(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズモン共鳴を利用した光学素子において、透過波長特性を維持しつつ反射を抑えること【解決手段】入射波長以下の周期で第１方向および第２方向に２次元的に配列される複数の金属構造部２を有し、各金属構造部は、前記第１方向と前記第２方向とに垂直な第３方向に向かって、前記第１方向および前記第２方向に平行な断面の断面積が減少する傾斜部２ｂ、２ｄを有し、前記傾斜部は、前記断面積をＳ、前記断面積が最大となる位置からの前記第３方向の距離をｚ、としたとき、−２π＜ｄ２Ｓ／ｄｚ２＜２πの条件式を満たす。【選択図】図１
2015203804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射波長以下の周期で第１方向および第２方向に２次元的に配列される複数の金属構造部を有し、
各金属構造部は、前記第１方向と前記第２方向とに垂直な第３方向に向かって、前記第１方向および前記第２方向に平行な断面の断面積が減少する傾斜部を有し、
前記傾斜部は、前記断面積をＳ、前記断面積が最大となる位置からの前記第３方向の距離をｚ、としたとき、
−２π＜ｄ２Ｓ／ｄｚ２＜２π
の条件式を満たすことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記傾斜部は、
前記第３方向に向かって前記断面積が減少する第１傾斜部と、
前記第３方向とは反対の第４方向に向かって前記断面積が減少する第２傾斜部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記複数の金属構造部は、誘電体媒質中に形成されていることを特徴とした請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記各金属構造部の前記第３方向の高さをＨ、としたとき、前記Ｈは、前記周期の２倍以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記金属構造部の材質は、アルミニウム、金、銀、クロムのいずれかであることを特徴とした請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記各金属構造部は、前記周期で隣接する金属構造部とつながらないように配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記周期で隣接する金属構造部との中間点を通る領域で区切られる単位構造体に含まれる金属構造部の最大の断面積は、前記単位構造体の断面積の５０％以下であることを特徴とした請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記周期で隣接する金属構造部との中間点を通る領域で区切られる単位構造体に含まれる金属構造部の最小の断面積は、前記単位構造体の断面積の５％以下であることを特徴とした請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記光学素子は、前記第３方向に、前記複数の金属構造部を含む複数の層を有することを特徴とした請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光学素子と、
画像表示素子と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光学素子と、
撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関し、特にプラズモン共鳴を利用した光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属微細構造、特にプラズモン共鳴を用いたカラーフィルタや偏光素子などの光学素子が提案されている。プラズモンとは金属中の自由電子が集団的に振動する状態を指し、それにより生じる電子の疎密波と電磁波とが結合する現象がプラズモン共鳴と呼ばれる。プラズモンは通常、光とは共鳴しないが、光の入射条件や金属構造のナノレベルでの形状制御などの条件を制御することでプラズモン共鳴を起こすことができる。これにより入射光のうち特定の波長、もしくは特定の偏光に対して反射や吸収、もしくは透過させる等の制御ができるため、偏光素子やカラーフィルタ等への応用が期待されている。このようなカラーフィルタは特許文献１や非特許文献１で提案されており、特許文献１ではプラズモン共鳴を利用したカラーフィルタを撮像素子に適用した例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７００８５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】第５６回応用物理学関係連合講演会  １ａ−ＺＮ−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなプラズモン共鳴を利用したカラーフィルタを用いることは、無機材質のみで構成可能で耐久・信頼性が高く、微細構造の寸法を変えることで同じ材質で共鳴波長を変化させることができる等の利点がある。しかし一般的にプラズモン共鳴を利用した光学素子では不要光の反射率が非常に高いという課題がある。ここで言う不要光とは、例えばカラーフィルタとして特定波長の光を透過させたい場合に、それ以外の透過しない帯域の光のことを指す。上記の従来技術は透過しない帯域の光のほとんどを反射させてしまう。そのため、例えば撮像素子面上のカラーフィルタなど撮像装置の一部分に使用した場合に、カラーフィルタでの反射光が迷光となり、像を結ばない不要な光（ゴースト、フレアと呼ばれる）として撮像素子上に到達して撮影画像に悪影響を及ぼす可能性がある。また投射型画像表示素子などで用いた場合にも、同様の課題が発生して色再現性やコントラストなど、投射画像の品位を損なう可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、プラズモン共鳴を利用した光学素子において、透過波長特性を維持しつつ反射を抑えた光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての光学素子は、入射波長以下の周期で第１方向および第２方向に２次元的に配列される複数の金属構造部を有し、各金属構造部は、前記第１方向と前記第２方向とに垂直な第３方向に向かって、前記第１方向および前記第２方向に平行な断面の断面積が減少する傾斜部を有し、前記傾斜部は、前記断面積をＳ、前記断面積が最大となる位置からの前記第３方向の距離をｚ、としたとき、
−２π＜ｄ２Ｓ／ｄｚ２＜２π
の条件式を満たすことを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、プラズモン共鳴を利用した光学素子において、透過波長特性を維持しつつ反射を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る光学素子の構成概略図である。
【図２】本発明の金属構造体の構造の例を示す図である。
【図３】金属構造体のアスペクト比と透過率・反射率を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる光学素子の構成概略図である。
【図５】実施例１の光学素子の透過率・反射率を示す図と側面断面図である。
【図６】実施例２の光学素子の透過率・反射率を示す図である。
【図７】実施例３の光学素子の透過率・反射率を示す図である。
【図８】実施例４の投射型画像表示装置の構成概略図である。
【図９】比較例の光学素子の透過率・反射率を示す図と側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の光学素子１００を上面および側面から見た場合の構造の概略図を示す。図１（ａ）は、光学素子１００を上面側から見たときの構造を示す。図１（ａ）に示すように、本発明の光学素子１００は、誘電体媒質１の内部に、金属からなる金属構造体（周期構造体）２が周期的に配列した構造からなる。図中ｘ方向（第１方向）、ｙ方向（第２方向）は金属構造体２の配列の周期方向を示し、ｘ、ｙ方向と直交する方向をｚ方向（第３方向）としている。金属構造体２（各金属構造部）は、入射波長以下の周期で第１方向および第２方向に２次元的に配列される。換言すれば、光学素子１００は、第１方向および第２方向に周期的に配列される複数の金属構造部を有する。図１では、複数の金属構造体２をｘｙ平面内に周期的に配列している。また、図１（ｂ）、（ｃ）は、光学素子１００の金属構造体２の構造をｙ方向およびｘ方向から見たときの側面図(断面図)である。図中のＰｘ、Ｐｙは、ｘ方向、ｙ方向の金属構造体２の配列周期であり、可視光波長以下（可視光波長よりも小さくてもよい）の周期である。また、Ｗｘ、Ｗｙは、ｘ方向、ｙ方向における金属構造体２の構造幅を示している。金属構造体２は、可視光波長以下（可視光波長よりも小さくてもよい）の幅を有する。また、金属構造体２は、隣接する金属構造体とつながらない（接触しない）ように配置されている。
【００１３】
ここで、本発明の光学素子１００の金属構造体２は、図１（ｃ）の側面図に示すように、ｘｙ面（第１方向および第２方向を含む面）と平行な断面に対し面法線方向であるｚ方向に沿って徐々に構造が変化する傾斜領域２ｂ、２ｄを有することを特徴としている。換言すれば、各金属構造部は、ｚ方向に向かって、ｘｙ面と平行な断面の断面積が徐々に変化する傾斜領域（傾斜部）２ｂ、２ｄを有することを特徴としている。具体的には、図１中のｘｙ面と平行な面における金属構造体２の断面積をＳとしたとき、断面積Ｓが面法線方向に沿って徐々に減少するような構造を設ける。ここで以下、特に断りのない限り、ｘｙ面と平行な面における断面積を単に断面積という。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、金属構造体２の傾斜領域（２ｂ、２ｄ）の断面積Ｓは、断面積Ｓが最大となる位置から面法線方向に向かって減少している。ここで、断面積Ｓが最大となる位置（領域）は、図１（ｃ）に示す領域２ｃである。傾斜領域２ｂ（第１傾斜部）は、領域２ｃに対し、面法線方向の第３方向（図１（ｃ）の上方向）に進むにしたがって徐々に断面積Ｓが減少するような形状を有する。また、傾斜領域２ｄ（第２傾斜部）は、領域２ｃに対し、面法線方向の上記第３方向とは反対の第４方向（図１（ｃ）の下方向）に進むにしたがって徐々に断面積Ｓが減少するような形状を有する。このように、傾斜領域（２ｂ、２ｄ）は、面法線方向の互いに反対方向（第３方向、第４方向）に進むにつれ断面積Ｓが減少するような形状を有する。ｈ１、ｈ２は、傾斜領域２ｂ、２ｄの高さ（上面および下面）を示している。また傾斜構造２ｂ、２ｄの間に２ｃのような断面積が面法線方向に対して変化しない領域（高さｄ）を設けても良い。
【００１４】
このような傾斜構造２ｂ、２ｄを設けることにより、透過率への影響を最小限に抑えつつ光学素子での反射を抑制することができる。
【００１５】
一般的にプラズモン共鳴を利用する光学素子は金属と誘電体により構成され、共鳴波長以下の周期で金属構造が配列された微細構造を有する。このような構造においては、図１（ｃ）中に示した誘電体媒質１のみの領域２ａ、２ｅと、誘電体部および金属構造部で構成される領域２ｃとの界面において誘電率（屈折率および消衰係数）が大きく異なるため、この界面での反射率が高くなりやすい。上記界面における誘電率差は、金属構造体の周期が共鳴波長よりも小さいサブ波長構造であることから、有効屈折率近似（ＥＭＡ）で概算できると考えられる。つまり、金属構造部のある領域の屈折率（または消衰係数）は、入射光と垂直な面内における金属と誘電体の断面積の比に依存する。よって、上記界面での反射を抑えるためには、ｚ方向と垂直な面内（ｘｙ面内）における金属構造体と誘電体媒質の断面積の比を面法線方向に向かって徐々に変化するような構造（傾斜構造）にする必要がある。このような構造とすることにより、ｚ方向における誘電率の変化を小さくし、界面での反射を抑制することができる。
【００１６】
さらに言えば、その変化率も急激ではなく一定範囲内となることが望ましい。具体的には、金属構造部の傾斜領域において、以下の条件式を満足することが望ましい。ここで、金属構造部の断面積をＳ、断面積Ｓが最大となる位置からの面法線方向の距離をｚ、とする。そうしたとき、金属構造部の断面積Ｓのｚ方向に対する２次変化率Ｓ”（ｚ）＝ｄ２Ｓ／ｄｚ２が下記式を満たす傾斜領域（２ｂ、２ｄ）を有することが望ましい。
２π＞ｄ２Ｓ／ｄｚ２＞−２π  ・・・・・（１）
条件式（１）のように断面積Ｓの変化を制御することにより、プラズモン共鳴を用いた光学素子であっても反射を抑えることができる。条件式（１）を満たすような形状としては、図１の他にも例えば図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のような形状がある。特徴としては金属構造部の断面形状が錘形状、錐形状、楕円形状またはそれを有する形状であり、面法線方向に向かって徐々に金属部分の断面積が緩やかに減少していく形状となっている。さらに幅ＷｘまたはＷｙであるＷと、金属構造部の高さであるｈ１、ｈ２、ｄの和Ｈ、との比Ｈ／Ｗが１以上であることが必要となる。図２（ｄ）のような形状で、Ｈ／Ｗが１未満の場合には断面積Ｓのｚ方向に対する変化率が急激となり、反射光の抑制が難しい。また図２（ｅ）のような形状も、最も断面積Ｓが大きい領域の近傍において断面積Ｓが急激に変化する構造であるため反射を抑制しにくい。図２（ｄ）、（ｅ）の例のように、Ｈ／Ｗが１よりも小さい場合や、断面形状がｚ方向に向かって急激に低減していくような形状の場合には式（１）を満たさない。反射を抑制するためには、ｚ方向に対して緩やかに金属構造部の断面積Ｓが低減していくことが必要であり、そのためには断面積Ｓについて式（１）を満たすことが望ましい。
【００１７】
また、図１（ｃ）の側面図の例では、ｚ方向に対して断面積Ｓが変化しない領域２ｃ（高さｄに相当する領域）が存在しているが、このような領域は必ずしも必要ではない。条件式（１）は、金属構造体２のｚ方向の全ての領域で満足する必要はなく、傾斜領域２ｂ、２ｄにおいて満足していれば良い。
【００１８】
図２では金属構造体２の上下面に、断面積を低減させる傾斜領域を設けているが、傾斜部が上面２ｂのみまたは下面２ｄのみの場合でも反射の抑制効果は当然ながら得ることができる。誘電体の材質によっては片面で十分効果が得られる可能性もあるものの、より効果的に反射率を抑制するためには上下面に傾斜領域を設けることが望ましい。なお、傾斜領域は上下面で異なる構造であっても良い。
【００１９】
さらにプラズモン共鳴と反射防止を両立するためには、各金属構造部の構造高さは式（１）を満たしつつもある程度以下に低く抑えることが望ましい。反射を抑制するという観点からは金属構造部の高さを高く取ることは有効であるが、それによりプラズモン共鳴のモードが変化して共鳴波長や帯域幅が変化する。図３（ａ）、（ｂ）に屈折率１．４６の媒質中に円錐のアルミ構造を周期３４０ｎｍで方形配列した場合の光学素子の透過率と反射率のグラフを示す。図３中の６本の線は金属構造部の高さを変えた場合の結果を示し、金属構造部の高さの単位周期（金属構造体の配列周期の最小値）に対する比（これをアスペクト比とする）で０．５から３．０まで変化させている。なお、図１（ａ）に示す単位周期内にある構造体を単位構造体とする。単位構造体は、単位周期で隣接する金属構造体２との中間点を通る領域で区切られた範囲内にある構造体である。単位構造体は、単位周期で配列される複数の金属構造部のうち一の金属構造部と誘電体媒質を有する。
【００２０】
図３（ｂ）のグラフに示すように反射率はアスペクト比の増大に伴い低減するものの、同時に図３（ａ）のグラフに示すように低透過率のピーク波長と透過帯域幅が変化する。カラーフィルタ等の用途で赤、緑、青などおよそ１００ｎｍ程度の波長域で透過率を制御することを考慮すると、金属構造部の高さの和Ｈは、配列周期の２倍以下、より好ましくは、１．５倍以下であるとよい。換言すれば、金属構造部の高さの和Ｈを単位周期の２倍以下に抑えることが望ましく、さらには１．５倍以下に抑えることがより好ましい。
【００２１】
これまでの説明においては図１に示すように誘電体媒質中に金属構造体を形成した構造を例に示したが、金属構造部の形状はこれに限定するものではなく、例えば図４のように金属層中に誘電体の孔を有するような構造であっても良い。図４（ａ）の光学素子１００Ａは、上面側から見た場合の構造の概略図であり、金属層３中に誘電体の孔４（径）を有する構造を示している。図４（ａ）の光学素子１００Ａは、可視光波長以下の周期でｘ、ｙ方向に２次元的に配置される（誘電体媒質で満たされる）複数の孔を有する一の金属構造部（金属層３）を備えている。ただし、図４（ａ）に示す単位周期を各金属構造部とした場合、図４（ａ）の金属層３は、可視光波長以下の周期でｘ、ｙ方向に２次元的に配列された複数の金属構造部から構成されると言い換えることもできる。実際に、金属層３は、図４（ａ）の単位周期の大きさを有する複数の金属構造部の集合体で構成されていてもよく、さらに各金属構造部の間が離間していてもよい（隣接する金属構造部とつながらないように配置されていてもよい）。また、図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ誘電体孔４（あるいは各金属構造部）の配列周期方向であるｙ方向、ｘ方向からの側面図であるが、断面は誘電体孔４の中心を含む部分での断面を示している。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、誘電体孔４の断面積が面法線方向に向かって徐々に大きくなるような形状となっており、逆に金属層３の断面積は面法線方向に沿って徐々に低減する。このような構造であれば、条件式（１）を満たす構造をとることが可能である。ただしその場合、金属部分の占有率が高くなり反射率が大きくなる傾向がある。金属構造部の断面積Ｓが最大となる部分において、図４（ａ）に示す単位周期の面積内に対する断面積Ｓの占有率が５０％を超えると、反射防止に必要な傾斜領域の高さが増大して上記のプラズモン共鳴と反射防止の両立がより難しくなってくる。そのため、反射を抑制しつつプラズモン共鳴の効果を得るためには、単位周期面積内に対する断面積Ｓの最大値の占有率は５０％以下となるようにすることが望ましい。換言すれば、単位周期で隣接する金属構造部との中間点を通る領域で区切られる単位構造体に含まれる金属構造部の最大の断面積Ｓは、該単位構造体の断面積（単位周期面積）の５０％以下であることが望ましい。また、単位周期面積内に対する断面積Ｓの最小値の占有率は５％以下とすることが望ましい。換言すれば、単位周期で隣接する金属構造部との中間点を通る領域で区切られる単位構造体に含まれる金属構造部の最小の断面積Ｓは、該単位構造体の断面積（単位周期面積）の５％以下であることが望ましい。このようにすることで金属構造部と誘電体媒質の界面での反射を抑制する事が出来る。
【００２２】
また、金属構造部の配列は２次元方形配列だけでなく、六方配列でもよい。さらに金属構造部の断面形状は多角形に限らず、楕円形であってもよい。ただし入射偏光に対する依存性を小さくしたい場合には対称性の高い配列方法や断面形状とすることが好ましい。逆に偏光依存性を積極的に用いる場合には偏光方向を考慮した非対称な配列周期や断面形状を用いれば良い。
【００２３】
また、金属構造部の上面は必ずしも誘電体媒質に被覆されていなくても良い。ただし上面を蔽う媒質の屈折率が変化すると、それにより共鳴波長が変化するだけでなく、金属表面が酸化や変質などの影響を受けて特性が大きく変動してしまう可能性がある。よって特性の安定化や、素子の信頼性を保つ意味でも金属構造部の上面は誘電体媒質により被覆されることが望ましい。また金属構造部を構成する金属材料としては特に限定しないが、アルミニウム、クロム、銀、金などを使用することが特に好ましい。
【００２４】
また、上記のような金属構造体を複数層積層しても良い。つまり、本発明の光学素子は、金属構造部を含む複数の層を面法線方向に有しても良い。このとき周期や構造幅などの形状の異なる金属構造部を積層することで、吸収率を高めたり、複数波長に吸収領域を持つ素子を作製することができる。
【００２５】
図５（ａ）に図１の光学素子の透過率および反射率を表すグラフを示す。図５において実線が反射率、点線が透過率を示している。また図５（ｂ）は図１（ｃ）の光学素子１００の側面図である。ここで比較例として図９（ａ）、（ｂ）に、金属構造部に傾斜領域を設けない場合の透過率および反射率のグラフと構造の側面図を示す。
【００２６】
計算条件、金属構造体の寸法は表１、表２に示す。図５（ｂ）、図９（ｂ）において、アルミニウムからなる金属構造体が周期３４０ｎｍで２次元的に等周期に方形配列され、基板および金属構造の周囲は屈折率ｎｄ＝１．４６の媒質（ＳｉＯ２）で覆われている点は共通している。図９（ｂ）は直方体のみが方形配列した構造となっているのに対し、図５（ｂ）の方は直方体の上面、下面に四角錐が配置され、面法線方向に沿って金属構造体の断面積Ｓが徐々に低下するような傾斜形状を有している。
【００２７】
図５（ａ）、図９（ａ）の反射率を比較すると、図９（ａ）に比べ図５（ａ）の反射率が大きく低減していることが分かる。透過率を比較すると、逆に両者にそれほど大きな差は見られない。図５（ｂ）のような傾斜領域を設けることで、素子により生じる反射のみを大きく低減することができる。
【実施例１】
【００２８】
本発明の第１の実施例である光学素子について説明する。素子構成の概略は図１と同様であるため説明を省略する。また素子構成は表１に示したものと同様であるため省略するが、素子面の上側と下側の金属構造部における条件式（１）の値Ｓ１”（ｚ）,Ｓ２”（ｚ）はともに５．１２であり式（１）を満たしている。なお、Ｓ１”（ｚ）は、金属構造部が有する上側の傾斜部（図１の２ｂ）の２次変化率ｄ２Ｓ／ｄｚ２を表し、Ｓ２”（ｚ）は、金属構造部が有する下側の傾斜部（図１の２ｄ）の２次変化率ｄ２Ｓ／ｄｚ２を表すものである。
【００２９】
実施例１における光学素子の特性は図５に示したものと同様であるため省略するが、実施例１の光学素子は緑色帯域を吸収するカラーフィルタとして機能する。このとき反射率は４００−７００ｎｍの可視光領域全域で１０％以下に低減し、かつ透過率は緑色帯域で大きく吸収されている事がわかる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の第２の実施例である光学素子について説明する。素子構成の概略は図１と同様であるため説明を省略する。また素子構成は表３に示すが、素子面の上側と下側の金属構造部における条件式（１）の値Ｓ１”（ｚ）,Ｓ２”（ｚ）はともに２．８８であり式（１）を満たしている。
【００３１】
実施例２における光学素子の特性を図６に示す。実施例２の光学素子は青色帯域を吸収するカラーフィルタとして機能する。このとき反射率は４００−７００ｎｍの可視光領域全域で２０％以下に低減し、透過率は青色帯域で大きく吸収されている事がわかる。
【実施例３】
【００３２】
本発明の第３の実施例である光学素子について説明する。素子構成の概略は図１と同様であるため説明を省略する。また素子構成は表４に示すが、素子面の上側と下側の金属構造部における条件式（１）の値Ｓ１”（ｚ）,Ｓ２”（ｚ）はともに５．０１であり式（１）を満たしている。
【００３３】
実施例３における光学素子の特性を図７に示す。実施例３の光学素子は赤色帯域を吸収するカラーフィルタとして機能する。このとき反射率は４００−７００ｎｍの可視光領域全域で１７％以下に低減し、赤色帯域は大きく吸収されている事がわかる。
【００３４】
また上述した実施例１〜３の光学素子は緑、青、赤色領域のいずれかを吸収する素子であるが、これらを複数層積層または組合せれば単色領域を透過する素子として使用することもできる。
【実施例４】
【００３５】
次に、本発明の第４の実施例である光学素子を有する投射型画像表示装置について説明する。
【００３６】
本発明の投射型画像表示装置の構成概略図を図８に示す。図８の投射型画像表示装置２００では、光源１０からの白色照明光１２は偏光変換素子１３を通過した後に、ダイクロイックミラー１５や色選択性位相差板１６やＰＢＳ１９ａ、１９ｂなどを用いて緑、青、赤色照明光１４ｇ、１４ｂ、１４ｒに分離される。各色の照明光１４ｇ、１４ｂ、１４ｒはそれぞれの色に対応した位相差板２２ｇ、２２ｂ、２２ｒを通過した後に画像表示素子２１ｇ、２１ｂ、２１ｒを照明する。ここで各色の照明光１４ｇ、１４ｂ、１４ｒは画像表示素子２１ｇ、２１ｂ、２１ｒにより画像光２５ｇ、２５ｂ、２５ｒへと変換される。画像光２５ｇ、２５ｂ、２５ｒはＰＢＳ１９ａ、１９ｂや合成プリズム２８により各色合成され、投射レンズ３０によりスクリーンへ投射することで画像を表示する。
【００３７】
その際、色分離に用いられるダイクロイックミラー１５やＰＢＳ１９ｂの特性を補完するために本発明の光学素子であるカラーフィルタ２３ｂ、２３ｒが用いられる。カラーフィルタ２３ｂはＰＢＳ１９ｂを反射する赤色光を吸収し、カラーフィルタ２３ｒはＰＢＳ１９ｂを透過する青色光を吸収する。これらの素子により画像表示素子の照明光から不要な波長帯域の光を取り除くことで、画像のコントラストや色再現性の向上が期待できる。このときダイクロイックミラーや従来のプラズモンを用いたカラーフィルタなどを用いると、取り除きたい波長帯域の光が素子面で反射してスクリーンに到達するフレアやゴーストが発生し、表示画像に悪影響を及ぼす可能性がある。本発明のような素子を用いることで反射を抑え、色再現性やコントラストの高い画像を表示する投射型画像表示装置が得られる。このように、本発明により、プラズモン共鳴を利用した光学素子において、透過率への影響を最小限に抑えつつ（透過率に対する所望の特性は維持しつつ）、不要光となる光（透過帯域以外の光）の反射率の低い光学素子を提供することができる。
【００３８】
また、上記に示した構成に限らず、特定の波長帯域の光を遮断し他の波長帯域の光を透過させるような光学装置には本発明を適用することができる。上記の実施例４以外にも、例えば画像表示素子単板で複数の色表示を行う際に、画像表示素子上に配列されるカラーフィルタや、特許文献１にあるような撮像素子上に配列されるカラーフィルタとしても用いる事ができる。このように、本発明の光学素子と、画像表示素子または撮像素子と、を有する光学装置（画像表示装置、撮像装置）も本発明の一側面を構成する。このような場合にも、画像表示素子表面や撮像素子表面で生じる反射光は迷光となり、表示画像や取得画像に悪影響を及ぼす可能性がある。このような課題に対し、本発明のプラズモン共鳴を利用した光学素子を適用することで透過波長特性を維持しつつ反射を抑えることが出来る。
【００３９】
【表１】
2015203804.tif 000003
【００４０】
【表２】
2015203804.tif 000004
【００４１】
【表３】
2015203804.tif 000005
【００４２】
【表４】
2015203804.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の光学素子は、コンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置やプロジェクターなどの画像表示装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
２，３：金属構造体
１００：光学素子
【図１】
2015203804.tif 000007
【図２】
2015203804.tif 000008
【図３】
2015203804.tif 000009
【図４】
2015203804.tif 000010
【図５】
2015203804.tif 000011
【図６】
2015203804.tif 000012
【図７】
2015203804.tif 000013
【図８】
2015203804.tif 000014
【図９】
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