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光学素子、それを含む撮像素子、光学素子の製造方法、及び撮像素子の製造方法 UPDATE

国内特許コード P180014820
整理番号 S2016-0858-N0
掲載日 2018年2月27日
出願番号 特願2016-126742
公開番号 特開2018-004694
出願日 平成28年6月27日(2016.6.27)
公開日 平成30年1月11日(2018.1.11)
発明者
  • 小野 篤史
  • 香川 景一郎
  • 川人 祥二
  • 安富 啓太
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 光学素子、それを含む撮像素子、光学素子の製造方法、及び撮像素子の製造方法 UPDATE
発明の概要 【課題】高い透過波長選択性を有し、かつ効率的に製造することが可能な光学素子を提供する。
【解決手段】薄膜フィルタは、金属薄膜13を備え、金属薄膜13は、一方の面上においてその面に沿った一方向に沿って交互に周期Paで周期的に形成された凹面19a及び凸面21aを含む表面構造13aと、他方の面15上において一方向に沿って交互に周期Paで周期的に形成された凹面27a及び凸面25aを含む裏面構造23aと、一方の面から他方の面15に貫通する貫通孔17aと、を有し、表面構造13aの凹面19aと裏面構造23aの凸面25aとは、金属薄膜13の一方の面に沿った位置が揃うように形成されており、表面構造13aの凸面21aと裏面構造23aの凹面27aとは、金属薄膜13の一方の面に沿った位置が揃うように形成されている。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


従来から表面プラズモン共鳴を利用したフィルタ等の光学素子が開発されている。例えば、金属薄膜にナノスケールの微細な貫通孔を配列して形成した構造を有するフィルタ(下記非特許文献1参照)、及びこのような構造のフィルタを実装したイメージセンサ(下記非特許文献2参照)が知られている。上記構造のフィルタでは、貫通孔の直径及び配列周期を制御することにより特定の波長域の光に対する透過波長の選択性を示す。



その他の構造のフィルタとして、金属膜の片面に周期的に形成された同心円状の凹凸構造と、その凹凸構造の中心に設けられた微小孔とを有するものが考案されている(下記特許文献1)。さらに、光の透過効率を上げるための構成として、金属膜の両面に同一周期で周期的に形成された同心円状の凹凸構造を有するフィルタも知られている(下記非特許文献3)。このような構造のフィルタも、凹凸構造の周期が制御されることで透過波長の選択性を示す。

産業上の利用分野


本発明の一形態は、光学素子及びそれを含む撮像素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属製の膜状部材を備え、
前記膜状部材は、一方の面上において前記一方の面に沿った一方向に沿って交互に第1の周期で周期的に形成された凹面及び凸面を含む第1の表面構造と、他方の面上において前記一方向に沿って交互に第1の周期で周期的に形成された凹面及び凸面を含む第1の裏面構造と、前記一方の面から前記他方の面に貫通する貫通部と、を有し、
前記第1の表面構造の凹面と前記第1の裏面構造の凸面とは、前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃うように形成されており、前記第1の表面構造の凸面と前記第1の裏面構造の凹面とは、前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃うように形成されている、
光学素子。

【請求項2】
前記第1の表面構造の凹面及び凸面は、前記一方の面上で環状に形成されており、
前記第1の裏面構造の凹面及び凸面は、前記他方の面上で環状に形成されている、
請求項1記載の光学素子。

【請求項3】
前記第1の表面構造の凹面及び凸面は、前記一方の面上で円環状に形成されており、
前記第1の裏面構造の凹面及び凸面は、前記他方の面上で円環状に形成されている、
請求項2記載の光学素子。

【請求項4】
前記第1の表面構造の凹面及び凸面は、前記一方の面上で前記一方の面に沿った一方向に交差する他方向に沿って交互に周期的に形成されており、
前記第1の裏面構造の凹面及び凸面は、前記他方の面上で前記一方の面に沿った一方向に交差する他方向に沿って交互に周期的に形成されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載の光学素子。

【請求項5】
前記膜状部材は、前記一方の面上のN個(Nは2以上の整数)に分割されたそれぞれの分割領域において前記一方の面に沿った方向に沿って交互に第1~第Nの周期で周期的に形成された凹面及び凸面を含む第1~第Nの表面構造と、前記他方の面上のN個に分割されたそれぞれの分割領域において前記一方の面に沿った方向に沿って交互に第1~第Nの周期で周期的に形成された凹面及び凸面を含む第1~第Nの裏面構造と、前記一方の面上のそれぞれの前記分割領域において前記一方の面から前記他方の面に貫通する第1~第Nの貫通部と、を有し、
前記第1~第Nの表面構造の凹面のそれぞれと前記第1~第Nの裏面構造の凸面のそれぞれとは、前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃うように形成されており、前記第1~第Nの表面構造の凸面のそれぞれと前記第1~第Nの裏面構造の凹面のそれぞれとは、前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃うように形成されている、
請求項1~4のいずれか1項に記載の光学素子。

【請求項6】
前記第1~第Nの表面構造のうちの隣接する表面構造は、前記一方の面上で互いに重なり合うように形成されており、
前記第1~第Nの裏面構造のうちの隣接する裏面構造は、前記他方の面上で互いに重なり合うように形成されている、
請求項5に記載の光学素子。

【請求項7】
受光素子が二次元的に配列された半導体基板と、
前記半導体基板上で前記受光素子に対向するように配置された請求項5に記載の光学素子と、
を備える撮像素子。

【請求項8】
受光素子が二次元的に配列された半導体基板と、
前記半導体基板上で前記受光素子に対向するように配置された請求項6に記載の光学素子と、
を備える撮像素子。

【請求項9】
基板部材の表面に前記表面に沿った一方向に沿って周期的に凹面を形成するステップと、
前記基板部材の前記表面に金属材料を成膜することによって、一方の面上において前記一方向に沿って交互に第1の周期で周期的に並んだ凹面及び凸面を含む第1の表面構造と、他方の面上において前記一方向に沿って交互に第1の周期で周期的に並んだ凹面及び凸面を含む第1の裏面構造と、を有する膜状部材を、前記第1の表面構造の凹面と前記第1の裏面構造の凸面との前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃い、かつ、前記第1の表面構造の凸面と前記第1の裏面構造の凹面との前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃うように形成するステップと、
前記膜状部材において、前記一方の面から前記他方の面に貫通する貫通部を形成するステップと、
を備える光学素子の製造方法。

【請求項10】
受光素子が内部に形成された半導体基板を用意するステップと、
前記半導体基板の表面に前記表面に沿った一方向に沿って周期的に凹面を形成するステップと、
前記半導体基板の前記表面に金属材料を成膜することによって、一方の面上において前記一方向に沿って交互に第1の周期で周期的に並んだ凹面及び凸面を含む第1の表面構造と、他方の面上において前記一方向に沿って交互に第1の周期で周期的に並んだ凹面及び凸面を含む第1の裏面構造と、を有する膜状部材を、前記第1の表面構造の凹面と前記第1の裏面構造の凸面との前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃い、かつ、前記第1の表面構造の凸面と前記第1の裏面構造の凹面との前記膜状部材の前記一方の面に沿った位置が揃うように形成するステップと、
前記膜状部材において、前記一方の面から前記他方の面に貫通する貫通部を形成するステップと、
を備える撮像素子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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