(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受光面で受光する画素が基板の撮像領域に複数設けられている撮像部
を備え、
前記画素は、
複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群
を含み、
前記熱電対素子群は、前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対が間を隔てて配置されており、
前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて起電力が生ずるように設けられている、
撮像装置。
【請求項２】
前記熱電対素子群は、前記複数の熱電対が直列に接続されている、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記熱電対素子群は、前記受光面において前記グレーティング構造が中心点対称になるように前記複数の熱電対が配置されている、
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記熱電対素子群は、前記複数の熱電対のそれぞれが、前記受光面で発生するプラズモン共鳴による増幅電界場領域に位置するように設けられている、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の熱電対のそれぞれは、第１金属部と前記第１金属部に対して熱電能が異なる第２金属部とが前記受光面に沿って並んでいる、
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の熱電対のそれぞれは、前記基板の深さ方向にて前記入射光が入射する側で前記第１金属部の一端と前記第２金属部の一端とが接合していると共に、前記入射光が出射する側に前記第１金属部の他端と前記第２金属部の他端とが位置し、前記複数の熱電対のそれぞれが直列に接続されている、
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記熱電対素子群は、前記入射光が入射する面上に絶縁膜が設けられていると共に、前記入射光が入射する面と前記絶縁膜との間に空隙が介在している、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記熱電対素子群は、
前記入射光が入射する面を被覆する金属膜
を有し、
前記金属膜は、前記第１金属部および前記第２金属部よりも前記プラズモン共鳴が生じやすい金属を用いて形成されている、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記画素は、前記熱電対素子群を複数含み、当該複数の熱電対素子群が前記基板の深さ方向において積層するように設けられている、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の熱電対のそれぞれは、前記第１金属部および前記第２金属部の一端と他端との間が前記受光面に沿って並ぶように設けられており、前記第１金属部の一端と前記第２金属部の一端とが接合していると共に、前記第１金属部の他端と前記第２金属部の他端とにおいて前記複数の熱電対のそれぞれが直列に接続されており、
前記入射光を遮光する遮光膜が、前記第１金属部の他端と前記第２金属部の他端とを被覆するように設けられている、
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の熱電対のそれぞれは、前記第１金属部および前記第２金属部の一端と他端との間が、ナノスプリングを挟むように形成されている、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記画素で生じた起電力による信号について補正する信号補正部
を更に有し、
前記信号補正部は、モニタリングデータと基準データとの間の差分値と、入射光の光量に対する起電力の応答関数とから補正係数を算出し、前記画素で生じた起電力による信号に対して前記補正係数を積算することで、前記画素で生じた起電力による信号を補正する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の熱電対のそれぞれに対して、ゼーベック効果によって流れる電流とは逆向きの電流を流すことで、ペルチェ効果によって当該複数の熱電対のそれぞれについて冷却処理する冷却処理部
を更に有し、
前記冷却処理部は、前記画素で生じた起電力による信号の信号値と基準値との間の差分値に相当する熱量を減少させるように、前記逆向きの電流を前記複数の熱電対に流す、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像部は、１フレーム時間において前記熱電対素子群で生ずる起電力が最大値になる時点で電位を検出することによって信号を生成し、撮像画像を生成する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記撮像部は、１フレーム時間において前記熱電対素子群で生ずる起電力が最大値になる時点で電位を検出して信号を生成する電位検出動作を、複数、繰り返した後に、当該複数の信号を積算して得た信号から、撮像画像を生成する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記撮像部は、前記複数の電位検出動作の間に、前記熱電対素子群について冷却する冷却動作を実施する、
請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記撮像部は、前記熱電対素子群で生じた起電力を、駆動電力としてフィードバックして駆動するように構成されている、
請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
入射光を受光面で受光する画素を基板の撮像領域に複数設けることで撮像部を形成する、撮像部形成工程
を有し、
前記撮像部形成工程は、
複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群を前記画素に形成する、熱電対素子群形成工程
を含み、
熱電対素子群形成工程においては、
前記熱電対素子群の前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対について間を隔てて配置し、
前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて起電力が生ずるように、前記熱電対素子群を形成する、
撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
入射光を受光面で受光する画素が基板の撮像領域に複数設けられている撮像部
を備え、
前記画素は、
複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群
を含み、
前記熱電対素子群は、前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対が間を隔てて配置されており、
前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて起電力が生ずるように設けられている、
電子機器。
【請求項２０】
入射光を受光面で受光し起電力を生ずる光起電力素子
を備え、
前記光起電力素子は、
複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群
を含み、
前記熱電対素子群は、前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対が間を隔てて配置されており、
前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて前記起電力が生ずるように設けられている、
太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、電子機器、太陽電池、および、撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの電子機器は、撮像装置を含む。撮像装置は、複数の画素が配列されている撮像領域が、基板の面に設けられている。撮像装置においては、被写体像として入射する入射光を撮像領域で受光し、撮像画像を生成する。ここでは、たとえば、３原色の光のそれぞれについて受光することで、カラー画像を撮像画像として生成する。
【０００３】
たとえば、撮像装置は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のイメージセンサを含む。この場合には、撮像領域において、複数の画素のそれぞれに、たとえば、フォトダイオードを光電変換素子として設ける（たとえば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に示されているように、シリコン半導体基板に不純物をイオン注入することでフォトダイオードを形成し、フォトダイオードが入射光を受光し光電変換することで信号電荷を生成する。
【０００４】
この他に、プラズモン共鳴を利用した素子で光を検出することで撮像を実施することが提案されている（たとえば、特許文献２〜４参照）。
【０００５】
プラズモン共鳴は、入射光が金属表面に入射して生ずるエバネッセント光によって、その金属表面で表面プラズモンが共鳴して励起される現象であり、局所的に電場が増強させる。このため、この方法では、その局所的に増強された電場によって得られる信号を用いて、イメージングが実施される。
【０００６】
具体的には、特許文献２の場合には、半導体材料で凹凸が周期的に形成されたグレーティング構造の表面へ光が入射し、プラズモン共鳴によって電界エネルギーが生成される。そして、その電界エネルギーをシリコン層における光電変換に利用して、光検出を行っている。ここでは、グレーティング構造の形状を適宜変更することで、特定波長の光について選択的に検出し、カラー画像が生成される。
【０００７】
特許文献３の場合には、金属と誘電体との波形界面へ光が入射し、プラズモン共鳴によって電界エネルギーが生成される。ここでは、３原色の光のそれぞれに対応して３つの波形界面が積層されている。そして、その界面で発生するプラズモンの電界エネルギーを半導体層における光電変換に利用し、高効率に電子を発生させて、光検出を行っている。
【０００８】
特許文献４の場合には、金属ナノ粒子が複数連結されたナノチェインが絶縁膜上に配置されており、そこに光が入射してプラズモン共鳴が生ずる。そして、それによる電界エネルギー（発熱エネルギー）について、下層のダイオードの抵抗変化や、熱電対による電位変化を読み出すことで、光検出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２７７７３２号公報
【特許文献２】特開２００９−３８３５２号公報
【特許文献３】特表２００９−５２８５４２号公報
【特許文献４】特開２００９−１７５１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記において、特許文献１のように、フォトダイオードを画素に設ける場合には、シリコン結晶に存在する欠陥で、電子の再結合や生成が生ずる場合がある。このため、画素に光が入射していない場合であっても、信号電荷が生成され、撮像信号が出力される場合がある。この結果、いわゆる白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下する場合がある。
【００１１】
これと同様に、特許文献２、特許文献３の場合においても、半導体層における光電変換を利用しているので、白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下する場合がある。
【００１２】
これに対して、半導体層（シリコン結晶）内に電子を伝搬させない場合には、上記と異なり、白点（白キズ）が撮像画像に発生することが、原理上、無い。
【００１３】
しかし、特許文献４の場合には、空間的に等方的なナノチェイン構造であるので、偏光依存性が高い。このため、レーザー光のように偏光性が強い光の検出については、好適であるが、自然光のように偏光が混在している光の検出については、好適でない。また、プラズモン共鳴により発生した電界エネルギーを温度変化という形で検出しているが、その温度変化を平均化して信号を得る構造になっている。このため、検出強度のダイナミックレンジが狭く、分光と感度の点で不適当な場合がある。
【００１４】
このように、撮像装置においては、種々の不具合の発生によって、撮像画像について画像品質を向上することが困難である。
【００１５】
この他に、撮像装置においては、薄膜化が困難であるために、装置の小型化が容易でない場合がある。また、コストを低減することが困難な場合がある。
【００１６】
撮像装置の画素と同様に、光起電力素子を含む太陽電池に関しても、薄膜化が困難であるために、装置の小型化が容易でない場合がある。また、コストを低減することが困難な場合がある。
【００１７】
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質の向上や、装置の小型化、コストの低減等を向上可能な、撮像装置、電子機器およびその製造方法を提供する。また、装置の小型化、コストの低減等を向上可能な、太陽電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の撮像装置は、入射光を受光面で受光する画素が基板の撮像領域に複数設けられている撮像部を備え、前記画素は、複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群を含み、前記熱電対素子群は、前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対が間を隔てて配置されており、前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて起電力が生ずるように設けられている。
【００１９】
本発明の撮像装置の製造方法は、入射光を受光面で受光する画素を基板の撮像領域に複数設けることで撮像部を形成する、撮像部形成工程を有し、前記撮像部形成工程は、複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群を前記画素に形成する、熱電対素子群形成工程を含み、熱電対素子群形成工程においては、前記熱電対素子群の前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対について間を隔てて配置し、前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて起電力が生ずるように、前記熱電対素子群を形成する。
【００２０】
本発明の電子機器は、入射光を受光面で受光する画素が基板の撮像領域に複数設けられている撮像部を備え、前記画素は、複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群を含み、前記熱電対素子群は、前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対が間を隔てて配置されており、前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて起電力が生ずるように設けられている。
【００２１】
本発明の太陽電池は、入射光を受光面で受光し起電力を生ずる光起電力素子を備え、前記光起電力素子は、複数の熱電対が前記受光面に沿って並んだ熱電対素子群を含み、前記熱電対素子群は、前記受光面がグレーティング構造になるように、前記複数の熱電対が間を隔てて配置されており、前記入射光が前記グレーティング構造へ入射して前記受光面でプラズモン共鳴が発生し、当該熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、前記複数の熱電対のそれぞれにおいて前記起電力が生ずるように設けられている。
【００２２】
上記の発明においては、熱電対素子群の受光面がグレーティング構造になるように、複数の熱電対について間を隔てて配置することで、熱電対素子群を形成する。ここでは、入射光が、そのグレーティング構造へ入射して受光面でプラズモン共鳴が発生し、その熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することで、各熱電対において起電力が生ずるように、熱電対素子群を形成する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、撮像画像の画像品質の向上や、装置の小型化、コストの低減等を向上可能な、撮像装置、電子機器およびその製造方法を提供できる。また、装置の小型化、コストの低減等を向上可能な、太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明に係る実施形態において、撮像装置を構成する画素等に含まれるフォトセンサ（光起電力素子）の要部を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係る実施形態において、撮像装置を構成する画素等に含まれるフォトセンサ（光起電力素子）の要部を示す図である。
【図３】図３は、入射光がグレーティング構造へ入射したときの様子を示す図である。
【図４】図４は、入射光がグレーティング構造へ入射したときの様子を示す図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、撮像素子１の全体構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態１において、撮像素子１の要部を示す図である。
【図８】図８は、本発明に係る実施形態１において、画素Ｐの色配列を模式的に示す上面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態１において、撮像装置を製造する方法の工程について要部を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態１において、撮像装置を製造する方法の工程について要部を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態１において、撮像装置を製造する方法の工程について要部を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態１において、撮像装置を製造する方法の工程について要部を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態１において、撮像装置を製造する方法の工程について要部を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態１の変形例１において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態１の変形例２において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態１の変形例３において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明にかかる実施形態１の変形例３において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明にかかる実施形態２において、撮像素子の要部を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明にかかる実施形態３において、撮像素子の要部を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明にかかる実施形態４において、撮像素子の要部を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明にかかる実施形態４において、撮像素子の要部を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明にかかる実施形態４において、撮像素子の要部を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明にかかる実施形態５において、撮像素子の要部を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明に係る実施形態６において、信号処理部４４（図５参照）の要部を示すブロック図である。
【図２５】図２５は、本発明に係る実施形態６において、補正処理の動作を示すフロー図である。
【図２６】図２６は、本発明に係る実施形態６において、入射光の光量に対する起電力の応答関数を示す図である。
【図２７】図２７は、本発明に係る実施形態７において、制御部４３（図５参照）の要部を示すブロック図である。
【図２８】図２８は、本発明に係る実施形態７において、冷却処理の動作を示すフロー図である。
【図２９】図２９は、本発明に係る実施形態７において、冷却処理の動作を示す断面図である。
【図３０】図３０は、本発明に係る実施形態８において、撮像動作を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明に係る実施形態９において、太陽電池の要部を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
なお、説明は、下記の順序で行う。
０．基本態様
１．実施形態１（撮像装置）
２．実施形態２（Ａｌ膜で熱電対素子群の上面を被覆する場合）
３．実施形態３（熱電対素子群を積層する場合）
４．実施形態４（遮光膜で一部を被覆する場合）
５．実施形態５（ナノスプリングを含む場合）
６．実施形態６（データ補正をする場合）
７．実施形態７（ペルチェ効果で冷却する場合）
８．実施形態８（撮像動作）
９．実施形態９（太陽電池）
１０．その他
【００２７】
＜０．基本形態＞
図１と図２は、本発明に係る実施形態において、撮像装置を構成する画素等に含まれるフォトセンサ（光起電力素子）の要部を示す図である。
【００２８】
ここで、図１は、断面を示している。また、図２は、上面を示している。図１では、図２のＸ１−Ｘ２部分の断面について、下方から上方へ向かう方向を視線とした場合を示している。なお、図２のＸ１−Ｘ２部分の断面について、上方から下方へ向かう方向を視線とした場合については、図示を省略しているが、図１と同様な形状で各部が設けられている。
【００２９】
図１，図２に示すように、フォトセンサは、熱電対素子群２１０を含む。
【００３０】
図１に示すように、熱電対素子群２１０は、基板１１において、入射光Ｌが入射する側の面（上面）に設けられている。そして、熱電対素子群２１０は、たとえば、ＳｉＯ２などの絶縁物で形成された絶縁層ＳＺで周囲が覆われている。この他に、熱電対素子群２１０は、有機ポーラス膜、空気層などのように、熱伝導率が低い材料で、周囲が覆われていることが好適である。
【００３１】
図２に示すように、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２１６で構成されている。たとえば、熱電対素子群２１０においては、第１熱電対２１１，第２熱電対２１２，第３熱電対２１３，第４熱電対２１４，第５熱電対２１５，第６熱電対２１６の６つの熱電対が設けられている。
【００３２】
熱電対素子群２１０において、複数の熱電対２１１〜２１６は、図１，図２に示すように、基板１１の上面（ｘｙ面）に沿って並んでいる。そして、複数の熱電対２１１〜２１６は、直列に接続されている。
【００３３】
ここでは、図１，図２に示すように、複数の熱電対２１１〜２１６のそれぞれは、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂとを含む。
【００３４】
複数の熱電対２１１〜２１６は、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂとが、基板１１の上面（ｘｙ面）に沿って並んでおり、互いに接合されている。第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂは、各熱電対２１１〜２１６においてゼーベック効果で熱起電力が生ずるように、互いに熱電能が異なる金属で形成されている。第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂは、たとえば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｆｅ，これらの合金で形成されている。たとえば、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａが、−脚として機能し、第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂが、＋脚として機能するように構成されている。
【００３５】
本実施形態では、図１，図２に示すように、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２１６が間を隔てて配置されている。
【００３６】
さらに、本実施形態では、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が発生し、そのプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することで、複数の熱電対２１１〜２１６において起電力が生ずるように設けられている。
【００３７】
すなわち、各画素Ｐは、受光部と検出部とが一体化した凹凸なグレーティング構造を有する。ここでは、入射光Ｌに含まれる特定の波長帯域の光によって、プラズモン共鳴が受光面（上面）で生じるように、熱電対素子群２１０の受光面（上面）が凹凸なグレーティング構造で形成されている。そして、そのグレーティング構造上で発生するプラズモン共鳴（そこで発生するエバネッセント光）の増強電界による局所的な熱エネルギーを、熱電対素子群２１０で効率よく電位差（電圧）に変換する。これにより、その起電力から得られる信号に基づいて、入射光（入射電磁波）の強度検出や、イメージングが実施される。
【００３８】
熱電対素子群２１０を構成する各部の詳細について下記に示す。
【００３９】
図１に示すように、熱電対素子群２１０において、第１から第３の熱電対２１１〜２１３は、第１熱電対２１１と第２熱電対２１２との間、および、第２熱電対２１２と第３熱電対２１３との間に、トレンチＴＲ１２，ＴＲ２３が設けられている。これと共に、図２に示すように、第１熱電対２１１と第３熱電対２１３との間に、トレンチＴＲ１３が設けられている。
【００４０】
そして、図１に示すように、第１熱電対２１１と第２熱電対２１２とが、このトレンチＴＲ２１の下方において直列に接続されている。また、第２熱電対２１２と第３熱電対２１３とが、トレンチＴＲ２３の下方において直列に接続されている。
【００４１】
このように、第１から第３の熱電対２１１〜２１３のそれぞれは、図１に示すように、基板１１の深さ方向ｚにて入射光Ｌが入射する上側部分で第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａの上端と、第２金属部２１１Ｂ〜２１３Ｂの上端とが接合している。つまり、第１から第３の熱電対２１１〜２１３は、上側部分が測温接点（熱接点）になるように、第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２１３Ｂとが接合している。
【００４２】
また、第１から第３の熱電対２１１〜２１３は、入射光Ｌが出射する下側部分に、第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａの下端と第２金属部２１１Ｂ〜２１３Ｂの下端とが位置しており、両者の下端は、ギャップＧ１〜Ｇ３を隔てて離間している。つまり、第１から第３の熱電対２１１〜２１３は、下側部分が基準接点（冷接点）になるように、第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２１３Ｂとが互いに離間している。
【００４３】
そして、第１熱電対２１１の第２金属部２１１Ｂと、第２熱電対２１２の第１金属部２１２Ａとが互いに電気的に接続されている。また、第２熱電対２１２の第２金属部２１２Ｂと、第３熱電対２１３の第１金属部２１３Ａとが互いに電気的に接続されている。
【００４４】
これに対して、第４から第６の熱電対２１４〜２１６に関しては、断面について図示を省略しているが、第４熱電対２１４と第５熱電対２１５との間、および、第５熱電対２１５と第６熱電対２１６との間にトレンチ（図示なし）が上記と同様に設けられている。これと共に、図２に示すように、第４熱電対２１４と第６熱電対２１６との間に、トレンチＴＲ４６が設けられている。
【００４５】
そして、第４熱電対２１４と第５熱電対２１５とが、トレンチ（図示なし）の下方において直列に接続されている。また、第５熱電対２１５と第６熱電対２１６とが、トレンチ（図示なし）の下方において直列に接続されている。
【００４６】
すなわち、図示を省略しているが、第４から第６の熱電対２１４〜２１６は、第１から第３の熱電対２１１〜２１３と同様に、上側部分で第１金属部２１４Ａ〜２１６Ａの上端と、第２金属部２１４Ｂ〜２１６Ｂの上端とが接合している。また、第４から第６の熱電対２１４〜２１６は、第１金属部２１４Ａ〜２１６Ａの下端と、第２金属部２１４Ｂ〜２１６Ｂの下端とが下側に位置しており、両者の下端は、ギャップ（図示なし）を隔てて離間している。
【００４７】
そして、第４熱電対２１４の第２金属部２１４Ｂと、第５熱電対２１５の第１金属部２１５Ａとが互いに電気的に接続されている。また、第５熱電対２１５の第２金属部２１５Ｂと、第６熱電対２１６の第１金属部２１６Ａとが互いに電気的に接続されている。
【００４８】
さらに、図２に示すように、第１熱電対２１１と第６熱電対２１６との間、第２熱電対２１２と第５熱電対２１５との間、第３熱電対２１３と第４熱電対２１４との間にトレンチＴＲが設けられている。ここでは、トレンチＴＲが熱電対素子群２１０の中心を通ってｘ方向へ延在するように設けられている。
【００４９】
そして、図２の右側に示すように、第３熱電対２１３と第４熱電対２１４とが、直列に接続されている。つまり、第３熱電対２１３の第２金属部２１３Ｂと、第４熱電対２１４の第１金属部２１４Ａとが互いに電気的に接続されている。なお、図示を省略しているが、第３熱電対２１３と第４熱電対２１４との接続部分の上方においても、トレンチＴＲがｘ方向に延在している。
【００５０】
また、各トレンチの内部は、図１に示すように、絶縁層ＳＺが設けられている。
【００５１】
上記のように、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２１６が凸部として設けられていると共に、複数の熱電対２１１〜２１６のそれぞれの間が離れるようにトレンチが凹部として設けられている。このため、熱電対素子群２１０は、この凸部と凹部とで構成される凹凸面によって、回折格子として機能する。
【００５２】
ここでは、図２に示すように、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造が中心点対称になるように、複数の熱電対２１１〜２１６が配置されている。
【００５３】
本実施形態では、図２に示すように、熱電対素子群２１０は、受光面において外形が円形状なバームクーヘン構造であって、その円形状の中心を軸にして複数の熱電対２１１〜２１６が対称になるように形成されている。
【００５４】
具体的には、図２に示すように、熱電対素子群２１０において、第２熱電対２１２と第５熱電対２１５とのそれぞれは、平面形状が、半円形状である。第２熱電対２１２と第５熱電対２１５とは、組み合わされたときの外形が円形になるように、ｙ方向に並んでいる。
【００５５】
これに対して、第１熱電対２１１と第３熱電対２１３と第４熱電対２１４と第６熱電対２１６とのそれぞれは、平面形状が円弧形状である。第１熱電対２１１と第３熱電対２１３と第４熱電対２１４と第６熱電対２１６とのそれぞれは、組み合わされたときの外形が円形状になるように、第２熱電対２１２と第５熱電対２１５との周囲に配置されている。第１熱電対２１１と第３熱電対２１３は、第２熱電対２１２の上方において、ｘ方向に並ぶように配置されている。また、第４熱電対２１４と第６熱電対２１６は、第５熱電対２１５の下方において、ｘ方向に並ぶように配置されている。
【００５６】
また、本実施形態では、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２１６のそれぞれが、受光面で発生するプラズモン共鳴による増幅電界場領域（エバネッセント光の振幅の腹に相当する領域）に位置するように設けられている。つまり、複数の熱電対２１１〜２１６において第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂとが接合する部分が、プラズモン共鳴によって局所的に電界が増幅される部分に対応するように、各部を形成する。
【００５７】
そして、図１，図２に示すように、配線Ｈ１，Ｈ２が設けられている。ここでは、熱電対素子群２１０において、直列に接続された複数の熱電対２１１〜２１６の一端と他端とのそれぞれに、配線Ｈ１，Ｈ２が接続している。また、配線Ｈ１，Ｈ２は、ロジック回路（図示なし）に接続されている。
【００５８】
具体的には、図１に示すように、直列に接続された複数の熱電対２１１〜２１６のうち、第１熱電対２１１を構成する第１金属部２１１Ａの下端に配線Ｈ１が設けられている。また、第６熱電対２１６を構成する第２金属部２１６Ａの下端に配線Ｈ２が設けられている。配線Ｈ１，Ｈ２は、たとえば、Ｃｕのように、電気抵抗が低い導電材料を用いて形成されている。
【００５９】
上述した熱電対素子群２１０において、グレーティング構造の上面に入射光Ｌが入射したときには、その上面の表面プラズモンが励起される。そして、その上面部分では、そこで発生するエバネッセント光の増強電界によって、局所的に熱エネルギーを受けることになる。
【００６０】
このため、熱電対素子群２１０においては、図１に示すように、上面側に位置するヒート（Ｈｅａｔ）領域ＨＴが加熱される。つまり、熱電対素子群２１０の測温接点では、温度が変化する。
【００６１】
これに対して、熱電対素子群２１０において、下面側分に位置する参照領域ＲＥＦについては、プラズモン共鳴が発生しないため、加熱されない。つまり、熱電対素子群２１０の基準接点では、温度が変化しない。
【００６２】
よって、熱電対素子群２１０は、入射光Ｌが入射したときには、ヒート領域ＨＴと参照領域ＲＥＦとの間に温度差が生じるので、ゼーベック効果によって、起電力が生ずる。
【００６３】
下記の式（１）に示すように、ヒート領域ＨＴの温度Ｔ１と参照領域ＲＥＦの温度Ｔ０との間の温度差（Ｔ１−Ｔ０）と、ゼーベック係数Ｚｃとの積で示される起電力Ｖｉが、各熱電対２１１〜２１６で得られる。そして、熱電対素子群２１０では、下記の式（２）に示すように、複数の熱電対２１１〜２１６で得られる起電力Ｖｉの和で示される総電力Ｖｔｏｔが得られる。
【００６４】
Ｖｉ＝Ｚｃ（Ｔ１−Ｔ０）                      ・・・（１）
Ｖｔｏｔ＝ΣＶｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）    ・・・（２）
【００６５】
具体的には、図１に示すように、第１から第３の熱電対２１１〜２１３のそれぞれにおいては、起電力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が生じ、第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａから、第２金属部２１１Ｂ〜２１３Ｂへ電流が流れる。図２に示すように、第４から第６の熱電対２１４〜２１６のそれぞれにおいても、同様に、起電力が生じて電流が流れる。つまり、第１から第６の熱電対２１１〜２１６の配列方向に沿って、電流が流れる。
【００６６】
図３，図４は、入射光がグレーティング構造へ入射したときの様子を示す図である。
【００６７】
図３は、断面図である。図３では、所定の高さｄの凸部が所定のピッチＴで受光面に設けられた金属（ＮｉまたはＡｌ）のグレーティング構造へ、入射光がＳｉＯ２の層を介して入射する様子を示している。
【００６８】
図４は、シミュレーション結果を示す図である。図４では、図３に示すグレーティング構造へ入射光が入射した場合において、光の波長と、その吸収量との関係をシミュレートした結果を示している。図４において、（ａ）は、グレーティング構造がＡｌ単体で形成された場合を示しており、（ｂ）は、グレーティング構造がＮｉ単体で形成された場合を示している。ここでは、２次元ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ−Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ）法でシミュレーションを実施した結果を示している。
【００６９】
図４から判るように、グレーティング構造の凹凸についてアスペクト比を適宜設定することで、特定の波長帯域の光について選択的に検出ができる。これと共に、材質（誘電率）の違いに応じて、特定の波長帯域の光について選択的に検出ができる。
【００７０】
＜１．実施形態１＞
［Ａ．装置構成］
（Ａ−１）カメラの要部構成
図５は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【００７１】
図５に示すように、カメラ４０は、撮像素子１と、光学系４２と、制御部４３と、信号処理部４４とを有する。各部について、順次、説明する。
【００７２】
撮像素子１は、光学系４２を介して被写体像として入射する入射光Ｌを撮像面ＰＳで受光して信号を生成する。ここでは、撮像素子１は、制御部４３から出力される制御信号に基づいて駆動し、信号を出力する。
【００７３】
光学系４２は、結像レンズや絞りなどの光学部材を含み、入射光Ｌを、撮像素子１の撮像面ＰＳへ集光するように配置されている。
【００７４】
制御部４３は、各種の制御信号を撮像素子１と信号処理部４４とに出力し、撮像素子１と信号処理部４４とを制御して駆動させる。制御部４３は、プログラムによって制御手段として動作するコンピュータを含む。
【００７５】
信号処理部４４は、撮像素子１から出力された信号について信号処理を実施することによって、被写体像の撮像画像を生成する。信号処理部４４は、プログラムによって信号処理手段として動作するコンピュータを含む。
【００７６】
（Ａ−２）撮像素子の要部構成
撮像素子１の全体構成について説明する。
【００７７】
図６は、本発明にかかる実施形態１において、撮像素子１の全体構成を示す図である。図６では、上面を示している。
【００７８】
撮像素子１は、図６に示すように、基板１１を含む。基板１１は、たとえば、シリコン半導体からなる半導体基板であり、基板１１の面においては、撮像領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが設けられている。
【００７９】
撮像領域ＰＡは、図６に示すように、四角形状であり、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。画素Ｐに詳細については、後述する。この撮像領域ＰＡは、図１に示した撮像面ＰＳに相当する。
【００８０】
周辺領域ＳＡは、図６に示すように、撮像領域ＰＡの周囲に位置している。図示を省略しているが、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。
【００８１】
たとえば、撮像領域ＰＡの各画素Ｐを駆動する駆動回路や、各画素Ｐで生成された信号を外部へ出力する外部出力回路が、周辺回路として設けられている。
【００８２】
（Ａ−３）撮像素子の詳細構成
本実施形態にかかる撮像素子１の詳細内容について説明する。
【００８３】
図７は、本発明にかかる実施形態１において、撮像素子１の要部を示す図である。図７では、画素Ｐの断面を模式的に示している。図７は、図１と同様な断面について示している。
【００８４】
図７に示すように、撮像素子１は、画素Ｐが熱電対素子群２１０を含む。また、各画素Ｐに対応するように、エアギャップ層３１とマイクロレンズＭＬとが設けられている。
【００８５】
熱電対素子群２１０は、図７に示すように、基板１１において入射光Ｌが入射する側に位置する上面に設けられている。そして、熱電対素子群２１０は、たとえば、ＳｉＯ２などの絶縁物で形成された絶縁層ＳＺで周囲が覆われている。
【００８６】
上面については図示を省略しているが、熱電対素子群２１０は、図２とに示した場合と同様に構成されている。
【００８７】
つまり、上記と同様に、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２１６が間を隔てて配置されている。また、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が受光面で発生し、その受光面の部分の温度が変化することによって、複数の熱電対２１１〜２１６で起電力が生ずるように設けられている（図２参照）。
【００８８】
たとえば、複数の熱電対２１１〜２１６は、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂとが、Ｎｉと、ＮｉとＣｕとの合金とによって形成されている。その他、ゼーベック効果が好適に生ずる組合わせで、種々の金属材料を選択して用いても良い。
【００８９】
エアギャップ層３１は、図７に示すように、空隙であって、熱電対素子群２１０の上面に設けられている。そして、エアギャップ層３１は、上面が、たとえば、ＳｉＯ２などの絶縁層ＳＺで被覆されている。つまり、エアギャップ層３１は、熱電対素子群２１０において、入射光Ｌが入射する上面と、絶縁層ＳＺとの間に介在するように形成されている。
【００９０】
なお、空気を含むエアギャップ層３１に代わって、真空層を空隙として設けても良い。
【００９１】
マイクロレンズＭＬは、図７に示すように、熱電対素子群２１０の上面を覆う絶縁層ＳＺの上面に設けられている。マイクロレンズＭＬは、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであり、入射光Ｌを熱電対素子群２１０の上面へ集光するように構成されている。
【００９２】
図８は、本発明に係る実施形態１において、画素Ｐの色配列を模式的に示す上面図である。
【００９３】
図８に示すように、撮像素子１は、赤色光を選択的に受光する赤色画素Ｒと、緑色光を選択的に受光する緑色画素Ｇと、青色光を選択的に受光する青色画素Ｂとを含む。撮像素子１は、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれから得られる信号によって、カラー画像を撮像する。
【００９４】
図８に示すように、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれは、互いに隣接するように設けられている。ここでは、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれは、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。
【００９５】
具体的には、複数の緑色画素Ｇが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、赤色画素Ｒと青色画素Ｂとが、複数の緑色画素Ｇの間において、対角方向に並ぶように配置されている。それぞれは、画素サイズが、たとえば、１．４μｍであり、膜厚が、たとえば、１．０μｍになるように形成されている。
【００９６】
赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれは、上述したように、熱電対素子群２１０を含む。
【００９７】
赤色画素Ｒにおいては、赤色光を選択的に受光して信号を出力するように、熱電対素子群２１０は、凹凸形状について、たとえば、凸部の高さが５５ｎｍであって、そのピッチが１８０ｎｍの周期構造になるように形成されている。
【００９８】
緑色画素Ｇにおいては、緑色光を選択的に受光して信号を出力するように、熱電対素子群２１０は、凹凸形状について、たとえば、凸部の高さが３５ｎｍであって、そのピッチが１２０ｎｍの周期構造になるように形成されている。
【００９９】
青色画素Ｂにおいては、青色光を選択的に受光して信号を出力するように、熱電対素子群２１０は、凹凸形状について、たとえば、凸部の高さが２５ｎｍであって、そのピッチが９０ｎｍの周期構造になるように形成されている。
【０１００】
なお、熱電対素子群２１０は、「凹凸の最大間隔」が、検出する光の最大波長以下である。
このため、赤色画素Ｒにおいては、「凹凸の最大間隔」が、たとえば７００ｎｍ以下である。
緑色画素Ｇにおいては、「凹凸の最大間隔」が、たとえば、６００ｎｍ以下である。
青色画素Ｂにおいては、「凹凸の最大間隔」が、たとえば、５００ｎｍ以下である。
なお、「凹凸の間隔」とは、繰り返し配置された凸部と凸部または凹部と凹部と間の距離（ピッチ幅）を示している。
【０１０１】
また、熱電対素子群２１０においては、熱電対の数を、適宜、設定可能である。熱電対の数を増加させることで、感度を向上させることができる。
【０１０２】
［Ｂ．製造方法］
以下より、上記の撮像装置を製造する製造方法の要部について説明する。
【０１０３】
図９〜図１３は、本発明にかかる実施形態１において、撮像装置を製造する方法の工程について要部を示す図である。図９〜図１３は、図７と同様な断面について示している。図９〜図１３において、（ａ）〜（ｋ）に示す各工程を順次経て、図７等に示した撮像素子１について製造をする。
【０１０４】
なお、図９〜図１３においては、熱電対素子群２１０を構成する複数の熱電対２１１〜２１６のうち、第１から第３の熱電対２１１〜２１３を形成する部分について示している。第４から第６の熱電対２１４〜２１６については、図示を省略しているが、第１から第３の熱電対２１１〜２１３と同一工程で形成される。
【０１０５】
（ａ）絶縁層ＳＺ１の形成
撮像素子１を製造する際には、まず、図９（ａ）に示すように、絶縁層ＳＺ１を形成する。
【０１０６】
ここでは、シリコン半導体からなる基板１１の上面に、ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２を成膜することで、絶縁層ＳＺ１を形成する。たとえば、膜厚が１００ｎｍ以下になるように、絶縁層ＳＺ１を形成する。
【０１０７】
（ｂ）配線Ｈ１の形成
つぎに、図９（ｂ）に示すように、配線Ｈ１を形成する。
【０１０８】
ここでは、絶縁層ＳＺ１において配線Ｈ１を形成する部分にトレンチを形成後、そのトレンチに導電材料を埋め込むことで、配線Ｈ１を形成する。
【０１０９】
たとえば、ドライエッチング処理によって、絶縁層ＳＺ１にトレンチを形成する。そして、たとえば、スパッタリング法によって、Ｃｕなどの金属材料を堆積させることで、配線Ｈ１を形成する。また、配線Ｈ２についても、上記と同一な工程で形成する。
【０１１０】
（ｃ）絶縁層ＳＺ２の形成
つぎに、図９（ｃ）に示すように、絶縁層ＳＺ２を形成する。
【０１１１】
ここでは、絶縁層ＳＺ１の上面に、ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２を成膜することで、絶縁層ＳＺ２を形成する。たとえば、絶縁層ＳＺ１と絶縁層ＳＺ２とを合わせた膜厚が、２００ｎｍ以下になるように、絶縁層ＳＺ２を形成する。
【０１１２】
（ｄ）絶縁層ＳＺ２のパターン加工
つぎに、図９（ｄ）に示すように、絶縁層ＳＺ２についてパターン加工する。
【０１１３】
ここでは、熱電対素子群２１０を構成する各熱電対２１１〜２１６の下部において基板１１の上面に沿った下部水平部分を形成する領域（図１，図７参照）を除去するように、絶縁層ＳＺ２をパターン加工する。
【０１１４】
たとえば、ドライエッチング処理によって、絶縁層ＳＺ２についてパターン加工する。これにより、各熱電対２１１〜２１６の下部水平部分に対応する部分に、トレンチが形成される。
【０１１５】
（ｅ）第１金属層２１Ａの形成
つぎに、図１０（ｅ）に示すように、第１金属層２１Ａを形成する。
【０１１６】
ここでは、前工程で形成されたトレンチの内部にマスクパターンＰＭ１を形成する。マスクパターンＰＭ１に関しては、熱電対素子群２１０を構成する各熱電対２１１〜２１６の下部において第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂを形成する部分の面を被覆し、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａを形成する部分の面が露出するように形成する。フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜を加工することで、このマスクパターンＰＭ１を形成する。
【０１１７】
そして、そのマスクパターンＰＭ１が設けられたトレンチの内部を金属材料で埋め込むように、絶縁層ＳＺ２およびマスクパターンＰＭ１の上面に金属材料を成膜する。ここでは、各熱電対２１１〜２１６を構成する第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと同一の金属材料を成膜する。
【０１１８】
その後、たとえば、ＣＭＰ処理を実施することで、絶縁層ＳＺ２およびマスクパターンＰＭ１の上面を露出させることで、第１金属層２１Ａを形成する。
【０１１９】
（ｆ）第２金属層２２Ｂの形成
つぎに、図１０（ｆ）に示すように、第２金属層２２Ｂを形成する。
【０１２０】
ここでは、トレンチの内部からマスクパターンＰＭ１を除去した後に、そのトレンチの内部を金属材料で埋め込むように、絶縁層ＳＺ２および第１金属層２１Ａの上面に金属材料を成膜する。ここでは、各熱電対２１１〜２１６を構成する第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂと同一の金属材料を成膜する。
【０１２１】
その後、たとえば、ＣＭＰ処理を実施することで、絶縁層ＳＺ２およびマスクパターンＰＭ１の上面を露出させることで、第２金属層２２Ｂを形成する。
【０１２２】
（ｇ）絶縁層ＳＺ３の形成
つぎに、図１１（ｇ）に示すように、絶縁層ＳＺ３について形成する。
【０１２３】
ここでは、絶縁層ＳＺ２の上面に、ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２を成膜することで、絶縁層ＳＺ３を形成する。たとえば、膜厚が、１００ｎｍ以下になるように、絶縁層ＳＺ３を形成する。
【０１２４】
そして、絶縁層ＳＺ３についてパターン加工する。
【０１２５】
ここでは、熱電対素子群２１０を構成する各熱電対２１１〜２１６において基板１１の上面に垂直な垂直部分を形成する領域（図１，図７参照）を除去するように、絶縁層ＳＺ３をパターン加工する。
【０１２６】
たとえば、絶縁層ＳＺ３についてドライエッチング処理を実施することで、絶縁層ＳＺ３をパターン加工する。これにより、各熱電対２１１〜２１６の垂直部分に対応する部分に、トレンチが形成される。
【０１２７】
（ｈ）第３金属層２３Ａの形成
つぎに、図１１（ｈ）に示すように、第３金属層２３Ａを形成する。
【０１２８】
ここでは、第３金属層２３Ａの形成前に、マスクパターンＰＭ２を形成する。マスクパターンＰＭ２に関しては、前工程で形成されたトレンチのうち、各熱電対２１１〜２１６において第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂを形成する部分のトレンチを埋め込み、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａを形成する部分の面が露出するように形成する。これと共に、絶縁層ＳＺ３の上面において、各熱電対２１１〜２１６の第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂを形成する部分の面を被覆し、第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａを形成する部分の面が露出するように、マスクパターンＰＭ２を形成する。フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜を加工することで、このマスクパターンＰＭ２を形成する。
【０１２９】
そして、そのマスクパターンＰＭ２のトレンチ内部を金属材料で埋め込むように、絶縁層ＳＺ３およびマスクパターンＰＭ２の上面に金属材料を成膜する。ここでは、各熱電対２１１〜２１６を構成する第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと同一の金属材料を成膜する。
【０１３０】
その後、たとえば、ＣＭＰ処理を実施することで、マスクパターンＰＭ２の上面を露出させることで、第３金属層２３Ａを形成する。
【０１３１】
（ｉ）第４金属層２４Ｂの形成
つぎに、図１２（ｉ）に示すように、第４金属層２４Ｂを形成する。
【０１３２】
ここでは、第４金属層２４Ｂの形成前に、マスクパターンＰＭ２を除去する。そして、マスクパターンＰＭ３を形成する。マスクパターンＰＭ３に関しては、絶縁層ＳＺ３の上面において、各熱電対２１１〜２１６の第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂを形成する部分の面が露出し、他の部分が被覆されるように形成する。フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜を加工することで、このマスクパターンＰＭ３を形成する。
【０１３３】
そして、絶縁層ＳＺ３およびマスクパターンＰＭ３に設けられたトレンチの内部を金属材料で埋め込むように、絶縁層ＳＺ３および第３金属層２３Ａの上面に金属材料を成膜する。ここでは、各熱電対２１１〜２１６を構成する第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂと同一の金属材料を成膜する。
【０１３４】
その後、たとえば、ＣＭＰ処理を実施することで、第３金属層２３Ａの上面を露出させることで、第４金属層２４Ｂを形成する。
【０１３５】
これにより、図１２に示すように、第１金属層２１Ａ，第２金属層２２Ｂ，第３金属層２３Ａ，第４金属層２４Ｂを用いて各熱電対２１１〜２１６が形成される。
【０１３６】
（ｊ）絶縁層ＳＺ４の形成
つぎに、図１２（ｊ）に示すように、絶縁層ＳＺ４について形成する。
【０１３７】
ここでは、絶縁層ＳＺ４の形成前に、マスクパターンＰＭ３を除去する。そして、マスクパターンＰＭ３が除去された部分に、ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２を埋め込むことで、絶縁層ＳＺ４を形成する。
【０１３８】
（ｋ）エアギャップ層３１の形成
つぎに、図１３（ｋ）に示すように、エアギャップ層３１を形成する。
【０１３９】
ここでは、他の基板１１Ｚの一方の面に絶縁層ＳＺ５を設ける。たとえば、膜厚が、１００ｎｍ以下になるように、ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２を成膜することで、絶縁層ＳＺ５を形成する。
【０１４０】
そして、絶縁層ＳＺ５においてエアギャップ層３１を形成する部分を除去し、絶縁層ＳＺ５にトレンチを形成する。たとえば、深さが３０ｎｍ以下になるように、絶縁層ＳＺ５についてドライエッチング処理することで、絶縁層ＳＺ５にトレンチを形成する。
【０１４１】
この後、基板１１Ｚにおいて絶縁層ＳＺ５を設けられた面を、基板１１において絶縁層ＳＺ４が設けられた面へ貼り合わせる。
【０１４２】
この貼り合わせに関しては、低圧（１００ｍＴ以下）な環境下で実施する。
【０１４３】
これにより、複数の絶縁層ＳＺ１〜ＳＺ５によって、各熱電対２１１〜２１６の周囲を被覆するように、絶縁層ＳＺが設けられる。
【０１４４】
貼り合わせに関しては、次のように実施しても良い。
まず、犠牲層（有機系材料）をグレーティング直上に形成し、その後、ＳｉＯ２をＣＶＤ法などの成膜法で形成する。つぎに、これにドライエッチングでホールを複数あけ、Ｏ２アッシング処理を実施することで、下層の犠牲層を取り除く。最後に、カバレッジの悪い膜で穴をふさぐ。たとえば、ＰＶＤ法で酸化膜を堆積させることで穴をふさぐ。
上記プロセスにおいて、たとえば、ＳｉＯ２膜についてドライエッチング処理する際には、ＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置を用いる。
具体的には、下記のドライエッチング条件で実施する。
・ガス種と流量：Ｃ４Ｆ８／Ｏ２／Ａｒ＝１１／８／４００ｓｃｃｍ
・圧力：３０ｍＴ
・上部印加パワー：１５００Ｗ
・下部印加パワー：１５００Ｗ
・エッチング時間：１２０ｓ
・ＲＦ周波数：上部／下部＝６０ＭＨｚ／１３．５６ＭＨｚ
なお、加工条件、使用装置（ＣＣＰ以外のＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）やＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）など）は、この限りではない。
【０１４５】
（ｌ）マイクロレンズＭＬの形成
つぎに、図７に示したように、マイクロレンズＭＬを形成する。
【０１４６】
ここでは、基板１１Ｚ（図１３参照）について除去し、絶縁層ＳＺの上面を露出される。その後、その絶縁層ＳＺの上面にマイクロレンズＭＬを形成する。
【０１４７】
たとえば、マイクロレンズＭＬについては、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィ技術でパターン加工した後に、リフロー処理でレンズ形状に変形させることで形成する。この他に、レンズ材膜上にレンズ形状のレジスト膜を形成後、エッチバック処理を実施することで、マイクロレンズＭＬを形成しても良い。
【０１４８】
［Ｃ．まとめ］
以上のように、本実施形態の撮像素子１は、複数の熱電対２１１〜２１６が受光面に沿って並んだ熱電対素子群２１０を、画素Ｐが含む。熱電対素子群２１０は、受光面がグレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２１６が間を隔てて配置されている。また、そのグレーティング構造へ入射した入射光Ｌによって受光面でプラズモン共鳴が発生する。そして、それによって、熱電対素子群２１０において入射光Ｌが入射する部分の温度が変化し、複数の熱電対２１１〜２１６において起電力が生ずる（図１，図２，図７参照）。
【０１４９】
このため、本実施形態は、半導体層における光電変換を利用せずに、起電力から信号を得るため、白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下することを防止できる。また、グレーティング表面で発生するプラズモン共鳴によって、局所的に増幅された電界エネルギーを利用しているので、高感度化を実現できる。さらに、入射光Ｌの受光前後の混色が発生しにくいため、鮮明な色調を再現可能である。
【０１５０】
したがって、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【０１５１】
また、本実施形態は、カラーフィルタが無くとも、グレーティングによって分光が可能であるので、全体を薄膜化することが容易に実現できる。また、混色の発生について抑制可能である。
【０１５２】
さらに、本実施形態は、熱電対素子群２１０の形成において不純物のイオン注入が不要であるので、コストダウン，プロセス工程数の削減、シミュレーション評価工数の削減などを容易に実現できる。
【０１５３】
上記の他に、本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、入射光Ｌが入射する上面に絶縁層ＳＺが設けられていると共に、その入射光Ｌが入射する上面と絶縁膜との間に、エアギャップ層３１が介在している。エアギャップ層３１は、空隙であって、熱電対素子群２１０よりも熱伝導率が低い。このため、本実施形態では、エアギャップ層３１は、熱電対素子群２１０のヒート領域ＨＴから外部へ伝達する熱を遮断することができる。よって、複数の熱電対２１１〜２１６においては、効率良く熱起電力が生ずるので、高感度化を更に好適に実現できる（図１，図２，図７参照）。
【０１５４】
本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、受光面においてグレーティング構造が中心点対称になるように、複数の熱電対２１１〜２１６が配置されている（図２参照）。このため、入射光Ｌの偏光性に依存せず、自然光のように様々な偏光成分が混在した光について検出し、高感度を実現できる。
【０１５５】
本実施形態においては、複数の熱電対２１１〜２１６のそれぞれは、互いに熱電能が異なる第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａと第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂとが受光面に沿って並んでいる。そして、複数の熱電対２１１〜２１６のそれぞれは、基板１１の深さ方向ｚにて入射光Ｌが入射する側で第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａの一端と第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂの一端とが接合している。これと共に、入射光Ｌが出射する側に第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａの他端と第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂの他端とが位置している。このため、本実施形態は、各熱電対２１１〜２１６の測温接点が、受光面に並び、基準接点が受光面を占有していないので、さらに高感度化を実現できる。
【０１５６】
本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２１６のそれぞれが、受光面で発生するプラズモン共鳴による増幅電界場領域に位置するように設けられている。このため、本実施形態は、更に、高感度化を容易に実現できる。
【０１５７】
［Ｄ．変形例］
熱電対素子群２１０については、上記の他にさまざまな形態を適用できる。下記に、その変形例を示す。
【０１５８】
（変形例１）
図１４は、本発明にかかる実施形態１の変形例１において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。図１４では、図２と同様に、上面を模式的に示している。断面については、図１と同様である。
【０１５９】
図１４に示すように、本変形例においては、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２２０で構成されている。ここでは、第１から第１０の熱電対２１１〜２２０の１０個の熱電対が設けられている。このように、本変形例では、上記の実施形態１の場合よりも多くの熱電対を含む。この点、および、これに関連する点を除き、本変形例は、上記の実施形態１の場合と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【０１６０】
図１４に示すように、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２２０が、基板１１の上面（ｘｙ面）に沿って並んでおり、直列に接続されている。
【０１６１】
複数の熱電対２１１〜２２０のそれぞれは、図１４に示すように、第１金属部２１１Ａ〜２２０Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２２０Ｂとを含み、互いに接合されている。
【０１６２】
本変形例では、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２２０が間を隔てて配置されている。つまり、断面については図示を省略しているが、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２２０が凸部として設けられていると共に、複数の熱電対２１１〜２２０のそれぞれの間にトレンチが凹部として設けられている。
【０１６３】
また、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造が中心点対称になるように、複数の熱電対２１１〜２２０が配置されている。ここでは、熱電対素子群２１０は、受光面において外形が円形状なバームクーヘン構造であって、その円形状の中心を軸にして複数の熱電対２１１〜２２０が対称になるように形成されている。
【０１６４】
そして、図１４に示すように、配線Ｈ１，Ｈ２が設けられている。ここでは、熱電対素子群２１０において、直列に接続された複数の熱電対２１１〜２２０の一端と他端とのそれぞれに、配線Ｈ１，Ｈ２が接続している。配線Ｈ１，Ｈ２は、ロジック回路（図示なし）に接続されている。
【０１６５】
これと共に、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が発生し、そのプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、複数の熱電対２１１〜２２０で起電力が生ずるように設けられている。
【０１６６】
具体的には、図１４において太い矢印で示すように、第１から第１０の熱電対２１１〜２１０のそれぞれにおいて、起電力が生じて、電流が流れる。つまり、第１から第１０の熱電対２１１〜２２０の配列方向に沿って、電流が流れる。
【０１６７】
本変形例では、上記の実施形態１の場合よりも熱電対が多い。このため、さらに検出感度を向上できる。
【０１６８】
（変形例２）
図１５は、本発明にかかる実施形態１の変形例２において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。図１５では、図２と同様に、上面を模式的に示している。断面については、図１と同様である。
【０１６９】
図１５に示すように、本変形例においては、熱電対素子群２１０は、変形例１と同様に、第１から第１０の熱電対２１１〜２２０の１０個の熱電対が設けられている。しかしながら、本変形例では、受光面における熱電対素子群２１０の外形が、変形例１と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本変形例は、上記の実施形態１の場合と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【０１７０】
図１５に示すように、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２２０が、上記の変形例１の場合と同様に、基板１１の上面（ｘｙ面）に沿って並んでおり、直列に接続されている。
【０１７１】
熱電対素子群２１０は、グレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２２０が間を隔てて配置されている。つまり、断面については図示を省略しているが、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２２０が凸部として設けられていると共に、複数の熱電対２１１〜２２０のそれぞれの間にトレンチが凹部として設けられている。
【０１７２】
また、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造が中心点対称になるように、複数の熱電対２１１〜２２０が配置されている。ここでは、変形例１と異なり、熱電対素子群２１０は、受光面における外形が多角形な構造であって、その多角形状の中心を軸にして複数の熱電対２１１〜２２０が対称になるように形成されている。
【０１７３】
具体的には、熱電対素子群２１０は、外形が六角形なハニカム構造で形成されている。
【０１７４】
そして、図１５に示すように、配線Ｈ１，Ｈ２が設けられている。ここでは、熱電対素子群２１０において、直列に接続された複数の熱電対２１１〜２２０の一端と他端とのそれぞれに、配線Ｈ１，Ｈ２が接続している。また、配線Ｈ１，Ｈ２は、ロジック回路（図示なし）に接続されている。
【０１７５】
これと共に、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が発生し、そのプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、複数の熱電対２１１〜２２０で起電力が生ずるように設けられている。
【０１７６】
具体的には、図１５において太い矢印で示すように、第１から第１０の熱電対２１１〜２２０のそれぞれにおいて、起電力が生じて、電流が流れる。つまり、第１から第１０の熱電対２１１〜２２０の配列方向に沿って、電流が流れる。
【０１７７】
本変形例では、上記の実施形態１の場合よりも熱電対が多い。このため、さらに検出感度を向上できる。
【０１７８】
（変形例３）
図１６，図１７は、本発明にかかる実施形態１の変形例３において、熱電対素子群２１０の要部を示す図である。図１６，図１７では、図２と同様に、上面を模式的に示している。図１６は、熱電対素子群２１０を構成する複数の熱電対２１１〜２１９を示している。また、図１７では、その複数の熱電対２１１〜２１９と共に、複数の熱電対２１１〜２１９の間の接続関係について示している。断面については、図１と同様である。
【０１７９】
図１６に示すように、本変形例においては、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２１９で構成されている。ここでは、第１から第９の熱電対２１１〜２１９の９個の熱電対が設けられている。このように、本変形例では、上記の実施形態１の場合よりも多くの熱電対を含む。また、各熱電対２１１〜２１９の形状および配置が、実施形態１の場合と異なる。これらの点、および、これらに関連する点を除き、本変形例は、上記の実施形態１の場合と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【０１８０】
図１６に示すように、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２１９が、基板１１の上面（ｘｙ面）に沿って並んでいる。
【０１８１】
本変形例においても、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２１９が間を隔てて配置されている。つまり、複数の熱電対２１１〜２１９が凸部として設けられていると共に、複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれの間にトレンチが凹部として設けられている。また、熱電対素子群２１０は、そのグレーティング構造が中心点対称になるように、複数の熱電対２１１〜２１９が配置されている。
【０１８２】
ここでは、複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれは、図１６に示すように、上面が矩形形状であって、ｘ方向とｙ方向とのそれぞれにおいて、複数がマトリクス状に配置されている。
【０１８３】
具体的には、熱電対素子群２１０は、ｘ方向に３つの熱電対が一定のピッチで並ぶと共に、ｙ方向に３つの熱電対が一定のピッチで並ぶ構造である。そして、第１熱電対２１１を中心にして、他の熱電対２１２〜２１９が、ｘ方向，ｙ方向、および、これらに対して傾斜した方向において対称になるように配置されている。
【０１８４】
複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれは、図１６に示すように、第１金属部２１１Ａ〜２１９Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２１９Ｂとを含む。複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれにおいては、第１金属部２１１Ａ〜２１９Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２１９Ｂとがｘ方向に並ぶように配置されており、互いが接合されている。
【０１８５】
図１７に示すように、複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれは、実施形態１の場合と同様に、直列に接続されている。つまり、複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれは、深さ方向ｚの下側部分において、直列に接続されている。
【０１８６】
具体的には、中心に位置する第１熱電対２１１が、その右側に位置する第２熱電対２１２と直列に接続されている。そして、第２熱電対２１２が、その上側に位置する第３熱電対２１３と直列に接続されている。そして、第３熱電対２１３が、その左側に位置する第４熱電対２１４と直列に接続されている。そして、第４熱電対２１４が、その左側に位置する第５熱電対２１５と直列に接続されている。そして、第５熱電対２１５が、その下側に位置する第６熱電対２１６と直列に接続されている。そして、第６熱電対２１６が、その下側に位置する第７熱電対２１７と直列に接続されている。そして、第７熱電対２１７が、その右側に位置する第８熱電対２１８と直列に接続されている。そして、第８熱電対２１８が、その右側に位置する第９熱電対２１９と直列に接続されている。
【０１８７】
そして、図１６，図１７に示すように、配線Ｈ１，Ｈ２が設けられている。ここでは、熱電対素子群２１０において、直列に接続された複数の熱電対２１１〜２１９の一端と他端とのそれぞれに、配線Ｈ１，Ｈ２が接続している。また、配線Ｈ１，Ｈ２は、ロジック回路（図示なし）に接続されている。
【０１８８】
これと共に、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が発生し、そのプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、複数の熱電対２１１〜２１９で起電力が生ずるように設けられている。
【０１８９】
具体的には、図１７において太い矢印で示すように、第１から第９の熱電対２１１〜２１９のそれぞれにおいて、起電力が生じて、電流が流れる。つまり、第１から第９の熱電対２１１〜２１９の配列方向に沿って、電流が流れる。
【０１９０】
本変形例では、上記の実施形態１の場合よりも熱電対が多い。このため、さらに検出感度を向上できる。
【０１９１】
＜２．実施形態２＞
［Ａ．装置構成など］
図１８は、本発明にかかる実施形態２において、撮像素子の要部を示す図である。
【０１９２】
図１８では、画素Ｐの断面を模式的に示している。図１８は、図１と同様な部分の断面について示している。
【０１９３】
図１８に示すように、本実施形態においては、金属膜４１が設けられている。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１９４】
図１８に示すように、熱電対素子群２１０は、基板１１において入射光Ｌが入射する側の上面に設けられている。詳細については図示を省略しているが、熱電対素子群２１０は、図１と図２とに示した場合と同様に構成されている。
【０１９５】
金属膜４１は、図１８に示すように、熱電対素子群２１０において、入射光Ｌが入射する上面を被覆するように形成されている。ここでは、金属膜４１は、上面が凹凸なグレーティング構造であり、その上面を被覆している。
【０１９６】
金属膜４１は、熱電対２１１〜２１６（図２参照）を構成する第１金属部２１１Ａ〜２１６Ａおよび第２金属部２１１Ｂ〜２１６Ｂよりも、入射光Ｌによってプラズモン共鳴が生じやすい金属を用いて形成されている。金属膜４１は、たとえば、スパッタリング法によって、アルミニウムを成膜することで形成される。金属膜４１は、たとえば、厚みが３０ｎｍになるように形成されている。
金属膜４１は、凹凸周期に応じて、アルミニウム以外の金属を用いて形成しても良い。
プラズモン共鳴は、エバネッセント波の分散関係が、表面プラズモンのそれに一致する場合に起こる。すなわち、凹凸構造（周期L）がある場合は、下記式が成立する。
（ｗ／ｃ）ｘｓｉｎθ＝（ｗ／ｃ）（ｅ１＊ｅ２／（ｅ１＋ｅ２））＾０．５＋２π／Ｌ
（ここでは、ｗ：振動数、ｃ：光速、θ：入射角、ｅ１，ｅ２：媒質（エアギャップ層３１）、金属（金属膜４１）の誘電率の実部である。）
このため、前述の図４で示した条件の場合には、金属膜４１は、「アルミニウムに似た誘電率の実部を持つ金属」を用いることが好適だが、凹凸周期によっては、アルミニウム以外の他の金属を用いることが好適となる。
【０１９７】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、実施形態１の場合と同様に、入射光Ｌがグレーティング構造の受光面へ入射してプラズモン共鳴が発生し、その部分の温度が変化することによって、起電力が生ずるように構成されている。このため、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下することを防止できる等の種々の効果を得ることができる。
【０１９８】
さらに、本実施形態においては、上記のように、入射光Ｌによってプラズモン共鳴が生じやすい金属で形成された金属膜４１が、熱電対素子群２１０において、入射光Ｌが入射する上面を被覆している。このため、入射光Ｌが入射したときは、金属膜４１でプラズモン共鳴が生じ、プラズモン共鳴による熱が、金属膜４１に分布する。
【０１９９】
本実施形態では、金属膜４１において、実施形態１の場合よりもプラズモン共鳴が生じやすいので、高感度化を容易に実現できる。
【０２００】
したがって、撮像画像の画像品質を更に向上できる。
【０２０１】
＜３．実施形態３＞
［Ａ．装置構成など］
図１９は、本発明にかかる実施形態３において、撮像素子の要部を示す図である。
【０２０２】
図１９では、画素Ｐの断面を模式的に示している。図１９は、図１と同様な部分の断面について示している。
【０２０３】
図１９に示すように、本実施形態においては、一の画素Ｐが、複数の熱電対素子群２１０を含むように構成されている。また、配線Ｈ１，Ｈ２が設けられた位置が異なる。これらの点、および、これらに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２０４】
図１９に示すように、２つの熱電対素子群２１０が、基板１１において入射光Ｌが入射する側に位置する上面に設けられている。２つの熱電対素子群２１０は、基板１１の深さ方向ｚにおいて積層するように設けられている。詳細については図示を省略しているが、熱電対素子群２１０のそれぞれは、図１と図２とに示した場合と同様に構成されている。そして、２つの熱電対素子群２１０は、直列に接続されている。
【０２０５】
図１９に示すように、配線Ｈ１，Ｈ２は、直列に接続された２つの熱電対素子群２１０において、一端と他端とのそれぞれに電気的に接続するように設けられている。
【０２０６】
ここでは、一方の配線Ｈ１は、上段の熱電対素子群２１０の側面に設けられている。これに対して、他方の配線Ｈ２は、下段の熱電対素子群２１０の側面に設けられている。
【０２０７】
また、熱電対素子群２１０のそれぞれは、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が発生し、そのプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、起電力が生ずるように設けられている。
【０２０８】
ここでは、上段の熱電対素子群２１０へ入射光Ｌが入射して、起電力が生ずると共に、上段の熱電対素子群２１０を介して、下段の熱電対素子群２１０へ入射光Ｌが入射して起電力が生ずる。つまり、上段の熱電対素子群２１０および下段の熱電対素子群２１０を構成する各熱電対において、起電力が生じ、直列に接続された各熱電対の配列方向に沿って、電流が流れる。
【０２０９】
このように、本実施形態では、上段の熱電対素子群２１０を出射された光について、下段の熱電対素子群２１０が受光して起電力を生じ、信号が得られる。このため、さらに検出感度を向上できる。
【０２１０】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、実施形態１の場合と同様に、入射光Ｌがグレーティング構造の受光面へ入射してプラズモン共鳴が発生し、その部分の温度が変化することによって、起電力が生ずるように構成されている。このため、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下することを防止できる等の種々の効果を得ることができる。
【０２１１】
さらに、本実施形態においては、上記のように、一の画素Ｐについて、複数の熱電対素子群２１０を積層させているので、さらに検出感度を向上できる。
【０２１２】
したがって、撮像画像の画像品質を更に向上できる。
【０２１３】
なお、熱電対素子群２１０を積層させる数は、上記に限られず、３以上であってもよい。
【０２１４】
＜４．実施形態４＞
［Ａ．装置構成など］
図２０から図２２は、本発明にかかる実施形態４において、撮像素子の要部を示す図である。
【０２１５】
図２０，図２１は、熱電対素子群２１０の要部を示す上面図である。図２０，図２１では、図２と同様に、上面を模式的に示している。図２０では、熱電対素子群２１０を構成する複数の熱電対２１１〜２２４を示している。また、図２１では、その複数の熱電対２１１〜２２５と共に、複数の熱電対２１１〜２２５の間の接続関係について示している。図２１では、複数の熱電対２１１〜２２５の間の接続関係を示すために、図２０で図示している遮光膜ＳＭについて示していない。
【０２１６】
図２２は、熱電対素子群２１０の要部を示す断面図である。図２２において、（ａ）は、図２０，図２１のＸ１−Ｘ２部分の断面を示している。図２２において、（ｂ）は、図２０，図２１のＸ３−Ｘ４部分の断面を示している。
【０２１７】
各図に示すように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、第１から第１５の熱電対２１１〜２２５の１５個の熱電対が設けられている。このように、本実施形態では、上記の実施形態１の場合よりも熱電対が多い。また、各熱電対２１１〜２２５の形状および配置が、実施形態１の場合と異なる。この他に、遮光膜ＳＭが設けられている。これらの点、および、これらに関連する点を除き、本実施形態は、上記の実施形態１の場合と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【０２１８】
図２０〜図２２に示すように、熱電対素子群２１０は、複数の熱電対２１１〜２２５が、基板１１の上面（ｘｙ面）に沿って並んでいる。また、複数の熱電対２１１〜２２５の上面の一部を被覆するように、遮光膜ＳＭが設けられている。
【０２１９】
図２０〜図２２に示すように、熱電対素子群２１０は、グレーティング構造を構成するように、複数の熱電対２１１〜２２５が間を隔てて配置されている。また、熱電対素子群２１０は、そのグレーティング構造が中心点対称になるように、複数の熱電対２１１〜２２５が配置されている。
【０２２０】
ここでは、複数の熱電対２１１〜２２１のそれぞれは、図２０に示すように、上面が遮光膜ＳＭで被覆された部分以外の部分が、矩形形状であって、ｘ方向とｙ方向とのそれぞれにおいてマトリクス状に配置されている。この矩形形状の部分が、ｘ方向とｙ方向とのそれぞれにおいて等間隔に並ぶ部分を含むように、熱電対素子群２１０が構成されている。
【０２２１】
本実施形態においては、図２０に示すように、熱電対素子群２１０は、中央部分においては、ｘ方向に３つの熱電対が並ぶと共に、ｙ方向に３つの熱電対が並んでいる。具体的には、第１から第３の熱電対２１１〜２１３が、ｘ方向において左から右へ順次並ぶように設けられている。そして、第１から第３の熱電対２１１〜２１３の下方においては、第６から第９の熱電対２１６〜２１９が、ｘ方向において右から左へ順次並ぶように設けられている。そして、第１から第３の熱電対２１１〜２１３の上方においては、第１３から第１５の熱電対２２３〜２２５が、ｘ方向において左から右へ順次並ぶように設けられている。
【０２２２】
そして、熱電対素子群２１０において、９つの熱電対が配置された中央部分を、ｘ方向で挟む両側部に、３つの熱電対がｙ方向へ並んでいる。具体的には、右側部においては、第４から第６の熱電対２１４〜２１６が、ｙ方向において上から下へ順次並ぶように設けられている。左側部においては、第９から第１１の熱電対２１９〜２２１が、ｙ方向において下から上へ順次並ぶように設けられている。
【０２２３】
このように、熱電対素子群２１０は、中心に位置する第２熱電対２１２を軸にして、他の熱電対が点対称になるように配置されている。
【０２２４】
複数の熱電対２１１〜２２５のそれぞれは、図２０に示すように、第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂとを含む。
【０２２５】
図２０に示すように、複数の熱電対２１１〜２２５のそれぞれにおいては、第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａと、第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂとがｘ方向またはｙ方向に並ぶように配置されており、互いが接合されている。
【０２２６】
ここでは、図２１に示すように、複数の熱電対２１１〜２２５のそれぞれは、第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａおよび第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂの一端と他端との間が受光面（ｘｙ面）に沿って並ぶように設けられている。そして、その第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａの一端と第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂの一端とが接合している。
【０２２７】
また、図２１に示すように、複数の熱電対２１１〜２２５のそれぞれは、第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａの他端と第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂの他端とにおいて、順次、直列に接続されている。
【０２２８】
そして、図２０に示すように、入射光Ｌを遮光する遮光膜ＳＭが、その第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａの他端と第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂの他端とを被覆するように設けられている。また、遮光膜ＳＭは、直列に接続される熱電対の間に介在するように形成された部分を含む。
【０２２９】
たとえば、遮光膜ＳＭは、Ｗ（タングステン）を材料として用いて、膜厚が５０ｎｍになるように形成されている。
【０２３０】
そして、図２０，図２１に示すように、配線Ｈ１，Ｈ２が設けられている。ここでは、熱電対素子群２１０において、直列に接続された複数の熱電対２１１〜２２５の一端と他端とのそれぞれに、配線Ｈ１，Ｈ２が接続している。また、配線Ｈ１，Ｈ２は、ロジック回路（図示なし）に接続されている。
【０２３１】
また、熱電対素子群２１０は、実施形態１と同様に、グレーティング構造へ入射した入射光Ｌによってプラズモン共鳴が発生し、そのプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化することによって、複数の熱電対２１１〜２２５で起電力が生ずる。
【０２３２】
熱電対素子群２１０は、ヒート領域ＨＴ（測温接点）として設けられた部分が遮光膜ＳＭで被覆されず、参照領域ＲＥＦ（基準接点）として設けられた部分が遮光膜ＳＭで被覆されている（図２０，図２１参照）。このため、熱電対素子群２１０は、入射光Ｌが測温接点へ入射したときには、プラズモン共鳴によって、測温接点と基準接点との間に温度差が生じるので、ゼーベック効果によって、起電力が生ずる。
【０２３３】
具体的には、図２１において太い矢印で示すように、第１から第１５の熱電対２１１〜２２５のそれぞれにおいて、起電力が生じて、電流が流れる。つまり、第１から第１５の熱電対２１１〜２２５の配列方向に沿って、電流が流れる。
【０２３４】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、実施形態１の場合と同様に、入射光Ｌがグレーティング構造の受光面へ入射してプラズモン共鳴が発生し、その部分の温度が変化することによって、起電力が生ずるように構成されている。このため、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下することを防止できる等の種々の効果を得ることができる。
【０２３５】
さらに、本実施形態においては、実施形態１の場合よりも熱電対が多い。このため、さらに検出感度を向上できる。
【０２３６】
したがって、撮像画像の画像品質を更に向上できる。
【０２３７】
＜５．実施形態５＞
［Ａ．装置構成など］
図２３は、本発明にかかる実施形態５において、撮像素子の要部を示す図である。
【０２３８】
図２３では、画素Ｐの断面を模式的に示している。図２３は、図１と同様な部分の断面について示している。
【０２３９】
図２３に示すように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０がナノスプリングＮＳを含むように形成されている。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２４０】
図２３に示すように、第１から第３の熱電対２１１〜２１３のそれぞれは、第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａおよび第２金属部２１１Ｂ〜２１１Ｂの一端（上端）と他端（下端）との間が、ナノスプリングＮＳを挟むように形成されている。図示を省略しているが、第４から第６の熱電対２１４〜２１６のそれぞれに関しても、同様に形成されている。
【０２４１】
ナノスプリングＮＳは、種を作っておき、回転しながら、イオンミリングで膜を生成することで形成される。
【０２４２】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０は、実施形態１の場合と同様に、入射光Ｌがグレーティング構造の受光面へ入射してプラズモン共鳴が発生し、その部分の温度が変化することによって、起電力が生ずるように構成されている。このため、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、白点（白キズ）が撮像画像に発生して、画像品質が低下することを防止できる等の種々の効果を得ることができる。
【０２４３】
さらに、本実施形態においては、上記のように、第１金属部２１１Ａ〜２１３Ａおよび第２金属部２１１Ｂ〜２１１Ｂの一端（上端）と他端（下端）との間が、ナノスプリングＮＳを挟むように形成されている。このため、測温接点と基準接点との間において、熱の伝搬経路が長く拡張され、熱の伝搬が緩和されるので、検出感度を向上可能である。
【０２４４】
したがって、撮像画像の画像品質を更に向上できる。
【０２４５】
＜６．実施形態６＞
［Ａ．補正処理について］
図２４は、本発明に係る実施形態６において、信号処理部４４（図５参照）の要部を示すブロック図である。
【０２４６】
図２４に示すように、本実施形態においては、信号処理部４４が信号補正部４４１を含む。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２４７】
信号補正部４４１は、撮像動作によって各画素Ｐで生じた起電力による信号（検出データ）について、補正処理を実施する。ここでは、撮像動作によって画素Ｐで生じた起電力による信号（検出データ）について補正処理を実施するプログラムを、コンピュータが実行することで、信号補正部４４１として機能する。
【０２４８】
熱電対素子群２１０は、上部のヒート領域ＨＴと、下部の参照領域ＲＥＦとの間の温度差によって起電力が生じ、その起電力による信号が撮像画像の生成に用いられる（図１参照）。このため、長時間または連続的に露光がされたときには、それによる熱で基準の温度状態から変動し、検出感度が低下するので、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。よって、信号補正部４４１は、このような不具合の発生で画像品質が低下することを防止するために、撮像動作によって画素Ｐで生じた起電力による信号（検出データ）について補正処理を実施する。そして、その補正処理された信号に基づいて、信号処理部４４が撮像画像を生成する。
【０２４９】
図２５は、本発明に係る実施形態６において、補正処理の動作を示すフロー図である。
【０２５０】
（１）モニタリングデータの取得
まず、図２５に示すように、モニタリングデータＶｍについて取得する（ＳＴ１１）。
【０２５１】
ここでは、制御部４３（図１参照）が、撮像素子１に制御信号を出力し、撮像素子１の各画素ＰからモニタリングデータＶｍを信号処理部４４へ出力させる。
【０２５２】
たとえば、制御部４３は、撮像動作と異なるタイミングで、このモニタリング動作を実施する。そして、そのモニタリング動作において、各画素Ｐに含まれる熱電対素子群２１０で生ずる起電力から得られる信号を、モニタリングデータＶｍとして、信号処理部４４へ出力させる。たとえば、撮像動作の実施直前にモニタリング動作を実施し、このモニタリングデータＶｍを出力する。
【０２５３】
（２）変動率の算出
つぎに、図２５に示すように、モニタリングデータＶｍが、基準データＶ０から変動した変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）を算出する（ＳＴ２１）。
【０２５４】
ここでは、モニタリングデータＶｍと、予め設定された基準データＶ０との間を差分する差分処理を、信号補正部４４１が実施する。その後、その差分値（Ｖｍ−Ｖ０）の絶対値を基準データＶ０で割る除算処理を信号補正部４４１が実施する。これにより、モニタリングデータＶｍが基準データＶ０から変動した変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、各画素Ｐのそれぞれについて算出される。
【０２５５】
（３）変動率と閾値との比較
つぎに、図２５に示すように、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、所定値Ｖｓ以上か（Ｙｅｓ）、否か（Ｎｏ）について、判断する（ＳＴ３１）。
【０２５６】
ここでは、上記において算出した変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）と、予め閾値として設定された所定値Ｖｓとの間を比較する比較処理を、信号補正部４４１が実施する。
【０２５７】
この比較処理において、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、所定値Ｖｓ以上でない場合（Ｎｏ）と判断される場合には、次のステップ（ＳＴ４１）の補正処理を実施せずに、本動作を終了する。たとえば、所定値Ｖｓが０．１以上でない場合には、補正処理を実施しない。
【０２５８】
これに対して、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、その所定値Ｖｓ以上であると判断される場合（Ｙｅｓ）には、次のステップ（ＳＴ４１）へ進む。たとえば、所定値Ｖｓが０．１以上である場合には、次のステップ（ＳＴ４１）で補正処理を実施する。
【０２５９】
（４）検出データの補正
図２５に示すように、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、その所定値Ｖｓ以上であると判断される場合（Ｙｅｓ）には、検出データＶについて、応答関数を用いて補正する（ＳＴ４１）。
【０２６０】
ここでは、上記において算出された変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）と、入射光の光量に対する起電力の応答関数とから補正係数Ｈを算出する。
【０２６１】
図２６は、本発明に係る実施形態６において、入射光の光量に対する起電力の応答関数を示す図である。
【０２６２】
図２６では、横軸が、熱電対素子群２１０で生ずる起電力（電位差）Ｖを示しており、縦軸が、入射光の光量Ｆを示している。
【０２６３】
図２６に示すように、熱電対素子群２１０が適正な温度で動作する際には、基準データＶ０で基準の光量Ｆ０が得られる。しかし、熱電対素子群２１０が適正な温度から変動して、モニタリングデータＶｍが、その基準データＶ０から下がったときには、適正な光量Ｆ０ではなく、それより低い光量Ｆｍを受光したと検出されてしまう。
【０２６４】
このため、予め求めておいた応答関数から、基準データＶ０に対応する光量Ｆ０と、モニタリングデータＶｍに対応する光量Ｆｍとを算出後、その光量Ｆ０を光量Ｆｍで割った値（Ｆ０／Ｆｍ）を補正係数Ｈとして画素Ｐごとに算出する。
【０２６５】
そして、撮像動作において、各画素Ｐで生じた起電力による信号（検出データ）Ｖに対して補正係数Ｈを積算することで、その各画素Ｐで生じた起電力による信号（検出データ）Ｖを補正する。これにより、熱電対素子群２１０が基準の温度状態から変動した状態で撮像動作を実施した場合であっても、その検出データが、基準の温度状態で検出される検出データに近づくように補正される。
【０２６６】
たとえば、１秒間隔で、モニタリング動作を実施し、そのモニタリング動作後に実施された撮像動作で得られた信号（検出データ）のそれぞれについて、上記のように補正を実施する。
【０２６７】
なお、上記では、基準データＶ０について、予め設定された値を用いる場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、撮像する場合において複数得られるモニタリングデータＶｍのうち、最初に取得されたモニタリングデータＶｍを、基準データＶ０として用いてもよい。また、補正係数Ｈの算出に関しては、モニタリングデータＶｍと補正係数Ｈとを関連付けたルックアップテーブルをメモリに記憶させておき、取得したモニタリングデータＶｍに対応する補正係数Ｈをルックアップテーブルから抽出するように動作させてもよい。
【０２６８】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０が基準温度から変動した状態で撮像動作が実施された場合であっても、その変動した温度に対応して、その撮像による検出データを補正している。
【０２６９】
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【０２７０】
＜７．実施形態７＞
［Ａ．冷却処理について］
図２７は、本発明に係る実施形態７において、制御部４３（図５参照）の要部を示すブロック図である。
【０２７１】
図２７に示すように、本実施形態においては、制御部４３が冷却処理部４３１を含む。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２７２】
冷却処理部４３１は、熱電対素子群２１０を構成する各熱電対２１１〜２１６（図１，図２参照）に対して冷却するように、動作を制御する。詳細は後述するが、冷却処理部４３１は、各熱電対２１１〜２１６においてゼーベック効果で流れる電流とは逆向きの電流を流す。ここでは、冷却処理部４３１は、モニタリングデータＶｍと基準データＶ０との間の差分値に相当する熱量を減少させるように、その逆向きの電流を、各熱電対２１１〜２１６に流す。これにより、冷却処理部４３１は、ペルチェ効果によって、各熱電対２１１〜２１６について冷却処理を実施する。ここでは、上記の冷却処理を実施するプログラムを、コンピュータが実行することで、冷却処理部４３１として機能する。
【０２７３】
上述したように、熱電対素子群２１０は、長時間または連続的に撮像動作が実施されたときには、熱によって、基準の温度状態から変動して検出感度が低下するので、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。よって、信号補正部４４１は、撮像動作によって画素Ｐから信号（検出データ）を得る前に、熱電対素子群２１０が基準の温度状態になるように冷却処理を実施する。そして、その冷却されて基準温度に近づいた状態で撮像を実施して信号（検出データ）を取得し、その信号に基づいて、信号処理部４４が撮像画像を生成する。
【０２７４】
図２８は、本発明に係る実施形態７において、冷却処理の動作を示すフロー図である。
【０２７５】
（１）モニタリングデータの取得
まず、図２８に示すように、モニタリングデータＶｍについて取得する（ＳＴ１１）。
【０２７６】
ここでは、実施形態６の場合と同様に、制御部４３（図１参照）が、撮像素子１に制御信号を出力し、撮像素子１の各画素ＰからモニタリングデータＶｍを信号処理部４４へ出力させる。
【０２７７】
たとえば、制御部４３は、撮像動作と異なるタイミングで、撮像素子１の各画素Ｐに含まれる熱電対素子群２１０の起電力から得られる信号を、モニタリングデータＶｍとして、信号処理部４４へ出力させる。たとえば、撮像動作の実施直前にモニタリング動作を実施し、このモニタリングデータＶｍを出力する。
【０２７８】
（２）変動率の算出
つぎに、図２８に示すように、モニタリングデータＶｍが、基準データＶ０から変動した変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）を算出する（ＳＴ２１）。
【０２７９】
ここでは、実施形態６の場合と同様に、モニタリングデータＶｍと、予め設定された基準データＶ０との間を差分する差分処理を信号補正部４４１が実施する。その後、その差分値（Ｖｍ−Ｖ０）の絶対値と基準データＶ０との間で除算処理を信号補正部４４１が実施する。これにより、モニタリングデータＶｍが基準データＶ０から変動した変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、各画素Ｐのそれぞれについて算出される。
【０２８０】
（３）変動率と閾値との比較
つぎに、図２８に示すように、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、所定値Ｖｓ以上か（Ｙｅｓ）、否か（Ｎｏ）について、判断する（ＳＴ３１）。
【０２８１】
ここでは、実施形態６の場合と同様に、上記において算出した変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）と、予め閾値として設定された所定値Ｖｓとの間を比較する比較処理を、信号補正部４４１が実施する。
【０２８２】
この比較処理において、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、所定値Ｖｓ以上でない場合（Ｎｏ）と判断される場合には、次のステップ（ＳＴ４１ｂ）へ進まずに、本動作を終了する。
【０２８３】
これに対して、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、所定値Ｖｓ以上であると判断される場合（Ｙｅｓ）には、次のステップ（ＳＴ４１ｂ）へ進む。
【０２８４】
（４）熱電対素子群２１０の冷却処理
図２８に示すように、変動率（｜（Ｖｍ−Ｖ０）／Ｖ０｜）が、その所定値Ｖｓ以上であると判断される場合（Ｙｅｓ）には、熱電対素子群２１０について冷却処理を実施する（ＳＴ４１ｂ）。
【０２８５】
図２９は、本発明に係る実施形態７において、冷却処理の動作を示す断面図である。図２９では、画素Ｐの断面を模式的に示している。図２９では、図７と同様な断面について示している。
【０２８６】
図２９に示すように、熱電対素子群２１０について冷却処理を実施する際には、各熱電対２１１〜２１６（図２９では、２１４〜２１６は図示なし）においてゼーベック効果で流れる電流（黒い矢印）とは逆向きの電流（白い矢印）を流す。
【０２８７】
ここでは、モニタリングデータＶｍと基準データＶ０との間の差分値（Ｖｍ−Ｖ０）に相当する熱量を減少させるように、その逆向きの電流を、各熱電対２１１〜２１６に流す。
【０２８８】
たとえば、モニタリングデータＶｍと基準データＶ０との差分値（Ｖｍ−Ｖ０）と、各熱電対２１１〜２１６へ流す逆向きの電流の値とを関連付けたルックアップテーブルをメモリに記憶させておく。そして、モニタリングデータＶｍと基準データＶ０との差分値（Ｖｍ−Ｖ０）に対応する、その電流値をルックアップテーブルから画素Ｐごとに抽出する。そして、その抽出された電流値の電流を、各熱電対２１１〜２１６に流す。
【０２８９】
これにより、各熱電対２１１〜２１６は、ペルチェ効果によって冷却される。
【０２９０】
そして、冷却処理の終了後に撮像動作を実施し、各画素Ｐで生じた起電力による信号（検出データ）を得る。ここでは、熱電対素子群２１０が基準の温度状態に近づいた状態で、撮像動作が実施されるので、その検出データが、基準の温度状態で検出される検出データに近づく。
【０２９１】
たとえば、１秒間隔で、モニタリング動作を実施し、基準の温度状態に近づくように冷却処理がされた状態で、撮像動作を実施する。
【０２９２】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、熱電対素子群２１０が基準の温度状態から変動した場合であっても、冷却処理によって基準温度へ近づけた後に、撮像動作が実施される。
【０２９３】
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【０２９４】
＜８．実施形態８＞
［Ａ．撮像動作について］
図３０は、本発明に係る実施形態８において、撮像動作を示す図である。
【０２９５】
図３０に示すように、本実施形態においては、制御部４３は、種々の撮像動作で撮像を実施できる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２９６】
図３０（ａ）に示すように、受光時間Ｔが経過すると、熱電対素子群２１０では、起電力Ｅが上昇し、所定の時点Ｔｍｘで最大の起電力Ｅｍｘが生じた後に、起電力Ｅが減少する。このため、本実施形態では、１フレーム時間において、熱電対素子群２１０の起電力Ｅが最大値Ｅｍｘとなる時点Ｔｍｘで電位検出を実施して信号を得るように、制御部４３が各部を制御する。そして、これにより得られた信号から、撮像画像を生成する。
【０２９７】
この他に、図３０（ｂ）に示すように、１フレーム時間において熱電対素子群２１０で生ずる起電力Ｅが最大値Ｅｍｘになる時点Ｔｍｘで電位を検出して信号を生成する電位検出動作を、複数、繰り返すように、制御部４３が各部を制御しても良い。
【０２９８】
この場合には、複数の電位検出動作の間に、熱電対素子群２１０について冷却する冷却動作を実施するように、制御部４３が各部を制御する。具体的には、複数の電位検出動作の間に冷却時間Ｔｃを設けて、熱電対素子群２１０の起電力Ｅが初期値になるように、冷却動作を実施する。たとえば、実施形態７で示したように、熱電対素子群２１０においてペルチェ効果を生じさせて、冷却動作を実施する。
【０２９９】
そして、その後、その複数の信号を積算して得た信号から、撮像画像を生成する。つまり、この積算電圧を１フレーム分の実効電圧として検出し、撮像画像を生成しても良い。
【０３００】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、１フレーム時間において熱電対素子群２１０で生ずる起電力Ｅが最大値Ｅｍｘになる時点Ｔｍｘで、その電位を検出することによって、信号を取得し、その信号から撮像画像を生成する。
【０３０１】
この他に、本実施形態では、熱電対素子群２１０で生ずる起電力Ｅが最大値になる時点Ｔｍｘで電位を検出して信号を生成する電位検出動作を、１フレーム時間において、複数、繰り返す。その後、その複数の信号を積算する。そして、その積算して得た信号から、撮像画像を生成する。ここでは、複数の電位検出動作の間に、熱電対素子群２１０について冷却する冷却動作を実施する。
【０３０２】
このように、本実施形態では、ヒート領域ＨＴと参照領域ＲＥＦとの間の温度差が最大な状態で信号を取得し、その信号から撮像画像を生成する。
【０３０３】
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上可能である。
【０３０４】
なお、熱電対素子群２１０で生じた起電力を、駆動電力としてフィードバックして駆動するように構成してもよい。つまり、検出した電位の一部を、撮像素子１の駆動電力として用いるように、制御部４３が制御するように構成しても良い。この場合には、消費電力の低減を実現できる。
【０３０５】
＜９．実施形態９＞
［Ａ．装置構成について］
図３１は、本発明に係る実施形態９において、太陽電池の要部を示す上面図である。
【０３０６】
図３１に示すように、太陽電池は、外形が六角形なセルＣＥが、複数、ハニカム構造で配列されている。
【０３０７】
図示を省略しているが、太陽電池において、各セルＣＥは、入射光を受光面で受光し起電力を生ずる光起電力素子を含んでいる。ここでは、光起電力素子は、図１５に示した熱電対素子群２１０を有し、熱電対素子群２１０が光を受光して起電力を生ずるように構成されている。
【０３０８】
つまり、図１５に示したように、熱電対素子群２１０は、受光面がグレーティング構造になるように、複数の熱電対２１１〜２１９が間を隔てて配置されている。そして、入射光がグレーティング構造へ入射して受光面でプラズモン共鳴が発生し、その熱電対素子群においてプラズモン共鳴が発生した部分の温度が変化する。これにより、その複数の熱電対２１１〜２１９のそれぞれにおいて起電力が生ずる。
【０３０９】
太陽電池は、図３１に示すように、可視光を選択的に受光する可視光セルＶＲと、紫外光を選択的に受光する紫外光セルＵＶと、赤外光を選択的に受光する赤外光セルＩＲとを有する。
【０３１０】
このため、各セルＣＥにおいては、受光する光の波長に対応して、異なるグレーティング構造で熱電対素子群２１０が形成されている。
【０３１１】
たとえば、可視光セルＶＲは、熱電対素子群２１０の凹凸形状について、たとえば、凸部の高さが４０ｎｍであって、そのピッチが１２０ｎｍの周期構造になるように形成されている。
【０３１２】
たとえば、紫外光セルＵＶは、熱電対素子群２１０の凹凸形状について、たとえば、凸部の高さが１０ｎｍであって、そのピッチが４０ｎｍの周期構造になるように形成されている。
【０３１３】
たとえば、赤外光セルＩＲは、熱電対素子群２１０の凹凸形状について、たとえば、凸部の高さが８０ｎｍであって、そのピッチが３５０ｎｍの周期構造になるように形成されている。
【０３１４】
［Ｂ．まとめ］
以上のように、本実施形態においては、太陽電池は、実施形態１（変形例２）の場合と同様な熱電対素子群２１０で構成されている。熱電対素子群２１０は、出力が電圧であるので、太陽電池に適用可能である。
【０３１５】
このため、本実施形態においては、コストダウンなどを容易に実現できる。また、色素増感型のように、有機材料を用いた太陽電池よりも、紫外線による劣化がなく、長寿命で安定した電力供給が可能である。
【０３１６】
なお、本実施形態においては、上述した撮像装置の場合と同様に種々の変形形態を適用できる。つまり、熱電対素子群２１０については、受光面において複数を積層させても良い。また、マイクロレンズなどの光学部材を、適宜、各セルに設けても良い。
【０３１７】
＜１０．その他＞
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０３１８】
たとえば、グレーティング構造の凹凸アスペクト比を適宜設定することで、紫外域からテラヘルツ、ミリ波帯までの広帯域についてイメージングを実施可能である。
【０３１９】
また、グレーティング構造の凹凸については、周期的、非周期的のいずれでも良い。
【０３２０】
また、撮像素子においては、画素にマイクロレンズを設ける場合について示したが、用途に応じてマイクロレンズを設けなくても良い。また、上記においては、カラーフィルタについて設けていないが、用途に応じて設けても良い。
【０３２１】
上記の実施形態においては、撮像素子をカメラに適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、撮像素子を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
【０３２２】
その他、上記の各実施形態を、適宜、組み合わせても良い。
【０３２３】
なお、上記の実施形態において、撮像素子１は、本発明の撮像部に相当する。また、上記の実施形態において、基板１１は、本発明の基板に相当する。また、上記の実施形態において、エアギャップ層３１は、本発明の空隙に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ４０は、本発明の撮像装置、電子機器に相当する。また、上記の実施形態において、金属膜４１は、本発明の金属膜に相当する。また、上記の実施形態において、熱電対素子群２１０は、本発明の熱電対素子群に相当する。また、上記の実施形態において、熱電対２１１〜２２５は、本発明の熱電対に相当する。また、上記の実施形態において、第１金属部２１１Ａ〜２２５Ａは、本発明の第１金属部に相当する。また、上記の実施形態において、第２金属部２１１Ｂ〜２２５Ｂは、本発明の第２金属部に相当する。また、上記の実施形態において、冷却処理部４３１は、本発明の冷却処理部に相当する。また、上記の実施形態において、信号補正部４４１は、本発明の信号補正部に相当する。また、上記の実施形態において、ナノスプリングＮＳは、本発明のナノスプリングに相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、遮光膜ＳＭは、本発明の遮光膜に相当する。
【符号の説明】
【０３２４】
１:撮像素子、１１：基板、３１：エアギャップ層、４０：カメラ、４１：金属膜、４２：光学系、４３：制御部、４４：信号処理部、２１０：熱電対素子群、２１１〜２２５：熱電対、２１１Ａ〜２２５Ａ：第１金属部、２１１Ｂ〜２２５Ｂ：第２金属部、４３１：冷却処理部、４４１：信号補正部、ＮＳ：ナノスプリング、Ｐ：画素、ＰＡ：撮像領域、ＰＳ：撮像面、ＳＭ：遮光膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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