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JP2016061806A - Optical filter and imaging device - Google Patents

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JP2016061806A
JP2016061806A JP2014186948A JP2014186948A JP2016061806A JP 2016061806 A JP2016061806 A JP 2016061806A JP 2014186948 A JP2014186948 A JP 2014186948A JP 2014186948 A JP2014186948 A JP 2014186948A JP 2016061806 A JP2016061806 A JP 2016061806A
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JP
Japan
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conductor film
optical filter
film
light
wavelength
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Pending
Application number
JP2014186948A
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Japanese (ja)
Inventor
貴司 中野
Takashi Nakano
貴司 中野
信義 粟屋
Nobuyoshi Awaya
信義 粟屋
数也 石原
Kazuya Ishihara
数也 石原
満 名倉
Mitsuru Nagura
満 名倉
夏秋 和弘
Kazuhiro Kashu
和弘 夏秋
瀧本 貴博
Takahiro Takimoto
貴博 瀧本
雅代 内田
Masayo Uchida
雅代 内田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve wavelength resolution of an optical filter.SOLUTION: An optical filter 10 transmits light at a specific wavelength and includes a substrate 1 and a first conductor film 4, a dielectric film 3 and a second conductor film 2 layered on the substrate 1. The dielectric film 3 is disposed between the first conductor film 4 and the second conductor film 2. Openings 5 are periodically arranged in the first conductor film 4. The arrangement period of the openings 5 is less than the specific wavelength.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、特定の波長の光を透過する光学フィルターに関する。   The present invention relates to an optical filter that transmits light of a specific wavelength.

物質の多くは光の照射に対し、特有の吸収波長や蛍光波長を有する。このため、照射装置で物質に光を照射し、物質から光のうち特定の波長を、分光装置を用いて選択的に検知することで、物質の成分の同定を行うことができる。これにより、対象物に関する多くの情報を得ることができる。   Many substances have a characteristic absorption wavelength and fluorescence wavelength with respect to light irradiation. For this reason, the component of a substance can be identified by irradiating a substance with light with an irradiation apparatus and selectively detecting a specific wavelength of light from the substance using a spectroscopic apparatus. Thereby, much information regarding the object can be obtained.

汎用的な分光カメラとしては、例えば、ハイパースペクトルカメラがある。分光方式としてはスリットと分光光学系を用いるもの、音響光学素子を用いるもの、液晶リアフィルターを用いるものなどがある。それぞれ分光系を制御することで、10nm程度の波長分解能で任意の波長を取り出して画像化することができる。このような分光カメラは、複雑な光学系を用いるために非常に高価であり、業務用用途に限られる。   An example of a general-purpose spectroscopic camera is a hyperspectral camera. As a spectroscopic method, there are a method using a slit and a spectroscopic optical system, a method using an acousto-optic element, a method using a liquid crystal rear filter, and the like. By controlling the spectroscopic system, any wavelength can be extracted and imaged with a wavelength resolution of about 10 nm. Such a spectroscopic camera is very expensive because it uses a complicated optical system, and is limited to commercial use.

一方、上記のような分光装置を持たないカメラで、特定用途に絞り、必要な特定の波長のみ画像化する場合には、カメラに多層膜のフィルターを付加することで上記特定の波長を抽出することができる。例えば、下記非特許文献1及び2では、人の血液中に含まれるヘモグロビンの吸収ピークである560nm〜610nmに透過特性を持つ多層膜光学フィルターを通常のカメラに取り付けることで、肌に塗ったファンデーションの塗り斑を画像化している。このような多層膜フィルターを用いて固定的に波長を見るものは、目的別にフィルターを代える必要があり、利便性に問題が生じる場合がある。   On the other hand, if the camera does not have a spectroscopic device as described above and is focused on a specific application and only a specific wavelength is required, the specific wavelength is extracted by adding a multilayer filter to the camera. be able to. For example, in the following Non-Patent Documents 1 and 2, a foundation applied to the skin by attaching a multilayer optical filter having transmission characteristics at 560 nm to 610 nm, which is an absorption peak of hemoglobin contained in human blood, to a normal camera. The smears are imaged. In the case of using such a multilayer filter to see the wavelength in a fixed manner, it is necessary to change the filter for each purpose, which may cause a problem in convenience.

利便性を向上させた分光機能を持つカメラとして、例えば、下記特許文献1に示す、特定波長を透過する金属膜フィルターを用いたものが候補として挙げられる。この金属膜フィルターは、金属膜と、金属膜に設けられた開口のアレイとを有する。アレイにおける開口同士は、所定の波長の入射光が表面プラズモンエネルギー帯で金属膜を撹乱してアレイの個々の開口を通過する光の透過を高めるようにアレイへの入射光の波長に応じて選択された周期で配列されている。下記非特許文献3及び4においても、表面プラズモン共鳴による金属膜フィルターの例が記載されている。   As a camera having a spectroscopic function with improved convenience, for example, a camera using a metal film filter that transmits a specific wavelength shown in Patent Document 1 listed below can be cited as a candidate. This metal film filter has a metal film and an array of openings provided in the metal film. The apertures in the array are selected according to the wavelength of the incident light to the array so that incident light of a predetermined wavelength perturbs the metal film in the surface plasmon energy band and enhances the transmission of light passing through each aperture of the array Are arranged in a cycle. Non-patent documents 3 and 4 below also describe examples of metal film filters based on surface plasmon resonance.

特開平11−72607号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-72607 Ken Nishino et al., “Optical filter for highlighting spectral features Part I” OPTICS EXPRESS, 17 March 2011, Vol.19, No.7, pp.6020-6030 (2011)Ken Nishino et al., “Optical filter for highlighting spectral features Part I” OPTICS EXPRESS, 17 March 2011, Vol.19, No.7, pp.6020-6030 (2011) Ken Nishino et al., “Optical filter for highlighting spectral features Part II” OPTICS EXPRESS, 17 March 2011, Vol.19, No.7, pp.6031-6041 (2011)Ken Nishino et al., “Optical filter for highlighting spectral features Part II” OPTICS EXPRESS, 17 March 2011, Vol.19, No.7, pp.6031-6041 (2011) Naoki Ikeda et al., “Color Filter Based on Surface Plasmon Resonance Utilizing Sub-Micron Periodic Hole Array in Aluminum Thin Film” IEICE TRANSACTIONS on Electronics, Vol.E95-C No.2, pp.251-254 (2012)Naoki Ikeda et al., “Color Filter Based on Surface Plasmon Resonance Utilizing Sub-Micron Periodic Hole Array in Aluminum Thin Film” IEICE TRANSACTIONS on Electronics, Vol.E95-C No.2, pp.251-254 (2012) Ting Xu et al., “Plasmonic nanoresonators for high-resolution color filtering and spectral imaging” Nature Communications, 24 August 2010, Vol.1, 1058 (2010)Ting Xu et al., “Plasmonic nanoresonators for high-resolution color filtering and spectral imaging” Nature Communications, 24 August 2010, Vol.1, 1058 (2010)

上記特許文献1、非特許文献3及び4のような金属膜フィルターでは、入射光によって金属膜フィルター表面に、表面プラズモンと呼ばれる電子波が生じ、金属膜フィルターに配置された周期開口によって、存在する電子波の波長が選択されることで、金属膜フィルターの透過波長が決まる。したがって、透過波長スペクトルの半値幅は、主に、開口径と周期の比、膜厚、構成材料の光学特性等により決まる。上記特許文献1、非特許文献3及び4の構造では、半値幅の狭帯域化は難しい。例えば、非特許文献3及び4に記載の金属膜フィルターの透過波長スペクトルの半値幅は、100nmから200nmである。一方、特定の物質の吸収ピークを検知するには、上記非特許文献1及び2に示されているように、10〜50nmの波長分解能が求められる場合がある。この場合、必要とされる波長分解能を一つの光学フィルターから得ることが難しくなる。そこで、本願は、波長の分解能を向上させた光学フィルターを開示する。   In the metal film filters as described in Patent Document 1 and Non-Patent Documents 3 and 4, an electron wave called surface plasmon is generated on the surface of the metal film filter by incident light, and is present due to a periodic aperture disposed in the metal film filter. By selecting the wavelength of the electron wave, the transmission wavelength of the metal film filter is determined. Therefore, the half width of the transmission wavelength spectrum is mainly determined by the ratio between the aperture diameter and the period, the film thickness, the optical characteristics of the constituent materials, and the like. In the structures of Patent Document 1 and Non-Patent Documents 3 and 4, it is difficult to narrow the half bandwidth. For example, the half-value width of the transmission wavelength spectrum of the metal film filters described in Non-Patent Documents 3 and 4 is 100 nm to 200 nm. On the other hand, in order to detect an absorption peak of a specific substance, a wavelength resolution of 10 to 50 nm may be required as shown in Non-Patent Documents 1 and 2 above. In this case, it becomes difficult to obtain the required wavelength resolution from one optical filter. Therefore, the present application discloses an optical filter with improved wavelength resolution.

本発明の一実施形態における光学フィルターは、特定波長の光を透過する光学フィルターであって、基板と、前記基板上に積層された第1導電体膜、誘電体膜及び第2導電体膜を備える。前記誘電体膜は、前記第1導電体膜と前記第2導電体膜の間に設けられる。前記第1導電体膜には開口部が周期的に配置される。前記開口部が配置される周期は、前記特定波長未満の長さである。   An optical filter according to an embodiment of the present invention is an optical filter that transmits light of a specific wavelength, and includes a substrate and a first conductor film, a dielectric film, and a second conductor film stacked on the substrate. Prepare. The dielectric film is provided between the first conductor film and the second conductor film. Openings are periodically arranged in the first conductor film. The period in which the openings are arranged has a length shorter than the specific wavelength.

本願開示によれば、光学フィルターの波長分解能を向上させることができる。   According to the present disclosure, the wavelength resolution of the optical filter can be improved.

図1は、実施形態1における光学フィルターの構成例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of an optical filter according to the first embodiment. 図2は、図1に示す光学フィルターを側面透視図である。FIG. 2 is a side perspective view of the optical filter shown in FIG. 図3は、図2に示すA−A線に沿う断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 図4は、開口部を正三角格子状に配置する例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which openings are arranged in a regular triangular lattice shape. 図5は、開口部を正方格子状に配置する例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which openings are arranged in a square lattice pattern. 図6は、本実施形態の光学フィルターと、比較例としての第2導電体膜を有さない光学フィルターの透過特性の測定結果を示す。FIG. 6 shows the measurement results of the transmission characteristics of the optical filter of the present embodiment and the optical filter having no second conductor film as a comparative example. 図7は、光学フィルター10の誘電体膜3の膜厚を450nm〜600nmに変えた場合の、透過特性の測定結果を示す。FIG. 7 shows the measurement results of the transmission characteristics when the thickness of the dielectric film 3 of the optical filter 10 is changed from 450 nm to 600 nm. 図8は、光学フィルター10の誘電体膜3の膜厚を450nm〜600nmに変えた場合の最大透過波長における透過率の変化を示す。FIG. 8 shows the change in transmittance at the maximum transmission wavelength when the thickness of the dielectric film 3 of the optical filter 10 is changed from 450 nm to 600 nm. 図9は、誘電体膜の膜厚と最大透過波長の関係を示す。FIG. 9 shows the relationship between the thickness of the dielectric film and the maximum transmission wavelength. 図10は、光学フィルター10の第1導電体膜4のAl膜厚を20nm〜200nmに変えた場合の透過特性を示す。FIG. 10 shows the transmission characteristics when the Al film thickness of the first conductor film 4 of the optical filter 10 is changed from 20 nm to 200 nm. 図11は、光学フィルター10の第1導電体膜4のAl膜厚を20nm〜200nmに変えた場合の最大透過波長における透過率の変化を示す。FIG. 11 shows a change in transmittance at the maximum transmission wavelength when the Al film thickness of the first conductor film 4 of the optical filter 10 is changed from 20 nm to 200 nm. 図12は、第2導電体膜2を設けずに第1導電体膜4のみを用いた光学フィルターの透過特性を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the transmission characteristics of an optical filter using only the first conductor film 4 without providing the second conductor film 2. 図13は、図12に示す測定結果におけるメインピークの透過率と半値幅をプロットしたものである。FIG. 13 is a plot of the transmittance and half-value width of the main peak in the measurement results shown in FIG. 図14は、光学フィルター10の第2導電体膜2のAl膜厚を5nm〜10nmに変えた場合の透過特性を示す。FIG. 14 shows transmission characteristics when the Al film thickness of the second conductor film 2 of the optical filter 10 is changed from 5 nm to 10 nm. 図15は、実施形態2における光学フィルター10aの構成例を示す側面透視図である。FIG. 15 is a side perspective view illustrating a configuration example of the optical filter 10a according to the second embodiment. 図16は、図15におけるA−A線の断面図である。16 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図17は、実施形態2の光学フィルター10aにおける透過特性と、実施形態1の光学フィルター10における通過特性の測定結果を示す。FIG. 17 shows the measurement results of the transmission characteristics of the optical filter 10a of the second embodiment and the transmission characteristics of the optical filter 10 of the first embodiment. 図18は、AgとAlの反射率特性を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the reflectance characteristics of Ag and Al. 図19は、実施形態4における光学フィルター10bの構成例を示す側面透視図である。FIG. 19 is a side perspective view illustrating a configuration example of the optical filter 10b according to the fourth embodiment. 図20は、図19におけるA−A線の断面図である。20 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図21は、実施形態4の光学フィルター10bの透過特性を説明する図である。FIG. 21 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter 10b according to the fourth embodiment. 図22は、実施形態5における撮像素子30の構成例を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of the image sensor 30 according to the fifth embodiment. 図23は、受光素子20と、光学フィルター10の分解斜視図と、光学フィルター10の第1導電体膜4の表面を拡大した模式図とを示している。FIG. 23 shows a light receiving element 20, an exploded perspective view of the optical filter 10, and an enlarged schematic view of the surface of the first conductor film 4 of the optical filter 10. 図24は、撮像素子30の変形例を示す部分断面図である。FIG. 24 is a partial cross-sectional view showing a modification of the image sensor 30.

本発明の一実施形態における光学フィルターは、特定波長の光を透過する光学フィルターであって、基板と、前記基板上に積層された第1導電体膜、誘電体膜及び第2導電体膜を備える。前記誘電体膜は、前記第1導電体膜と前記第2導電体膜の間に設けられる。前記第1導電体膜には開口部が周期的に配置される。前記開口部が配置される周期は、前記特定波長未満の長さである。   An optical filter according to an embodiment of the present invention is an optical filter that transmits light of a specific wavelength, and includes a substrate and a first conductor film, a dielectric film, and a second conductor film stacked on the substrate. Prepare. The dielectric film is provided between the first conductor film and the second conductor film. Openings are periodically arranged in the first conductor film. The period in which the openings are arranged has a length shorter than the specific wavelength.

上記構成によれば、前記第1導電体膜に光が入射すると、第1導電体膜の表面に表面プラズモンが励起される。表面プラズモンと入射光は共鳴し、開口部の周期に応じた波長の光が出射される。これにより、特定波長付近の光が選択的に光フィルターを透過する。さらに、第1導電体膜と第2導電体膜との間で光の干渉が生じるので、透過する光の波長がさらに狭帯域化する。その結果、光フィルターの波長分解能が向上する。   According to the above configuration, when light is incident on the first conductor film, surface plasmons are excited on the surface of the first conductor film. The surface plasmon and incident light resonate, and light having a wavelength corresponding to the period of the opening is emitted. As a result, light near a specific wavelength selectively passes through the optical filter. Further, since light interference occurs between the first conductor film and the second conductor film, the wavelength of the transmitted light is further narrowed. As a result, the wavelength resolution of the optical filter is improved.

前記開口部の前記第1導電体膜の厚み方向に垂直な面における断面は、円形、楕円又は多角形のいずれかの形状とすることができる。   A cross section of the opening in a plane perpendicular to the thickness direction of the first conductor film may be any one of a circle, an ellipse, and a polygon.

前記第1導電体膜において、前記開口部は、二等辺三角格子、正三角格子又は正方格子に配置することができる。これにより、入射偏光依存性を抑え、斜入射特性を改善することができる。   In the first conductor film, the opening may be arranged in an isosceles triangular lattice, a regular triangular lattice, or a square lattice. Thereby, it is possible to suppress the incident polarization dependence and improve the oblique incidence characteristics.

前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜のプラズマ周波数は、前記特定波長の周波数より高い態様とすることができる。例えば、前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜は、金属で形成することができる。   The plasma frequency of the first conductor film and the second conductor film may be higher than the frequency of the specific wavelength. For example, the first conductor film and the second conductor film can be formed of metal.

前記第1導電体膜の膜厚が、50nm以上200nm以下の範囲であり、前記第2導電体膜の膜厚が、5nm以上50nm以下の範囲とすることができる。これにより、第1導電体膜の表面に励起される表面プラズモンと入射光の共鳴により選択される波長の光が、第2導電体膜で反射及び透過しやすくなる。その結果、選択される光の波長を狭帯域化しやすくなる。   The film thickness of the first conductor film may be in the range of 50 nm to 200 nm, and the film thickness of the second conductor film may be in the range of 5 nm to 50 nm. Thereby, the light of the wavelength selected by the resonance of the surface plasmon excited on the surface of the first conductor film and the incident light is easily reflected and transmitted by the second conductor film. As a result, the wavelength of the selected light is easily narrowed.

上記光学フィルターは、前記第1導電体膜への入射光によって、前記第1導電体膜の表面に表面プラズモンが誘起される構成とすることができる。また、前記第1導電体膜に周期的に配列された前記開口部によって、前記表面プラズモンと前記入射光とが共振的に相互作用することで、前記第1導電体膜を透過する透過光の波長が前記特定波長を含む領域に制限されるように前記開口部を配置することができる。前記透過光または前記入射光によって、前記第1導電体膜と前記第2導電体膜間に、光学的反射および透過および干渉が生じる構成とすることができる。   The optical filter may be configured such that surface plasmons are induced on the surface of the first conductor film by light incident on the first conductor film. The surface plasmon and the incident light resonately interact with each other through the openings periodically arranged in the first conductor film, so that the transmitted light transmitted through the first conductor film is transmitted. The opening may be arranged so that the wavelength is limited to a region including the specific wavelength. The transmission light or the incident light may cause optical reflection, transmission, and interference between the first conductor film and the second conductor film.

前記第1導電体膜または前記第2導電体膜は、アルミニウム、銀、銅、金、又はこれらの合金からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことができる。また、前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜は、アルミニウム、またはアルミニウムを含む混合物もしくは合金とすることもできる。   The first conductor film or the second conductor film may include at least one material selected from the group consisting of aluminum, silver, copper, gold, or an alloy thereof. The first conductor film and the second conductor film may be aluminum, or a mixture or alloy containing aluminum.

前記誘電体の材料と、前記第1導電体膜の前記開口部を充填する材料が同一材料であり、当該材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1つを含むことができる。   The dielectric material and the material filling the opening of the first conductor film are the same material, and the material is at least selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and aluminum oxide. One can be included.

前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜との距離は、前記特定波長の0.5倍から4.0倍とすることができる。これにより、第1導電体膜と第2導電体膜との間で光の干渉を生じやすくすることができる。   The distance between the first conductor film and the second conductor film may be 0.5 to 4.0 times the specific wavelength. Thereby, it is possible to easily cause light interference between the first conductor film and the second conductor film.

上記の光学フィルターと、前記光学フィルターを透過した光を受光して電気信号に変換する受光素子とを備えた撮像素子も、本発明の実施形態の一例である。   An imaging device including the optical filter described above and a light receiving element that receives light transmitted through the optical filter and converts the light into an electric signal is also an example of an embodiment of the present invention.

上記撮像素子において、前記受光素子は、複数の画素を含み、各画素に対応して前記光学フィルターが設けられてもよい。この場合、前記複数の画素のうち1つの画素に対応して設けられる光学フィルターを透過できる光の特定波長と、他の画素に対応して設けられる光学フィルターを透過できる光の特定波長とが異なる構成とすることができる。これにより、例えば、画素ごとに異なる色のカラーフィルターを簡単な構造で形成することができる。   In the imaging element, the light receiving element may include a plurality of pixels, and the optical filter may be provided corresponding to each pixel. In this case, the specific wavelength of light that can pass through an optical filter provided corresponding to one pixel among the plurality of pixels is different from the specific wavelength of light that can pass through an optical filter provided corresponding to another pixel. It can be configured. Thereby, for example, a color filter of a different color for each pixel can be formed with a simple structure.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, or some components are omitted. Further, the dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate an actual dimensional ratio.

<実施形態1>
図1は、実施形態1における光学フィルターの構成例を示す斜視図である。図2は、図1に示す光学フィルターを側面透視図である。図3は、図2に示すA−A線に沿う断面図である。光学フィルター10は、特定波長の光を透過させる。特定波長は、光学フィルター10で透過させたい光の波長帯域に含まれる波長又は波長の帯域とすることができる。特定波長は、例えば、透過光の中で最も透過率の高い光の波長、すなわち、最大透過波長とすることができる。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of an optical filter according to the first embodiment. FIG. 2 is a side perspective view of the optical filter shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. The optical filter 10 transmits light having a specific wavelength. The specific wavelength can be a wavelength included in a wavelength band of light desired to be transmitted through the optical filter 10 or a wavelength band. The specific wavelength can be, for example, the wavelength of light having the highest transmittance among transmitted light, that is, the maximum transmission wavelength.

図1に示す例では、光学フィルター10は、基板1、第1導電体膜4、第2導電体膜2、及び誘電体膜3を備える。本例では、基板1上に、第2導電体膜2、誘電体膜3及び第1導電体膜4が順に積層される。誘電体膜3は、第1導電体膜4と第2導電体膜2の間に設けられる。すなわち、第1導電体膜4と第2導電体膜2は、誘電体膜3を挟持している。第1導電体膜4には開口部5が周期的に配置される。開口部5が配置される周期Pは、前記特定波長未満の長さである。第2導電体膜2は開口部を有さない。また、第2導電体膜2の膜厚は、第1導電体膜4の膜厚より小さい。図2に示すように、第1導電体膜4上に、第1導電体膜4を覆うように誘電体膜6が設けることができる。この誘電体膜6は、図1では、図示を省略している。   In the example shown in FIG. 1, the optical filter 10 includes a substrate 1, a first conductor film 4, a second conductor film 2, and a dielectric film 3. In this example, the second conductor film 2, the dielectric film 3, and the first conductor film 4 are sequentially stacked on the substrate 1. The dielectric film 3 is provided between the first conductor film 4 and the second conductor film 2. That is, the first conductor film 4 and the second conductor film 2 sandwich the dielectric film 3. Openings 5 are periodically arranged in the first conductor film 4. The period P in which the opening 5 is arranged has a length shorter than the specific wavelength. The second conductor film 2 does not have an opening. The film thickness of the second conductor film 2 is smaller than the film thickness of the first conductor film 4. As shown in FIG. 2, a dielectric film 6 can be provided on the first conductor film 4 so as to cover the first conductor film 4. The dielectric film 6 is not shown in FIG.

本例では、図2において、矢印Fで示す方向に光が入射される。第1導電体膜4は、光の入射方向に対して、第2導電体膜2よりも上流に位置する。第1導電体膜4へ入射した光のうち特定波長を含む帯域の光が、第1導電体膜4から第2導電体膜2へ出射される。第2導電体膜2に入射する光のうち一部は、第2導電体膜2を透過し、他の一部は第2導電体膜2で反射する。第1導電体膜から第2導電体膜2の間では、光の干渉が生じて、第2導電体膜2を透過する光の帯域がさらに狭くなる。そのため、特定波長を含む光であって、第1導電体膜4を出射した光よりも、狭帯域化した光が第2導電体膜2を通過することになる。この具体例は後述する。   In this example, light is incident in the direction indicated by the arrow F in FIG. The first conductor film 4 is located upstream of the second conductor film 2 with respect to the light incident direction. Of the light incident on the first conductor film 4, light in a band including a specific wavelength is emitted from the first conductor film 4 to the second conductor film 2. A part of the light incident on the second conductor film 2 is transmitted through the second conductor film 2, and the other part is reflected by the second conductor film 2. Between the first conductor film and the second conductor film 2, light interference occurs, and the band of light transmitted through the second conductor film 2 is further narrowed. Therefore, light having a specific wavelength and having a narrower band than the light emitted from the first conductor film 4 passes through the second conductor film 2. A specific example will be described later.

図1及び図2に示す例では、開口部5は、第1導電体膜4を貫通する貫通口であるが、第1導電体膜を貫通しない穴を開口部とすることもできる。第1導電体膜4に、開口部として、他の部分より光を通しやすい部分(例えば、膜厚が他の部分より薄い部分)を、周期的に設けることができる。一方、第2導電体膜2の膜厚は膜全体にわたって均一にすることができる。すなわち、第2導電体膜2は、光の通りやすさが膜全体にわたって略同じになるように形成することができる。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the opening 5 is a through-hole that penetrates the first conductor film 4, but a hole that does not penetrate the first conductor film can also be used as the opening. The first conductor film 4 can be periodically provided with a portion (for example, a portion whose film thickness is thinner than the other portion) that allows light to pass more easily than the other portion as the opening. On the other hand, the film thickness of the second conductor film 2 can be made uniform over the entire film. That is, the second conductor film 2 can be formed so that the light passage is substantially the same over the entire film.

基板1の材料は、入射光を透過する材料であれば、特に限定されない。例えば、無機材料、有機材料、又は、それらの混合材料のいずれかを基板1の材料とすることができる。基板1の材料として、例えば、ガラス、石英、Si、化合物半導体などを用いることができる。また、基板1の大きさ、厚みにも特に限定はない。基板の表面形状も特に限定はなく、平坦でも曲面形状であってもよい。なお、基板1上に形成される層との密着性を考慮し、基板1に適当な表面処理を施してから、基板1上に膜を積層してもよい。また、基板1にエッチングに対する耐性の高い透明材料をストッパー層として積層させてから、膜を積層することもできる。   The material of the substrate 1 is not particularly limited as long as it is a material that transmits incident light. For example, any of an inorganic material, an organic material, or a mixed material thereof can be used as the material of the substrate 1. As a material of the substrate 1, for example, glass, quartz, Si, a compound semiconductor, or the like can be used. Further, the size and thickness of the substrate 1 are not particularly limited. The surface shape of the substrate is not particularly limited, and may be flat or curved. In consideration of adhesion with a layer formed on the substrate 1, a film may be laminated on the substrate 1 after performing an appropriate surface treatment on the substrate 1. Alternatively, a transparent material having high resistance to etching can be laminated on the substrate 1 as a stopper layer, and then the film can be laminated.

第1導電体膜4を構成する導電材料は任意に選択できる。例えば、導電材料として、単体で導体であり、任意の波長帯域で70%以上の反射率を有し、且つ常温では固体である金属元素からなるもの、及びそれらの合金を用いることができる。第1導電体膜4を構成する材料のプラズマ周波数は、利用する光、すなわち光フィルター10を透過させる光の周波数より高いことが好ましい。例えば、プラズマ周波数が特定波長より低い材料を第1導電体膜4の材料として用いることができる。また、利用する光の波長領域において光の吸収が少ないことが望ましい。このような材料として、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、窒化チタン、窒化ジルコニウム、ニッケル、コバルト及びこれらの合金からなる群から選択される材料を含んでもよい。或いは、ITO(Sn:In2O3)を含むIn2O3系、AZO(Al:ZnO)、GZO(Ga:ZnO)、BZO(B:ZnO)、又は、IZO(In:ZnO)を含むZnO系、IGZO系の金属酸化物透明導電材料から選択される材料を、第1導電体膜4に含むことができる。なお、第1導電体膜4の材料は、上記例に限られない。また、熱処理により第1導電体膜4をシンタリングしてもよく、第1導電体膜4に保護膜等を形成してもよい。第1導電体膜4の膜厚は50nm以上200nm以下であることが好ましい。   The conductive material constituting the first conductor film 4 can be arbitrarily selected. For example, as the conductive material, a material made of a metal element which is a single conductor, has a reflectance of 70% or more in an arbitrary wavelength band, and is solid at room temperature, and an alloy thereof can be used. The plasma frequency of the material constituting the first conductor film 4 is preferably higher than the frequency of the light to be used, that is, the light transmitted through the optical filter 10. For example, a material having a plasma frequency lower than a specific wavelength can be used as the material of the first conductor film 4. In addition, it is desirable that light absorption is small in the wavelength region of light to be used. Such a material may include, for example, a material selected from the group consisting of aluminum, copper, silver, gold, titanium nitride, zirconium nitride, nickel, cobalt, and alloys thereof. Alternatively, an In 2 O 3 system including ITO (Sn: In 2 O 3), an AZO (Al: ZnO), a GZO (Ga: ZnO), a BZO (B: ZnO), or a ZnO system including IZO (In: ZnO), an IGZO system A material selected from metal oxide transparent conductive materials can be included in the first conductor film 4. In addition, the material of the 1st conductor film 4 is not restricted to the said example. Further, the first conductor film 4 may be sintered by heat treatment, and a protective film or the like may be formed on the first conductor film 4. The thickness of the first conductor film 4 is preferably 50 nm or more and 200 nm or less.

第1導電体膜4には、複数の開口部5が、特定波長の波長未満の周期で配置されている。開口部5は、図4に示すように、正三角形の各頂点(正三角格子状)に各開口部5の中心が位置するよう配置されている。ここでは、正三角形の代わりに二等辺三角形の各頂点に開口部5の中心が位置するよう配置してもよい。すなわち、第1の方向(例えば、x方向)に等間隔で並ぶ開口部5の列が、第1の方向に垂直な第2の方向(例えば、y方向)に複数配置される。1つの第1方向の列における開口部5は、その隣の列の2つの開口部5から等距離に位置するよう、隣り合う列の開口部5は第1方向にずれて配置される。このように、各開口部を正三角格子状又は二等辺三角格子状に配置にすることで入射偏光依存性を抑え、斜入射特性を改善することができる。配置される開口部5が配置される周期Pは、例えば、150nm以上1000nm以下であることが好ましい。   A plurality of openings 5 are arranged in the first conductor film 4 with a period shorter than the wavelength of the specific wavelength. As shown in FIG. 4, the openings 5 are arranged such that the centers of the openings 5 are located at the vertices of the regular triangle (regular triangular lattice shape). Here, it may be arranged such that the center of the opening 5 is positioned at each vertex of the isosceles triangle instead of the regular triangle. That is, a plurality of rows of openings 5 arranged at equal intervals in the first direction (for example, the x direction) are arranged in the second direction (for example, the y direction) perpendicular to the first direction. The openings 5 in adjacent rows are shifted in the first direction so that the openings 5 in one row in the first direction are located at an equal distance from the two openings 5 in the adjacent row. In this way, by arranging the openings in a regular triangular lattice shape or an isosceles triangular lattice shape, it is possible to suppress the incident polarization dependence and improve the oblique incident characteristics. The period P in which the openings 5 are arranged is preferably, for example, 150 nm or more and 1000 nm or less.

なお、開口部5の配置の仕方は特に限定はない。例えば、図5に示すように、正方格子状に開口部5を配置してもよい。また、本例では開口部5は円筒形状であるが、その形状はこれに限定されない。例えば、開口部5の貫通方向(第1導電体膜4の厚み方向)に垂直な面における断面形状は、円、楕円、三角形、矩形、その他多角形とすることができる。また、開口部5の側壁(内壁)は、貫通方向に対して傾いていてもよい。例えば、開口部5は、円錐形状、三角錐形状、四角錐形状などであってもよい。開口部5には誘電体膜3と同じ誘電体が充填されている。   Note that the arrangement of the openings 5 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 5, the openings 5 may be arranged in a square lattice shape. Moreover, although the opening part 5 is cylindrical shape in this example, the shape is not limited to this. For example, the cross-sectional shape in a plane perpendicular to the penetrating direction of the opening 5 (the thickness direction of the first conductor film 4) can be a circle, an ellipse, a triangle, a rectangle, or other polygons. Further, the side wall (inner wall) of the opening 5 may be inclined with respect to the penetrating direction. For example, the opening 5 may have a conical shape, a triangular pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, or the like. The opening 5 is filled with the same dielectric as the dielectric film 3.

誘電体膜3及び誘電体膜6を構成する誘電材料は一種類の材料とすることができる。このような材料として、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウムなどが挙げられる。   The dielectric material constituting the dielectric film 3 and the dielectric film 6 can be one kind of material. Examples of such a material include silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and aluminum oxide.

第2導電体膜2の材料は、第1導電体膜4と同様、利用する光の波長領域において光の吸収が少なく、第2導電体膜2のプラズマ周波数は、利用する光の周波数より高いことが好ましい。第2導電体膜2の材料は、第1導電体膜4と同じ材料でなくてもよい。また、第2導電体膜2の膜厚は、光の反射と透過の機能を持たせる観点から、例えば、5nm以上50nm以下とすることができる。第1導電体膜4と第2導電体膜2との間の誘電体膜3の膜厚は、第1導電体膜4及び第2導電体膜2間で、光を干渉させる観点から、例えば、150nm以上5000nm以下とすることができる。   The material of the second conductor film 2 is less light-absorbing in the wavelength region of light to be used, like the first conductor film 4, and the plasma frequency of the second conductor film 2 is higher than the frequency of light to be used. It is preferable. The material of the second conductor film 2 may not be the same material as the first conductor film 4. In addition, the thickness of the second conductor film 2 can be set to, for example, 5 nm or more and 50 nm or less from the viewpoint of providing light reflection and transmission functions. The film thickness of the dielectric film 3 between the first conductor film 4 and the second conductor film 2 is, for example, from the viewpoint of causing light interference between the first conductor film 4 and the second conductor film 2. 150 nm or more and 5000 nm or less.

上記構成の光学フィルター10では、入射光が第1導電体膜4の表面に表面プラズモンを励起させ、表面プラズモンと入射光とが共鳴的に相互作用する。この際、開口部5の周期Pに応じた共鳴により、特定波長を含む帯域の光が第1導電体膜4から出射される。この光は第2導電体膜2と第1導電体膜4との間で干渉する。これにより、第1導電体膜4の開口部5の周期Pによる共鳴で出射された光の波長帯域より、第2導電体膜2と第1導電体膜4との間で干渉して第2導電体膜2を透過する光の波長帯域の方がより狭くなる。すなわち、より波長選択された光が第2導電体膜を透過することになる。   In the optical filter 10 having the above configuration, incident light excites surface plasmons on the surface of the first conductor film 4, and the surface plasmons and incident light interact in a resonant manner. At this time, light in a band including a specific wavelength is emitted from the first conductor film 4 by resonance according to the period P of the opening 5. This light interferes between the second conductor film 2 and the first conductor film 4. Accordingly, the second conductor film 2 and the first conductor film 4 interfere with each other from the wavelength band of the light emitted by the resonance by the period P of the opening 5 of the first conductor film 4, and the second conductor film 4 The wavelength band of light transmitted through the conductor film 2 becomes narrower. That is, the light whose wavelength is more selected passes through the second conductor film.

本実施形態では、第1導電体膜4と第2導電体膜2との間で干渉が生じることで、透過波長が狭帯域化する。この干渉させるためには第1導電体膜4と第2導電体膜2との間で平面波が形成されることが好ましい。その観点からは、第1導電体膜4及び第2導電体膜2間の距離は、透過させたい特定波長の光が、第1導電体膜4及び第2導電体膜2間で平面波を形成するのに必要な最小距離以上であることが望ましい。そこで、例えば、第1導電体膜4及び第2導電体膜2間の距離は、最大透過波長の0.5倍から4.0倍までの距離とすることができる。   In the present embodiment, interference occurs between the first conductor film 4 and the second conductor film 2, so that the transmission wavelength is narrowed. In order to cause this interference, a plane wave is preferably formed between the first conductor film 4 and the second conductor film 2. From this point of view, the distance between the first conductor film 4 and the second conductor film 2 is that the light having a specific wavelength to be transmitted forms a plane wave between the first conductor film 4 and the second conductor film 2. It is desirable that the distance be equal to or greater than the minimum distance required for the operation. Therefore, for example, the distance between the first conductor film 4 and the second conductor film 2 can be a distance from 0.5 times to 4.0 times the maximum transmission wavelength.

光学フィルター10の製造には、例えば、フォトリソグラフィー法、電子線リソグラフィー法、ナノインプリント法などの微細加工技術を用いることができる。光学フィルター10の製造方法としては、例えば、基板1上に第2導電体膜2を形成する。次に、誘電体膜3を第2導電体膜2上に積層する。続いて、誘電体膜3上に第1導電体膜4を形成し、光リソグラフィーとエッチングによって開口部5を第1導電体膜4に形成する。そして、誘電体膜6を開口部5に充填するとともに、第1導電体膜4上に誘電体膜5を積層して光学フィルター10を得る。なお、第1導電体膜4の開口部6の内壁のサイドエッチングなどの問題を防ぐため、異方性の高いドライエッチング条件により加工することができる。   For manufacturing the optical filter 10, for example, a fine processing technique such as a photolithography method, an electron beam lithography method, or a nanoimprint method can be used. As a manufacturing method of the optical filter 10, for example, the second conductor film 2 is formed on the substrate 1. Next, the dielectric film 3 is laminated on the second conductor film 2. Subsequently, a first conductor film 4 is formed on the dielectric film 3, and an opening 5 is formed in the first conductor film 4 by photolithography and etching. Then, the dielectric film 6 is filled in the opening 5 and the dielectric film 5 is laminated on the first conductor film 4 to obtain the optical filter 10. In order to prevent problems such as side etching of the inner wall of the opening 6 of the first conductor film 4, processing can be performed under highly anisotropic dry etching conditions.

図6は、本実施形態の光学フィルター10と、比較例としての第2導電体膜を有さない光学フィルターの透過特性の測定結果を示す。図6に示す例では、第2導電体膜2を設けた光学フィルター10における最大透過光の半値幅は、第2導電体膜を有さない光学フィルターの最大透過光の半値幅よりも狭くなっている。   FIG. 6 shows the measurement results of the transmission characteristics of the optical filter 10 of the present embodiment and the optical filter having no second conductor film as a comparative example. In the example shown in FIG. 6, the half-value width of the maximum transmitted light in the optical filter 10 provided with the second conductor film 2 is narrower than the half-value width of the maximum transmitted light of the optical filter not having the second conductor film. ing.

なお、図6の測定における光学フィルター10は、SiOで形成された厚さ300nmの基板1と、Alで形成された厚さ5nmの第2導電体膜2と、SiOで形成された厚さ500nmの誘電体膜3と、Alで形成された厚さ75nmの第1導電体膜4と、SiOで形成された厚さ300nmの誘電体膜6とを備える。開口部5は三角格子状に配置された円筒形状パターンとし、その周期Pは360nm、その径Dは180nmとしている。 The optical filter 10 in the measurement of FIG. 6 includes a substrate 1 made of SiO 2 having a thickness of 300 nm, a second conductor film 2 made of Al having a thickness of 5 nm, and a thickness made of SiO 2. A dielectric film 3 having a thickness of 500 nm, a first conductor film 4 having a thickness of 75 nm formed of Al, and a dielectric film 6 having a thickness of 300 nm formed of SiO 2 . The opening 5 has a cylindrical pattern arranged in a triangular lattice pattern, the period P is 360 nm, and the diameter D is 180 nm.

比較例の光学フィルターは、SiOで形成された厚さ800nmの基板と、Alで形成された厚さ75nmの第1導電体膜と、SiOで形成された厚さ300nmの誘電体膜とを備える。開口部は本実施形態と同パターンとし、その周期は360nm、その径は180nmとしている。 The optical filter of the comparative example includes an 800 nm thick substrate formed of SiO 2 , a 75 nm thick first conductor film formed of Al, and a 300 nm thick dielectric film formed of SiO 2. Is provided. The openings have the same pattern as in this embodiment, the period is 360 nm, and the diameter is 180 nm.

次に、第1実施形態の光学フィルターの誘電体膜3の膜厚の評価結果を示す。図7は、本実施形態の光学フィルター10の誘電体膜3の膜厚を450nm〜600nmに変えた場合の、透過特性の測定結果を示す。図8は、光学フィルター10の誘電体膜3の膜厚を450nm〜600nm変えた場合の最大透過波長における透過率の変化を示す。これらの例では、光学フィルター10の最大透過波長、最大透過波長の半値幅、及び最大透過波長の透過率は、誘電体膜3の膜厚に依存している。   Next, the evaluation result of the film thickness of the dielectric film 3 of the optical filter of the first embodiment is shown. FIG. 7 shows the measurement results of the transmission characteristics when the thickness of the dielectric film 3 of the optical filter 10 of this embodiment is changed from 450 nm to 600 nm. FIG. 8 shows the change in transmittance at the maximum transmission wavelength when the thickness of the dielectric film 3 of the optical filter 10 is changed from 450 nm to 600 nm. In these examples, the maximum transmission wavelength of the optical filter 10, the half width of the maximum transmission wavelength, and the transmittance of the maximum transmission wavelength depend on the film thickness of the dielectric film 3.

図9に、誘電体膜の膜厚と最大透過波長の関係を示す。図9に示す例では、誘電体膜の膜厚と最大透過波長は、ほぼ比例関係にある。干渉による透過波長λは、下記の式(1)で表すことができる。下記式(1)によれば、誘電体膜厚と透過波長は比例関係となっている。このことから、図9に示す例において、第1導電体膜と第2導電体膜間で干渉が生じていることがわかる。
λ = m ×(2・ n・d) (1)
上記式(1)において、m=次数、n=誘電体の屈折率、d=誘電体膜厚、λ=透過波長、である。
FIG. 9 shows the relationship between the thickness of the dielectric film and the maximum transmission wavelength. In the example shown in FIG. 9, the thickness of the dielectric film and the maximum transmission wavelength are in a substantially proportional relationship. The transmission wavelength λ due to interference can be expressed by the following equation (1). According to the following formula (1), the dielectric film thickness and the transmission wavelength are in a proportional relationship. From this, it can be seen that interference occurs between the first conductor film and the second conductor film in the example shown in FIG.
λ = m × (2 · n · d) (1)
In the above formula (1), m = order, n = refractive index of the dielectric, d = dielectric film thickness, and λ = transmission wavelength.

また、図9に示す例では、誘電体膜の膜厚は、最大透過波長の約0.96倍になっている。すなわち、第1導電体膜4と第2導電体膜2の間に設けられる誘電体膜3の膜厚は、最大透過波長の0.5倍〜4.0倍の範囲内となっている。このように、誘電体膜3の膜厚を設定することにより、第1導電膜4と第2導電膜2の間でより確実に平面波が生じるように、第1導電膜4と第2導電膜2の間の距離を確保することができる。なお、図7〜9に示す例では、第1導電膜4と第2導電膜2との距離が約50nm以上であれば、第1導電膜4と第2導電膜2の間で平面波が生じることが推察できる。   In the example shown in FIG. 9, the film thickness of the dielectric film is about 0.96 times the maximum transmission wavelength. That is, the film thickness of the dielectric film 3 provided between the first conductor film 4 and the second conductor film 2 is in the range of 0.5 to 4.0 times the maximum transmission wavelength. As described above, by setting the film thickness of the dielectric film 3, the first conductive film 4 and the second conductive film are generated so that a plane wave is more reliably generated between the first conductive film 4 and the second conductive film 2. A distance between the two can be ensured. In the example shown in FIGS. 7 to 9, if the distance between the first conductive film 4 and the second conductive film 2 is about 50 nm or more, a plane wave is generated between the first conductive film 4 and the second conductive film 2. I can guess that.

次に、本実施形態の光学フィルター10の第1導電体膜4の膜厚の評価結果を示す。図10は、光学フィルター10の第1導電体膜4のAl膜厚を20nm〜200nmに変えた場合の透過特性を示す。図11は、光学フィルター10の第1導電体膜4のAl膜厚を20nm〜200nmに変えた場合の最大透過波長における透過率の変化を示す。図10、図11に示す例では、光学フィルター10の最大透過波長及び最大透過波長の透過率は、第1導電体膜4の膜厚に依存している。図11に示す例では、第1導電体膜4の膜厚が20nm以上200nm以下の場合は、いずれも最大透過波長の透過率は許容できるレベルになっている。特に、膜厚が50nm以上150nm以下の場合に透過率が高くなっている。   Next, the evaluation result of the film thickness of the 1st conductor film 4 of the optical filter 10 of this embodiment is shown. FIG. 10 shows the transmission characteristics when the Al film thickness of the first conductor film 4 of the optical filter 10 is changed from 20 nm to 200 nm. FIG. 11 shows a change in transmittance at the maximum transmission wavelength when the Al film thickness of the first conductor film 4 of the optical filter 10 is changed from 20 nm to 200 nm. In the example shown in FIGS. 10 and 11, the maximum transmission wavelength and the transmittance of the maximum transmission wavelength of the optical filter 10 depend on the film thickness of the first conductor film 4. In the example shown in FIG. 11, when the film thickness of the first conductor film 4 is 20 nm or more and 200 nm or less, the transmittance at the maximum transmission wavelength is at an acceptable level. In particular, the transmittance is high when the film thickness is 50 nm or more and 150 nm or less.

図12は、第2導電体膜2を設けずに第1導電体膜4のみを用いた光学フィルターの透過特性を示す図である。図12は、第1導電体膜4の膜厚を20nm〜400nmの間で変化させた場合の透過特性を示す。図12の測定における光学フィルターは、SiOで形成された厚さ800nmの基板1の上に、Alで形成された第1導電体膜4と、SiOで形成された厚さ300nmの誘電体膜3とを備える。第2導電体膜4の開口部5は三角格子状に配置された円筒形状パターンとし、その周期Pは360nm、その径Dは180nmとしている。 FIG. 12 is a diagram showing the transmission characteristics of an optical filter using only the first conductor film 4 without providing the second conductor film 2. FIG. 12 shows the transmission characteristics when the thickness of the first conductor film 4 is changed between 20 nm and 400 nm. Optical filter in the measurement of Figure 12, on a substrate 1 having a thickness of 800nm formed by SiO 2, the first conductor film 4 formed by Al, dielectric thickness 300nm was formed of SiO 2 A membrane 3. The openings 5 of the second conductor film 4 are cylindrical patterns arranged in a triangular lattice shape, the period P is 360 nm, and the diameter D is 180 nm.

図13は、図12に示す測定結果におけるメインピーク(最大透過波長におけるピーク)の透過率と半値幅を、各膜厚についてプロットしたものである。図13における四角のプロットはメインピークの透過率を表し、三角のプロットは半値幅を表す。図13に示す例では、第1導電体膜4の膜厚が50nmより小さくなると、メインピークの透過率は下がる傾向にあり、半値幅は急激に大きくなる。膜厚が200nmより大きくなると、半値幅はほとんど減少しなくなるが、透過率の減少度合いが増している。この例では、第1導電体膜の膜厚が50nm以上200nm以下の範囲で、半値幅が比較的狭く、透過率が比較的高くなる。   FIG. 13 plots the transmittance and half-value width of the main peak (peak at the maximum transmission wavelength) in the measurement results shown in FIG. 12 for each film thickness. The square plot in FIG. 13 represents the transmittance of the main peak, and the triangular plot represents the half width. In the example shown in FIG. 13, when the thickness of the first conductor film 4 is smaller than 50 nm, the transmittance of the main peak tends to decrease, and the full width at half maximum increases rapidly. When the film thickness is larger than 200 nm, the full width at half maximum hardly decreases, but the degree of decrease in transmittance increases. In this example, when the thickness of the first conductor film is in the range of 50 nm to 200 nm, the half width is relatively narrow and the transmittance is relatively high.

次に、本実施形態の光学フィルター10の第2導電体膜2の膜厚を評価した結果を示す。図14は、光学フィルター10の第2導電体膜2のAl膜厚を5nm〜10nmに変えた場合の透過特性を示す。図14に示す例では、第2導電体膜2の膜厚が厚くなると、透過率は低くなるが、干渉の波長の顕著な変化、すなわち、最大透過波長の顕著な変化は見られない。   Next, the result of having evaluated the film thickness of the 2nd conductor film 2 of the optical filter 10 of this embodiment is shown. FIG. 14 shows transmission characteristics when the Al film thickness of the second conductor film 2 of the optical filter 10 is changed from 5 nm to 10 nm. In the example shown in FIG. 14, when the thickness of the second conductor film 2 is increased, the transmittance is lowered, but a significant change in the wavelength of interference, that is, no significant change in the maximum transmission wavelength is observed.

<実施形態2>
図15は、実施形態2における光学フィルター10aの構成例を示す側面透視図である。図16は、図15におけるA−A線の断面図である。光学フィルター10aでは、基板1上に、第1導電体膜4a、誘電体膜3、第2導電体膜2a、及び誘電体膜6が、順に積層されている。すなわち、図15は、図1及び図2に示した層構成において第1導電体膜と第2導電体膜とが入れ替わった構成となっている。ここでは、光の入射方向に対して、第2導電体膜2aが、第1導電体膜4aより上流に配置されている。この構成においても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、第1導電体膜4a、誘電体膜3、第2導電体膜2a、及び誘電体膜6の材料、形状及び寸法も、実施形態1と同様にすることができる。
<Embodiment 2>
FIG. 15 is a side perspective view illustrating a configuration example of the optical filter 10a according to the second embodiment. 16 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the optical filter 10a, a first conductor film 4a, a dielectric film 3, a second conductor film 2a, and a dielectric film 6 are sequentially stacked on the substrate 1. That is, FIG. 15 has a configuration in which the first conductor film and the second conductor film are interchanged in the layer configuration shown in FIGS. 1 and 2. Here, the 2nd conductor film 2a is arrange | positioned upstream with respect to the incident direction of light from the 1st conductor film 4a. Even in this configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. The materials, shapes, and dimensions of the first conductor film 4a, the dielectric film 3, the second conductor film 2a, and the dielectric film 6 can be the same as those in the first embodiment.

図15及び図16に示す構成の光学フィルター10aでは、入射光が第2導電体膜2aを半透過し、第2導電体膜2aと第1導電体膜4aとの間で干渉された光が、第1導電体膜4aの表面に表面プラズモンを誘起させる。表面プラズモンと入射光とが共鳴的に相互作用し、開口部5の周期による共鳴で所定の波長が出射される。この例では、開口部5を有する第1導電体膜4aで反射した光と、第2導電体膜2aを透過した入射光とで干渉が起こる。   In the optical filter 10a having the configuration shown in FIGS. 15 and 16, the incident light is partially transmitted through the second conductor film 2a, and the light interfered between the second conductor film 2a and the first conductor film 4a is transmitted. Then, surface plasmon is induced on the surface of the first conductor film 4a. The surface plasmon and the incident light interact with each other in a resonant manner, and a predetermined wavelength is emitted by resonance due to the period of the opening 5. In this example, interference occurs between the light reflected by the first conductor film 4a having the opening 5 and the incident light transmitted through the second conductor film 2a.

光学フィルター10aの製造方法としては、例えば、まず基板1上に第1導電体膜4aを形成する。続いて、光リソグラフィーとエッチングによって開口部5を形成する。次に、誘電体膜3を、開口部5に充填するとともに第1導電体膜4a上に積層し、化学的又は物理的平坦化手法によって平坦化する。続いて、第2導電体膜2aを誘電体膜3上に積層する。続いて、第2導電体膜2a上に誘電体膜6を積層して光学フィルター10aを得る。なお、第1導電体膜4aの開口部5の内壁のサイドエッチングなどの問題を防ぐため、異方性の高いドライエッチング条件により加工することができる。   As a manufacturing method of the optical filter 10a, for example, first the first conductor film 4a is first formed on the substrate 1. Subsequently, the opening 5 is formed by photolithography and etching. Next, the dielectric film 3 is filled in the opening 5 and laminated on the first conductor film 4a, and is planarized by a chemical or physical planarization technique. Subsequently, the second conductor film 2 a is laminated on the dielectric film 3. Subsequently, the dielectric film 6 is laminated on the second conductor film 2a to obtain the optical filter 10a. In order to prevent problems such as side etching of the inner wall of the opening 5 of the first conductor film 4a, it can be processed under highly anisotropic dry etching conditions.

図17は、実施形態2の光学フィルター10aにおける透過特性と、実施形態1の光学フィルター10における通過特性の測定結果を示す。図17に示す例では、実施形態2の光学フィルター10aの最大透過波長における半値幅及び透過率は、実施形態1の光学フィルター10と略同様になっている。この例では、周期的に配置された開口部5を含む導電体層4は、開口部5を含まない導電体層2より、上流又は下流いずれに配置されても同様な効果が得られる。   FIG. 17 shows the measurement results of the transmission characteristics of the optical filter 10a of the second embodiment and the transmission characteristics of the optical filter 10 of the first embodiment. In the example illustrated in FIG. 17, the half-value width and the transmittance at the maximum transmission wavelength of the optical filter 10 a according to the second embodiment are substantially the same as those of the optical filter 10 according to the first embodiment. In this example, the same effect can be obtained regardless of whether the conductor layer 4 including the openings 5 arranged periodically is arranged upstream or downstream of the conductor layer 2 not including the openings 5.

なお、図17に示す測定における実施形態2の光学フィルター10aは、SiOで形成される厚さ300nmの基板1と、Alで形成される厚さ75nmの第1導電体膜4aと、SiOで形成される厚さ500nmの誘電体膜3と、Alで形成される厚さ10nmの第2導電体膜2aと、SiOで形成される厚さ300nmの誘電体膜6とを備える。開口部5は三角格子状に配置された円筒形状パターンとし、その周期Pは360nm、その径Dは180nmとしている。図17に示す測定における実施形態1の光学フィルター10は、光学フィルター10aの第1導電体膜4aと第2導電体膜2aの配置を上下入れ替えた構成である。 Note that the optical filter 10a of the second embodiment in the measurement shown in FIG. 17 includes a substrate 1 made of SiO 2 with a thickness of 300 nm, a first conductor film 4a made of Al with a thickness of 75 nm, and SiO 2. The dielectric film 3 having a thickness of 500 nm formed by the above, the second conductive film 2a having a thickness of 10 nm formed by Al, and the dielectric film 6 having a thickness of 300 nm formed by SiO 2 are provided. The opening 5 has a cylindrical pattern arranged in a triangular lattice pattern, the period P is 360 nm, and the diameter D is 180 nm. The optical filter 10 of Embodiment 1 in the measurement shown in FIG. 17 has a configuration in which the arrangement of the first conductor film 4a and the second conductor film 2a of the optical filter 10a is switched up and down.

<実施形態3>
実施形態3の光学フィルターは、実施形態2の第2導電体膜2aの材料をAlからAgに変えた構造である。Agは、Alよりも、少なくとも可視光領域において反射率が高い(図18参照)。そのため、Agは、干渉膜の材料として有効である。すなわち、干渉を生じやすくするためには、第1導電体膜4a及び第2導電体膜2aをAgで形成することが有効である。一方で、第1導電体膜4aは、半導体プロセスによる周期的なパターン(開口部5)の微細加工がなされるので、第1導電体膜4aの材料は、半導体プロセスと親和性がある材料を用いることが好ましい。
<Embodiment 3>
The optical filter of Embodiment 3 has a structure in which the material of the second conductor film 2a of Embodiment 2 is changed from Al to Ag. Ag has a higher reflectance than Al in at least the visible light region (see FIG. 18). Therefore, Ag is effective as a material for the interference film. That is, in order to easily cause interference, it is effective to form the first conductor film 4a and the second conductor film 2a with Ag. On the other hand, since the first conductor film 4a is subjected to fine processing of a periodic pattern (opening 5) by a semiconductor process, the material of the first conductor film 4a is a material having an affinity with the semiconductor process. It is preferable to use it.

そこで、実施形態3では、一例として、SiOで形成された厚さ300nmの基板1と、Alで形成された厚さ75nmの第1導電体膜4aと、SiOで形成された厚さ500nmの誘電体膜3と、Agで形成された厚さ10nmの第2導電体膜2aと、SiOで形成された厚さ300nmの誘電体膜3とを備える光学フィルターとしている。開口部5は三角格子状に配置された円筒形状パターンとし、その周期Pは360nm、その径Dは180nmとすることができる。これにより、干渉をより生じやすくするとともに、半導体プロセスにおける加工がしやすくなる。なお、実施形態1の第2導電体膜2aをAlからAgに変更した構造でも同様の効果を得ることができる。 Therefore, in the third embodiment, as an example, the substrate 1 made of SiO 2 with a thickness of 300 nm, the first conductor film 4a made of Al with a thickness of 75 nm, and the thickness made of SiO 2 with a thickness of 500 nm. The optical filter includes the dielectric film 3, the second conductor film 2 a having a thickness of 10 nm formed of Ag, and the dielectric film 3 having a thickness of 300 nm formed of SiO 2 . The opening 5 has a cylindrical pattern arranged in a triangular lattice shape, and its period P can be 360 nm and its diameter D can be 180 nm. This makes it easier to cause interference and facilitates processing in the semiconductor process. The same effect can be obtained even in the structure in which the second conductor film 2a of the first embodiment is changed from Al to Ag.

<実施形態4>
図19は、実施形態4における光学フィルター10bの構成例を示す側面透視図である。図20は、図19におけるA−A線の断面図である。光学フィルター10bでは、基板1上に、サブピークカットフィルター7がさらに積層される。光学フィルター10bは、図15に示した光学フィルター10aにおいて、誘電体膜6上にサブピークカットフィルター7を設けた構成である。サブピークカットフィルター7は、光学フィルター10dで透過させる特定波長を含む帯域を通過させる付加フィルター膜とすることができる。サブピークカットフィルター7は、例えば、有機膜又は多層膜を含むことができる。
<Embodiment 4>
FIG. 19 is a side perspective view illustrating a configuration example of the optical filter 10b according to the fourth embodiment. 20 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the optical filter 10 b, the sub-peak cut filter 7 is further laminated on the substrate 1. The optical filter 10b has a configuration in which the sub-peak cut filter 7 is provided on the dielectric film 6 in the optical filter 10a shown in FIG. The sub-peak cut filter 7 can be an additional filter film that passes a band including a specific wavelength that is transmitted by the optical filter 10d. The sub-peak cut filter 7 can include, for example, an organic film or a multilayer film.

サブピークカットフィルター7は、光学フィルター10bで透過する複数の所定波長のうち1つを透過する有機膜フィルター又は多層膜フィルターとすることができる。サブピークカットフィルター7としては、例えば、顔料色素または染料色素を含有する有機材料などの有機膜フィルター、または、SiN、TiO、ZnSなどの高屈折率材料とSiO,MgFなどの低屈折率材料が交互に積層された多層干渉膜フィルターを用いることができる。なお、サブピークカットフィルター7の透過光の波長は適宜設計される。 The sub-peak cut filter 7 can be an organic film filter or a multilayer filter that transmits one of a plurality of predetermined wavelengths that are transmitted by the optical filter 10b. As the sub-peak cut filter 7, for example, an organic film filter such as an organic material containing pigment pigment or dye pigment, or a high refractive index material such as SiN, TiO 2 or ZnS and a low refractive index such as SiO 2 or MgF 2 is used. A multilayer interference film filter in which materials are alternately stacked can be used. Note that the wavelength of transmitted light of the sub-peak cut filter 7 is appropriately designed.

図21は、実施形態4の光学フィルター10bの透過特性を説明する図である。実線は、実施形態4の光学フィルター10bにおける実施形態2の光学フィルター10aの部分の透過特性を示し、破線が、実施形態4の光学フィルター10bにおけるサブピークカットフィルター7の透過特性を示す。ここでは、一例として、サブピークカットフィルター7として約460〜580nmの光を透過するフィルターを用いている。このサブピークカットフィルター7により、実施形態2の光学フィルター10b部分の約520nmのピークの光は透過され、約400nm以下及び約600nm以上のピークの光は透過されない。その結果、本実施形態の光学フィルター10bでは、約520nmのピークの光だけが透過されることになる。   FIG. 21 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter 10b according to the fourth embodiment. A solid line indicates the transmission characteristics of the optical filter 10a of the second embodiment in the optical filter 10b of the fourth embodiment, and a broken line indicates the transmission characteristics of the sub-peak cut filter 7 in the optical filter 10b of the fourth embodiment. Here, as an example, a filter that transmits light of about 460 to 580 nm is used as the sub-peak cut filter 7. The sub-peak cut filter 7 transmits light having a peak of about 520 nm in the optical filter 10b portion of Embodiment 2, and does not transmit light having peaks of about 400 nm or less and about 600 nm or more. As a result, in the optical filter 10b of this embodiment, only light having a peak of about 520 nm is transmitted.

このように、本実施形態の光学フィルター10bは、付加フィルター膜としてサブピークカットフィルター7を備えるので、不要な波長を除去して所望の波長のみを透過させることができる。そのため、所望の分解能を有する光学フィルターを得ることができる。   Thus, since the optical filter 10b of this embodiment includes the sub-peak cut filter 7 as an additional filter film, it is possible to remove unnecessary wavelengths and transmit only desired wavelengths. Therefore, an optical filter having a desired resolution can be obtained.

<実施形態5>
図22は、実施形態5における撮像素子30の構成例を示す図である。撮像素子30は、光学フィルター10と、光学フィルター10を透過した光を受光して電気信号に変換する受光素子20とを備える。光学フィルター10は、上記の実施形態1〜4のいずれかの光学フィルターと同じ構成にすることができる。受光素子20は、複数の画素20−1〜20−4を含み、各画素に対応して光学フィルター10−1〜10−4が設けられる。ここでは、撮像面に対して垂直な方向に、画素20−1と、その画素20−1に対応する光学フィルター10−1とが並んで配置されている。なお、図示しないが、撮像素子30は、受光素子からの電気信号を演算する信号処理回路をさらに備えることができる。
<Embodiment 5>
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of the image sensor 30 according to the fifth embodiment. The imaging element 30 includes an optical filter 10 and a light receiving element 20 that receives light transmitted through the optical filter 10 and converts it into an electrical signal. The optical filter 10 can have the same configuration as the optical filter of any one of the first to fourth embodiments. The light receiving element 20 includes a plurality of pixels 20-1 to 20-4, and optical filters 10-1 to 10-4 are provided corresponding to the respective pixels. Here, the pixel 20-1 and the optical filter 10-1 corresponding to the pixel 20-1 are arranged side by side in a direction perpendicular to the imaging surface. Although not shown, the imaging element 30 can further include a signal processing circuit that calculates an electrical signal from the light receiving element.

ここで、光学フィルター10−1〜10−4の透過光の波長帯域は、異なっていてもよい。すなわち、各画素に対応する光学フィルター10−1〜10−4の透過波長を必要に応じて設定することができる。例えば、画素ごとに異なる波長の光を検出できるよう、各画素に対応する光学フィルターの透過波長を、それぞれ設定することができる。   Here, the wavelength bands of the transmitted light of the optical filters 10-1 to 10-4 may be different. That is, the transmission wavelength of the optical filters 10-1 to 10-4 corresponding to each pixel can be set as necessary. For example, the transmission wavelength of the optical filter corresponding to each pixel can be set so that light of a different wavelength can be detected for each pixel.

例えば、紫外から赤外領域の波長を選択的に透過する金属薄膜を備えた光学フィルター10を作製し、この光学フィルター10を受光素子20の画素上に配設することで、分光器一体型の分光撮像素子を形成することができる。これにより、ワンチップで分光イメージを撮ることができる。可視光域の光学フィルターとして求められる開口部パターンの周期は、現在の半導体加工技術で容易に加工できる100nm〜1000nmの範囲である。そのため、半導体製造工程の中でCCDやCMOSイメージングデバイス上に、光学フィルターを直接形成することができる。さらに、複数の光学フィルターの周期的パターンを一回のリソグラフ工程で形成できるので、イメージングデバイスの画素毎に異なる波長選択性を有する光学フィルターを容易に形成することができる。そのため、マルチスペクトルのカメラの製造を容易にすることができる。   For example, an optical filter 10 having a metal thin film that selectively transmits wavelengths from the ultraviolet to the infrared region is manufactured, and the optical filter 10 is disposed on the pixel of the light receiving element 20 so that the spectroscope integrated type can be obtained. A spectral imaging device can be formed. Thereby, a spectral image can be taken with one chip. The period of the opening pattern required as an optical filter in the visible light region is in the range of 100 nm to 1000 nm that can be easily processed by the current semiconductor processing technology. Therefore, the optical filter can be directly formed on the CCD or CMOS imaging device in the semiconductor manufacturing process. Furthermore, since a periodic pattern of a plurality of optical filters can be formed by a single lithographic process, an optical filter having different wavelength selectivity for each pixel of the imaging device can be easily formed. Therefore, the manufacture of a multispectral camera can be facilitated.

図23は、受光素子20と、光学フィルター10の斜視図と、光学フィルター10の第1導電体膜4の表面を拡大した模式図とを示している。受光素子20の受光面に複数の画素が格子状(マトリクス状)に配置される。光学フィルター10も受光素子20の各画素に対応するようマトリクス状に配置される。光学フィルター10と受光素子20は、光の入射方向Fに重なるように配置される。各光学フィルター10は、上記実施形態1〜4に示したような開口部5を含む第1導電体膜4を含んでいる。開口部5の周期Pは、各画素に対応する光学フィルター10ごとに必要に応じて設定することができる。   FIG. 23 shows a light receiving element 20, a perspective view of the optical filter 10, and a schematic diagram in which the surface of the first conductor film 4 of the optical filter 10 is enlarged. A plurality of pixels are arranged in a lattice shape (matrix shape) on the light receiving surface of the light receiving element 20. The optical filter 10 is also arranged in a matrix so as to correspond to each pixel of the light receiving element 20. The optical filter 10 and the light receiving element 20 are disposed so as to overlap in the light incident direction F. Each optical filter 10 includes the first conductor film 4 including the opening 5 as shown in the first to fourth embodiments. The period P of the opening 5 can be set as necessary for each optical filter 10 corresponding to each pixel.

図24は、撮像素子30の変形例を示す部分断面図である。図24は、撮像素子30における1画素の部分を示している。シリコン基板16上に、受光素子20a、電極14、遮光膜13、光学フィルター10、平坦化層12、及びマイクロレンズ11が配設されている。この構成において、光学フィルター10として、上記実施形態1〜4のいずれかの光学フィルターを設けることで、画素毎に受光波長の異なる分光撮像素子を得ることができる。画素毎に受光波長を設定するには、上述した実施形態1〜4と同様に、第1導電体膜4の開口部5の周期Pを調整すればよい。   FIG. 24 is a partial cross-sectional view showing a modification of the image sensor 30. FIG. 24 shows a portion of one pixel in the image sensor 30. On the silicon substrate 16, a light receiving element 20a, an electrode 14, a light shielding film 13, an optical filter 10, a planarizing layer 12, and a microlens 11 are disposed. In this configuration, by providing the optical filter according to any one of the first to fourth embodiments as the optical filter 10, it is possible to obtain spectral imaging elements having different light receiving wavelengths for each pixel. In order to set the light reception wavelength for each pixel, the period P of the opening 5 of the first conductor film 4 may be adjusted as in the first to fourth embodiments.

上記実施形態1〜4の光学フィルターによれば、周期的なパターンを有する導電体膜を用いたフィルターの波長分解能を向上させることができる。そのため、光学フィルターを様々な用途を持つ分光機能を持ったカメラに適用することができる。   According to the optical filters of Embodiments 1 to 4, it is possible to improve the wavelength resolution of a filter using a conductor film having a periodic pattern. Therefore, the optical filter can be applied to a camera having a spectroscopic function having various uses.

例えば、動物、植物、微生物などの生物に起因する物質は近紫外から可視、近赤外の領域に特有の吸収又は発光波長を多く持つ。そのため、人の健康状態、食物の鮮度や汚染状態など様々な生活情報を得ることができ、健康、美容、食品管理などで広く応用することができる。特にカメラに上記光学フィルターを用いた分光光学系を適用して特定波長の情報を画像化すると、より直感的で生活に有用な情報を得ることができる。   For example, substances originating from organisms such as animals, plants, and microorganisms have many absorption or emission wavelengths specific to the near ultraviolet to visible and near infrared regions. Therefore, it is possible to obtain various life information such as human health, food freshness and contamination, and can be widely applied in health, beauty, food management and the like. In particular, when a spectroscopic optical system using the optical filter is applied to a camera to image information of a specific wavelength, more intuitive and useful information for life can be obtained.

なお、上記実施形態における光学フィルターの適用は、上記の分光機能を持つカメラに限られない。例えば、2次元受光センサのカメラ以外に、1次元受光素子にも上記の光学フィルターを適用できる。例えば、保水センサ、体脂肪センサ、CO2センサ、近接センサ、環境光センサ、UVセンサ、又は、ラインスペクトルセンサ(ラマン散乱分光法用、分散型およびフーリエ変換型赤外吸収分光法用)にも、上記実施形態における光学フィルターを適用することができる。 In addition, application of the optical filter in the said embodiment is not restricted to the camera with said spectral function. For example, in addition to the camera of the two-dimensional light receiving sensor, the above optical filter can be applied to a one-dimensional light receiving element. For example, water retention sensors, body fat sensors, CO2 sensors, proximity sensors, ambient light sensors, UV sensors, or line spectrum sensors (for Raman scattering spectroscopy, dispersion type and Fourier transform type infrared absorption spectroscopy), etc. The optical filter in the above embodiment can be applied.

1 基板
2、2a 第2導電体膜
3、6 誘電体膜
4、4a 第1導電体膜
5 開口部
7 サブピークカットフィルター
10、10a、10b 光学フィルター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 2a 2nd conductor film 3, 6 Dielectric film 4, 4a 1st conductor film 5 Opening part 7 Subpeak cut filter 10, 10a, 10b Optical filter

Claims (13)

特定波長の光を透過させる光学フィルターであって、
基板と、
前記基板上に積層された第1導電体膜、誘電体膜及び第2導電体膜を備え、
前記誘電体膜は、前記第1導電体膜と前記第2導電体膜の間に設けられ、
前記第1導電体膜には、開口部が周期的に配置され、
前記開口部が配置される周期は、前記特定波長未満の長さである、光学フィルター。
An optical filter that transmits light of a specific wavelength,
A substrate,
A first conductor film, a dielectric film and a second conductor film laminated on the substrate;
The dielectric film is provided between the first conductor film and the second conductor film,
Openings are periodically arranged in the first conductor film,
The period in which the openings are arranged is an optical filter having a length shorter than the specific wavelength.
前記開口部の前記第1導電体膜の厚み方向に垂直な面における断面は、円形、楕円又は多角形のいずれかの形状である、請求項1に記載の光学フィルター。   2. The optical filter according to claim 1, wherein a cross section of the opening in a plane perpendicular to the thickness direction of the first conductor film is any one of a circle, an ellipse, and a polygon. 前記第1導電体膜において、前記開口部は、二等辺三角格子、正三角格子又は正方格子に配置される、請求項1又は2に記載の光学フィルター。   3. The optical filter according to claim 1, wherein in the first conductive film, the opening is arranged in an isosceles triangular lattice, a regular triangular lattice, or a square lattice. 前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜のプラズマ周波数は、前記特定波長の周波数より高い、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルター。   The optical filter according to any one of claims 1 to 3, wherein a plasma frequency of the first conductor film and the second conductor film is higher than a frequency of the specific wavelength. 前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜は、金属で形成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルター。   The optical filter according to claim 1, wherein the first conductor film and the second conductor film are formed of metal. 前記第1導電体膜の膜厚が、50nm以上200nm以下の範囲であり、
前記第2導電体膜の膜厚が、5nm以上50nm以下の範囲である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルター。
A thickness of the first conductor film is in a range of 50 nm to 200 nm;
The optical filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a film thickness of the second conductor film is in a range of 5 nm to 50 nm.
前記第1導電体膜への入射光によって、前記第1導電体膜の表面に表面プラズモンが誘起され、
前記第1導電体膜に周期的に配列された前記開口部によって、前記表面プラズモンと前記入射光とが共振的に相互作用することで、前記第1導電体膜を透過する透過光の波長が前記特定波長を含む領域に制限されるように前記開口部が配置され、
前記透過光または前記入射光によって、前記第1導電体膜と前記第2導電体膜間に、光学的反射および透過および干渉が生じる、請求項1〜6いずれか1項に記載の光学フィルター。
Surface plasmon is induced on the surface of the first conductor film by light incident on the first conductor film,
The surface plasmon and the incident light resonately interact with each other through the openings periodically arranged in the first conductor film, so that the wavelength of the transmitted light transmitted through the first conductor film is reduced. The opening is disposed so as to be limited to a region including the specific wavelength,
The optical filter according to claim 1, wherein the transmitted light or the incident light causes optical reflection, transmission, and interference between the first conductor film and the second conductor film.
前記第1導電体膜または前記第2導電体膜が、アルミニウム、銀、銅、金、又はこれらの合金からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことを請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学フィルター。   The first conductor film or the second conductor film includes at least one material selected from the group consisting of aluminum, silver, copper, gold, or an alloy thereof. The optical filter according to item 1. 前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜は、アルミニウム、またはアルミニウムを含む混合物もしくは合金であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学フィルター。   The optical filter according to claim 1, wherein the first conductive film and the second conductive film are aluminum, a mixture or an alloy containing aluminum. 前記誘電体の材料と、前記第1導電体膜の前記開口部を充填する材料が同一材料であり、当該材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学フィルター。   The dielectric material and the material filling the opening of the first conductor film are the same material, and the material is at least selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and aluminum oxide. The optical filter according to claim 1, comprising one. 前記第1導電体膜及び前記第2導電体膜との距離は、前記特定波長の0.5倍から4.0倍である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学フィルター。   The optical filter according to any one of claims 1 to 10, wherein a distance between the first conductor film and the second conductor film is 0.5 to 4.0 times the specific wavelength. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学フィルターと、前記光学フィルターを透過した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、を備えた撮像素子。   An image pickup device comprising: the optical filter according to claim 1; and a light receiving element that receives light transmitted through the optical filter and converts the light into an electric signal. 前記受光素子は、複数の画素を含み、
各画素に対応して前記光学フィルターが設けられ、
前記複数の画素のうち1つの画素に対応して設けられる光学フィルターを透過できる光の特定波長と、他の画素に対応して設けられる光学フィルターを透過できる光の特定波長とが異なる、請求項12に記載の撮像素子。
The light receiving element includes a plurality of pixels,
The optical filter is provided corresponding to each pixel,
The specific wavelength of light that can pass through an optical filter provided corresponding to one pixel among the plurality of pixels is different from a specific wavelength of light that can pass through an optical filter provided corresponding to another pixel. The imaging device according to 12.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102048573B1 (en) * 2018-06-04 2019-11-26 한국기계연구원 Method for manufacturing a film having multi wavelength filter

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