WO2018230186A1 - 撮像素子、撮像装置および撮像方法 - Google Patents

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佳之 渡邉
大河内　直紀
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Definitions

  • the present invention relates to an imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-215518
  • a light receiving unit having a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally and a storage provided for each of the one or more photoelectric conversion elements and storing a substance made of liquid or gas
  • an imaging device that includes a spectral filter having a spectral characteristic corresponding to a refractive index of the substance, an inflow part that flows the substance into the storage part, and an outflow part that flows the substance out of the storage part .
  • the image capturing device according to the first aspect of the present invention and a storage unit connected to the inflow unit and the outflow unit and storing the substance that has flowed out of the storage unit are further provided.
  • a storage unit connected to the inflow unit and the outflow unit and storing the substance that has flowed out of the storage unit.
  • the storage device stores a substance made of liquid or gas, has an inflow portion into which the substance flows into the storage portion, and an outflow portion through which the substance flows out from the storage portion. And an optical filter having optical characteristics corresponding to the refractive index of the optical element.
  • a substance made of liquid or gas flows into the storage part of the spectral filter provided corresponding to one or more of the photoelectric conversion elements arranged in two dimensions from the inflow part.
  • a plurality of photoelectric conversion elements that receive light that has passed through a wavelength band corresponding to the refractive index of the substance among light incident on the spectral filter, and the substance flows out from the storage part to the outflow part.
  • an imaging method including:
  • 1 illustrates an example of a configuration of an image sensor 100 according to a first embodiment.
  • 1 illustrates an example of a configuration of an image sensor 100 according to a first embodiment.
  • An example of the structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 2 is shown.
  • An example of the formation method of the flow path 90 of the image pick-up element 100 which concerns on Example 2 is shown.
  • movement of the image pick-up element 100 which concerns on Example 2 is shown.
  • movement of the image pick-up element 100 which concerns on Example 2 is shown.
  • movement of the image pick-up element 100 which concerns on Example 2 is shown.
  • An example of the structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 3 is shown.
  • An example of the structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 4 is shown.
  • An example of the structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 4 is shown.
  • An example of a structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 5 is shown.
  • An example of a structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 5 is shown.
  • An example of the structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 6 is shown.
  • An example of the structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 6 is shown. It is an enlarged view of the structure of the pillar lamination
  • An example of a structure of the image pick-up element 100 which concerns on Example 7 is shown.
  • An example of sectional drawing of image sensor 100 concerning Example 7 is shown.
  • An example of the manufacturing method of the image sensor 100 according to the seventh embodiment will be described.
  • An example of the manufacturing method of the image sensor 100 according to the seventh embodiment will be described. An outline of the configuration of the imaging apparatus 300 is shown. An example of an imaging method using the imaging element 100 will be described. An example of the structure of the optical element 150 concerning Example 8 is shown. An example of sectional drawing of optical element 150 concerning Example 8 is shown. An example of sectional drawing of optical element 150 concerning Example 8 is shown. An example of the manufacturing method of the optical element 150 concerning Example 8 is shown. An example of the structure of the optical element 150 which concerns on Example 9 is shown. An example of sectional drawing of optical element 150 concerning Example 9 is shown. An example of sectional drawing of optical element 150 concerning Example 9 is shown. An example of sectional drawing of optical element 150 concerning Example 9 is shown. An example of the structure of the optical element 150 concerning Example 10 is shown. An example of the top view of the optical element 150 which concerns on Example 10 is shown. An example of a sectional view of optical element 150 concerning Example 10 is shown. An example of a sectional view of optical element 150 concerning Example 10 is shown.
  • Example 1 illustrate an example of the configuration of the image sensor 100 according to the first embodiment.
  • the imaging device 100 of this example includes a light receiving unit 10, a spectral filter 20, and a glass substrate 30. 1A and 1B differ in the substance filled in the spectral filter 20.
  • the light receiving unit 10 has a semiconductor substrate.
  • the light receiving unit 10 of this example includes a plurality of photoelectric conversion elements 11 arranged in a two-dimensional manner.
  • the photoelectric conversion element 11 receives light incident on the light receiving unit 10.
  • the spectral filter 20 is a Fabry-Perot interference film type filter that transmits light of a predetermined wavelength.
  • the spectral filter 20 transmits light in a wavelength band corresponding to the refractive index of the stored substance.
  • the spectral filter 20 is bonded on the light receiving unit 10.
  • the spectral filter 20 is provided corresponding to one or a plurality of photoelectric conversion elements 11 arranged in a two-dimensional manner.
  • the spectral filter 20 includes a mirror 21, a storage unit 22, and a mirror 23.
  • the spectral filter 20 stores a plurality of substances having different refractive indexes by replacing them. In one example, the spectral filter 20 exchanges a first material having a first refractive index and a second material having a second refractive index.
  • the first substance is air and the second substance is liquid.
  • the spectral filter 20 switches the spectral characteristic from the first spectral characteristic to the second spectral characteristic.
  • the spectral characteristics include optical characteristics (transmittance spectrum) indicating transition of light transmittance with respect to changes in wavelength.
  • the imaging device 100 of the present example has, as spectral characteristics, a wavelength band through which light is transmitted (range from the shortest wavelength to the longest wavelength where the transmittance is equal to or greater than a predetermined threshold), off-band characteristics (transmittance is less than the predetermined threshold).
  • a certain wavelength band), peak wavelength, transmittance of peak wavelength, transmittance spectrum shape itself, or a combination thereof can be switched.
  • specific items of spectral characteristics are not limited to this. In this manner, the spectral filter 20 filters multiband light.
  • the storage unit 22 is provided for each of the one or more photoelectric conversion elements 11 and stores a substance made of liquid or gas.
  • the storage unit 22 is sandwiched between a mirror 21 and a mirror 23 that are a pair of reflecting surfaces facing each other.
  • the mirror 21 and the mirror 23 of this example contain Ag and Al 2 O 3 .
  • the storage unit 22 includes an inflow part that allows a substance to flow into the storage part 22, and an outflow part that causes the substance to flow out from the storage part 22.
  • the storage unit 22 flows out the substance 24 from the outflow part in a state where the substance 24 is stored.
  • the storage part 22 flows in the substance 25 from an inflow part. In this way, the substances stored in the storage unit 22 are replaced.
  • the storage unit 22 has a thickness d.
  • the optical film thickness (that is, refractive index ⁇ film thickness) of the storage unit 22 is nd.
  • the peak wavelength of the transmitted light is shifted according to the optical film thickness of the storage unit 22.
  • the optical film thickness of the storage unit 22 is equal to an integral multiple of ⁇ / 2, light in the vicinity of the wavelength ⁇ is transmitted through the storage unit 22.
  • the storage unit 22 stores the substance 24, and in FIG. 1B, the storage unit 22 stores the substance 25.
  • the substance 24 and the substance 25 are substances having different refractive indexes.
  • Material 24 has a predetermined first refractive index.
  • the substance 24 in this example is a gas.
  • the substance 24 is air.
  • the substance 24 is an example of a first substance.
  • the substance 25 has a second refractive index higher than that of the substance 24.
  • the substance 25 in this example is a liquid.
  • the substance 25 is an example of a second substance.
  • both the substance 24 and the substance 25 may be gas, and both may be liquid. That is, the substance 24 and the substance 25 may be substances having different refractive indexes.
  • the glass substrate 30 is bonded on the spectral filter 20.
  • the glass substrate 30 may transmit incident light and enter the spectral filter 20.
  • the incident medium to the glass substrate 30 may be air.
  • the spectral filter 20 for each of the mirror 21 and the mirror 23, the film thickness of Ag is 25 nm, the film thickness of Al 2 O 3 is 70 nm, and the thickness d of the storage portion 22 is 200 nm.
  • the spectral filter 20 when air having a refractive index of 1 is stored in the storage unit 22, the spectral filter 20 has a wavelength from 400 nm (transmittance of 10% or more) to a wavelength of 750 nm (transmittance of 1% or more). And has a spectral characteristic with a peak wavelength of about 500 nm.
  • the spectral filter 20 when water having a refractive index of 1.33 is stored in the storage unit 22, the spectral filter 20 has a peak wavelength in the same wavelength band as when air is stored in the storage unit 22.
  • the spectral characteristic is approximately 667 nm.
  • the image sensor 100 of the present example changes the optical film thickness of the storage unit 22 by exchanging substances stored in the storage unit 22.
  • the imaging device 100 changes the spectral characteristics of the transmitted light among the light incident on the storage unit 22. Therefore, multibanding of the image sensor 100 is realized.
  • FIG. 2A illustrates an example of the configuration of the image sensor 100 according to the second embodiment.
  • the spectral filter 20 of this example has a plurality of flow paths 90 through which the substance stored in the storage unit 22 flows.
  • the flow path 90 includes four flow paths 90a to 90d.
  • the flow paths 90a to 90d have line-type separation structures each extending in a line shape, and store substances in each. That is, each of the channels 90a to 90d corresponds to a storage unit.
  • Each of the flow paths 90 in this example is provided corresponding to the photoelectric conversion element 11.
  • the flow path 90 has an inflow portion 91 and an outflow portion 92 at both ends.
  • the inflow portion 91 is provided with an inflow port for inflowing substances
  • the outflow portion 92 is provided with an outflow port for outflowing substances.
  • the channels 90a to 90d in this example have the same structure. That is, the depths and lengths of the flow paths 90a to 90d are equal.
  • the shapes of the channels 90a to 90d may be different from each other. In this case, even when substances having the same refractive index are stored, the wavelength bands of the flow paths 90a to 90d can be changed.
  • the glass substrate 30 is bonded to the spectral filter 20.
  • the glass substrate 30 of this example is laminated on the mirror 23.
  • the glass substrate 30 has a plurality of lens portions.
  • the plurality of lens units may be provided corresponding to the photoelectric conversion elements 11 respectively.
  • FIG. 2B shows an example of a method for forming the flow path 90 of the image sensor 100 according to the second embodiment.
  • the flow path 90 of this example is formed in the resin 55 using the nanoimprint method.
  • the mold 50 has a pattern corresponding to the shape of the flow path 90.
  • the mold 50 has a convex portion corresponding to the shape of the concave portion of the flow path 90.
  • the mold 50 is pressed against the resin 55 to form a line structure of the flow path 90 in the resin 55.
  • Resin 55 is provided on the mirror 21.
  • the resin 55 is deformed by pressing the mold 50. Thereby, a recess corresponding to the flow path 90 is formed in the resin 55. After the recess of the channel 90 is formed, the mold 50 may be separated from the resin 55.
  • the resin 55 is cured by ultraviolet ray (UV) irradiation or heating.
  • the flow path 90 is formed using the nanoimprint method has been described, but the flow path 90 can also be formed using other processes.
  • the concave portion of the flow path 90 may be formed by an etching process of the resin 55.
  • FIG. 3 shows an example of the operation of the image sensor 100 according to the second embodiment.
  • substances having different refractive indexes are flowed through the flow channel 90 in a time-sharing manner.
  • the image sensor 100 of this example realizes multiband using a wavelength sweep method.
  • the imaging device 100 changes the refractive index of the substance stored in the flow path 90a to the flow path 90d for each frame.
  • the imaging element 100 of this example uses three substances 25 to 27 having different refractive indexes.
  • the imaging device 100 stores the substance 25 in the flow paths 90a to 90d at a predetermined first time. That is, the same substance 25 is stored in all the flow paths 90a to 90d.
  • the material 26 is stored in the flow channels 90a to 90d.
  • the imaging device 100 of this example can change the wavelength band to receive light into a plurality of wavelength bands corresponding to a plurality of substances stored in the flow path 90.
  • the case where three substances of the substance 25 to the substance 27 are used has been described, but four or more substances may be used.
  • the image sensor 100 of this example can receive light in a wavelength band predetermined for each frame. Further, the image sensor 100 can receive light in a plurality of wavelength bands only by changing the substance stored in the flow path 90 without changing the shape of the flow path 90. Thereby, the imaging device 100 realizes multiband without complicating the structure.
  • FIG. 4 shows an example of the operation of the image sensor 100 according to the second embodiment.
  • the imaging device 100 of this example stores substances having different refractive indexes in the flow paths 90a to 90d.
  • the image sensor 100 of this example realizes multiband using a line scan method.
  • the imaging device 100 stores substances having different refractive indexes in the flow paths 90a to 90d for each line (that is, row or column).
  • the flow paths 90a to 90d store the substances 25 to 28, respectively.
  • the flow paths 90a to 90d transmit light of different wavelength bands.
  • the plurality of photoelectric conversion elements 11 corresponding to the flow paths 90a to 90d receive light of different wavelength bands.
  • the image sensor 100 of this example stores substances having different refractive indexes in the flow paths 90a to 90d at the same time. Therefore, the image sensor 100 can receive light in a plurality of wavelength bands at the same time.
  • the imaging device 100 of the present example does not need to replace the substances stored in the flow paths 90a to 90d, and therefore does not consume power for replacing the substances.
  • the imaging device 100 may replace the substances stored in the flow path 90 with substances having different refractive indexes.
  • the substances 25 to 28 are stored in the flow paths 90a to 90d at a predetermined first time.
  • the substances 25 to 28 are next to the flow paths that have been stored so far.
  • the image sensor 100 can obtain a multiband image every time it captures an image, and can also realize multibanding by the same photoelectric conversion element 11 by time division. Further, the image sensor 100 may capture an image while moving the subject with a belt conveyor or the like. Thereby, data corresponding to the respective transmission wavelength bands of the flow paths 90a to 90d can be acquired at a time.
  • FIG. 5 illustrates an example of the configuration of the image sensor 100 according to the third embodiment.
  • the imaging element 100 of this example includes a flow path 90 between the mirror 21 and the mirror 23.
  • the flow channel 90 has a cavity portion 93 and a connection portion 94.
  • the hollow portion 93 has a hollow inside and stores a substance having a predetermined refractive index. That is, the hollow portion 93 corresponds to the storage portion.
  • the shape of the cavity 93 is a rectangular parallelepiped.
  • the image sensor 100 of this example includes a plurality of hollow portions 93.
  • the plurality of hollow portions 93 are arranged corresponding to the photoelectric conversion elements 11, respectively.
  • One or a plurality of substances may be stored in the cavity 93.
  • the connecting portion 94 connects the plurality of hollow portions 93 to each other.
  • the connecting portion 94 of this example connects a plurality of hollow portions 93 in a predetermined column direction. Thereby, a line in which the plurality of hollow portions 93 are connected by the connecting portion 94 is formed.
  • a plurality of lines in which the plurality of hollow portions 93 are connected by the connecting portions 94 are arranged in a predetermined row direction.
  • the connection part 94 has a hollow inside, and allows a substance to flow between the plurality of connected cavity parts 93.
  • a predetermined substance flows for each line in which the plurality of hollow portions 93 are connected by the connection portions 94.
  • the image sensor 100 may flow materials having different refractive indexes for each line.
  • the image sensor 100 may flow substances having different refractive indexes for each frame (that is, in a time division manner).
  • the cavity 93 is disposed corresponding to the photoelectric conversion element 11, and the region other than the region where the photoelectric conversion element 11 is provided is connected by the connection unit 94.
  • the image sensor 100 of the present example can reduce the amount of the substance flowing through the flow path 90 as compared with the case of the second embodiment. This facilitates replacement of substances flowing through the flow path 90.
  • Example 4 illustrate an example of the configuration of the image sensor 100 according to the fourth embodiment.
  • the image sensor 100 of this example includes a multilayer interference film 40 as the spectral filter 20.
  • the multilayer interference film 40 is an interference filter having a laminated structure of a low refractive index layer and a high refractive index layer.
  • the multilayer interference film 40 of this example has a storage portion 41 as a low refractive index layer and a base material 42 as a high refractive index layer.
  • the multilayer interference film 40 of this example changes a refractive index with the substance stored in the storage part 41, and implement
  • the multilayer interference film 40 may function as a color filter that transmits light in a predetermined wavelength band.
  • the storage unit 41 is provided for each of the one or more photoelectric conversion elements 11 and stores a substance made of liquid or gas.
  • the storage part 41 has an inflow part and an outflow part, and implement
  • the storage unit 41 stores a substance 24 having a predetermined refractive index.
  • the storage unit 41 stores a substance 25 having a refractive index different from that of the substance 24.
  • the storage unit 41 stores either air having a refractive index of 1 or water having a refractive index of 1.33, and these substances are replaced by the inflow portion and the outflow portion.
  • the substances stored in the storage unit 41 are not limited to these.
  • the base material 42 has a third refractive index different from the refractive index of the substance stored in the storage unit 41.
  • the refractive index of the base material 42 is higher than the refractive index of the substance stored in the storage unit 41.
  • the base material 42 is provided with the storage unit 41 interposed therebetween. That is, the base material 42 is provided at both ends of the multilayer interference film 40.
  • the multilayer interference film 40 changes the transmission band of the multilayer interference film 40 by replacing the material stored in the storage unit 41.
  • the base material 42 is made of SiN or the like having a refractive index of 2.0.
  • the material of the base material 42 is not limited to this.
  • the lens unit 80 is formed above the multilayer interference film 40.
  • the lens unit 80 is bonded to the side opposite to the side bonded to the light receiving unit 10 in the multilayer interference film 40.
  • a plurality of lens units 80 may be provided corresponding to the plurality of photoelectric conversion elements 11.
  • the imaging device 100 of the present example realizes multibanding by exchanging materials stored in the storage unit 41 of the multilayer interference film 40.
  • the imaging device 100 can realize multiband even in an interference filter having a laminated structure of a low refractive index layer and a high refractive index layer.
  • Example 5 7A and 7B illustrate an example of the configuration of the image sensor 100 according to the fifth embodiment.
  • the imaging device 100 of this example includes a multilayer interference film 40 in which a plurality of storage units 41 and base materials 42 are stacked as the spectral filter 20.
  • the multilayer interference film 40 reflects or transmits light in a predetermined wavelength band.
  • the multilayer interference film 40 of this example switches between a reflection filter and a transmission filter by exchanging substances stored in the storage unit 41.
  • the multilayer interference film 40 of the present example functions as a monochromatic reflection filter that reflects a part of the wavelength band in which the photoelectric conversion element 11 has sensitivity and transmits other light.
  • the multilayer interference film 40 also functions as a transmission filter that transmits all the wavelength bands in the wavelength band in which the photoelectric conversion element 11 has sensitivity.
  • the storage unit 41 has a thickness equal to the wavelength ⁇ of incident light.
  • the storage part 41 of this example replaces the substance to be stored with gas and liquid.
  • the storage unit 41 stores a substance 24 that is a gas.
  • the storage unit 41 stores a substance 25 that is a liquid.
  • the refractive index of the substance 25 is the same as the refractive index of the substrate 42.
  • the substance 24 is air having a refractive index of 1
  • the substance 25 is water having a refractive index of 1.33.
  • the base material 42 is made of MgF2 having a refractive index of about 1.3 which is the same as that of water.
  • the substance stored in the storage unit 41 and the material of the base material 42 are not limited to these.
  • the base material 42 has a thickness equal to the wavelength ⁇ of incident light. That is, the storage part 41 and the base material 42 have a repeating structure with an optical path length of 1 ⁇ . Thereby, the multilayer interference film 40 of this example functions as a reflection filter having a specific wavelength ⁇ .
  • the specific wavelength ⁇ indicates, for example, a narrow wavelength band in which the half-value width is a predetermined half-value width (for example, about 10 to 50 nm) with the wavelength ⁇ as the center.
  • the multilayer interference film 40 has different functions when filled with air and when filled with liquid.
  • the multilayer interference film 40 functions as a reflection filter having a specific wavelength ⁇ when the gas substance 24 is stored in the storage unit 41.
  • the multilayer interference film 40 functions as a transmission filter having a wavelength band in which the photoelectric conversion element 11 can receive light when the liquid substance 25 is stored in the storage unit 41.
  • the image sensor 100 of this example functions as a reflection filter or a transmission filter by exchanging substances stored in the storage unit 41 with air and liquid.
  • the imaging device 100 controls the reflection characteristics and transmission characteristics of the multilayer interference film 40 by exchanging substances to be stored.
  • Example 6 illustrate an example of the configuration of the image sensor 100 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 8C is an enlarged view of the structure of the pillar stacking unit 60 according to the sixth embodiment.
  • the image sensor 100 of the present example includes a pillar stacked unit 60 as the spectral filter 20.
  • the pillar stacking unit 60 reflects or transmits light in a predetermined wavelength band.
  • the pillar stacked unit 60 has a stacked structure of a storage unit 61 and a base material 62.
  • the pillar stacking unit 60 of this example switches between a reflection filter and a transmission filter by exchanging substances stored in the storage unit 61.
  • the pillar laminated portion 60 of this example functions as a monochromatic reflection filter and also functions as a transmission filter.
  • the storage unit 61 is provided for each of the one or more photoelectric conversion elements 11 and stores a substance made of liquid or gas.
  • the storage part 61 has an inflow part and an outflow part, and implement
  • Storage unit 61 of this embodiment has a thickness t e.
  • the base material 62 has a third refractive index different from the refractive index of the substance stored in the storage unit 61.
  • the refractive index of the base material 62 is higher than the refractive index of the substance stored in the storage unit 61.
  • the base material 62 is an example of a high refractive index layer.
  • Substrate 62 of this embodiment has a thickness t b.
  • the base material 62 is made of SiO 2 having a refractive index of 1.5.
  • a plurality of pillars 63 are provided in the cavity of the storage unit 61.
  • the pillar 63 has a refractive index different from that of the base material 62.
  • the pillar 63 of this example has a higher refractive index than the base material 62.
  • the pillar 63 is made of Al 2 O 3 having a refractive index of 1.8.
  • the pillar 63 of this example has a cylindrical shape.
  • the effective refractive index of the storage unit 61 changes.
  • the effective refractive index changes according to the area ratio between the plurality of pillars 63 and the substance stored in the storage unit 61.
  • the pitch a of the pillars 63 indicates the distance between the centers of the adjacent pillars 63.
  • the pitch a may be determined according to the wavelength of the incident light and the effective refractive index of the pillar stacked unit 60.
  • the diameter d indicates the diameter of the cross section of the substrate 62.
  • the cross-sectional shape of the pillar 63 of this example is circular, other polygons, such as a triangle and a tetragon
  • the pillar 63 of this example is a cylinder, you may provide a taper.
  • the pillar stacking unit 60 adjusts the wavelength band transmitted through the pillar stacking unit 60 based on the shape and arrangement of the pillars 63.
  • the pillar stacking unit 60 can adjust the transmission characteristics and the reflection characteristics according to the substance stored in the storage unit 61.
  • the pillar stacking unit 60 functions as a reflection filter in a specific wavelength band when the gas substance 24 is stored in the storage unit 61.
  • the pillar stacking unit 60 functions as a transmission filter in a specific wavelength band when the liquid substance 25 is stored in the storage unit 61.
  • the spectral filter 20 200 nm thickness t b of the substrate 62 formed of SiO 2, the thickness t e and 236nm storing part 61, 136 nm diameter d of the pillar 63, the pitch a of the pillar 63 between centers 200 nm.
  • the effective refractive index of the storage unit 61 including the pillar 63 is about 1.27, and light having a specific wavelength ⁇ of about 600 nm is emitted. It functions as a reflective filter that reflects.
  • the effective refractive index of the storage unit 61 including the pillar 63 is approximately 1.49, which is equal to the refractive index of the base material 62. Since there is no difference, it functions as a transmission filter that transmits incident light.
  • the image sensor 100 includes a plurality of pillars 63 arranged at predetermined intervals.
  • the imaging device 100 of the present example can freely design the transmission characteristics and reflection characteristics of the pillar stacked portion 60 according to the pitch of the pillars 63, the refractive index of each member, the size of the pillars 63, and the like. Therefore, the imaging device 100 of this example can be easily designed in a structure corresponding to the substance stored in the storage unit 61.
  • the spectral filter 20 may include a pillar 63 having a different cross-sectional area in the arrangement direction of the photoelectric conversion elements 11 for each storage unit 61 corresponding to one or a plurality of photoelectric conversion elements 11. Thereby, the transmission characteristics of the spectral filter 20 can be changed for each storage unit 61 corresponding to one or a plurality of photoelectric conversion elements 11.
  • FIG. 9A illustrates an example of the configuration of the image sensor 100 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 9B illustrates an example of a cross-sectional view of the image sensor 100 according to the seventh embodiment.
  • the imaging element 100 of this example includes a flow path 90 provided with a step as the spectral filter 20.
  • the flow path 90 corresponds to the storage unit.
  • the image sensor 100 of this example is a Fabry-Perot interference film type filter as in the first embodiment, and a pair of mirrors are disposed with the flow path 90 interposed therebetween.
  • the spectral filter 20 is provided for each block including a plurality of photoelectric conversion elements 11. Thereby, the plurality of photoelectric conversion elements 11 receive the light that has been converted into multibands by the spectral filter 20.
  • the inflow port from which the substance flows into the storage unit 22 from the inflow part 91 and the outflow port from which the substance flows out from the storage part 22 to the outflow part 92 face each other in the arrangement direction of the photoelectric conversion elements 11. Is provided.
  • the flow path 90 has different thicknesses due to a step in the cavity through which the substance flows.
  • the thickness of the flow path 90 may be the distance between a pair of reflecting surfaces that sandwich the flow path 90.
  • the thickness of the flow path 90 may be different for each of the one or more photoelectric conversion elements 11. That is, at least one photoelectric conversion element 11 is provided for each thickness of the flow path 90.
  • the interval of the flow path 90 in this example increases from the inflow port of the inflow portion 91 toward the outflow port of the outflow portion 92.
  • the flow path 90 includes four flow paths 90a to 90d.
  • the four flow paths 90a to 90d include regions having different spacer layer thicknesses.
  • the channels 90a to 90d in this example have four different spacer layer thicknesses t1 to t4, respectively.
  • the channel 90a has a channel 90a (t1) to a channel 90a (t4)
  • the channel 90b has a channel 90b (t1) to a channel 90b (t4)
  • the channel 90c has , Channel 90c (t1) to channel 90c (t4)
  • channel 90d includes channel 90d (t1) to channel 90d (t4).
  • the spacer layer thicknesses t1 to t4 have a relationship of t1 ⁇ t2 ⁇ t3 ⁇ t4.
  • the upper end of the channel 90 is on the same plane, and the lower end of the channel 90 gradually becomes deeper. Thereby, the substance in the flow path 90 is likely to flow from the inflow portion 91 toward the outflow portion 92.
  • the image sensor 100 allows substances having different refractive indexes to flow for each of the flow paths 90a to 90d.
  • substances having refractive indexes n1, n2, n3, and n4 flow through the four flow paths 90a to 90d, respectively.
  • the substance of this example has a relationship of n1 ⁇ n2 ⁇ n3 ⁇ n4.
  • the image sensor 100 realizes a total of 16 bands of four refractive indexes and four spacer layer thicknesses.
  • the imaging element 100 may cause the same substance to flow through the flow paths 90a to 90d. In this case, four bands corresponding to the four spacer layer thicknesses are realized.
  • the image sensor 100 can realize five or more bands by increasing the level difference of the flow path 90.
  • FIG. 10 shows an example of a manufacturing method of the image sensor 100 according to the seventh embodiment.
  • an on-chip process flow will be described.
  • the image sensor 100 is manufactured by forming each member on a chip on which the light receiving unit 10 is provided.
  • a cross section in the flow path direction and a cross section in the direction perpendicular to the flow path are shown.
  • a light receiving unit 10 is prepared, and an oxide film 15 is formed on the light receiving unit 10. Further, the resin 55 is applied on the oxide film 15 by the 3D printer 200.
  • the resin 55 forms a hollow structure and an outer frame of the flow path 90.
  • the step shape of the flow path 90 can be freely selected.
  • the metal film 56 is formed on the resin 55 by the 3D printer 200.
  • the lid structure of the resin 57 is formed by the 3D printer 200.
  • a metal film 58 and an oxide film 59 are formed on the resin 57 by a sputtering apparatus or the like.
  • the flow path 90 can be formed in an arbitrary shape.
  • FIG. 11 shows an example of a manufacturing method of the image sensor 100 according to the seventh embodiment.
  • the process flow of the bonding method will be described.
  • the image sensor 100 is manufactured by bonding a sensor-side substrate and a glass substrate 30 serving as a lid. In each flow, a cross section in the flow path direction and a cross section in the direction perpendicular to the flow path are shown.
  • a glass substrate 30 serving as a lid of the image sensor 100 is prepared.
  • An oxide film 31 and a metal film 32 are formed on the glass substrate 30.
  • the sensor side substrate and the glass substrate 30 are joined.
  • the flow path 90 which has the inflow part 91 and the outflow part 92 is formed.
  • FIG. 12 shows an outline of the configuration of the imaging apparatus 300.
  • the imaging apparatus 300 of this example includes an imaging element 100 and a storage unit 110.
  • the image sensor 100 includes an inflow portion 91, a storage portion 22, and an outflow portion 92.
  • a predetermined substance flows into the storage part 22 via the inflow part 91.
  • the substance stored in the storage unit 22 flows out to the storage unit 110 via the outflow unit 92.
  • the storage unit 110 is connected to the inflow unit 91 and the outflow unit 92 and stores the material that has flowed out of the storage unit 22.
  • the storage unit 110 may store a plurality of substances.
  • the storage unit 110 causes the stored substance to flow into the inflow unit, and causes the storage unit 22 to store the substance again.
  • the storage unit 110 may continue to cause the substance to flow into and out of the image sensor 100.
  • the storage unit 110 may execute a process of flowing a substance into the image sensor 100 and a process of flowing a substance from the image sensor 100 at predetermined intervals. In this case, the power consumed by the storage unit 110 is reduced.
  • FIG. 13 shows an example of an imaging method using the imaging device 100.
  • the transmission characteristics of the image sensor 100 are controlled by steps S100 to S104.
  • step S100 a substance made of liquid or gas flows into the storage section 22 of the spectral filter 20 from the inflow section 91.
  • a micropump is used for inflow of the substance into the storage unit 22.
  • step S102 among the light incident on the spectral filter 20, the plurality of photoelectric conversion elements 11 receive light that has passed through the wavelength band corresponding to the refractive index of the substance.
  • the spectral filter 20 stores a liquid.
  • step S104 the image sensor 100 causes the substance to flow out from the storage unit to the storage unit 110.
  • the liquid is discharged by sending air into the spectral filter 20 using an air pump. Further, the image sensor 100 may vaporize the liquid by incorporating a heating mechanism. Thereafter, among the light incident on the spectral filter 20, the plurality of photoelectric conversion elements 11 receive light that has passed through the wavelength band corresponding to the refractive index of the substance after replacement.
  • the spectral filter 20 stores gas. In addition, you may return to step S100 again after execution of step S104.
  • FIG. 14A shows an exemplary configuration of an optical element 150 according to the eighth embodiment.
  • 14B and 14C show an example of a cross-sectional view of the optical element 150 according to the eighth embodiment.
  • the optical element 150 of this example includes a glass substrate 16, an optical filter 17, and a glass substrate 30.
  • the glass substrate 16 and the glass substrate 30 are provided with the optical filter 17 interposed therebetween.
  • the optical element 150 according to the eighth embodiment is arranged in contact with the photoelectric conversion element 11 as in the first to seventh embodiments, or is arranged at a distance from the photoelectric conversion element 11 so that one of the imaging elements 100 is arranged. May be configured as a part.
  • the optical element 150 may be configured as a single optical component.
  • the optical filter 17 has an arbitrary optical member.
  • the optical filter 17 includes a wire grid 95 as an optical member.
  • the optical filter 17 stores a substance having a predetermined refractive index.
  • the optical filter 17 of this example stores either the substance 24 or the substance 25 having different refractive indexes.
  • the wire grid 95 polarizes the light incident on the optical filter 17.
  • the wire grid 95 of this example extends in the direction from the inflow portion 91 to the outflow portion 92 (that is, the flow path direction).
  • the wire grids 95 are arranged at predetermined intervals in a direction perpendicular to the flow path direction.
  • the wire grid 95 is formed by photolithography and dry etching.
  • the flow path and the outer wall of the optical filter 17 may be formed by a nanoimprint method or a 3D printer as in the manufacturing method of the seventh embodiment.
  • the wire grid 95 of this example has a height H1, a width W1, and a pitch W2.
  • the pitch W2 of the wire grid 95 preferably satisfies the following equation. ⁇ / 2>W2> ⁇ / 2n
  • the structure and arrangement of the wire grid 95 may be changed as appropriate according to the polarization condition of incident light.
  • the optical filter 17 switches between polarized light and non-polarized light by switching the substance to be stored.
  • the optical filter 17 has a polarization function by storing air therein.
  • the optical filter 17 does not have a polarization function by storing a liquid such as water therein.
  • the optical element 150 of this example switches the optical characteristics of the optical filter 17 having a polarization function.
  • the optical element 150 switches between the polarized light and the non-polarized light of the optical filter 17 by switching the material stored in the optical filter 17.
  • the optical element 150 of this example can realize switching of the optical characteristics of the optical filter 17 with a simple structure.
  • FIG. 15 shows an example of a manufacturing method of the optical element 150 according to the eighth embodiment.
  • the process flow of the bonding method will be described.
  • the manufacturing method of the optical element 150 is not limited to this example.
  • a glass substrate 16 is prepared, and a resin 55 for nanoimprinting is applied on the glass substrate 16.
  • the side wall (resin 55) of the optical filter 17 is formed by nanoimprinting using the mold 50.
  • the resin 55 is cured by irradiating ultraviolet rays (UV).
  • a resist 85 for lift-off is applied, and the resist 85 is exposed and developed. The resist 85 is applied so as to cover the side wall of the optical filter 17 formed of the resin 55.
  • a metal film 56 is formed on the entire surface. Further, a resist 86 is applied on the metal film 56, and the resist 86 is exposed and developed.
  • the resist 86 has a pattern corresponding to the wire grid 95.
  • the wire grid 95 is formed by the metal film 56 by dry etching through the resist 86. Thereafter, the resist 85 and the resist 86 are lifted off. Then, the glass substrate 30 is bonded and bonded onto the side wall of the optical filter 17 made of the resin 55.
  • FIG. 16A illustrates an example of the configuration of the optical element 150 according to the ninth embodiment.
  • 16B and 16C show an example of a cross-sectional view of the optical element 150 according to Example 9.
  • FIG. The optical element 150 of the present example includes the optional substance 24 and the substance 25 in the optical filter 17 and an optical member.
  • the optical element 150 of this example includes a grating 96 as an optical member.
  • the optical element 150 of this example is different from the optical element 150 according to Example 8 in that a grating 96 is provided instead of the wire grid 95.
  • points different from the eighth example will be particularly described.
  • the optical element 150 according to the ninth embodiment may be configured as a part of the imaging device 100 by being disposed in contact with the photoelectric conversion element 11 or at an interval.
  • the optical element 150 may be configured as a single optical component.
  • the grating 96 diffracts the light incident on the optical filter 17.
  • the grating 96 of this example extends in the direction from the inflow portion 91 to the outflow portion 92 (that is, the flow path direction).
  • the gratings 96 are arranged at predetermined intervals in a direction perpendicular to the flow path direction.
  • the grating 96 is formed by photolithography and dry etching.
  • the flow path and the outer wall of the optical filter 17 may be formed by a nanoimprint method or a 3D printer as in the manufacturing method of the seventh embodiment.
  • the optical filter 17 switches between diffraction and non-diffraction by exchanging the substance to be stored.
  • the optical filter 17 has a diffraction function by storing air therein.
  • incident light from the glass substrate 16 side is diffracted into zero-order light, first-order light, and secondary light by the grating 96.
  • the optical filter 17 does not have a diffraction function by storing a liquid therein.
  • incident light from the glass substrate 16 side is not diffracted by the grating 96.
  • the optical element 150 of this example switches the optical characteristics of the optical filter 17 having a diffraction function. That is, the optical element 150 switches between diffraction and non-diffraction of the optical filter 17 by exchanging substances stored in the optical filter 17.
  • the optical element 150 of this example can realize switching of the optical characteristics of the optical filter 17 with a simple structure.
  • FIG. 17A illustrates an exemplary configuration of the optical element 150 according to the tenth embodiment.
  • FIG. 17B illustrates an example of a plan view of the optical element 150 according to the tenth embodiment.
  • 17C and 17D show an example of a cross-sectional view of the optical element 150 according to Example 10.
  • FIG. The optical element 150 of this example includes a plurality of flow paths 90, a plurality of inflow portions 91, and a plurality of outflow portions 92.
  • FIG. 17A only one pair of inflow portion 91 and outflow portion 92 is shown for simplification, but a plurality of inflow portions 91 and outflow portions 92 may be provided.
  • the flow path 90 includes four flow paths 90a to 90d.
  • the channels 90a to 90d have a circular outer shape in plan view.
  • the channels 90a to 90c have a donut-like planar shape.
  • the channel 90d has a circular planar shape.
  • the flow paths 90a to 90d are provided concentrically from the outer peripheral side. That is, the channel 90b is disposed inside the channel 90a, the channel 90c is disposed inside the channel 90b, and the channel 90d inside the channel 90c is disposed.
  • Predetermined substances are stored in the flow paths 90a to 90d.
  • gas is stored as the substance 24 in the flow paths 90a to 90d.
  • Air is stored in all of the flow paths 90a to 90d in this example.
  • the liquid is stored as the substances 25 to 28 in the channels 90a to 90d.
  • substances 25 to 28 having different refractive indexes are stored.
  • the same substance may be stored in the flow paths 90a to 90d.
  • the optical element 150 of this example uses a plurality of liquids having different refractive indexes, with the substance to be stored being replaced with air and liquid. As a result, the optical element 150 switches between aperture and light shielding, which are optical characteristics of the imaging apparatus. For example, the optical element 150 arbitrarily changes the light shielding region by changing the substances 25 to 28 flowing in the flow path 90. Thereby, you may control F value of an imaging device. Further, the optical element 150 may function as a shutter by combining a light shielding function and a function of changing a diaphragm.
  • Pillar lamination part 61 ... Storage part, 62 ... Base material, 63 ... Pillar, 80 ... lens part, 85 ... resist, 86 ... resist, 90 ... flow path, 91 ... inflow part, 92 ... flow Part, 93 ... cavity part, 94 ... connection part, 95 ... wire grid, 96 ... grating, 100 ... image sensor, 110 ... storage part, 150 ... optical element, 200 ... 3D printer, 300 ... imaging device

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Abstract

２次元状に配列された複数の光電変換素子を有する受光部と、１又は複数の光電変換素子ごとに設けられ、液体又は気体からなる物質を格納する格納部と、格納部に物質を流入する流入部と、格納部から物質を流出する流出部とを有し、当該物質の屈折率に対応する分光特性を分光フィルタとを備える撮像素子を提供する。また、液体又は気体からなる物質を格納する格納部と、格納部に物質を流入する流入部と、格納部から物質を流出する流出部とを有し、当該物質の屈折率に対応する光学特性を有する光学フィルタとを備える光学素子を提供する。

Description

撮像素子、撮像装置および撮像方法
　本発明は、撮像素子、撮像装置および撮像方法に関する。
　従来、充填する液体の屈折率を変えることにより、透過特性を変更する光ファイバが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１　特開２０１４－２１５５１８号公報
　しかしながら、物質を一度充填することで得られる透過特性は一種類のみである。
一般的開示
　本発明の第１の態様においては、２次元状に配列された複数の光電変換素子を有する受光部と、１又は複数の光電変換素子ごとに設けられ、液体又は気体からなる物質を格納する格納部と、格納部に物質を流入する流入部と、格納部から物質を流出する流出部とを有し、当該物質の屈折率に対応する分光特性を有する分光フィルタとを備える撮像素子を提供する。
　本発明の第２の態様においては、本発明の第１の態様に係る撮像素子と、流入部および流出部に接続し、格納部から流出された物質を保存する保存部を更に備え、保存部は、保存した物質を流入部へ流入させて、格納部に再度、物質を格納させる撮像装置を提供する。
　本発明の第３の態様においては、液体又は気体からなる物質を格納する格納部と、格納部に物質を流入する流入部と、格納部から物質を流出する流出部とを有し、当該物質の屈折率に対応する光学特性を有する光学フィルタとを備える光学素子を提供する。
　本発明の第３の態様においては、２次元状に配列された光電変換素子の一つ又は複数に対応して設けられる、分光フィルタの格納部に、液体又は気体からなる物質を流入部から流入することと、分光フィルタに入射する光のうち、物質の屈折率に対応する波長帯域を透過した光を、複数の光電変換素子が受光することと、格納部から流出部へ物質を流出することと、を含む撮像方法を提供する。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
実施例１に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例１に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例２に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例２に係る撮像素子１００の流路９０の形成方法の一例を示す。 実施例２に係る撮像素子１００の動作の一例を示す。 実施例２に係る撮像素子１００の動作の一例を示す。 実施例３に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例４に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例４に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例５に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例５に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例６に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例６に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例６に係るピラー積層部６０の構造の拡大図である。 実施例７に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。 実施例７に係る撮像素子１００の断面図の一例を示す。 実施例７に係る撮像素子１００の製造方法の一例を示す。 実施例７に係る撮像素子１００の製造方法の一例を示す。 撮像装置３００の構成の概要を示す。 撮像素子１００を用いた撮像方法の一例を示す。 実施例８に係る光学素子１５０の構成の一例を示す。 実施例８に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。 実施例８に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。 実施例８に係る光学素子１５０の製造方法の一例を示す。 実施例９に係る光学素子１５０の構成の一例を示す。 実施例９に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。 実施例９に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。 実施例１０に係る光学素子１５０の構成の一例を示す。 実施例１０に係る光学素子１５０の平面図の一例を示す。 実施例１０に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。 実施例１０に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　［実施例１］
　図１Ａおよび図１Ｂは、実施例１に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、受光部１０と、分光フィルタ２０と、ガラス基板３０とを備える。図１Ａおよび図１Ｂは、分光フィルタ２０に充填されている物質が異なる。
　受光部１０は、半導体基板を有する。本例の受光部１０は、２次元状に配列された複数の光電変換素子１１を有する。光電変換素子１１は、受光部１０に入射した光を受光する。
　分光フィルタ２０は、予め定められた波長の光を透過させるファブリペロー干渉膜方式のフィルタである。分光フィルタ２０は、格納した物質の屈折率に対応する波長帯域の光を透過させる。分光フィルタ２０は、受光部１０上に接合されている。分光フィルタ２０は、２次元状に配列された光電変換素子１１の一つ又は複数に対応して設けられる。分光フィルタ２０は、ミラー２１と、格納部２２と、ミラー２３とを有する。分光フィルタ２０は、屈折率の異なる複数の物質を入れ替えて格納する。一例において、分光フィルタ２０は、第１屈折率を有する第１物質と、第２屈折率を有する第２物質とを入れ替える。例えば、第１物質が空気であり、第２物質が液体である。これにより、分光フィルタ２０は、分光特性を第１分光特性から第２分光特性に切り替える。なお、分光特性には、波長の変化に対する光の透過率の推移を示す光学特性（透過率スペクトル）が含まれる。本例の撮像素子１００は、分光特性として、光が透過する波長帯域（透過率が所定の閾値以上である最短波長から最長波長までの範囲）、オフバンド特性（透過率が所定の閾値未満である波長帯域）、ピーク波長、ピーク波長の透過率、透過率スペクトル形状自体のいずれかまたはこれらの組み合わせを切り替え可能である。ただし、分光特性の具体的な項目はこれに限らない。このように、分光フィルタ２０は、マルチバンドの光をフィルタリングする。
　格納部２２は、１又は複数の光電変換素子１１ごとに設けられ、液体又は気体からなる物質を格納する。格納部２２は、互いに対向する一対の反射面であるミラー２１およびミラー２３で挟まれている。本例のミラー２１およびミラー２３は、ＡｇおよびＡｌ２Ｏ３を含む。格納部２２は、格納部２２に物質を流入する流入部と、格納部２２から物質を流出させる流出部とを有する。例えば、格納部２２は、物質２４を格納している状態において、流出部から物質２４を流出する。そして、格納部２２は、流入部から物質２５を流入する。このように、格納部２２に格納する物質が入れ替えられる。
　格納部２２は、厚さｄの膜厚を有する。例えば、格納部２２が屈折率ｎの物質を格納した場合、格納部２２の光学膜厚（即ち、屈折率×膜厚）がｎｄとなる。格納部２２の光学膜厚に応じて、透過光のピーク波長がシフトする。例えば、格納部２２の光学膜厚がλ／２の整数倍に等しい場合、波長λ付近の光が格納部２２を透過する。図１Ａでは、格納部２２が物質２４を格納し、図１Ｂでは、格納部２２が物質２５を格納している。物質２４および物質２５は、互いに屈折率が異なる物質である。
　物質２４は、予め定められた第１屈折率を有する。本例の物質２４は、気体である。例えば、物質２４は、空気である。物質２４は、第１物質の一例である。
　物質２５は、物質２４よりも屈折率の高い第２屈折率を有する。本例の物質２５は、液体である。物質２５は、第２物質の一例である。なお、物質２４および物質２５は、いずれもが気体であってもよいし、いずれもが液体であってもよい。即ち、物質２４および物質２５は、互いに屈折率の異なる物質であればよい。
　ガラス基板３０は、分光フィルタ２０上に接合されている。ガラス基板３０は、入射した光を透過させて分光フィルタ２０に入射させてよい。なお、ガラス基板３０への入射媒質は空気であってよい。
　分光フィルタ２０の一例として、ミラー２１およびミラー２３のそれぞれについて、Ａｇの膜厚を２５ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３の膜厚を７０ｎｍとし、格納部２２の厚さｄを２００ｎｍとする。ここで、第１物質の一例として、屈折率が１である空気を格納部２２に格納すると、分光フィルタ２０は、波長４００ｎｍ（透過率１０％以上）から波長７５０ｎｍ（透過率１％以上）までを透過する波長帯域とし、ピーク波長がおよそ５００ｎｍである分光特性となる。また、第２物質の一例として、屈折率が１．３３である水を格納部２２に格納すると、分光フィルタ２０は、空気を格納部２２に格納した場合と同様の波長帯域で、ピーク波長がおよそ６６７ｎｍである分光特性となる。
　このように、本例の撮像素子１００は、格納部２２に格納する物質を入れ替えることにより、格納部２２の光学膜厚を変化させる。これにより、撮像素子１００は、格納部２２に入射する光のうち、透過する光の分光特性を変化させる。よって、撮像素子１００のマルチバンド化が実現される。
　［実施例２］
　図２Ａは、実施例２に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の分光フィルタ２０は、格納部２２に格納する物質が流れる複数の流路９０を有する。
　流路９０は、４つの流路９０ａ～９０ｄを含む。流路９０ａ～９０ｄは、ライン状にそれぞれが延伸したライン型分離構造を有し、それぞれに物質を格納する。即ち、流路９０ａ～９０ｄは、それぞれが格納部に対応する。本例の流路９０は、それぞれが光電変換素子１１に対応して設けられている。流路９０は、両端に流入部９１および流出部９２を有する。流入部９１には物質を流入するための流入口が設けられ、流出部９２には物質を流出するための流出口が設けられている。
　また、本例の流路９０ａ～９０ｄは、それぞれ同一構造を有する。即ち、流路９０ａ～９０ｄの深さおよび長さがそれぞれ等しい。但し、流路９０ａ～９０ｄの形状は、それぞれ異なっていてもよい。この場合、同一の屈折率を有する物質が格納されている場合であっても、流路９０ａ～９０ｄの波長帯域を変更できる。
　ガラス基板３０は、分光フィルタ２０に接合されている。本例のガラス基板３０は、ミラー２３上に積層されている。ガラス基板３０は、複数のレンズ部を有する。複数のレンズ部は、それぞれ光電変換素子１１に対応して設けられてよい。
　図２Ｂは、実施例２に係る撮像素子１００の流路９０の形成方法の一例を示す。本例の流路９０は、ナノインプリント法を用いて樹脂５５に形成される。
　モールド５０は、流路９０の形状に応じたパターンを有する。例えば、モールド５０は、流路９０の凹部の形状に応じた凸部を有する。モールド５０は、樹脂５５に押し付けられることにより、樹脂５５に流路９０のライン構造を形成する。
　樹脂５５は、ミラー２１上に設けられる。樹脂５５は、モールド５０を押し付けられることにより変形する。これにより、流路９０に応じた凹部が樹脂５５に形成される。流路９０の凹部が形成された後は、モールド５０が樹脂５５から離されてよい。一例において、樹脂５５は、紫外線（ＵＶ）の照射や加熱により硬化する。
　本例では、ナノインプリント法を用いて流路９０を形成する場合について説明したが、他のプロセスを用いても流路９０を形成できる。流路９０の凹部は、樹脂５５のエッチングプロセスにより形成されてもよい。
　図３は、実施例２に係る撮像素子１００の動作の一例を示す。本例の撮像素子１００は、時分割で屈折率の異なる物質を流路９０に流す。本例の撮像素子１００は、波長掃引方式でマルチバンド化を実現する。
　撮像素子１００は、フレーム毎に流路９０ａ～流路９０ｄに格納する物質の屈折率を変化させる。本例の撮像素子１００は、屈折率の異なる３つの物質２５～物質２７を用いる。例えば、撮像素子１００は、予め定められた第１時刻において、流路９０ａ～流路９０ｄに物質２５を格納する。即ち、全ての流路９０ａ～流路９０ｄに同一の物質２５が格納されている。次に、第１時刻より後の第２時刻において、流路９０ａ～流路９０ｄの物質２５を流出させた後に、流路９０ａ～流路９０ｄに物質２６を格納する。そして、第２時刻より後の第３時刻において、流路９０ａ～流路９０ｄの物質２６を流出させた後に、流路９０ａ～流路９０ｄに物質２７を格納する。これにより、本例の撮像素子１００は、受光する波長帯域を、流路９０に格納された複数の物質に応じた複数の波長帯域に変更できる。なお、本例では、物質２５～物質２７の３つの物質を用いる場合について説明したが、４以上の物質を用いてもよい。
　以上の通り、本例の撮像素子１００は、フレーム毎に予め定められた波長帯域の光を受光できる。また、撮像素子１００は、流路９０の形状を変更することなく、流路９０に格納する物質を変更するだけで複数の波長帯域の光を受光できる。これにより、撮像素子１００は、構造を複雑化することなく、マルチバンド化を実現する。
　図４は、実施例２に係る撮像素子１００の動作の一例を示す。本例の撮像素子１００は、流路９０ａ～流路９０ｄに異なる屈折率の物質を格納する。本例の撮像素子１００は、ラインスキャン方式でマルチバンド化を実現する。
　撮像素子１００は、ライン（即ち、行又は列）毎に流路９０ａ～流路９０ｄに異なる屈折率の物質を格納する。例えば、流路９０ａ～流路９０ｄは、それぞれ物質２５～物質２８を格納する。これにより、流路９０ａ～流路９０ｄは、それぞれ異なる波長帯域の光を透過させる。そして、流路９０ａ～流路９０ｄに対応する複数の光電変換素子１１は、それぞれ異なる波長帯域の光を受光する。
　以上の通り、本例の撮像素子１００は、同一時刻において、異なる屈折率の物質を流路９０ａ～流路９０ｄのそれぞれに格納する。そのため、撮像素子１００は、同時に複数の波長帯域の光を受光できる。また、本例の撮像素子１００は、流路９０ａ～流路９０ｄに格納する物質を入れ替える必要がないので、物質を入れ替えるための電力を消費しない。
　なお、本例では、物質２５～物質２８の４つの物質を用いる場合について説明したが、５以上の物質を用いてもよい。また、撮像素子１００は、流路９０に格納する物質をそれぞれ屈折率の異なる物質に入れ替えてもよい。具体的には、予め定められた第１時刻において、流路９０ａ～流路９０ｄに物質２５～物質２８を格納する。次に、第１時刻より後の第２時刻において、流路９０ａ～流路９０ｄの物質２５～物質２８を流出させた後に、物質２５～物質２８をそれまで格納されていた流路の隣の流路９０ａ～流路９０ｄに格納する。即ち、流路９０ａ～流路９０ｄの順に、物質２６、物質２７、物質２８、物質２５を格納する。これを繰り返すことにより、撮像素子１００では、撮像するたびにマルチバンド画像が得られるとともに、時分割により同一の光電変換素子１１でのマルチバンド化も実現できる。更に、撮像素子１００は、被写体をベルトコンベア等で移動させながら撮影してよい。これにより、流路９０ａ～流路９０ｄのそれぞれの透過波長帯域に応じたデータを一度に取得できる。
　［実施例３］
　図５は、実施例３に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、ミラー２１とミラー２３との間に流路９０を備える。流路９０は、空洞部９３および接続部９４を有する。
　空洞部９３は、内部が空洞となっており、予め定められた屈折率の物質を格納する。即ち、空洞部９３は、格納部に対応する。一例において、空洞部９３の形状が直方体である。本例の撮像素子１００は、複数の空洞部９３を備える。複数の空洞部９３は、それぞれ光電変換素子１１に対応して配列されている。空洞部９３には、１又は複数の物質が格納されてよい。
　接続部９４は、複数の空洞部９３同士を接続する。本例の接続部９４は、予め定められた列方向において、複数の空洞部９３を接続している。これにより、複数の空洞部９３が接続部９４で接続されたラインが形成される。また、複数の空洞部９３が接続部９４で接続されたラインは、予め定められた行方向に複数配列されている。接続部９４は、内部が空洞となっており、接続された複数の空洞部９３の間で物質を流す。
　本例の撮像素子１００は、複数の空洞部９３が接続部９４で接続されたライン毎に予め定められた物質を流す。撮像素子１００は、ライン毎に異なる屈折率の物質を流してもよい。また、撮像素子１００は、フレーム毎に（即ち、時分割で）、異なる屈折率の物質を流してもよい。本例の撮像素子１００は、光電変換素子１１に対応して空洞部９３を配置させ、光電変換素子１１が設けられた領域以外の領域を接続部９４で接続する。これにより、本例の撮像素子１００は、実施例２の場合と比較して、流路９０に流す物質の量を少なくできる。これにより、流路９０に流す物質の入れ替えが容易となる。
　［実施例４］
　図６Ａおよび図６Ｂは、実施例４に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、分光フィルタ２０として多層干渉膜４０を備える。
　多層干渉膜４０は、低屈折率層と高屈折率層との積層構造からなる干渉フィルタである。本例の多層干渉膜４０は、低屈折率層として格納部４１を有し、高屈折率層として基材４２を有する。本例の多層干渉膜４０は、格納部４１に格納した物質で屈折率を変更し、複数の波長帯域を実現する。なお、多層干渉膜４０は、予め定められた波長帯域の光を透過するカラーフィルタとして機能してもよい。
　格納部４１は、１又は複数の光電変換素子１１ごとに設けられ、液体又は気体からなる物質を格納する。格納部４１は、流入部および流出部を有し、格納する物質を入れ替えることにより、複数の波長帯域を実現する。図６Ａを参照すると、格納部４１には、予め定められた屈折率の物質２４が格納されている。一方、図６Ｂを参照すると、格納部４１には、物質２４の屈折率と異なる屈折率の物質２５が格納されている。例えば、格納部４１には、屈折率が１である空気と、屈折率が１．３３である水とのいずれかが格納され、流入部および流出部によってこれらの物質が入れ替えられる。ただし、格納部４１に格納される物質はこれらに限らない。
　基材４２は、格納部４１に格納された物質の屈折率と異なる第３屈折率を有する。基材４２の屈折率は、格納部４１に格納された物質の屈折率よりも高い。基材４２は、格納部４１を挟んで設けられる。即ち、多層干渉膜４０の両端には、基材４２が設けられている。基材４２が格納部４１を挟んで設けられることにより、予め定められた物質が格納部４１内に格納される。多層干渉膜４０は、格納部４１に格納する物質を入れ替えることにより、多層干渉膜４０の透過バンドを変化させる。例えば、基材４２は、屈折率が２．０であるＳｉＮ等で形成される。ただし、基材４２の材料はこれに限らない。
　レンズ部８０は、多層干渉膜４０の上方に形成される。レンズ部８０は、多層干渉膜４０において、受光部１０と接合される側と反対側に接合される。複数の光電変換素子１１に対応して、複数のレンズ部８０が設けられてよい。
　以上の通り、本例の撮像素子１００は、多層干渉膜４０の格納部４１に格納する物質を入れ替えることによりマルチバンド化を実現する。このように、撮像素子１００は、低屈折率層と高屈折率層との積層構造からなる干渉フィルタにおいてもマルチバンド化を実現できる。
　［実施例５］
　図７Ａおよび図７Ｂは、実施例５に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、分光フィルタ２０として、格納部４１と基材４２とが複数積層された多層干渉膜４０を有する。
　多層干渉膜４０は、予め定められた波長帯域の光を反射又は透過する。本例の多層干渉膜４０は、格納部４１に格納する物質を入れ替えることにより、反射フィルタと透過フィルタとを切り替える。一例において、本例の多層干渉膜４０は、光電変換素子１１が感度を有する波長帯域のうち、一部の波長帯域を反射してそれ以外の光を透過する単色の反射フィルタとして機能する。さらに、多層干渉膜４０は、光電変換素子１１が感度を有する波長帯域のうち、全ての波長帯域を透過する透過フィルタとしても機能する。
　格納部４１は、入射する光の波長λと等しい厚みを有する。本例の格納部４１は、格納する物質を気体と液体とに入れ替える。図７Ａを参照すると、格納部４１には、気体である物質２４が格納されている。一方、図７Ｂを参照すると、格納部４１には、液体である物質２５が格納されている。一例において、物質２５の屈折率は、基材４２の屈折率と同じである。例えば、物質２４は屈折率が１の空気であり、物質２５は屈折率が１．３３の水である。基材４２は、水と同じ屈折率１．３程度のＭｇＦ２で形成される。ただし、格納部４１に格納される物質及び基材４２の材料はこれらに限らない。
　基材４２は、入射する光の波長λと等しい厚みを有する。即ち、格納部４１および基材４２は、光路長１λの繰り返し構造を有する。これにより、本例の多層干渉膜４０は、特定波長λの反射フィルタとして機能する。なお、特定波長λとは、一例として、波長λを中心として半値幅が予め定められた半値幅（例えば１０～５０ｎｍ程度）である狭帯域の波長帯域を示す。
　ここで、多層干渉膜４０は、空気充填時と液体充填時とで異なる機能を有する。例えば、多層干渉膜４０は、格納部４１に気体である物質２４を格納した場合、特定波長λの反射フィルタとして機能する。一方、多層干渉膜４０は、格納部４１に液体である物質２５を格納した場合、光電変換素子１１が受光可能な波長帯域の透過フィルタとして機能する。
　以上の通り、本例の撮像素子１００は、格納部４１に格納する物質を空気と液体で入れ替えることにより、反射フィルタ又は透過フィルタとして機能する。このように、撮像素子１００は、格納する物質を入れ替えることにより、多層干渉膜４０の反射特性および透過特性を制御する。
　［実施例６］
　図８Ａおよび図８Ｂは、実施例６に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。図８Ｃは、実施例６に係るピラー積層部６０の構造の拡大図である。本例の撮像素子１００は、分光フィルタ２０として、ピラー積層部６０を有する。
　ピラー積層部６０は、予め定められた波長帯域の光を反射又は透過する。ピラー積層部６０は、格納部６１と基材６２の積層構造を有する。本例のピラー積層部６０は、格納部６１に格納する物質を入れ替えることにより、反射フィルタと透過フィルタとを切り替える。一例において、本例のピラー積層部６０は、単色の反射フィルタとして機能し、且つ、透過フィルタとしても機能する。
　格納部６１は、１又は複数の光電変換素子１１ごとに設けられ、液体又は気体からなる物質を格納する。格納部６１は、流入部および流出部を有し、格納する物質を入れ替えることにより、複数の波長帯域を実現する。図８Ａを参照すると、格納部６１には、気体である物質２４が格納されている。一方、図８Ｂを参照すると、格納部６１には、液体である物質２５が格納されている。本例の格納部６１は、厚みｔｅを有する。
　基材６２は、格納部６１に格納された物質の屈折率と異なる第３屈折率を有する。基材６２の屈折率は、格納部６１に格納された物質の屈折率よりも高い。基材６２は、高屈折率層の一例である。本例の基材６２は、厚みｔｂを有する。例えば、基材６２は、屈折率が１．５であるＳｉＯ２で形成される。
　ピラー６３は、格納部６１の空洞内に複数設けられる。ピラー６３は、基材６２の屈折率と異なる屈折率を有する。本例のピラー６３は、基材６２よりも高い屈折率を有する。例えば、ピラー６３は、屈折率が１．８であるＡｌ２Ｏ３で形成される。本例のピラー６３は、円柱形状を有する。
　ここで、複数のピラー６３がピラー積層部６０に入射する光の波長以下の周期で配列されることにより、格納部６１の有効屈折率が変化する。例えば、有効屈折率は、複数のピラー６３と、格納部６１に格納された物質との面積比に応じて変化する。ピラー６３のピッチａは、隣接するピラー６３の中心同士の間隔を示す。ピッチａは、入射する光の波長とピラー積層部６０の有効屈折率に応じて決定されてよい。直径ｄは、基材６２の断面の直径を示す。なお、本例のピラー６３の断面形状は円形であるが、三角形や四角形等の他の多角形であってもよい。また、本例のピラー６３は円柱であるが、テーパーを設けてもよい。このように、ピラー積層部６０は、ピラー６３の形状および配置に基づいて、ピラー積層部６０を透過する波長帯域を調整する。
　したがって、ピラー積層部６０は、格納部６１に格納される物質に応じて、透過特性および反射特性を調整できる。例えば、ピラー積層部６０は、格納部６１に気体である物質２４を格納した場合、特定波長帯域の反射フィルタとして機能する。一方、ピラー積層部６０は、格納部６１に液体である物質２５を格納した場合、特定波長帯域の透過フィルタとして機能する。
　分光フィルタ２０の一例として、ＳｉＯ２で形成される基材６２の厚みｔｂを２００ｎｍ、格納部６１の厚みｔｅを２３６ｎｍとし、ピラー６３の直径ｄを１３６ｎｍ、ピラー６３中心同士のピッチａを２００ｎｍとする。ここで、気体の一例として、屈折率が１である空気を格納部６１に格納すると、ピラー６３を含む格納部６１の有効屈折率がおよそ１．２７となり、特定波長λとしておよそ６００ｎｍの光を反射する反射フィルタとして機能する。また、液体の一例として、屈折率が１．３３である水を格納部６１に格納すると、ピラー６３を含む格納部６１の有効屈折率がおよそ１．４９となり、基材６２の屈折率との差がなくなるため、入射した光を透過する透過フィルタとして機能する。
　以上の通り、撮像素子１００は、予め定められた間隔で配列された複数のピラー６３を備える。本例の撮像素子１００は、ピラー６３のピッチ、各部材の屈折率、ピラー６３のサイズ等に応じて、ピラー積層部６０の透過特性および反射特性を自由に設計できる。したがって、本例の撮像素子１００は、格納部６１に格納する物質に応じた構造の設計が容易である。
　なお、分光フィルタ２０は、１又は複数の光電変換素子１１に対応する格納部６１ごとに、光電変換素子１１の配列方向の断面積が異なるピラー６３を有してよい。これにより、分光フィルタ２０の透過特性を１又は複数の光電変換素子１１に対応する格納部６１ごとに変更できる。
　［実施例７］
　図９Ａは、実施例７に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。図９Ｂは、実施例７に係る撮像素子１００の断面図の一例を示す。本例の撮像素子１００は、分光フィルタ２０として、段差が設けられた流路９０を備える。流路９０は格納部に対応する。本例の撮像素子１００は、実施例１と同様、ファブリペロー干渉膜方式のフィルタであり、流路９０を挟んで一対のミラーが配置される。
　分光フィルタ２０は、複数の光電変換素子１１からなるブロックごとに設けられる。これにより、分光フィルタ２０がマルチバンド化した光を複数の光電変換素子１１が受光する。本例の分光フィルタ２０は、物質が流入部９１から格納部２２に流入する流入口と、物質が格納部２２から流出部９２に流出する流出口とが、光電変換素子１１の配列方向に対向して設けられている。
　流路９０は、物質が流れる空洞に段差を有することにより、異なる厚みを有する。流路９０の厚みとは、流路９０を挟む一対の反射面の間隔であってよい。光電変換素子１１の１つのブロックにおいて、１又は複数の光電変換素子１１ごとに、流路９０の厚みが異なってよい。即ち、流路９０の厚みごとに対応して、少なくとも１つの光電変換素子１１が設けられる。本例の流路９０は、流入部９１の流入口から流出部９２の流出口に向かうにつれて間隔が広くなる。
　より具体的には、流路９０は、４つの流路９０ａ～流路９０ｄを含む。また、４つの流路９０ａ～流路９０ｄは、スペーサ層厚みの異なる領域を含む。本例の流路９０ａ～流路９０ｄは、４つの異なるスペーサ層厚みｔ１～ｔ４をそれぞれ有する。例えば、流路９０ａは、流路９０ａ（ｔ１）～流路９０ａ（ｔ４）を有し、流路９０ｂは、流路９０ｂ（ｔ１）～流路９０ｂ（ｔ４）を有し、流路９０ｃは、流路９０ｃ（ｔ１）～流路９０ｃ（ｔ４）を有し、流路９０ｄは、流路９０ｄ（ｔ１）～流路９０ｄ（ｔ４）を有する。スペーサ層厚みｔ１～ｔ４は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４の関係を有する。例えば、厚みｔ１～ｔ４の領域において、流路９０の上端が同一平面上にあり、流路９０の下端が徐々に深くなる。これにより、流路９０内の物質が流入部９１から流出部９２に向けて流れやすくなる。
　ここで、撮像素子１００は、流路９０ａ～流路９０ｄ毎に屈折率の異なる物質を流す。例えば、４つの流路９０ａ～流路９０ｄには、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４の物質がそれぞれ流される。本例の物質は、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎ４の関係を有する。これにより、撮像素子１００は、４つの屈折率と４つのスペーサ層厚みの計１６通りのバンドを実現する。
　なお、撮像素子１００は、流路９０ａ～流路９０ｄに同一の物質を流してもよい。この場合、４つのスペーサ層厚みに応じた４通りのバンドを実現する。撮像素子１００は、流路９０の段差を増やすことにより、５通り以上のバンドを実現できる。
　図１０は、実施例７に係る撮像素子１００の製造方法の一例を示す。本例では、オンチップ方式のプロセスフローについて説明する。オンチップ方式では、受光部１０が設けられたチップ上に各部材を形成して撮像素子１００を製造する。各フローにおいて、流路方向の断面と、流路に対し垂直方向の断面を示す。
　受光部１０を用意し、受光部１０上に酸化膜１５を成膜する。また、３Ｄプリンタ２００で樹脂５５を酸化膜１５上に塗布する。樹脂５５により、流路９０の中空構造および外枠が形成される。３Ｄプリンタ２００を用いる場合、流路９０の段差形状等を自由に選択できる。さらに、３Ｄプリンタ２００で金属膜５６を樹脂５５の上部に形成する。そして、樹脂５７の蓋構造を３Ｄプリンタ２００で形成する。樹脂５７上には、金属膜５８および酸化膜５９がスパッタ装置等により成膜される。このように、３Ｄプリンタ２００を用いることにより、流路９０を任意の形状で形成できる。
　図１１は、実施例７に係る撮像素子１００の製造方法の一例を示す。本例では、貼り合わせ方式のプロセスフローについて説明する。貼り合わせ方式では、センサ側の基板と、蓋となるガラス基板３０とを貼り合わせることにより、撮像素子１００を製造する。各フローにおいて、流路方向の断面と、流路に対し垂直方向の断面を示す。
　センサ側の基板に設けられた受光部１０を用意する。受光部１０上には、酸化膜１５および樹脂５５が成膜される。その後、モールド５０を用いたナノインプリントによって、流路９０の中空構造および外枠を形成する。次に紫外線（ＵＶ）の照射や加熱により、樹脂５５を硬化させる。樹脂５５上には、金属膜５６が形成される。
　一方、撮像素子１００の蓋となるガラス基板３０を用意する。ガラス基板３０上には、酸化膜３１および金属膜３２が成膜される。そして、センサ側の基板とガラス基板３０とを接合する。これにより、流入部９１および流出部９２を有する流路９０が形成される。
　図１２は、撮像装置３００の構成の概要を示す。本例の撮像装置３００は、撮像素子１００および保存部１１０を備える。
　撮像素子１００は、流入部９１と、格納部２２と、流出部９２とを備える。格納部２２には、流入部９１を介して予め定められた物質が流入される。格納部２２に格納された物質は、流出部９２を介して保存部１１０に流出される。
　保存部１１０は、流入部９１および流出部９２に接続され、格納部２２から流出された物質を保存する。保存部１１０は、複数の物質を保存してよい。保存部１１０は、保存した物質を流入部へ流入させて、格納部２２に再度、物質を格納させる。保存部１１０は、撮像素子１００に物質を流入および流出させ続けてもよい。また、保存部１１０は、撮像素子１００に物質を流入する工程と、撮像素子１００から物質を流出させる工程とを予め定められた間隔で実行してよい。この場合、保存部１１０で消費される電力が低減する。
　図１３は、撮像素子１００を用いた撮像方法の一例を示す。本例では、ステップＳ１００～ステップＳ１０４により、撮像素子１００の透過特性が制御される。
　ステップＳ１００において、分光フィルタ２０の格納部２２に、液体又は気体からなる物質を流入部９１から流入する。一例において、格納部２２への物質の流入には、マイクロポンプが用いられる。
　ステップＳ１０２において、分光フィルタ２０に入射する光のうち、物質の屈折率に対応する波長帯域を透過した光を、複数の光電変換素子１１が受光する。例えば、ステップＳ１０２では、分光フィルタ２０が液体を格納している。
　ステップＳ１０４において、撮像素子１００は、格納部から保存部１１０へ物質を流出する。一例において、保存部１１０への物質の流出は、分光フィルタ２０の内部にエアーポンプで空気を送り込むことにより、液体が排出される。また、撮像素子１００は、加熱機構を内蔵することにより、液体を気化させてもよい。その後、分光フィルタ２０に入射する光のうち、入れ替え後の物質の屈折率に対応する波長帯域を透過した光を、複数の光電変換素子１１が受光する。例えば、ステップＳ１０４では、分光フィルタ２０が気体を格納している。なお、ステップＳ１０４の実行後に再びステップＳ１００に戻ってもよい。
　［実施例８］
　図１４Ａは、実施例８に係る光学素子１５０の構成の一例を示す。また、図１４Ｂおよび図１４Ｃは、実施例８に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。本例の光学素子１５０は、ガラス基板１６と、光学フィルタ１７と、ガラス基板３０とを備える。ガラス基板１６およびガラス基板３０は、光学フィルタ１７を挟んで設けられる。実施例８に係る光学素子１５０は、実施例１から７と同様に光電変換素子１１に接して配置されるか、または光電変換素子１１と間隔を空けて配置されることで撮像素子１００の一部として構成されてよい。また、光学素子１５０は、単体の光学部品として構成されてよい。
　光学フィルタ１７は、任意の光学部材を有する。例えば、光学フィルタ１７は、光学部材として、ワイヤーグリッド９５を備える。また、光学フィルタ１７は、予め定められた屈折率の物質を格納する。本例の光学フィルタ１７は、屈折率の異なる物質２４および物質２５のいずれかを格納している。
　ワイヤーグリッド９５は、光学フィルタ１７に入射した光を偏光する。本例のワイヤーグリッド９５は、流入部９１から流出部９２の方向（即ち、流路方向）に延伸している。また、ワイヤーグリッド９５は、流路方向と垂直な方向に予め定められた間隔で配列されている。ワイヤーグリッド９５は、ホトリソグラフィとドライエッチングにより形成される。光学フィルタ１７の流路および外壁は、実施例７の製造方法と同様にナノインプリント法や３Ｄプリンタで形成されてよい。
　本例のワイヤーグリッド９５は、高さＨ１、幅Ｗ１、ピッチＷ２を有する。ここで、物質の屈折率をｎ、入射する光の波長をλとすると、ワイヤーグリッド９５のピッチＷ２が次式を満たすことが好ましい。
　λ／２＞Ｗ２＞λ／２ｎ
　ワイヤーグリッド９５の構造および配列は、入射される光の偏光条件に応じて、適宜変更されてよい。
　ここで、光学フィルタ１７は、格納する物質を入れ替えることにより、偏光と非偏光を切り替える。例えば、光学フィルタ１７は、内部に空気を格納することにより、偏光機能を有する。一方、光学フィルタ１７は、内部に水等の液体を格納することにより、偏光機能を有さなくなる。
　以上の通り、本例の光学素子１５０は、偏光機能を有する光学フィルタ１７の光学特性を切り替える。即ち、光学素子１５０は、光学フィルタ１７に格納する物質を入れ替えることにより、光学フィルタ１７の偏光および非偏光を切り替える。本例の光学素子１５０は、簡易な構造で光学フィルタ１７の光学特性の切り替えを実現できる。
　図１５は、実施例８に係る光学素子１５０の製造方法の一例を示す。本例では、貼り合わせ方式のプロセスフローについて説明する。但し、光学素子１５０の製造方法は本例に限られない。
　ガラス基板１６を用意し、ガラス基板１６上にナノインプリント用の樹脂５５を塗布する。モールド５０を用いたナノインプリントで光学フィルタ１７の側壁（樹脂５５）を形成する。次に紫外線（ＵＶ）を照射することにより、樹脂５５を硬化させる。リフトオフ用のレジスト８５を塗布して、レジスト８５を露光および現像する。レジスト８５は、樹脂５５で形成した光学フィルタ１７の側壁を覆うように塗布される。
　次に全面に金属膜５６を成膜する。さらに、金属膜５６上にレジスト８６を塗布して、レジスト８６を露光および現像する。レジスト８６は、ワイヤーグリッド９５に応じたパターンを有する。レジスト８６越しにドライエッチングすることにより、金属膜５６によってワイヤーグリッド９５が形成される。その後、レジスト８５およびレジスト８６をリフトオフする。そして、樹脂５５でできた光学フィルタ１７の側壁上にガラス基板３０を貼り合わせて接合する。
　［実施例９］
　図１６Ａは、実施例９に係る光学素子１５０の構成の一例を示す。図１６Ｂおよび図１６Ｃは、実施例９に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。本例の光学素子１５０は、光学フィルタ１７に任意の物質２４および物質２５と、光学部材とを備える。本例の光学素子１５０は、光学部材として、グレーティング９６を備える。本例の光学素子１５０は、ワイヤーグリッド９５の代わりにグレーティング９６を有する点で実施例８に係る光学素子１５０と相違する。本例では、実施例８と相違する点について特に説明する。実施例９に係る光学素子１５０も、実施例８と同様、光電変換素子１１に接して配置されるか間隔を空けて配置されることで撮像素子１００の一部として構成されてよい。また、光学素子１５０は、単体の光学部品として構成されてもよい。
　グレーティング９６は、光学フィルタ１７に入射した光を回折する。本例のグレーティング９６は、流入部９１から流出部９２の方向（即ち、流路方向）に延伸している。また、グレーティング９６は、流路方向と垂直な方向に予め定められた間隔で配列されている。グレーティング９６は、ホトリソグラフィとドライエッチングにより形成される。光学フィルタ１７の流路および外壁は、実施例７の製造方法と同様にナノインプリント法や３Ｄプリンタで形成されてよい。
　ここで、光学フィルタ１７は、格納する物質を入れ替えることにより、回折と非回折を切り替える。例えば、光学フィルタ１７は、内部に空気を格納することにより、回折機能を有する。図１６Ｂを参照すると、ガラス基板１６側からの入射光がグレーティング９６により、０次光と、１次光と、２次光とに回折されている。一方、光学フィルタ１７は、内部に液体を格納することにより、回折機能を有さなくなる。図１６Ｃを参照すると、ガラス基板１６側からの入射光がグレーティング９６により回折されていない。
　以上の通り、本例の光学素子１５０は、回折機能を有する光学フィルタ１７の光学特性を切り替える。即ち、光学素子１５０は、光学フィルタ１７に格納する物質を入れ替えることにより、光学フィルタ１７の回折および非回折を切り替える。本例の光学素子１５０は、簡易な構造で光学フィルタ１７の光学特性の切り替えを実現できる。
　［実施例１０］
　図１７Ａは、実施例１０に係る光学素子１５０の構成の一例を示す。図１７Ｂは、実施例１０に係る光学素子１５０の平面図の一例を示す。図１７Ｃおよび図１７Ｄは、実施例１０に係る光学素子１５０の断面図の一例を示す。本例の光学素子１５０は、複数の流路９０と、複数の流入部９１と、複数の流出部９２とを備える。なお、図１７Ａでは、簡略化のため、１対の流入部９１および流出部９２のみ図示されているが、複数の流入部９１および流出部９２が設けられてもよい。
　流路９０は、４つの流路９０ａ～流路９０ｄを備える。流路９０ａ～流路９０ｄは、平面視で、円形の外形を有する。例えば、流路９０ａ～流路９０ｃは、ドーナツ状の平面形状を有する。流路９０ｄは、円形の平面形状を有する。流路９０ａ～流路９０ｄは、外周側から同心円状に設けられている。即ち、流路９０ａの内側に流路９０ｂが配置され、流路９０ｂの内側に流路９０ｃが配置され、流路９０ｃの内側の流路９０ｄが配置されている。
　流路９０ａ～流路９０ｄには、予め定められた物質が格納されている。図１７Ｃを参照すると、流路９０ａ～流路９０ｄには、物質２４として気体が格納されている。本例の流路９０ａ～流路９０ｄには、全て空気が格納されている。一方、図１７Ｄを参照すると、流路９０ａ～流路９０ｄには、物質２５～物質２８として液体が格納されている。本例の流路９０ａ～流路９０ｄには、それぞれ異なる屈折率を有する物質２５～物質２８が格納されている。但し、流路９０ａ～流路９０ｄには、同一の物質が格納されてよい。
　本例の光学素子１５０は、格納する物質を空気と液体とで入れ替え、且つ、屈折率の異なる複数の液体を用いる。これにより、光学素子１５０は、撮像装置の光学特性である絞りおよび遮光を切り替える。例えば、光学素子１５０は、流路９０に流す物質２５～物質２８を変化させることにより、遮光する領域を任意に変更する。これにより、撮像装置のＦ値を制御してもよい。また、光学素子１５０は、遮光機能と絞りを変更する機能を組み合わせることにより、シャッタとして機能してもよい。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・受光部、１１・・・光電変換素子、１５・・・酸化膜、１６・・・ガラス基板、１７・・・光学フィルタ、２０・・・分光フィルタ、２１・・・ミラー、２２・・・格納部、２３・・・ミラー、２４・・・物質、２５・・・物質、２６・・・物質、２７・・・物質、２８・・・物質、３０・・・ガラス基板、３１・・・酸化膜、３２・・・金属膜、４０・・・多層干渉膜、４１・・・格納部、４２・・・基材、５０・・・モールド、５５・・・樹脂、５６・・・金属膜、５７・・・樹脂、５８・・・金属膜、５９・・・酸化膜、６０・・・ピラー積層部、６１・・・格納部、６２・・・基材、６３・・・ピラー、８０・・・レンズ部、８５・・・レジスト、８６・・・レジスト、９０・・・流路、９１・・・流入部、９２・・・流出部、９３・・・空洞部、９４・・・接続部、９５・・・ワイヤーグリッド、９６・・・グレーティング、１００・・・撮像素子、１１０・・・保存部、１５０・・・光学素子、２００・・・３Ｄプリンタ、３００・・・撮像装置

Claims (12)

  1. 　２次元状に配列された複数の光電変換素子を有する受光部と、
    　１又は複数の前記光電変換素子ごとに設けられる分光フィルタであって、液体又は気体からなる物質を格納する格納部と、前記格納部に前記物質を流入する流入部と、前記格納部から前記物質を流出する流出部とを有し、当該物質の屈折率に対応する分光特性を有する分光フィルタと
    　を備える撮像素子。
  2. 　前記分光フィルタは、前記物質として第１屈折率を有する第１物質が前記格納部に格納されている状態において、前記流出部から前記第１物質を流出するとともに、前記物質として第２屈折率を有する第２物質を前記流入部から流入することで、光が透過する波長帯域を第１波長帯域から第２波長帯域に切り替える
    　請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　前記分光フィルタは、第３屈折率を有する基材と、前記格納部とが交互に複数積層された多層干渉膜を有し、
    　前記格納部には、前記第３屈折率とは異なる屈折率を有する前記物質が格納される
    　請求項１または２に記載の撮像素子。
  4. 　前記格納部は、前記第３屈折率とは異なる屈折率を有する複数のピラー構造を有する
    　請求項３に記載の撮像素子。
  5. 　前記ピラー構造の屈折率は、前記第３屈折率よりも高い
    　請求項４に記載の撮像素子。
  6. 　前記分光フィルタは、前記１又は複数の光電変換素子に対応する前記格納部ごとに、前記光電変換素子の配列方向の断面積が異なる前記ピラー構造を有する
    　請求項４又は５に記載の撮像素子。
  7. 　前記分光フィルタは、前記格納部を挟んで互いに対向する一対の反射面を有するファブリペロー干渉膜方式のフィルタである
    　請求項１又は２に記載の撮像素子。
  8. 　前記分光フィルタは、前記一対の反射面で挟まれた前記格納部を、前記複数の光電変換素子からなるブロックごとに有し、
    　前記格納部は、１つの前記ブロックにおいて、１又は複数の前記光電変換素子ごとに、前記一対の反射面の間隔が異なる
    　請求項７に記載の撮像素子。
  9. 　前記分光フィルタは、前記物質が前記流入部から前記格納部に流入する流入口と、前記物質が前記格納部から前記流出部に流出する流出口とが、前記光電変換素子の配列方向に関して対向して設けられ、
    　前記格納部は、前記流入口から前記流出口に向かうにつれて前記間隔が広くなる
    　請求項８に記載の撮像素子。
  10. 　請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像素子と、
    　前記流入部および前記流出部に接続し、前記格納部から流出された前記物質を保存する保存部を更に備え、
    　前記保存部は、保存した前記物質を前記流入部へ流入させて、前記格納部に再度、前記物質を格納させる撮像装置。
  11. 　液体又は気体からなる物質を格納する格納部と、前記格納部に前記物質を流入する流入部と、前記格納部から前記物質を流出する流出部とを有し、当該物質の屈折率に対応する光学特性を有する光学フィルタ。
  12. 　２次元状に配列された複数の光電変換素子で受光した光に基づいて撮像する方法であって、
    　前記複数の光電変換素子の一つ又は複数に対応して設けられる、分光フィルタの格納部に、液体又は気体からなる物質を流入部から流入することと、
    　前記分光フィルタに入射する光のうち、前記物質の屈折率に対応する分光特性によって透過した光を、前記複数の光電変換素子が受光することと、
    　前記格納部から流出部へ前記物質を流出することと
    　を含む撮像方法。
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