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OPTICAL ELEMENT, IMAGE PICK-UP DEVICE INCLUDING THE SAME, AND MANUFACTURING METHOD OF OPTICAL ELEMENT AND IMAGE PICK-UP DEVICE UPDATE_EN

Patent code P180014820
File No. S2016-0858-N0
Posted date Feb 27, 2018
Application number P2016-126742
Publication number P2018-004694A
Date of filing Jun 27, 2016
Date of publication of application Jan 11, 2018
Inventor
  • (In Japanese)小野 篤史
  • (In Japanese)香川 景一郎
  • (In Japanese)川人 祥二
  • (In Japanese)安富 啓太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title OPTICAL ELEMENT, IMAGE PICK-UP DEVICE INCLUDING THE SAME, AND MANUFACTURING METHOD OF OPTICAL ELEMENT AND IMAGE PICK-UP DEVICE UPDATE_EN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element having high transmission wavelength selectivity and capable of being effectively manufactured.
SOLUTION: A thin film filer has a metallic thin film 13. The metallic thin film 13 comprises: a surface structure 13a including concave surfaces 19a and convex surfaces 21a which are formed on one surface along one direction along the surface alternately and periodically in a period Pa; a back structure 23a including concave surfaces 27a and convex surfaces 25a formed on the other surface 15 along the one direction alternately and periodically in the period Pa; and an open hole 17a penetrating the other surface 15 from the one surface. The concave surface 19a of the surface structure 13a and the convex surface 25a of the back structure 23a are formed so as to be aligned with each other in a position along the other surface of the metallic thin film 13. The convex surface 21a of the surface structure 13a and the concave surface 27a of the back structure 23a are formed so as to be aligned with each other in a position along the other surface of the metallic thin film 13.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016126742thum.jpg
State of application right Published
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