專利名稱：光學(xué)元件、包含光學(xué)元件的圖像傳感器和包含圖像傳感器的圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用等離子體激元諧振(plasmon resonance)現(xiàn)象的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
迄今為止使用的成像器件的濾色器(color filter) 一般利用著色劑(colorant) 的吸收性能。但是，這種使用著色劑的濾色器必須是厚的以實(shí)現(xiàn)足夠的吸收，并且，著色劑的顏色隨著時(shí)間的過(guò)去而褪色。另一方面，隨著像素?cái)?shù)量的增加，諸如電荷耦合器件(CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q圖像傳感器的成像器件的像素變得更小。在這樣的情況下，由于由圖像傳感器的檢測(cè)器單元捕獲的光量減少，因此希望微透鏡、濾色器、布線等的厚度小，以捕獲足夠的光量。并且，由于圖像傳感器還捕獲斜入射光，因此，希望有對(duì)于斜入射光不明顯變化的濾色器特性。在這樣的情形下，正在研究利用等離子體激元諧振現(xiàn)象的濾色器。等離子體激元是限制于金屬表面并被諸如光的外部電場(chǎng)激發(fā)的自由電子的集體振蕩。由于電子帶電，因此電子的振蕩導(dǎo)致由自由電子的密度分布所造成的極化。這種極化與電磁場(chǎng)的耦合被稱為 “等離子體激元諧振”。當(dāng)光入射在金屬粒子或金屬結(jié)構(gòu)上時(shí)，觀察到散射或吸收在特定的波長(zhǎng)帶中增加的諧振現(xiàn)象。該現(xiàn)象是局域表面等離子體激元諧振(以下簡(jiǎn)稱為“等離子體激元諧振”)，并且，吸收光譜(spectrum)表現(xiàn)出最大峰值的波長(zhǎng)被稱為“等離子體激元諧振波長(zhǎng)”。當(dāng)光透過(guò)金屬粒子或金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，透射率在出現(xiàn)等離子體激元諧振的波長(zhǎng)帶中降低，并且，依賴于波長(zhǎng)而出現(xiàn)光的選擇性透射。因此，這可被用于形成濾色器。由于等離子體激元諧振現(xiàn)象還在薄金屬結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)，因此它可能有助于圖像傳感器的厚度減小。美國(guó)專利No. 5973316公開(kāi)了通過(guò)在金屬薄膜中周期性布置比入射光的波長(zhǎng)小的開(kāi)口(aperture)所形成的陣列。開(kāi)口的周期和開(kāi)口的尺寸與激發(fā)的等離子體激元匹配，以增大特定的波長(zhǎng)帶中的透射率。Nature Photonics (2008) 2,161-164教導(dǎo)了包含銀膜中形成的同心溝槽所構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)并在同心圓的中心處具有開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，并且描述了該結(jié)構(gòu)展示出這樣的濾色器特性根據(jù)該濾色器特性，紅色、綠色和藍(lán)色透射光的強(qiáng)度增大。根據(jù)美國(guó)專利No. 5973316中公開(kāi)的開(kāi)口陣列，用作光阻擋部分的金屬相對(duì)于開(kāi)口的百分比大，因此，透射率至多僅為約5%至6%。開(kāi)口陣列由此不具有足以用于濾色器應(yīng)用的靈敏度。根據(jù)Nature Photonics (2008) 2,161-164中公開(kāi)的在銀膜中加入周期性結(jié)構(gòu)的濾色器，光透過(guò)同心溝槽的中心處的開(kāi)口，由此在當(dāng)前技術(shù)下不能期望足夠的透射率。并且， 在這樣的情況下，濾色器特性要求有足以確保金屬結(jié)構(gòu)的周期性的大的區(qū)域。因此，由于必須在像素內(nèi)設(shè)置金屬結(jié)構(gòu)并且一個(gè)像素的尺寸變得越來(lái)越小，所以不可確保金屬結(jié)構(gòu)的足夠的周期性，并且，濾色器特性可劣化。并且，這些文獻(xiàn)沒(méi)有關(guān)注于改善包含具有不同特性的多個(gè)濾色器的光學(xué)元件的總體特性。引用列表專利文獻(xiàn)PTLl 美國(guó)專利 No. 5973316非專利文獻(xiàn)NPLl Nature Photonics (2008)2,161-164

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供即使像素的尺寸變得更小也展示出足夠的濾色器特性并且可用作薄的濾色器的光學(xué)元件。本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種包含具有不同特性的多個(gè)濾光器(optical filter) 的光學(xué)元件。所述光學(xué)元件包括第一濾光器，所述第一濾光器包括第一金屬結(jié)構(gòu)組，所述第一金屬結(jié)構(gòu)組包括在基板表面的面內(nèi)方向上周期性布置的第一金屬結(jié)構(gòu)；以及第二濾光器，所述第二濾光器包括第二金屬結(jié)構(gòu)組，所述第二金屬結(jié)構(gòu)組包括在所述面內(nèi)方向上周期性布置的第二金屬結(jié)構(gòu)，第二金屬結(jié)構(gòu)組展示出與第一金屬結(jié)構(gòu)組的等離子體激元諧振條件不同的等離子體激元諧振條件。彼此相鄰的第一金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離在彼此相鄰的第二金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離的0. 75倍至1. 25倍的范圍中。本發(fā)明的其它方面包括圖像傳感器和圖像拾取裝置。本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種被配置為根據(jù)光譜特性來(lái)檢測(cè)光的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置為基于波長(zhǎng)來(lái)選擇性透射光；以及光電轉(zhuǎn)換層，已透過(guò)光學(xué)元件的光進(jìn)入所述光電轉(zhuǎn)換層。上述的光學(xué)元件被用作圖像傳感器的光學(xué)元件。本發(fā)明的另一方面提供一種被配置為獲得圖像信息的圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置包括會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)(condenser optical system)、圖像傳感器、以及信號(hào)處理器件。 上述的圖像傳感器被用作圖像拾取裝置的圖像傳感器。由于使得分別構(gòu)成具有不同特性的多個(gè)濾光器的金屬結(jié)構(gòu)組的金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離基本上均一，因此透射光譜具有平滑的輪廓和相對(duì)尖銳的峰特性。因此，可以提供對(duì)于特定的波長(zhǎng)區(qū)域表現(xiàn)出高對(duì)比度過(guò)濾效果的光學(xué)元件。并且，本發(fā)明的光學(xué)元件利用等離子體激元諧振現(xiàn)象，并且，可以使用薄金屬結(jié)構(gòu)來(lái)形成光學(xué)元件。因此，可以提供與像素的尺寸減小兼容的薄的濾色器、圖像傳感器、圖像拾取裝置等。


圖1包含部分(A)和(B)，其是示出本發(fā)明的濾光器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是示出濾光器的透射光譜的一個(gè)例子的曲線圖。圖3是示出包含具有不同布置周期的濾光器的光學(xué)元件的示意圖。圖4是示出圖3所示的濾光器的透射光譜的曲線圖。圖5是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6A是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的形狀的示意圖。
圖6B是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的形狀的示意圖。圖6C是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的形狀的示意圖。圖6D是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的形狀的示意圖。圖6E是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的形狀的示意圖。圖7A是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的布置的示意圖。圖7B是示出本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的布置的示意圖。圖8A是示出本發(fā)明的濾光器的布置的示意圖。圖8B是示出本發(fā)明的濾光器的布置的示意圖。圖8C是示出本發(fā)明的濾光器的布置的示意圖。圖8D是示出本發(fā)明的濾光器的布置的示意圖。圖9是示出本發(fā)明的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖10是示出本發(fā)明的圖像拾取裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IlA是例子1的光學(xué)元件的示意圖。圖IlA是例子1的光學(xué)元件的示意圖。圖12是示出例子1的光學(xué)元件的透射光譜的曲線圖。圖13A是例子2的光學(xué)元件的示意圖。圖1 是例子2的光學(xué)元件的示意圖。圖14是示出例子2的光學(xué)元件的透射光譜的曲線圖。圖15是示出相對(duì)于濾光器的入射角的示意圖。圖16是示出對(duì)于入射角具有依賴性的濾光器的透射光譜的曲線圖。圖17是示出本發(fā)明的濾光器的透射光譜的曲線圖。圖18是示出例子3的濾光器的透射光譜的曲線圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實(shí)施例。首先描述在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的光學(xué)元件時(shí)所研究的事項(xiàng)。圖1包含部分㈧和(B)，其是示出可用于本發(fā)明的光學(xué)元件中的濾光器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1部分(A)是沿圖1部分(B)中的線I-I獲取的濾光器101的橫截面圖，并且圖1部分(B)是濾光器101的頂視圖。圖1所示的濾光器101的金屬結(jié)構(gòu)102在基板103的表面的面內(nèi)方向上以光學(xué)距離105相互等距隔開(kāi)的同時(shí)被布置成正方形格子(grid)。金屬結(jié)構(gòu)102被覆蓋層104覆
至
ΓΤΠ ο首先，描述根據(jù)本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離。本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)在基板表面的面內(nèi)方向上被二維和周期性布置。在本發(fā)明中， “金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離”指的是周期性布置的金屬結(jié)構(gòu)中的任一個(gè)的中心和相鄰金屬結(jié)構(gòu)的中心之間的距離與周圍材料對(duì)于所使用的光的波長(zhǎng)的折射率的積。換句話說(shuō)，光學(xué)距離是相鄰金屬結(jié)構(gòu)之間的距離(周期)與位于金屬結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)的折射率的積。介質(zhì)的折射率η由下式(1)表示，這里c是真空中的光的速度，并且，ν是通過(guò)介質(zhì)的光的速度。
η = c/v (式 1)換句話說(shuō)，假定光在具有折射率η的介質(zhì)中行進(jìn)了距離d，那么nXd是光學(xué)距離， 并且，在本發(fā)明的描述中，d與布置金屬結(jié)構(gòu)的周期對(duì)應(yīng)。S卩，在本發(fā)明中，通過(guò)考慮在金屬結(jié)構(gòu)周圍的介質(zhì)(基板、覆蓋層等)的折射率，改善包含具有不同特性的多個(gè)濾光器的光學(xué)元件的總體特性。由于布置金屬結(jié)構(gòu)的圖案不限于一個(gè)，因此在本發(fā)明中短語(yǔ)“光學(xué)距離相等”或與其類似的短語(yǔ)的意思是當(dāng)考慮到位于相鄰金屬結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)(電介質(zhì)材料等)時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)在基板表面的面內(nèi)方向上相互等距隔開(kāi)。當(dāng)設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)組并且位于金屬結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)在各組之間相同時(shí)，布置金屬結(jié)構(gòu)的周期與光學(xué)距離對(duì)應(yīng)。圖2是示出濾光器101的透射光譜的數(shù)值計(jì)算結(jié)果的曲線圖。出于計(jì)算的目的， 假定金屬結(jié)構(gòu)102由鋁構(gòu)成，并且被無(wú)限地布置于基板103上。圖2所示的透射光譜示出550nm的波長(zhǎng)附近的透射率變化，但是，透射率朝著約 640nm的中心波長(zhǎng)平滑地減小。如果可在形成濾色器時(shí)利用這種透射率的減小，那么可以形成透射型補(bǔ)色濾色器或反射型原色濾色器。接下來(lái)，參照?qǐng)D3和圖4描述包含具有不同特性并且被布置成拜耳(Bayer)圖案的三種類型的濾光器的光學(xué)元件的透射光譜(數(shù)值計(jì)算)。圖3是示出包含布置成拜耳圖案的三種類型的濾光器302、303、304和305的光學(xué)元件301的示意圖。濾光器303和304由以相同距離周期性布置的相同形狀和尺寸的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成；由此，當(dāng)單獨(dú)地使用濾光器303和304時(shí)，它們的透射光譜是同樣的。濾光器302包含金屬結(jié)構(gòu)308。濾光器303和304包含金屬結(jié)構(gòu)311。濾光器305 包含金屬結(jié)構(gòu)314。金屬結(jié)構(gòu)308、311和314分別具有90nm、120nm和150nm的正方形形狀，并且均具有90nm的厚度。金屬結(jié)構(gòu)308被布置成正方形格子，并且，方向307上的金屬結(jié)構(gòu)308之間的距離309和方向306上的金屬結(jié)構(gòu)308之間的距離310各為250nnK250nm的周期)。 金屬結(jié)構(gòu)311被布置成正方形格子，并且，方向307上的金屬結(jié)構(gòu)311之間的距離312和方向306上的金屬結(jié)構(gòu)311之間的距離313各為300nm(300nm的周期)。金屬結(jié)構(gòu)314被布置成正方形格子，并且，方向307上的金屬結(jié)構(gòu)314之間的距離315和方向306上的金屬結(jié)構(gòu)314之間的距離316各為380nm(380nm的周期)。濾光器304和305之間的邊界處的金屬結(jié)構(gòu)之間的中心到中心距離317在方向 307上為340nm。該距離與濾光器304和305中的金屬結(jié)構(gòu)之間的距離不同。然后，通過(guò)假定濾光器被布置成正方形格子而濾光器302、303、304和305構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，實(shí)施對(duì)于光學(xué)元件301的數(shù)值計(jì)算。圖4是示出這樣獲得的光學(xué)元件301的透射光譜的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。該曲線圖示出濾光器302、303、305和305的透射光譜的峰輪廓(peak profile)不平滑，并且一些峰被分裂。并且，峰相對(duì)寬且淺。濾光器303和304的透射光譜的峰的位置和輪廓不同，盡管其中的金屬結(jié)構(gòu)具有相同尺寸并且以相同距離被周期性布置。發(fā)明人相信，存在給出上述的透射光譜的幾種因素。第一因素是濾光器的中心部分和周邊部分(即，相鄰濾光器之間的邊界區(qū)域)之
6間的等離子體激元諧振條件的不同。當(dāng)布置不同類型的濾光器(這里，在相鄰金屬結(jié)構(gòu)之間具有不同的中心到中心距離的金屬結(jié)構(gòu)組)時(shí)，濾光器的周邊部分中的金屬結(jié)構(gòu)被布置為與由以不同的中心到中心距離布置的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成的金屬結(jié)構(gòu)組相鄰。結(jié)果，等離子體激元諧振條件在濾光器的中心部分和周邊部分之間不同。于是，出現(xiàn)諧振相位的偏移并且諧振程度降低。假定透射光譜中的峰作為結(jié)果而變淺，S卩，透射率下降可變得緩和(moderate)，并且得到的濾色器可展示出低的對(duì)比度。當(dāng)不同類型的濾光器被布置為彼此相鄰時(shí)，周邊部分中的等離子體激元諧振條件可不同，并且，透射光譜中的峰位置也可不同。下一因素是依賴于濾光器中的周期性布置的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離的衍射。當(dāng)具有不同光學(xué)距離的濾光器彼此相鄰時(shí)，清楚地出現(xiàn)濾光器之間的邊界。當(dāng)濾光器的尺寸相同時(shí)，可以限定布置濾光器的周期，并且，出現(xiàn)由這種周期產(chǎn)生的衍射。可推測(cè)地，這導(dǎo)致峰的分裂和不平滑的峰輪廓。換句話說(shuō)，如果通過(guò)僅僅布置被獨(dú)立地最優(yōu)化的濾光器來(lái)構(gòu)成光學(xué)元件，那么將出現(xiàn)上述的現(xiàn)象，并且不容易實(shí)現(xiàn)希望的光譜輪廓。為了使得這些過(guò)濾器可應(yīng)用于圖像傳感器等的濾色器，希望有進(jìn)一步的改善。本發(fā)明的發(fā)明人已考慮以上提及的點(diǎn)而進(jìn)行了廣泛的研究，并且提出了本發(fā)明。圖5是示出本發(fā)明的光學(xué)元件501的頂視圖(示意圖)。光學(xué)元件501包含基板502、在基板502的表面的面內(nèi)方向上布置的第一金屬結(jié)構(gòu) 503 (構(gòu)成第一金屬結(jié)構(gòu)組)、以及第二金屬結(jié)構(gòu)504 (構(gòu)成第二金屬結(jié)構(gòu)組)。兩個(gè)金屬結(jié)構(gòu)組被布置于基板上。構(gòu)成濾光器505的第一金屬結(jié)構(gòu)503通過(guò)相互等距隔開(kāi)光學(xué)距離507而被周期性布置。構(gòu)成濾光器506的第二金屬結(jié)構(gòu)504也通過(guò)相互等距隔開(kāi)光學(xué)距離507而被周期性布置。因而，當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離被調(diào)整為在構(gòu)成光學(xué)元件的濾光器之間相同并且濾光器被周期性布置時(shí)，濾光器的中心部分和周邊部分之間的等離子體激元諧振條件的不同變得較小。另外，當(dāng)使得濾光器505和506之間的邊界處的金屬結(jié)構(gòu)之間的中心到中心距離 508等于濾光器505和506的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離507時(shí)，濾光器之間的邊界不再清楚。因此，不容易出現(xiàn)由濾光器的周期導(dǎo)致的衍射，并且使得抑制將不同特性的濾光器放置為彼此鄰接的不利影響的設(shè)計(jì)成為可能。雖然這里描述了布置兩種類型的濾光器的例子，但是，可以組合三種或更多種濾光器。例如，可以在抑制來(lái)自相鄰濾光器的不利影響的同時(shí)，設(shè)計(jì)另外包含第三金屬結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件。接下來(lái)，描述根據(jù)本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離和等離子體激元諧振的相位。 為了使濾光器的透射光譜的峰尖銳化(sharpen)，可以使濾光器中的各自金屬結(jié)構(gòu)的等離子體激元諧振的相位匹配。如果金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離相同，那么等離子體激元諧振相位匹配。但是，如果距離不相同，那么等離子體激元諧振相位不匹配。
關(guān)于濾光器內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離偏移光學(xué)距離的1/2時(shí)，等離子體激元諧振相位變得相反并且相位相互抵消。因此，來(lái)自該金屬結(jié)構(gòu)附近的透射光保持不受等離子體激元諧振影響。結(jié)果，透射光譜的峰變淺。當(dāng)不同的濾光器位置彼此相鄰并且濾光器的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離偏移光學(xué)距離的1/2時(shí)，等離子體激元諧振相位變得相反并且相位相互抵消。因此，來(lái)自該金屬結(jié)構(gòu)附近的透射光保持不受等離子體激元諧振影響。特別地，濾光器之間的邊界區(qū)域中的金屬結(jié)構(gòu)處于與濾光器的中心部分處不同的等離子體激元諧振條件下。因此，即使在一個(gè)濾光器內(nèi)，也出現(xiàn)等離子體激元諧振相位偏移。在濾光器之間，如果金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離(相鄰金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離)的偏移被抑制到光學(xué)距離的1/4或更小、即光學(xué)距離的士25% 或更小，那么可以抑制等離子體激元諧振相位的偏移。換句話說(shuō)，當(dāng)使用具有相互不同的特性的第一濾光器和第二濾光器時(shí)，構(gòu)成第二過(guò)濾器的第二金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離應(yīng)被調(diào)整到構(gòu)成第一過(guò)濾器的第一金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離的0. 75倍至1.25倍。這意味著相鄰的第一金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離應(yīng)被調(diào)整到相鄰的第二金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離的0. 75倍至1. 25倍。 在本發(fā)明中，各濾光器中的相鄰金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離最優(yōu)選是相同的。但是， 只要各自金屬結(jié)構(gòu)組的金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離的偏移為士25%或更小，就可獲得有利的效果。偏移更優(yōu)選為士 10%或更小，原因是可以進(jìn)一步抑制等離子體激元諧振相位的偏移。當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離在濾光器之間不同時(shí)，濾光器之間的邊界變得清楚，并且出現(xiàn)由濾光器的周期性布置導(dǎo)致的衍射。為了抑制這種現(xiàn)象，使相鄰濾光器之間的邊界區(qū)域中的等離子體激元諧振條件的變化緩和是有效的。換句話說(shuō)，以下是有效的調(diào)整濾光器的周邊部分中的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離，使得該光學(xué)距離逐步接近相鄰濾光器的光學(xué)距離，或者，調(diào)整濾光器的周邊部分中的金屬結(jié)構(gòu)的尺寸，使得該尺寸逐步接近相鄰濾光器的金屬結(jié)構(gòu)的尺寸。本發(fā)明關(guān)注于各濾光器的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離。存在可通過(guò)使得光學(xué)距離均一來(lái)匹配相鄰過(guò)濾器的等離子體激元諧振相位的方面。在本發(fā)明中，位于第一濾光器和第二濾光器之間的邊界區(qū)域中的第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)之間的中心到中心距離可被調(diào)整到第一金屬結(jié)構(gòu)組或第二金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離的0. 75倍至1.25倍?，F(xiàn)在將描述入射的角度(入射角)與濾光器的周期性布置的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離之間的關(guān)系。圖15是示出包含覆蓋有均勻介質(zhì)(homogeneous medium) 1503的金屬結(jié)構(gòu)1502 的濾光器1501的橫截面圖。各金屬結(jié)構(gòu)1502具有70nm正方形的形狀和20nm的厚度。金屬結(jié)構(gòu)1502以250nm 的周期被二維布置。假定均勻介質(zhì)1503的折射率為1. 46，那么周期性布置的金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離為365nm。圖16是示出光斜入射在濾光器1501上時(shí)的透射光譜的數(shù)值計(jì)算結(jié)果的曲線圖。 在數(shù)值計(jì)算中，如圖15所示，使用相對(duì)于其上布置金屬結(jié)構(gòu)組的表面的法線的角度作為入射角Θ。該曲線圖示出，當(dāng)入射角為0度或10度時(shí)，透射光譜的輪廓基本上保持不變，但是，當(dāng)入射角為20度時(shí)，輪廓改變。依賴于使用的模式，當(dāng)入射角為20度時(shí)，濾光器可能不能充分地用作濾光器。可推測(cè)透射光譜輪廓的變化可歸因于伍德異常(Wood'sanomalies)。伍德異常是入射光被諸如金屬結(jié)構(gòu)的周期性結(jié)構(gòu)衍射并且在布置周期性結(jié)構(gòu)的方向上傳播的現(xiàn)象。當(dāng)伍德異常與等離子體激元諧振耦合時(shí)，透射率下降變得緩和。出現(xiàn)伍德異常的波長(zhǎng)依賴于入射角和周期性結(jié)構(gòu)的周期(光學(xué)距離)。當(dāng)周期性結(jié)構(gòu)的周期恒定并且入射角增大時(shí)，出現(xiàn)伍德異常的波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)。因此，可通過(guò)防止伍德異常影響濾光器中使用的波長(zhǎng)帶，減少濾光器對(duì)于入射角的依賴性。假定本發(fā)明的光學(xué)元件是與可見(jiàn)光區(qū)域?qū)?yīng)并且包含具有不同特性的多個(gè)濾光器的光學(xué)元件。于是，可通過(guò)防止涉及最短波長(zhǎng)帶的藍(lán)濾光器受伍德異常影響，設(shè)計(jì)所有的濾光器。換句話說(shuō)，應(yīng)調(diào)整設(shè)定，使得出現(xiàn)伍德異常的波長(zhǎng)為400nm或更小。優(yōu)選地，透射光譜特性在入射角士20度的范圍中保持不變。圖17是示出在圖15所示的濾光器中布置金屬結(jié)構(gòu)組的周期被減小到220nm時(shí)的透射光譜的數(shù)值計(jì)算結(jié)果的曲線圖。該曲線圖示出，當(dāng)在400nm或更大的波長(zhǎng)處入射角處于0度至20度的范圍中時(shí)， 透射光譜的輪廓基本上保持不變。并且，僅當(dāng)入射角為20度時(shí)，才在390nm至400nm的波長(zhǎng)處出現(xiàn)推測(cè)起來(lái)可歸因于伍德異常的透射率的迅速變化。這表示布置金屬結(jié)構(gòu)組的周期可為220nm或更小。這種情況下的金屬結(jié)構(gòu)組被具有1. 46的折射率的介質(zhì)覆蓋，由此，光學(xué)距離約為325nm。總之，在本發(fā)明中，當(dāng)覆蓋金屬結(jié)構(gòu)的覆蓋層(電介質(zhì)層)由SiO2(玻璃)構(gòu)成時(shí)， 金屬結(jié)構(gòu)組的光學(xué)距離可為325nm或更小。雖然到此為止的描述涉及與整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域?qū)?yīng)的光學(xué)距離，但是，在光學(xué)元件不需要藍(lán)濾光器的情況下，可避免伍德異常的影響的波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)，由此光學(xué)距離增大?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述構(gòu)成本發(fā)明的光學(xué)元件的各個(gè)組件?；蹇梢允褂镁哂衅渖峡梢孕纬山饘俳Y(jié)構(gòu)的平坦表面的任何基板作為基板?；蹇稍诳梢?jiàn)光區(qū)域中具有高的透射率。具有高透射率的材料的例子包含硅石(silica)、石英、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、非晶氟碳(fluorocarbon)樹(shù)脂、銦錫氧化物(ITO)和硅氮化物。覆蓋層當(dāng)要在本發(fā)明的基板的表面的面內(nèi)方向上布置金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，在一些情況下，在基板和金屬結(jié)構(gòu)之間的界面處出現(xiàn)的等離子體激元激發(fā)波長(zhǎng)可與在該界面以外的金屬結(jié)構(gòu)的表面處出現(xiàn)的等離子體激元激發(fā)波長(zhǎng)不同。當(dāng)與金屬結(jié)構(gòu)接觸的材料的折射率與金屬結(jié)構(gòu)的折射率不同時(shí)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象。這可導(dǎo)致透射光譜中的峰寬度的加寬和峰的分裂。可通過(guò)用折射率接近基板的折射率的材料覆蓋基板表面上的金屬結(jié)構(gòu)，避免這種問(wèn)題。與基板同樣，本發(fā)明的覆蓋層的材料可以是在可見(jiàn)光區(qū)域中具有高透射率的材料。其例子包含硅石、石英、PMMA、聚苯乙烯、非晶氟碳樹(shù)脂、ITO和硅氮化物。金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成本發(fā)明的金屬結(jié)構(gòu)的金屬可以是展示出等離子體激元諧振的金屬。這種金屬的例子包含金、銀、銅、鋁、鉬、鋅、包含這些元素中的至少兩種的合金、以及包含這些元素中的至少一種的合金。在這些之中，鋁具有比銀的等離子體頻率高的等離子體頻率，并且有利于具有覆蓋整個(gè)可見(jiàn)區(qū)域的光學(xué)特性的濾光器的設(shè)計(jì)。金屬結(jié)構(gòu)的形狀的例子包含非多面(non-multifaceted)形狀，諸如球形形狀和基本上球形形狀；以及各種多面形狀，諸如部分去除的球形形狀和基本上球形形狀、圓柱 (columnar)形狀、棱柱形狀、圓錐形狀、棱錐形狀、立方體形狀、長(zhǎng)方體形狀、具有厚度的環(huán)形形狀、具有厚度的數(shù)字符號(hào)(#)的形狀、以及內(nèi)部具有十字的正方形的形狀，該正方形和該十字具有厚度。金屬粒子也可被用作金屬結(jié)構(gòu)，并且，只要可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果，就可具有任何形狀。金屬粒子不需要是球形的，并且可以為多面的。在制作光學(xué)元件時(shí)，可以在基板和金屬結(jié)構(gòu)之間設(shè)置粘接層。從透射光譜的峰寬度的觀點(diǎn)看，金屬結(jié)構(gòu)可包含諸如圖6A至6E所示的形狀即長(zhǎng)方形形狀(圖6A)、十字形狀(圖6B)、L形狀(圖6C)、T形狀(圖6D)和框(box)形狀(圖 6E)中的任一種的細(xì)致(fine)形狀。當(dāng)尺寸在基板的面內(nèi)方向上增大時(shí)，透射光譜的峰寬度增大?？赏茰y(cè)這與如下的事實(shí)相關(guān)隨著金屬結(jié)構(gòu)的尺寸相對(duì)于入射光的振動(dòng)面變得較大，產(chǎn)生入射光不能進(jìn)入金屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的區(qū)域。當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)的尺寸增大時(shí)，入射光不能進(jìn)入的區(qū)域變得較大。當(dāng)出現(xiàn)這一點(diǎn)時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)接近入射光不能進(jìn)入的區(qū)域的介電常數(shù)。換句話說(shuō)，介電常數(shù)接近塊體金屬(bulk metal)的介電常數(shù)。當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)相對(duì)于入射光的振動(dòng)面具有細(xì)致結(jié)構(gòu)時(shí)，入射光不能進(jìn)入的區(qū)域變得較小。因此，有效介電常數(shù)接近周圍材料的有效介電常數(shù)而不是塊體金屬的有效介電常數(shù)。 在本發(fā)明中使用的基板和覆蓋層不吸收可見(jiàn)光區(qū)域中的入射光；因此，透射光譜的峰寬度小。出于以上給出的原因，金屬結(jié)構(gòu)可具有細(xì)致結(jié)構(gòu)。從易于制造金屬結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)看，金屬結(jié)構(gòu)的厚度可以在基板的面內(nèi)方向上是均一的。金屬結(jié)構(gòu)的布置只要以相同的布置周期在基板表面的面內(nèi)方向上的相同方向上周期性布置希望形狀的金屬結(jié)構(gòu)，金屬結(jié)構(gòu)的布置就可以是任何布置。例如，如圖7A和圖7B所示，可以以正方形格子圖案(圖7A)或三角形格子圖案(圖7B)布置金屬結(jié)構(gòu)。濾光器的布置在圖8A至8D中示出構(gòu)成本發(fā)明的光學(xué)元件的濾光器的布置的例子。圖8A示出最常用于濾色器的拜耳圖案。圖8B示出蜂窩圖案，圖8C示出六角形格子圖案，圖8D示出三角形格子圖案，其被設(shè)計(jì)為增大由濾色器占據(jù)的面積的密度。只要可維持金屬結(jié)構(gòu)的布置周期，由濾光器占據(jù)的區(qū)域就可相互重疊。如果在基板表面的面內(nèi)方向上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期相同，那么可通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)的布置和濾光器的布置的任何組合來(lái)獲得本發(fā)明的效果。接下來(lái)，描述應(yīng)用本發(fā)明的圖像傳感器(根據(jù)光譜特性來(lái)檢測(cè)光的圖像傳感器)。圖9是示出應(yīng)用本發(fā)明的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖中示出一個(gè)像素。實(shí)際的圖像傳感器包含多個(gè)像素，但是，在圖中沒(méi)有示出相鄰的像素。
本發(fā)明的圖像傳感器包含根據(jù)波長(zhǎng)選擇性地透射光的光學(xué)元件和已透過(guò)光學(xué)元件的光進(jìn)入的光電轉(zhuǎn)換層。圖9所示的圖像傳感器901還包含用于收集來(lái)自外部的光的微透鏡905、用于收集圖像傳感器內(nèi)部的光的內(nèi)部透鏡906、以及用于傳送在光電轉(zhuǎn)換層903 中產(chǎn)生的電荷的布線904。注意，本發(fā)明的圖像傳感器使用本發(fā)明的光學(xué)元件，并且，對(duì)于一個(gè)像素設(shè)置本發(fā)明的光學(xué)元件的一個(gè)濾光器。來(lái)自外部的入射光通過(guò)微透鏡905被會(huì)聚并且通過(guò)光學(xué)元件902。光學(xué)元件902 透射特定波長(zhǎng)帶的光。透過(guò)光通過(guò)圖像傳感器的像素中的內(nèi)部透鏡906被會(huì)聚，使得光不散射到布線904而是進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換層903。由于光進(jìn)入，因此在光電轉(zhuǎn)換層903中產(chǎn)生電荷，并且，經(jīng)由布線904傳送信號(hào)。接下來(lái)，描述本發(fā)明的圖像拾取裝置。圖10是示出本發(fā)明的圖像拾取裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。本發(fā)明的圖像拾取裝置包含圖像傳感器、用于收集來(lái)自外部的光并且將光聚焦在圖像傳感器上的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)、以及用于處理由圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的信號(hào)處理器件。圖10所示的圖像拾取裝置1001包含用于確定拍攝的定時(shí)的快門1004、被配置為顯示要捕獲的圖像信息的顯示器1005、以及記錄捕獲的圖像信息的記錄單元1006。通過(guò)調(diào)整會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)1002的焦距，在圖像傳感器1003上聚焦來(lái)自要拍攝的圖像的光?？稍O(shè)置反射鏡1007和目鏡1008以視覺(jué)確認(rèn)是否形成圖像。也可通過(guò)在顯示器 1005中不斷地顯示圖像信息來(lái)確認(rèn)是否形成圖像。通過(guò)按壓快門1004被形成為圖像的光被圖像傳感器1003的光電轉(zhuǎn)換層(未示出)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。信號(hào)處理器件1009將圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，或者校正圖像信息以改善外觀?？梢栽谟涗泦卧?006上或者在可外帶的記錄介質(zhì)(未示出)上記錄圖像信息?，F(xiàn)在將通過(guò)使用具體的例子描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的技術(shù)范圍不受以下例子限制，并且包含基于在權(quán)利要求中公開(kāi)的技術(shù)概念作出的各種修改和變更。例子例子 1在本例子中，正方形形狀的金屬結(jié)構(gòu)被布置成正方形格子圖案，并且，濾光器被布置成拜耳圖案。參照?qǐng)D11A、圖IlB和圖12描述數(shù)值計(jì)算的結(jié)果。例子1的光學(xué)元件圖IlA和圖IlB是示出本例子的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。光學(xué)元件1101包含布置成拜耳圖案的三種類型的濾光器1102、1103、1104和1105。濾光器1103和1104具有相同的結(jié)構(gòu)。圖IlA是示出光學(xué)元件的一部分的示意圖。圖IlA所示的多個(gè)區(qū)域被周期性布置成正方形格子圖案，并且，對(duì)這樣的光學(xué)元件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。設(shè)置在濾光器1102、1103、1104和1105中的金屬結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸如下。在金屬結(jié)構(gòu)中使用的金屬是鋁。濾光器1102的金屬結(jié)構(gòu)1106 一邊的尺寸 1109 :90nm厚度:40nm
11
布置周期220nm濾光器1103和1104的金屬結(jié)構(gòu)1107 一邊的尺寸 1110 :130nm厚度20nm布置周期220nm濾光器1105的金屬結(jié)構(gòu)1108 一邊的尺寸 1111 :150nm厚度IOnm布置周期220nm濾光器1102、1103、1104和1105中的每一個(gè)的一邊的尺寸1112為1540nm，并且所
有的濾光器為正方形形狀的。如圖IlB所示，金屬結(jié)構(gòu)1114被設(shè)置在SiO2基板1113上，并被SiO2層1115覆
至
ΓΤΠ ο例子1的計(jì)算結(jié)果圖12示出通過(guò)在與面內(nèi)方向垂直的方向上給圖IlA和圖IlB所示的光學(xué)元件 1101施加光所獲得的透射光譜的計(jì)算結(jié)果。由于使得布置金屬結(jié)構(gòu)的周期在濾光器之間統(tǒng)一為220nm，因此獲得平滑的光譜輪廓。例子2在例子1中進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算的結(jié)果示出，濾光器1105在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)給出平滑的光譜輪廓，但其峰寬度大。濾光器1105可能不可展示出依賴于用途的最佳的濾色器特性。在本例子中，在例子1中使用的濾光器1103、1104和1105中的金屬結(jié)構(gòu)的形狀被改變?yōu)槭中螤睿沟霉鈱W(xué)元件在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)具有更有利的峰寬度。還描述了其數(shù)值計(jì)算的結(jié)果。例子2的光學(xué)元件圖13A和圖1 是示出本例子的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。本例子的光學(xué)元件1301的濾光器1302、1303、1304和1305的金屬結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸如下。濾光器1302的金屬結(jié)構(gòu)1306 電介質(zhì)基板表面的面內(nèi)方向上的形狀正方形一邊的尺寸 1309 :90nm厚度20nm布置周期200nm濾光器1303和1304的金屬結(jié)構(gòu)1307 電介質(zhì)基板表面的面內(nèi)方向上的形狀十字形長(zhǎng)軸方向上的尺寸1310 :130nm短軸方向上的尺寸1311 :50nm厚度20nm布置周期200nm
濾光器1305的金屬結(jié)構(gòu)1108 電介質(zhì)基板表面的面內(nèi)方向上的形狀十字形長(zhǎng)軸方向上的尺寸1312 :150nm短軸方向上的尺寸1313 :50nm厚度20nm布置周期200nm濾光器1302、1303、1304和1305中的每一個(gè)的一邊的尺寸1314為1400nm，并且所
有的濾光器為正方形形狀的。上述結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)與例子1中的那些相同。例子2的計(jì)算結(jié)果圖14示出通過(guò)在與面內(nèi)方向垂直的方向上給圖13A和圖1 所示的光學(xué)元件 1301施加光所獲得的透射光譜的計(jì)算結(jié)果。在本例子中，同樣，通過(guò)使得金屬結(jié)構(gòu)的布置周期在濾光器之間統(tǒng)一為200nm，獲得平滑的光譜輪廓。由于濾光器1303、1304和1305的金屬結(jié)構(gòu)具有十字形狀，因此，與金屬結(jié)構(gòu)為正方形形狀時(shí)相比，峰寬度減小。由于使得濾光器的金屬結(jié)構(gòu)的厚度均一，因此可以減少制造所需要的步驟數(shù)。根據(jù)上述的本發(fā)明的光學(xué)元件，使得構(gòu)成不同特性的濾光器的金屬結(jié)構(gòu)組中的金屬結(jié)構(gòu)的布置周期基本上均一，從而透射光譜輪廓是平滑的，并且展示出相對(duì)尖銳的峰特性。因此，可以提供對(duì)于特定的波長(zhǎng)區(qū)域表現(xiàn)出高對(duì)比度過(guò)濾效果的光學(xué)元件。并且，本發(fā)明的光學(xué)元件利用等離子體激元諧振，并且，可以使用薄金屬結(jié)構(gòu)來(lái)形成光學(xué)元件。因此，可以提供可與像素的尺寸減小兼容的薄的濾色器、圖像傳感器、圖像拾取裝置等。例子3在本例子中，描述通過(guò)將入射在例子2的濾光器1302上的光的角度從0度變?yōu)?0 度所獲得的透射光譜的數(shù)值計(jì)算結(jié)果。假定SW2的折射率為1. 46，濾光器1302的金屬結(jié)構(gòu)組的相鄰金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離為比325nm小的321. 2nm。換句話說(shuō)，預(yù)計(jì)對(duì)于入射角的依賴性小。圖18是示出數(shù)值計(jì)算的結(jié)果的曲線圖。如該曲線圖所示，即使當(dāng)入射角變?yōu)?度、 10度和20度時(shí)，透射光譜的輪廓也基本上保持不變。在本例子中，可通過(guò)將構(gòu)成金屬結(jié)構(gòu)組的金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離設(shè)為325nm或更小，減小透射光譜對(duì)于入射角的依賴性。雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但要理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。所附的權(quán)利要求的范圍要被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。本申請(qǐng)要求在2008年12月沈日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2008-333868的益處， 在此通過(guò)引用而并入其全部?jī)?nèi)容。附圖標(biāo)記列表101光學(xué)元件
102金屬結(jié)構(gòu)103 基板104覆蓋層105布置金屬結(jié)構(gòu)的周期301光學(xué)元件302濾光器303濾光器304濾光器305濾光器308濾光器302的金屬結(jié)構(gòu)309濾光器302中在方向307上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期310濾光器302中在方向306上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期311濾光器303和304的金屬結(jié)構(gòu)312濾光器303和304中在方向307上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期313濾光器303和304中在方向306上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期314濾光器305的金屬結(jié)構(gòu)315濾光器305中在方向307上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期316濾光器305中在方向306上布置金屬結(jié)構(gòu)的周期317濾光器304和305之間的邊界處的金屬結(jié)構(gòu)之間的中心到中心距離501光學(xué)元件502 基板503濾光器505的金屬結(jié)構(gòu)504濾光器506的金屬結(jié)構(gòu)505濾光器506濾光器507濾光器505和506的布置金屬結(jié)構(gòu)的周期508濾光器505和506之間的邊界處的金屬結(jié)構(gòu)之間的中心到中心距離901圖像傳感器902光學(xué)元件903光電轉(zhuǎn)換層904 布線905微透鏡906內(nèi)部透鏡1001圖像拾取裝置1002會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)1003圖像傳感器1004 快門1005 顯示器1006記錄單元
1007 反射鏡1008目鏡透鏡1009信號(hào)處理器件1101光學(xué)元件1102 濾光器1103 濾光器1104 濾光器1105 濾光器1106金屬結(jié)構(gòu)1107金屬結(jié)構(gòu)1108金屬結(jié)構(gòu)1109金屬結(jié)構(gòu)906的尺寸1110金屬結(jié)構(gòu)907的尺寸1111金屬結(jié)構(gòu)908的尺寸1112濾光器的尺寸1113Si02 基板1114金屬結(jié)構(gòu)11155士02層1301光學(xué)元件1302 濾光器1303 濾光器1304 濾光器1305 濾光器1306金屬結(jié)構(gòu)1307金屬結(jié)構(gòu)1308金屬結(jié)構(gòu)1309金屬結(jié)構(gòu)1106的尺寸1310金屬結(jié)構(gòu)1107的長(zhǎng)軸的尺寸1311金屬結(jié)構(gòu)1107的短軸的尺寸1312金屬結(jié)構(gòu)1108的長(zhǎng)軸的尺寸1313金屬結(jié)構(gòu)1108的短軸的尺寸1314濾光器的尺寸1315Si02 基板1316金屬結(jié)構(gòu)13175土02層1501 濾光器1502金屬結(jié)構(gòu)1503均勻介質(zhì)1504 入射光
權(quán)利要求
1.一種包含具有不同特性的多個(gè)濾光器的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括第一濾光器，所述第一濾光器包括第一金屬結(jié)構(gòu)組，所述第一金屬結(jié)構(gòu)組包括在基板表面的面內(nèi)方向上周期性布置的第一金屬結(jié)構(gòu)；以及第二濾光器，所述第二濾光器包括第二金屬結(jié)構(gòu)組，所述第二金屬結(jié)構(gòu)組包括在所述面內(nèi)方向上周期性布置的第二金屬結(jié)構(gòu)，第二金屬結(jié)構(gòu)組展示出與第一金屬結(jié)構(gòu)組的等離子體激元諧振條件不同的等離子體激元諧振條件，其中，彼此相鄰的第一金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離在彼此相鄰的第二金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離的0. 75倍至1.25倍的范圍中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，第一金屬結(jié)構(gòu)中的一個(gè)和第二金屬結(jié)構(gòu)中的一個(gè)之間的中心到中心距離在彼此相鄰的第二金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離的0. 75倍至1.25倍的范圍中，所述一個(gè)的第一金屬結(jié)構(gòu)和所述一個(gè)的第二金屬結(jié)構(gòu)位于第一濾光器和第二濾光器之間的邊界區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，第一金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離和第二金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離各在325nm或更小的范圍中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，第一金屬結(jié)構(gòu)組和第二金屬結(jié)構(gòu)組具有正方形格子圖案或三角形格子圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，所述多個(gè)濾光器被布置成拜耳圖案或蜂窩圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)在基板表面的面內(nèi)方向上具有長(zhǎng)方形形狀、十字形狀、L形狀、T形狀或框形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，被布置于基板表面上的第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)被覆蓋層覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，被布置于基板表面上的第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)具有相同的厚度。
9.一種被配置為根據(jù)光譜特性來(lái)檢測(cè)光的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置為基于波長(zhǎng)來(lái)選擇性透射光；以及光電轉(zhuǎn)換層，已透過(guò)光學(xué)元件的光進(jìn)入所述光電轉(zhuǎn)換層，其中，所述光學(xué)元件是權(quán)利要求1的光學(xué)元件。
10.一種被配置為獲得圖像信息的圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置包括會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)；圖像傳感器；以及信號(hào)處理器件，其中，所述圖像傳感器是權(quán)利要求9的圖像傳感器。
全文摘要
光學(xué)元件(501)包含具有不同特性的多個(gè)濾光器。所述元件包括第一濾光器(505)和第二濾光器(506)，第一濾光器(505)包括第一金屬結(jié)構(gòu)組(503)，第一金屬結(jié)構(gòu)組(503)包括在基板(502)表面的面內(nèi)方向上周期性布置的第一金屬結(jié)構(gòu)，第二濾光器(506)包括第二金屬結(jié)構(gòu)組(504)，第二金屬結(jié)構(gòu)組(504)包括在所述面內(nèi)方向上周期性布置的第二金屬結(jié)構(gòu)，第二金屬結(jié)構(gòu)組展示出與第一金屬結(jié)構(gòu)組的等離子體激元諧振條件不同的等離子體激元諧振條件。彼此相鄰的第一金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離(507)在彼此相鄰的第二金屬結(jié)構(gòu)之間的光學(xué)距離(507)的0.75倍至1.25倍的范圍中。
文檔編號(hào)G02B5/18GK102257410SQ200980151440
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
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