JP2010009025A - 光学フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板の表面上に複数の開口部を備えた遮光性の導電体層を配して構成され、第一の波長の光を選択的に透過せしめる光学フィルタであって、
前記開口の大きさは、第一の波長以下の大きさであり、
前記基板表面の面積に対する前記導電体層の面積の割合が、36%以上74%以下の範囲にあると共に、
前記導電体層に接して誘電体層を備え、
前記導電体層に入射する光により前記開口部に誘起される表面プラズモンにより前記第一の波長の透過率を極大値とさせることを特徴とする光学フィルタ。
【選択図】 図1
Description
前記基板表面の面積に対する前記導電体層の面積の割合が、35%以上75%以下の範囲にあると共に、前記導電体層に接して誘電体層を備え、
前記導電体層に入射する光により前記開口部に誘起される表面プラズモンにより前記第一の波長の透過率を極大値とさせることを特徴とする。
そしてこの開口を周期的に配列することで光学フィルタを構成している。図(a)のBB’断面を図(b)に示す。
さらに開口がアレイ状に配列している場合にも、FFが透過率に影響する。
さらに、金属薄膜表面上の表面プラズモンの励起条件と開口内部に存在する局在プラズモンの励起条件は異なるため、金属薄膜表面上の表面プラズモンが開口内部の局在プラズモンと結合する際にも必ず損失が生ずるのである。このこともまた、透過率低下の要因となる。
図2において、透過率201は、遮光部材としてAlを用い、1辺が180nmの正方形開口を周期350nmで正方格子状に設けた場合(FF=約74%)、
透過率202は1辺が220nmの正方形開口を同様に設けた場合(FF=60%)、
透過率203は1辺が280nmの正方形開口を同様に設けた場合(FF=36%)のグラフである。透過率204は1辺が300nmの正方形開口の場合(FF=約26%)、透過率205は1辺が156nmの正方形開口の場合である(FF=80%)。
図1(b)は本発明に係る第1の実施形態である光学フィルタの上面図であり、図1(a)はA−A´の断面図である。
図8は、上記の構造を用いて数値計算を行った結果を示すグラフである。このグラフは、透過強度の波長依存性を示すものである。
以下、金属薄膜構造体を構成するパラメータと光学特性の関係について説明する。
本実施形態では、ベイヤー配列となっているRGBフィルタについて説明する。
図10は、正方形開口の一部をなす開口が三角格子状に配列されている実施形態を示した図である。三角格子配列にした場合には、格子の単位ベクトル成分が直交していないため、正方格子状の配列と比較してフィルタの光学特性の入射光偏光に対する依存性や斜入射によるスペクトル変化を抑制できる。
本実施形態でも、第3の実施形態と同じく、複数の開口群が重複して配置されている例について説明する。
ここでは、RGBの透過フィルタの作製方法と光学特性について説明する。
本実施例ではベイヤー配列のRGBフィルタの作製方法と光学特性について説明する。
実施例3では積層フィルタの作製方法と光学特性について説明する。
120 金属薄膜構造体
121 界面
122 界面
123 界面対
124 界面群
125 開口部
130 誘電体層
140 第1の方向
141 長さ
145 周期
150 第2の方向
151 第2の長さ
155 周期
160 厚さ
Claims (16)
- 基板の表面上に複数の開口部を備えた遮光性の導電体層を配して構成され、第一の波長の光を選択的に透過せしめる光学フィルタであって、
前記開口の大きさは、第一の波長以下の大きさであり、
前記基板表面の面積に対する前記導電体層の面積の割合が、36%以上74%以下の範囲にあると共に、
前記導電体層に接して誘電体層を備え、
前記導電体層に入射する光により前記開口部に誘起される表面プラズモンにより前記第一の波長の透過率を極大値とさせることを特徴とする光学フィルタ。 - 前記第一の波長は可視域にあることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記開口の形状が円形、正多角形のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記導電体層の層厚は、可視域の光の波長以下の長さである請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記導電体層がAlもしくはAlを含む合金または化合物で構成されたことを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記基板は、誘電体からなることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記誘電体が二酸化ケイ素、二酸化チタン、窒化シリコンのいずれかで構成されることを特徴とする請求項6に記載の光学フィルタ。
- 前記開口の径が220nm以上270nm以下の範囲にあり、厚さは10nm以上200nm以下の範囲にあり、配列周期が310nm以上450nm以下の範囲にあって、透過スペクトルの極大値が波長600nm以上700nm以下の範囲に発現することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記開口の径が180nm以上220nm未満の範囲にあり、厚さは10nm以上200nm以下の範囲にあり、配列周期が250nm以上310nm以下の範囲にあって、透過スペクトルの極大値が波長500nm以上600nm未満の範囲に発現することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記開口の径が100nm以上180nm未満の範囲にあり、厚さは10nm以上200nm以下の範囲にあり、配列周期が170nm以上250nm以下の範囲にあって、透過スペクトルの極大値が波長400nm以上500nm未満の範囲に発現することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記基板の面内方向に、前記開口が配列する周期が複数あることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記導電体層が、前記基板上に複数配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 請求項1から12のいずれかに記載の光学フィルタを有することを特徴とする光検出素子。
- 請求項13に記載の光検出素子を有することを特徴とする撮像素子。
- 請求項14に記載の撮像素子を有することを特徴とするカメラ。
- 請求項1から13のいずれかに記載の光学フィルタを有することを特徴とする分光素子。
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