KR102553759B1 - 촬상 소자, 촬상 소자의 제조 방법, 금속 박막 필터, 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

일부 측면에 따르면, 촬상 장치로서, 광의 파장에 따라 입사광을 선택적으로 필터링하도록 구성된 필터층과, 상기 필터층에 의해 필터링된 광을 수광하고, 수광된 상기 광에 응답하여 전하를 생성하도록 구성된 광전 변환층을 포함하며, 상기 필터층은, 제1 두께를 갖고 또한 복수의 관통공이 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제1 화소에 대응하는 제1 필터 영역과, 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고 또한 복수의 관통공이 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제2 화소에 대응하는 제2 필터 영역을 포함하며, 상기 제1 필터 영역은 상기 제1 필터 영역에 입사한 광을 제1 피크 투과 파장으로 투과시키고, 상기 제2 필터 영역은 상기 제2 필터 영역에 입사한 광을 상기 제1 피크 투과 파장보다 큰 제2 피크 투과 파장으로 투과시키는 촬상 장치가 제공된다.

Description

촬상 소자, 촬상 소자의 제조 방법, 금속 박막 필터, 및 전자 기기
본 개시의 일 실시형태에 따른 기술(이하, 본 기술이라고도 칭함)은, 촬상 소자, 촬상 소자의 제조 방법, 금속 박막 필터, 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 좁은 파장대역의 광을 검출하는 경우에 사용하기 적합한 촬상 소자, 촬상 소자의 제조 방법, 금속 박막 필터, 및 전자 기기에 관한 것이다.
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 2016년 12월 13일에 출원된 일본 우선권 특허출원 JP2016-241253호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 참조에 의해 본원에 포함되어 있다.
종래, 플라스몬 필터를 사용하여, 소정의 좁은 파장대역(협대역)의 광(이하, 협대역광이라고도 칭함)을 검출하는 촬상 소자가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 제2010-165718호 공보
그러나, 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터에서는, 금속제의 박막에 형성되어 있는 홀 사이의 피치(이하, 홀 피치라 칭함)가 좁아짐에 따라, 투과하는 광의 파장대역(투과대역)이 단파장측으로 이동(shift)하고, 홀 피치가 넓어짐에 따라, 투과대역이 장파장측으로 이동한다.
한편, 홀 피치가 어느 정도 좁아져, 투과대역이 단파장인 어떤 영역에서는, 플라스몬 필터의 감도가 저하한다. 또한, 홀 피치가 넓어져, 투과대역이 장파장으로 될 수록, 플라스몬 필터의 분광 특성의 피크 파장 부근의 폭(이하, 피크폭이라 칭함), 및, 반값폭이 넓어진다. 그 결과, 협대역광의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 협대역광의 검출 정밀도를 향상시키도록 하는 것이다.
본 개시에 따르면, 촬상 장치로서, 광의 파장에 따라 입사광을 선택적으로 필터링하도록 구성된 필터층과, 상기 필터층에 의해 필터링된 광을 수광하고, 수광된 상기 광에 응답하여 전하를 생성하도록 구성된 광전 변환층을 포함하며, 상기 필터층은, 제1 두께를 갖고 또한 복수의 관통공이 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제1 화소에 대응하는 제1 필터 영역과, 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고 또한 복수의 관통공이 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제2 화소에 대응하는 제2 필터 영역을 포함하며, 상기 제1 필터 영역은 상기 제1 필터 영역에 입사한 광을 제1 피크 투과 파장으로 투과시키고, 상기 제2 필터 영역은 상기 제2 필터 영역에 입사한 광을 상기 제1 피크 투과 파장보다 큰 제2 피크 투과 파장으로 투과시키는 촬상 장치가 제공된다.
또한 본 개시에 따르면, 촬상 장치로서, 광의 파장에 따라 입사광을 선택적으로 필터링하도록 구성된 필터층과, 상기 필터층에 의해 필터링된 광을 수광하고, 수광된 상기 광에 응답하여 전하를 생성하도록 구성된 광전 변환층을 포함하고, 상기 필터층은, 제1 두께를 갖고 또한 도트 어레이가 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제1 화소에 대응하는 제1 필터 영역과, 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고 또한 도트 어레이가 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제2 화소에 대응하는 제2 필터 영역을 포함하며, 상기 제1 필터 영역은 상기 제1 필터 영역에 입사한 광을 제1 피크 흡수 파장으로 투과시키고, 상기 제2 필터 영역은 상기 제2 필터 영역에 입사한 광을 상기 제1 피크 흡수 파장보다 큰 제2 피크 흡수 파장으로 투과시키는 촬상 장치가 제공된다.
본 기술의 제1 측면, 제4 측면, 또는 제5 측면에 의하면, 좁은 파장대역의 광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 기술의 제2 측면 또는 제3 측면에 의하면, 도체 박막의 막 두께가 화소에 따라 다른 금속 박막 필터를 형성할 수 있다. 그 결과, 좁은 파장대역의 광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니고, 본 개시 중에 기재되어 있는 어떤 효과이어도 된다.
[도 1] 본 기술을 적용한 촬상 장치의 일 실시형태를 나타내는 블록도이다.
[도 2] 촬상 소자의 회로의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 3] 촬상 소자의 제1 실시형태의 구성예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
[도 4] 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터의 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 5] 표면 플라스몬의 분산 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 6] 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터의 분광 특성의 제1 예를 나타내는 그래프이다.
[도 7] 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터의 분광 특성의 제2 예를 나타내는 그래프이다.
[도 8] 플라스몬 모드와 도파관 모드를 나타내는 그래프이다.
[도 9] 표면 플라스몬의 전반 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
[도 10] 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 11] 2층 구조를 갖는 플라스몬 필터의 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 12] 도 12A 및 도 12B는 도트 어레이 구조의 플라스몬 필터의 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 13] 도트 어레이 구조의 플라스몬 필터의 분광 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
[도 14] GMR을 사용한 플라스몬 필터의 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 15] GMR을 사용한 플라스몬 필터의 분광 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
[도 16] 촬상 소자의 제2 실시형태의 구성예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
[도 17] 촬상 장치의 플레어(flare)의 발생의 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 18] 촬상 장치의 플레어의 저감 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[도 19] 협대역 필터와 투과 필터의 분광 특성의 제1 예를 나타내는 그래프이다.
[도 20] 협대역 필터와 투과 필터의 분광 특성의 제2 예를 나타내는 그래프이다.
[도 21] 협대역 필터와 투과 필터의 분광 특성의 제3 예를 나타내는 그래프이다.
[도 22] 촬상 소자의 제3 실시형태의 구성예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
[도 23] 플라스몬 필터의 피치 및 두께와 분광 특성과의 관계의 제1 예를 나타내는 그래프이다.
[도 24] 플라스몬 필터의 피치 및 두께와 분광 특성과의 관계의 제2 예를 나타내는 그래프이다.
[도 25] 플라스몬 필터의 피치 및 두께와 분광 특성과의 관계의 제3 예를 나타내는 그래프이다.
[도 26] 플라스몬 필터의 피치 및 두께와 분광 특성과의 관계의 제4 예를 나타내는 그래프이다.
[도 27] 홀 피치에 맞추어 도체 박막의 막 두께를 조정한 플라스몬 필터의 제1 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
[도 28] 도 27의 플라스몬 필터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[도 29] 도 27의 플라스몬 필터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[도 30] 홀 피치에 맞추어 도체 박막의 막 두께를 조정한 플라스몬 필터의 제2 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
[도 31] 도 30의 플라스몬 필터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[도 32] 도 30의 플라스몬 필터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[도 33] 본 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성례의 개요를 나타내는 도면이다.
[도 34] 본 기술의 응용례를 나타내는 도면이다.
[도 35] 식품의 맛이나 선도를 검출하는 경우의 검출대역의 예를 나타내는 도면이다.
[도 36] 과일의 당도나 수분을 검출하는 경우의 검출대역의 예를 나타내는 도면이다.
[도 37] 플라스틱의 분별을 행하는 경우의 검출대역의 예를 나타내는 도면이다.
[도 38] 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 39] 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 40] 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 41] 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하, “실시형태”라고 칭한다)에 대해 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시형태
2. 제2 실시형태
3. 변형예
4. 응용례
<<1. 제1 실시형태>>
우선, 도 1 내지 도 22를 참조하여, 본 기술의 촬상 장치의 일 실시형태에 대해 설명한다.
<촬상 장치의 구성예>
도 1은, 본 기술을 적용한 전자 기기의 일종인 촬상 장치의 일 실시형태를 나타내는 블록도이다.
도 1의 촬상 장치(10)는, 예를 들면, 정지화상 및 동화상의 양방 모두를 촬상 가능한 디지털카메라로 이루어진다. 또한, 촬상 장치(10)는, 예를 들면, 색의 3원색 또는 등색 함수에 기초하는 종래의 R(빨강), G(초록), B(파랑), 또는 Y(노랑), M(마젠타), C(시안)의 3개의 파장대역(3 밴드)보다 많은 4 이상의 파장대역(4 밴드 이상)의 광(멀티 스펙트럼)을 검출 가능한 멀티 스펙트럼 카메라로 이루어진다.
촬상 장치(10)는, 광학계(11), 촬상 소자(12), 메모리(13), 신호 처리부(14), 출력부(15), 및 제어부(16)를 구비한다.
광학계(11)는, 예를 들면, 도시하지 않는 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 조리개 등을 구비하고, 외부로부터의 광을, 촬상 소자(12)에 입사시킨다. 또한, 광학계(11)에는, 필요에 따라 편광 필터 등의 각종의 필터가 설치된다.
촬상 소자(12)는, 예를 들면, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 이루어진다. 촬상 소자(12)는, 광학계(11)로부터의 입사광을 수광하고, 광전 변환을 행하여, 입사광에 대응하는 화상 데이터를 출력한다.
메모리(13)는, 촬상 소자(12)가 출력하는 화상 데이터를 일시적으로 기억한다.
신호 처리부(14)는, 메모리(13)에 기억된 화상 데이터를 사용한 신호 처리(예를 들면, 노이즈의 제거, 화이트 밸런스의 조정 등의 처리)를 행하여, 출력부(15)에 공급한다.
출력부(15)는, 신호 처리부(14)로부터의 화상 데이터를 출력한다. 예를 들면, 출력부(15)는, 액정 등으로 구성되는 디스플레이(도시하지 않음)를 갖고, 신호 처리부(14)로부터의 화상 데이터에 대응하는 스펙트럼(화상)을, 이른바 스루 화상(through image)으로서 표시한다. 예를 들면, 출력부(15)는, 반도체 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등의 기록 매체를 구동하는 드라이버(도시하지 않음)를 구비하고, 신호 처리부(14)로부터의 화상 데이터를 기록 매체에 기록한다. 예를 들면, 출력부(15)는, 도시하지 않은 외부의 장치와의 통신을 행하는 통신 인터페이스로서 기능하고, 신호 처리부(14)로부터의 화상 데이터를, 외부의 장치에 무선 또는 유선으로 송신한다.
제어부(16)는, 유저의 조작 등에 따라, 촬상 장치(10)의 각 부를 제어한다.
<촬상 소자의 회로의 구성예>
도 2는, 도 1의 촬상 소자(12)의 회로의 구성예를 나타내는 블록도이다.
촬상 소자(12)는, 화소 어레이(31), 행 주사 회로(32), PLL(Phase Locked Loop)(33), DAC(Digital Analog Converter)(34), 칼럼 ADC(Analog Digital Converter) 회로(35), 열 주사 회로(36), 및 센스 앰프(37)를 구비한다.
화소 어레이(31)에는, 복수의 화소(51)가 2차원으로 배열되어 있다.
화소(51)는, 행 주사 회로(32)에 접속되는 수평 신호선(H)과, 칼럼 ADC 회로(35)에 접속되는 수직 신호선(V)이 교차하는 점에 각각 배치되어 있고, 광전 변환을 행하는 포토 다이오드(61)와, 축적된 신호를 판독하기 위한 여러 종류의 트랜지스터를 구비한다. 즉, 화소(51)는, 도 2의 우측에 확대하여 도시한 것처럼, 포토 다이오드(61), 전송 트랜지스터(62), 플로팅 디퓨전(63), 증폭 트랜지스터(64), 선택 트랜지스터(65), 및 리셋 트랜지스터(66)를 구비한다.
포토 다이오드(61)에 축적된 전하는, 전송 트랜지스터(62)를 거쳐 플로팅 디퓨전(63)으로 전송된다. 플로팅 디퓨전(63)은, 증폭 트랜지스터(64)의 게이트에 접속되어 있다. 화소(51)가 신호의 판독 대상이 되면, 행 주사 회로(32)로부터 수평 신호선(H)을 거쳐 선택 트랜지스터(65)가 온으로 되고, 선택된 화소(51)의 신호는, 증폭 트랜지스터(64)가 소스 팔로워(Source Follower) 구동됨으로써, 포토 다이오드(61)에 축적된 전하의 축적 전하량에 대응하는 화소 신호로서, 수직 신호선(V)으로 읽어내진다. 또한, 화소 신호는 리셋 트랜지스터(66)를 온함으로써 리셋된다.
행 주사 회로(32)는, 화소 어레이(31)의 화소(51)의 구동(예를 들면, 전송, 선택, 리셋 등)을 행하기 위한 구동 신호를, 행마다 순차, 출력한다.
PLL(33)은, 외부로부터 공급되는 클럭 신호에 기초하여, 촬상 소자(12)의 각 부의 구동에 필요한 소정의 주파수의 클럭 신호를 생성하여 출력한다.
DAC(34)는, 소정의 전압치로부터 일정한 기울기로 전압이 강하한 후에 소정의 전압치로 되돌아오는 형상(대략 톱(saw) 형상)의 램프 신호를 생성하여 출력한다.
칼럼 ADC 회로(35)는, 비교기(71) 및 카운터(72)를, 화소 어레이(31)의 화소(51)의 열에 대응하는 개수만큼 갖고 있고, 화소(51)로부터 출력되는 화소 신호로부터, CDS(Correlated Double Sampling：상관 이중 샘플링) 동작에 의해 신호 레벨을 추출하여, 화소 데이터를 출력한다. 즉, 비교기(71)가, DAC(34)로부터 공급되는 램프 신호와, 화소(51)로부터 출력되는 화소 신호(휘도치)를 비교하여, 그 결과 얻어지는 비교 결과 신호를 카운터(72)에 공급한다. 그리고, 카운터(72)가, 비교기(71)로부터 출력되는 비교 결과 신호에 따라, 소정의 주파수의 카운터 클럭 신호를 카운트함으로써, 화소 신호가 A/D변환된다.
열 주사 회로(36)는, 칼럼 ADC 회로(35)의 카운터(72)에, 순차, 소정의 타이밍에서, 화소 데이터를 출력시키는 신호를 공급한다.
센스 앰프(37)는, 칼럼 ADC 회로(35)로부터 공급되는 화소 데이터를 증폭하여, 촬상 소자(12)의 외부로 출력한다.
<촬상 소자의 제1 실시형태>
도 3은, 도 1의 촬상 소자(12)의 제1 실시형태인 촬상 소자(12A)의 단면의 구성예를 모식적으로 나타내고 있다. 도 3에서는, 촬상 소자(12)의 화소(51-1) 내지 화소(51-4)의 4 화소 분의 단면이 나타내어져 있다. 또한, 이하, 화소(51-1) 내지 화소(51-4)를 각각 구별할 필요가 없는 경우, 단순히 화소(51)라 칭한다.
각 화소(51)에 있어서는, 위에서부터 차례대로, 온칩 마이크로 렌즈(101), 층간막(102), 협대역 필터층(103), 층간막(104), 광전 변환 소자층(105), 및, 신호 배선층(106)이 적층되어 있다. 즉, 촬상 소자(12)는, 광전 변환 소자층(105)이 신호 배선층(106)보다 광의 입사측에 배치된 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서로 이루어진다.
온칩 마이크로 렌즈(101)는, 각 화소(51)의 광전 변환 소자층(105)에 광을 집광하기 위한 광학 소자이다.
층간막(102) 및 층간막(104)은, SiO2 등의 유전체로 이루어진다. 후술하는 것처럼, 층간막(102) 및 층간막(104)의 유전율은, 가능한 한 낮은 편이 바람직하다.
협대역 필터층(103)에는, 소정의 좁은 파장대역(협대역)의 협대역광을 투과하는 광학 필터인 협대역 필터(NB)가 각 화소(51)에 설치되어 있다. 예를 들면, 알루미늄 등의 금속제의 박막을 사용한 금속 박막 필터의 일종으로, 표면 플라스몬을 이용한 플라스몬 필터가, 협대역 필터(NB)에 이용된다. 또한, 협대역 필터(NB)의 투과대역은, 화소(51)마다 설정된다. 협대역 필터(NB)의 투과대역의 종류(밴드 수)는 임의이며, 예를 들면, 4 이상으로 설정된다.
여기서, 협대역이란, 예를 들면, 색의 3 원색 혹은 등색 함수에 기초하는 종래의 R(빨강), G(초록), B(파랑), 또는, Y(노랑), M(마젠타), C(시안)의 컬러 필터의 투과대역보다 좁은 파장대역이다. 또한, 이하, 협대역 필터(NB)를 투과한 협대역광을 수광하는 화소를, 멀티 스펙트럼 화소 또는 MS 화소라 칭한다.
광전 변환 소자층(105)은, 예를 들면, 도 2의 포토 다이오드(61) 등을 구비하고, 협대역 필터층(103)(협대역 필터(NB))을 투과한 광(협대역광)을 수광하고, 수광한 광을 전하로 변환한다. 또한, 광전 변환 소자층(105)은, 각 화소(51) 사이가 소자 분리층에 의해 전기적으로 분리되도록 구성되어 있다.
신호 배선층(106)에는, 광전 변환 소자층(105)에 축적된 전하를 판독하기 위한 배선 등이 설치된다.
<플라스몬 필터에 대하여>
다음으로, 도 4 내지 도 15를 참조하여, 협대역 필터(NB)에 사용하는 것이 가능한 플라스몬 필터에 대해 설명한다.
도 4는, 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터(121A)의 구성예를 나타내고 있다.
플라스몬 필터(121A)는, 금속제의 박막(이하, 도체 박막이라 칭한다)(131A)에 홀(132A)이 허니컴 형상으로 배치된 플라스몬 공명체에 의해 구성되어 있다.
각 홀(132A)은 도체 박막(131A)을 관통하고 있고, 도파관으로서 작용한다. 일반적으로, 도파관에서는, 변의 길이나 직경 등의 형상에 의해 정해지는 차단 주파수 및 차단 파장이 존재하고, 그 이하의 주파수(그 이상의 파장)의 광은 전반하지 않는 성질이 있다. 홀(132A)의 차단 파장은, 주로 개구경(D1)에 의존하고, 개구경(D1)이 작을수록 차단 파장도 짧아진다. 또한, 개구경(D1)은 투과시키고 싶은 광의 파장보다 작은 값으로 설정된다.
한편, 광의 파장 이하의 짧은 주기로 홀(132A)이 주기적으로 형성되고 있는 도체 박막(131A)에 광이 입사하면, 홀(132A)의 차단 파장보다 긴 파장의 광을 투과하는 현상이 발생한다. 이 현상을 플라스몬의 이상 투과 현상이라고 한다. 이 현상은, 도체 박막(131A)과 도체 박막(131A)의 윗층인 층간막(102)의 경계에서 표면 플라스몬이 여기됨으로써 발생한다.
여기서, 도 5를 참조하여, 플라스몬의 이상 투과 현상(표면 플라스몬 공명)의 발생 조건에 대해 설명한다.
도 5는, 표면 플라스몬의 분산 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 각파수 벡터(k)를 나타내고, 세로축은 각주파수(ω)를 나타내고 있다. ωp는 도체 박막(131A)의 플라스마 주파수를 나타내고 있다. ωsp는 층간막(102)과 도체 박막(131A)의 경계면에서 표면 플라스마 주파수를 나타내고 있고, 아래 식(1)에 의해 나타낸다.
[수 1]
Figure 112019058125319-pct00001
εd는, 층간막(102)을 구성하는 유전체의 유전율을 나타내고 있다.
식 (1)에 의해, 표면 플라스마 주파수(ωsp)는, 플라스마 주파수(ωp)가 높아질수록 높아진다. 또한, 표면 플라스마 주파수(ωsp)는, 유전율(εd)이 작아질수록, 높아진다.
선(L1)은, 광의 분산 관계(라이트 라인)를 나타내며, 아래 식 (2)으로 나타내진다.
[수 2]
Figure 112019058125319-pct00002
c는, 광속을 나타내고 있다.
선(L2)은, 표면 플라스몬의 분산 관계를 나타내며, 아래 식(3)으로 나타내진다.
[수 3]
Figure 112019058125319-pct00003
εm은, 도체 박막(131A)의 유전율을 나타내고 있다.
선(L2)에 의해 나타내지는 표면 플라스몬의 분산 관계는, 각파수 벡터(k)가 작은 범위에서는, 선(L1)으로 나타내지는 라이트 라인에 점근(漸近)하고, 각파수 벡터(k)가 커짐에 따라, 표면 플라스마 주파수(ωsp) 에 점근한다.
또한, 다음 식 (4)가 성립될 때, 플라스몬의 이상 투과 현상이 발생한다.
[수 4]
Figure 112019058125319-pct00004
λ는, 입사광의 파장을 나타내고 있다. θ는, 입사광의 입사각을 나타내고 있다. Gx 및 Gy는, 아래 식 (5)로 나타내진다.
Figure 112019058125319-pct00005
a0는, 도체 박막(131A)의 홀(132A)로 이루어지는 홀 어레이 구조의 격자 정수를 나타내고 있다.
식 (4)의 좌변은, 표면 플라스몬의 각파수 벡터를 나타내고, 우변은, 도체 박막(131A)의 홀 어레이 주기의 각파수 벡터를 나타내고 있다. 따라서, 표면 플라스몬의 각파수 벡터와 도체 박막(131A)의 홀 어레이 주기의 각파수 벡터가 같아질 때, 플라스몬의 이상 투과 현상이 발생한다. 또한, 이 때의 λ의 값이, 플라스몬의 공명 파장(플라스몬 필터(121A)의 투과 파장)이 된다.
또한, 식 (4)의 좌변의 표면 플라스몬의 각파수 벡터는, 도체 박막(131A)의 유전율(εm) 및 층간막(102)의 유전율(εd)에 의해 결정된다. 한편, 우변의 홀 어레이 주기의 각파수 벡터는, 광의 입사각(θ), 및, 도체 박막(131A)의 인접하는 홀(132A) 사이의 피치(홀 피치)(P1)에 의해 결정된다. 따라서, 플라스몬의 공명 파장 및 공명 주파수는, 도체 박막(131A)의 유전율(εm), 층간막(102)의 유전율(εd), 광의 입사각(θ), 및, 홀 피치(P1)에 의해 정해진다. 또한, 광의 입사각이 0°인 경우, 플라스몬의 공명 파장 및 공명 주파수는, 도체 박막(131A)의 유전율(εm), 층간막(102)의 유전율(εd), 및, 홀 피치(P1)에 의해 정해진다.
따라서, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역(플라스몬의 공명 파장)은, 도체 박막(131A)의 재질 및 막 두께, 층간막(102)의 재질 및 막 두께, 홀 어레이의 패턴 주기(예를 들면, 홀(132A) 개구경(D1) 및 홀 피치(P1)) 등에 의해 변화한다. 특히, 도체 박막(131A) 및 층간막(102)의 재질 및 막 두께가 정해져 있는 경우, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역은, 홀 어레이의 패턴 주기, 특히 홀 피치(P1)에 의해 변화한다. 즉, 홀 피치(P1)가 좁아짐에 따라, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역은 단파장측으로 이동하고, 홀 피치(P1)가 넓어짐에 따라, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역은 장파장측으로 이동한다.
도 6은, 홀 피치(P1)를 변화시켰을 경우의 플라스몬 필터(121A)의 분광 특성의 예를 나타내는 그래프이다. 그래프에서, 가로축은 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 감도(단위는 임의 단위)를 나타내고 있다. 선(L11)은 홀 피치(P1)를 250㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고, 선(L12)은 홀 피치(P1)를 325㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내며, 선(L13)은 홀 피치(P1)를 500㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고 있다.
홀 피치(P1)를 250㎚로 설정했을 경우, 플라스몬 필터(121A)는, 주로 청색의 파장대역의 광을 투과한다. 홀 피치(P1)를 325㎚로 설정했을 경우, 플라스몬 필터(121A)는, 주로 녹색의 파장대역의 광을 투과한다. 홀 피치(P1)를 500㎚로 설정했을 경우, 플라스몬 필터(121A)는, 주로 적색의 파장대역의 광을 투과한다. 단, 홀 피치(P1)를 500㎚로 설정했을 경우, 플라스몬 필터(121A)는, 후술하는 도파관 모드에 의해, 적색보다 저파장의 대역의 광도 많이 투과한다.
도 7은, 홀 피치(P1)를 변화시켰을 경우의 플라스몬 필터(121A)의 분광 특성의 다른 예를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 감도(단위는 임의 단위)를 나타내고 있다. 이 예에서는, 홀 피치(P1)를 250㎚로부터 625㎚까지 25㎚씩 변화시켰을 경우의 16 종류의 플라스몬 필터(121A)의 분광 특성의 예를 나타내고 있다.
또한, 플라스몬 필터(121A)의 투과율은, 주로 홀(132A)의 개구경(D1)에 의해 결정된다. 개구경(D1)이 커질수록 투과율이 높아지는 한편, 혼색이 발생하기 쉬워진다. 일반적으로, 개구율이 홀 피치(P1)의 50% ~ 60%가 되도록 개구경(D1)을 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 것처럼, 플라스몬 필터(121A)의 각 홀(132A)은, 도파관으로서 작용한다. 따라서, 플라스몬 필터(121A)의 홀 어레이의 패턴에 따라서는, 분광 특성에 있어서, 표면 플라스몬 공명에 의해 투과되는 파장 성분(플라스몬 모드에서의 파장 성분)뿐만 아니라, 홀(132A)(도파관)을 투과하는 파장 성분(도파관 모드에서의 파장 성분)이 커지는 경우가 있다.
플라스몬 필터의 주어진 홀 피치(P1)에 있어서, 투과되는 파장에 대한 필터의 광 투과율을 최대화하기 위한 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위가 있다. 예를 들면, 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위는 홀 피치(P1) 크기의 20% 내지 80%이거나, 또는 홀 피치 크기의 30% 내지 70%이거나, 또는 홀 피치 크기의 40% 내지 60%이다.
예를 들면, 플라스몬 필터가 알루미늄으로 이루어진 경우, 350㎚의 홀 피치에 대한 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위는 100㎚ 내지 300㎚이며, 바람직한 두께는 200㎚이다. 550㎚ 홀 피치를 갖는 알루미늄 플라스몬 필터의 경우, 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위는 200㎚ 내지 400㎚이며, 바람직한 두께는 300㎚이다.
플라스몬 필터의 주어진 피크 투과 파장에 있어서, 투과되는 파장에 대한 필터의 광 투과율을 최대화하기 위한 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위가 있다. 예를 들면, 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위는 피크 투과 파장의 10% 내지 60%이거나, 또는 피크 투과 파장의 20% 내지 50%이거나, 또는 피크 투과 파장의 30% 내지 40%일 수 있다.
예를 들면, 플라스몬 필터가 알루미늄으로 이루어진 경우, 피크 투과 파장이 580㎚일 때 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위는 100㎚ 내지 300㎚이며, 바람직한 두께는 200㎚이다. 피크 투과 파장이 700㎚인 알루미늄 플라스몬 필터의 경우에는, 플라스몬 필터의 바람직한 두께 범위는 150㎚ 내지 350㎚이며, 바람직한 두께는 250㎚이다.
도 8은, 도 6의 선(L13)에 의해 나타내지는 분광 특성과 마찬가지로, 홀 피치(P1)를 500㎚로 설정했을 경우의 플라스몬 필터(121A)의 분광 특성을 나타내고 있다. 이 예에 있어서, 630㎚ 부근의 차단 파장보다 장파장측이 플라스몬 모드에서의 파장 성분이며, 차단 파장보다 단파장측이 도파관 모드에 있어서의 파장 성분이다.
상술한 것처럼, 차단 파장은, 주로 홀(132A)의 개구경(D1)에 의존하고, 개구경(D1)이 작을수록 차단 파장도 짧아진다. 그리고, 차단 파장과 플라스몬 모드에 있어서의 피크 파장 사이의 차를 보다 크게 할수록, 플라스몬 필터(121A)의 파장 분해능 특성이 향상된다.
또한, 상술한 것처럼, 도체 박막(131A)의 플라스마 주파수(ωp)가 높아질수록, 도체 박막(131A)의 표면 플라스마 주파수(ωsp)가 높아진다. 또한, 층간막(102)의 유전율(εd)이 작아질수록, 표면 플라스마 주파수(ωsp)가 높아진다. 그리고, 표면 플라스마 주파수(ωsp)가 높아질수록, 플라스몬의 공명 주파수를 보다 높게 설정할 수 있어, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역(플라스몬의 공명 파장)을 보다 짧은 파장대역으로 설정하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 보다 작은 플라스마 주파수(ωp)를 갖는 금속을 도체 박막(131A)에 사용하는 편이, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역을 보다 짧은 파장대역으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄, 은, 금 등이 적합하다. 다만, 투과대역을 적외광 등의 긴 파장대역으로 설정하는 경우에는, 구리 등도 사용하는 것이 가능하다.
또한, 유전율(εd)이 보다 작은 유전체를 층간막(102)에 사용하는 편이, 플라스몬 필터(121A)의 투과대역을 보다 짧은 파장대역으로 설정할 수 있다. 예를 들면, SiO2, Low-K 등이 매우 적합하다.
또한, 도 9는, 도체 박막(131A)에 알루미늄을 사용하고, 층간막(102)에 SiO2를 사용한 경우의 도체 박막(131A)과 층간막(102)의 계면에서의 표면 플라스몬의 전반 특성을 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 광의 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 전반 거리(단위는 ㎛)를 나타낸다. 또한, 선(L21)은, 계면 방향의 전반 특성을 나타내고, 선(L22)은, 층간막(102)의 깊이 방향(계면에 수직인 방향)의 전반 특성을 나타내며, 선(L23)은, 도체 박막(131A)의 깊이 방향(계면에 수직인 방향)의 전반 특성을 나타내고 있다.
표면 플라스몬의 깊이 방향의 전반 거리(ΛSPP(λ))는, 아래 식 (6)에 의해 나타내진다.
[수 5]
Figure 112019058125319-pct00006
KSPP는, 표면 플라스몬이 전반하는 물질의 흡수 계수를 나타낸다. εm(λ)은, 파장(λ)의 광에 대한 도체 박막(131A)의 유전율을 나타낸다. εd(λ)는, 파장(λ)의 광에 대한 층간막(102)의 유전율을 나타낸다.
따라서, 도 9에 도시한 것처럼, 파장 400㎚의 광에 대한 표면 플라스몬은, SiO2로 이루어진 층간막(102)의 표면으로부터 깊이 방향으로 약 100㎚까지 전반한다. 따라서, 층간막(102)의 두께를 100㎚ 이상으로 설정함으로써, 층간막(102)과 도체 박막(131A)의 계면에서의 표면 플라스몬에, 층간막(102)의 도체 박막(131A)과 반대측의 면에 적층된 물질의 영향이 미치는 것이 방지된다.
또한, 파장 400㎚의 광에 대한 표면 플라스몬은, 알루미늄으로 이루어진 도체 박막(131A)의 표면으로부터 깊이 방향으로 약 10㎚까지 전반된다. 따라서, 도체 박막(131A)의 두께를 10㎚ 이상으로 설정함으로써, 층간막(102)과 도체 박막(131A)의 계면에 있어서의 표면 플라스몬에, 층간막(104)의 영향이 미치는 것이 방지된다.
<플라스몬 필터의 그 밖의 예>
다음으로, 도 10 내지 도 15를 참조하여, 플라스몬 필터의 그 밖의 예에 대해 설명한다.
도 10A의 플라스몬 필터(121B)는, 도체 박막(131B)에 홀(132B)이 직교 행렬 형상으로 배치된 플라스몬 공명체에 의해 구성되어 있다. 플라스몬 필터(121B)에 있어서는, 예를 들면, 인접하는 홀(132B) 사이의 피치(P2)에 의해 투과대역이 변화한다.
또한, 플라스몬 공명체에서, 모든 홀이 도체 박막을 관통할 필요는 없고, 일부의 홀을 도체 박막을 관통하지 않는 비관통공으로 구성하여도, 플라스몬 공명체는 필터로서 기능한다.
예를 들면, 도 10B에는, 도체 박막(131C)에 관통공으로 이루어진 홀(132C), 및, 비관통공으로 이루어진 홀(132C')이 허니컴 형상으로 배치된 플라스몬 공명체에 의해 구성된 플라스몬 필터(121C)의 평면도 및 단면도(평면도에 있어서의 A-A'에서의 단면도)가 나타내어져 있다. 즉, 플라스몬 필터(121C)에는, 관통공으로 이루어진 홀(132C)과 비관통공으로 이루어진 홀(132C')이 주기적으로 배치되어 있다.
나아가, 플라스몬 필터로서는, 기본적으로 단층의 플라스몬 공명체가 사용되지만, 예를 들면, 2층의 플라스몬 공명체에 의해 구성될 수도 있다.
예를 들면, 도 11에 도시한 플라스몬 필터(121D)는, 2층의 플라스몬 필터(121D-1) 및 플라스몬 필터(121D-2)에 의해 구성되어 있다. 플라스몬 필터(121D-1) 및 플라스몬 필터(121D-2)는, 도 4의 플라스몬 필터(121A)를 구성하는 플라스몬 공명체와 마찬가지로, 홀이 허니컴 형상으로 배치된 구조로 되어 있다.
또한, 플라스몬 필터(121D-1)와 플라스몬 필터(121D-2)의 간격(D2)은, 투과대역의 피크 파장의 1/4 정도로 하는 것이 적합하다. 또한, 설계 자유도를 고려하면, 간격(D2)은, 투과대역의 피크 파장의 1/2 이하가 보다 적합하다.
또한, 플라스몬 필터(121D)와 같이, 플라스몬 필터(121D-1) 및 플라스몬 필터(121D-2)에 있어서 동일한 패턴으로 홀이 배치되도록 하는 것 이외에, 예를 들면, 2층의 플라스몬 공명체 구조에 있어서 서로 상사(相似)하는 패턴으로 홀이 배치되어 있어도 된다. 또한, 2층의 플라스몬 공명체 구조에 있어서, 홀 어레이 구조와 도트 어레이 구조(후술)가 반전하는 것 같은 패턴으로 홀과 도트가 배치되어 있어도 된다. 나아가, 플라스몬 필터(121D)는 2층 구조로 되어 있지만, 3층 이상의 다층화도 가능하다.
또한, 이상에서는, 홀 어레이 구조의 플라스몬 공명체에 의한 플라스몬 필터의 구성예를 나타냈지만, 플라스몬 필터로서, 도트 어레이 구조의 플라스몬 공명체를 채용해도 된다.
도 12를 참조하여, 도트 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터에 대해 설명한다.
도 12A의 플라스몬 필터(121A')는, 도 4의 플라스몬 필터(121A)의 플라스몬 공명체에 대해서 네거티브와 포지티브를 반전한 구조, 즉, 도트(133A)가 유전체층(134A)에 허니컴 형상으로 배치된 플라스몬 공명체에 의해 구성되어 있다. 각 도트(133A) 사이에는, 유전체층(134A)이 충전되어 있다.
플라스몬 필터(121A')는, 소정의 파장대역의 광을 흡수하기 때문에, 보색계의 필터로서 사용된다. 플라스몬 필터(121A')가 흡수하는 광의 파장대역(이하, 흡수대역이라 칭한다)은, 인접하는 도트(133A) 사이의 피치(이하, 도트 피치라 칭한다)(P3) 등에 의해 변화한다. 또한, 도트 피치(P3)에 맞춰서, 도트(133A)의 지름(D3)이 조정된다.
도 12B의 플라스몬 필터(121B')는, 도 10A의 플라스몬 필터(121B)의 플라스몬 공명체에 대해서 네거티브와 포지티브를 반전한 구조, 즉, 도트(133B)가 유전체층(134B)에 직교 행렬 형상으로 배치된 플라스몬 공명체 구조에 의해 구성되어 있다. 각 도트(133B) 사이에는, 유전체층(134B)이 충전되어 있다.
플라스몬 필터(121B')의 흡수대역은, 인접하는 도트(133B) 사이의 도트 피치(P4) 등에 의해 변화한다. 또한, 도트 피치(P4)에 맞춰서, 도트(133B)의 지름(D3)이 조정된다.
도 13은, 도 12A의 플라스몬 필터(121A')의 도트 피치(P3)를 변화시켰을 경우의 분광 특성의 예를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 투과율을 나타내고 있다. 선(L31)은, 도트 피치(P3)를 300㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고, 선(L32)은, 도트 피치(P3)를 400㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내며, 선(L33)은, 도트 피치(P3)를 500㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고 있다.
이 도면에 도시한 것처럼, 도트 피치(P3)가 좁아짐에 따라, 플라스몬 필터(121A')의 흡수대역은 단파장측으로 이동하고, 도트 피치(P3)가 넓어짐에 따라, 플라스몬 필터(121A')의 흡수대역은 장파장측으로 이동한다.
또한, 홀 어레이 구조 및 도트 어레이 구조 중 어느 구조를 갖는 플라스몬 필터에 있어서도, 홀 또는 도트의 평면 방향의 피치를 조정하는 것만으로, 투과대역 또는 흡수대역을 조정할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 리소그래피 공정에서 홀 또는 도트의 피치를 조정하는 것만으로, 화소마다 투과대역 또는 흡수대역을 개별적으로 설정하는 것이 가능하고, 보다 적은 공정으로 필터의 다색화가 가능하게 된다.
또한, 플라스몬 필터의 두께는, 유기 재료계의 컬러 필터와 거의 마찬가지인 약 100 내지 500㎚ 정도이며, 프로세스의 친화성이 우수하다.
또한, 협대역 필터(NB)에는, 도 14에 도시한 GMR(Guided Mode Resonant)을 사용한 플라스몬 필터(151)를 사용하는 것도 가능하다.
플라스몬 필터(151)에 있어서는, 위에서부터 순서대로, 도체층(161), SiO2 막(162), SiN 막(163), SiO2 기판(164)이 적층되어 있다. 도체층(161)은, 예를 들면, 도 3의 협대역 필터층(103)에 포함되고, SiO2 막(162), SiN 막(163), 및, SiO2 기판(164)은, 예를 들면, 도 3의 층간막(104)에 포함된다.
도체층(161)에는, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어진 직사각형의 도체 박막(161A)이, 소정의 피치(P5)로, 도체 박막(161A)의 장변측이 인접하도록 배열되어 있다. 또한, 피치(P5) 등에 의해 플라스몬 필터(151)의 투과대역이 변화한다.
도 15는, 피치(P5)를 변화시켰을 경우의 플라스몬 필터(151)의 분광 특성의 예를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 투과율을 나타내고 있다. 이 예에서는, 피치(P5)를 280㎚에서 480㎚까지 40㎚씩 6 종류로 변화시킴과 함께, 인접하는 도체 박막(161A) 사이의 슬릿의 폭을 피치(P5)의 1/4로 설정했을 경우의 분광 특성의 예를 나타내고 있다. 또한, 투과대역의 피크 파장이 가장 짧은 파형이, 피치(P5)를 280㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고, 피치(P5)가 넓어짐에 따라, 피크 파장이 길어지고 있다. 즉, 피치(P5)가 좁아짐에 따라, 플라스몬 필터(151)의 투과대역은 단파장측으로 이동하고, 피치(P5)가 넓어짐에 따라, 플라스몬 필터(151)의 투과대역은 장파장측으로 이동한다.
GMR을 사용한 플라스몬 필터(151)도, 상술한 홀 어레이 구조 및 도트 어레이 구조의 플라스몬 필터와 마찬가지로, 유기 재료계의 컬러 필터와 친화성이 좋다.
<촬상 소자의 제2 실시형태>
다음으로, 도 16 내지 도 21을 참조하여, 도 1의 촬상 소자(12)의 제2 실시형태에 대해 설명한다.
도 16은, 촬상 소자(12)의 제2 실시형태인 촬상 소자(12B)의 단면의 구성예를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도면 중에서, 도 3의 촬상 소자(12A)와 대응하는 부분에는, 같은 부호를 부여하고, 그 설명은 적절히 생략한다.
촬상 소자(12B)는, 촬상 소자(12A)와 비교하여, 온칩 마이크로 렌즈(101)와 층간막(102)의 사이에, 컬러 필터층(107)이 적층되어 있는 점이 다르다.
촬상 소자(12B)의 협대역 필터층(103)에 있어서는, 모든 화소(51)는 아니고, 일부의 화소(51)에만 협대역 필터(NB)가 설치되어 있다. 협대역 필터(NB)의 투과대역의 종류(밴드수)는 임의이며, 예를 들면, 1 이상으로 설정된다.
컬러 필터층(107)에는, 컬러 필터가 각 화소(51)에 설치된다. 예를 들면, 협대역 필터(NB)가 설치되지 않은 화소(51)에 있어서는, 일반적인 적색 필터(R), 녹색 필터(G), 및, 청색 필터(B)(도시하지 않음) 중 어느 것이 설치되어 있다. 이에 의해, 예를 들면, 적색 필터(R)가 설치된 R화소, 녹색 필터(G)가 설치된 G화소, 청색 필터가 설치된 B화소, 및, 협대역 필터(NB)가 설치된 MS 화소가, 화소 어레이(31)에 배열된다.
또한, 협대역 필터(NB)가 설치되어 있는 화소(51)에 있어서는, 컬러 필터층(107)에 투과 필터(P)가 설치된다. 투과 필터(P)는, 후술하는 것처럼, 같은 화소(51)의 협대역 필터(NB)의 투과대역을 포함하는 파장대역의 광을 투과하는 광학 필터(로우 패스 필터, 하이 패스 필터, 또는, 밴드 패스 필터)에 의해 구성된다.
또한, 컬러 필터층(107)에 설치되는 컬러 필터는, 유기 재료계 및 무기 재료계 중 어느 것이어도 된다.
유기 재료계의 컬러 필터에는, 예를 들면, 합성 수지 또는 천연 단백질을 이용한 염색 착색계, 및, 안료 색소 또는 염료 색소를 이용한 색소 함유계가 있다.
무기 재료계의 컬러 필터에는, 예를 들면, TiO2, ZnS, SiN, MgF2, SiO2, Low-k 등의 재료가 사용된다. 또한, 무기 재료계의 컬러 필터의 형성에는, 예를 들면, 증착, 스퍼터링, CVD(Chemical Vapor Deposition) 성막 등의 수법이 사용된다.
또한, 층간막(102)은, 도 9를 참조하여 상술한 것처럼, 층간막(102)과 협대역 필터층(103)의 계면에 있어서의 표면 플라스몬에, 컬러 필터층(107)의 영향이 미치는 것을 방지할 수 있는 막 두께로 설정된다.
여기서, 컬러 필터층(107)에 설치되는 투과 필터(P)에 의해, 플레어의 발생이 억제된다. 이 점에 대해, 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한다.
도 17은, 컬러 필터층(107)이 설치되지 않은 도 2의 촬상 소자(12A)를 사용한 촬상 장치(10)에 있어서의 플레어의 발생의 모습을 모식적으로 나타내고 있다.
이 예에서, 촬상 소자(12A)는, 반도체 칩(203)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 반도체 칩(203)은, 기판(213) 상에 실장되어, 주위가 시일 글라스(211) 및 수지(212)에 의해 덮여 있다. 또한, 도 1의 광학계(11)에 설치되어 있는 렌즈(201) 및 IR 컷 필터(202), 및 시일 글라스(211)를 투과한 광이, 촬상 소자(12A)에 입사한다.
여기서, 촬상 소자(12A)의 협대역 필터층(103)의 협대역 필터(NB)가 플라스몬 필터로 이루어지는 경우, 플라스몬 필터에는 금속제의 도체 박막이 형성되어 있다. 이 도체 박막은 반사율이 높기 때문에, 투과대역 이외의 파장의 광을 반사하기 쉽다. 그리고, 도체 박막에서 반사된 광의 일부가, 예를 들면, 도 17에 도시한 것처럼, 시일 글라스(211), IR 컷 필터(202), 또는 렌즈(201)에서 반사되어, 촬상 소자(12A)에 재입사한다. 이러한 재입사광에 의해 플레어가 발생한다. 특히 홀 어레이 구조를 사용하는 플라스몬 필터는, 개구율이 낮기 때문에, 플레어가 발생하기 쉽다.
이 반사광을 방지하기 위해서, 예를 들면, 도체 박막과는 다른 금속이나 유전율이 높은 재료로 이루어진 반사 방지막을 사용하는 것이 생각된다. 그러나, 플라스몬 필터는, 표면 플라스몬 공명을 이용하고 있어, 그러한 반사 방지막이 도체 박막의 표면에 접하면, 플라스몬 필터의 특성이 열화되거나 소망하는 특성을 얻기 힘들어질 가능성이 있다.
한편, 도 18은, 컬러 필터층(107)이 설치되어 있는 도 16의 촬상 소자(12B)를 사용한 촬상 장치(10)에 있어서의 플레어의 발생의 모습을 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도면 중에서, 도 17과 대응하는 부분에는, 같은 부호를 부여하고 있다.
도 18의 예는, 도 17의 예와 비교하여, 반도체 칩(203)을 대신하여 반도체 칩(221)이 설치되어 있는 점이 다르다. 반도체 칩(221)은, 반도체 칩(203)과 비교하여, 촬상 소자(12A)를 대신하여 촬상 소자(12B)가 설치되어 있는 점이 다르다.
상술한 것처럼, 촬상 소자(12B)에 있어서는, 협대역 필터(NB)보다 상방(광의 입사측)에 투과 필터(P)가 설치되어 있다. 따라서, 촬상 소자(12B)에 입사한 광은, 투과 필터(P)에 의해 소정의 파장대역이 차단된 후 협대역 필터(NB)에 입사하기 때문에, 협대역 필터(NB)에의 입사광의 광량이 억제된다. 그 결과, 협대역 필터(NB)(플라스몬 필터)의 도체 박막에 의한 반사광의 광량도 저감되기 때문에, 플레어가 저감된다.
도 19 내지 도 21은, 협대역 필터(NB)의 분광 특성과, 협대역 필터(NB)의 상방에 배치되는 투과 필터(P)의 분광 특성의 예를 나타내고 있다. 또한, 도 19 내지 도 21의 그래프의 가로축은 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 감도(단위는 임의 단위)를 나타내고 있다.
도 19의 선(L41)은, 협대역 필터(NB)의 분광 특성을 나타내고 있다. 이 협대역 필터(NB)의 분광 특성의 피크 파장은, 약 430㎚ 부근이다. 선(L42)은, 로우 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 선(L43)은, 하이 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 선(L44)은, 밴드 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 어느 투과 필터(P)의 감도이더라도, 협대역 필터(NB)의 분광 특성의 피크 파장을 포함하는 소정의 파장대역에 있어서, 협대역 필터(NB)의 감도를 상회하고 있다. 따라서, 어느 투과 필터(P)를 사용하더라도, 협대역 필터(NB)의 투과대역의 광을 거의 감쇠시키지 않고, 협대역 필터(NB)에 입사하는 입사광의 광량을 저감시킬 수 있다.
도 20의 선(L51)은, 협대역 필터(NB)의 분광 특성을 나타내고 있다. 이 협대역 필터(NB)의 분광 특성의 피크 파장은, 약 530㎚ 부근이다. 선(L52)은, 로우 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 선(L53)은, 하이 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 선(L54)은, 밴드 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 어느 투과 필터의 감도이더라도, 협대역 필터(NB)의 분광 특성의 피크 파장을 포함하는 소정의 파장대역에 있어서, 협대역 필터(NB)의 감도를 상회하고 있다. 따라서, 어느 투과 필터(P)를 사용하더라도, 협대역 필터(NB)의 투과대역의 광을 거의 감쇠시키지 않고, 협대역 필터(NB)에 입사하는 입사광의 광량을 저감시킬 수 있다.
도 21의 선(L61)은, 협대역 필터(NB)의 분광 특성을 나타내고 있다. 이 협대역 필터(NB)의 분광 특성의 플라스몬 모드에 있어서의 피크 파장은, 약 670㎚ 부근이다. 선(L62)은, 로우 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 선(L63)은, 하이 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 선(L64)은, 밴드 패스형의 투과 필터(P)의 분광 특성을 나타내고 있다. 어느 투과 필터(P)의 감도이더라도, 협대역 필터(NB)의 분광 특성의 차단 파장인 약 630㎚ 이상의 플라스몬 모드의 피크 파장을 포함하는 소정의 파장대역에 있어서, 협대역 필터(NB)의 감도를 상회하고 있다. 따라서, 어느 투과 필터(P)를 사용하더라도, 협대역 필터(NB)의 플라스몬 모드에 있어서의 투과대역의 광을 거의 감쇠시키지 않고, 협대역 필터(NB)에 입사하는 입사광의 광량을 저감할 수 있다. 단, 하이 패스형 또는 밴드 패스형의 투과 필터(P)를 사용한 편이, 도파관 모드에서 협대역 필터(NB)의 파장대역의 광을 차단할 수 있기 때문에, 협대역의 필터 특성으로서 보다 바람직하다.
또한, 적색 필터(R), 녹색 필터(G), 또는 청색 필터(B)의 투과대역이, 하층의 협대역 필터(NB)의 투과대역을 포함하는 경우, 그러한 필터를 투과 필터(P)에 사용해도 된다.
또한, 도 16의 예에서는, 일부의 화소(51)에만 협대역 필터(NB)를 설치하는 예를 나타냈지만, 모든 화소(51)에 협대역 필터(NB)를 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 화소(51)마다, 그 화소(51)의 협대역 필터(NB)의 투과대역을 포함하는 투과대역을 갖는 투과 필터(P)를 컬러 필터층(107)에 설치하도록 하면 된다.
나아가, 컬러 필터층(107)의 컬러 필터의 색의 조합은 상술한 예로 한정되는 것이 아니라, 임의로 변경하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 플레어 대책이 필요 없는 경우에는, 예를 들면, 협대역 필터(NB)의 상층에 투과 필터(P)를 설치하지 않거나, 모든 파장의 광을 투과하는 더미 필터를 설치해도 된다.
<촬상 소자의 제3 실시형태>
다음으로, 도 22를 참조하여, 도 1의 촬상 소자(12)의 제3 실시형태에 대해 설명한다.
도 22는, 촬상 소자(12)의 제3 실시형태인 촬상 소자(12C)의 단면의 구성예를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도면에서, 도 3의 촬상 소자(12A)와 대응하는 부분에는, 같은 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절히 생략한다.
촬상 소자(12C)는, 촬상 소자(12A)와 비교하여, 협대역 필터층(103) 대신에, 필터층(108)이 설치되어 있는 점이 다르다. 또한, 촬상 소자(12C)는, 도 16의 촬상 소자(12B)와 비교하여, 협대역 필터(NB)와 컬러 필터(예를 들면, 적색 필터(R), 녹색 필터(G), 청색 필터(B))가 같은 필터층(108)에 설치되어 있는 점이 다르다.
이에 의해, 촬상 소자(12C)의 화소 어레이(31)에 R 화소, G 화소, B 화소, 및, MS 화소를 배치할 경우에, 컬러 필터층(107)을 생략할 수 있다.
또한, 유기 재료계의 컬러 필터를 사용하는 경우, 열에 의한 컬러 필터의 손상 등을 방지하기 위해, 예를 들면, 협대역 필터(NB)가 먼저 형성되고, 소결 처리 등의 고온의 최종 열처리를 한 후, 컬러 필터가 형성된다. 한편, 무기 재료계의 컬러 필터를 사용하는 경우, 기본적으로 상기 형성 순서의 제약은 필요 없다.
또한, 도 16의 촬상 소자(12B)와 같이 플레어 대책을 실시하는 경우, 촬상 소자(12B)와 마찬가지로, 온칩 마이크로 렌즈(101)와 층간막(102) 사이에, 컬러 필터층을 적층하도록 해도 된다. 이 경우, 필터층(108)에 협대역 필터(NB)가 설치되어 있는 화소(51)에 있어서는, 컬러 필터층에 상술한 투과 필터(P)가 설치된다. 한편, 필터층(108)에 컬러 필터가 설치되어 있는 화소(51)에서는, 컬러 필터층에 필터가 설치되거나, 또는, 모든 파장의 광을 투과하는 더미 필터, 또는 필터층(108)과 같은 색의 컬러 필터가 설치되거나 한다.
<<2. 제2 실시형태>>
다음으로, 도 23 내지 도 32를 참조하여, 본 기술의 제2 실시형태에 대해 설명한다.
<플라스몬 필터의 피치 및 두께와 분광 특성의 관계>
도 23 내지 도 26은, 플라스몬 필터의 피치 및 두께와 분광 특성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 23 내지 도 26의 각 그래프는, 도체 박막에 알루미늄을 사용하고, 층간막에 SiO2를 사용했을 경우의 플라스몬 필터의 분광 특성의 예를 나타내고 있다. 각 그래프의 가로축은 파장(단위는 ㎚)을 나타내고, 세로축은 감도(단위는 임의 단위)를 나타내고 있다. 또한, 도 23 내지 도 26은, 홀 피치를 250㎚, 350㎚, 450㎚, 550㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 각각 나타내고 있다. 또한, 각 그래프의 실선의 파형은 도체 박막의 막 두께를 100㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고, 점선의 파형은 도체 박막의 막 두께를 150㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내며, 일점 쇄선의 파형은 도체 박막의 막 두께를 200㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고, 이점 쇄선의 파형은 도체 박막의 막 두께를 250㎚로 설정했을 경우의 분광 특성을 나타내고 있다.
각 그래프에 도시한 것처럼, 기본적으로, 홀 피치가 좁아져, 투과대역이 단파장이 됨에 따라, 투과대역의 피크폭 및 반값폭은 좁아지지만, 감도(피크값)는 저하한다. 반대로, 기본적으로, 홀 피치가 넓어져, 투과대역이 장파장이 됨에 따라, 감도(피크값)는 증가하나, 투과대역의 피크폭 및 반값폭은 넓어진다. 또한, 홀 피치가 350㎚ 이상이 되면, 홀 피치에 의한 감도의 변화는 작아진다.
따라서, 예를 들면, 플라스몬 필터의 투과대역이 단파장이 되면, 감도의 저하에 의해, SN비가 저하할 우려가 있다. 또한, 예를 들면, 플라스몬 필터의 투과대역이 장파장이 되면, 투과대역의 피크폭 및 반값폭이 넓어짐에 따라, 혼색이 발생할 우려가 있다. 그 결과, 협대역광의 검출 정밀도가 저하할 우려가 있다.
한편, 각 그래프에 도시한 것처럼, 기본적으로, 플라스몬 필터의 도체 박막이 얇아짐에 따라, 투과대역의 피크폭 및 반값폭은 넓어지지만, 감도(피크값)는 증가한다. 반대로, 기본적으로, 플라스몬 필터의 도체 박막이 두꺼워짐에 따라, 감도(피크값)는 저하하지만, 투과대역의 피크폭 및 반값폭은 좁아진다.
따라서, 플라스몬 필터의 홀 피치(투과대역)에 맞춰서, 분광 특성에 기초하여, 도체 박막의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 기본적으로는, 플라스몬 필터의 홀 피치가 좁아져, 투과대역이 단파장이 됨에 따라, 투과대역의 피크폭 및 반값폭이 조금 넓어지더라도, 도체 박막을 얇게 하여, 감도를 증가시키는 것이 바람직하다. 한편, 플라스몬 필터의 홀 피치가 넓어져, 투과대역이 장파장이 됨에 따라, 감도가 조금 저하하더라도, 도체 박막을 두껍게 하여, 투과대역의 피크폭 및 반값폭을 좁게 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 23의 분광 특성의 피크 및 파형으로부터, 홀 피치가 250㎚인 경우, 도체 박막의 막 두께를 150㎚로 설정하는 것이 바람직하다. 도 24의 분광 특성의 피크 및 파형으로부터, 홀 피치가 350㎚인 경우, 도체 박막의 막 두께를 200㎚로 설정하는 것이 바람직하다. 도 25의 분광 특성의 피크 및 파형으로부터, 홀 피치가 450㎚인 경우, 도체 박막의 막 두께를 250㎚로 설정하는 것이 바람직하다. 도 26의 분광 특성의 피크 및 파형으로부터, 홀 피치가 550㎚인 경우, 도체 박막의 막 두께를 250㎚로 설정하는 것이 바람직하다.
<플라스몬 필터의 제1 실시형태>
다음으로, 도 27 내지 도 29를 참조하여, 홀 피치(투과대역)에 맞춰서 도체 박막의 막 두께를 조정하는 플라스몬 필터의 제1 실시형태에 대해 설명한다.
도 27은, 도 3의 촬상 소자(12A) 또는 도 16의 촬상 소자(12B)의 층간막(102), 협대역 필터층(103), 및, 층간막(104)의 구성예의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
협대역 필터층(103)에는, 플라스몬 필터를 구성하는 도체 박막(301)이 형성되어 있다. 도체 박막(301)은, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어진다. 또한, 층간막(102) 및 층간막(104)은, 예를 들면, SiO2로 이루어진다.
또한, 화소(51-1)에 있어서의 도체 박막(301)의 인접하는 홀(302A) 사이의 피치(P11)가, 화소(51-2)에 있어서의 도체 박막(301)의 인접하는 홀(302B) 사이의 피치(P12)보다 넓어지고 있다. 따라서, 화소(51-1)의 플라스몬 필터의 투과대역에서의 파장이, 화소(51-2)의 플라스몬 필터의 투과대역에서의 파장보다 장파장이다.
한편, 도체 박막(301)의 막 두께는, 화소(51-1)가 화소(51-2)보다 두껍다. 예를 들면, 화소(51-1)에 있어서의 도체 박막(301)의 막 두께는 250㎚가 되고, 화소(51-2)에 있어서의 도체 박막(301)의 막 두께는 100㎚가 된다. 이에 의해, 투과대역이 장파장측인 화소(51-1)에 대한 플라스몬 필터의 투과대역의 피크폭 및 반값폭을 좁게 할 수 있다. 한편, 투과대역이 단파장측인 화소(51-2)에 대한 플라스몬 필터의 감도를 올릴 수 있다.
다음으로, 도 28 및 도 29를 참조하여, 도 27의 플라스몬 필터의 제조 방법의 예에 대해 설명한다. 또한, 각 공정에서 나타내는 수직 방향의 점선은, 화소(51-1)와 화소(51-2) 사이의 경계(이하, 화소 경계라 칭한다)를 나타내고 있다.
공정(1)에서, 예를 들면, SiO2로 이루어지고 층간막(104)을 구성하는 산화막(321) 위에, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어지고, 도체 박막(301)을 구성하는 금속막(322)이 성막된다. 금속막(322)의 막 두께는, 예를 들면 150㎚가 된다.
공정(2)에서, 화소(51-1)의 금속막(322) 위에 레지스터(323)가 도포된다. 이 때, 화소 경계와 레지스터(323) 사이에 간극이 형성된다. 이 간극의 폭은, 예를 들면, 공정(5)에서 성막되는 금속막(322)의 막 두께 이하로 설정된다. 예를 들면, 공정(5)에서 성막되는 금속막(322)의 막 두께가 100㎚인 경우, 그 커버리지가 100%일 때, 간극의 폭은 100㎚로 설정되고, 그 커버리지가 50%일 때에는, 간극의 폭은 50㎚로 설정된다.
공정(3)에서, 드라이 에칭에 의해, 레지스터(323)가 도포되어 있는 부분 이외의 금속막(322)이 제거된다. 이 때, 화소 경계와 레지스터(323) 사이의 간극에 의해, 화소 경계와 금속막(322) 사이에 간극이 생긴다.
공정(4)에서, 레지스터(323)가 박리된다.
공정(5)에서, 산화막(321) 및 금속막(322) 위에 금속막(322)이 더 성막된다. 이 때 성막되는 금속막(322)의 막 두께는, 예를 들면 100㎚가 된다. 따라서, 화소(51-1)의 금속막(322)의 막 두께는 250㎚가 되고, 화소(51-2)의 금속막(322)의 막 두께는 100㎚가 된다. 또한, 이 때, 공정(3)에서 생성된 화소 경계와 금속막(322) 사이의 간극은 금속막(322)으로 매립된다.
공정(6)에서, 에칭에 의해, 금속막(322)에 홀(302A) 및 홀(302B)이 형성된다. 이에 의해, 도 27의 도체 박막(301)이 형성된다. 또한, 깊이가 다른 홀의 가공을 1회에 행하는 것이 곤란한 경우, 얕은 홀과 깊은 홀로 복수회에 나누어 가공해도 된다.
그 후, 도시는 생략하지만, SiO2로 이루어진 산화막이 성막되어, 홀(302A) 및 홀(302B)에 산화막이 충전되는 것과 함께, 층간막(102)이 형성된다.
<플라스몬 필터의 제2 실시형태>
다음으로, 도 30 내지 도 32를 참조하여, 홀 피치(투과대역)에 맞추어 도체 박막의 막 두께를 조정한 플라스몬 필터의 제2 실시형태에 대해 설명한다.
도 30은, 도 3의 촬상 소자(12A) 또는 도 16의 촬상 소자(12B)의 층간막(102), 협대역 필터층(103), 및, 층간막(104)의 구성예의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 30의 예를 도 27의 예와 비교하면, 도 30의 예는 협대역 필터층(103)에 있어서, 도체 박막(301) 대신에 도체 박막(351)이 형성되어 있는 점이 도 27의 예와 다르다.
도체 박막(351)의 홀(352A) 및 홀(352B)의 지름, 및, 홀 피치는, 도 27의 도체 박막(301)의 홀(302A) 및 홀(302B)의 지름, 및, 홀 피치와 각각 같다. 또한, 화소(51-1)의 도체 박막(351)의 막 두께, 및, 화소(51-2)의 도체 박막(351)의 막 두께는, 도 27의 화소(51-1)의 도체 박막(301)의 막 두께, 및, 화소(51-2)의 도체 박막(301)의 막 두께와 각각 같다. 다만, 화소(51-2)의 도체 박막(351)의 깊이 방향의 위치가, 도 27의 화소(51-2)의 도체 박막(301)의 위치와 다르게 되어 있다. 이는, 플라스몬 필터의 제조 공정이 다름에 기인한다.
실시형태에 따르면, 화소(51-1)와 화소(51-2) 사이의 두께의 차이는 홀(352A)의 홀 피치 및 홀(352B)의 홀 피치에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 화소(51-1)와 화소(51-2)의 플라스몬 필터의 두께 사이의 차는 ((홀(352A)의 홀 피치)-(홀(352B)의 홀 피치))÷2와 동일하게 산출될 수 있다.
실시형태에 따르면, 화소(51-1)와 화소(51-2) 사이의 두께의 차이는 화소(51-1)를 거치는 피크 투과 파장 및 화소(51-2)를 거치는 피크 투과 파장에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 화소(51-1)와 화소(51-2)의 플라스몬 필터의 두께 사이의 차는 ((화소(51-1)를 거치는 피크 투과 파장)-(화소(51-2)를 거치는 피크 투과 파장))÷2로서 산출될 수 있다.
다음으로, 도 31 및 도 32를 참조하여, 도 30의 플라스몬 필터의 제조 방법의 예에 대해 설명한다.
공정(1)에서, 예를 들면, SiO2로 이루어지고, 층간막(104)을 구성하는 산화막(371) 위에, 레지스터(372)가 도포된다. 레지스터(372)는, 화소(51-1)에 있어서, 산화막(371)의 표면을 모두 덮고, 화소(51-2)에 있어서, 산화막(371)의 표면의 홀(352B)에 대응하는 부분을 덮는다.
공정(2)에서, 드라이 에칭에 의해, 화소(51-2)의 산화막(371)의 도체 박막(351)이 형성되는 부분(홀(352B)에 대응하는 부분 이외)에 홈이 형성된다. 이 홈의 깊이는, 예를 들면, 100㎚이다.
공정(3)에서, 레지스터(372)가 박리된다.
공정(4)에서, 산화막(371) 위에, 레지스터(373)가 도포된다. 레지스터(373)는, 화소(51-2)에 있어서, 산화막(371)의 표면을 모두 덮고, 화소(51-1)에 있어서, 산화막(371)의 표면의 홀(352A)에 대응하는 부분을 덮는다.
공정(5)에서, 드라이 에칭에 의해, 화소(51-1)의 산화막(371)의 도체 박막(351)이 형성되는 부분(홀(352A)에 대응하는 부분 이외)에 홈이 형성된다. 이 홈의 깊이는, 예를 들면 250㎚이다.
공정(6)에서, 레지스터(373)가 박리된다.
공정(7)에서, 산화막(371)의 표면에 금속막(374)이 성막된다. 이에 의해, 화소(51-1) 및 화소(51-2)의 산화막(371)의 홈에 금속막(374)이 충전된다.
공정(8)에서, CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해, 산화막(371)의 표면이 나타날 때까지 금속막(374)이 연마된다. 즉, 산화막(371)의 표면까지 금속막(374)이 제거된다. 이에 의해, 금속막(374)으로 이루어진 도체 박막(351)(도 30)이 형성된다.
그 후, 도시는 생략하지만, SiO2로 이루어진 산화막이 성막되어, 층간막(102)이 형성된다.
또한, 화소(51-1)와 화소(51-2)의 산화막(371)의 홈을 형성하는 순서를 반대로 해도 된다.
또한, 이상의 설명에서는, 도 3의 촬상 소자(12A) 또는 도 16의 촬상 소자(12B)의 협대역 필터층(103)에 플라스몬 필터를 형성하는 경우를 예로 들었지만, 도 22의 촬상 소자(12C)의 필터층(108)에 플라스몬 필터를 형성하는 경우도 마찬가지로, 홀 피치(투과대역)에 따라서 도체 박막의 막 두께를 바꾸는 것이 가능하다.
<<3. 변형예>>
이하, 상술한 본 기술의 실시형태의 변형예에 대해 설명한다.
예를 들면, 홀 피치(투과대역)에 따라서, 도체 박막의 막 두께를 3 종류 이상 설정하도록 해도 된다.
또한, 도트 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터에 있어서도, 도트 피치(흡수대역)에 따라서, 도체 박막(도트)의 막 두께를 바꾸도록 해도 된다.
구체적으로는, 도 13에 도시한 것처럼, 기본적으로, 도트 피치가 좁아지고, 흡수대역이 단파장으로 이동함에 따라, 흡수대역의 피크폭 및 반값폭은 좁아지지만, 흡수율(흡수대역의 부(-)의 피크값)은 저하한다. 반대로, 기본적으로, 도트 피치가 넓어지고, 흡수대역이 장파장으로 이동함에 따라, 흡수율(흡수대역의 부(-)의 피크값)은 향상되지만, 흡수대역의 피크폭 및 반값폭은 넓어진다.
또한, 기본적으로, 도트를 구성하는 도체 박막이 얇아짐에 따라, 흡수율은 저하하지만, 흡수대역의 피크폭 및 반값폭은 좁아진다. 반대로, 기본적으로, 도트를 구성하는 도체 박막이 두꺼워짐에 따라, 흡수대역의 피크폭 및 반값폭은 넓어지지만, 흡수율은 향상된다.
따라서, 예를 들면, 플라스몬 필터의 도트 피치가 좁아지고, 흡수대역이 단파장으로 이동함에 따라, 흡수대역의 피크폭 및 반값폭이 조금 넓어지더라도, 도체 박막을 두껍게 하여, 흡수율을 증가시키는 것이 바람직하다. 한편, 플라스몬 필터의 도트 피치가 넓어져, 흡수대역이 장파장측으로 이동함에 따라, 흡수율이 조금 저하되어도, 도체 박막을 얇게 하여, 투과대역의 피크폭 및 반값폭을 좁게 하는 것이 바람직하다.
나아가, 예를 들면, 같은 투과대역(홀 피치) 또는 흡수대역(도트 피치)의 플라스몬 필터에 대해서, 도체 박막의 막 두께를 화소마다 변경하도록 해도 된다. 이에 의해, 투과대역 또는 흡수대역이 같으나, 감도 또는 흡수율이 다른 화소를 설치하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들면, 일부의 화소의 협대역광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 기술은, 상술한 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서뿐만 아니라, 플라스몬 필터를 사용하는 다른 촬상 소자에 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 표면 조사형의 CMOS 이미지 센서, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, 유기 광전 변환막이나 양자 도트 구조 등을 내포한 포토 컨덕터 구조의 이미지 센서 등에, 본 기술을 적용할 수 있다.
또한, 본 기술은, 예를 들면, 도 33A 내지 도33C에 나타내는 적층형의 고체 촬상 장치에 적용하는 것이 가능하다.
도 33A는, 비적층형의 고체 촬상 장치의 개략 구성예를 나타내고 있다. 고체 촬상 장치(1010)는, 도 33A에 도시한 것처럼, 1매의 다이(반도체 기판)(1011)를 가진다. 이 다이(1011)에는, 화소가 어레이 형상으로 배치된 화소 영역(1012)과, 화소의 구동 그 외의 각종의 제어를 행하는 제어 회로(1013)와, 신호 처리를 하기 위한 로직 회로(1014)가 탑재되어 있다.
도 33B 및 도 33C는, 적층형의 고체 촬상 장치의 개략 구성예를 나타내고 있다. 도 33B 및 도 33C에 도시한 것처럼, 센서 다이(1021)와 로직 다이(1022)의 2매의 다이는 고체 촬상 장치(1020)에 적층되고, 전기적으로 서로 접속되어, 하나의 반도체 칩으로서 구성되어 있다.
도 33B에서는, 센서 다이(1021)에는, 화소 영역(1012)과 제어 회로(1013)가 탑재되고, 로직 다이(1022)에는, 신호 처리를 행하는 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(1014)가 탑재되어 있다.
도 33C에서는, 센서 다이(1021)에는, 화소 영역(1012)이 탑재되고, 로직 다이(1024)에는, 제어 회로(1013) 및 로직 회로(1014)가 탑재되어 있다.
나아가, 본 기술은, 플라스몬 필터 이외의 금속 박막을 사용한 금속 박막 필터에 적용할 수 있으며, 또한 응용예로서, 반도체 재료를 사용한 포토닉 결정에의 적용 가능성도 생각할 수 있다.
<<4. 응용예>>
다음으로, 본 기술의 응용예에 대해 설명한다.
<본 기술의 응용예>
예를 들면, 본 기술은, 도 34에 도시한 것처럼, 가시광이나, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 케이스에 응용할 수 있다.
· 디지털 카메라나, 카메라 기능이 구비된 휴대 기기 등, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 장치
· 자동 정지 등의 안전 운전이나, 운전자 상태의 인식 등을 위해, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시하는 감시 카메라, 차량 사이 등의 측거를 행하는 측거 센서 등, 교통용으로 제공되는 장치
· 유저의 제스처를 촬영하고, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해, TV나, 냉장고, 에어컨 등의 가전에 제공되는 장치
· 내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등, 의료나 헬스케어용으로 제공되는 장치
· 방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등, 시큐리티용으로 제공되는 장치
· 피부를 촬영하는 피부 측정기나, 두피를 촬영하는 현미경 등, 미용용으로 제공되는 장치
· 스포츠 용도 등을 위한 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등, 스포츠용으로 제공되는 장치
· 밭이나 작물 상태를 감시하기 위한 카메라 등, 농업용으로 제공되는 장치
이하, 보다 구체적인 응용예에 대하여 설명한다.
예를 들면, 도 1의 촬상 장치(10)의 각 화소(51)의 협대역 필터(NB)의 투과대역을 조정함으로써, 촬상 장치(10)의 각 화소(51)가 검출되는 광의 파장대역(이하, 검출대역이라 칭한다)을 조정할 수 있다. 그리고, 각 화소(51)의 검출대역을 적절히 설정함으로써, 촬상 장치(10)를 다양한 용도에 사용할 수 있다.
예를 들면, 도 35는, 식품의 맛이나 선도를 검출할 경우의 검출대역의 예가 나타내어져 있다.
예를 들면, 다랑어나 쇠고기 등의 맛 성분을 나타내는 미오글로빈을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 580 ~ 630㎚의 범위 내이며, 반값폭은 30 ~ 50㎚의 범위 내이다. 다랑어나 쇠고기 등의 선도를 나타내는 올레인산을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 980㎚이며, 반값폭은 50 ~ 100㎚의 범위 내이다. 순무 등의 야채의 선도를 나타내는 클로로필을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 650 ~ 700㎚의 범위 내이며, 반값폭은 50 ~ 100㎚의 범위 내이다.
도 36은, 과일의 당도나 수분을 검출하는 경우의 검출대역의 예가 나타내어져 있다.
예를 들면, 멜론의 한 품종인 라이덴의 당도를 나타내는 과육의 광로 길이를 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 880㎚이며, 반값폭은 20 ~ 30㎚의 범위 내이다. 라이덴의 당도를 나타내는 자당을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 910㎚이며, 반값폭은 40 ~ 50㎚의 범위 내이다. 멜론의 다른 품종인 라이덴 레드의 당도를 나타내는 자당을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 915㎚이며, 반값폭은 40 ~ 50㎚의 범위 내이다. 라이덴 레드의 당도를 나타내는 수분을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 955㎚이며, 반값폭은 20 ~ 30㎚의 범위 내이다.
사과의 당도를 나타내는 자당을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 912㎚이며, 반값폭은 40 ~ 50㎚의 범위 내이다. 귤의 수분을 나타내는 물을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 844㎚이며, 반값폭은 30㎚이다. 귤의 당도를 나타내는 자당을 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 914㎚이며, 반값폭은 40 ~ 50㎚의 범위 내이다.
도 37은, 플라스틱의 분별을 행하는 경우의 검출대역의 예를 나타낸다.
예를 들면, PET(Poly Ethylene Terephthalate)를 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 1669㎚이며, 반값폭은 30 ~ 50㎚의 범위 내이다. PS(Poly Styrene)를 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 1688㎚이며, 반값폭은 30 ~ 50㎚의 범위 내이다. PE(Poly Ethylene)를 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 1735㎚이며, 반값폭은 30 ~ 50㎚의 범위 내이다. PVC(Poly Vinyl Cloride)를 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 1716 ~ 1726㎚의 범위 내이며, 반값폭은 30 ~ 50㎚의 범위 내이다. PP(Poly propylene)를 검출하는 경우의 검출대역의 피크 파장은 1716 ~ 1735㎚의 범위 내이며, 반값폭은 30 ~ 50㎚의 범위 내이다.
또한, 예를 들면, 본 기술은, 꽃꽂이용 꽃의 선도 관리에 적용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 본 기술은, 식품에 혼입되어 있는 이물 검사에 적용할 수 있다. 예를 들면, 본 기술은, 아몬드, 블루베리, 호두 등의 너츠나 과일류에 혼입되어 있는 가죽, 껍질, 돌, 잎, 가지, 나무 조각 등의 이물의 검출에 적용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 본 기술은, 가공 식품이나 음료 등에 혼입되어 있는 플라스틱 조각 등의 이물의 검출에 적용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 본 기술은, 식생의 지표인 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)의 검출에 적용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 본 기술은, 사람의 피부의 헤모글로빈에서 유래하는 파장 580㎚ 부근의 분광 형상, 및, 피부에 포함되는 멜라닌 색소에서 유래하는 파장 960㎚ 부근의 분광 형상의 어느 하나, 또는, 양자에 기초하여, 인체의 검출에 적용할 수 있다.
나아가, 예를 들면, 본 기술은, 생체 검지(생물학적 인증), 유저 인터페이스, 싸인 등의 위조 방지 및 감시 등에 적용할 수 있다.
<내시경 수술 시스템에의 응용예>
또한, 예를 들면, 본 개시의 실시형태와 관련되는 기술(본 기술)은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 된다.
도 38은, 본 개시의 실시형태와 관련되는 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 38에서는, 시술자(의사)(11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 사용하여, 환자 침대(11133) 상의 환자(11132)에게 수술을 행하고 있는 모습이 도시되어 있다. 도시한 것처럼, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복(氣腹)튜브(11111)나 에너지 처치구(11112) 등의 그 밖의 시술구(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암 장치(11120)와, 내시경 수술을 위한 각종 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.
내시경(11100)은, 선단으로부터 소정 길이의 영역이 환자(11132)의 체강(體腔) 내로 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속되는 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시된 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경(hard endoscope)으로서 구성되는 내시경(11100)을 도시하고 있으나, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경(soft endoscope)으로서 구성되어도 된다.
경통(11101)의 선단에는, 대물렌즈가 끼워진 개구부가 설치되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)이 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부로 연장 설치되는 라이트 가이드에 의해 해당 경통의 선단까지 도광되어, 대물렌즈를 거쳐 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향해 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이어도 되고, 사시경 또는 측시경이어도 된다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 설치되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전 변환되어, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉, 관찰상에 대응되는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU: Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되어, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의 당해 화상 신호에 기초하는 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 실시된 화상 신호에 기초하는 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들면, LED(light emitting diode) 등의 광원으로 구성되고, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 거쳐, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보 입력이나 지시 입력을 행할 수 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어장치(11205)는, 조직의 소작(燒灼), 절개 또는 혈관의 봉지 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 부풀어 오르게 하기 위해, 기복 튜브(11111)를 거쳐 해당 체강 내에 가스를 내보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)에 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저 광원 또는 이들의 조합에 의해 구성되는 백색 광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저 광원의 조합에 의해 백색 광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 높은 정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에 있어서 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저 광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함으로써, RGB 각각에 대응한 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 해당 촬상 소자에 컬러 필터를 설치하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 된다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함으로써, 이른바 노출 과다나 노출 부족이 없는 고다이나믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장대역의 광을 공급 가능하도록 구성되어도 된다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰 시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)에 비해 협대역의 광을 조사함으로써, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 높은 콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역광 관찰(Narrow Band Imaging)이 행해진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함으로써 발생되는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰을 행해도 된다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 해당 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가 형광 관찰), 또는 인도시아닌 그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 주입함과 함께 해당 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응되는 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응한 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하도록 구성될 수 있다.
도 39는, 도 38에 나타내는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 설치되는 광학계이다. 경통(11101)의 선단으로부터 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되어, 해당 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 1개(이른바, 단판식)이어도 되고, 복수(이른바, 다판식)이어도 된다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응되는 화상 신호가 생성되고, 이들이 합성됨으로써 컬러 화상을 얻을 수 있어도 된다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(dimensional) 표시에 대응되는 오른쪽 눈용 및 왼쪽 눈용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성하여도 된다. 3D 표시가 행해짐으로써, 시술자(11131)는 시술부에서의 생체 조직의 안쪽으로의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능하게 된다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 설치될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 설치되지 않아도 된다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물렌즈의 바로 뒤에 설치되어도 된다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되어, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 광축을 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)에 대한 각종 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 거쳐 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 해당 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상 시의 노출값을 지정하는 취지의 정보, 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기 프레임 레이트나 노출값, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 되고, 취득된 화상 신호에 기초하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 된다. 후자의 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 거쳐 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 기초하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)을 거쳐 송신되는 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기 통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 실시한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 시술부 등의 촬상, 및 시술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 실시된 화상 신호에 기초하여, 시술부 등이 찍힌 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시한다. 이 때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 사용하여 촬상 화상 내에서의 각종 물체를 인식해도 된다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지 형상이나 색 등을 검출함으로써, 겸자 등의 시술구, 특정 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용 시의 미스트(mist) 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 사용하여, 각종의 수술 지원 정보를 해당 시술부의 화상에 중첩 표시해도 된다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되어, 시술자(11131)에 제시됨으로써, 시술자(11131)의 부담을 경감하거나, 시술자(11131)가 확실하게 수술을 진행시킬 수 있다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응한 전기 신호 케이블, 광통신에 대응한 광섬유, 또는 이들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시하는 예에서는, 전송 케이블(11400)을 사용하여 유선으로 통신을 행하고 있었지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201) 사이의 통신은 무선으로 행해져도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 일례에 대해 설명하였다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 카메라 헤드(11102)나, 카메라 헤드(11102)의 촬상부(11402)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 1의 촬상 소자(12)를, 촬상부(11402)에 적용할 수 있다. 촬상부(11402)에 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 보다 상세하고 높은 정밀도의 시술부 화상을 얻을 수 있기 때문에, 시술자가 시술부를 확실히 확인하는 것이 가능하다.
또한, 여기에서는, 일례로서 내시경 수술 시스템에 대해 설명했지만, 본 개시와 관련되는 기술은, 그 밖의, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 된다.
<이동체에의 응용예>
또한, 예를 들면, 본 개시와 관련되는 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 40은, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 거쳐 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 40에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은, 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 방향 지시등 또는 안개등 등의 각종 램프의 제어장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이러한 전파 또는 신호의 입력을 받아들여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)로 하여금 차외의 화상을 촬상하도록 시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면 위의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면, 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 앉아서 졸고 있는지 여부를 판별해도 된다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차 내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 기초하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 이탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 하는 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량 주위의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모할 목적으로 하는 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차 외에 대해서, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중 적어도 한쪽의 출력 신호를 송신한다. 도 40의 예에서는, 출력 장치로서 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 41은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 41에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프런트 글라스의 상부 등의 위치에 설치된다. 프런트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프런트 글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100) 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100) 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100) 후방의 화상을 취득한다. 차실 내의 프런트 글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 41에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 일례가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노즈에 설치된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 설치된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내며, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 설치된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 중첩됨으로써, 차량(12100)을 상방으로부터 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어진 스테레오 카메라이어도 되고, 위상차 검출용 화소를 갖는 촬상 소자이어도 된다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻은 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로서, 차량(12100)과 대략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 나아가, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와의 사이의 앞쪽에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전봇대 등 그 외의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100) 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 거쳐 드라이버에 경보를 출력하거나, 구동계 제어 유닛(12010)을 거쳐 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라이어도 된다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서 특징점을 추출하는 수순과, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 여부를 판별하는 수순에 의해 행해진다.
마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 해당 인식된 보행자에게 강조를 위한 방형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대해 설명했다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 1의 촬상 장치(10)를 촬상부(12031)에 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 예를 들면, 차 외의 정보를 보다 상세하고 높은 정밀도로 취득할 수가 있어, 자동 운전의 안전성의 향상 등을 실현할 수 있다.
또한, 본 기술의 실시형태는, 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
<구성의 조합예>
또한, 예를 들면, 본 기술은, 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
본 개시에 의하면, 광의 파장에 따라 입사광을 선택적으로 필터하도록 구성된 필터층과, 필터층에 의해 필터된 광을 받아들이고, 받아들인 광에 대응하여 전하를 생성하도록 구성된 광전 변환층을 포함하는 촬상 장치가 제공된다. 상기 필터층은 상기 촬상 소자의 제1 화소에 대응되는 제1 필터 영역을 포함하며, 상기 제1 필터 영역은 제1 두께 및 복수의 관통공을 갖고, 상기 제1 필터 영역은 상기 제1 필터 영역으로 입사된 광을 제1 피크 투과 파장으로 투과시킨다. 상기 촬상 장치의 제2 화소에 대응하는 제2 필터 영역은 제1 두께보다 큰 제2 두께와 복수의 관통공을 갖고, 상기 제2 필터 영역은 상기 제2 필터 영역으로 입사된 광을 제1 피크 투과 파장보다 큰 제2 피크 투과 파장으로 투과시킨다.
일부 실시형태에 의하면, 제1 필터 영역에 형성된 복수의 관통공은 제1 홀 피치를 갖고, 상기 제2 필터 영역에 형성된 상기 복수의 관통공은 제1 홀 피치보다 큰 제2 홀 피치를 갖는다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 제1 필터 영역과 상기 제2 필터 영역은 플라스몬 필터이다.
일부 실시 형태에 의하면, 제1 필터 영역에 형성된 복수의 관통공과 제2 필터 영역에 형성된 복수의 관통공은 각각 어레이에 배열된다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 어레이는 육각 어레이이다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 필터층은 복수의 비관통공을 더 갖는다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 제1 필터 영역에 형성된 복수의 관통공은 제1 어레이에 배열되고, 사기 제1 필터 영역에 형성된 복수의 비관통공은 제1 어레이와 겹치는 제2 어레이에 배열된다.
일부 실시형태에 의하면, 제2 두께는 적어도 제1 두께보다 두 배 크다.
일부 실시형태에 의하면, 촬상 장치는 상기 제1 필터 영역에 광이 입사하도록 구성된 제1 화소에 대응하는 제1 렌즈를 더 포함한다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 필터층은 알루미늄, 은 및/또는 금으로 이루어진다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 촬상 장치는 상기 필터층과 상기 광전 변환층 사이에 있는 상기 필터층의 제1 변에 위치하는 제1 유전체층과, 상기 제1 변과 반대측에 위치하는 상기 필터층의 제2 변에 위치하는 제2 유전체층을 더 포함한다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 제1 필터 영역은 상기 제2 필터 영역과 인접하고, 상기 제1 필터 영역 및 상기 제2 필터 영역은 동일 평면상의 옆면을 갖는다.
나아가, 본 개시에 의하면, 광의 파장에 따라 입사광을 선택적으로 필터하도록 구성된 필터층과, 필터층에 의해 필터된 광을 받아들이고, 받아들인 광에 대응하여 전하를 생성하도록 구성된 광전 변환층을 포함하는 촬상 장치가 제공된다. 상기 필터층은 상기 촬상 소자의 제1 화소에 대응되는 제1 필터 영역을 포함하며, 상기 제1 필터 영역은 제1 두께 및 도트 어레이를 갖고, 상기 제1 필터 영역은 상기 제1 필터 영역으로 입사된 광을 제1 피크 흡수 파장으로 투과시킨다. 상기 촬상 장치의 제2 화소에 대응하는 제2 필터 영역은 제1 두께보다 큰 제2 두께와 도트 어레이를 갖고, 상기 제2 필터 영역은 상기 제2 필터 영역으로 입사된 광을 제1 피크 흡수 파장보다 큰 제2 피크 흡수 파장으로 투과시킨다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 필터층은 상기 제1 필터 영역 내에 형성된 상기 도트 어레이의 상기 도트의 적어도 일부와 상기 제2 필터 영역 내에 형성된 상기 도트 어레이의 상기 도트의 적어도 일부의 사이에 배치되는 유전체 재료를 포함한다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 제1 필터 영역과 상기 제2 필터 영역은 플라스몬 필터이다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 제1 필터 영역 내에 형성된 상기 도트 어레이와 상기 제2 필터 영역 내에 형성된 상기 도트 어레이는 육각 어레이 또는 사각 어레이를 갖는다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 적어도 두 배 크다.
일부 실시형태에 의하면, 촬상 장치는 상기 제1 필터 영역에 광이 입사하도록 이루어진 상기 제1 화소에 대응하는 제1 렌즈를 더 포함한다.
일부 실시형태에 의하면, 상기 필터층은 알루미늄, 은, 및/또는 금으로 이루어진다.
(1) 적어도 일부의 화소에 있어서 광전 변환 소자보다 광의 입사측에 설치되며, 도체 박막의 막 두께가 화소에 따라 다른 금속 박막 필터를 구비하는 촬상 소자.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 금속 박막 필터의 도체 박막의 막 두께는, 상기 금속 박막 필터의 투과대역 또는 흡수대역에 따라 다른 촬상 소자.
(3) 상기 (2)에 있어서, 제1 화소의 제1 금속 박막 필터의 투과대역이 제2 화소의 제2 금속 박막 필터의 투과대역보다 단파장이고, 상기 제1 금속 박막 필터의 도체 박막이 상기 제2 금속 박막 필터의 도체 박막보다 얇은 촬상 소자.
(4) 상기 (3)에 있어서, 상기 금속 박막 필터는, 홀 어레이 구조를 갖는 플라스몬 필터이고, 상기 제1 금속 박막 필터의 홀 피치가, 상기 제2 금속 박막 필터의 홀 피치보다 좁은 촬상 소자.
(5) 상기 (2)에 있어서, 제1 화소의 제1 금속 박막 필터의 흡수대역이 제2 화소의 제2 금속 박막 필터의 흡수대역보다 단파장이고, 상기 제1 금속 박막 필터의 도체 박막이 상기 제2 금속 박막 필터의 도체 박막보다 두꺼운 촬상 소자.
(6) 상기 (5)에 있어서, 상기 금속 박막 필터는, 도트 어레이 구조의 플라스몬 필터이며, 상기 제1 금속 박막 필터의 도트 피치가, 상기 제2 금속 박막 필터의 도트 피치보다 좁은 촬상 소자.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속 박막 필터의 도체 박막의 막 두께는, 2 종류 이상인 촬상 소자.
(8) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속 박막 필터보다 광의 입사측에 설치되며, 상기 금속 박막 필터의 투과대역을 포함하는 투과대역을 갖는 투과 필터를 더 구비하는 촬상 소자.
(9) 제1 화소 및 제2 화소에 있어서, 층간막 위에 금속막을 성막하는 제1 공정과,
상기 제1 화소에 있어서, 금속막을 제거하는 제2 공정과,
상기 제1 화소 및 상기 제2 화소에 있어서, 금속막을 더 성막하는 제3 공정과,
상기 제1 화소 및 상기 제2 화소에 있어서, 금속막에 홀을 형성하는 제4 공정을 포함하는 촬상 소자의 제조 방법.
(10) 제1 화소에 있어서, 층간막의 금속 박막 필터의 홀에 대응하는 부분 이외에 제1 홈을 형성하는 제1 공정과,
제2 화소에 있어서, 상기 층간막의 금속 박막 필터의 홀에 대응하는 부분 이외에 상기 제1 홈과 깊이가 다른 제2 홈을 형성하는 제2 공정과,
상기 제1 화소 및 상기 제2 화소에 있어서, 상기 층간막 위에 금속막을 성막하고, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈에 금속막을 충전하는 제3 공정과,
상기 제1 화소 및 상기 제2 화소에 있어서, 상기 층간막의 표면까지 금속막을 제거하는 제4 공정을 포함하는 촬상 소자의 제조 방법.
(11) 적어도 일부의 화소에 있어서 광전 변환 소자보다 광의 입사측에 설치되며, 도체 박막의 막 두께가 화소에 따라 다른 금속 박막 필터.
(12) 촬상 소자와, 상기 촬상 소자로부터 출력되는 신호를 처리하는 신호 처리부를 구비하고,
상기 촬상 소자는, 적어도 일부의 화소에 있어서 광전 변환 소자보다 광의 입사측에 설치되며, 도체 박막의 막 두께가 화소에 따라 다른 금속 박막 필터를 구비하는 전자 기기.
10: 촬상 장치
11: 광학계
12, 12A 내지 12C: 촬상 소자
14: 신호 처리부
31: 화소 어레이
51: 화소
61: 포토 다이오드
101: 온칩 마이크로 렌즈
102: 층간막
103: 협대역 필터층
104: 층간막
105: 광전 변환 소자층
106: 신호 배선층
107: 컬러 필터층
108: 필터층
121A 내지 121D: 플라스몬 필터
131A 내지 131C: 도체 박막
132A 내지 132C': 홀
133A, 133B: 도트
134A, 134B: 유전체층
151: 플라스몬 필터
161A: 동체 박막,
162: SiO2 막
163: SiN 막
164: SiO2 기판
203, 221: 반도체 칩
301: 도체 박막
302A, 302B: 홀
321: 산화막
322: 금속막
351: 도체 박막
352A, 352B: 홀
371: 산화막
374: 금속막
NB: 협대역 필터
P: 투과 필터

Claims (20)

  1. 삭제
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  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 촬상 장치로서,
    광의 파장에 따라 입사광을 선택적으로 필터링하도록 구성된 필터층과,
    상기 필터층에 의해 필터링된 광을 수광하고, 수광된 상기 광에 응답하여 전하를 생성하도록 구성된 광전 변환층을 포함하고,
    상기 필터층은,
    제1 두께를 갖고 또한 도트 어레이가 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제1 화소에 대응하는 제1 필터 영역과,
    상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고 또한 도트 어레이가 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬상 장치의 제2 화소에 대응하는 제2 필터 영역
    을 포함하며,
    상기 제1 필터 영역은 상기 제1 필터 영역에 입사한 광을 제1 피크 흡수 파장으로 투과시키고,
    상기 제2 필터 영역은 상기 제2 필터 영역에 입사한 광을 상기 제1 피크 흡수 파장보다 큰 제2 피크 흡수 파장으로 투과시키며,
    상기 제1 필터 영역에 형성된 도트 어레이의 도트는 제1 홀 피치를 갖고,
    상기 제2 필터 영역에 형성된 도트 어레이의 도트는 제2 홀 피치를 갖고,
    상기 제2 홀 피치는 상기 제1 홀 피치보다 큰,
    촬상 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 필터층은, 상기 제1 필터 영역 내에 형성된 도트 어레이의 도트 중 적어도 일부의 사이와 상기 제2 필터 영역 내에 형성된 도트 어레이의 도트 중 적어도 일부의 사이에 배치된 유전체 재료를 포함하는
    촬상 장치.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 필터 영역과 상기 제2 필터 영역은 플라스몬 필터인
    촬상 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 필터 영역에 형성된 도트 어레이와 상기 제2 필터 영역에 형성된 도트 어레이는 육각형의 어레이 또는 사각형의 어레이인
    촬상 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제2 두께는 적어도 상기 제1 두께보다 두 배 큰
    촬상 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1 필터 영역으로 광을 안내하도록 구성된 상기 제1 화소에 대응하는 제1 렌즈를 더 포함하는
    촬상 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 필터층은 알루미늄, 은, 및/또는 금을 포함하는
    촬상 장치.
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