KR20180008898A - 광학 필터 및 센서 시스템 - Google Patents
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Abstract
800nm 내지 1100nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 가지는 광학 필터가 제공된다. 상기 광학 필터는 필터 적층체를 포함하고, 상기 필터 적층체는, 교번하여 적층되는 수소화된 실리콘 층들 및 더 낮은 굴절률 층들로 형성된다. 상기 수소화된 실리콘 층들 각각은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 높은 굴절률을 가지고, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 0.0005보다 낮은 소광 계수를 가진다.
Description
본 발명은 광학 필터들 및 광학 필터들을 포함하는 센서 시스템들에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 수소화된 실리콘 층들을 포함하는 광학 필터들, 및 그러한 광학 필터들을 포함하는 센서 시스템들에 관한 것이다.
전형적 제스처-인식 시스템에서, 광원은 이용자를 향하여 근적외선 빛을 방출한다. 3차원(3D) 이미지 센서는 상기 이용자에 의해 반사된 상기 방출된 빛을 검출하여 상기 이용자의 3D 이미지를 제공한다. 그 후 프로세싱 시스템은 상기 3D 이미지를 분석하여 상기 이용자에 의해 만들어진 제스처를 인식한다.
광학 필터, 더 구체적으로 대역통과 필터는, 상기 방출된 빛을 상기 3D 이미지 센서에 전달(transmit)하는 데에 이용되는 동시에 주변광(ambient light)을 실질적으로 차단한다. 달리 말하자면, 상기 광학 필터는 주변광을 걸러내는 역할을 한다. 따라서 근적외선 파장범위, 즉 800nm 내지 1100nm 범위 내의 좁은 통과대역을 가지는 광학 필터가 요구된다. 게다가 상기 광학 필터는 상기 통과대역 내에서 높은 투과율 수준을 가지며 상기 통과대역의 외측에서 높은 차단 수준을 가져야만 한다.
종래에는 광학 필터는, 기판의 대향되는 표면들 상에 코팅되는 필터 적층체 및 차단 적층체(blocking stack)를 포함하였다. 상기 적층체들 각각은 교번하여 적층된 높은-굴절률 층들 및 낮은-굴절률 층들로 형성된다. 일반적으로 상이한 산화물들, 예컨대 TiO2, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, 및 그것들의 혼합물들이 상기 높은-굴절률 층들 및 상기 낮은-굴절률 층들에 이용된다. 예를 들어 몇몇 종래의 광학 필터들은 TiO2/SiO2 필터 적층체 및 Ta2O5/SiO2 차단 적층체를 포함하는바, 여기에서 상기 높은-굴절률 층들은 각각 TiO2 또는 Ta2O5로 각각 구성되며, 상기 낮은-굴절률 층들은 SiO2로 구성된다.
0º 내지 30º의 입사각 범위에 걸쳐 829nm 내지 859nm의 파장 범위 내의 빛을 전달하도록 설계된 제1 종래 광학 필터 내에서, 상기 필터 적층체는 71개의 층들을 포함하고, 상기 차단 적층체는 140개의 층들을 포함하며, 그 전체 코팅 두께는 약 24μm이다. 이 광학 필터에 대하여 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(100 및 101)이 각각 도 1에 그래프로 그려진다. 0º 내지 20º의 입사각 범위에 걸쳐 825nm 파장의 빛을 전달하도록 설계된 제2 종래 광학 필터 내에서, 상기 필터 적층체는 43개의 층들을 포함하고, 상기 차단 적층체는 82개의 층들을 포함하며, 그 전체 코팅 두께는 약 14μm이다. 이 광학 필터에 대하여 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(200 및 201)이 각각 도 2에 그래프로 그려진다. 0º 내지 24º의 입사각 범위에 걸쳐 845nm 내지 865nm의 파장 범위 내의 빛을 전달하도록 설계된 제3 종래 광학 필터 내에서, 상기 필터 적층체는 77개의 층들을 포함하고, 상기 차단 적층체는 148개의 층들을 포함하며, 그 전체 코팅 두께는 약 26μm이다. 이 광학 필터에 대하여 0º의 입사각 및 24º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(300 및 301)이 각각 도 3에 그래프로 그려진다.
도 1-3을 참조하면, 상기 제1 종래 광학 필터, 제2 종래 광학 필터, 제3 종래 광학 필터는 일반적으로 통과대역 내에서 높은 투과율 수준을 가지며, 상기 통과대역의 외측에서 높은 차단 수준을 가진다. 그러나 상기 통과대역의 중심 파장은 입사각의 변화에 따라 상대적으로 큰 편이를 겪는다. 결과적으로, 전달되는 주변광의 양을 증가시키고, 이 종래 광학 필터들이 포함된 시스템들의 신호-대-잡음비를 감소시키면서 요구되는 입사각 범위에 걸쳐 빛을 받아들이도록 상기 통과대역은 상대적으로 넓어야만 한다. 게다가 상기 필터 적층체들 및 차단 적층체들 내의 층들의 많은 개수 때문에, 이 종래 광학 필터들을 제작하는 데에 수반되는 비용 및 코팅 시간이 증가된다. 또한 큰 전체 코팅 두께 때문에, 예컨대 포토리소그래피(photolithography)에 의하여 이 종래 광학 필터들을 패터닝(pattern)하기 어렵게 된다.
상기 제스처-인식 시스템에 있어서 상기 광학 필터의 성능을 개선하기 위하여, 층들의 개수, 전체 코팅 두께, 및 입사각의 변화에 따른 중심-파장 편이를 감소시키는 것이 바람직할 것이다. 하나의 접근법은 상기 높은-굴절률 층들에 대하여, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 종래의 산화물들보다 높은 굴절률을 가지는 재료를 이용하는 것이다. 더 높은 굴절률에 덧붙여, 상기 재료는, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 낮은 소광 계수(extinction coefficient)도 가져야만 하는바, 이는 상기 통과대역 내에 높은 투과율 수준을 제공하기 위한 것이다.
광학 필터들 안의 높은-굴절률 층들을 위한 수소화된 실리콘(Si:H)의 이용은, 레어슨 외(Lairson, et al.)의 "감소된 각도-편이 적외선 대역통과 필터 코팅들(Reduced Angle-Shift Infrared Bandpass Filter Coatings)"(SPIE의 논문집, 2007, 제6545권, 65451C-1 - 65451C-5 면(Proceedings of the SPIE, 2007, Vol. 6545, pp. 65451C-1 - 65451C-5))이라는 제목의 논문에서, 그리고 기본스(Gibbons) 외의 "수소화된 a-Si 반응성 스퍼터 증착 프로세스의 개발 및 실시(Development and Implementation of a Hydrogenated a-Si Reactive Sputter Deposition Process)"(연례 기술 컨퍼런스, 진공 코팅 학회, 2007, 제50권, 327-330면((Proceedings of the Annual Technical Conference, Society of Vacuum Coaters, 2007, Vol. 50, pp. 327-330)))라는 제목의 논문에서 개시된다. 레어슨 외에는 1500nm 파장에서 3.2의 굴절률을 가지고, 1000nm보다 큰 파장들에서 0.001보다 낮은 소광 계수를 가지는 수소화된 실리콘 재료가 개시된다. 기본스 외에는 830nm 파장에서 3.2의 굴절률을 가지고 830nm 파장에서 0.0005의 소광 계수를 가지는, 교류 전류(AC) 스퍼터링에 의해 생산되는 수소화된 실리콘 재료가 개시된다. 안타깝게도 이 수소화된 실리콘 재료들은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 적합하게 낮은 소광 계수를 가지지 않는다.
따라서, 본 발명은, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 가지는 광학 필터에 관한 것인바, 상기 광학 필터는: 필터 적층체를 포함하며, 상기 필터 적층체는: 복수개의 수소화된 실리콘 층들로서, 각각이 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 높은 굴절률을 가지고 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 0.0005보다 낮은 소광 계수를 가지는 수소화된 실리콘 층들; 및 상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들과 교번하여 적층(stacked in alternation)되는 복수개의 더 낮은 굴절률 층들로서, 각각이 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 낮은 굴절률을 가지는, 더 낮은 굴절률 층들;을 포함한다.
본 발명은 또한 센서 시스템에 관한 것인바, 상기 센서 시스템은: 800nm 내지 1100nm의 파장 범위 내의 방출 파장에서의 빛을 방출하기 위한 광원; 주변광을 실질적으로 차단하는 동시에 상기 방출된 빛을 전달하기 위하여 상기 방출된 빛을 수광하도록 배치되는 광학 필터로서, 상기 방출 파장을 포함하고 800nm 내지 1100nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 가지는 광학 필터; 및 상기 방출된 빛을 검출하기 위하여, 상기 광학 필터에 의한 전달 뒤에 상기 방출된 빛을 수광하도록 배치되는 센서;를 포함하고, 상기 광학 필터는: 필터 적층체를 포함하며, 상기 필터 적층체는: 복수개의 수소화된 실리콘 층들로서, 각각이 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 높은 굴절률을 가지고 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 0.0005보다 낮은 소광 계수를 가지는 수소화된 실리콘 층들; 및 상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들과 교번하여 적층(stacked in alternation)되는 복수개의 더 낮은 굴절률 층들로서, 각각이 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 낮은 굴절률을 가지는, 더 낮은 굴절률 층들;을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것인바, 상기 첨부된 도면들 중에서:
도 1은 제1 종래 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프(plot)이다;
도 2는 제2 종래 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 3은 제3 종래 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 24º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 4는 스퍼터-증착 시스템(sputter-deposition system)의 개략도이다;
도 5a는 수소의 유무에 따라 증착된 1500-nm 두께 실리콘 층들의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 5b는 어닐링(annealing) 단계 전후의 수소화된 실리콘(Si:H) 층들에 있어서, 수소 유량에 대한 50% 투과율 수준에서의 흡수-경계 파장의 그래프이다;
도 5c는 수소화된 실리콘 층들에 있어서 수소 유량에 대한 800nm 내지 1120nm의 파장들에서의 굴절률의 그래프이다;
도 5d는 수소화된 실리콘 층들에 있어서 수소 유량에 대한 800nm 내지 880nm의 파장들에서의 흡광 계수(absorption coefficient)의 그래프이다;
도 6은 본 발명에 따른 광학 필터의 단면의 개략도이다;
도 7a는 도 1의 제1 종래 광학 필터 및 본 발명에 따른 제1 예시적 광학 필터의 속성들이 비교된 표이다;
도 7b는 상기 제1 예시적 광학 필터의 반사방지(antireflective; AR) 코팅에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거(list)된 표이다;
도 7c는 상기 제1 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거된 표이다;
도 7d는 상기 제1 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 7e는 상기 제1 예시적 광학 필터와 유사하나 Si/SiO2 필터 적층체를 포함하는 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 8a는 도 2의 제2 종래 광학 필터 및 본 발명에 따른 제2 예시적 광학 필터의 속성들이 비교된 표이다;
도 8b는 상기 제2 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거된 표이다;
도 8c는 상기 제2 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 8d는 상기 제2 예시적 광학 필터와 유사하나 Si/SiO2 필터 적층체를 포함하는 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 9a는 본 발명에 따른 제3 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거된 표이다;
도 9b는 상기 제3 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 40º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
그리고 도 10은 본 발명에 따른 센서 시스템의 블록도이다.
도 1은 제1 종래 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프(plot)이다;
도 2는 제2 종래 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 3은 제3 종래 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 24º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 4는 스퍼터-증착 시스템(sputter-deposition system)의 개략도이다;
도 5a는 수소의 유무에 따라 증착된 1500-nm 두께 실리콘 층들의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 5b는 어닐링(annealing) 단계 전후의 수소화된 실리콘(Si:H) 층들에 있어서, 수소 유량에 대한 50% 투과율 수준에서의 흡수-경계 파장의 그래프이다;
도 5c는 수소화된 실리콘 층들에 있어서 수소 유량에 대한 800nm 내지 1120nm의 파장들에서의 굴절률의 그래프이다;
도 5d는 수소화된 실리콘 층들에 있어서 수소 유량에 대한 800nm 내지 880nm의 파장들에서의 흡광 계수(absorption coefficient)의 그래프이다;
도 6은 본 발명에 따른 광학 필터의 단면의 개략도이다;
도 7a는 도 1의 제1 종래 광학 필터 및 본 발명에 따른 제1 예시적 광학 필터의 속성들이 비교된 표이다;
도 7b는 상기 제1 예시적 광학 필터의 반사방지(antireflective; AR) 코팅에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거(list)된 표이다;
도 7c는 상기 제1 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거된 표이다;
도 7d는 상기 제1 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 7e는 상기 제1 예시적 광학 필터와 유사하나 Si/SiO2 필터 적층체를 포함하는 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 8a는 도 2의 제2 종래 광학 필터 및 본 발명에 따른 제2 예시적 광학 필터의 속성들이 비교된 표이다;
도 8b는 상기 제2 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거된 표이다;
도 8c는 상기 제2 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 8d는 상기 제2 예시적 광학 필터와 유사하나 Si/SiO2 필터 적층체를 포함하는 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
도 9a는 본 발명에 따른 제3 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대하여, 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 열거된 표이다;
도 9b는 상기 제3 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 40º의 입사각에서의 투과율 스펙트럼들의 그래프이다;
그리고 도 10은 본 발명에 따른 센서 시스템의 블록도이다.
본 발명에는 수소화된 실리콘(Si:H) 층들을 포함하는 광학 필터가 제공되는바, 상기 수소화된 실리콘(Si:H) 층들은, 예컨대 근접 센서 시스템, 3차원(3D) 이미징 시스템, 또는 제스처-인식 시스템과 같은 센서 시스템 내에서의 이용에 특히 적합하다.
본 발명의 광학 필터는 개선된 수소화된 실리콘 재료를 이용하는바, 상기 개선된 수소화된 실리콘 재료는, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐, 즉 근적외선 파장 범위 내에서 높은 굴절률 및 낮은 흡광 계수 둘 모두를 가진다. 전형적으로 상기 수소화된 실리콘 재료는 비결정질이다. 상기 수소화된 실리콘 재료는 바람직하게, 펄스화된 직류(DC) 스퍼터링(pulsed direct current sputtering)에 의해 생산된다. 상기 수소화된 실리콘 재료를 생산하는 데에 적합한 스퍼터-증착 시스템은, 2012년 4월 24일자 등록되고 본 명세서에 참조 병합된 틸쉬(Tilsch) 외의 미국 특허 제8,163,144호에 설명된다.
도 4를 참조하면, 상기 수소화된 실리콘 재료를 생산하는 데에 이용되는 전형적인 스퍼터-증착 시스템(400)은 음극(430), 음극 파워 서플라이(cathode power supply; 440), 양극(450), 플라스마 활성화 소스(plasma activation source, PAS; 460), 및 PAS 파워 서플라이(PAS power supply; 470)를 포함한다. 상기 음극(430)은 상기 음극 파워 서플라이(440)에 의해 전력을 받는바, 상기 음극 파워 서플라이(440)는 펄스화된 DC 파워 서플라이다. 상기 PAS(460)는 상기 PAS 파워 서플라이(470)에 의해 전력을 받는바, 상기 PAS 파워 서플라이(470)는 라디오 주파수(RF) 파워 서플라이다.
상기 음극(430)은, 기판(420) 상에 하나의 층으로서 상기 수소화된 실리콘 재료를 증착시키도록, 실리콘 표적(431)을 포함하는바, 상기 실리콘 표적(431)은 수소(H2), 및 예컨대 아르곤과 같은 불활성 기체가 있는 데서 스퍼터링된다. 상기 불활성 기체는 상기 양극(450) 및 상기 PAS(460)를 통하여 상기 진공 챔버(410) 안으로 도입된다. 대안으로서, 상기 진공 챔버(410)의 벽들은 상기 양극으로서 기능(serve)할 수 있으며, 상기 불활성 기체는 상이한 위치에서 도입될 수 있다.
수소는 상기 PAS(460)을 통하여 상기 진공 챔버(410) 안으로 도입되는바, 상기 PAS(460)는 상기 수소를 활성화시키도록 기능한다. 활성화된 수소는 화학적으로 더 반응성 있으며, 따라서 Si-H 결합들을 생성할 가능성이 더 많은바, 상기 Si-H 결합은 상기 수소화된 실리콘 재료의 광학 속성들의 원인이 되는(responsible) 것으로 생각된다. 상기 PAS(460)는 상기 음극(430)에 매우 가까이 배치됨으로써, PAS 플라스마와 음극 플라스마가 겹쳐질(overlap) 수 있게 한다. 활성화된 수소의 핵종 및 분사종(atomic and molecular species) 둘 모두가 상기 플라스마들 안에 존재하는 것으로 여겨진다. 상기 PAS(460)의 이용에 의해 상기 수소화된 실리콘 층은 상대적으로 낮은 수소 함유량(content)을 가지고 상대적으로 높은 증착률로 증착될 수 있다. 전형적으로, 상기 수소화된 실리콘 층은 0.05nm/s 내지 1.2nm/s의 증착률로 증착되며, 바람직하게는 약 0.8nm/s의 증착률로 증착된다. 대안으로서, 상기 음극 플라스마만이 수소 활성화를 위하여 이용될 수 있다.
상기 수소화된 실리콘 재료의 광학 속성들은 일차적으로 상기 진공 챔버(410) 안의 수소 함유량에 의존하고, 따라서 상기 수소 유량에 의존한다. 그러나, 상기 광학 속성들은 다른 파라미터들, 예컨대 상기 불활성 기체의 유량, PAS 전력 수준, 음극 전력 수준, 및 증착률에 의해서도 영향을 받는다.
도 5a에는 139sccm의 수소 유량에서의 수소가 있는 경우와 없는 경우에 각각 증착되는 1500nm 두께의 실리콘 층들에 대한 전달 스펙트럼들(500 및 501)이 도시된다. 수소가 있는 경우에 증착되는 실리콘 층, 즉, 상기 수소화된 실리콘 층은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 현저히 높은 투과율 수준을 가진다.
도 5b에는 어닐링 단계 전과 후의 수소화된 실리콘 층들에 대한 수소 유량에 대하여 50%의 투과율 수준에서의 흡수-경계 파장의 곡선들(510 및 511)이 각각 도시된다. 증착 직후의(as-deposited) 수소화된 실리콘 층들에 대하여, 수소 유량이 증가함에 따라 상기 흡수-경계 파장은 감소된다. 일반적으로, 상기 흡수-경계 파장은 수소 유량에 따라 대략 로그 함수적으로 변화된다. 상기 흡수-경계 파장은 상기 어닐링 단계에 의해 더 감소되며, 상기 어닐링 단계는 약 60분 동안 300ºC의 온도에서 수행된다. 전형적으로 선택적인 코팅후 어닐링(optional post-coating annealing) 단계가 수행되는 때에, 상기 수소화된 실리콘 층들은 120분에 달하는 시간 동안에 350ºC에 달하는 온도에서 어닐링되며, 바람직하게는 30 내지 90분 동안에 250ºC 내지 350ºC의 온도에서 어닐링된다. 경우에 따라서는 하나 초과의 어닐링 단계가 수행될 수 있다.
따라서 상기 수소화된 실리콘 재료의 흡수-경계 파장은 수소 유량을 조정함으로써, 그리고 선택적으로 어닐링함으로써 튜닝될 수 있다. 마찬가지로 상기 수소화된 실리콘 재료의 굴절률 및 흡광 계수도, 상기 수소 유량을 조정함으로써, 그리고 선택적으로 어닐링함으로써 튜닝될 수 있다. 전형적으로 상기 수소화된 실리콘 층들은 80sccm보다 큰 수소 유량으로써 증착되며, 바람직하게는, 약 80sccm의 수소 유량으로써 증착된다. 그러나 이 유량에 결부된 수소 함유량은 상기 진공 시스템의 펌핑 속력에 의존할 것이라는 점이 주목되어야 한다.
도 5c에는 증착 직후의 수소화된 실리콘 층들에 있어서 수소 유량에 대한 800nm 내지 1120nm의 파장에서의 굴절률의 그래프(plot)가 도시된다. 수소 유량이 증가함에 따라 상기 굴절률은 감소된다. 일반적으로 상기 굴절률은 수소 유량에 따라 대략 선형적으로 변화된다. 특히 80sccm의 수소 유량에서 생산되는 상기 수소화된 실리콘 층의 굴절률은 800nm 내지 1120nm의 파장 범위에 걸쳐 3.55보다 크다.
도 5d에는 증착 직후의 수소화된 실리콘 층들에 있어서 수소 유량에 대한 800nm 내지 880nm의 파장에서의 흡광 계수의 그래프가 도시된다(그 흡광 계수는 920nm 내지 1120nm의 파장에서 0.0001보다 낮다). 수소 유량이 증가함에 따라 상기 흡광 계수는 감소된다. 일반적으로 상기 흡광 계수는 수소 유량에 따라 대략 지수함수적으로 변화된다. 특히 80sccm의 수소 유량에서 제조되는 상기 수소화된 실리콘 층의 흡광 계수는 800nm 내지 1120nm의 파장 범위에 걸쳐 0.0004보다 낮다.
적합한 광학 속성들을 가지도록 튜닝된 개성된 수소화된 실리콘 재료가 본 발명의 광학 필터에 이용된다. 도 6을 참조하면 상기 광학 필터(600)는, 기판(620)의 제1 표면 상에 배치되는 필터 적층체(610)를 포함한다. 대부분의 경우에, 상기 기판(620)은 자립 기판이며, 전형적으로는 예컨대 보로플로트 유리 기판(borofloat glass substrate)과 같은 유리 기판이다. 대안으로서 상기 기판(620)은 센서 또는 다른 장치일 수 있다. 상기 기판(620)이 자립 기판인 때에 반사방지(AR) 코팅(630)이 종종 상기 제1 표면에 대향하여 상기 기판(620)의 제2 표면 상에 배치된다. 전형적으로 상기 AR 코팅(630)은 다층 간섭 코팅(multilayer interference coating), 예컨대 Ta2O5/SiO2 코팅이다. 또한 전형적으로 상기 AR 코팅(630)은 0.1μm 내지 1μm의 두께를 가진다.
상기 필터 적층체(610)는, 더 높은 굴절률 층들로서 기능하는 복수개의 수소화된 실리콘 층들(611), 및 교번하여 적층되는 복수개의 더 낮은 굴절률 층들(612)을 포함한다. 보통, 상기 필터 적층체(610)는 (H/L)n, (H/L)nH, 또는 L(H/L)n의 순서(sequence)로 적층되는 복수개의 수소화된 실리콘 층들(611) 및 복수개의 더 낮은 굴절률 층들(612)로 구성된다. 전형적으로 상기 필터 적층체(610)는 총 10 내지 100개의 층들을 포함하는바, 즉, 5 ≤ n ≤ 50 이다. 또한 전형적으로 상기 수소화된 실리콘 층들(611) 및 상기 더 낮은 굴절률 층들(612) 각각은 3nm 내지 300nm의 두께를 가지며, 상기 필터 적층체(610)는 1μm 내지 10μm의 두께를 가진다. 일반적으로, 층 개수들 및 두께들은 특정 광학 설계에 따라 선택된다. 바람직하게, 상기 광학 필터(600)는, 10μm 미만의 전체 코팅 두께를, 즉 상기 필터 적층체(610) 및 상기 AR 코팅(630)의 두께를 가진다.
상기 수소화된 실리콘 층들(611)은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 높은 굴절률 및 0.0005보다 낮은 소광 계수를 가지도록 튜닝된 개선된 수소화된 실리콘 재료로 구성된다. 바람직하게 상기 수소화된 실리콘 재료는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3.5보다 높은 굴절률을 가지는바, 예컨대 830nm 파장에서 3.64보다 높은 굴절률, 즉, 약 3.6의 굴절률을 가진다. 더 높은 굴절률이 보통 바람직하다. 그러나, 일반적으로 상기 수소화된 실리콘 재료는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 4.5보다 낮은 굴절률을 가진다.
바람직하게 상기 수소화된 실리콘 재료는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 0.0004보다 낮은 소광 계수를 가지며, 더 바람직하게는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 0.0003보다 낮은 소광 계수를 가진다. 전형적으로 상기 수소화된 실리콘 재료는 600nm 미만의 파장에서 0.01보다 큰 소광 계수를 가지며, 바람직하게는, 650nm 미만의 파장에서 0.05보다 큰 소광 계수를 가진다. 상기 수소화된 실리콘 재료는 600nm 미만의 파장에서 상대적으로 강하게 흡수하므로 추가적 차단 적층체가 상기 광학 필터(600)에 필요하지 않다.
상기 더 낮은 굴절률 층들(612)은, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 상기 수소화된 실리콘 층들(611)보다 낮은 굴절률을 가지는 더 낮은 굴절률 재료로 구성된다. 전형적으로 상기 더 낮은 굴절률 재료는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 3보다 낮은 굴절률을 가진다. 바람직하게 상기 더 낮은 굴절률 재료는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 2.5보다 낮은 굴절률을 가지며, 더 바람직하게는, 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 2보다 낮은 굴절률을 가진다.
상기 광학 필터(600)의 차단 파장 범위, 즉 저지대역의 폭을 증가시켜 상기 필터 적층체(610) 내에 더 적은 층들로써 동일한 차단 수준이 달성될 수 있게 하기 위하여, 더 낮은 굴절률이 보통 상기 더 낮은 굴절률 층들(612)에 대하여 바람직하다. 그러나 경우에 따라서는 입사각의 변화에 따른 상기 광학 필터(600)의 중심-파장 편이, 즉 각도 편이(angle shift)를 감소시키는 데에, 여전히 수소화된 실리콘 층들(611)의 굴절률보다는 낮은, 다소 더 높은 굴절률이 바람직할 수 있다.
대부분의 경우에, 상기 더 낮은 굴절률 재료는 유전체 재료이며, 전형적으로는 산화물이다. 적합한 더 낮은 굴절률 재료들은 이산화규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 티타늄(TiO2), 오산화 니오븀(Nb2O5), 오산화 탄탈륨(Ta2O5), 및 그것들의 혼합물들, 즉, 혼합 산화물들(mixed oxides)을 포함한다.
상기 광학 필터(600)는 스퍼터링 프로세스를 이용함으로써 제작될 수 있다. 전형적으로 상기 기판(620)은 도 4에 도시된 시스템과 유사한 스퍼터-증착 시스템의 진공 챔버 내에 제공된다. 그 후 상기 수소화된 실리콘 층들(611) 및 상기 더 낮은 굴절률 층들(612)은 상기 기판(620)의 제1 표면 상에 순차적으로 증착되어 다층 코팅으로서의 상기 필터 적층체(610)가 형성된다. 전형적으로 상기 수소화된 실리콘 층들(611)은, 지금까지 설명된 바와 같이 수소가 있는 경우의 실리콘 표적의 펄스화된-DC 스퍼터링(pulsed-DC sputtering)에 의해 증착된다. 또한 전형적으로 상기 더 낮은 굴절률 층들(612)은, 산소가 있는 경우의 하나 이상의 적합한 금속 표적들, 예컨대 실리콘 표적, 알루미늄 표적, 티타늄 표적, 니오븀 표적, 및/또는 탄탈륨 표적의 펄스화된-DC 스퍼터링에 의하여 증착된다. 상기 AR 코팅(630)은 유사한 방식으로 상기 기판(620)의 제2 표면 상에 증착된다. 상기 필터 적층체(610) 및 상기 AR 코팅(630)이 형성되는 순서는 보통 중요하지 않다는 점이 주목되어야 한다.
상기 광학 필터(600)는 800nm 내지 1100nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 가지는 간섭 필터(interference filter)이다. 상기 통과대역은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위 전체를 포함할 수 있거나, 또는 더 전형적으로는, 상기 파장 범위의 일부만을 포함할 수 있다. 상기 통과대역은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위의 일부 또는 전부에 한정될 수 있거나, 또는 상기 파장 범위 너머로 연장될 수 있다. 바람직하게 상기 광학 필터(600)는 상기 통과대역 내에서 800nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 90%보다 높은 투과율 수준을 가진다.
상기 광학 필터(600)는 상기 통과대역의 외측에 차단을, 즉 상기 통과대역의 일측 또는 양측에 저지대역을 제공하는바, 이는 전형적으로 400nm 내지 1100nm의 파장 범위, 바람직하게는 300nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸친다. 바람직하게 상기 광학 필터(600)는 상기 통과대역의 외측에서 400nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 OD2보다 높은 차단 수준을 가지며, 더 바람직하게는 300nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 OD3보다 높은 차단 수준을 가진다.
경우에 따라서, 상기 광학 필터(600)는 장파장-통과 경계 필터이며 그 통과대역은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위 내에서 경계 파장을 가진다. 그러나 대부분의 경우에 상기 광학 필터(600)는 대역통과 필터이며, 바람직하게는, 협대역통과 필터이다. 전형적으로 상기 통과대역은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위 내에서 중심 파장을 가진다. 바람직하게 상기 통과대역은 50nm 미만의 반치폭(full width at half maximum; FWHM)를 가진다. 종종 전체 통과대역은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위 내에 있다.
일반적으로 상기 광학 필터(600)는 입사각의 변화에 따른 낮은 중심-파장 편이를 가진다. 바람직하게는, 0°로부터 30º로의 입사각의 변화에 따라 상기 통과대역의 중심 파장은 크기에 있어 20nm 미만만큼 편이된다. 이에 따라, 상기 광학 필터(600)는 넓은 입사각 수용 범위(incidence-angle acceptance range)를 가진다. 상기 광학 필터(600)는 다양한 광학 설계들을 가질 수 있다. 일반적으로, 상기 광학 필터(600)의 광학 설계는 상기 필터 적층체(610)에 대하여 적합한 층 개수들, 재료들, 및/또는 두께들을 선택함으로써 특정 통과대역을 위하여 최적화된다. 이제부터 설명되는 몇몇 예시적 광학 필터들은, 보로플로트 유리 기판(borofloat glass substrate)의 대향하는 표면들 상에 코팅된 Ta2O5/SiO2 AR 코팅 및 Si:H/SiO2 필터 적층체를 포함한다.
도 7을 참조하면, 제1 예시적 광학 필터는 협대역통과 필터이며, 상기 협대역통과 필터는 0º 내지 30º의 입사각 범위에 걸쳐 829nm 내지 859nm의 파장 범위 내의 빛을 전달하도록 설계된다. 도 7의 제1 예시적 광학 필터는 도 1의 제1 종래 광학 필터에 비교될 수 있으며, 그 광학 필터들의 몇몇 속성들이 도 7a에서 비교된다. 상기 제1 예시적 필터의 AR 코팅 및 필터 적층체에 대한 설계 데이터, 즉, (기판으로부터 공기까지의) 층 개수들, 재료들, 및 두께들이 도 7b 및 7c에 각각 열거된다. 상기 필터 적층체는 48개의 층들을 포함하고, 상기 AR 코팅은 5개의 층들을 포함하고, 그 전체 코팅 두께는 약 5.7μm이다.
상기 제1 예시적 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(700 및 701)이 각각 도 7d에 그래프로 그려진다. 상기 제1 예시적 광학 필터는 상기 통과대역 내에서는 90%보다 높은 투과율 수준을 가지고, 상기 통과대역의 외측에서는 450nm 내지 1050nm의 파장 범위에 걸쳐 OD3보다 높은 차단 수준을 가진다. 상기 통과대역은 0º의 입사각에서 약 46.5nm의 FWHM 및 약 850nm의 중심 파장을 가진다. 0º로부터 30º로의 입사각의 변화에 따라 상기 통과대역의 중심 파장은 약 -12.2nm만큼 편이된다.
유리하게 도 7의 제1 예시적 광학 필터는 더 적은 층들을 포함하고, 도 1의 제1 종래 광학 필터보다 더 작은 전체 코팅 두께를 가진다. 특히 상기 제1 예시적 광학 필터의 전체 코팅 두께는 상기 제1 종래 광학 필터의 전체 코팅 두께의 약 1/4이다. 따라서 상기 제1 예시적 광학 필터는 제조하기에 덜 비싸며 패터닝하기에 더 용이하다. 또한 유리하게는 상기 제1 예시적 광학 필터는 입사각의 변화에 따라 더 낮은 중심-파장 편이를 가진다. 따라서 상기 제1 예시적 광학 필터의 통과대역은 동일한 입사각 범위에 걸쳐 빛을 받아들이면서도 현저히 더 좁을 수 있는바, 이로써 상기 제1 예시적 광학 필터가 포함된 시스템들의 신호-대-잡음비가 향상된다.
상기 제1 예시적 광학 필터는 또한, Si:H/SiO2 필터 적층체 대신에 Si/SiO2 필터 적층체를 포함하는, 즉, 비-수소화된 실리콘 층들을 포함하는 필터 적층체를 포함하는 유사한(analogous) 광학 필터에도 비교될 수 있다. 이 광학 필터에 대한 0º의 입사각 및 30º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(710 및 711)이 각각 도 7e에 그래프로 그려진다. 이 광학 필터의 통과대역 내에서의 투과율 수준은 유용(useful)하기에는 너무 낮다.
도 8을 참조하면, 제2 예시적 광학 필터는 더 좁은 대역통과 필터인바, 상기 더 좁은 대역통과 필터는 0º 내지 20º의 입사각 범위에 걸쳐 825nm 파장에서의 빛을 전달하도록 설계된다. 도 8의 제2 예시적 광학 필터는 도 2의 제2 종래 광학 필터에 비교될 수 있으며, 그 광학 필터들의 몇몇 속성들이 도 8a에서 비교된다. 상기 제1 예시적 광학 필터의 AR 코팅과 같은 상기 제2 예시적 광학 필터의 AR 코팅에 대한 설계 데이터는 도 7b에 열거된다. 상기 제2 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대한 설계 데이터는 도 8b에 열거된다. 상기 필터 적층체는 25개의 층들을 포함하고, 상기 AR 코팅은 5개의 층들을 포함하고, 전체 코팅 두께는 약 3.3μm이다.
상기 제2 예시적 광학 필터의 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(800 및 801)이 각각 도 8c에 그래프로 그려진다. 상기 제2 예시적 광학 필터는 상기 통과대역 내에서 90%보다 높은 투과율 수준을 가지며, 상기 통과대역의 외측에서 400nm 내지 1100nm의 파장 범위에 걸쳐 OD2보다 높은 차단 수준을 가진다. 상기 통과대역은 0º의 입사각에서 약 29.6nm의 FWHM 및 약 829nm의 중심 파장을 가진다. 0º로부터 20º로의 입사각의 변화에 따라 상기 통과대역의 중심 파장은 약 -7.8nm만큼 편이된다.
도 7의 제1 예시적 광학 필터에 유사하게, 도 8의 제2 예시적 광학 필터는 유리하게 더 적은 층들을 포함하고, 더 작은 전체 코팅 두께를 가지며, 도 2의 제2 종래 광학 필터보다 낮은, 입사각의 변화에 따른 중심-파장 편이를 가진다.
상기 제2 예시적 광학 필터는, Si:H/SiO2 필터 적층체 대신에 Si/SiO2 필터 적층체를 포함하는 유사한 광학 필터에도 비교될 수 있다. 이 광학 필터에 대한, 0º의 입사각 및 20º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(810 및 811)이 각각 도 8d에 그래프로 그려진다. 이 광학 필터의 통과대역 내의 투과율 수준은 유용하기에는 너무 낮다.
도 9를 참조하면, 제3 예시적 광학 필터는 협대역통과 필터인바, 상기 협대역통과 필터는 0º 내지 40º의 입사각 범위에 걸쳐 845nm 내지 865nm의 파장 범위에 걸쳐 빛을 전달하도록 설계된다. 도 9의 제3 예시적 광학 필터는 도 3의 제3 종래 광학 필터에 비교될 수 있다. 상기 제1 예시적 광학 필터의 AR 코팅과 같은 상기 제3 예시적 광학 필터의 AR 코팅에 대한 설계 데이터가 도 7b에 열거된다. 상기 제3 예시적 광학 필터의 필터 적층체에 대한 설계 데이터는 도 9a에 열거된다. 상기 필터 적층체는 29개의 층들을 포함하고, 상기 AR 코팅은 5개의 층들을 포함하며, 전체 코팅 두께는 약 4.8μm이다.
상기 제3 예시적인 광학 필터에 대한, 0º의 입사각 및 40º의 입사각에서의 전달 스펙트럼들(900 및 901)이 각각 도 9b에 그래프로 그려진다. 도 9의 제3 예시적 광학 필터는 도 3의 제3 종래 광학 필터와 실질적으로 동일한 통과대역 폭을 가지지만, 상기 통과대역 내에서 약간 더 낮은 투과율 수준을 가진다. 그러나 유리하게는 상기 제3 예시적 광학 필터는 상기 제3 종래 광학 필터보다 상당히(considerably) 더 큰, 0º 내지 40º의 입사각 범위에 걸쳐 빛을 받아들이는바, 상기 제3 종래 광학 필터는 0º 내지 24º만의 입사각 범위에 걸쳐 빛을 받아들인다. 달리 말하자면, 상기 제3 예시적 광학 필터는 현저히 더 넓은 입사각 수용 범위를 가진다. 또한 유리하게 상기 제3 예시적 광학 필터는 더 적은 층들을 포함하고, 상기 제3 종래 광학 필터의 전체 코팅 두께의 약 1/5인, 더 작은 전체 코팅 두께를 가진다.
*지금까지 언급된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터는, 그것이 예컨대, 근접 센서 시스템, 3D 이미징 시스템, 또는 제스처-인식 시스템과 같은 센서 시스템의 부분(part)을 형성하는 때에 특히 유용하다. 도 10을 참조하면, 전형적 센서 시스템(1000)은 광원(1010), 본 발명에 따른 광학 필터(1020), 및 센서(1030)를 포함한다. 센서 시스템 안에 공통적으로 포함되는, 광학 부품들(optics)과 같은 다른 요소들은 도해(illustration)의 간단화를 위하여 생략된다는 점이 주목된다.
상기 광원(1010)은 800nm 내지 1100nm의 파장 범위 내의 방출 파장에서의 빛을 방출한다. 전형적으로 상기 광원(1010)은 변조된 빛(modulated light), 예컨대 광 펄스들(light pulses)을 방출한다. 바람직하게 상기 광원(1010)은 발광 다이오드(light-emitting diode; LED), LED 배열, 레이저 다이오드, 또는 레이저 다이오드 배열이다. 상기 광원(1010)은 표적(1040)을 향하여 빛을 방출하는바, 상기 표적은 상기 방출된 빛을, 다시 상기 센서 시스템(1000)을 향해 반사한다. 상기 센서 시스템(1000)이 제스처-인식 시스템인 때에 상기 표적(1040)은 상기 제스처-인식 시스템의 이용자이다.
상기 광학 필터(1020)는 상기 표적(1040)에 의한 반사 후의 상기 방출된 빛을 수광하도록 배치된다. 상기 광학 필터(1020)는, 상기 방출 파장을 포함하고 800nm 내지 1100nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 가진다. 전형적으로 상기 광학 필터(1020)는 대역통과 필터이며, 바람직하게는 지금까지 설명된 바와 같은 협대역통과 필터이다. 상기 광학 필터(1020)는 주변광을 실질적으로 차단하는 동시에 상기 광원(1010)으로부터 방출된 빛을 전달한다. 요컨대, 상기 광학 필터(1020)는, 상기 표적(1040)에 의한 반사 후의, 상기 광원(1010)으로부터 방출된 빛을 수광하고 상기 방출된 빛을 상기 센서(1030)로 전달한다.
상기 센서(1030)는 상기 광학 필터(1020)에 의한 전달 후의 상기 방출된 빛을 수광하도록 배치되는바, 즉 상기 센서(1030)는 상기 광학 필터(1020) 뒤에(behind) 배치된다. 경우에 따라서, 상기 광학 필터(1020)는 상기 센서(1030) 상에 직접적으로 형성되며, 따라서 상기 센서(1030) 상에 배치된다. 예를 들어 상기 광학 필터(1020)는 웨이퍼 레벨 프로세싱(wafer level processing; WLP)에서 센서들, 예컨대 근접 센서들 상에, 예컨대 포토리소그래피에 의해 코팅 및 패터닝될 수 있다.
상기 센서 시스템(1000)이 근접 센서 시스템인 때에, 상기 센서(1030)는 근접 센서인바, 상기 근접 센서는 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방법들에 따라, 상기 방출된 빛을 검출하여 상기 표적(1040)의 근접(proximity)을 감지한다. 상기 센서 시스템(1000)이 3D-이미징 시스템 또는 제스처-인식 시스템인 때에, 상기 센서(1030)는 3D 이미지 센서, 예컨대 전하결합 소자(charge-coupled device; CCD) 칩 또는 시모스(complementary metal oxide semiconductor; CMOS) 칩인바, 상기 전하결합 소자 또는 시모스 칩은 상기 방출된 빛을 검출하여 상기 표적(1040)의 3D 이미지를 제공하며, 상기 표적(1040)은 경우에 따라서 상기 이용자이다. 전형적으로 상기 3D 이미지 센서는, 프로세싱 시스템, 예컨대 주문형 반도체(application-specific integrated circuit; ASIC) 또는 디지털 신호 처리장치(DSP)에 의한 프로세싱을 위하여 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방법들에 따라, 광학 정보를 전기 신호로 변환한다. 예를 들어 상기 센서 시스템(1000)이 제스처-인식 시스템인 때에, 상기 프로세싱 시스템은 상기 이용자의 3D 이미지를 프로세싱하여 상기 이용자의 제스처를 인식한다.
Claims (30)
- 물품으로서,
복수개의 수소화된 실리콘 층들; 및
복수개의 더 낮은 굴절률 층들을 포함하며,
상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들은 적어도 하나의 산화물을 포함하며,
상기 물품은 800 nm 내지 1100 nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 갖는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 통과대역은 :
0° 내지 30° 사이의 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 20nm 미만만큼 편이되는 중심 파장을 가지는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 통과대역은 :
0° 내지 30° 사이의 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 13nm 미만만큼 편이되는 중심 파장을 가지는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 통과대역은 :
0° 내지 30° 사이의 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 약 12.2 nm 미만만큼 편이되는 중심 파장을 가지는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들은 830nm의 파장에서 3.6보다 높은 굴절률을 가지는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들은, 이산화규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 티타늄(TiO2), 오산화 니오븀(Nb2O5), 오산화 탄탈륨(Ta2O5), 또는 이들의 혼합물중 적어도 하나를 포함하는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들 중 적어도 하나는 상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들 중 적어도 하나보다 큰, 물품. - 청구항 1에 있어서,
제1 필터 적층체를 더 포함하며,
상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들 중 적어도 하나는 상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들 중 두 개의 수소화된 실리콘 층들 사이에 배치되는, 물품. - 청구항 8에 있어서,
제2 필터 적층체를 더 포함하는, 물품. - 물품으로서,
복수개의 수소화된 실리콘 층들; 및
복수개의 더 낮은 굴절률 층들을 포함하며,
상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들 중 적어도 하나는 상기 더 낮은 굴절률 층들 중 적어도 하나보다 더 두꺼운, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 물품은 특정 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 통과대역을 갖는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들은 특정 파장 범위에 걸쳐 3보다 높은 굴절률을 가지는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들은 특정 파장 범위에 걸쳐 0.0005보다 낮은 소광 계수를 가지는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들은 적어도 하나의 산화물을 포함하는, 물품. - 청구항 14에 있어서,
상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들은, 이산화규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 티타늄(TiO2), 오산화 니오븀(Nb2O5), 오산화 탄탈륨(Ta2O5), 또는 이들의 혼합물중 적어도 하나를 포함하는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 물품은 0° 내지 30° 사이의 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 13 nm 미만만큼 편이되는 중심 파장을 가지는 통과대역을 갖는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 물품은 0° 내지 30° 사이의 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 약 12.2 nm 미만만큼 편이되는 중심 파장을 가지는 통과대역을 갖는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들은 830nm의 파장에서 3.6보다 높은 굴절률을 가지는, 물품. - 청구항 10에 있어서,
제1 필터 적층체를 더 포함하며,
상기 복수개의 더 낮은 굴절률 층들 중 적어도 하나는 상기 복수개의 수소화된 실리콘 층들 중 두 개의 수소화된 실리콘 층들 사이에 배치되는, 물품. - 청구항 19에 있어서,
제2 필터 적층체를 더 포함하는, 물품. - 광학 필터로서,
기판의 제1 측 상의 제1 필터 적층체; 및
상기 기판의 제2 측 상의 제2 필터 적층체를 포함하며,
상기 제1 필터 적층체는 교번하는 수소화된 실리콘 층들 및 더 낮은 굴절률 층들을 포함하는, 광학 필터. - 청구항 21에 있어서,
상기 제2 필터 적층체는 이산화규소(SiO2) 또는 오산화 탄탈륨(Ta2O5) 중 적어도 하나를 포함하는, 광학 필터. - 청구항 21에 있어서,
상기 제2 필터 적층체는 0.1μm 내지 1 μm의 두께를 갖는, 광학 필터. - 청구항 21에 있어서,
상기 광학 필터는 10 μm 미만의 전체 코팅 두께를 갖는, 광학 필터. - 청구항 21에 있어서,
상기 수소화된 실리콘 층들은 830 nm 파장에서 3.6보다 높은 굴절률을 가지는, 광학 필터. - 청구항 21에 있어서,
상기 수소화된 실리콘 층들 중 적어도 하나는 상기 더 낮은 굴절률 물질의 층들 중 적어도 하나보다 두꺼운, 광학 필터. - 광학 필터로서,
상기 광학 필터는 복수개의 층들을 포함하며,
상기 복수개의 층들은 수소화된 실리콘 층들 및 더 낮은 굴절률 층들을 포함하며,
상기 광학 필터는 0° 내지 30° 사이의 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 13nm 미만만큼 편이되는 중심 파장을 가지는 통과대역을 갖는, 광학 필터. - 청구항 27에 있어서,
상기 통과대역은 입사각의 변화에 따라 크기에 있어 12.5nm 미만만큼 편이되는, 광학 필터. - 청구항 27에 있어서,
상기 수소화된 실리콘 층들 중 적어도 하나는 상기 더 낮은 굴절률 층들 중 적어도 하나보다 두꺼운, 광학 필터. - 청구항 27에 있어서,
상기 수소화된 실리콘 층들의 굴절률은 3보다 큰, 광학 필터.
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