WO2016158128A1 - 光検出装置および撮像装置 - Google Patents

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WO2016158128A1
WO2016158128A1 PCT/JP2016/055831 JP2016055831W WO2016158128A1 WO 2016158128 A1 WO2016158128 A1 WO 2016158128A1 JP 2016055831 W JP2016055831 W JP 2016055831W WO 2016158128 A1 WO2016158128 A1 WO 2016158128A1
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filter
light
optical
optical filter
wavelength
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PCT/JP2016/055831
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English (en)
French (fr)
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貴司 中野
信義 粟屋
数也 石原
満 名倉
靖 永宗
時崎　高志
太田　敏隆
Original Assignee
シャープ株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/26—Reflecting filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only

Definitions

  • the present invention relates to a light detection device and an imaging device for imaging a subject.
  • an infrared camera is used to shoot a subject in an extremely low illuminance environment or a zero lux environment.
  • color information cannot be obtained, monochrome photography is performed.
  • color filters that transmit different color components respectively are provided on the light receiving surface, and a plurality of color component photoelectric elements that selectively receive color signals according to the intensity of the different color components upon receiving incident light.
  • a conversion element and an infrared light component transmission filter that transmits an infrared light component are provided on the light receiving surface, and an infrared light signal for correcting an infrared light component included in at least one of the plurality of color signals is received.
  • An infrared light component photoelectric conversion element that selectively outputs the color signal and the infrared light signal output from a color imaging device, and based on the infrared light signal, There has been proposed a color signal processing circuit that controls the gain of at least two signals and adjusts the white balance of the color signals (see, for example, Patent Document 1).
  • a solid-state imaging device having a plurality of pixels that receive visible light and infrared light from a subject and convert them into a visible light signal and an infrared light signal, respectively, and the solid-state imaging device for the visible light signal Storage means for storing correction data including correction values for each pixel, correction means for correcting a visible light signal output from the solid-state imaging device based on the correction data stored in the storage means, and the correction Forming the color image signal by obtaining chromaticity information from the corrected visible light signal, obtaining luminance information from the corrected visible light signal and the infrared light signal, and the correction data Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • an irradiation unit, an imaging unit, and a color specification setting unit are provided, the irradiation unit irradiates a subject with infrared rays having different wavelength intensity distributions, and the imaging unit has different wavelength intensity distributions reflected by the subject.
  • Image information representing each image is formed by capturing an image of the subject with each infrared ray
  • the color specification setting unit is a table for expressing each of the images represented by the formed image information with different single colors.
  • the color signal processing circuit of Patent Document 1 corrects the infrared light component included in the signal of the color component photoelectric conversion element using the signal of the infrared light component photoelectric conversion element, and is an extremely low illumination environment. It is difficult to shoot subjects in a zero-lux environment.
  • the image input device disclosed in Patent Document 2 must acquire a sufficient visible light signal, and it is difficult to photograph a subject in an extremely low illumination environment or a zero lux environment.
  • Patent Document 3 does not disclose a component according to an aspect of the present invention, an embodiment of the present invention, and a manufacturing method thereof.
  • An object of the present invention is to provide a light detection device and an imaging device for realizing an imaging system capable of color photographing of a subject in a low illumination environment, an extremely low illumination environment, and a zero lux environment.
  • a light detection device is a light detection device including at least one optical filter and a light sensor that receives light transmitted through the optical filter, At least one of the optical filters has a periodic structure that selectively transmits light in a predetermined wavelength range.
  • a light detection device that can be applied to an imaging system that enables color imaging of a subject in a low illumination environment, an extremely low illumination environment, and a zero lux environment.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the camera which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the solid-state imaging system which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • (A)-(c) is a figure which shows the optical filter with which the camera which concerns on Embodiment 1 of this invention is provided.
  • (A) And (b) is a figure which shows the structure of the imaging part which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the structure of the image pick-up element which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • (A) to (d) are diagrams showing the spectral characteristics of the optical filter provided in the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the imaging device which concerns on Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows another structure of the imaging device which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • (A) to (d) are diagrams showing the spectral characteristics of the optical filter in the photodetector and the imaging device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • (A) And (b) is a figure which shows the spectral characteristic of the optical filter in the photon detection apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention, and an image pick-up element. It is a figure which shows the structure of the image pick-up element which concerns on Embodiment 5 of this invention.
  • (A) And (b) is a figure which shows the example of arrangement
  • (A) And (b) is a figure which shows another example of arrangement
  • FIGS. 1 to 6 The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 as follows.
  • a solid-state imaging system capable of capturing a color image under a zero lux environment will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the solid-state imaging system 100 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the solid-state imaging system 100 includes an irradiation unit 101 and a camera 102.
  • the irradiation unit 101 irradiates the subject 104 with infrared rays 105. For example, infrared rays from a first infrared region to a third infrared region, which will be described later, are simultaneously irradiated from the irradiation unit 101.
  • the camera 102 receives the infrared ray 106 reflected by the subject 104 and captures an image of the subject 104.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the camera 102.
  • the camera 102 includes an imaging unit 1 (photodetection device, imaging device) and an analysis unit 4.
  • the imaging unit 1 is a device that detects an optical image of a subject, and includes an optical filter 2 and an optical sensor 3.
  • an image of the subject 104 can be taken by scanning the photodetection device and taking a projected image of the subject 104 (see FIG. 2). Further, when a plurality of types of light detection devices are used as the imaging unit 1, the projected image of the subject 104 is captured by scanning the plurality of types of light detection devices, respectively, thereby capturing the image of the subject 104 and generating a color image. Obtainable. Alternatively, an imaging device may be used as the imaging unit 1.
  • the analysis unit 4 is an image processing device that generates an image from the optical image detected by the imaging unit 1, and includes a color specification setting unit 4a and a color image generation unit 4b. As will be described later, the analysis unit 4 does not have to be provided in the camera 102, and may be provided in an image processing apparatus connected to the camera 102 so as to be communicable.
  • the light beam L1 reflected by the subject enters the optical filter 2, and the light sensor 3 receives the light beam L2 transmitted through the optical filter 2. Thereafter, in the imaging unit 1, an original image indicating an optical image received by the optical sensor 3 is generated and output to the analysis unit 4 as image information 107.
  • the color setting is performed by the color setting unit 4 a on the original image output from the imaging unit 1, and then a color image is generated from the color set image by the color image generation unit 4 b. Is done.
  • the optical filter 2 has a periodic structure in a direction perpendicular to the incident direction of the light beam L1, and has wavelength selectivity due to the periodic structure.
  • the basic structure of the optical filter 2 is preferably a hole array structure.
  • the hole array structure is a structure in which holes (through holes or non-through holes) having a diameter equal to or smaller than the maximum wavelength of light desired to be transmitted are arranged in a two-dimensional array.
  • the holes are preferably filled with a dielectric material.
  • the holes are preferably arranged in a honeycomb shape or an orthogonal matrix shape. However, other arrangements may be applied as long as the arrangement of holes has periodicity.
  • the optical filter 2 includes a conductor member at least partially.
  • the conductor member is a single conductor, has a reflectance of 70% or more in an arbitrary wavelength band, and is made of a metal element that is solid at room temperature, or an alloy thereof. It is preferable.
  • the plasma frequency of the material which comprises a conductor member is higher than the frequency of the light in a predetermined wavelength range (The wavelength range of the light selectively permeate
  • the said conductor member has little light absorption in the said predetermined wavelength range.
  • the optical filter 2 preferably has a subwavelength structure.
  • the sub-wavelength structure is a periodic structure having a period set equal to or shorter than the maximum wavelength of light that is desired to pass through the optical filter 2.
  • the sub-wavelength structure can be obtained by finely processing a thin film made of a conductive material having a plasma frequency in the ultraviolet wavelength band.
  • 3 (a) to 3 (c) are diagrams showing configurations of optical filters 21A to 21C that can be used as the optical filter 2, respectively.
  • the optical filter 21A shown in FIG. 3A is configured by arranging through holes 23A in a honeycomb shape in a conductive thin film 22A. Further, the optical filter 21B shown in FIG. 3B is configured by arranging the through holes 23B in an orthogonal matrix form in the conductive thin film 22B. That is, the periodic structure is formed in the optical filter 21A and the optical filter 21B by the through hole 23A or the through hole 23B.
  • the opening diameters of the through holes 23A and 23B may be equal to or smaller than the maximum wavelength of light desired to be transmitted.
  • the opening diameters of the through holes 23A and 23B are preferably in the range of, for example, 100 nm or more and 500 nm or less.
  • the thicknesses of the conductor thin films 22A and 22B are preferably about 100 nm to 200 nm, for example.
  • the distance D1 between the centers of the adjacent through holes 23A is the maximum light transmission wavelength. Therefore, by adjusting the distance D1, the wavelength range of the light transmitted through the optical filter 21A can be set. Similarly, in the optical filter 21B, the wavelength range of light transmitted through the optical filter 21B can be set by adjusting the distance D2 between the centers of the adjacent through holes 23B.
  • the optical filter 2 When incident light is incident on the surface of the optical filter 2, (i) the incident light and (ii) an electronic dense wave of a conductor member in the optical filter 2 are coupled to generate electromagnetic mode resonance.
  • the optical filter 2 transmits only light in a predetermined wavelength range by the resonance of the electromagnetic wave mode.
  • the periodic structure of the optical filter may be formed by a concave shape, a convex shape, or an air gap in addition to the through hole.
  • the optical filter 21C of FIG. 3C is configured by arranging a through hole 23C and a concave non-through hole 23CC in a honeycomb shape on a conductive thin film 22C.
  • the transmission wavelength range or transmission wavelength distribution of light can be controlled (or set) more accurately or finely. Can do.
  • FIG. 3C shows a plan view and a cross-sectional view (cross-sectional view taken along a cutting line A1-A2 in the plan view) of the optical filter 21C.
  • the through holes 23C and the non-through holes 23CC are periodically arranged.
  • the metal thin film of the optical filter 2 in the present embodiment is preferably made of a material selected from the group consisting of aluminum, copper, silver, gold, titanium nitride, zirconium nitride, nickel, cobalt, or alloys thereof. However, these are not limited as long as the conductive material has a plasma frequency higher than the frequency of light to be used.
  • the medium covering the metal thin film is preferably a non-dispersive dielectric material.
  • the dielectric material is desirably TiO 2 , SiN, AlN, Al 2 O 3 , HfO 2 , MgO, ZrO 2 , or SiO 2 , for example.
  • the manufacturing method of the optical filter 2 is as follows, for example. First, a conductive thin film is formed on a substrate. Subsequently, an opening (for example, a through hole 23A) is formed by photolithography and etching. At this time, in order to prevent problems such as side etching on the inner wall of the opening, it is preferable to process under dry etching conditions with high anisotropy.
  • the opening is filled with a dielectric material, and the dielectric material is laminated on the conductive thin film. Thereby, the optical filter 2 using a conductor member is obtained.
  • the imaging unit 1 includes a composite optical filter 5a composed of a plurality of optical filters 2a to 2d and an optical sensor array 6 composed of a plurality of optical sensors 3a to 3d.
  • the imaging part 1a provided with these may be sufficient.
  • At least one of the optical filters 2a to 2d has the characteristics of the optical filter 2 shown in FIG.
  • the optical filters 2a to 2d are arranged so as to correspond to the optical sensors 3a to 3d, respectively.
  • the light beam L3 reflected from the subject is incident on the composite optical filter 5a, and the light sensors 3a to 3d constituting the light sensor array 6 receive the light beams respectively transmitted through the optical filters 2a to 2d.
  • a space SP is provided between the optical filters 2a to 2d.
  • the space SP prevents the occurrence of interaction or crosstalk between light rays that ooze out from the respective side surfaces of the optical filters 2a to 2d.
  • the optical filters 2a to 2d are preferably composed of at least an organic color filter and a conductive material, and the organic color filter is preferably composed of a colorant-containing composition layer containing a dye or a pigment pigment.
  • the organic color filter preferably includes an organic member at least partially, and the organic member preferably includes a colorant.
  • the organic color filter transmits light in other wavelength ranges because the organic material absorbs light energy in a predetermined wavelength range.
  • the optical filter transmits light in a predetermined wavelength range in a resonant manner by the processed shape.
  • the optical filter can finely control the transmission wavelength range. However, when the optical filter is manufactured, ultrafine processing is required. On the other hand, although it is relatively difficult to control the transmission wavelength range of the organic color filter, a desired wavelength range can be selected by appropriately selecting a material. In addition, the organic color filter is relatively easy to manufacture.
  • the imaging unit 1 includes a composite optical filter 5b composed of optical filters 2a to 2d and a spacer member 7, and an optical sensor array 6 composed of optical sensors 3a to 3d.
  • the imaging part 1h provided with may be sufficient.
  • the light sensor 3a to 3d constituting the light sensor array 6 receives the light beam L3 reflected by the subject incident on the composite optical filter 5b and transmitted through the optical filters 2a to 2d.
  • the spacer member 7 prevents the occurrence of interaction or crosstalk between light rays that ooze out from the respective side surfaces of the optical filters 2a to 2d, similarly to the space SP in the imaging unit 1a.
  • the composite optical filter 5a or 5b includes a first optical filter that transmits the first near-infrared light of the incident light, a second optical filter that transmits the second near-infrared light of the incident light, and the incident light. And a third optical filter that transmits the third near-infrared light.
  • the composite optical filter 5a or 5b preferably includes at least three optical filters that selectively transmit infrared rays in three different wavelength regions defined by dividing a predetermined infrared wavelength region into three. .
  • the assumed near-infrared wavelength region is divided into four parts from the first near infrared to the fourth near infrared, and the optical filters 2a to 2d are transmitted through the first near infrared to the fourth near infrared, respectively.
  • An optical filter to a fourth optical filter may be used. Note that the wavelength range of light selectively transmitted through the optical filters 2a to 2d corresponds to the wavelength ranges of a plurality of infrared rays irradiated from the irradiation unit 101.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an imaging element 11 ⁇ / b> A (imaging unit) as an example of the imaging unit 1.
  • an imaging element 11A may be used as the imaging unit 1.
  • the image pickup device 11A includes three types of optical filters (first filter 86a to third filter 86c) having different transmission wavelength ranges as the optical filter 2.
  • the imaging element 11 ⁇ / b> A is provided with an imaging area 52 and an optically ineffective area 53.
  • the imaging area 52 pixels 21a, 21b and 21c are arranged.
  • the pixel 21 d is arranged in the optically ineffective area 53.
  • the pixels 21a to 21d are adjacent to each other.
  • a case where a surface irradiation type CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device is employed as the imaging device 11A is illustrated.
  • a photoelectric conversion element portion (a signal wiring layer 85 and a photoelectric conversion element layer 84 to be described later) may be a surface irradiation type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • a back-illuminated CCD type or CMOS type solid-state imaging device may be employed.
  • Each of the pixels 21a to 21d is configured by laminating an on-chip microlens 81, a passivation layer 82, an optical filter layer 86, a light shielding film layer 83, a signal wiring layer 85, and a photoelectric conversion element layer 84 in order from the upper side of FIG. Has been.
  • the on-chip microlens 81 is an optical element for condensing light on the photoelectric conversion elements 84a to 4d of the pixels 21a to 21d.
  • the passivation layer 82 is a layer provided to protect the optical filter layer 86, the light shielding film layer 83, the signal wiring layer 85, and the photoelectric conversion element layer 84. By providing the passivation layer 82, the quality of an image (original image described later) obtained based on the charges output from the pixels 21a to 21c in the imaging region 52 is ensured.
  • the light shielding film layer 83 includes a light shielding film 83d containing a metal material having a light shielding property.
  • the metal material is, for example, Al, an alloy of Al and Cu, an alloy of Al and Si, Cu, W, or Ag.
  • the light shielding film 83d is provided so as to cover all the openings of the pixels 21d in the optically ineffective area 53. Thereby, no light is incident on the pixel 21d.
  • the optical filter layer 86 includes a first filter 86a, a second filter 86b, and a third filter 86c.
  • the first filter 86a to the third filter 86c are arranged so as to correspond to the pixels 21a to 21c in the imaging region 52, respectively. Further, each of the first filter 86a to the third filter 86c has a periodic structure. For example, like the optical filter 61A, a plurality of openings are provided in a honeycomb shape.
  • the photoelectric conversion element layer 84 has photoelectric conversion elements 84a, 84b, 84c, and 84d.
  • the photoelectric conversion elements 84a to 84d correspond to the pixels 21a to 21d, respectively. These photoelectric conversion elements 84a to 84d convert the received light into electric charges.
  • the pixels 21a to 21d are electrically separated by the element separation layer.
  • the signal wiring layer 85 is provided with wiring for reading charges accumulated in the pixels 21 a to 21 d in the photoelectric conversion element layer 84.
  • FIG. 6A is a graph showing an example of spectral characteristics of the first filter 86a to the third filter 86c.
  • the horizontal axis of the graph is the wavelength (nm) of light
  • the vertical axis of the graph is the light transmittance (arbitrary unit).
  • the first filter 86a transmits the red region R and the first infrared region IR1.
  • the red region R is a wavelength region of red light as visible light.
  • the first infrared region IR1 is a wavelength region of near infrared light as invisible light.
  • the second filter 86b transmits the blue region B and the second infrared region IR2.
  • the blue region B is a wavelength region of blue light as visible light.
  • the second infrared region IR2 is a wavelength region of near infrared light as invisible light, and is a wavelength region having a longer wavelength than the first infrared region IR1.
  • the third filter 86c transmits the green region G and the third infrared region IR3.
  • the green region G is a wavelength region of green light as visible light.
  • the third infrared region IR3 is a wavelength region of near infrared light as invisible light, and is a wavelength region having a longer wavelength than the second infrared region IR2.
  • the lights that pass through the first filter 86a to the third filter 86c are referred to as a first light beam to a third light beam, respectively.
  • the imaging unit 1 captures the first image to the third image (original image) as the image information 107 (see FIG. 2) by receiving each of the first light beam to the third light beam.
  • the image information 107 indicates the distribution of the intensities of the first to third rays reflected from the subject. Therefore, if each original image represented by the image information 107 is displayed as it is on a display or printing, it is displayed in a single color or a mono color.
  • the single color means that it is expressed by the brightness / density of only one color.
  • a position where the intensity of the first light beam is strong is expressed by bright red
  • a position where the intensity of the first light beam is weak is expressed by dark red.
  • an image in which the first image is monochromatically expressed in red is obtained.
  • the color setting unit 4a can generate a single color image by referring to information (that is, color information) indicating which color of each original image represented by the image information 107 is represented. it can.
  • the color specification information may be stored in the storage unit 50 (see FIG. 1) that can be used by the color specification setting unit 4a.
  • the imaging unit 1 may acquire color specification information from the storage unit 50 and include the color specification information in the image information 107 and output it to the analysis unit 4.
  • the analysis unit 4 does not need to be provided in the camera 102, and may be provided in an image processing device (for example, a terminal device having a display unit) different from the camera 102.
  • image information 107 including color specification information is transmitted to the image processing apparatus.
  • the color setting unit 4a performs the color setting of the first image to the third image
  • the color image generation unit 4b performs a process of generating a color image from the first image to the third image set with the color setting.
  • the color filter of the imaging unit 1 (i) a red organic color filter having a transmission wavelength of 600 nm or more, (ii) a blue organic color filter having transmission wavelengths of 400 nm to 500 nm and 800 nm or more, and (iii)
  • the optical filter of the present embodiment having a transmission wavelength of 500 nm to 600 nm and 900 nm or more, a color image of the subject can be generated.
  • the filter (iii) is a metal / dielectric / metal (MIM, Metal Insulator Metal) filter described later.
  • the signal of light transmitted through the red organic color filter is red
  • the signal of light transmitted through the blue organic color filter is blue
  • the signal of light transmitted through the MIM filter Are colored green.
  • the surrounding environment is dark, such as at night, irradiate infrared light toward the subject. Then, the difference between the signal of the light transmitted through the red organic color filter and the signal of the light transmitted through the blue organic color filter is red, the signal of the light transmitted through the blue organic color filter and the light transmitted through the MIM filter The difference from the signal is displayed in blue, and the light signal transmitted through the MIM filter is displayed in green.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the imaging unit 1b.
  • an imaging unit 1b illustrated in FIG. 7 may be used.
  • the imaging unit 1b includes a composite optical filter array 8a (optical filter array) and an optical sensor array 6a.
  • Each of the optical filters 2a to 2d constituting the composite optical filter array 8a is arranged in an array so as to correspond to each of the optical sensors 3a to 3d constituting the optical sensor array 6a.
  • the light beam reflected by the subject enters the composite optical filter array 8a, and the light sensors that form the optical sensor array 6a receive the light beams that have passed through the optical filters that constitute the composite optical filter array 8a.
  • an imaging unit 1b is used as the imaging unit of the camera 102, a color image can be obtained without causing the imaging unit 1b to scan the subject.
  • Each of the optical filters 2a to 2d constituting the composite optical filter array 8a is preferably an optical filter having a different transmission wavelength range.
  • the optical filters 2a to 2d shown in FIG. 4A may be used as the optical filters 2a to 2d constituting the composite optical filter array 8a.
  • the composite optical filter array 8a may be realized by combining a plurality of composite optical filters 5b shown in FIG.
  • each of the optical filters 2a to 2d is preferably made of a conductor member and has a periodic structure shorter than the maximum period of light transmitted through each of the optical filters 2a to 2d.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the imaging unit 1c.
  • An imaging unit 1c illustrated in FIG. 8 may be used as the imaging unit of the camera 102.
  • the imaging unit 1c includes a lens array 9a in addition to the configuration of the imaging unit 1b.
  • the light reflected from the subject enters the composite optical filter array 8a via the lens array 9a, and the light sensors that constitute the optical sensor array 6a use the light sensors that pass through the optical filters constituting the composite optical filter array 8a. Receive light.
  • the lens array 9a is preferably composed of lenses that are periodically arranged.
  • the lenses constituting the lens array 9a are arranged so as to correspond to the optical filters 2a to 2d constituting the composite optical filter array 8a and the optical sensors 3a to 3d constituting the optical sensor array 6a.
  • the sensitivity of the optical sensor can be improved by the light condensing effect by the lens array 9a.
  • light is collected at the center of each optical filter, light leakage to the optical filter adjacent to the optical filter can be reduced.
  • the infrared rays 105 of the first infrared region to the third infrared region are simultaneously irradiated from the irradiation unit 101.
  • the irradiation unit 101 is not substantially irradiated with infrared rays having respective wavelength intensity distributions. The irradiation may be performed at different times.
  • the length of time that infrared rays having a certain wavelength intensity distribution is emitted is different from other wavelengths. It means that it is shorter than the time of irradiation with infrared rays having an intensity distribution.
  • the infrared rays 105 having different wavelength intensity distributions may be simultaneously irradiated, the infrared rays 105 having different wavelength intensity distributions may be irradiated to the subject 104 after being modulated with different frequencies.
  • the infrared rays 106 reflected by the subject 104 are intensity-modulated by different frequencies and become a set of infrared rays having different wavelength intensity distributions.
  • the reflected infrared rays 106 having different wavelength intensity distributions are separated.
  • the first filter to the third filter may have characteristics as shown in any of (b) to (d) of FIG.
  • FIG. 6B is a graph showing another example of the spectral characteristics of the first filter to the third filter. 6B is different from FIG. 6A only in the spectral characteristic of the first filter. Specifically, in FIG. 6B, the red region R and the first infrared region IR1 are provided as a continuous wavelength region in the first filter. Thereby, a brighter first image can be taken.
  • FIG. 6 is a graph showing another example of the spectral characteristics of the first filter to the third filter. 6C differs from FIG. 6A only in the spectral characteristics of the second light filter. Specifically, the second filter in FIG. 6C transmits only the blue region B.
  • FIG. 6D is a graph showing another example of the spectral characteristics of the first filter to the third filter. As shown in FIG. 6D, even when the second filter transmits only the blue region B, the red region R and the first infrared region IR1 are provided as continuous wavelength regions in the first filter. May be.
  • the spectral characteristics of the first to third filters are not limited to those described above.
  • the spectral characteristic may be any of the following (Configuration A1) to (Configuration A5), for example.
  • the first filter transmits the red region R and the first infrared region IR1.
  • the second filter transmits the green region G and the second infrared region IR2.
  • the third filter transmits the blue region B and the third infrared region IR3.
  • the first filter transmits the green region G and the first infrared region IR1.
  • the second filter transmits the blue region B and the second infrared region IR2.
  • the third filter transmits the red region R and the third infrared region IR3.
  • the first filter transmits the green region G and the first infrared region IR1.
  • the second filter transmits the red region R and the second infrared region IR2.
  • the third filter transmits the blue region B and the third infrared region IR3.
  • the first filter transmits the blue region B and the first infrared region IR1.
  • the second filter transmits the red region R and the second infrared region IR2.
  • the third filter transmits the green region G and the third infrared region IR3.
  • the first filter transmits the blue region B and the first infrared region IR1.
  • the second filter transmits the green region G and the second infrared region IR2.
  • the third filter transmits the red region R and the third infrared region IR3.
  • the first to third filters may have spectral characteristics shown in FIGS. 9A to 9D.
  • FIG. 9A is a graph illustrating the above-described (Configuration A1).
  • the red wavelength region R and the first infrared region IR1 in the first filter may be provided as a continuous wavelength region.
  • the second filter may transmit only the green region G.
  • the red wavelength region R and the first infrared region IR1 are continuous wavelength regions in the first filter. It may be provided.
  • the color specification setting unit 4a sets each pixel of the first image generated by the light transmitted through the first filter to “R”.
  • each pixel of the second image generated by the light transmitted through the second filter is expressed by “G”, and
  • the three images are represented by “B”.
  • the first to third filters may have characteristics as shown in FIG. 10 (a).
  • the first to third filters in FIG. 10A block light in the wavelength regions of the red region R, the green region G, and the blue region B.
  • the first filter transmits only the first infrared region IR1
  • the second filter transmits only the second infrared region IR2
  • the third filter transmits only the third infrared region IR3.
  • the color specification setting unit 4a converts the first image to the third image generated by the light transmitted through the first filter to the third filter to “R”. ”,“ G ”,“ B ”.
  • two types of infrared rays (first light beam and second light beam) having different wavelength intensity distributions may be irradiated on the subject, and the reflected infrared light may be split into two light beams and detected.
  • two optical filters, the first filter and the second filter may be provided as optical filters corresponding to the first light beam and the second light beam, respectively.
  • FIG. 10B is a graph showing another example of the spectral characteristics of the first filter and the second filter.
  • the first filter and the second filter in FIG. 10B block light in the wavelength regions of the red region R, the green region G, and the blue region B.
  • the color specification setting unit 4a may color the first image and the second image generated by the light transmitted through the first filter and the second filter with “R” and “G”, respectively.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the image sensor 11B (image pickup unit) in the present embodiment.
  • each of the pixels 21a to 21d is in order from the upper side, the on-chip microlens 81, the passivation layer 82, the light shielding film layer 83B, the signal wiring layer 85, and the photoelectric conversion element layer 84. Are laminated.
  • the image sensor 11B of FIG. 11 is realized by replacing (i) the light shielding film layer 83 with the light shielding film layer 83B and (ii) excluding the optical filter layer 86 in the image sensor 11A of the first embodiment. This is a configuration.
  • the light shielding film layer 83B has light shielding films 83a, 83b, 83c, and 83d containing a dielectric material having light shielding properties.
  • a dielectric material a material similar to the metal material of the light shielding film layer 83 described above can be used.
  • the light shielding film 83 d is provided so as to cover all the openings of the pixels 21 d in the optically ineffective region 53.
  • the light shielding films 83a to 83c correspond to the pixels 21a to 21c in the imaging region 52, respectively.
  • a plurality of openings made of a conductive material layer are periodically provided in one or two dimensions.
  • each of the light shielding films 83a to 83c has a periodic structure.
  • a plurality of openings are provided in a honeycomb shape. With the structure of the opening, the light shielding films 83a to 83c are provided with a spectral function as an optical filter.
  • the light shielding film layer 83 ⁇ / b> B of the image sensor 11 ⁇ / b> B is configured to have both (i) a light shielding function in the optically ineffective area 53 and (ii) a spectral function as an optical filter in the imaging area 52. .
  • the light shielding film 83d in the optically ineffective area 53 and the optical filters (light shielding films 83a to 83c) in the imaging area 52 are formed of the same material in one light shielding film layer 83B. . Therefore, there are few changes from the conventional manufacturing process, and the optical filter can be manufactured with a small number of man-hours.
  • the conductor material constituting the light shielding film layer 83B Al, an alloy of Al and Cu, an alloy of Al and Si, Cu, W, Ag, Au, and the like are suitable as in the case of the light shielding film layer 83.
  • FIG. 12 is a figure which shows the example of arrangement
  • FIG. A plurality of pixels 21 are arranged in the imaging region 52.
  • a pixel array surrounded by a thick solid line is configured by the four pixels 21.
  • a pixel indicates a single element of an image sensor and is a minimum unit having color information.
  • One of the optical filters ⁇ 1 to ⁇ 3 is assigned to each pixel.
  • a pixel array surrounded by a thick solid line is referred to as a pixel array unit 12. All the optical filters ⁇ 1 to ⁇ 3 are assigned to each pixel array unit 12.
  • FIG. 12A shows a case where all of the optical filters ⁇ 1 to ⁇ 3 are assigned to each pixel array unit 12. However, an optical filter different from the one assigned in FIG. 12A among the optical filters ⁇ 1 to ⁇ 3 is assigned to the pixel to which the optical filter ⁇ 1, ⁇ 2 or ⁇ 3 is assigned in FIG. It does not matter.
  • the optical filter that shows the spectral characteristics of the first light beam is the optical filter ⁇ 1
  • the optical filter that shows the spectral characteristics of the second light beam is the optical filter ⁇ 2
  • the optical filter that shows the spectral characteristics of the third light beam is the optical filter ⁇ 3
  • Each of the optical filters ⁇ 1 and ⁇ 3 is assigned to one pixel for each pixel array.
  • the optical filter ⁇ 2 is assigned to two non-adjacent pixels for each pixel array.
  • one pixel 21 may be associated with one type of optical filter. That is, the pixel 21 and the optical filter may correspond one to one.
  • one type of optical filter may be associated with the plurality of pixels 21. That is, an optical filter using one type or a plurality of types of conductor members may be arranged in a pixel array composed of a plurality of N ⁇ M single pixels (where N and M are one or more). Is an integer).
  • the aspect ratio of the pixel array may not be 1: 1.
  • FIG. 13A illustrates a configuration in which the aspect ratio of the pixel array is 1: 3
  • FIG. 13B illustrates a configuration in which the aspect ratio of the pixel array is 3: 1.
  • each optical filter ⁇ 1 to ⁇ 3 having different transmission wavelength ranges is illustrated, but two types or four or more types of optical filters may be provided.
  • the correspondence relationship between each optical filter and the spectral characteristics is not limited to the above. The corresponding relationship may be, for example, any one of the following (Configuration B1) to (Configuration B5).
  • the optical filter ⁇ 1 shows the spectral characteristics of the first light beam.
  • the optical filter ⁇ 2 shows the spectral characteristics of the third light beam.
  • the optical filter ⁇ 3 shows the spectral characteristics of the second light beam.
  • the optical filter ⁇ 1 shows the spectral characteristics of the third light beam.
  • the optical filter ⁇ 2 shows the spectral characteristics of the second light beam.
  • the optical filter ⁇ 3 shows the spectral characteristics of the first light beam.
  • the optical filter ⁇ 1 shows the spectral characteristics of the second light beam.
  • the optical filter ⁇ 2 shows the spectral characteristics of the third light beam.
  • the optical filter ⁇ 3 shows the spectral characteristics of the first light beam.
  • the optical filter ⁇ 1 shows the spectral characteristics of the second light beam.
  • the optical filter ⁇ 2 exhibits the spectral characteristics of the first light beam.
  • the optical filter ⁇ 3 shows the spectral characteristics of the third light beam.
  • the optical filter ⁇ 1 shows the spectral characteristics of the third light beam.
  • the optical filter ⁇ 2 exhibits the spectral characteristics of the first light beam.
  • the optical filter ⁇ 3 shows the spectral characteristics of the second light beam.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing the optical filter 86A of the present embodiment, in which (a) is a side view and (b) is a front view.
  • the optical filter 86A includes a metal thin film 7, a dielectric film 8, and an optical filter covering material 10.
  • FIG. 15 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the optical filter 86A using the conductor member.
  • the optical filter 86A of the present embodiment has a different opening shape from the optical filters of the above-described embodiments.
  • the opening is provided as a one-dimensional line shape. Note that the openings are two-dimensionally arranged corresponding to the plurality of photoelectric conversion elements.
  • the metal thin film 7 is an Al film having a thickness of 40 nm
  • the dielectric film 8 is a TiO 2 film having a thickness of 100 nm.
  • a metal / dielectric / metal layer MIM (Metal Insulator Metal) layer
  • the dielectric film 8 is sandwiched between the metal thin films 7 is formed as a line and space pattern.
  • the metal thin film 7 and the dielectric film 8 are covered with an optical filter covering material 10.
  • the metal thin film 7 is arranged perpendicular to the light incident direction, so that surface plasmon wave resonance occurs on the surface of the metal thin film 7 and has wavelength selectivity. Further, when the refractive index of the dielectric film 8 is increased, stronger resonance of the surface plasmon wave is generated, so that the wavelength selectivity of the optical filter is improved.
  • the optical filter 86A in FIG. 14 may be manufactured using a conductor member similar to the optical filter layer 86 of the image sensor 11A in FIG.
  • FIG. 14 shows the period P of the opening pattern. 14 indicates that the same structure continues in the left-right direction in FIG.
  • the opening width (space width) and the period P of the optical filter 86A may be equal to or less than the maximum wavelength of light desired to be transmitted.
  • the space width is desirably a length in the range of 50 nm to 300 nm, for example.
  • a wavelength range that passes through the optical filter 86A is set. For example, if the wavelength of light desired to be transmitted is 350 nm to 1100 nm, the period P can be set to 175 nm to 550 nm.
  • the optical filter covering material 10 is preferably made of a dielectric material. Further, the refractive index of the optical filter covering material 10 is desirably 0.5 or more smaller than the refractive index of the dielectric film 8.
  • the material of the optical filter covering material 10 is desirably a non-dispersive dielectric material (for example, TiO 2 , SiN, AlN, Al 2 O 3 , HfO 2 , MgO, ZrO 2 , or SiO 2 ). Further, when the material of the optical filter covering material 10 is SiO 2 , the material of the dielectric film 8 is desirably TiO 2 , SiN, AlN, HfO 2 , or ZrO 2 .
  • the metal thin film 7 is preferably a material selected from the group consisting of aluminum, copper, silver, gold, titanium nitride, zirconium nitride, nickel, cobalt, or alloys thereof.
  • the metal thin film 7 may be made of a material selected from metal oxide transparent conductive materials that are transparent in the visible light region and exhibit high reflection characteristics (plasma frequency of 380 THz or less) in the infrared.
  • An example of the material is an In 2 O 3 system represented by ITO (Indium Tin Oxide) (Sn: In 2 O 3 ), AZO (Aluminum-doped Zinc Oxide, aluminum-doped zinc oxide) (Al: ZnO), GZO (Gallium-doped Zinc Oxide) (Ga: ZnO), BZO (Boron-doped Zinc Oxide) (B: ZnO), IZO (Indium Zinc Oxide) ) A ZnO-based or InGaZnOx-based metal oxide transparent conductive material typified by (In: ZnO).
  • optical filter 86A it is not necessary that all slits provided in the slit structure penetrate the conductor thin film.
  • some slits may be formed by non-through holes having a concave structure on the conductor.
  • an optical filter having a spectroscopic function can be realized.
  • the manufacturing method of the optical filter 86A is, for example, as follows. First, a metal thin film 7 is formed on a substrate, and a dielectric film 8 is formed thereon. Then, a metal thin film 7 is further formed on the dielectric film 8.
  • an opening is formed by photolithography and etching.
  • the optical filter covering material 10 is filled in the opening and laminated on the metal thin film 7. Thereby, the optical filter 86A is obtained.
  • the configuration of the optical filter of the present embodiment is not limited only to the configuration of the optical filter 86A described above.
  • the design parameters of the optical filter may be changed as appropriate.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an image sensor 11C (image pickup unit) in the present embodiment.
  • each of the pixels 21a to 21d includes, in order from the top, an on-chip microlens 81, a passivation layer 82, an optical filter layer 86C, a light shielding film layer 83, a signal wiring layer 85, and A photoelectric conversion element layer 84 is laminated.
  • the image sensor 11C of the present embodiment has a configuration realized by replacing the optical filter layer 86 with the optical filter layer 86C in the image sensor 11A of the first embodiment.
  • the optical filter layer 86C of the present embodiment is an optical filter layer that can be manufactured by a general-purpose semiconductor process.
  • the optical filter layer 86C is configured by laminating a first optical filter layer 87, a passivation layer 82a, and a second optical filter layer 88 in order from the upper side. Note that the passivation layer 82a between the first optical filter layer 87 and the second optical filter layer 88 may be omitted.
  • the first optical filter layer 87 is preferably made of a colorant-containing composition containing a dye or a pigment pigment.
  • the first optical filter layer 87 includes a first filter 87a, a second filter 87b, and a third filter 87c.
  • the first filter 87a to the third filter 87c are, for example, organic color filters, and are arranged so as to correspond to the pixels 21a to 21c in the imaging region 52, respectively.
  • the second optical filter layer 88 is preferably made of a conductive material.
  • the second optical filter layer 88 includes a first filter 88a, a second filter 88b, and a third filter 88c. These first filter 88a to third filter 88c are the same as the first filter 86a to third filter 86c described above.
  • each spectral characteristic shown in (a) to (d) of FIG. 6, (a) to (d) of FIG. 9, and (a) to (b) of FIG. It may be realized by the first filter 87a to the third filter 87c of the filter layer 87 and the first filter 88a to the third filter 88c of the second optical filter layer 88.
  • each spectral characteristic may be realized as the following configurations (1) to (10).
  • each of the first filter 87a to the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may be an organic color filter.
  • the first filter 87a transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm.
  • the second filter 87b is a blue color filter that transmits blue light, and the third filter 87c is a green color filter that transmits green light.
  • the first filter 88a is formed by forming a pattern having a hole diameter of 225 nm and a period of 550 nm on Al having a film thickness of 150 nm (see FIG. 3).
  • the second filter 88b is formed by forming a pattern having a line width of 126 nm and a space width of 154 nm on an MIM layer composed of “Al with a thickness of 40 nm / SiN with a thickness of 100 nm / Al with a thickness of 40 nm” ( (See FIG. 14).
  • the third filter 88c is a pattern in which a pattern having a line width of 126 nm and a space width of 154 nm is formed on an MIM layer made of “Al with a thickness of 40 nm / SiN with a thickness of 100 nm / Al with a thickness of 40 nm”.
  • the first filter 87a to the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may all be organic color filters.
  • the first filter 87a is a red color filter that transmits red light
  • the second filter 87b is a blue color filter that transmits blue light
  • the third filter 87c is a green color filter that transmits green light.
  • the first filter 88a and the second filter 88b of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • the third filter 88c is obtained by forming a pattern having a line width of 126 nm and a space width of 154 nm on the MIM layer composed of “Al with 40 nm thickness / SiN with 100 nm thickness / Al with 40 nm thickness”.
  • the second filter 87b of the first optical filter layer 87 may not be provided. Further, both the first filter 87a and the third filter 87c may be organic color filters.
  • the first filter 87a transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm.
  • the third filter 87c is a green color filter that transmits green light.
  • the first filter 88a is obtained by forming a pattern having a hole diameter of 225 nm and a period of 550 nm on Al having a film thickness of 150 nm.
  • the second filter 88b is formed by forming a pattern having a hole diameter of 140 nm and a period of 280 nm on Al having a thickness of 150 nm.
  • the third filter 88c is a pattern in which a pattern having a line width of 126 nm and a space width of 154 nm is formed on an MIM layer made of “Al with a thickness of 40 nm / SiN with a thickness of 100 nm / Al with a thickness of 40 nm”.
  • the second filter 87b of the first optical filter layer 87 may not be provided. Further, both the first filter 87a and the third filter 87c may be organic color filters.
  • the first filter 87a is a red color filter that transmits red light.
  • the third filter 87c is a combination of a green color filter that transmits green light and an organic color filter that transmits near-infrared light having a wavelength of about 900 nm or more.
  • the first filter 88a of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • the second filter 88b is obtained by forming a pattern having a hole diameter of 140 nm and a period of 280 nm on Al having a film thickness of 150 nm.
  • the third filter 88c is a pattern in which a pattern having a line width of 126 nm and a space width of 154 nm is formed on an MIM layer made of “Al with a thickness of 40 nm / SiN with a thickness of 100 nm / Al with a thickness of 40 nm”.
  • any of the first filter 87a to the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may be an organic color filter.
  • the first filter 87a transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm.
  • the second filter 87b is a blue color filter that transmits blue light.
  • the third filter 87c is a combination of a green color filter that transmits green light and an organic color filter that transmits near-infrared light having a wavelength of about 900 nm or more.
  • the second filter 88b and the third filter 88c of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • the first filter 88a is obtained by forming a pattern having a hole diameter of 225 nm and a period of 550 nm on Al having a thickness of 150 nm.
  • the first filter 87a to the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may all be organic color filters.
  • the first filter 87a is a red color filter that transmits red light
  • the second filter 87b is a blue color filter that transmits blue light.
  • the third filter 87c is a combination of a green color filter that transmits green light and an organic color filter that transmits near-infrared light having a wavelength of about 900 nm or more.
  • the first filter 88a to the third filter 88c of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • the first filter 87a to the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may all be organic color filters.
  • the first filter 87a transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm.
  • the second filter 87b is a blue color filter that transmits blue light.
  • the third filter 87c is a combination of a green color filter that transmits green light and an organic color filter that transmits near-infrared light having a wavelength of about 900 nm or more.
  • the second filter 88b and the third filter 88c of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • the first filter 88a is obtained by forming a pattern having a hole diameter of 225 nm and a period of 550 nm on Al having a thickness of 150 nm.
  • any of the first filter 87a to the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may be an organic color filter.
  • the first filter 87a is a red color filter that transmits red light
  • the second filter 87b is a blue color filter that transmits blue light.
  • the third filter 87c is a combination of a green color filter that transmits green light and an organic color filter that transmits near-infrared light having a wavelength of about 900 nm or more.
  • the first filter 88a to the third filter 88c of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • any of the first to third filters 87a to 87c of the first optical filter layer 87 may be an organic color filter.
  • the first filter 87a transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm
  • the second filter 87b transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm
  • the third filter 87c is about 900 nm. Transmits near-infrared light having the above wavelength.
  • the first filter 88a to the third filter 88c of the second optical filter layer 88 do not have to be provided.
  • the third filter 87c of the first optical filter layer 87 may not be provided. Further, both the first filter 87a and the second filter 87b may be organic color filters.
  • the first filter 87a transmits near infrared light having a wavelength of about 700 nm to 800 nm, and the second filter 87c transmits near infrared light having a wavelength of about 900 nm or more.
  • the first filter 88a to the third filter 88c of the second optical filter layer 88 may not be provided.
  • FIG. 17 illustrates spectral characteristics of the optical filter according to one embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 17 is a diagram illustrating an example of spectral characteristics of the optical filter of FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing a sensitivity curve of one pixel in a conventional solid-state imaging device using an organic color filter.
  • the main transmission wavelengths correspond to red, green, and blue on each of the light receiving elements mainly composed of silicon.
  • any solid-state imaging device corresponding to each color of red, green, and blue shows the same light receiving sensitivity with respect to light having a wavelength of about 820 nm or more.
  • the conventional organic color filter cannot satisfy the spectral characteristics required for the optical filter according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 shows (i) an example of spectral characteristics of an optical filter according to an embodiment of the present invention (an optical filter using a conductor member), and (ii) the optical filter combined with an organic color filter. The respective spectral characteristics of the first to third filters are shown.
  • the first filter has a red region R and a first infrared region IR1
  • the second filter has a blue region B and a second infrared region IR2
  • the third filter transmits the green region G and the third infrared region IR3, respectively.
  • FIG. 17 the transmission spectrum of a single optical filter using a conductor member is shown by both a solid line and a broken line.
  • the organic color filter (first optical filter layer 87) and the optical filter using the conductor member (second optical filter layer 88) are provided as shown in FIG. 16, the wavelength indicated by the broken line.
  • the light in the range is shielded by an organic color filter disposed above the optical filter using the conductor member. For this reason, the optical filter using the conductor member transmits only light in the wavelength range indicated by the solid line.
  • a metal / dielectric / metal layer in which a SiN film having a thickness of 100 nm is sandwiched by an Al film having a thickness of 40 nm is formed as a line and space pattern.
  • the material that covers the optical filter is SiO 2 .
  • the line & space pattern for separating each of the first light beam to the third light beam is as follows (Configuration C).
  • a pattern having a period of 400 nm and an average slit width of 200 nm is provided for the first light beam.
  • a pattern having a period of 280 nm and an average slit width of 150 nm is provided for the second light beam.
  • a pattern having a period of 420 nm and an average slit width of 110 nm is provided for the third light beam.
  • the manufacturing method of the optical filter of this embodiment is as follows, for example. First, an optical filter using a conductor member is formed in the same manner as in the fifth or seventh embodiment. Subsequently, the optical filter coating material is planarized by a chemical or physical planarization technique. Subsequently, after forming a passivation layer, an organic color filter is applied. Then, patterning is performed by photolithography or etching.
  • An optical detection apparatus (imaging unit 1) according to aspect 1 of the present invention is an optical detection apparatus including at least one optical filter (2) and an optical sensor (3) that receives light transmitted through the optical filter. At least one of the optical filters has a periodic structure that selectively transmits light in a predetermined wavelength range.
  • the wavelength of light transmitted through the optical filter can be determined by setting the period of the periodic structure, and light in a desired wavelength range (for example, infrared light) is selectively received by the optical sensor. can do.
  • the light detection device is the light detection apparatus according to aspect 1, wherein the plurality of optical filters having different transmission wavelength ranges, and the plurality of optical sensors that receive light transmitted through each of the plurality of optical filters; It is preferable to provide.
  • At least one of the plurality of optical filters has a periodic structure that selectively transmits infrared rays in a predetermined wavelength range. .
  • infrared rays in a predetermined wavelength range can be received, and an image showing an optical image by the infrared rays can be generated.
  • the periodic structure preferably includes a plurality of openings formed periodically.
  • At least a part of the periodic structure can be formed by a plurality of periodically formed openings, and the periodic structure can be easily formed.
  • the optical detection device is the photodetection device according to any one of the aspects 1 to 4, wherein the period (P) of the periodic structure is the same as the maximum wavelength of light desired to be transmitted through the optical filter. Or shorter than that, According to the above configuration, an optical filter having a subwavelength structure can be realized.
  • the plurality of optical filters respectively select infrared rays in three different wavelength regions defined by dividing a predetermined infrared wavelength region into three.
  • at least three optical filters that transmit light are included.
  • the optical filter includes a conductor member at least partially.
  • the optical filter includes at least a part of an organic member, and the organic member includes a colorant.
  • the imaging device (imaging unit 1) according to aspect 9 of the present invention preferably includes the light detection device according to any one of aspects 1 to 8.
  • an imaging device including the light detection device according to one embodiment of the present invention can be realized.
  • the imaging device receives the light transmitted through the optical filter array and the optical filter array (composite optical filter array 8a) in which the optical filters are arranged in an array in the aspect 9, And an optical sensor array (6) having a plurality of optical sensors.
  • an imaging device including an optical filter and an optical sensor on the array.
  • the photodetector includes an optical filter and an optical sensor that receives light transmitted through the optical filter, and the optical filter has a periodic structure.
  • a light detection device includes a plurality of optical filters having different transmission wavelength ranges, and a plurality of optical sensors that receive light transmitted through each of the plurality of optical filters.
  • At least one of the optical filters is made of a conductive member having a periodic structure and transmits at least infrared rays in a predetermined wavelength region.
  • the periodic structure is configured such that the opening is arranged with a period shorter than the maximum wavelength of light transmitted through the optical filter.
  • the predetermined infrared wavelength region is divided into three, and in order from the shorter wavelength side, the first infrared wavelength region, the second infrared wavelength region, the third infrared wavelength region,
  • the plurality of optical filters include at least a first optical filter that transmits light in the first infrared wavelength region, a second optical filter that transmits light in the second infrared wavelength region, and light in the third infrared wavelength region.
  • a third optical filter that transmits light.
  • the optical filter includes an organic member in addition to the conductor member, and the organic member includes a colorant-containing member containing a dye or a pigment pigment. Become.
  • the solid-state imaging device includes a composite optical filter array having a plurality of composite optical filters and a photosensor array having a plurality of optical sensors, and each of the plurality of composite optical filters includes: A plurality of optical filters having different transmission wavelength ranges are provided, and each of the plurality of optical filters is made of a conductive member having a periodic structure and transmits infrared rays of at least a predetermined wavelength range.
  • the periodic structure is configured such that the opening is arranged with a period shorter than the maximum wavelength of light that passes through the optical filter.
  • the predetermined infrared wavelength region is divided into three, and the first infrared wavelength region, the second infrared wavelength region, and the third infrared wavelength region are sequentially formed from the shorter wavelength side
  • the optical filter transmits at least a first optical filter that transmits light in the first infrared wavelength region, a second optical filter that transmits light in the second infrared wavelength region, and transmits light in the third infrared wavelength region. And a third optical filter.
  • the optical filter has a periodic structure, transmits only a specific wavelength of light incident on the optical filter, and detects light detected through the pixel unit by the detection unit.
  • the pixel unit is configured to be able to transmit a specific wavelength, and the pixel unit is configured to be able to measure the light intensity of detection light of each wavelength corresponding to the transmitted light of the optical filter.
  • the light detection device has many features as described above, and has great industrial applicability.
  • the light detection device of the present invention can be used for a light detection device and an imaging device for imaging a subject.
  • Imaging unit photodetection device, imaging device
  • 2a to 2d 86A Optical filter 3, 3a to 3d
  • Optical sensor 6, 6a Optical sensor array 8a Composite optical filter array (optical filter array) 11A, 11B, 11C Image sensor (imaging part)
  • 86a First filter optical filter
  • 86b Second filter optical filter
  • 86c Third filter
  • 83a to 83c Light-shielding film (optical filter) ⁇ 1 to ⁇ 3 Optical filter P Period

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Abstract

　低照度環境、極低照度環境およびゼロルクス環境における被写体のカラー撮影が可能な光検出装置および撮像装置を提供する。撮像部（１）は、光学フィルタ（２）と、光学フィルタ（２）を透過した光を受光する光センサ（３）とを備えている。光学フィルタ（２）の少なくとも１つは、所定の波長域の光を選択的に透過させる周期構造を有している。

Description

光検出装置および撮像装置
　本発明は、被写体を撮像するための光検出装置および撮像装置に関する。
　近年、低照度環境における被写体の可視光によるカラー撮影が可能な高感度カメラの開発が進められている。
　しかしながら、そのような高感度カメラを用いても、夜間など、可視光がほとんどない極低照度環境や可視光が全くない完全な暗闇、すなわち、ゼロルクス環境における被写体の可視光によるカラー撮影は不可能である。
　一方、通常、極低照度環境やゼロルクス環境にある被写体の撮影には、赤外線カメラが用いられるが、色情報が得られないため、モノクロでの撮影となってしまう。
　真夜中であっても、標識の色などを明瞭に読み取ることが出来る車載カメラや不審者の服装の色などを判別可能に読み取ることができる防犯カメラなど、極低照度環境やゼロルクス環境における被写体のカラー撮影が可能な撮像装置の実現が望まれている。
　これに対して、異なる色成分をそれぞれ透過する色フィルタが受光面にそれぞれ設けられ、入射光を受けて前記異なる色成分の強度に応じた色信号をそれぞれ選択的に出力する複数の色成分光電変換素子と、赤外光成分を透過する赤外光成分透過フィルタが受光面に設けられ、前記複数の色信号の少なくとも１つに含まれる赤外光成分を補正するための赤外光信号を選択的に出力する赤外光成分光電変換素子と、を備えたカラー撮像素子から出力された前記色信号及び赤外光信号を取得し、前記赤外光信号に基づいて前記色信号の内の少なくとも２つ信号のゲインを制御し、色信号のホワイトバランス調整を行うことを特徴とするカラー信号処理回路が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
　また、被写体からの可視光と赤外光とを受光して、可視光信号と赤外光信号とにそれぞれ変換する複数の画素を備えた固体撮像素子と、前記可視光信号に対する前記固体撮像素子の画素毎の補正値を含む補正データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された補正データに基づいて、前記固体撮像素子から出力された可視光信号を補正する補正手段と、前記補正された可視光信号から色度情報を求め、前記補正された可視光信号と前記赤外光信号とから輝度情報を求めて、カラー画像信号を形成する形成手段と、を有し、前記補正データは、所定のタイミングで更新されることを特徴とする画像入力装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
　一方、照射部、撮像部及び表色設定部を備え、前記照射部は、異なる波長強度分布を有する赤外線を被写体に照射し、前記撮像部は、前記被写体により反射された異なる波長強度分布を有するそれぞれの赤外線による前記被写体の画像を撮像してそれぞれの画像を表わす画像情報を形成し、前記表色設定部は、前記形成された画像情報が表わす画像それぞれを異なる単色により表色するための表色情報を前記画像情報に設定することを特徴とする画像撮影装置が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
日本国公開特許公報「特許４２８６１２３号公報（２００９年６月２４日発行）」 日本国公開特許公報「特開２０１２－００９９８３号公報（２０１２年１月１２日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１１－０５００４９号公報（２０１１年３月１０日公開）」
　しかしながら、特許文献１のカラー信号処理回路は、色成分光電変換素子の信号に含まれる赤外光成分を赤外光成分光電変換素子の信号を用いて補正するものであって、極低照度環境やゼロルクス環境にある被写体の撮影は困難である。
　また、特許文献２の画像入力装置も十分な可視光信号の取得が不可欠で、極低照度環境やゼロルクス環境にある被写体の撮影は困難である。
　そして、特許文献３の画像撮影装置には、本発明の一側面および本発明の一実施形態に係る構成要素並びにその作製方法に関する開示はない。
　本発明は、低照度環境、極低照度環境およびゼロルクス環境における被写体のカラー撮影が可能な撮像システムを実現するための光検出装置および撮像装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光検出装置は、少なくとも１つの光学フィルタと、上記光学フィルタを透過した光を受光する光センサとを備える光検出装置であって、上記光学フィルタの少なくとも１つは、所定の波長域の光を選択的に透過させる周期構造を有している。
　本発明の一態様によれば、低照度環境、極低照度環境およびゼロルクス環境における被写体のカラー撮影を可能にする撮像システムに適用可能な光検出装置を実現することができる。
本発明の実施形態１に係るカメラの構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る固体撮像システムを示す図である。 （ａ）～（ｃ）はいずれも本発明の実施形態１に係るカメラが備える光学フィルタを示す図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれも本発明の実施形態１に係る撮像部の構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る撮像素子の構成を示す図である。 （ａ）～（ｄ）はいずれも本発明の実施形態１に係る撮像素子が備える光学フィルタの分光特性を示す図である。 本発明の実施形態２に係る撮像装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る撮像装置の別の構成を示す図である。 （ａ）～（ｄ）はいずれも本発明の実施形態４に係る光検出装置および撮像素子における光学フィルタの分光特性を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれも本発明の実施形態４に係る光検出装置および撮像素子における光学フィルタの分光特性を示す図である。 本発明の実施形態５に係る撮像素子の構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれも本発明の実施形態６に係る撮像素子における導電体部材を用いた光学フィルタの配置例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はいずれも本発明の実施形態６に係る撮像素子における導電体部材を用いた光学フィルタの別の配置例を示す図である。 本発明の実施形態７に係る撮像素子が備える光学フィルタを概略的に示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 図１４の（ｂ）に示した光学フィルタのＳＥＭ写真である。 本発明の実施形態８に係る撮像素子の構成を示す図である。 本発明の実施形態９に係る撮像素子における光学フィルタの分光特性の例を示す図である。 従来型の固体撮像素子の感度曲線を示す図である。
　〔実施形態１〕
　本発明の実施形態について、図１～図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、ゼロルクス環境下でカラー画像を撮像できる固体撮像システムについて説明する。
　（固体撮像システム１００の構成）
　図２は、本発明の実施形態１に係る固体撮像システム１００を示す図である。図２に示すように、固体撮像システム１００は、照射部１０１およびカメラ１０２を備える。
　照射部１０１は、赤外線１０５を被写体１０４に照射する。例えば、照射部１０１から後述する第１赤外領域～第３赤外線領域の赤外線が同時に照射される。カメラ１０２は、被写体１０４により反射された赤外線１０６を受光し、被写体１０４の画像を撮像する。
　（カメラ１０２の構成）
　図１は、カメラ１０２が有する構成の一例を示す図である。カメラ１０２は、撮像部１（光検出装置，撮像装置）および解析部４を備えている。撮像部１は、被写体の光学像を検出する装置であり、光学フィルタ２および光センサ３を備えている。
　撮像部１として光検出装置を用いる場合、被写体１０４（図２参照）の投影像を、当該光検出装置をスキャンして撮像することで被写体１０４の画像を撮像することができる。また、撮像部１として複数種類の光検出装置を用いる場合、被写体１０４の投影像を、当該複数種類の光検出装置をそれぞれスキャンして撮像することで被写体１０４の画像を撮像してカラー画像を得ることができる。または、撮像部１として撮像装置を用いてもよい。
　また、解析部４は、撮像部１が検出した光学像から画像を生成する画像処理装置であり、表色設定部４ａおよびカラー画像生成部４ｂを備えている。なお、後述するように解析部４は、カメラ１０２に備えられている必要はなく、カメラ１０２と通信可能に接続された画像処理装置に備えられていてもよい。
　図１に示すように、被写体に反射した光線Ｌ１が光学フィルタ２に入射し、光学フィルタ２を透過した光線Ｌ２を光センサ３が受光する。その後、撮像部１において、光センサ３が受光した光学像を示すオリジナル画像が生成され、画像情報１０７として解析部４に出力される。解析部４では、撮像部１から出力されたオリジナル画像に対して、表色設定部４ａによって表色設定がなされた後、カラー画像生成部４ｂによって、表色設定された画像からカラー画像が生成される。
　（光学フィルタ２の構成）
　光学フィルタ２は、光線Ｌ１の入射方向に垂直な方向に周期構造を有し、当該周期構造により波長選択性を有する。
　光学フィルタ２の基本構造は、ホールアレイ構造であることが好ましい。ホールアレイ構造とは、透過させることが望まれる光の最大波長以下の径を有するホール（貫通穴または非貫通穴）が２次元配列状に配置された構造である。ホールには誘電体素材が充填されていることが好ましい。
　また、ホールは、ハニカム状または直交行列状に配置されることが好ましい。但し、周期性があるホールの配列であれば、その他の配列が適用されてもよい。
　また、光学フィルタ２は、少なくとも一部に導電体部材を含んで構成されることが好ましい。ここで、導電体部材とは、単体で導体であり、任意の波長帯域において７０％以上の反射率を有し、常温では固体である金属元素からなるもの、またはそれらの合金からなるものであることが好ましい。また、導電体部材を構成する材料のプラズマ周波数は、所定の波長域（光学フィルタ２によって選択的に透過される光の波長域）における光の周波数より高いことが好ましい。また、上記導電体部材は、上記所定の波長域において光の吸収が少ないことが好ましい。
　また、光学フィルタ２は、サブ波長構造を有することが好ましい。サブ波長構造とは、光学フィルタ２を透過することが望まれる光の最大波長と同じかそれより短く設定された周期を有する周期構造である。サブ波長構造は、紫外線波長帯にプラズマ周波数を有する導電材料からなる薄膜に微細加工を施すことによって得られる。
　図３の（ａ）～（ｃ）はそれぞれ、光学フィルタ２として利用可能な光学フィルタ２１Ａ～２１Ｃの構成を示す図である。
　図３の（ａ）に示す光学フィルタ２１Ａは、導体薄膜２２Ａに貫通穴２３Ａがハニカム状に配置されて構成されている。また、図３の（ｂ）に示す光学フィルタ２１Ｂは、導体薄膜２２Ｂに貫通穴２３Ｂが直交行列状に配置されて構成されている。すなわち、光学フィルタ２１Ａおよび光学フィルタ２１Ｂには、貫通穴２３Ａまたは貫通穴２３Ｂによって周期構造が形成されている。
　貫通穴２３Ａおよび２３Ｂの開口径は、透過させることが望まれる光の最大波長以下であればよい。貫通穴２３Ａおよび２３Ｂの開口径は、例えば１００ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。また、導体薄膜２２Ａおよび２２Ｂの厚さは、例えば１００ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下程度であることが好ましい。
　光学フィルタ２１Ａにおいて、隣接する貫通穴２３Ａの中心間の間隔Ｄ１が、光の最大透過波長となる。したがって、間隔Ｄ１を調整することにより、光学フィルタ２１Ａを透過する光の波長範囲を設定することができる。同様に、光学フィルタ２１Ｂにおいて、隣接する貫通穴２３Ｂの中心間の間隔Ｄ２を調整することにより、光学フィルタ２１Ｂを透過する光の波長範囲を設定することができる。
　光学フィルタ２の表面に入射光が入射すると、（ｉ）当該入射光と、（ｉｉ）光学フィルタ２内の導電体部材の電子疎密波とが結合し、電磁波モードの共鳴が生じる。光学フィルタ２は、当該電磁波モードの共鳴によって、所定の波長域の光のみを透過させる。
　なお、光学フィルタの周期構造は、貫通穴のほか、凹形状、凸形状またはエアギャップにより形成されてもよい。例えば、図３の（ｃ）の光学フィルタ２１Ｃは、導体薄膜２２Ｃに貫通穴２３Ｃおよび凹形状の非貫通穴２３ＣＣがハニカム状に配置されて構成されている。
　光学フィルタ２１Ｃの周期構造について、貫通穴２３Ｃに加えて、凹形状の非貫通穴２３ＣＣを設けることにより、光の透過波長範囲または透過波長分布を、より正確にまたはきめ細かく制御（または設定）することができる。
　図３の（ｃ）には、光学フィルタ２１Ｃの平面図および断面図（平面図における切断線Ａ１－Ａ２での断面図）が示されている。図３の（ｃ）に示されるように、光学フィルタ２１Ｃでは、貫通穴２３Ｃと非貫通穴２３ＣＣとが周期的に配置されている。
　本実施形態における光学フィルタ２の金属薄膜は、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、またはこれらの合金からなる群から選択される材料により構成されることが望ましい。但し、利用する光の周波数より高いプラズマ周波数を有する導電材料であれば、これらの限りではない。
　また、金属薄膜を覆う媒質は、無分散な誘電体材料であることが望ましい。当該誘電体材料は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、またはＳｉＯ２であることが望ましい。
　（光学フィルタ２の製造方法）
　光学フィルタ２の製造方法は、例えば、次の通りである。まず、基板上に導体薄膜を形成する。続いて、光リソグラフィおよびエッチングによって開口部（例えば、貫通穴２３Ａ）を形成する。このとき、開口部の内壁におけるサイドエッチング等の問題を防ぐため、異方性が高いドライエッチング条件により加工することが好ましい。
　続いて、開口部に誘電体材料を充填するとともに、導体薄膜に誘電体材料を積層する。これにより、導電体部材を用いた光学フィルタ２が得られる。
　（撮像部１の他の構成）
　また、撮像部１は、図４の（ａ）に示すように、複数の光学フィルタ２ａ～２ｄによって構成される複合光学フィルタ５ａと、複数の光センサ３ａ～３ｄによって構成される光センサアレイ６とを備える撮像部１ａであってもよい。
　光学フィルタ２ａ～２ｄの少なくとも１つは、図１の光学フィルタ２の特性を有している。また、光学フィルタ２ａ～２ｄは、光センサ３ａ～３ｄにそれぞれ対応するように配置されている。
　当該構成では、被写体に反射した光線Ｌ３が複合光学フィルタ５ａに入射し、光学フィルタ２ａ～２ｄをそれぞれ透過した光線を、光センサアレイ６を構成する光センサ３ａ～３ｄが受光する。
　光学フィルタ２ａ～２ｄの間には、空間ＳＰが設けられている。空間ＳＰは、光学フィルタ２ａ～２ｄのそれぞれの側面から染み出す光線の間の相互作用またはクロストークの発生を防止する。
　なお、光学フィルタ２ａ～２ｄは、少なくとも有機カラーフィルタと導電材料とからなり、有機カラーフィルタは、染料または顔料色素を含有した着色剤含有組成物層からなることが好ましい。換言すれば、有機カラーフィルタは、少なくとも一部に有機部材を含み、当該有機部材は、着色剤を含むことが好ましい。
　上記有機カラーフィルタは、所定の波長範囲の光エネルギーを有機材料が吸収するため、その他の波長範囲の光を透過する。一方、上記光学フィルタは、所定の波長範囲の光を、加工された形状によって共鳴的に透過させる。
　なお、上記光学フィルタは、透過波長範囲をきめ細かく制御することが可能である。しかし、上記光学フィルタの製造に当たっては、超微細加工が必要となる。一方、上記の有機カラーフィルタは、透過波長範囲の制御は比較的困難であるものの、材料を適切に選択すれることにより、所望の波長範囲を選択できる。また、有機カラーフィルタは、製造が比較的容易である。
　上記の有機カラーフィルタおよび上記の光学フィルタを組み合わせて用いることで、最適なカラー画像を撮影することが可能となる。
　また、撮像部１は、図４の（ｂ）に示すように、光学フィルタ２ａ～２ｄおよびスペーサ部材７によって構成される複合光学フィルタ５ｂと、光センサ３ａ～３ｄによって構成される光センサアレイ６を備える撮像部１ｈであってもよい。
　当該構成では、被写体に反射した光線Ｌ３が複合光学フィルタ５ｂに入射し、光学フィルタ２ａ～２ｄをそれぞれ透過した光線を、光センサアレイ６を構成する光センサ３ａ～３ｄが受光する。
　スペーサ部材７は、撮像部１ａにおける空間ＳＰと同様に、光学フィルタ２ａ～２ｄのそれぞれの側面から染み出す光線の間の相互作用またはクロストークの発生を防止する。
　入射光として想定される任意の近赤外線波長領域（または赤外線波長領域）を少なくとも３分割し、波長が短い側から第１近赤外、第２近赤外、第３近赤外とした場合、複合光学フィルタ５ａまたは５ｂは、入射光の第１近赤外の光を透過させる第１の光学フィルタと、入射光の第２近赤外の光を透過させる第２の光学フィルタと、入射光の第３近赤外の光を透過させる第３の光学フィルタとを含むことが好ましい。
　換言すれば、複合光学フィルタ５ａまたは５ｂは、所定の赤外線波長領域を３分割することによって規定される３つの異なる波長領域の赤外線をそれぞれ選択的に透過させる少なくとも３つの光学フィルタを含むことが好ましい。
　例えば、想定される近赤外線波長領域を第１近赤外～第４近赤外に４分割し、光学フィルタ２ａ～２ｄを、第１近赤外～第４近赤外をそれぞれ透過する第１光学フィルタ～第４の光学フィルタとしてもよい。なお、光学フィルタ２ａ～２ｄがそれぞれ選択的に透過する光の波長域は、照射部１０１から照射される複数の赤外線の波長域と対応している。
　（撮像部１の具体例）
　図５は、撮像部１の一例としての撮像素子１１Ａ（撮像部）の構成を示す図である。撮像部１として、撮像素子１１Ａを用いてもよい。この撮像素子１１Ａは、光学フィルタ２として、互いに透過波長域が異なる３種類の光学フィルタ（第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃ）を備えている。
　図５に示すように、撮像素子１１Ａには、撮像領域５２と光学的無効領域５３とが設けられている。撮像領域５２には、画素２１ａ、２１ｂおよび２１ｃが配置されている。また、光学的無効領域５３には、画素２１ｄが配置されている。画素２１ａ～２１ｄは、互いに隣接している。
　本実施形態では、撮像素子１１Ａとして、表面照射型のＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）型固体撮像素子を採用した場合が例示されている。しかしながら、光電変換素子部分（後述する信号配線層８５および光電変換素子層８４）が表面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）型固体撮像素子が採用されてもよい。また、裏面照射型のＣＣＤ型またはＣＭＯＳ型固体撮像素子が採用されてもよい。
　画素２１ａ～２１ｄのそれぞれは、図５の上側から順に、オンチップマイクロレンズ８１、パッシベーション層８２、光学フィルタ層８６、遮光膜層８３、信号配線層８５および光電変換素子層８４が積層されて構成されている。
　オンチップマイクロレンズ８１は、画素２１ａ～２１ｄのそれぞれの光電変換素子８４ａ～４ｄに光を集光するための光学素子である。パッシベーション層８２は、光学フィルタ層８６、遮光膜層８３、信号配線層８５および光電変換素子層８４を保護するために設けられた層である。パッシベーション層８２が設けられることにより、撮像領域５２内の画素２１ａ～２１ｃから出力された電荷に基づいて得られる画像（後述のオリジナル画像）の品質が確保される。
　遮光膜層８３は、遮光性を備えた金属材料を含む遮光膜８３ｄを有している。当該金属材料は、例えば、Ａｌ、ＡｌとＣｕとの合金、ＡｌとＳｉとの合金、Ｃｕ、Ｗ、またはＡｇ等である。遮光膜８３ｄは、光学的無効領域５３内の画素２１ｄの開口部を全て覆うように設けられている。これにより、画素２１ｄには光が入射されない。
　光学フィルタ層８６は、第１フィルタ８６ａ、第２フィルタ８６ｂ、および第３フィルタ８６ｃを有している。これら第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃは、それぞれ撮像領域５２内の画素２１ａ～２１ｃに対応するように配置されている。また、第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃは、いずれも周期構造を有するものであり、例えば、光学フィルタ６１Ａと同様に、複数の開口がハニカム状に設けられているものである。
　光電変換素子層８４は、光電変換素子８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、および８４ｄを有している。光電変換素子８４ａ～８４ｄはそれぞれ、画素２１ａ～２１ｄに対応する。これら光電変換素子８４ａ～８４ｄは、受光した光を電荷に変換する。
　この光電変換素子層８４において、画素２１ａ～２１ｄ同士の間は、素子分離層によって電気的に分離されている。信号配線層８５には、光電変換素子層８４内の画素２１ａ～２１ｄに蓄積された電荷を読み取るための配線等が設けられる。
　（第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃの分光特性）
　図６の（ａ）は、第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃの分光特性の一例を示すグラフである。図６の（ａ）において、グラフの横軸は光の波長（ｎｍ）であり、グラフの縦軸は光の透過率（任意単位）である。
　第１フィルタ８６ａは、赤色領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１を透過させる。赤色領域Ｒは、可視光としての赤色光の波長領域である。また、第１赤外線領域ＩＲ１は、不可視光としての近赤外光の波長領域である。
　第２フィルタ８６ｂは、青色領域Ｂおよび第２赤外線領域ＩＲ２を透過させる。青色領域Ｂは、可視光としての青色光の波長領域である。また、第２赤外線領域ＩＲ２は、不可視光としての近赤外光の波長領域であり、第１赤外線領域ＩＲ１よりも長波長の波長領域である。
　第３フィルタ８６ｃは、緑色領域Ｇおよび第３赤外線領域ＩＲ３を透過させる。緑色領域Ｇは、可視光としての緑色光の波長領域である。また、第３赤外線領域ＩＲ３は、不可視光としての近赤外光の波長領域であり、第２赤外線領域ＩＲ２よりも長波長の波長領域である。
　（解析部４における処理の詳細）
　第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃを透過する光を、それぞれ順に第１光線～第３光線とする。撮像部１は、第１光線～第３光線のそれぞれを受光することによって、画像情報１０７（図２参照）としての第１画像～第３画像（オリジナル画像）を撮像する。
　画像情報１０７は、被写体に反射された第１光線～第３光線の強度の分布を示す。このため、画像情報１０７が表わす各オリジナル画像をディスプレイや印刷などでそのまま表示すると、単色またはモノカラーにて表示されることになる。ここに単色とは一色だけの明度／濃度により表現されることをいう。
　例えば、第１光線の強度が強い位置を明るい赤色によって表現し、第１光線の強度が弱い位置を暗い赤色によって表現する。この場合、第１画像を赤色によって単色表現した画像が得られる。
　そこで、画像情報１０７が表わす各オリジナル画像をどの色の単色によって表現するかを示す情報（すなわち表色情報）を参照することにより、表色設定部４ａは、単色のカラー画像を生成することができる。
　この表色情報は、表色設定部４ａによって利用可な記憶部５０（図１参照）に格納されていればよい。または、撮像部１が記憶部５０から表色情報を取得し、当該表色情報を画像情報１０７に含めて解析部４へ出力してもよい。
　また、解析部４は、カメラ１０２に備えられている必要はなく、カメラ１０２とは別の画像処理装置（例えば、表示部を有する端末装置）に備えられていてもよい。この構成では、表色情報を含む画像情報１０７が、上記画像処理装置へ送信される。
　このような第１画像～３画像の表色設定を表色設定部４ａが行い、表色設定された第１画像～３画像からカラー画像を生成する処理をカラー画像生成部４ｂが行う。この構成により、低照度環境、極低照度環境およびゼロルクス環境における被写体のカラー撮影を行うことができる。
　例えば、撮像部１が有するカラーフィルタとして、（ｉ）透過波長が６００ｎｍ以上である赤色有機カラーフィルタと、（ｉｉ）透過波長が４００ｎｍ～５００ｎｍおよび８００ｎｍ以上である青色有機カラーフィルタと、（ｉｉｉ）透過波長が５００ｎｍ～６００ｎｍおよび９００ｎｍ以上である本実施形態の光学フィルタとを用いることで、被写体のカラー画像を生成することができる。ここで、（ｉｉｉ）のフィルタは、後述する金属／誘電体／金属（ＭＩＭ，Metal Insulator Metal）フィルタである。
　この構成では、昼間など周囲環境が明るい場合には、赤色有機カラーフィルタを透過した光の信号を赤色に、青色有機カラーフィルタを透過した光の信号を青色に、ＭＩＭフィルタを透過した光の信号を緑色に、それぞれ表色する。
　一方、夜間など周囲環境が暗い場合には、赤外光を被写体に向けて照射する。その上で、赤色有機カラーフィルタを透過した光の信号と青色有機カラーフィルタを透過した光の信号との差分を赤色に、青色有機カラーフィルタを透過した光の信号とＭＩＭフィルタを透過した光の信号との差分を青色に、ＭＩＭフィルタを透過した光の信号を緑色に、それぞれ表色する。
　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、撮像部１の別実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
　（撮像部１ｂ）
　図７は、撮像部１ｂを示す図である。カメラ１０２の撮像部として、図７に示す撮像部１ｂを用いてもよい。撮像部１ｂは、複合光学フィルタアレイ８ａ（光学フィルタアレイ）および光センサアレイ６ａを備えている。複合光学フィルタアレイ８ａを構成する光学フィルタ２ａ～２ｄのそれぞれは、光センサアレイ６ａを構成する各光センサ３ａ～３ｄにそれぞれ対応するように、アレイ状に配置されている。
　そのため、被写体に反射した光線が複合光学フィルタアレイ８ａに入射し、複合光学フィルタアレイ８ａを構成する各光学フィルタをそれぞれ透過した光線を、光センサアレイ６ａを構成する各光センサが受光する。このような撮像部１ｂをカメラ１０２の撮像部として用いる場合、撮像部１ｂを被写体に対してスキャンさせることなくカラー画像を得ることができる。
　複合光学フィルタアレイ８ａを構成する光学フィルタ２ａ～２ｄのそれぞれは、透過波長域の互いに異なる光学フィルタであることが好ましい。具体的には、複合光学フィルタアレイ８ａを構成する光学フィルタ２ａ～２ｄとして、図４の（ａ）に示した光学フィルタ２ａ～２ｄを用いてもよい。また、複合光学フィルタアレイ８ａは、図４の（ｂ）に示す複合光学フィルタ５ｂを複数組み合わせることにより実現されてもよい。
　また、光学フィルタ２ａ～２ｄのそれぞれは、導電体部材から成り、かつ、当該光学フィルタ２ａ～２ｄのそれぞれを透過する光の最大周期より短い周期構造を有することが好ましい。
　（撮像部１ｃ）
　図８は、撮像部１ｃを示す図である。カメラ１０２の撮像部として、図８に示す撮像部１ｃを用いてもよい。撮像部１ｃは、撮像部１ｂの構成に加えて、レンズアレイ９ａを備える。被写体に反射した光線がレンズアレイ９ａを介して複合光学フィルタアレイ８ａに入射し、複合光学フィルタアレイ８ａを構成する各光学フィルタをそれぞれ透過した光線を、光センサアレイ６ａを構成する各光センサが受光する。
　レンズアレイ９ａは、周期的に配置されるレンズにより構成されることが好ましい。また、レンズアレイ９ａを構成する各レンズは、複合光学フィルタアレイ８ａを構成する各光学フィルタ２ａ～２ｄおよび光センサアレイ６ａを構成する各光センサ３ａ～３ｄに対応するように配置されている。
　撮像部１ｃでは、レンズアレイ９ａによる集光効果により、光センサの感度の向上を図ることができる。また、各光学フィルタの中央部に光が集光されることで、当該光学フィルタに隣接する光学フィルタへの光漏れも低減できる。
　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態では、照射部１０１の別実施形態について説明する。
　実施形態１では、照射部１０１から第１赤外線領域～第３赤外線領域の赤外線１０５が同時に照射されたが、照射部１０１は、それぞれの波長強度分布を有する赤外線が実質的に同時に照射されないように、時間をずらして照射してもよい。
　なお、実質的に同時に照射されないとは、異なる波長強度分布を有する赤外線が同時に照射開始されることがあっても、ある波長強度分布を有する赤外線が照射される時間の長さが、他の波長強度分布を有する赤外線が照射される時間よりも短いことを意味する。
　また、異なる波長強度分布を有する赤外線１０５が同時に照射されることがあっても、異なる波長強度分布を有する赤外線１０５のそれぞれを、互いに異なる周波数によって強度変調して被写体１０４に照射してもよい。
　この場合には、被写体１０４に反射した赤外線１０６は、異なる周波数によって強度変調され、異なる波長強度分布を有する赤外線の集合となる。これらの赤外線のそれぞれを検波して分離することにより、反射された異なる波長強度分布を有する赤外線１０６を分離することが行われる。
　〔実施形態４〕
　本発明の他の実施形態について、図６、および図９～図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光学フィルタの別実施形態について説明する。
　上述の実施形態１では、図６の（ａ）に示された第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃの分光特性を例示して説明を行っていた。しかしながら、第１フィルタ～第３フィルタは、図６の（ｂ）～（ｄ）のいずれかに示すような特性を有するものであっても構わない。
　図６の（ｂ）は、第１フィルタ～第３フィルタの分光特性の別の一例を示すグラフである。図６の（ｂ）では、第１フィルタの分光特性のみ、図６の（ａ）と異なっている。具体的には、図６の（ｂ）では、第１フィルタにおいて赤色領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１は、連続した波長領域として設けられている。これにより、より明るい第１画像を撮像することができる。
　図６の（ｃ）は、第１フィルタ～第３フィルタの分光特性の別の一例を示すグラフである。図６の（ｃ）では、第２光線フィルタの分光特性のみ、図６の（ａ）と異なっている。具体的には、図６の（ｃ）の第２フィルタは、青色領域Ｂのみを透過させる。
　図６の（ｄ）は、第１フィルタ～第３フィルタの分光特性の別の一例を示すグラフである。図６の（ｄ）に示されるように、第２フィルタが青色領域Ｂのみを透過させる場合においても、第１フィルタにおいて赤色領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１が、連続した波長領域として設けられていてもよい。
　また、第１フィルタ～第３フィルタの分光特性は、上述のものに限定されない。当該分光特性は、例えば以下の（構成Ａ１）～（構成Ａ５）のいずれかであってもよい。
　（構成Ａ１）
・第１フィルタが、赤色領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１を透過させる。
・第２フィルタが、緑色領域Ｇおよび第２赤外線領域ＩＲ２を透過させる。
・第３フィルタが、青色領域Ｂおよび第３赤外線領域ＩＲ３を透過させる。
　（構成Ａ２）
・第１フィルタが、緑色領域Ｇおよび第１赤外線領域ＩＲ１を透過させる。
・第２フィルタが、青色領域Ｂおよび第２赤外線領域ＩＲ２を透過させる。
・第３フィルタが、赤色領域Ｒおよび第３赤外線領域ＩＲ３を透過させる。
　（構成Ａ３）
・第１フィルタが、緑色領域Ｇおよび第１赤外線領域ＩＲ１を透過させる。
・第２フィルタが、赤色領域Ｒおよび第２赤外線領域ＩＲ２を透過させる。
・第３フィルタが、青色領域Ｂおよび第３赤外線領域ＩＲ３を透過させる。
　（構成Ａ４）
・第１フィルタが、青色領域Ｂおよび第１赤外線領域ＩＲ１を透過させる。
・第２フィルタが、赤色領域Ｒおよび第２赤外線領域ＩＲ２を透過させる。
・第３フィルタが、緑色領域Ｇおよび第３赤外線領域ＩＲ３を透過させる。
　（構成Ａ５）
・第１フィルタが、青色領域Ｂおよび第１赤外線領域ＩＲ１を透過させる。
・第２フィルタが、緑色領域Ｇおよび第２赤外線領域ＩＲ２を透過させる。
・第３フィルタが、赤色領域Ｒおよび第３赤外線領域ＩＲ３を透過させる。
　また、第１フィルタ～第３フィルタは、図９の（ａ）～（ｄ）に示す分光特性を有するものであっても構わない。図９の（ａ）は、上述の（構成Ａ１）を例示するグラフである。
　図９の（ｂ）に示されるように、（構成Ａ１）においても、第１フィルタにおける赤色波長領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１が、連続した波長領域として設けられていてもよい。また、図９の（ｃ）に示されるように、第２フィルタは、緑色領域Ｇのみを透過させてもよい。
　また、図９の（ｄ）に示されるように、第２フィルタが緑色領域Ｇのみを透過させる場合においても、第１フィルタにおいて赤色波長領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１が、連続した波長領域として設けられていてもよい。
　図９の（ａ）～（ｄ）に示す光学フィルタを用いる場合には、表色設定部４ａは、（ｉ）第１フィルタを透過した光によって生成される第１画像の各画素を「Ｒ」により表色し、（ｉｉ）第２フィルタを透過した光によって生成される第２画像の各画素を「Ｇ」により表色し、（ｉｉｉ）第３フィルタを透過した光によって生成される第３画像を「Ｂ」により表色する。
　また、第１～第３フィルタは、図１０の（ａ）に示すような特性を有するものであっても構わない。図１０の（ａ）における第１フィルタ～第３フィルタは、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ、および青色領域Ｂの波長領域の光を遮断する。
　図１０の（ａ）に示す構成の場合には、（ｉ）第１フィルタは、第１赤外線領域ＩＲ１のみを透過させ、（ｉｉ）第２フィルタは、第２赤外線領域ＩＲ２のみを透過させ、（ｉｉｉ）第３フィルタは、第３赤外線領域ＩＲ３のみを透過させる。
　表色設定部４ａは、上述の図６の（ａ）～（ｄ）の場合と同様に、第１フィルタ～３フィルタを透過した光によって生成される第１画像～３画像を、それぞれ「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」により表色すればよい。
　さらに、異なる波長強度分布を有する２種類の赤外線（第１光線および第２光線）を被写体に照射し、反射した赤外線を２つの光線に分光して検出してもよい。この場合には、第１光線および第２光線のそれぞれに対応する光学フィルタとして、第１フィルタおよび第２フィルタの２つの光学フィルタが設けられればよい。
　図１０の（ｂ）は、第１フィルタおよび第２フィルタの分光特性の別の一例を示すグラフである。図１０の（ｂ）における第１フィルタおよび第２フィルタは、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇ、および青色領域Ｂの波長領域の光を遮断する。
　図１０の（ｂ）に示す光学フィルタを用いる場合には、（ｉ）第１フィルタは、第１赤外線領域ＩＲ１を透過させ、（ｉｉ）第２フィルタは、第２赤外線領域ＩＲ２のみを透過させる。この場合、表色設定部４ａは、第１フィルタおよび２フィルタを透過した光によって生成される第１画像および第２画像を、それぞれ「Ｒ」、「Ｇ」により表色すればよい。
　〔実施形態５〕
　本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、撮像素子の別実施形態について説明する。
　図１１は、本実施形態における撮像素子１１Ｂ（撮像部）の構成を示す図である。図１１に示すように、撮像素子１１Ｂにおいて、画素２１ａ～２１ｄのそれぞれは、上側から順に、オンチップマイクロレンズ８１、パッシベーション層８２、遮光膜層８３Ｂ、信号配線層８５、および光電変換素子層８４が積層されて構成されている。
　すなわち、図１１の撮像素子１１Ｂは、実施形態１の撮像素子１１Ａにおいて、（ｉ）遮光膜層８３を遮光膜層８３Ｂに置き換え、かつ、（ｉｉ）光学フィルタ層８６を除外することによって実現される構成である。
　遮光膜層８３Ｂは、遮光性を備えた誘電体材料を含む遮光膜８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、および８３ｄを有している。当該誘電体材料としては、上述の遮光膜層８３の金属材料と同様の材料を用いることができる。上述の図５と同様に、遮光膜８３ｄは、光学的無効領域５３内の画素２１ｄの開口部を全て覆うように設けられている。
　他方、遮光膜８３ａ～８３ｃはそれぞれ、撮像領域５２内の画素２１ａ～２１ｃに対応する。遮光膜８３ａ～８３ｃのそれぞれには、導電材料層からなる複数の開口が、１次元状または２次元状に周期的に設けられている。
　例えば、遮光膜８３ａ～８３ｃは、いずれも周期構造を有するものであり、例えば、光学フィルタ６１Ａと同様に、複数の開口がハニカム状に設けられているものである。当該開口の構造により、遮光膜８３ａ～８３ｃに、光学フィルタとしての分光機能が付与される。
　このように、撮像素子１１Ｂの遮光膜層８３Ｂは、（ｉ）光学的無効領域５３における遮光機能と、（ｉｉ）撮像領域５２における光学フィルタとしての分光機能とを併有するように構成されている。
　すなわち、撮像素子１１Ｂでは、光学的無効領域５３における遮光膜８３ｄと、撮像領域５２における光学フィルタ（遮光膜８３ａ～８３ｃ）とが、１つの遮光膜層８３Ｂにおいて同一素材によって形成されることとなる。それゆえ、従来の製造プロセスからの変更が少なく、また、少ない工数によって光学フィルタを製造することが可能となる。
　遮光膜層８３Ｂを構成する導電体材料としては、遮光膜層８３と同様に、Ａｌ、ＡｌとＣｕの合金、ＡｌとＳｉの合金、Ｃｕ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ等が好適である。
　〔実施形態６〕
　本発明の他の実施形態について、図１２および図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光学フィルタの配置についての別実施形態を説明する。
　図１２の（ａ）は、撮像領域５２における導電体部材を用いた光学フィルタの配置例を示す図である。撮像領域５２には、複数の画素２１が配置されている。４つの画素２１により、太実線で囲まれた画素配列が構成されている。画素とは、撮像素子の単素子を示すものであり、色情報を有する最小単位となる。それぞれの画素に対しては、光学フィルタλ１～λ３のいずれかが割り当てられている。太実線により囲まれた画素配列を画素配列単位１２と称する。画素配列単位１２毎に光学フィルタλ１～λ３の全てが割り当てられている。図１２の（ａ）には便宜上、画素配列単位１２毎に光学フィルタλ１～λ３の全てを割り当てた場合を記載した。しかし、図１２の（ａ）において光学フィルタλ１、λ２またはλ３が割り当てられている画素に、光学フィルタλ１～λ３のうち、図１２の（ａ）において割り当てられているものと異なる光学フィルタが割り当てられていても構わない。
　以下、（ｉ）第１光線の分光特性を示す光学フィルタを光学フィルタλ１、（ｉｉ）第２光線の分光特性を示す光学フィルタを光学フィルタλ２、（ｉｉｉ）第３光線の分光特性を示す光学フィルタを光学フィルタλ３とする場合を例示して説明を行う。
　光学フィルタλ１およびλ３はそれぞれ、１つの画素配列ごとに、１つの画素に割り当てられている。一方、光学フィルタλ２は、１つの画素配列ごとに、隣接しない２つの画素に割り当てられている。
　図１２の（ａ）に示すように、基本的には、１つの画素２１に対して、１種類の光学フィルタが対応付けられていてよい。すなわち、画素２１と光学フィルタとが１対１に対応していてよい。
　しかしながら、複数の画素２１に対して、１種類の光学フィルタを対応させてもよい。すなわち、Ｎ個×Ｍ個の複数の単画素からなる画素配列中に、１種類または複数種類の導電体部材を用いた光学フィルタを配置してもよい（ここで、ＮおよびＭは、１以上の整数である）。
　例えば、図１２の（ｂ）に示すように、２個×２個の４画素の画素配列に対して、１種類の導電体部材を用いた光学フィルタが配置されていてもよい（すなわち、Ｎ＝２，Ｍ＝２）。
　また、図１３の（ａ）および（ｂ）に示すように、画素配列の縦横比は、１：１でなくてもよい。図１３の（ａ）では画素配列の縦横比を１：３とした構成が、図１３の（ｂ）では画素配列の縦横比を３：１とした構成が、それぞれ例示されている。
　本実施形態では、透過波長域が異なる３種類の光学フィルタλ１～λ３が設けられた構成が例示されているが、２種類または４種類以上の光学フィルタが設けられていてもよい。また、各光学フィルタと分光特性との対応関係は、上述のものに限定されない。当該対応関係は、例えば以下の（構成Ｂ１）～（構成Ｂ５）のいずれかであってもよい。
　（構成Ｂ１）
・光学フィルタλ１が、第１光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ２が、第３光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ３が、第２光線の分光特性を示す。
　（構成Ｂ２）
・光学フィルタλ１が、第３光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ２が、第２光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ３が、第１光線の分光特性を示す。
　（構成Ｂ３）
・光学フィルタλ１が、第２光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ２が、第３光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ３が、第１光線の分光特性を示す。
　（構成Ｂ４）
・光学フィルタλ１が、第２光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ２が、第１光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ３が、第３光線の分光特性を示す。
　（構成Ｂ５）
・光学フィルタλ１が、第３光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ２が、第１光線の分光特性を示す。
・光学フィルタλ３が、第２光線の分光特性を示す。
　〔実施形態７〕
　本発明の他の実施形態について、図１４および図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光学フィルタの別実施形態について説明する。
　図１４は、本実施形態の光学フィルタ８６Ａを概略的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
　光学フィルタ８６Ａは、金属薄膜７と、誘電体膜８と、光学フィルタ被覆材１０とを備える。また、図１５は、導電体部材を用いた光学フィルタ８６ＡのＳＥＭ（Scanning Electron Microscope，走査型二次電子顕微鏡）写真である。
　本実施形態の光学フィルタ８６Ａは、上述の各実施形態の光学フィルタとは異なる開口の形状を有する。光学フィルタ８６Ａにおいて、開口は１次元的なライン形状として設けられている。なお、当該開口は、複数の光電変換素子のそれぞれに対応して２次元状に配置されている。
　金属薄膜７は、膜厚４０ｎｍのＡｌ膜である、また、誘電体膜８は、膜厚１００ｎｍのＴｉＯ２膜である。光学フィルタ８６Ａには、誘電体膜８が金属薄膜７によって挟まれた、金属／誘電体／金属層（ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）層）が、ライン＆スペースのパターンとして形成されている。金属薄膜７および誘電体膜８は、光学フィルタ被覆材１０によって被覆されている。
　上記のＭＩＭ層においては、金属薄膜７が光の入射方向に垂直に並ぶことで、金属薄膜７の表面で表面プラズモン波の共鳴が起こり、波長選択性を有するようになる。さらに、誘電体膜８の屈折率を高くすると、表面プラズモン波のより強い共鳴が生じるため、光学フィルタの波長選択性が向上する。
　図１４の光学フィルタ８６Ａは、図５の撮像素子１１Ａの光学フィルタ層８６と同様の導電体部材を用いて製造されてよい。また、図１４には、開口のパターンの周期Ｐが示されている。なお、図１４中の波線は、図１４の左右方向に同様の構造が続いていることを示している。
　なお、光学フィルタ８６Ａの開口の幅（スペース幅）と周期Ｐとは、透過させることが望まれる光の最大波長以下であればよい。スペース幅は、例えば、５０ｎｍ～３００ｎｍの範囲の長さであることが望ましい。光学フィルタ８６Ａにおいて、上述の周期Ｐの値を調整することにより、光学フィルタ８６Ａを透過する波長範囲が設定される。例えば、透過させることが望まれる光の波長が３５０ｎｍ～１１００ｎｍであれば、周期Ｐを、１７５ｎｍ～５５０ｎｍのとすることができる。
　光学フィルタ被覆材１０は、誘電体材料によって構成されることが望ましい。また、光学フィルタ被覆材１０の屈折率は、誘電体膜８の屈折率よりも０．５以上小さいことが望ましい。
　光学フィルタ被覆材１０の材料は、無分散な誘電体材料（例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、またはＳｉＯ２）であることが望ましい。また、光学フィルタ被覆材１０の材料がＳｉＯ２である場合には、誘電体膜８の材料は、ＴｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＨｆＯ２、またはＺｒＯ２であることが望ましい。
　また、金属薄膜７は、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、またはこれらの合金からなる群から選択される材料であることが望ましい。
　なお、金属薄膜７は、可視光領域では透明であり、かつ、赤外で高反射特性（プラズマ周波数が３８０ＴＨｚ以下）を示す金属酸化物透明導電材料から選択される材料で構成されてもよい。当該材料の一例は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide、酸化インジウムスズ）（Ｓｎ：Ｉｎ２Ｏ３）に代表されるＩｎ２Ｏ３系、ＡＺＯ（Aluminum-doped Zinc Oxide、アルミニウムドープ酸化亜鉛）（Ａｌ：ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide、ガリウムドープ酸化亜鉛）（Ｇａ：ＺｎＯ）、ＢＺＯ（Boron-doped Zinc Oxide、ボロンドープ酸化亜鉛）（Ｂ：ＺｎＯ）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide、酸化インジウム酸化亜鉛）（Ｉｎ：ＺｎＯ）に代表的されるＺｎＯ系もしくはＩｎＧａＺｎＯｘ系の金属酸化物透明導電材料である。
　なお、光学フィルタ８６Ａは、スリット構造に設けられる全てのスリットが導体薄膜を貫通している必要はない。例えば、導体上に凹構造を有する非貫通穴によって一部のスリットを構成してもよい。この場合にも、分光機能を有する光学フィルタを実現することができる。
　光学フィルタ８６Ａの製造方法は、例えば次の通りである。まず基板上に金属薄膜７を生成し、その上に誘電体膜８を生成する。そして、誘電体膜８の上に金属薄膜７をさらに形成する。
　続いて、光リソグラフィおよびエッチングによって開口部を形成する。このとき、開口部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好ましい。次に、光学フィルタ被覆材１０を開口部に充填するとともに、金属薄膜７上に積層する。これにより、光学フィルタ８６Ａが得られる。
　但し、本実施形態の光学フィルタの構成は、上述の光学フィルタ８６Ａの構成のみに限定されない。所望の光線の分光特性に応じて、光学フィルタの設計諸元（導電体部材の周期、スリット幅、金属薄膜、誘電体膜の膜厚、および材料等）が適宜変更されてもよい。
　〔実施形態８〕
　本発明の他の実施形態について、図１６に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、撮像素子の別実施形態について説明する。
　図１６は、本実施形態における撮像素子１１Ｃ（撮像部）の構成を示す図である。図１６に示すように、撮像素子１１Ｃにおいて、画素２１ａ～２１ｄのそれぞれは、上側から順に、オンチップマイクロレンズ８１、パッシベーション層８２、光学フィルタ層８６Ｃ、遮光膜層８３、信号配線層８５、および光電変換素子層８４が積層されて構成されている。
　本実施形態の撮像素子１１Ｃは、実施形態１の撮像素子１１Ａにおいて、光学フィルタ層８６を光学フィルタ層８６Ｃに置き換えることによって実現される構成である。本実施形態の光学フィルタ層８６Ｃは、汎用の半導体プロセスによって作製することが可能な光学フィルタ層である。
　光学フィルタ層８６Ｃは、上側から順に、第１光学フィルタ層８７、パッシベーション層８２ａ、および第２光学フィルタ層８８が積層されて構成されている。なお、第１光学フィルタ層８７と第２光学フィルタ層８８との間のパッシベーション層８２ａは、省略することも可能である。
　第１光学フィルタ層８７は、染料または顔料色素を含有した着色剤含有組成物から成ることが好ましい。第１光学フィルタ層８７は、第１フィルタ８７ａ、第２フィルタ８７ｂ、および第３フィルタ８７ｃを有している。これら第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、例えば有機カラーフィルタであり、それぞれ撮像領域５２内の画素２１ａ～２１ｃに対応するように配置されている。
　第２光学フィルタ層８８は、導電材料から成ることが好ましい。第２光学フィルタ層８８は、第１フィルタ８８ａ、第２フィルタ８８ｂ、および第３フィルタ８８ｃを有している。これら第１フィルタ８８ａ～第３フィルタ８８ｃは、上述の第１フィルタ８６ａ～第３フィルタ８６ｃと同様のものである。
　すなわち、図６の（ａ）～（ｄ）、図９の（ａ）～（ｄ）、および図１０の（ａ）～（ｂ）にそれぞれ示される分光特性は、本実施形態の第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃ、および、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａ～第３フィルタ８８ｃによって実現されてよい。具体的には、以下の（１）～（１０）の構成の通り、各分光特性が実現されてよい。
　（１）図６の（ａ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過する。第２フィルタ８７ｂは青色光を透過する青色カラーフィルタであり、第３フィルタ８７ｃは緑色光を透過する緑色カラーフィルタである。
　そして、第１フィルタ８８ａは、膜厚１５０ｎｍのＡｌに、穴径２２５ｎｍ、周期５５０ｎｍのパターンが形成されたものである（図３を参照）。
　また、第２フィルタ８８ｂは、「膜厚４０ｎｍのＡｌ／膜厚１００ｎｍのＳｉＮ／膜厚４０ｎｍのＡｌ」から成るＭＩＭ層に、線幅１２６ｎｍ、スペース幅１５４ｎｍのパターンが形成されたものである（図１４を参照）。
　また、第３フィルタ８８ｃは、「膜厚４０ｎｍのＡｌ／膜厚１００ｎｍのＳｉＮ／膜厚４０ｎｍのＡｌ」から成るＭＩＭ層に、線幅１２６ｎｍ、スペース幅１５４ｎｍのパターンが形成されたものである。
　（２）図６の（ｂ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは赤色光を透過する赤色カラーフィルタであり、第２フィルタ８７ｂは青色光を透過する青色カラーフィルタであり、第３フィルタ８７ｃは緑色光を透過する緑色カラーフィルタである。
　また、図６の（ｂ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａおよび第２フィルタ８８ｂは、設けられなくてよい。ここで、第３フィルタ８８ｃは、「膜厚４０ｎｍのＡｌ／膜厚１００ｎｍのＳｉＮ／膜厚４０ｎｍのＡｌ」から成るＭＩＭ層に、線幅１２６ｎｍ、スペース幅１５４ｎｍのパターンが形成されたものである。
　（３）図６の（ｃ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第２フィルタ８７ｂは、設けられなくともよい。また、第１フィルタ８７ａおよび第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過する。第３フィルタ８７ｃは緑色光を透過する緑色カラーフィルタである。
　そして、第１フィルタ８８ａは、膜厚１５０ｎｍのＡｌに、穴径２２５ｎｍ、周期５５０ｎｍのパターンが形成されたものである。また、第２フィルタ８８ｂは、膜厚１５０ｎｍのＡｌに、穴径１４０ｎｍ、周期２８０ｎｍのパターンが形成されたものである。
　また、第３フィルタ８８ｃは、「膜厚４０ｎｍのＡｌ／膜厚１００ｎｍのＳｉＮ／膜厚４０ｎｍのＡｌ」から成るＭＩＭ層に、線幅１２６ｎｍ、スペース幅１５４ｎｍのパターンが形成されたものである。
　（４）図６の（ｄ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第２フィルタ８７ｂは、設けられなくともよい。また、第１フィルタ８７ａおよび第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは赤色光を透過する赤色カラーフィルタである。また、第３フィルタ８７ｃは、緑色光を透過する緑色カラーフィルタと、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する有機カラーフィルタとを組み合わせたものである。
　また、図６の（ｄ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａは、設けられなくてよい。ここで、第２フィルタ８８ｂは、膜厚１５０ｎｍのＡｌに、穴径１４０ｎｍ、周期２８０ｎｍのパターンが形成されたものである。
　また、第３フィルタ８８ｃは、「膜厚４０ｎｍのＡｌ／膜厚１００ｎｍのＳｉＮ／膜厚４０ｎｍのＡｌ」から成るＭＩＭ層に、線幅１２６ｎｍ、スペース幅１５４ｎｍのパターンが形成されたものである。
　（５）図９の（ａ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過する。第２フィルタ８７ｂは青色光を透過する青色カラーフィルタである。また、第３フィルタ８７ｃは、緑色光を透過する緑色カラーフィルタと、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する有機カラーフィルタとを組み合わせたものである。
　また、図９の（ａ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第２フィルタ８８ｂおよび第３フィルタ８８ｃは、設けられなくてよい。ここで、第１フィルタ８８ａは、膜厚１５０ｎｍのＡｌに、穴径２２５ｎｍ、周期５５０ｎｍのパターンが形成されたものである。
　（６）図９の（ｂ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは赤色光を透過する赤色カラーフィルタであり、第２フィルタ８７ｂは青色光を透過する青色カラーフィルタである。また、第３フィルタ８７ｃは、緑色光を透過する緑色カラーフィルタと、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する有機カラーフィルタとを組み合わせたものである。
　なお、図９の（ｂ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａ～第３フィルタ８８ｃは、設けられなくてよい。
　（７）図９の（ｃ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過する。第２フィルタ８７ｂは青色光を透過する青色カラーフィルタである。また、第３フィルタ８７ｃは、緑色光を透過する緑色カラーフィルタと、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する有機カラーフィルタとを組み合わせたものである。
　また、図９の（ｃ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第２フィルタ８８ｂおよび第３フィルタ８８ｃは、設けられなくてよい。ここで、第１フィルタ８８ａは、膜厚１５０ｎｍのＡｌに、穴径２２５ｎｍ、周期５５０ｎｍのパターンが形成されたものである。
　（８）図９の（ｄ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは赤色光を透過する赤色カラーフィルタであり、第２フィルタ８７ｂは青色光を透過する青色カラーフィルタである。また、第３フィルタ８７ｃは、緑色光を透過する緑色カラーフィルタと、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する有機カラーフィルタとを組み合わせたものである。
　なお、図９の（ｄ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａ～第３フィルタ８８ｃは、設けられなくてよい。
　（９）図１０の（ａ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第１フィルタ８７ａ～第３フィルタ８７ｃは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過し、第２フィルタ８７ｂは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過し、第３フィルタ８７ｃは、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する。
　なお、図１０の（ａ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａ～第３フィルタ８８ｃは、設けられなくてよい。
　（１０）図１０の（ｂ）の分光特性を実現する場合には、第１光学フィルタ層８７の第３フィルタ８７ｃは、設けられなくともよい。また、第１フィルタ８７ａおよび第２フィルタ８７ｂは、いずれも有機カラーフィルタであってよい。第１フィルタ８７ａは約７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する近赤外光を透過し、第２フィルタ８７ｃは、約９００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を透過する。
　なお、図１０の（ｂ）の分光特性を実現する場合には、第２光学フィルタ層８８の第１フィルタ８８ａ～第３フィルタ８８ｃは、設けられなくてよい。
　〔実施形態９〕
　本発明の他の実施形態について、図１７および図１８に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、光学フィルタの分光特性について説明する。図１７は、本発明の一態様に係る光学フィルタが有する分光特性を示す図である。具体的には、図１７は、図６の（ａ）の光学フィルタの分光特性の一例を示す図である。
　一方、図１８は、有機カラーフィルタを用いた従来型の固体撮像素子における１画素の感度曲線を示す図である。図１８の場合には、シリコンを主成分とする受光素子上のそれぞれにおいて、主な透過波長が赤、緑、青に対応している。
　図１８に示すように、従来型の固体撮像素子では、波長が約８２０ｎｍ以上の光に対して、赤、緑、および青の各色に対応するいずれの固体撮像素子も同じ受光感度を示している。このことから、従来の有機カラーフィルタでは、本発明の一態様に係る光学フィルタに要求される分光特性を満たすことができないことが理解される。
　一方、図１７には、（ｉ）本発明の一態様に係る光学フィルタ（導電体部材を用いた光学フィルタ）の分光特性の例、および、（ｉｉ）当該光学フィルタを有機カラーフィルタと組み合わせた場合の第１フィルタから第３フィルタのそれぞれの分光特性が示されている。
　図１７に示された光学フィルタの分光特性において、（ｉ）第１フィルタは赤色領域Ｒおよび第１赤外線領域ＩＲ１を、（ｉｉ）第２フィルタは青色領域Ｂおよび第２赤外線領域ＩＲ２を、（ｉｉｉ）第３フィルタは緑色領域Ｇおよび第３赤外線領域ＩＲ３を、それぞれ透過させる。
　図１７において、導電体部材を用いた光学フィルタ単体の透過スペクトルは、実線および破線の双方によって示したものである。しかしながら、上述の図１６のように、有機カラーフィルタ（第１光学フィルタ層８７）および導電体部材を用いた光学フィルタ（第２光学フィルタ層８８）を設けた場合には、破線によって示した波長範囲の光は、導電体部材を用いた光学フィルタの上部に配置された有機カラーフィルタにより遮光される。このため、導電体部材を用いた光学フィルタは、実線によって示された波長範囲の光のみを透過する。
　導電体部材を用いた光学フィルタの周期構造では、膜厚４０ｎｍのＡｌ膜によって膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜を挟んだ金属／誘電体／金属層が、ライン＆スペースのパターンとして形成されている。なお、光学フィルタを被覆する材料はＳｉＯ２である。
　また、当該光学フィルタにおいて、第１光線から第３光線までのそれぞれを分光するためのライン＆スペースのパターンは、以下の（構成Ｃ）の通りである。
　（構成Ｃ）
・第１光線に対しては、周期４００ｎｍ、平均スリット幅２００ｎｍのパターンが設けられている。
・第２光線に対しては、周期２８０ｎｍ、平均スリット幅１５０ｎｍのパターンが設けられている。
・第３光線に対しては、周期４２０ｎｍ、平均スリット幅１１０ｎｍのパターンが設けられている。
　なお、本実施形態の光学フィルタの製造方法は、例えば次の通りである。はじめに、実施形態５または７と同様にして、導電体部材を用いた光学フィルタを形成する。続いて、光学フィルタ被覆材料を化学的または物理的平坦化手法によって平坦化する。続いて、パッシベーション層を成膜した後に、有機カラーフィルタを塗布する。そして、光リソグラフィまたはエッチングによってパターニングを行う。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る光検出装置（撮像部１）は、少なくとも１つの光学フィルタ（２）と、上記光学フィルタを透過した光を受光する光センサ（３）とを備える光検出装置であって、上記光学フィルタの少なくとも１つは、所定の波長域の光を選択的に透過させる周期構造を有している。
　上述の構成によれば、周期構造の周期を設定することにより光学フィルタを透過する光の波長を決定することができ、所望の波長域の光（例えば、赤外線）を光センサで選択的に受光することができる。
　このように選択的に受光した光を用いて画像を生成することにより、低照度環境、極低照度環境およびゼロルクス環境における被写体のカラー撮影を可能にすることができる。
　本発明の態様２に係る光検出装置は、上記態様１において、透過波長域が互いに異なる複数の上記光学フィルタと、上記複数の光学フィルタのそれぞれを透過した光を受光する複数の上記光センサとを備えていることが好ましい。
　上述の構成によれば、透過波長域が互いに異なる複数の光学フィルタを透過した光を受光することにより、各光学フィルタを透過した光による光学像を示す画像を複数生成することができる。これらの画像を組み合わせることにより、明環境下で撮像した画像の色に近似した色のカラー画像を生成できる。
　本発明の態様３に係る光検出装置は、上記態様２において、上記複数の光学フィルタの少なくとも１つは、所定の波長域の赤外線を選択的に透過させる周期構造を有していることが好ましい。
　上述の構成によれば、所定の波長域の赤外線を受光することができ、当該赤外線による光学像を示す画像を生成できる。
　本発明の態様４に係る光検出装置は、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、上記周期構造は、周期的に形成された複数の開口部を含んでいることが好ましい。
　上述の構成によれば、周期構造の少なくとも一部を、周期的に形成された複数の開口部によって形成することができ、周期構造を容易に形成できる。
　本発明の態様５に係る光検出装置は、上記態様１から４のいずれか１つにおいて、上記周期構造の周期（Ｐ）は、上記光学フィルタを透過することが望まれる光の最大波長と同じかそれより短く設定されていることが好ましい、
　上述の構成によれば、サブ波長構造を有する光学フィルタを実現することができる。
　本発明の態様６に係る光検出装置は、上記態様２または３において、上記複数の光学フィルタは、所定の赤外線波長領域を３分割することによって規定される３つの異なる波長領域の赤外線をそれぞれ選択的に透過させる少なくとも３つの光学フィルタ（第１フィルタ８６ａ、第２フィルタ８６ｂ、第３フィルタ８６ｃ）を含んでいることが好ましい。
　上述の構成によれば、所定の赤外線波長領域を３分割することによって規定される３つの異なる波長領域の赤外線による３種類の光学像を得ることができ、ゼロルクス環境等における被写体のカラー画像の色彩を、明環境下におけるカラー画像の色彩に近づけることができる。
　本発明の態様７に係る光検出装置は、上記態様１から５のいずれかにおいて、上記光学フィルタは、少なくとも一部に導電体部材を含むことが好ましい。
　上述の構成によれば、良好な波長選択性を得ることができる。
　本発明の態様８に係る光検出装置は、上記態様１から７のいずれかにおいて、上記光学フィルタは、少なくとも一部に有機部材を含み、上記有機部材は、着色剤を含むことが好ましい。
　本発明の態様９に係る撮像装置（撮像部１）は、上記態様１から８のいずれか１つに係る光検出装置を備えていることが好ましい。
　上述の構成によれば、本発明の一態様に係る光検出装置を備えた撮像装置を実現することができる。
　本発明の態様１０に係る撮像装置は、上記態様９において、上記光学フィルタがアレイ状に配置された光学フィルタアレイ（複合光学フィルタアレイ８ａ）と、上記光学フィルタアレイを透過した光を受光する、複数の光センサを有する光センサアレイ（６）とを備えている。
　上述の構成によれば、アレイ上の光学フィルタおよび光センサを備えた撮像装置を実現することができる。
　上述の構成によれば、
　〔本発明の別の表現〕
　なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
　すなわち、本発明の一態様に係る光検出装置は、光学フィルタと前記光学フィルタを透過した光を受光する光センサとを備え、前記光学フィルタは周期構造を有することを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る光検出装置は、透過波長域が異なる複数の光学フィルタと、前記複数の光学フィルタのそれぞれを透過した光を受光する複数の光センサとを備え、前記複数の光学フィルタの少なくとも一つは、周期構造を有する導電体部材から成り、少なくとも所定の波長域の赤外線を透過させる。
　また、本発明の一態様に係る光検出装置において、前記周期構造は、開口部が前記光学フィルタを透過する光の最大波長より短い周期で配置されることにより成る。
　また、本発明の一態様に係る光検出装置において、所定の赤外線波長領域を３分割し、波長が短い側から順に、第１赤外線波長域、第２赤外線波長域、第３赤外線波長域とし、前記複数の光学フィルタは、少なくとも前記第１赤外線波長域の光を透過させる第１光学フィルタと、前記第２赤外線波長域の光を透過させる第２光学フィルタと、前記第３赤外線波長域の光を透過させる第３光学フィルタとを含む。
　また、本発明の一態様に係る光検出装置において、前記光学フィルタは、前記導電体部材に加えて、有機部材を備え、前記有機部材は、染料または顔料色素などを含有した着色剤含有部材からなる。
　また、本発明の一態様に係る固体撮像装置は、複数の複合光学フィルタを有する複合光学フィルタアレイと、複数の光センサを有する光センサアレイとを備え、前記複数の複合光学フィルタのそれぞれは、透過波長域の異なる複数の光学フィルタを備え、前記複数の光学フィルタのそれぞれは、周期構造を有する導電体部材から成り、少なくとも所定の波長域の赤外線を透過させる。
　また、本発明の一態様に係る固体撮像装置において、前記周期構造は、開口部が前記光学フィルタを透過する光の最大波長より短い周期で配置されることにより成る。
　また、本発明の一態様に係る固体撮像装置において、所定の赤外線波長領域を３分割し、波長が短い側から順に、第１赤外線波長域、第２赤外線波長域、第３赤外線波長域とし、前記光学フィルタは、少なくとも前記第１赤外線波長域の光を透過させる第１光学フィルタと、前記第２赤外線波長域の光を透過させる第２光学フィルタと、前記第３赤外線波長域の光を透過させる第３光学フィルタとを含む。
　以上の通り、光学フィルタに周期構造を有し、この光学フィルタに入射した光の特定波長のみを透過し、上記画素部を経た検出光を検出部により検出する光検出装置において、光学フィルタは、特定波長を透過可能な構成とすると共に、画素部は、光学フィルタの透過光に対応して、各波長の検出光の光強度を測定可能な構成としている。本発明の一態様に係る光検出装置は、以上の通り数々の特徴を有し、産業上の利用可能性が大である。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　本発明の光検出装置は、被写体を撮像するための光検出装置および撮像装置に利用することができる。
　１　撮像部（光検出装置，撮像装置）
　２，２ａ～２ｄ，８６Ａ　光学フィルタ
　３，３ａ～３ｄ　光センサ
　６，６ａ　光センサアレイ
　８ａ　複合光学フィルタアレイ（光学フィルタアレイ）
　１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ　撮像素子（撮像部）
　８６ａ　第１フィルタ（光学フィルタ）
　８６ｂ　第２フィルタ（光学フィルタ）
　８６ｃ　第３フィルタ（光学フィルタ）
　８３ａ～８３ｃ　遮光膜（光学フィルタ）
　λ１～λ３　光学フィルタ
　Ｐ　周期

Claims (10)

  1. 　少なくとも１つの光学フィルタと、
    　上記光学フィルタを透過した光を受光する光センサとを備える光検出装置であって、
    　上記光学フィルタの少なくとも１つは、所定の波長域の光を選択的に透過させる周期構造を有することを特徴とする光検出装置。
  2. 　透過波長域が互いに異なる複数の上記光学フィルタと、
    　上記複数の光学フィルタのそれぞれを透過した光を受光する複数の上記光センサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　上記複数の光学フィルタの少なくとも１つは、所定の波長域の赤外線を選択的に透過させる周期構造を有していることを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
  4. 　上記周期構造は、周期的に形成された複数の開口部を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光検出装置。
  5. 　上記周期構造の周期は、上記光学フィルタを透過することが望まれる光の最大波長と同じかそれより短く設定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光検出装置。
  6. 　上記複数の光学フィルタは、所定の赤外線波長領域を３分割することによって規定される３つの異なる波長領域の赤外線をそれぞれ選択的に透過させる少なくとも３つの光学フィルタを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の光検出装置。
  7. 　上記光学フィルタは、少なくとも一部に導電体部材を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光検出装置。
  8. 　上記光学フィルタは、少なくとも一部に有機部材を含み、
    　上記有機部材は、着色剤を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光検出装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の光検出装置を備えることを特徴とする撮像装置。
  10. 　上記光学フィルタがアレイ状に配置された光学フィルタアレイと、
    　上記光学フィルタアレイを透過した光を受光する、複数の光センサを有する光センサアレイとを備えることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
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