KR102292755B1 - 유도형 투과 필터 - Google Patents
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Abstract
광학 필터는 제1 층 그룹을 포함할 수 있다. 제1 층 그룹은 유전체 재료 그룹의 제1 유전체 재료 및 유전체 재료 그룹의 제2 유전체 재료의 교호층을 포함할 수 있다. 광학 필터는 제2 층 그룹을 포함할 수 있다. 제2 층 그룹은 유전체 재료 그룹의 제3 유전체 재료 및 유전체 재료 그룹의 제4 유전체 재료의 교호층을 포함할 수 있다. 광학 필터는 제3 층 그룹(third group of layers)을 포함할 수 있다. 제3 층 그룹은 유전체 재료 그룹의 제5 유전체 재료, 유전체 재료 그룹의 제6 유전체 재료, 및 금속 재료의 교호층을 포함할 수 있다. 제3 층 그룹은 제1 층 그룹과 제2 층 그룹 사이에 배치될 수 있다.
Description
광학 센서 디바이스는 정보를 포착하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 광학 센서 디바이스는 전자기 주파수 세트에 관련된 정보를 포착할 수 있다. 광학 센서 디바이스는 정보를 포착하는 센서 요소(예컨대, 광학 센서, 스펙트럼 센서, 및/또는 이미지 센서) 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 요소 어레이는 다수의 주파수에 관련된 정보를 포착하는 데 이용될 수 있다. 일 예시에 있어서, 센서 요소 어레이는, 광의 적색 대역에 관한 정보를 포착하는 센서 요소 어레이의 제1 센서 요소; 광의 녹색 대역에 관한 정보를 포착하는 센서 요소 어레이의 제2 센서 요소; 광의 청색 대역에 관한 정보를 포착하는 센서 요소 어레이의 제3 센서 요소 등과 같이, 광의 컬러 대역 세트에 관한 정보를 포착하는 데 이용될 수 있다.
센서 요소 어레이의 센서 요소는 필터와 연관될 수 있다. 필터는 센서 요소에 전달되는 광의 제1 스펙트럼 범위와 연관된 통과대역을 포함할 수 있다. 필터는 광의 제2 스펙트럼 범위가 센서 요소에 전달되는 것을 차단하는 것과 연관될 수 있다. 일 예시에 있어서, 센서 요소 어레이는 적색 통과대역, 청색 통과대역, 녹색 통과대역 등과 같이, 상이한 컬러의 통과대역을 포함하는 필터(예컨대, 적-녹-청(RGB) 필터)와 연관될 수 있다. 다른 예시에 있어서는, 센서 요소 어레이가 근적외선(NIR) 차단 필터, 적외선(IR) 차단 필터, 장파 패스(long wave pass: LWP) 필터, 단파 패스(short wave pass)(SWP) 필터, 포토픽(photopic) 필터, 3자극(tristimulus) 필터 등과 연관된다.
일부 가능한 구현예에 따르면, 광학 필터는 제1 층 그룹(first group of layers)을 포함할 수 있다. 제1 층 그룹은 유전체 재료 그룹의 제1 유전체 재료 및 유전체 재료 그룹의 제2 유전체 재료의 교호층(alternating layers)을 포함할 수 있다. 광학 필터는 제2 층 그룹(second group of layers)을 포함할 수 있다. 제2 층 그룹은 유전체 재료 그룹의 제3 유전체 재료 및 유전체 재료 그룹의 제4 유전체 재료의 교호층을 포함할 수 있다. 광학 필터는 제3 층 그룹(third group of layers)을 포함할 수 있다. 제3 층 그룹은 유전체 재료 그룹의 제5 유전체 재료, 유전체 재료 그룹의 제6 유전체 재료, 및 금속 재료의 교호층을 포함할 수 있다. 제3 층 그룹은 제1 층 그룹과 제2 층 그룹 사이에 배치될 수 있다.
일부 가능한 구현예에 따르면, 유도형 투과 필터(induced transmission filter)는 제1 유전체 층 세트(first set of dielectric layers)를 포함하는 제1 전체-유전체 부분(first all-dielectric portion)을 포함할 수 있다. 유도형 투과 필터는 제2 유전체 층 세트(second set of dielectric layers)를 포함하는 제2 전체-유전체 부분(second all-dielectric portion)을 포함할 수 있다. 유도형 투과 필터는 제3 유전체 층 및 하나 이상의 금속 층 세트를 포함하는 금속/유전체 부분을 포함할 수 있다. 금속/유전체 부분은 제1 전체-유전체 부분과 제2 전체-유전체 부분 사이에 배치될 수 있다.
일부 가능한 구현예에 따르면, 혼합형 금속/유전체 광학 필터는 기판을 포함할 수 있다. 혼합형 금속/유전체 광학 필터는 교호하는 이산화실리콘(silicon dioxide) 층 및 니오븀 티타늄 산화물(niobium titanium oxide) 층을 포함하는 제1 전체-유전체 부분을 포함할 수 있다. 혼합형 금속/유전체 광학 필터는 교호하는 이산화실리콘층 및 니오븀 티타늄 산화물층을 포함하는 제2 전체-유전체 부분을 포함할 수 있다. 혼합형 금속/유전체 광학 필터는 하나 이상의 층 그룹을 포함하는 금속/유전체 부분을 포함할 수 있다. 하나 이상의 층 그룹 중 하나의 층 그룹은 은(silver) 층, 2개의 산화아연층, 및 2개의 니오븀 티타늄 산화물층을 포함할 수 있다. 은층은 2개의 산화아연층 사이에 배치될 수 있다. 2개의 산화아연층은 2개의 니오븀 티타늄 산화물층 사이에 배치될 수 있다. 금속/유전체 부분은 제1 전체-유전체 부분과 제2 전체-유전체 부분 사이에 배치될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 명세서에서 설명된 예시적인 구현예의 개요도;
도 2a 내지 도 2c는 본 명세서에서 설명된 전체-유전체 광학 필터의 특성도;
도 3a 내지 도 3c는 본 명세서에서 설명된 저각 시프트(low angle shift) 유도형 투과 광학 필터(ITF)의 특성도;
도 4a 내지 도 4c는 본 명세서에서 설명된 혼합형 금속/유전체 광학 필터의 특성도;
도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에서 설명된 혼합형 금속/유전체 광학 필터의 특성도;
도 6a 및 도 6b는 본 명세서에서 설명된 광학 필터 세트의 특성도; 및
도 7a 내지 도 7g는 본 명세서에서 설명된 광학 필터 세트의 특성도.
도 2a 내지 도 2c는 본 명세서에서 설명된 전체-유전체 광학 필터의 특성도;
도 3a 내지 도 3c는 본 명세서에서 설명된 저각 시프트(low angle shift) 유도형 투과 광학 필터(ITF)의 특성도;
도 4a 내지 도 4c는 본 명세서에서 설명된 혼합형 금속/유전체 광학 필터의 특성도;
도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에서 설명된 혼합형 금속/유전체 광학 필터의 특성도;
도 6a 및 도 6b는 본 명세서에서 설명된 광학 필터 세트의 특성도; 및
도 7a 내지 도 7g는 본 명세서에서 설명된 광학 필터 세트의 특성도.
예시적인 구현예들의 하기의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 상이한 도면들에서의 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 요소를 식별하게 할 수 있다.
광학 센서 디바이스는 광 송신기, 전구, 주변 광원 등과 같은 광원으로부터 개시되는 광을 수광하는 센서 요소들로 이루어진 센서 요소 어레이를 포함할 수 있다. 광학 센서 디바이스는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 기술, 전하-결합 소자(CCD) 기술 등과 같은 하나 이상의 센서 기술을 이용할 수 있다. 광학 센서 디바이스의 센서 요소(예컨대, 광학 센서)는 전자기 주파수 세트에 관한 정보(예컨대, 스펙트럼 데이터)를 취득할 수 있다.
센서 요소는, 센서 요소가 전자기 주파수의 특정 스펙트럼 범위에 관한 정보를 취득할 수 있게 하기 위해 센서 요소로 향하는 광을 필터링하는 필터와 연관될 수 있다. 예를 들어, 센서 요소는 센서 요소를 향해 배향되는 광의 일부분이 필터링될 수 있게 하기 위해 적-녹-청(RGB) 필터, 근적외선(NIR) 차단 필터, 적외선(IR) 차단 필터, 장파 패스(LWP) 필터, 단파 패스(SWP) 필터, 포토픽 필터, 3자극 필터 등과 정렬될 수 있다. 필터는 광의 일부분을 필터링하는 유전체 층 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터는 니오븀 티타늄 산화물(NbTiOx) 및 이산화실리콘(SiO2)의 교호층과 같은 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 유전체 필터 스택(dielectric filter stacks)을 포함할 수 있다. 그러나, 전체-유전체 타입의 필터는 입사각 증가 시에 임계 각도 시프트와 연관될 수 있다. 예를 들어, 전체-유전체 필터는 20도의 입사각에서 대략 10㎚보다 크고, 30도의 입사각에서 대략 20㎚보다 크고, 40도의 입사각에서 대략 40㎚보다 크고, 50도의 입사각에서 대략 50㎚보다 큰 등등의 각도 시프트와 연관될 수 있다.
고굴절률 유전체, 저굴절률 유전체, 및 금속으로 이루어진 교호층을 가진 저각 시프트(LAS) 필터는 전체-유전체 필터와 관련된 각도 시프트를 감소시키도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 저각 시프트 필터는 전체-유전체 필터에 관련된 각도 시프트를 감소시키기 위해 니오븀 티타늄 산화물, 산화아연, 및 은으로 이루어진 층을 이용할 수 있다. 그러나, 저각 시프트 필터는 임계값을 만족하지 않는 저각 시프트 필터의 통과대역에서는 투과율과 연관될 수 있다. 예를 들어, 저각 시프트 필터는 0도 내지 50도의 입사각 범위에서 대략 70%보다 작은 투과율과 연관될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 일부 구현예는 유전체 층의 일부분과 금속 층을 사이에 끼우는 교호하는 유전체 층 부분을 가진 혼합형 유전체/금속 필터를 제공한다. 예를 들어, 광학 필터는, 교호하는 고굴절률의 니오븀 티타늄 산화물층 및 저굴절률의 이산화실리콘층으로 이루어진 세트를 가진 제1 부분, 교호하는 고굴절률의 니오븀 티타늄 산화물층 및 저굴절률의 이산화실리콘층으로 이루어진 다른 세트를 가진 제2 부분, 및 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치되며, 고굴절률의 니오븀 티타늄 산화물층, 저굴절률의 산화아연층, 및 은의 금속 층으로 이루어진 교호층의 제3 부분을 포함할 수 있다. 이렇게 해서, 필터는 임계 각도 시프트보다 작고 임계 투과 레벨보다 큰 광을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 혼합형 유전체/금속 필터는 0도 내지 50도의 입사각에서 대략 30㎚보다 작은 각도 시프트, 0도 내지 40도의 입사각에서 대략 20㎚보다 작은 각도 시프트, 0도 내지 20도의 입사각에서 대략 10㎚보다 작은 각도 시프트 등과 연관될 수 있다. 유사하게, 혼합형 유전체/금속 필터는 0도 내지 50도의 입사각에서 대략 70%보다 큰 투과율, 0도 내지 50도의 입사각에서 대략 75%보다 큰 투과율 등과 연관될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 명세서에서 설명된 예시적인 구현예(100/100'/100")의 개요도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 예시적인 구현예(100)는 센서 시스템(110)을 포함한다. 센서 시스템(110)은 광학 시스템의 일부분일 수 있으며, 센서 결정에 대응하는 전기 출력을 제공할 수 있다. 센서 시스템(110)은 광학 필터(130)를 포함하는 광학 필터 구조체(120), 및 광학 센서(140)를 포함한다. 예를 들어, 광학 필터 구조체(120)는 통과대역 필터링 기능을 수행하는 광학 필터(130)를 포함할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 광학 필터(130)는 광학 센서(140)의 센서 요소 어레이에 정렬될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현예들이 센서 시스템에서의 광학 필터에 관하여 설명될 수 있지만, 본 명세서에서 설명된 구현예들은 다른 타입의 시스템에서 사용될 수 있거나, 센서 시스템 외부에서 사용될 수 있거나, 또는 그 밖에도 유사하게 사용될 수 있다.
도 1a에 더 도시된 바와 같이, 참조번호 150에 의하면, 입력 광학 신호가 광학 필터 구조체(120)를 향해 배향된다. 입력 광학 신호는 가시 스펙트럼(VIS) 및 NIR 광(예컨대, 센서 시스템(110)이 이용되고 있는 환경으로부터의 주변 광)을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 다른 예시에 있어서, 광 송신기는 테스트 기능, 측정 기능, 통신 기능 등과 같은 다른 기능을 위해 다른 스펙트럼 범위의 광을 배향시킬 수 있다.
도 1a에 더 도시된 바와 같이, 참조번호 160에 의하면, 제1 스펙트럼 범위를 가진 광학 신호의 제1 부분은 광학 필터(130) 및 광학 필터 구조체(120)를 통과하지 못한다. 예를 들어, 광학 필터(130)의 고굴절률 재료 층 및 저굴절률 재료 층을 포함할 수 있는 유전체 필터 스택 및 은/유전체 필터 스택은 광의 제1 부분이 제1 방향으로 반사되게 하거나, 흡수되게 하거나 그 외일 수 있다. 참조번호 170으로 도시된 바와 같이, 광학 신호의 제2 부분은 광학 필터(130) 및 광학 필터 구조체(120)를 통과한다. 예를 들어, 광학 필터(130)는 제2 스펙트럼 범위를 가진 광의 제2 부분을 광학 센서(140)를 향하는 제2 방향으로 통과시킬 수 있다.
도 1a에 더 도시된 바와 같이, 참조번호 180에 의하면, 광학 센서(140)에 전달된 광학 신호의 제2 부분에 기초하여, 광학 센서(140)는, 예컨대 이미징, 주변 광 감지, 물체의 존재 검출, 측정 수행, 통신 촉진 등의 용도로, 출력 전기 신호를 센서 시스템(110)에 제공할 수 있다. 일부 구현예에 있어서는, 광학 필터(130) 및 광학 센서(140)의 다른 배치구조가 이용될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(130)는, 광학 신호의 제2 부분을 입력 광학 신호와 동일 선상으로 통과시키는 것이 아니라, 광학 신호의 제2 부분을 상이하게 배치된 광학 센서(140)를 향하는 다른 방향으로 배향시킬 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 유사한 예시적인 구현예(100')는 센서 요소 어레이(140)의 센서 요소 세트가 광학 필터 구조체의 기판(120)에 통합된 것을 포함한다. 이 경우에, 광학 필터(130)는 기판(120) 상에 배치된다. 입력 광학 신호(150-1 및 150-2)가 일련의 각도로 수신되고, 입력 광학 신호(150-1 및 150-2)의 제1 부분이 일련의 다른 각도로 반사된다. 이 경우에, 입력 광학 신호(150-1 및 150-2)의 제2 부분은 광학 필터(130)를 통과해서 출력 전기 신호(180)를 제공하는 센서 요소 어레이(140)에 전달된다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 다른 유사한 예시적인 구현예(100")는 광학 필터 구조체(120)에서 분리된 센서 요소 어레이(140)의 센서 요소 세트를 포함하고, 광학 필터(130)는 광학 필터 구조체(130) 상에 배치된다. 이 경우에, 광학 필터 구조체(130) 및 센서 요소 어레이(140)는 자유 공간 등에 의해 분리될 수 있다. 입력 광학 신호(150-1 및 150-2)는 일련의 각도로 광학 필터(130)에서 수신된다. 입력 광학 신호(150-1 및 150-2)의 제1 부분(160)은 반사되고, 제2 부분(170)은 광학 필터(130) 및 광학 필터 구조체(120)에 의해 출력 전기 신호(180)를 제공하는 센서 요소 어레이(140)에 전달된다.
전술한 바와 같이, 도 1a 내지 도 1c는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 1a 내지 도 1c에 관하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 광학 필터에 관련된 특성도이다. 도 2a 내지 도 2c는 전체-유전체 필터의 예시를 도시한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 차트(200)에 의하면 필터(210)는 기판 및 유전체 스택 세트를 포함할 수 있다. 기판은 질화실리콘(Si3N4이며, Si3N4로 표시됨), 글래스 기판, 폴리머 기판, 다른 투명한 기판 등을 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 기판은 에폭시(예컨대, 투명한 접착제), 공극(예컨대, 광학 경로 외부의 에폭시와 함께) 등을 이용해서 유전체 스택 세트에 부착될 수 있다. 부가적으로, 또는 대안으로서, 유전체 스택 세트는 유전체 스택 세트용 기판을 형성할 수 있는 검출기, 검출기 어레이, 센서 요소 어레이 등에 직접적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 요소 어레이는 유전체 스택 세트가 부착될 수 있는 질화실리콘으로 이루어진 상부 층을 포함할 수 있다. 후면-조명형 검출기와 같은 다른 예시에 있어서는, 실리콘 기판과 같은 다른 타입의 기판이 사용될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 기판은 유전체 스택 세트에 대한 입구 매체, 출구 매체 등일 수 있다. 유전체 스택 세트는 니오븀 티타늄 산화물(NbTiO5이며, NbTiO5로 표시됨) 및 이산화실리콘(SiO2이며, SiO2로 표시됨)의 교호층을 포함한다. 예를 들어, 필터(210)는 기판 상에 피착된 99.8 나노미터(nm)의 두께를 가진 제1 니오븀 티타늄 산화물층 및 니오븀 티타늄 산화물층 상에 피착된 172.1㎚의 두께를 가진 제1 이산화실리콘층을 포함할 수 있다. 유사하게 필터(210)는 제1 이산화실리콘층 상에 피착된 105.2 나노미터(nm)의 두께를 가진 제2 니오븀 티타늄 산화물층 및 제2 니오븀 티타늄 산화물층 상에 피착된 180.5㎚의 두께를 가진 제2 이산화실리콘층을 포함할 수 있다. 이 경우에, 필터(210)는 과도한 피착 시간 및 증가된 피착 시간에 관련된 과도한 비용을 초래할 수 있는 대략 5.36 마이크로미터(㎛)의 전체 두께와 연관된다. 또한, 전체 두께는 임계량의 압축 응력을 초래할 수 있으며, 이는 임계 두께보다 작은 두께를 가진 기판의 뒤틀림을 초래할 수 있고, 또한 다수의 필터가 피착되어서 다수의 이산 필터를 형성하는 기판의 분할 시에 과도한 어려움 및 수율 손실을 초래할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 차트(220)에 의하면, 공기로 이루어진 출구 매체에 노출된 필터(210)에 대한 필터 응답이 제공된다. 예를 들어, 필터(210)는 0도의 입사각(angle of incidence)(AOI)에서 대략 660㎚의 컷-오프 파장(cut-off wavelength)(예컨대, 필터(210)의 투과율이 임계 비율에서 감소하는 파장)과 연관된다. 대조적으로, 10도, 20도, 30도, 40도, 및 50도의 입사각에서, 필터(210)는 제각기 대략 5㎚, 대략 12㎚, 대략 25㎚, 대략 42㎚, 및 대략 52㎚의 컷-오프 파장에서의 임계 시프트와 연관된다. 또한, 30도, 40도, 및 50도의 입사각에 대해서, 필터(210)는 제각기 대략 880㎚에서 대략 4%, 대략 850㎚에서 대략 31%, 및 대략 805㎚에서 대략 14%의 투과율과 연관된다. 또한, 필터(210)는 50도의 AOI에서 대략 480㎚ 내지 대략 505㎚ 사이에서의 임계 투과율보다 낮은(예컨대, 대략 58%와 대략 68% 사이의 투과율에 대한) 투과율 강하와 연관되고, 또한 필터(210)는 50도의 AOI에 대하여 대략 1000㎚보다 큰 스펙트럼 범위에서 임계 투과율보다 큰(예컨대, 대략 1%보다 큰 투과율에 대한) 투과율 증가와 연관된다. 대략 420㎚ 내지 대략 620㎚의 통과대역을 제공하기 위한 필터(210)를 사용하면, 임계 각도가 시프트되고 임계 투과율이 강하 및 증가해서 상대적으로 빈약한 필터 성능이 초래된다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 차트(230)에 의하면, 필터(210)의 컬러 플롯(color plot)이 제공된다(예컨대, 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination (CIE)) 1931 컬러 플롯). 참조번호 232에 의해 도시된 바와 같이, 필터(210)는 0도 AOI 내지 50도 AOI의 시프트에서 대략 (0.33, 0.33)과 대략 (0.30, 0.33) 사이의 임계 컬러 시프트를 나타내는 CIE 컬러 플롯과 연관된다. 임계 컬러 시프트는 상대적으로 빈약한 필터 성능을 초래한다.
전술한 바와 같이, 도 2a 내지 도 2c는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 2a 내지 도 2c에 관하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 광학 필터에 관련된 특성도이다. 도 3a 내지 도 3c는 유전체/금속 필터 스택을 가진 저각 시프트 유도형 투과 광학 필터(ITF)의 예시를 도시한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 차트(300)에 의하면, 필터(310)는 기판, 유전체 층 세트, 및 금속 층 세트를 포함할 수 있다. 기판은 질화실리콘 기판을 포함할 수 있다. 유전체 층 세트 및 금속 층 세트는 니오븀 티타늄 산화물, 산화아연(ZnO), 및 은(Ag)의 교호층을 포함한다. 예를 들어, 28.0㎚의 두께를 가진 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 제1 층은 질화실리콘 기판 상에 피착되고, 2.0㎚의 두께를 가진 산화아연으로 이루어진 제2 층은 제1 층 상에 피착되고, 11.3㎚의 두께를 가진 은으로 이루어진 제3 층은 제2 층 상에 피착되고, 2.0㎚의 두께를 가진 산화아연으로 이루어진 제4 층은 제3 층 상에 피착되고, 또한 53.8㎚의 두께를 가진 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 제5 층은 제4 층 상에 피착된다. 이 경우에, 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 제5 층은 다수의 니오븀 티타늄 산화물층일 수 있다. 즉, 제5 층의 제1 부분은 제2 층 내지 제4 층을 제1 층과의 사이에 끼우는 것일 수 있고, 한편 제5 층의 제2 부분은 제6 층 내지 제8 층을 제9 층의 일부분과의 사이에 끼우는 것일 수 있다. 필터(310)가 특정 세트의 층 두께와 함께 설명되지만, 다른 층 두께가 가능하며 도 3a에 도시되는 것과 다를 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 차트(320)에 의하면, 공기로 이루어진 출구 매체에 노출된 필터(310)에 대한 필터 응답이 제공된다. 참조번호 322에 의해 도시된 바와 같이, 필터(310)는 필터(210)에 비해 감소된 각도 시프트와 연관된다. 예를 들어, 필터(310)는, 0도에서 30도, 40도, 또는 50도로의 입사각의 변화에 대한 20㎚보다 큰 각도 시프트와 비교하여, 0도에서 10도, 20도, 30도, 40도, 또는 50도로의 입사각의 변화에 대한 대략 20㎚보다 작은 컷오프 파장의 각도 시프트와 연관된다. 그러나, 참조번호 324로 표시된 바와 같이, 필터(310)는 필터(210)에 비해 감소된 투과율과 연관된다. 예를 들어, 필터(310)는 대략 420㎚ 내지 대략 620㎚ 사이의 통과대역의 스펙트럼 범위에서 0도와 50도 사이의 입사각에 대하여 대략 62% 내지 65% 사이의 평균 투과율과 연관된다. 이 경우에, 대략 750㎚ 내지 대략 1100㎚의 적외선(IR) 차단 스펙트럼 범위의 투과율은 0도의 AOI에 대해서는 대략 0.41%이고 40도의 AOI에 대해서는 대략 0.37%이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 차트(330)에 의하면, 필터(310)의 CIE 1931 컬러 플롯이 제공된다. 참조번호 332에 의해 도시된 바와 같이, 필터(310)는 0도 입사각으로부터 50도 입사각으로의 시프트에 대하여 필터(210)에 비해 감소된 컬러 시프트와 연관된다. 예를 들어, 필터(310)는 임계값보다 작은(예컨대, 0.2보다 작은, 0.1보다 작은, 0.05보다 작은 등등) 컬러 시프트와 연관된다.
전술한 바와 같이, 도 3a 내지 도 3c는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 3a 내지 도 3c에 관하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 혼합형 금속/유전체 광학 필터에 관련된 특성도이다. 도 4a 내지 도 4c는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 유전체 필터 스택들을 가지며 유전체 필터 스택들 사이에 배치된 금속(예컨대, 은) 유전체 필터 스택을 가지는 광학 필터의 예시를 도시한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 차트(400)에 의하면, 필터(410)는 기판, 유전체 층 세트, 및 금속 층 세트를 포함할 수 있다. 참조번호 412에 의해 도시된 바와 같이, 필터(410)의 제1 부분(예컨대, 제1 전체-유전체 부분)은 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 전체-유전체 층을 포함한다. 이 경우에, 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층은, 제각기, 니오븀 티타늄 산화물층 및 이산화실리콘층이다. 예를 들어, 질화실리콘 기판 상에 피착된 제1 층은 95.5㎚의 두께를 가진 니오븀 티타늄 산화물층(층 1로서 표시됨)이고, 제1 층 상에 피착된 제2 층은 48.3㎚의 두께를 가진 이산화실리콘(층 2로서 표시됨) 등이다. 일부 구현예에 있어서는, 글래스 기판 등과 같은 다른 타입의 기판이 사용될 수 있다. 일부 구현예에 있어서는, 굴절률이 대략 2.0보다 큰, 대략 2.5보다 큰, 대략 3.0보다 큰, 대략 3.5보다 큰, 대략 3.6보다 큰, 대략 3.7보다 큰 등등의 재료와 같이, 다른 고굴절률 재료가 사용될 수 있다. 일부 구현예에 있어서는, 굴절률이 대략 3.0보다 작은, 대략 2.5보다 작은, 대략 2.0보다 작은, 대략 1.5보다 작은 등등의 재료와 같이, 다른 저굴절률 재료가 사용될 수 있다. 일부 구현예에 있어서는, 하나 이상의 층은, 유전체 재료로서, 이산화실리콘(SiO2), 오산화니오븀(Nb2O5), 오산화탄탈륨(Ta2O5), 이산화 티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화이트륨(Y2O3), 이산화하프늄(HfO2) 등과 같은 산화물 재료; 질화실리콘(Si3N4)과 같은 질화물 재료; 불화 마그네슘(MgF)과 같은 불화물 재료; 황화 아연(ZnS)과 같은 황화물 재료; 셀렌화 아연(ZnSe)과 같은 셀렌화물 재료; 수소화된 실리콘 또는 수소화된 게르마늄과 같은 수소화된 재료(hydrogenated material); 질소화된 게르마늄과 같은 질소화된 재료(nitrogenated material); 이들의 조합 등을 이용할 수 있다.
도 4a에 더 도시된 바와 같이, 참조번호 414에 의하면, 필터(410)의 제2 부분이 혼합형 금속/유전체 층을 포함한다. 이 경우에, 필터(410)의 제2 부분은 하나 이상의 니오븀 티타늄 산화물층, 하나 이상의 산화아연층, 및 하나 이상의 은층으로 이루어진 다수의 층 그룹을 포함한다. 예를 들어, 제1 층 그룹(층 7 내지 층 11)은, 139.1㎚의 두께를 가진 니오븀 티타늄 산화물층(예컨대, 층 7로서 표시되며, 그 제1 부분은 필터(410)의 제1 부분의 일부일 수 있고, 그 제2 부분은 필터(410)의 제2 부분의 일부일 수 있음), 2.0㎚의 두께를 가진 산화아연층(층 8로서 표시됨), 9.9㎚의 두께를 가진 은층(층 9로서 표시됨), 2.0㎚의 두께를 가진 산화아연층(층 10으로서 표시됨), 및 51.9㎚의 두께를 가진 니오븀 티타늄 산화물층(층 11로서 표시되며, 그 제1 부분은 제1 층 그룹의 일부일 수 있고, 그 제2 부분은 제2 층 그룹의 일부일 수 있음)을 포함한다. 본 예시에 더하여, 제2 층 그룹(층 11 내지 층 15)은 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 층 11의 제2 부분, 산화아연으로 이루어진 층 12, 은으로 이루어진 층 13, 산화아연으로 이루어진 층 14, 및 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 층 15의 제1 부분(예컨대, 그 제2 부분은 제3 층 그룹의 일부일 수 있음)을 포함한다. 다른 예시에 있어서는, 다른 금속 재료가 이용될 수 있다.
도 4a에 더 도시된 바와 같이, 참조번호 416에 의하면, 필터(410)의 제3 부분(예컨대, 제2 전체-유전체 부분)은 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 전체-유전체 층을 포함한다. 이 경우에, 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층은, 제각기, 니오븀 티타늄 산화물층 및 이산화실리콘층이다. 예를 들어, 제1 층은 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 층 23의 일부분이고, 제2 층은 이산화실리콘으로 이루어진 층 24이고, 제3 층은 니오븀 티타늄 산화물로 이루어진 층 25이고, 제4 층은 이산화실리콘으로 이루어진 층 26 등등이다. 이 경우에, 필터(410)는 3가지의 상이한 유전체 재료를 이용한다. 다른 예시에 있어서는, 필터(410)가 2가지의 상이한 유전체 재료를 이용할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 필터(410)는 공기로 이루어진 출구 매체에 매칭될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 필터(410)는 폴리머 재료, 컬러 염료, RGB 염료, 에폭시 재료, 글래스 재료 등과 같은 다른 출구 매체에 매칭될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 필터(410)는 RGB 필터(예컨대, 광의 적색 스펙트럼 범위, 광의 녹색 스펙트럼 범위, 또는 광의 청색 스펙트럼 범위에 대응하는 통과대역을 가진 필터), NIR 차단기, LWP 필터, SWP 필터, 포토픽 필터, 주변 광 센서 필터, 3자극 필터 등일 수 있다. 필터(410)가 특정 세트의 층 두께와 함께 설명되지만, 다른 층 두께가 가능하며 도 4a에 도시되는 것과 다를 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 차트(420)에 의하면, 또한 도 4c에 도시된 바와 같이, 차트(430)에 의하면, 필터(410)는 필터(210)에 비해 감소된 각도 시프트 및 컬러 시프트, 그리고 필터(310)에 비해 개선된 투과율과 연관된다. 예를 들어, 도 4b의 참조번호 432에 의해 도시된 바와 같이, 필터(410)는 대략 420㎚ 및 0도의 입사각에서 대략 80%의 투과율과 연관되고, 0도와 50도 사이의 입사각에 대해서는 대략 420㎚ 내지 550㎚ 사이의 스펙트럼 범위에 대하여 70%보다 큰 투과율과 연관된다. 유사하게, 도 4b의 참조번호 434에 의해 도시된 바와 같이, 필터(410)는 대략 400㎚ 내지 대략 1100㎚ 사이의 스펙트럼 범위 및 0도 내 50도 사이의 입사각에 대하여 대략 40㎚보다 작은 각도 시프트와 연관된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 차트(430)에 의하면, 필터(310)의 CIE 1931 컬러 플롯이 제공된다. 참조번호 436에 의해 도시된 바와 같이, 필터(410)는 0도 입사각으로부터 50도 입사각으로의 시프트에 대하여 필터(210)에 비해 감소된 컬러 시프트와 연관된다. 예를 들어, 필터(410)는 임계값보다 작은(예컨대, 0.2보다 작은, 0.1보다 작은, 0.05보다 작은 등등) 컬러 시프트와 연관된다.
전술한 바와 같이, 도 4a 내지 도 4c는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 4a 내지 도 4c와 관련하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 혼합형 금속/유전체 광학 필터에 관련된 특성도이다. 도 5a 내지 도 5c는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 유전체 필터 스택들을 가지며, 또한 금속(예컨대, 은) 유전체 필터 스택을 가진 유도형 투과 광학 필터의 다른 예시를 도시한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 차트(500)에 의하면, 필터(510)는 기판, 유전체 층 세트, 및 금속 층 세트를 포함할 수 있다. 참조번호 512에 의해 도시된 바와 같이, 층 1 내지 층 10으로 이루어진 필터(510)의 제1 부분은 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 전체-유전체 층을 포함한다. 이 경우에, 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층은, 제각기, 니오븀 티타늄 산화물층 및 이산화실리콘층이다. 참조번호 514에 의해 도시된 바와 같이, 층 10 내지 층 25로 이루어진 필터(510)의 제2 부분은 금속 유전체 층을 포함한다. 이 경우에, 필터(510)의 제2 부분은 하나 이상의 니오븀 티타늄 산화물층, 하나 이상의 산화아연층, 및 하나 이상의 은층으로 이루어진 다수의 층 그룹을 포함한다. 참조번호 516에 의해 도시된 바와 같이, 층 25 내지 층 30으로 이루어진 필터(510)의 제3 부분은 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층으로 이루어진 전체-유전체 층을 포함한다. 이 경우에, 교호하는 고굴절률 층 및 저굴절률 층은, 제각기, 니오븀 티타늄 산화물층 및 이산화실리콘층이다. 필터(510)가 특정 세트의 층 두께와 함께 설명되지만, 다른 층 두께가 가능하며 도 5a에 도시되는 것과 다를 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 차트(520)에 의하면, 또한 도 5c에 도시된 바와 같이, 차트(530)에 의하면, 필터(510)는 필터(210)에 비해 감소된 각도 시프트 및 컬러 시프트, 그리고 필터(310)에 비해 개선된 투과율과 연관된다. 예를 들어, 도 5b의 참조번호 532에 의해 도시된 바와 같이, 필터(510)는 대략 500㎚에서 및 0도 내지 50도의 입사각에서 대략 80%의 투과율과 연관되고, 0도와 50도 사이의 입사각에서 대략 460㎚ 내지 590㎚ 사이의 스펙트럼 범위에 대해서는 대략 70%보다 큰 투과율과 연관된다. 유사하게, 참조번호 534에 의해 도시된 바와 같이, 필터(510)는 대략 400㎚ 내지 대략 1100㎚ 사이의 스펙트럼 범위 및 0도 내지 50도 사이의 입사각에 대하여 대략 30㎚보다 작은 각도 시프트와 연관된다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 차트(530)에 의하면, 필터(510)의 CIE 1931 컬러 플롯이 제공된다. 참조번호 536에 의해 도시된 바와 같이, 필터(510)는 0도 입사각으로부터 50도 입사각으로의 시프트에 대하여 필터(210)에 비해 감소된 컬러 시프트와 연관된다. 예를 들어, 필터(510)는 임계값보다 작은(예컨대, 0.2보다 작은, 0.1보다 작은, 0.05보다 작은 등등) 컬러 시프트와 연관된다.
전술한 바와 같이, 도 5a 내지 도 5c는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 5a 내지 도 5c와 관련하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 광학 필터 세트에 관련된 특성도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 명세서에서 설명된 필터들의 특성들의 비교를 도시한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 차트(600)에 의하면, 필터(210), 필터(310), 필터(410), 및 필터(510)에 대한 컷-오프 파장의 각도 시프트들의 비교가 제공된다. 이 경우에, 필터(410) 및 필터(510)는 각각 0도 내지 50도의 입사각에서 필터(210)에 비해 컷-오프 파장의 감소된 각도 시프트와 연관된다. 예를 들어, 40도의 입사각에서, 필터(410)는 대략 18㎚의 컷-오프 파장의 각도 시프트와 연관된다. 유사하게, 40도의 입사각에서, 필터(510)는 대략 20㎚의 컷-오프 파장의 각도 시프트와 연관된다. 대조적으로, 20도의 입사각에서, 필터(210)는 대략 42㎚의 컷-오프 파장에서의 변화와 연관된다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 차트(610)에 의하면, 필터(210), 필터(310), 필터(410), 및 필터(510)에 대한 대략 420㎚ 내지 대략 620㎚의 스펙트럼 범위의 통과대역의 평균 투과율의 비교가 제공된다. 이 경우에, 필터(410) 및 필터(510)는 필터(310)에 비해 개선된 투과율과 연관된다. 각각 0도 내지 50도의 입사각에서. 예를 들어, 40도의 입사각에서, 필터(410) 및 필터(510)는 제각기, 대략 72% 및 대략 75%의 평균 투과율과 연관된다. 대조적으로, 40도의 입사각에서, 필터(310)는 대략 63%의 평균 투과율과 연관된다.
전술한 바와 같이, 도 6a 및 도 6b는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 6a 및 도 6b에 관하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
도 7a 내지 도 7g는 광학 필터 세트에 관련된 특성도이다. 도 7a 내지 도 7g는 본 명세서에서 설명된 녹색 컬러 타입의 필터의 특성의 비교를 도시한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 필터(702)에 대한 예시적인 스택화(stackup)가 제공된다. 필터(702)는 이산화실리콘(SiO2) 및 니오븀 티타늄 산화물(NbTiO5)의 교호층을 포함하는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 필터(702)는 질화실리콘(Si3N4)으로 이루어진 입구 매체 및 공기로 이루어진 출구 매체와 연관될 수 있다. 필터(702)는 전체-유전체 타입의 필터일 수 있으며, 또한 도 2a에 도시된 필터(210)와 유사할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 필터(704)에 대한 예시적인 스택화가 제공된다. 필터(704)는 니오븀 티타늄 산화물(NbTiO5), 산화아연(ZnO), 및 은(Ag)의 층들, 질화실리콘(Si3N4)으로 이루어진 입구 매체, 및 공기로 이루어진 출구 매체를 포함하는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 필터(704)는 도 3a에 도시된 필터(310)와 유사할 수 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 필터(706)에 대한 예시적인 스택화가 제공된다. 필터(706)는 니오븀 티타늄 산화물(NbTiO5), 이산화실리콘(SiO2), 산화아연(ZnO), 및 은(Ag)의 층들, 질화실리콘(Si3N4)으로 이루어진 입구 매체, 및 공기로 이루어진 출구 매체를 포함하는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 필터(706)는 도 4a에 도시된 필터(410)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 필터(706)는, 층 1 내지 층 13과 같이, 교호하는 유전체 층을 포함하는 제1 부분; 층 13 내지 층 25와 같이, 교호하는 유전체 층 및 금속 층을 포함하는 제2 부분; 및 층 25 내지 층 37과 같이, 교호하는 유전체 층을 포함하는 제3 부분을 포함할 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 차트(708) 및 차트(710)에 의하면, 필터(702)에 대한 필터 응답이 제공된다. 예를 들어, 필터(702)는 대략 450㎚ 내지 대략 575㎚ 사이의 스펙트럼 범위에 대하여 대략 50㎚ 내지 대략 80㎚ 사이의 대략 0도 내지 대략 50도의 입사각(AOI)의 변화에 대한 각도 시프트와 연관된다. 또한, 필터(702)는 대략 0도의 입사각에서 대략 100% 내지 대략 50도의 입사각에서 대략 90%의 통과대역에서 피크 투과의 강하와 연관된다. 또한, 필터(702)는 대략 [0.08, 0.47] 내지 대략 [0.25, 0.69]의 CIE 1931 컬러 플롯에서의 컬러 시프트와 연관된다.
도 7e에 도시된 바와 같이, 차트(712) 및 차트(714)에 의하면, 필터(704)에 대한 필터 응답이 제공된다. 예를 들어, 필터(704)는 대략 450㎚ 내지 대략 575㎚ 사이의 스펙트럼 범위에 대하여 대략 25㎚ 내지 대략 40㎚ 사이의 대략 0도 내지 대략 50도의 입사각(AOI)의 변화에 대한 각도 시프트와 연관된다. 또한, 필터(704)는 대략 0도의 입사각에서 대략 72% 내지 대략 50도의 입사각에서 대략 66%의 통과대역에서 피크 투과의 강하와 연관된다. 또한, 필터(704)는 대략 [0.17, 0.58] 내지 대략 [0.26, 0.63]의 CIE 1931 컬러 플롯에서의 컬러 시프트와 연관된다.
도 7f에 도시된 바와 같이, 차트(716) 및 차트(718)에 의하면, 필터(706)에 대한 필터 응답이 제공된다. 예를 들어, 필터(706)는 대략 450㎚ 내지 대략 575㎚ 사이의 스펙트럼 범위에 대하여 대략 25㎚ 내지 대략 40㎚ 사이의 대략 0도 내지 대략 50도의 입사각(AOI)의 변화에 대한 각도 시프트와 연관된다. 또한, 필터(706)는 대략 0도의 입사각에서 대략 78% 내지 대략 50도의 입사각에서 대략 70%의 통과대역에서 피크 투과의 강하와 연관된다. 또한, 필터(706)는 대략 [0.18, 0.62] 내지 대략 [0.26, 0.65]의 CIE 1931 컬러 플롯에서의 컬러 시프트와 연관된다. 이렇게 해서, 필터(706)는 필터(702)에 비해 감소된 각도 시프트 및 감소된 컬러 시프트와 필터(704)에 비해 개선된 투과율과 연관된다.
도 7g에 도시된 바와 같이, 차트(720) 및 차트(722)에 의하면, 제각기 필터(702), 필터(704), 및 필터(706)에 대하여, 대략 510㎚ 내지 대략 550㎚의 통과대역에서 중심 파장의 변화의 비교 및 평균 투과의 비교가 제공된다. 차트(720)에 도시된 바와 같이, 필터(706)는 대략 10도 내지 대략 50도의 입사각에 대하여 필터(702)에 비해 감소된 중심 파장의 변화와 연관된다. 차트(722)에 도시된 바와 같이, 필터(706)는 대략 0도 내지 대략 50도의 입사각에 대하여 필터(704)에 비해 통과대역에서 개선된 평균 투과, 및 대략 40도 내지 대략 50도의 입사각에 대하여 필터(706)에 비해 통과대역에서 개선된 평균 투과와 연관된다.
전술한 바와 같이, 도 7a 내지 도 7g는 단지 예시로서 제공된다. 다른 예시들이 가능하며, 도 7a 내지 도 7g에 관하여 설명되었던 것과는 다를 수 있다.
이렇게 해서, 유전체 층으로 이루어진 제1 부분, 혼합형 유전체 및 금속 층으로 이루어진 제2 부분, 및 유전체 층으로 이루어진 제3 부분을 포함하는 필터를 이용하면, 전체-유전체 필터 또는 LAS ITF 필터에 비해 감소된 각도 시프트 및 개선된 투과율로 필터링이 제공된다. 각도 시프트의 감소 및 투과율 개선에 기초하면, 필터에 정렬된 센서 요소에 의해 취득한 데이터의 정확도는 다른 타입의 필터에 정렬된 센서 요소에 의해 취득한 데이터의 정확도에 비해 개선된다.
상기한 개시는 도시 및 설명을 제공하지만, 모든 내용을 포괄하거나 또는 구현예들을 개시된 정확한 형태로 제한하려는 것은 아니다. 수정예들 및 변형예들이 상기 개시의 관점에서 가능하거나, 구현예들의 실시로부터 얻어질 수 있다.
일부 구현예는 임계값과 관련하여 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 임계값을 만족시키는 것은, 임계값보다 큰, 임계값보다 많은, 임계값보다 높은, 임계값 이상, 임계값보다 작은, 임계값보다 적은, 임계값보다 낮은, 임계값 이하, 임계값과 같은 등을 지칭할 수 있다.
특징들의 특정 조합들이 청구항에서 열거되고/되거나 명세서에서 개시될지라도, 이들 조합은 가능한 구현예들의 개시를 제한하도록 의도되지 않는다. 사실상, 이들 특징의 대부분은 구체적으로 청구항에서 열거되고/되거나 명세서에서 개시되지 않은 방식으로 조합될 수 있다. 이하에서 나열된 각 종속 청구항은 단지 하나의 청구항에 직접 의존할 수 있지만, 가능한 구현예들의 개시는 청구항 세트에서의 모든 다른 청구항과 조합하여 각 종속 청구항을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 어떤 요소, 동작, 또는 지시도 이와 같이 명확하게 설명되지 않는 한 중대하거나 또는 필수적인 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 표현은 하나 이상의 아이템을 포함하도록 의도되며, "하나 이상"과 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "세트"는 하나 이상의 아이템(예를 들어, 관련 아이템, 관련되지 않은 아이템, 관련 아이템, 및 관련되지 않은 아이템의 조합 등)을 포함하도록 의도되며, "하나 이상"과 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 하나의 아이템만이 의도된 경우, 용어 "하나" 또는 유사 언어가 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "갖다(has, have)", "갖는(having)" 등은 제약을 두지 않은 용어인 것으로 의도된다. 또한, 구절 "~에 기초한"은 달리 명시적으로 제시되지 않는 한, "적어도 부분적으로 ~에 기초한"을 의미하도록 의도된다.
Claims (20)
- 광학 필터로서,
제1 유전체 재료 및 제2 유전체 재료의 교호층(alternating layer)을 포함하는 제1 층 그룹(first group of layers);
제3 유전체 재료 및 제4 유전체 재료의 교호층을 포함하는 제2 층 그룹(second group of layers); 및
제5 유전체 재료, 제6 유전체 재료, 및 금속 재료의 교호층을 포함하는 제3 층 그룹(third group of layers)을 포함하되,
상기 제3 층 그룹은 상기 제1 층 그룹과 상기 제2 층 그룹 사이에 배치되고,
상기 광학 필터는 0도 내지 50도의 하나 이상의 입사각에서 70 % 보다 큰 투과율과 30nm 보다 작은 각도 시프트로 광을 필터링하는, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 유전체 재료, 제2 유전체 재료, 제3 유전체 재료, 제4 유전체 재료, 제5 유전체 재료 및 제6 유전체 재료를 포함하는 유전체 재료 그룹은 2종의 재료로 구성되는, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 유전체 재료, 제2 유전체 재료, 제3 유전체 재료, 제4 유전체 재료, 제5 유전체 재료 및 제6 유전체 재료를 포함하는 유전체 재료 그룹은 3종의 재료로 구성되는, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 유전체 재료, 제2 유전체 재료, 제3 유전체 재료, 제4 유전체 재료, 제5 유전체 재료 및 제6 유전체 재료를 포함하는 유전체 재료 그룹은,
니오븀 티타늄 산화물(NbTiOx),
이산화실리콘(SiO2),
산화알루미늄(Al2O3),
이산화 티타늄(TiO2),
오산화니오븀(Nb2O5),
오산화탄탈륨(Ta2O5),
산화지르코늄(ZrO2),
산화이트륨(Y2O3),
이산화하프늄(HfO2), 또는
이들의 조합물 중 적어도 1종을 포함하는, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 유전체 재료, 제2 유전체 재료, 제3 유전체 재료, 제4 유전체 재료, 제5 유전체 재료 및 제6 유전체 재료를 포함하는 유전체 재료 그룹은,
질화물 재료,
불화물 재료,
황화물 재료,
셀렌화물 재료, 또는
이들의 조합물 중 적어도 1종을 포함하는, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 금속 재료는 은(silver) 재료인, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 글래스 기판을 더 포함하되,
상기 제1 층 그룹은 상기 글래스 기판 상에 피착되고,
상기 제3 층 그룹은 상기 제1 층 그룹 상에 피착되며,
상기 제2 층 그룹은 상기 제3 층 그룹 상에 피착되는, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는, 검출기 기판을 포함하는 검출기 상에 배치되며,
상기 제1 층 그룹은 상기 검출기 기판 상에 피착되고,
상기 제3 층 그룹은 상기 제1 층 그룹 상에 피착되며,
상기 제2 층 그룹은 상기 제3 층 그룹 상에 피착되는, 광학 필터. - 제8 항에 있어서, 상기 검출기는,
상보형 금속-산화물-반도체(CMOS) 검출기,
전하-결합 소자 검출기,
전면 조명형 검출기, 또는
후면 조명형 검출기 중 적어도 하나인, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 층 그룹 및 상기 제2 층 그룹은 유전체 재료로 이루어진, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제6 유전체 재료중 적어도 하나의 유전체 재료는 2.0보다 큰 굴절률을 갖는, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제6 유전체 재료중 적어도 하나의 유전체 재료는 3.0보다 작은 굴절률을 갖는, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 각도 시프트는 30㎚인, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 투과율은 70%인, 광학 필터.
- 유도형 투과 필터로서,
제1 유전체 층 세트(first set of dielectric layers)를 포함하는 제1 전체-유전체 부분(first all-dielectric portion);
제2 유전체 층 세트(second set of dielectric layers)를 포함하는 제2 전체-유전체 부분(second all-dielectric portion); 및
제3 유전체 세트 층(third set of dielectric layers) 및 하나 이상의 금속 층 세트를 포함하는 금속/유전체 부분(metal/dielectric portion)을 포함하되,
상기 금속/유전체 부분은 상기 제1 전체-유전체 부분과 상기 제2 전체-유전체 부분 사이에 배치되고,
상기 유도형 투과 필터는 0도 내지 50도의 하나 이상의 입사각에서 70 % 보다 큰 투과율과 30nm 보다 작은 각도 시프트로 광을 필터링하는, 유도형 투과 필터. - 제15 항에 있어서, 상기 제1 유전체 층 세트 및 상기 제2 유전체 층 세트는 각각 제1 굴절률을 가진 제1 유전체 재료 및 제2 굴절률을 가진 제2 유전체 재료의 교호층을 포함하고,
상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 높은, 유도형 투과 필터. - 제15항에 있어서, 상기 제1 유전체 층 세트, 상기 제2 유전체 층 세트, 및 상기 제3 유전체 층 세트는 각각 적어도 하나의 재료를 공통으로 포함하는, 유도형 투과 필터.
- 제15항에 있어서, 상기 금속/유전체 부분은 하나의 층 그룹 내에 배치된 층 세트를 포함하고,
상기 층 그룹은 제1 유전체 재료로 이루어진 제1 층, 제2 유전체 재료로 이루어진 제2 층, 금속 재료로 이루어진 제3 층, 상기 제2 유전체 재료로 이루어진 제4 층, 및 상기 제1 유전체 재료로 이루어진 제5 층의 순서로 복수의 층을 포함하는, 유도형 투과 필터. - 혼합형 금속/유전체 광학 필터로서,
기판;
교호하는 이산화실리콘층 및 니오븀 티타늄 산화물층을 포함하는 제1 전체-유전체 부분;
교호하는 이산화실리콘층 및 니오븀 티타늄 산화물층을 포함하는 제2 전체-유전체 부분; 및
하나 이상의 층 그룹을 포함하는 금속/유전체 부분을 포함하되,
상기 하나 이상의 층 그룹 중 하나의 층 그룹은 은(silver) 층, 2개의 산화아연층, 및 2개의 니오븀 티타늄 산화물층을 포함하며,
상기 은층은 상기 2개의 산화아연층 사이에 배치되고,
상기 2개의 산화아연층은 상기 2개의 니오븀 티타늄 산화물층 사이에 배치되며,
상기 금속/유전체 부분은 상기 제1 전체-유전체 부분과 상기 제2 전체-유전체 부분 사이에 배치되는, 혼합형 금속/유전체 광학 필터. - 제19 항에 있어서,
컬러 필터,
대역통과 필터,
근적외선 차단기,
장파 패스(LWP) 필터,
단파 패스(SWP) 필터,
포토픽(photopic) 필터, 또는
3자극(tristimulus) 필터 중 적어도 하나를 포함하는, 혼합형 금속/유전체 광학 필터.
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