここで、各フィルタグループ９１１０は、４×４アレイ形態に配列される１６個のユニットフィルタＦ１ないしＦ１６を含む。
第１及び第２ユニットフィルタＦ１、Ｆ２は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第３ないし第５ユニットフィルタＦ３ないしＦ５は、青色光領域の中心波長Ｂ１ないしＢ３を有する。第６ないし第１１ユニットフィルタＦ６ないしＦ１１は、緑色光領域の中心波長Ｇ１ないしＧ６を有し、第１２ないし第１４ユニットフィルタＦ１２ないしＦ１４は、赤色光領域の中心波長Ｒ１ないしＲ３を有する。そして、第１５及び第１６ユニットフィルタＦ１５、Ｆ１６は、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１、ＮＩＲ２を有する。
図１９は、図１のイメージセンサに適用可能な分光フィルタ９１００の他の例示的な平面図である。図１９には、便宜上、１つのフィルタグループ９１２０についての平面図が示されている。
図１９を参照すれば、各フィルタグループ９１２０は、３×３アレイ形態に配列される９個のユニットフィルタＦ１ないしＦ９を含む。ここで、第１及び第２ユニットフィルタＦ１、Ｆ２は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第４、第５及び第７ユニットフィルタＦ４、Ｆ５、Ｆ７は、青色光領域の中心波長Ｂ１ないしＢ３を有する。第３及び第６ユニットフィルタＦ３、Ｆ６は、緑色光領域の中心波長Ｇ１、Ｇ２を有し、第８及び第９ユニットフィルタＦ８、Ｆ９は、赤色光領域の中心波長Ｒ１、Ｒ２を有する。
図２０は、図１のイメージセンサに適用可能な分光フィルタ９１００のさらに他の例示的な平面図である。図２０には、便宜上、１つのフィルタグループ９１３０についての平面図が示されている。
図２０を参照すれば、各フィルタグループ９１３０は、５×５アレイ形態に配列される２５個のユニットフィルタＦ１ないしＦ２５を含む。ここで、第１ないし第３ユニットフィルタＦ１ないしＦ３は、紫外線領域の中心波長ＵＶ１ないしＵＶ３を有し、第６、第７、第８、第１１及び第１２ユニットフィルタＦ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ１１、Ｆ１２は、青色光領域の中心波長Ｂ１ないしＢ５を有する。第４、第５及び第９ユニットフィルタＦ４、Ｆ５、Ｆ９は、緑色光領域の中心波長Ｇ１ないしＧ３を有し、第１０、第１３、第１４、第１５、第１８及び第１９ユニットフィルタＦ１０、Ｆ１３、Ｆ１４、Ｆ１５、Ｆ１８、Ｆ１９は、赤色光領域の中心波長Ｒ１ないしＲ６を有する。そして、第２０、第２３、第２４及び第２５ユニットフィルタＦ２０、Ｆ２３、Ｆ２４、Ｆ２５は、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１ないしＮＩＲ４を有する。
以下、イメージセンサ１０００の画素アレイから出力される映像信号のイメージ処理方法について説明する。
図２１は、例示的な実施形態に係るイメージセンサ１０００の画素アレイ４１１０を例示的に示す平面図である。
図２１を参照すれば、画素アレイ４１１０は、二次元的に配列された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６を含む。図２１には、１６個の画素Ｐ１ないしＰ１６が４×４アレイ形態に配列された場合が例示的に示されている。図２１には、第１ないし第１６画素Ｐ１ないしＰ１６が紫外線領域から近赤外線領域までの映像信号を出力させる場合が例示的に示されているが、それは例示的なものである。ここで、複数のユニットフィルタは、その中心波長が互いに隣接するように配置されるが、それに限定されるものではない。
第１及び第２画素Ｐ１、Ｐ２は、紫外線領域の映像信号を出力する紫外線画素にもなる。その場合、第１及び第２画素Ｐ１、Ｐ２に対応するユニットフィルタは、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有することができる。第３ないし第５画素Ｐ３ないしＰ５は、青色光領域の映像信号を出力する青色画素にもなる。その場合、第３ないし第５画素Ｐ３ないしＰ５に対応するユニットフィルタは、青色光領域の中心波長Ｂ１ないしＢ３を有することができる。
第６ないし第１１画素Ｐ６ないしＰ１１は、緑色光領域の映像信号を出力する緑色画素にもなる。その場合、第６ないし第１１画素Ｐ６ないしＰ１１に対応するユニットフィルタは、緑色光領域の中心波長Ｇ１ないしＧ６を有することができる。第１２ないし第１４画素Ｐ１２ないしＰ１４は、赤色光領域の映像信号を出力する赤色画素にもなる。その場合、第１２ないし第１４画素Ｐ１２ないしＰ１４に対応するユニットフィルタは、赤色光領域の中心波長Ｒ１ないしＲ３を有することができる。そして、第１５及び第１６画素Ｐ１５、Ｐ１６は、近赤外線領域の映像信号を出力する近赤外線画素にもなる。その場合、第１５及び第１６画素Ｐ１５、Ｐ１６に対応するユニットフィルタは、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１、ＮＩＲ２を有することができる。
図２１に示された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６は、分光フィルタのユニットフィルタを透過した光を受光した後、それを電気的な映像信号に変換して出力することができる。その場合、プロセッサ４２００（図１）は、複数の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される映像信号それぞれを、独立してイメージ処理を遂行して出力させることができる。そのように、複数の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される映像信号それぞれを、独立してイメージ処理を遂行することにより、高い解像度を有する分光イメージが得られる。
図２２には、図２１に示された画素アレイ４１１０において、プロセッサ４２００が複数の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される映像信号それぞれを、独立してイメージ処理を遂行して得られた結果が示されている。図２２を参照すれば、１６個の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力された１６個の映像信号それぞれが、プロセッサ４２００により独立してイメージ処理が遂行されることにより、１６個の透過スペクトルが出力される。
以下、プロセッサ４２００が画素区間化（pixel binning）技術を利用してイメージ処理を遂行する方法を説明する。画素区間化技術を利用したイメージ処理方法は、プロセッサ４２００が、隣接した２つ以上の画素から出力される２つ以上の映像信号を１つにし、イメージ処理を遂行する方法をいう。例えば、画素アレイが、複数の青色画素、複数の緑色画素、及び複数の赤色画素を含む場合に、プロセッサ４２００は、青色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行し、緑色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行し、赤色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することができる。
画素アレイが複数の紫外線（ＵＶ）画素をさらに含む場合に、プロセッサ４２００は、紫外線画素から出力される紫外線映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することができる。そして、画素アレイ４１１０が複数の近赤外線（ＮＩＲ）画素をさらに含む場合に、プロセッサ４２００は、近赤外線画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することができる。また、プロセッサ４２００は、隣接する相異なる波長領域の画素から出力される映像信号を合わせ、イメージ処理を遂行することもできる。
図２３は、他の例示的な実施形態に係るイメージ処理方法を説明するための図面である。図２３を参照すれば、画素アレイ４１１０は、二次元的に配列された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６を含む。図２３に示された画素Ｐ１ないしＰ１６は、図２１に示された画素Ｐ１ないしＰ１６と同様であるので、これについての説明は省略する。
図２３に示された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６は、分光フィルタのユニットフィルタを透過した光を受光した後、それを電気的な映像信号に変換して出力することができる。その場合、プロセッサ４２００（図１）は、互いに隣接した２つの画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される２つの映像信号を１つにし、イメージ処理を遂行することができる。ここで、１つにしてイメージ処理が遂行される２つの画素Ｐ１ないしＰ１６に対応するユニットフィルタは、中心波長が互いに隣接するように配置可能である。
図２３に示されたように、プロセッサ４２００が、互いに隣接した２つの画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される２つの映像信号を１つにし、イメージ処理を遂行する場合には、１６個の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力された１６個の映像信号は、プロセッサ４２００により８個の映像信号としてイメージ処理が行われた後に出力される。このように、１つにしてイメージ処理が行われる２つの画素Ｐ１ないしＰ１６に対応するユニットフィルタが、中心波長が互いに隣接するように配置されることにより、高い信号強度を有する８個の透過スペクトルが出力可能である。
図２４は、さらに他の例示的な実施形態に係るイメージ処理方法を説明するための図面である。
図２４を参照すれば、画素アレイ４１１０は、二次元的に配列された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６を含む。図２４に示された画素Ｐ１ないしＰ１６は、図２１に示された画素Ｐ１ないしＰ１６と同様であるので、これについての説明は省略する。
図２４に示された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６は、分光フィルタのユニットフィルタを透過した光を受光した後、それを電気的な映像信号に変換して出力することができる。その場合、プロセッサ４２００（図１）は、互いに隣接した４個の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される４個の映像信号を１つにし、イメージ処理を遂行することができる。ここで、１つにしてイメージ処理が遂行される４個の画素Ｐ１ないしＰ１６に対応するユニットフィルタは、中心波長が互いに隣接するように配置可能である。
図２４に示されたように、プロセッサ４２００が、互いに隣接した４個の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される４個の映像信号を１つにし、イメージ処理を遂行する場合には、１６個の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力された１６個の映像信号は、プロセッサ４２００により６個の映像信号としてイメージ処理が遂行された後に出力される。このように、１つにしてイメージ処理が遂行される４個の画素Ｐ１ないしＰ１６に対応するユニットフィルタが、中心波長が互いに隣接するように配置されることにより、高い信号強度を有する６個の透過スペクトルが出力可能である。
以上、１つにしてイメージ処理が遂行される画素Ｐ１ないしＰ１６の個数が２個または４個である場合が例示的に説明したが、その他にも多様な個数の画素Ｐ１ないしＰ１６が１つにしてイメージ処理が遂行可能である。
画素アレイ４１１０から出力された映像信号についてのイメージ処理において、プロセッサ４２００は、映像信号の和または差を利用して、イメージ処理を遂行することができる。その場合、映像信号のうち少なくとも１つに、特定の波長領域による加重値が適用される。しかし、これに限定されるものではなく、映像信号に、特定の波長領域による加重値が適用されなくてもよい。また、プロセッサ４２００は、上述のイメージ処理以外にも、さらに、画素アレイ４１１０から出力された映像信号に、それぞれについてのスペクトル情報も処理して出力させることもできる。
図２５は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ２２００を概略的に示す断面図である。
図２５を参照すれば、分光フィルタ２２００は、第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０と、カラーフィルタアレイ１２３０とを含む。ここで、第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０と、カラーフィルタアレイ１２３０は、実質的に同一平面上に設けられる。
第１フィルタアレイ１２１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１２１１、１２１２、１２１３を含み、第２フィルタアレイ１２２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１２２１、１２２２、１２２３を含む。第１フィルタアレイ１２１０は、上述の第１フィルタアレイ１１０ないし１０１０のうちいずれか１つであり、第２フィルタアレイ１２２０は、上述の第２フィルタアレイ１２０ないし１０２０のうちいずれか１つであり得る。第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０についての説明は省略する。
カラーフィルタアレイ１２３０は、例えば、赤色カラーフィルタ１２３１、緑色カラーフィルタ１２３２及び青色カラーフィルタ１２３３を含んでもよい。ここで、赤色カラーフィルタ１２３１は、ほぼ６００ｎｍないし７００ｎｍの波長帯域を有する赤色光を透過させることができ、緑色カラーフィルタ１２３２は、ほぼ５００ｎｍないし６００ｎｍの波長帯域を有する緑色光を透過させることができ、青色カラーフィルタ１２３３は、ほぼ４００ｎｍないし５００ｎｍの波長帯域を有する青色光を透過させることができる。赤色、緑色及び青色カラーフィルタ１２３１、１２３２、１２３３としては、例えば、液晶表示装置または有機発光表示装置のようなカラーディスプレイ装置に通常適用されるカラーフィルタが使用可能である。第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０並びにカラーフィルタアレイ１２３０の上部には、複数のマイクロレンズ１２５０ａを含むマイクロレンズアレイ１２５０がさらに設けられてもよい。
本実施形態によれば、第１及び第２フィルタアレイ１２１０、１２２０を利用して、ユニットフィルタ１２１１、１２１２、１２１３、１２２１、１２２２、１２２３の中心波長についての情報が得られるだけでなく、カラーフィルタアレイ１２３０を利用して、赤色光、緑色光及び青色光の波長についての情報もさらに得られる。
図２６は、図２５に示された分光フィルタ２２００に対応して設けられる、イメージセンサの画素アレイ４１２０を例示的に示す平面図である。
図２６を参照すれば、画素アレイ４１２０は、二次元的に配列された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６を含む。図２６には、１６個の画素Ｐ１ないしＰ１６が４×４アレイ形態に配列された場合が例示的に示されている。
例えば、第１及び第２画素Ｐ１、Ｐ２に対応するユニットフィルタは、紫外線領域の中心波長ＵＶ１、ＵＶ２を有し、第３及び第５画素Ｐ３、Ｐ５に対応するユニットフィルタは、青色光領域の中心波長Ｂ１、Ｂ２を有する。第６、第７、第１０及び第１１画素Ｐ６、Ｐ７、Ｐ１０、Ｐ１１に対応するユニットフィルタは、緑色光領域の中心波長Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を有し、第１２及び第１４画素Ｐ１２、Ｐ１４に対応するユニットフィルタは、赤色光領域の中心波長Ｒ１、Ｒ２を有する。第１５及び第１６画素Ｐ１５、Ｐ１６に対応するユニットフィルタは、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１、ＮＩＲ２を有する。
そして、第４画素Ｐ４に対応する青色カラーフィルタは、青色光領域の中心波長Ｂを有し、第８及び第９画素Ｐ８、Ｐ９に対応する緑色カラーフィルタは、緑色光領域の中心波長Ｇを有し、第１３画素Ｐ１３に対応する赤色カラーフィルタは、赤色光領域の中心波長Ｒを有する。
図２６に示された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６は、分光フィルタのユニットフィルタを透過した光を受光した後、それを電気的な映像信号に変換して出力することができる。プロセッサ４２００（図１）は、ユニットフィルタに対応する画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６から出力される映像信号それぞれに対して、独立してイメージ処理を遂行することができる。一方、上述のように、プロセッサ４２００は、ユニットフィルタに対応する画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６から出力される映像信号のうち２つ以上の映像信号を１つにし、イメージ処理を遂行することもできる。そして、プロセッサ４２００は、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応する画素Ｐ４、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１３から出力される映像信号に対して、イメージ処理を遂行することができる。
図２７には、プロセッサ４２００が、図２６に示された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される映像信号を、イメージ処理を遂行して得られた結果が示されている。図２７を参照すれば、ユニットフィルタに対応する画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６から出力される映像信号それぞれに対して、独立してイメージ処理を遂行することにより、１２個の透過スペクトルが出力され、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応する画素Ｐ４、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１３から出力される映像信号に対して、イメージ処理を遂行することにより、３個の透過スペクトルが出力された。
図２８は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ２３００を概略的に示す断面図である。
図２８を参照すれば、分光フィルタ２３００は、第１及び第２フィルタアレイ１５１０、１５２０と、ブランクフィルタ１５３０とを含む。ここで、第１及び第２フィルタアレイ１５１０、１５２０と、ブランクフィルタ１５３０は、実質的に同一平面上に設けられる。
第１フィルタアレイ１５１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１５１１、１５１２、１５１３を含み、第２フィルタアレイ１５２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１５２１、１５２２、１５２３を含む。第１フィルタアレイ１５１０は、上述の第１フィルタアレイ１１０ないし１０１０のうちいずれか１つであり、第２フィルタアレイ１５２０は、上述の第２フィルタアレイ１２０ないし１０２０のうちいずれか１つであり得る。第１及び第２フィルタアレイ１５１０、１５２０についての説明は省略する。
ブランクフィルタ１５３０は、入射光をそのまま透過させるフィルタでもあり得る。ブランクフィルタ１５３０は、例えば、透明な誘電物質またはエアを含む。第１及び第２フィルタアレイ１５１０、１５２０並びにブランクフィルタ１５３０の上部には、複数のマイクロレンズ１５５０ａを含むマイクロレンズアレイ１５５０がさらに設けられてもよい。
本実施形態によれば、第１及び第２フィルタアレイ１５１０、１５２０を利用して、ユニットフィルタ１５１１、１５１２、１５１３、１５２１、１５２２、１５２３の中心波長についての情報が得られるだけでなく、ブランクフィルタ１５３０を利用して、分光フィルタに入射される光の強度についての情報もさらに得られる。
図２９は、図２８に示された分光フィルタ２３００に対応して設けられる、イメージセンサの画素アレイ４１３０を例示的に示す平面図である。
図２９を参照すれば、画素アレイ４１３０は、二次元的に配列された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６を含む。図２９には、１６個の画素Ｐ１ないしＰ１６が４×４アレイ形態に配列された場合が例示的に示されている。
例えば、第２画素Ｐ２に対応するユニットフィルタは、紫外線領域の中心波長ＵＶ１を有し、第３ないし第５画素Ｐ３ないしＰ５に対応するユニットフィルタは、青色光領域の中心波長Ｂ１ないしＢ３を有する。第６ないし第１１画素Ｐ６ないしＰ１１に対応するユニットフィルタは、緑色光領域の中心波長Ｇ１ないしＧ６を有し、第１２ないし第１４画素Ｐ１２ないしＰ１４に対応するユニットフィルタは、赤色光領域の中心波長Ｒ１ないしＲ３を有する。そして、第１５及び第１６画素Ｐ１５、Ｐ１６に対応するユニットフィルタは、近赤外線領域の中心波長ＮＩＲ１、ＮＩＲ２を有する。
第１画素Ｐ１は、図２８に示されたブランクフィルタ１５３０に対応して設けられる。ここで、第１画素Ｐ１は、ブランクフィルタ１５３０を透過する光を受光し、それを電気的な映像信号に変換して出力し、プロセッサ４２００（図１）は、その映像信号を、イメージ処理を遂行して出力することができる。第１画素Ｐ１から出力された映像信号がプロセッサ４２００により処理されることにより、強度によって明暗が変わる黒白イメージが得られる。
図３０には、プロセッサ４２００が、図２９に示された複数の画素Ｐ１ないしＰ１６から出力される映像信号を、イメージ処理を遂行して得られた結果が示されている。
図３０を参照すれば、ユニットフィルタに対応する画素Ｐ２ないしＰ１６から出力される映像信号それぞれに対して、独立してイメージ処理を遂行することにより、１５個の透過スペクトルが出力され、ブランクフィルタに対応する第１画素Ｐ１から出力される映像信号を、イメージ処理を遂行することにより、波長によって強度が変化する１つの透過スペクトルが出力された。
図３１は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ２３００を概略的に示す断面図である。
図３１を参照すれば、分光フィルタ２３００は、第１及び第２フィルタアレイ１３１０、１３２０と、第１及び第２フィルタアレイ１３１０、１３２０に設けられる追加フィルタアレイ２５００とを含む。第１フィルタアレイ１３１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３を含み、第２フィルタアレイ１３２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１３２１、１３２２、１３２３を含む。
第１フィルタアレイ１３１０は、上述の第１フィルタアレイ１１０ないし１０１０のうちいずれか１つであり、第２フィルタアレイ１３２０は、上述の第２フィルタアレイ１２０ないし１０２０のうちいずれか１つであり得る。第１及び第２フィルタアレイ１３１０、１３２０についての説明は省略する。
追加フィルタアレイ２５００は、複数の追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３を含む。図３１には、第１追加フィルタ２５０１が、第１及び第２ユニットフィルタ１３１１、１３１２に対応して設けられ、第２追加フィルタ２５０２が、第３及び第４ユニットフィルタ１３１３、１３２１に対応して設けられ、第３追加フィルタ２５０３が、第５及び第６ユニットフィルタ１３２２、１３２３に対応して設けられた場合が示されている。しかし、これは例示的なものであり、第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３それぞれは、１つのユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３、１３２１、１３２２、１３２３に対応して設けられてもよく、３個以上のユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３、１３２１、１３２２、１３２３に対応して設けられてもよい。
第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３それぞれは、対応するユニットフィルタ１３１１、１３１２、１３１３、１３２１、１３２２、１３２３が、所望しない波長帯域の光を遮断する役割を行う。例えば、第１及び第２ユニットフィルタ１３１１、１３１２が、ほぼ４００ｎｍないし５００ｎｍの波長帯域の中心波長を有する場合には、第１追加フィルタ２５０１は、青色光を透過させる青色フィルタになる。また、第３及び第４ユニットフィルタ１３１３、１３２１が、ほぼ５００ｎｍないし６００ｎｍの波長帯域の中心波長を有する場合には、第２追加フィルタ２５０２は、緑色光を透過させる緑色フィルタになる。そして、第５及び第６ユニットフィルタ１３２２、１３２３が、ほぼ６００ｎｍないし７００ｎｍの波長帯域の中心波長を有する場合には、第３追加フィルタ２５０３は、赤色光を透過させる赤色フィルタになる。
追加フィルタアレイ２５００は、カラーフィルタアレイであり得る。その場合、第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３は、それぞれ青色、緑色及び赤色のカラーフィルタになる。当該青色、緑色及び赤色のカラーフィルタとしては、例えば、液晶表示装置または有機発光表示装置のようなカラーディスプレイ装置に通常適用されるカラーフィルタが使用可能である。
追加フィルタアレイ２５００は、広帯域フィルタアレイであってもよい。その場合、第１、第２及び第３追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３は、第１、第２及び第３広帯域フィルタになる。ここで、広帯域フィルタそれぞれは、例えば、マルチキャビティ構造または金属ミラー構造を有することができる。
図３２は、図３１に示された追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３として使用可能な広帯域フィルタ２５１０の例示を示すものである。
図３２を参照すれば、広帯域フィルタ２５１０は、互いに離隔されて配置される複数の反射層２５１３、２５１４、２５１５と、反射層２５１３、２５１４、２５１５間に設けられる複数のキャビティ２５１１、２５１２とを含む。図３２には、３層の反射層２５１３、２５１４、２５１５と、２個のキャビティ２５１１、２５１２とが例示的に示されているが、反射層２５１３、２５１４、２５１５及びキャビティ２５１１、２５１２の個数は多様に変形可能である。
反射層２５１３、２５１４、２５１５それぞれは、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）にもなる。反射層２５１３、２５１４、２５１５それぞれは、相異なる屈折率を有する複数の物質層が交互に積層された構造を有することができる。そして、キャビティ２５１１、２５１２それぞれは、所定の屈折率を有する物質を含んでもよく、相異なる屈折率を有する２つ以上の物質を含んでもよい。
図３３は、図３１に示された追加フィルタ２５０１、２５０２、２５０３として使用可能な広帯域フィルタ２５２０の他の例を示すものである。
図３３を参照すれば、広帯域フィルタ２５２０は、互いに離隔されて配置される２層の金属ミラー層２５２２、２５２３と、金属ミラー層２５２２、２５２３間に設けられるキャビティ２５２１とを含む。
図３４は、さらに他の例示的な実施形態に係る分光フィルタ３０００を概略的に示す断面図である。
図３４を参照すれば、分光フィルタ３０００は、第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０と、第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０に設けられる短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０とを含む。
第１フィルタアレイ１４１０は、第１波長領域の中心波長を有する第１、第２及び第３ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３を含み、第２フィルタアレイ１４２０は、第２波長領域の中心波長を有する第４、第５及び第６ユニットフィルタ１４２１、１４２２、１４２３を含む。
第１フィルタアレイ１４１０は、上述の第１フィルタアレイ１１０ないし１０１０のうちいずれか１つであり、第２フィルタアレイ１４２０は、上述の第２フィルタアレイ１２０ないし１０２０のうちいずれか１つであり得る。第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０についての説明は省略する。
短波長吸収フィルタ１６１０は、ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３のうち一部のユニットフィルタ１４１１、１４１３、１４２２に設けられ、長波長遮断フィルタ１６２０は、ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３のうち他の一部のユニットフィルタ１４１２、１４２１、１４２３に設けられる。図３４には、短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０それぞれが１つのユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３に対応して設けられる場合が示されているが、それに限定されず、短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０それぞれは、２つ以上のユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３に対応して設けられることも可能である。
短波長吸収フィルタ１６１０は、例えば、可視光のような短波長の光を遮断する役割を担う。短波長吸収フィルタ１６１０は、例えば、可視光を吸収可能な物質であるシリコンを、ユニットフィルタ１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３の一部のユニットフィルタ１４１１、１４１３、１４２２に蒸着することにより作製可能である。短波長吸収フィルタ１６１０が設けられたユニットフィルタ１４１１、１４１３、１４２２は、可視光よりも波長が長い近赤外線（NIR; Near Infrared）を透過させることができる。
長波長遮断フィルタ１６２０は、例えば、近赤外線のような長波長の光を遮断する役割を担う。長波長遮断フィルタ１６２０は、近赤外線遮断フィルタを含んでもよい。長波長遮断フィルタ１６２０が設けられたユニットフィルタ１４１２、１４２１、１４２３は、近赤外線よりも波長が短い可視光を透過させることができる。
本実施形態によれば、短波長吸収フィルタ１６１０及び長波長遮断フィルタ１６２０を、第１及び第２フィルタアレイ１４１０、１４２０に設けることにより、可視光帯域から近赤外線帯域まで実現可能な広帯域特性を有する分光フィルタ３０００を作製することができる。
上述のイメージセンサ１０００は、多様な高性能光学装置または高性能電子装置に採用可能である。当該電子装置は、例えば、スマートフォン（smart phone）、携帯電話、ＰＤＡ（personal digital assistant）、ラップトップ（laptop）、ＰＣ（personal computer）、多様なポータブル機器、家電製品、保安カメラ、医療用カメラ、自動車、事物インターネット（IoT; Internet of Things）機器、その他のモバイルまたは非モバイルのコンピューティング装置であるが、これらに制限されない。
該電子装置は、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）をさらに含んでもよく、該プロセッサを介して運用体制（オペレーションシステム）または応用プログラムを駆動し、多数のハードウェアまたはソフトウェアの構成要素を制御することができ、各種データ処理及び演算を遂行することができる。該プロセッサは、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。該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り獲得されたイメージ（または、映像）を、プロセッサを利用して保存及び／または出力することができる。
図３５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３５を参照すれば、ネットワーク環境ＥＤ００において、電子装置ＥＤ０１は、第１ネットワークＥＤ９８（近距離無線通信ネットワークなど）を介して他の電子装置ＥＤ０２と通信するか、あるいは第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を含む。電子装置ＥＤ０１には、当該構成要素のうち一部の構成要素（表示装置ＥＤ６０など）が省略されてもよく、他の構成要素が追加されてもよい。当該構成要素のうち一部は、１つの統合された回路により具現可能である。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）に組み込まれて具現可能である。また、イメージセンサ１０００に分光機能が含まれる場合、センサモジュールの一部の機能（カラーセンサ、照度センサ）が別途のセンサモジュールではないイメージセンサ１０００自体で具現可能である。
プロセッサＥＤ２０は、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）を実行し、プロセッサＥＤ２０に連結された電子装置ＥＤ０１のうち１つまたは複数個の他の構成要素（ハードウェア、ソフトウェアの構成要素など）を制御することができ、多様なデータ処理または演算を遂行することができる。データ処理または演算の一部として、プロセッサＥＤ２０は、他の構成要素（センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）から受信された命令及び／またはデータを揮発性メモリＥＤ３２にロードし、揮発性メモリＥＤ３２に保存された命令及び／またはデータを処理し、結果データを不揮発性メモリＥＤ３４に保存することができる。プロセッサＥＤ２０は、メインプロセッサＥＤ２１（中央処理装置、アプリケーションプロセッサなど）と、それと独立してまたは共に運用可能な補助プロセッサＥＤ２３（グラフィック処理装置、イメージシグナルプロセッサ、センサハブプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）とを含む。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。
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）にある間に、メインプロセッサＥＤ２１の代わりに、あるい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）にある間に、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の構成要素（表示装置ＥＤ６０、センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）と関連した機能及び／または状態を制御することができる。補助プロセッサＥＤ２３（イメージシグナルプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）は、機能的に関連した他の構成要素（カメラモジュールＥＤ８０、通信モジュールＥＤ９０など）の一部としても具現可能である。
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。該データは、例えば、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０など）、並びにそれと関連した命令についての入力データ及び／または出力データを含む。メモリＥＤ３０は、揮発性メモリＥＤ３２及び／または不揮発性メモリＥＤ３４を含む。不揮発性メモリＥＤ３４は、電子装置ＥＤ０１内に固定装着された内蔵メモリＥＤ３６と、脱着可能な外装メモリＥＤ３８とを含む。
プログラムＥＤ４０は、メモリＥＤ３０にソフトウェアとして保存され、オペレーションシステムＥＤ４２、ミドルウェアＥＤ４４及び／またはアプリケーションＥＤ４６を含む。
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）を含む。
音響出力装置ＥＤ５５は、音響信号を電子装置ＥＤ０１の外部に出力することができる。音響出力装置ＥＤ５５は、スピーカ及び／またはレシーバを含む。該スピーカは、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に使用可能であり、該レシーバは、着信電話を受信するために使用可能である。該レシーバは、該スピーカの一部に結合されていてもよく、独立した別途の装置で具現されてもよい。
表示装置ＥＤ６０は、電子装置ＥＤ０１の外部に情報を視覚的に提供することができる。表示装置ＥＤ６０は、ディスプレイ、ホログラム装置またはプロジェクタ、及び当該装置を制御するための制御回路を含む。表示装置ＥＤ６０は、タッチを感知するように設定されたタッチ回路（Touch Circuitry）、及び／またはタッチにより発生する力の強度を測定するように設定されたセンサ回路（圧力センサなど）を含む。
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、あるいは電気信号を音に変換させることができる。オーディオモジュールＥＤ７０は、入力装置ＥＤ５０を介して音を獲得するか、あるいは音響出力装置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／またはヘッドホンを介して音を出力することができる。
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む。
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）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース、ＳＤカードインターフェース及び／またはオーディオインターフェースを含む。
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）と物理的に連結可能なコネクタを含む。連結端子ＥＤ７８は、ＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＳＤカードコネクタ及び／またはオーディオコネクタ（ヘッドホンコネクタなど）を含む。
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可能な機械的な刺激（振動、動きなど）あるい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む。
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、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む。カメラモジュールＥＤ８０に含まれたレンズアセンブリは、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。
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）の一部としても具現される。
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、再充電不可能な一次電池、再充電可能な二次電池及び／または燃料電池を含む。
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成立、並びに成立された通信チャネルを介した通信遂行を支援することができる。通信モジュールＥＤ９０は、プロセッサＥＤ２０（アプリケーションプロセッサなど）と独立して運用され、直接通信及び／または無線通信を支援する１つまたは複数のコミュニケーションプロセッサを含む。通信モジュールＥＤ９０は、無線通信モジュールＥＤ９２（セルラー通信モジュール、近距離無線通信モジュール、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）通信モジュールなど）及び／または有線通信モジュールＥＤ９４（ＬＡＮ（Local Area Network）通信モジュール、電力線通信モジュールなど）を含む。それらの通信モジュールのうち該当する通信モジュールは、第１ネットワークＥＤ９８（ブルートゥース、ＷｉＦｉ ＤｉｒｅｃｔまたはＩｒＤＡ（Infrared Data Association）のような近距離通信ネットワーク）、あるいは第２ネットワークＥＤ９９（セルラーネットワーク、インターネットまたはコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、ＷＡＮなど）のような遠距離通信ネットワーク）を介して他の電子装置と通信することができる。そのような多くの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）により統合されるか、あるいは互いに別途の複数の構成要素（複数チップ）により具現される。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）を利用して、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。
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、あるいは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む。アンテナモジュールＥＤ９７は、１つまたは複数のアンテナを含む。複数のアンテナが含まれた場合、通信モジュールＥＤ９０により、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好適なアンテナが選択される。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／または電力が送信または受信される。アンテナ以外に、他の部品（ＲＦＩＣ（ Radio Frequency Integrated Circuits）など）がアンテナモジュールＥＤ９７の一部として含まれてもよい。
構成要素のうち一部は、周辺機器間の通信方式（バス、ＧＰＩＯ（General Purpose Input and Output）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface)、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）など）を介して互いに連結され、信号（命令、データなど）を相互に交換することができる。
命令またはデータは、第２ネットワークＥＤ９９に連結されたサーバＥＤ０８を介して、電子装置ＥＤ０１と外部の電子装置ＥＤ０４との間において送信または受信される。他の電子装置ＥＤ０２、ＥＤ０４は、電子装置ＥＤ０１と同一または異なる種類の装置でもある。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てもよい。例えば、電子装置ＥＤ０１が、ある機能やサービスを遂行しなければならないとき、機能またはサービスを自体でもって実行させる代わりに、１つまたは複数の他の電子装置にその機能またはそのサービスの一部または全体を遂行することを要請することができる。要請を受信した１つまたは複数の他の電子装置は、要請と関連した追加の機能またはサービスを実行し、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技術、分散コンピューティング技術及び／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る。
図３６は、図３５のカメラモジュールＥＤ８０を例示するブロック図である。図３６を参照すれば、カメラモジュールＥＤ８０は、レンズアセンブリＣＭ１０、フラッシュＣＭ２０、イメージセンサ１０００（例えば、図１に図示）、イメージスタビライザーＣＭ４０、メモリＣＭ５０（バッファメモリなど）及び／またはイメージシグナルプロセッサＣＭ６０を含む。レンズアセンブリ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ＣＭ１０を含み、その場合、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）にもなる。複数のレンズアセンブリＣＭ１０のうち一部は、同一なレンズ属性（画角、焦点距離、自動焦点、Ｆナンバー、光学ズームなど）を有するか、または異なるレンズ属性を有することができる。レンズアセンブリＣＭ１０は、広角レンズまたは望遠レンズを含む。
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／またはキセノンランプを含む。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、レンズアセンブリＣＭ１０を介して伝達された光を電気的な信号に変換することにより、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、属性が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センサ及び／またはＣＭＯＳセンサによっても具現される。
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ＥＤ０１の動きに反応し、レンズアセンブリ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を特定の方向に移動するか、あるいはイメージセンサ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が補償されるようにする。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）を利用して、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、光学式にも具現される。
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のデータを次のイメージ処理作業のために保存することができる。例えば、複数のイメージが高速に獲得される場合、獲得された原本データ（Bayer-Patternedデータ、高解像度データなど）はメモリＣＭ５０に保存し、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に伝達されるようにするのに使用可能である。メモリＣＭ５０は、電子装置ＥＤ０１のメモリＥＤ３０に統合されているか、あるいは独立して運用される別途のメモリで構成される。
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、イメージ処理を遂行することができる。該イメージ処理は、デプスマップ（Depth Map）生成、三次元モデリング、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（ノイズ低減、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）を含む。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０は、カメラモジュールＥＤ８０に含まれた構成要素（イメージセンサ１０００など）に対する制御（露出時間制御またはリードアウトタイミング制御など）を行うことができる。イメージシグナルプロセッサＣＭ６０により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、あるいはカメラモジュール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、あるいはプロセッサＥＤ２０と独立して運用される別途のプロセッサによっても構成される。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により処理されたイメージは、プロセッサＥＤ２０により追加のイメージ処理を経た後、表示装置ＥＤ６０を介して表示可能である。
電子装置ＥＤ０１は、それぞれ異なる属性または機能を有する複数のカメラモジュールＥＤ８０を含む。その場合、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。
例示的な実施形態によれば、メモリ及びプロセッサを含むイメージ処理装置を提供可能である。メモリは、１つ以上の命令を保存することができる。プロセッサは、１つ以上の命令を実行することにより、異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、画素アレイとを含むイメージセンサから出力される映像信号を受け、イメージセンサから出力される映像信号のうち２つ以上の映像信号を、波長範囲によって１つにしてイメージ処理を遂行し、処理が遂行された映像信号を出力させることができる。
例示的な実施形態によれば、イメージ処理方法が提供可能である。イメージ処理方法は、異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、画素アレイとを含むイメージセンサから出力される映像信号を受けるステップと、前記イメージセンサから出力される前記映像信号のうち２つ以上の映像信号を、波長範囲によって１つにしてイメージ処理を遂行するステップと、前記処理が遂行された映像信号を出力させるステップと、を含む。
例示的な実施形態によれば、イメージ処理方法を遂行するためのプログラムが保存されたコンピュータで読み取り可能な媒体が提供可能である。ここで、イメージ処理方法は、異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、画素アレイとを含むイメージセンサから出力される映像信号を受けるステップと、前記イメージセンサから出力される前記映像信号のうち２つ以上の映像信号を、波長範囲によって１つにしてイメージ処理を遂行するステップと、前記処理が遂行された映像信号を出力させるステップと、を含む。
一実施形態に係るイメージセンサ１０００は、図３７に示されたモバイルフォンまたはスマートフォン５１００ｍ、図３８に示されたタブレットまたはスマートタブレット５２００、図３９に示されたデジタルカメラまたはカムコーダ５３００、図４０に示されたノート型パソコン５４００、あるいは図４１に示されたＴＶまたはスマートＴＶ５５００などに適用可能である。例えば、スマートフォン５１００ｍまたはスマートタブレット５２００は、高解像イメージセンサがそれぞれ搭載された複数の高解像カメラを含む。該高解像カメラを利用して、映像内の被写体の深さ情報を抽出するか、映像のアウトフォーカシングを調節するか、あるいは映像内の被写体を自動的に識別することができる。
また、イメージセンサ１０００は、図４２に示されたスマート冷蔵庫５６００、図４３に示された保安カメラ５７００、図４４に示されたロボット５８００、図４５に示された医療用カメラ５９００などに適用可能である。例えば、スマート冷蔵庫５６００は、イメージセンサを利用して、冷蔵庫内にある食べ物を自動的に認識し、特定食べ物が存在するか否か、入庫または出庫された食べ物の種類などを、スマートフォンを介してユーザに報知することができる。保安カメラ５７００は、超高解像度映像を提供することができ、高い感度を利用して、暗い環境でも映像内の事物または人間を認識可能にする。ロボット５８００は、人間が直接接近できない災害または産業現場で投入され、高解像度映像を提供することができる。医療用カメラ５９００は、診断または手術のための高解像度映像を提供することができ、視野を動的に調節することができる。
また、イメージセンサ１０００は、図４６に示されるように、車両６０００に適用可能である。車両６０００は、多様な位置に配置された複数の車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０を含み、それぞれの車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０は、一実施形態に係るイメージセンサを含む。車両６０００は、複数の車両用カメラ６０１０、６０２０、６０３０、６０４０を利用して、車両６０００の内部または周辺についての多様な情報を運転手に提供することができ、映像内の事物または人間を自動的に認識し、自律走行に必要な情報を提供することができる。
上述の分光フィルタを備えるイメージセンサ及びそれを含む電子装置を、図面に示された実施形態を参照して説明したが、これらは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者ならば、これらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的ではなく、説明のための例示として考慮されなければならない。本発明の権利範囲は、上述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと均等な範囲内にある全ての構成は、実施形態と異なる構成であっても権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
本発明は、例えば、光学機器関連の技術分野に適用可能である。
１１０ 第１フィルタアレイ
１１１ 第１ユニットフィルタ
１１２ 第２ユニットフィルタ
１１３ 第３ユニットフィルタ
１２０ 第２フィルタアレイ
１２１ 第４ユニットフィルタ
１２２ 第５ユニットフィルタ
１２３ 第６ユニットフィルタ
１３１，１３２ 第１金属反射層
１４１，１４２，１４３，１６１，１６２，１６３ キャビティ
１５１，１５２ 第２金属反射層
１０００ イメージセンサ
１１００ 分光フィルタ
４０１０ タイミングコントローラ
４０２０ ロウデコーダ
４０３０ 出力回路
４１００ 画素アレイ
４２００ プロセッサ

Claims (48)

  1. 二次元的に配列され、相異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、
    前記分光フィルタを透過した光を受光し、映像信号を出力する画素アレイと、
    前記画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理を遂行するプロセッサと、を含み、
    前記複数のユニットフィルタは、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含み、
    前記第１ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、第１金属を含む複数の第１金属反射層と、前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含むことを特徴とするイメージセンサ。
  2. 前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタに対応して設けられることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
  3. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号それぞれを、独立にイメージ処理を遂行して出力させることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
  4. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個以上の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
  5. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個または４個の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
  6. 前記２個以上の映像信号は、互いに隣接した画素から出力され、前記複数のユニットフィルタは、その中心波長が互いに隣接するように配置されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
  7. 前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる赤色、緑色及び青色のカラーフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
  8. 前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ、並びに前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応して設けられることを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ。
  9. 前記プロセッサは、前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対し、さらにイメージ処理を遂行することを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
  10. 前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる、入射光をそのまま透過させるブランクフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
  11. 前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ及び前記ブランクフィルタに対応して設けられることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ。
  12. 前記プロセッサは、前記ブランクフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対し、さらにイメージ処理を遂行することを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
  13. 前記少なくとも１つの第１ユニットフィルタは、相異なる中心波長を有する複数の第１ユニットフィルタを含む第１フィルタアレイを構成し、前記少なくとも１つの第２ユニットフィルタは、相異なる中心波長を有する複数の第２ユニットフィルタを含む第２フィルタアレイを構成することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
  14. 前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、前記第１金属と異なる第２金属を含む複数の第２金属反射層と、前記複数の第２金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
  15. 前記第１ユニットフィルタの中心波長は、前記第１キャビティの厚みまたは有効屈折率を変化させることにより調節され、前記第２ユニットフィルタの中心波長は、前記第２キャビティの厚みまたは有効屈折率を変化させることにより調節されることを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
  16. 前記第１ユニットフィルタは、前記第１キャビティの下部及び上部に設けられる第１及び第２誘電体層をさらに含み、前記第２ユニットフィルタは、前記第２キャビティの下部及び上部に設けられる第３及び第４誘電体層をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
  17. 前記第１及び第２誘電体層それぞれの厚みまたは有効屈折率は、前記第１ユニットフィルタの中心波長によって調節され、前記第３及び第４誘電体層それぞれの厚みまたは有効屈折率は、前記第２ユニットフィルタの中心波長によって調節されることを特徴とする請求項１６に記載のイメージセンサ。
  18. 前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられる複数のブラッグ反射層と、前記複数のブラッグ反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
  19. 請求項１に記載のイメージセンサのイメージ処理方法であって、
    前記プロセッサが、前記画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理を遂行することを特徴とするイメージ処理方法。
  20. 前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタに対応して設けられることを特徴とする請求項１９に記載のイメージ処理方法。
  21. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号それぞれを、独立にイメージ処理を遂行して出力させることを特徴とする請求項２０に記載のイメージ処理方法。
  22. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個以上の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることを特徴とする請求項２０に記載のイメージ処理方法。
  23. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個または４個の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることを特徴とする請求項２２に記載のイメージ処理方法。
  24. 前記２個以上の映像信号は、互いに隣接した画素から出力され、前記複数のユニットフィルタは、その中心波長が互いに隣接するように配置されることを特徴とする請求項２０に記載のイメージ処理方法。
  25. 前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる赤色、緑色及び青色のカラーフィルタをさらに含み、前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ、並びに前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応して設けられることを特徴とする請求項１９に記載のイメージ処理方法。
  26. 前記プロセッサは、前記赤色、緑色及び青色のカラーフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対し、さらにイメージ処理を遂行することを特徴とする請求項２５に記載のイメージ処理方法。
  27. 前記分光フィルタは、前記複数のユニットフィルタと同一平面上に設けられる、入射光をそのまま透過させるブランクフィルタをさらに含み、前記画素アレイは、前記複数のユニットフィルタ及び前記ブランクフィルタに対応して設けられることを特徴とする請求項１９に記載のイメージ処理方法。
  28. 前記プロセッサは、前記ブランクフィルタに対応する画素から出力される映像信号に対し、さらにイメージ処理を遂行することを特徴とする請求項２７に記載のイメージ処理方法。
  29. 前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、前記第１金属と異なる第２金属を含む複数の第２金属反射層と、前記複数の第２金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載のイメージ処理方法。
  30. 前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられる複数のブラッグ反射層と、前記複数のブラッグ反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載のイメージ処理方法。
  31. 相異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、
    前記分光フィルタを透過した光を受光し、映像信号を出力する画素アレイと、
    前記画素アレイから出力される映像信号に対し、イメージ処理を遂行するプロセッサと、を含み、
    前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち２個以上の映像信号を１つにして、イメージ処理を遂行して出力させることを特徴とするイメージセンサ。
  32. 前記画素アレイは複数の青色画素、複数の緑色画素及び複数の赤色画素を含むことを特徴とする請求項３１に記載のイメージセンサ。
  33. 前記プロセッサは、前記青色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行し、前記緑色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行し、前記赤色画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することを特徴とする請求項３２に記載のイメージセンサ。
  34. 前記画素アレイは、複数の紫外線（ＵＶ）画素をさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載のイメージセンサ。
  35. 前記プロセッサは、前記紫外線画素から出力される紫外線映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することを特徴とする請求項３４に記載のイメージセンサ。
  36. 前記画素アレイは、複数の近赤外線（ＮＩＲ）画素をさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載のイメージセンサ。
  37. 前記プロセッサは、前記近赤外線画素から出力される映像信号のうち少なくとも１つを合わせ、イメージ処理を遂行することを特徴とする請求項３６に記載のイメージセンサ。
  38. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号それぞれについてのスペクトル情報を、さらに処理して出力させることを特徴とする請求項３１に記載のイメージセンサ。
  39. 前記プロセッサは、前記画素アレイから出力される映像信号のうち少なくとも１つに、特定の波長領域による加重値を適用した後、前記映像信号の和または差を利用して、イメージ処理を遂行することを特徴とする請求項３１に記載のイメージセンサ。
  40. 前記複数のユニットフィルタは、第１波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第１ユニットフィルタと、第２波長領域の中心波長を有する少なくとも１つの第２ユニットフィルタと、を含むことを特徴とする請求項３１に記載のイメージセンサ。
  41. 前記第１ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、第１金属を含む複数の第１金属反射層と、前記複数の第１金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第１キャビティと、を含むことを特徴とする請求項４０に記載のイメージセンサ。
  42. 前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられ、前記第１金属と異なる第２金属を含む複数の第２金属反射層と、前記複数の第２金属反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むことを特徴とする請求項４１に記載のイメージセンサ。
  43. 前記第２ユニットフィルタは、互いに離隔されて設けられる複数のブラッグ反射層と、前記複数のブラッグ反射層間に設けられる少なくとも１つの第２キャビティと、を含むことを特徴とする請求項４１に記載のイメージセンサ。
  44. 前記イメージセンサは、タイミングコントローラ、ロウデコーダ及び出力回路をさらに含むことを特徴とする請求項１または３１に記載のイメージセンサ。
  45. 請求項１ないし請求項１９、および請求項３１ないし４３のうちいずれか１項に記載のイメージセンサを含むことを特徴とする電子装置。
  46. 前記電子装置は、モバイルフォン、スマートフォン、タブレット、スマートタブレット、デジタルカメラ、カムコーダ、ノート型パソコン、ＴＶ、スマートＴＶ、スマート冷蔵庫、保安カメラ、ロボットまたは医療用カメラであることを特徴とする請求項４５に記載の電子装置。
  47. １つ以上の命令を保存するメモリと、
    前記１つ以上の命令を実行し、
    異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、画素アレイとを含むイメージセンサから出力される映像信号を受け、
    前記イメージセンサから出力される前記映像信号のうち２つ以上の映像信号を、波長範囲によって１つにしてイメージ処理を遂行し、
    前記処理が遂行された映像信号を出力させるプロセッサと、を含むことを特徴とするイメージ処理装置。
  48. 異なる中心波長を有する複数のユニットフィルタを含む分光フィルタと、画素アレイとを含むイメージセンサから出力される映像信号を受けるステップと、
    前記イメージセンサから出力される前記映像信号のうち２つ以上の映像信号を、波長範囲によって１つにしてイメージ処理を遂行するステップと、
    前記処理が遂行された映像信号を出力させるステップと、を含むことを特徴とするイメージ処理方法。
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