"光電変換素子を含む画素がアレイ状に配列された2次元画素アレイと、上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように配置され、検出すべき波長よりも短い周期的な微細パターンを有する分光機能を備えた複数種類のフィルタと、を有し、上記各フィルタは、上記2次元画素アレイの各画素の光電変換素子よりも大きく、隣接する複数の光電変換素子群に対して1種類のフィルタが配置された一つのユニットを形成し、上記複数種類のフィルタは、隣接するユニット群に対して配置されてフィルタバンクを形成し、上記フィルタバンクが上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように、NxMユニット但し、N,Mは1以上の整数配置されている固体撮像素子。上記フィルタは、検出すべき波長よりも短い周期的な微細加工パターンを有する金属薄膜フィルタを含み、上記金属薄膜フィルタは、プラズマ周波数が紫外線域可視波長域にある金属により形成され、サブミクロンスケールの間隔で凹凸部、または孔構造が周期的に配置された1次元格子または2次元格子である請求項1記載の固体撮像素子。上記金属薄膜フィルタは、検出すべき所望の電磁波波長帯域内の特定の電磁波を選択的に吸収透過させるフィルタリング機能を有し、当該フィルタが有する凹凸部または孔構造の周期パターンの間の空隙は、中空構造または誘電体で充填されている請求項2記載の固体撮像素子。上記金属薄膜フィルタは、検出すべき所望の電磁波波長帯域内の特定の電磁波を選択的に吸収透過させるフィルタリング機能を有し、当該フィルタが有する凹凸部または孔構造の周期パターンの間の空隙は誘電体で充填されており、かつ複数あるフィルタバンクのうち少なくとも1つのフィルタバンクは他のフィルタバンクとは異なる屈折率を有する誘電体でその空隙部が充填されている請求項2記載の固体撮像素子上記金属薄膜フィルタは、誘電体からなる平滑化層の上層に配置されている請求項2記載の固体撮像素子。上記金属薄膜フィルタは、誘電体により形成される平滑化層の上層に配置され、当該誘電体の平滑化層の屈折率は上記画素領域の複数領域でそれぞれが異なる屈折率を有する請求項2記載の固体撮像素子。上記画素領域に対向して配置される上記金属薄膜フィルタの各フィルタは、2次元画素アレイを形成する各画素と同等もしくはそれよりも広い面積を有し、隣接する横X軸方向U画素、縦Y軸方向V画素で形成される画素群に対して1種類のフィルタが配置される請求項2記載の固体撮像素子。ここで、U,Vは1以上の整数である。上記フィルタは、X軸方向にK種類、Y軸方向にL種類あり、それぞれのフィルタ群はKL種類のフィルタで1つのフィルタバンクユニットを形成し、当該フィルタバンクを1ユニット以上有する請求項1記載の固体撮像素子。ここで、K,Lはそれぞれ1以上の整数である。配置される上記フィルタバンクは、X軸方向にN種類、Y軸方向にM種類ある請求項8記載の固体撮像素子。ここで、NMはそれぞれ1以上の整数である。上記フィルタバンクの各フィルタの電磁波波長ごとの透過率情報をデータベースとして保持する記憶部を有する請求項1記載の固体撮像素子。上記フィルタバンクの各フィルタの波長ごとの透過率情報をデータベースとして保持する記憶部を有し、上記データベースは、基準光源を撮影することで再校正および更新が可能である請求項1記載の固体撮像素子。上記記憶部が保持するデータベースの各フィルタの透過率情報と各画素出力との積和演算により入力スペクトルを推定する信号処理部を有する請求項10記載の固体撮像素子。上記2次元画素アレイにより形成される撮像素子は、画素が2次元に展開される平面と水平な面内に微小距離だけシフトする機構を有し、上記撮像素子をシフトさせるタイミングは画素出力の読出しフレーム時間などのセンサの読出しタイミングに同期する基準時間に対応する請求項1記載の固体撮像素子。上記2次元画素アレイにより形成される撮像素子は、画素が2次元に展開される平面と水平な面内に微小距離だけシフトする機構を有し、そのシフト量はフィルタバンク1ユニットのX軸Y軸方向のサイズの半分、もしくはその整数分の1に相当するシフト量であり、上記撮像素子を微小距離だけセンサをシフトさせる都度、各画素からの分光データを取得し、更にシフト量の組合せパターンの種類分だけ取得した荒い空間分解能での分光データセットを合成することで、より細かい空間分解能を有する2次元マップを合成する処理部を有する請求項1記載の固体撮像素子。CMOS型固体撮像素子であり、上記各画素は画素ごとにオンチップ集光素子を備え、上記集光素子よりも屈折率が小さい素材をオンチップ集光素子の上層に積層することで、集光機能を維持したまま平滑化層が配置され、当該平滑化層上に上記フィルタが配置されている請求項1記載の固体撮像素子。上記フィルタは、高屈折率の媒質と低屈折率の媒質を積層した電磁波波長を透過させる光学フィルタを含む請求項1記載の固体撮像素子。固体撮像素子と、上記固体撮像素子の2次元画素アレイ部に被写体象を結像する光学系と、を有し、上記固体撮像素子は、光電変換素子を含む画素がアレイ状に配列された2次元画素アレイと、上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように配置され、検出すべき波長よりも短い周期的な微細パターンを有する分光機能を備えた複数種類のフィルタと、を有し、上記各フィルタは、上記2次元画素アレイの各画素の光電変換素子よりも大きく、隣接する複数の光電変換素子群に対して1種類のフィルタが配置された一つのユニットを形成し、上記複数種類のフィルタは、隣接するユニット群に対して配置されてフィルタバンクを形成し、上記フィルタバンクが上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように、NxMユニット但し、N,Mは1以上の整数配置されている撮像システム。しかしながら、先行特許が開示する色フィルタ技術を備えた固体撮像素子にも課題が残る。プラズモン共鳴体構造は、電磁波波長のλ2,λ4などの特定間隔の周期構造を繰り返し備えた構造体により分光機能を発生する構造である。このため、波長と同程度の微細化画素に適用するには不適であり、画素サイズが電磁波波長に比べて数倍程度大きい固体撮像素子にのみ適用されるのが現状である。さらに、高い波長分解能の光信号の強度プロファイルを得るには相当種類のフィルタが必要になるため、空間解像度が更に大きく低下する課題が残る。また、上記各文献には、固体撮像素子の画素出力値から入力スペクトルを復元する具体的手段に関する記述がない。また、出願人は、金属薄膜フィルタを固体撮像素子の画素領域の一部に実装することにより、安価に分光機能を実現する手法を提案している。しかしこの手法では、フィルタを実装できる画素領域が制限されることから、配置できるフィルタの数が少なくなってしまう課題がある。それにより、波長分解能や検出する信号のSNの観点でフィルタを固体撮像素子全域に実装する場合に比べて劣ってしまう。さらには、微細加工の精度には制限があり、より高い波長分解能、具体的にはΔλ=1nm程度の超高分散分光をこのフィルタ構造のみで実現するには、微細加工の精度に課題があり、現時点での実現性は低い。また、1種類のプラズモン共鳴フィルタは狭帯域フィルタではなく波長ごとに複雑な透過特性を示す。そのため、それらのフィルタの透過光強度から入力スペクトルを推定するには何らかの信号復元処理が必要になる。しかしながら、上記の各特許文献にはそれらの波形信号処理に関する手法は開示されていない。本技術は、高感度かつ高い波長分解能を有する可視近赤外線用の分光撮像デバイスを実現することが可能で、空間解像度の高い2次元分光マッピングを可能にする固体撮像素子および撮像システムを提供することにある。本発明の第1の観点の固体撮像素子は、光電変換素子を含む画素がアレイ状に配列された2次元画素アレイと、上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように配置され、検出すべき波長よりも短い周期的な微細パターンを有する分光機能を備えた複数種類のフィルタと、を有し、上記各フィルタは、上記2次元画素アレイの各画素の光電変換素子よりも大きく、隣接する複数の光電変換素子群に対して1種類のフィルタが配置された一つのユニットを形成し、上記複数種類のフィルタは、隣接するユニット群に対して配置されてフィルタバンクを形成し、上記フィルタバンクが上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように、NxMユニット但し、N,Mは1以上の整数配置されている。本発明の第2の観点の撮像システムは、固体撮像素子と、上記固体撮像素子の2次元画素アレイ部に被写体象を結像する光学系と、を有し、上記固体撮像素子は、光電変換素子を含む画素がアレイ状に配列された2次元画素アレイと、上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように配置され、検出すべき波長よりも短い周期的な微細パターンを有する分光機能を備えた複数種類のフィルタと、を有し、上記各フィルタは、上記2次元画素アレイの各画素の光電変換素子よりも大きく、隣接する複数の光電変換素子群に対して1種類のフィルタが配置された一つのユニットを形成し、上記複数種類のフィルタは、隣接するユニット群に対して配置されてフィルタバンクを形成し、上記フィルタバンクが上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように、NxMユニット但し、N,Mは1以上の整数配置されている。本発明によれば、高感度かつ高い波長分解能を有する可視近赤外線用の分光撮像デバイスを実現することが可能で、空間解像度の高い2次元分光マッピングを可能にする。以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。1.CMOS型固体撮像素子の全体の概略構成例2.固体撮像素子と金属薄膜フィルタとの位置関係3.金属膜フィルタの構成例4.金属薄膜フィルタを配置した固体撮像素子の構造例5.被写体の電磁波スペクトル波形を類推する手法6.分光撮像システムの構成例7.金属薄膜フィルタの製造方法<1.CMOS型固体撮像素子の全体の概略構成例>図1は、本実施形態に係るCMOS型固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。以下、本技術の金属フィルタを裏面照射型CMOS型固体撮像素子に実装した例を示す。ただし、当然ながら既存の表面照射型CMOS型固体撮像素子でも、CCD型固体撮像素子でも、Si以外の例えばCdSeなどの量子ドット構造を光検出部に用いた撮像素子や有機光電素材を用いたフォトコンダクター型の撮像素子にでも適応が可能である。この固体撮像素子100は、図1に示すように、2次元画画素アレイとしての画素アレイ部110、垂直走査回路120、水平転送走査回路130、およびADCアナログ-デジタルコンバータ群であるカラムADC回路140を有する。固体撮像素子100は、PLL回路150、参照信号RAMPを生成するDACデジタル-アナログコンバータ160、およびセンスアンプ回路S/A170を有する。画素アレイ部110は、フォトダイオード光電変換素子と画素内アンプとを含む複数の画素110Aがm行n列の2次元状マトリクス状に配列されている。各画素110Aは光電変換の機能を担うフォトダイオードと蓄積された信号を読み出すための数個のトランジスタで構成される画素読出し回路からなる。図1には、本実施形態に係る4つのトランジスタで構成されるCMOSイメージセンサの画素の一例が示されている。画素110Aにおいて、フォトダイオード111に蓄積された電荷は転送トランジスタ112を介してFD113に転送される。FD113は増幅トランジスタ114のゲートに接続されている。信号を読み出したい画素は、選択トランジスタ115をオンすることで選択することができる。選択された画素の信号は、増幅トランジスタ114をソースフォロワ-SourceFollower駆動することで蓄積電荷量に対応する信号として信号線117に読み出される。また画素信号はリセットトランジスタ116をオンすることでリセットできる。各々の画素から読み出された信号はCDS動作により信号レベルが抽出され、カラムADC回路140、センスアンプ回路170を経てデバイス外部に出力される。カラムADC回路140は、ADCブロックであるカラム処理部ADC141が複数列配列されている。すなわち、カラムADC回路140は、kビットデジタル信号変換機能を有し、カラム処理部141ごとに各垂直信号線列線117毎に配置され、列並列ADCブロックが構成される。各カラム処理部141は、DAC160により生成される参照信号を階段状に変化させたランプ波形である参照信号RAMPと、行線毎に画素から垂直信号線を経由し得られるアナログ信号VSLとを比較する比較器コンパレータ141-1を有する。さらに、各カラム処理部141は、比較時間をカウントし、カウント結果を保持するカウンタラッチカウンタ141-2を有する。各カウンタ141-2の出力は、たとえばkビット幅の水平転送線LTRFに接続されている。そして、水平転送線LTRFに対応したセンスアンプ回路170が配置される。カラムADC回路140においては、垂直信号線117に読み出されたアナログ信号電位VSLは列毎カラム毎に配置された比較器141-1で参照信号RAMPと比較される。このとき、比較器141-1と同様に列毎に配置されたカウンタ141-2が動作している。各カラム処理部141は、ランプ波形のある参照信号RAMPとカウンタ値が一対一の対応を取りながら変化することで垂直信号線117の電位アナログ信号VSLをデジタル信号に変換する。カラム処理部ADC141は、参照信号RAMP電位Vslopの電圧の変化を時間の変化に変換するものであり、その時間をある周期で数えることでデジタル値に変換する。アナログ信号VSLと参照信号RAMPVslopが交わったとき、比較器141-1の出力が反転し、カウンタ141-2の入力クロックを停止し、または、入力を停止していたクロックをカウンタ141-2に入力し、AD変換を完了させる。以上のAD変換期間終了後、水平転送走査回路130により、カウンタ141-2に保持されたデータが、水平転送線LTRFに転送され、センスアンプ回路170を経て外部の信号処理回路に出力され、所定の信号処理により2次元画像が生成される。外部に出力された画素値データは各々の画素位置では単独のフィルタに対応する強度情報しか持たないため、隣接する異色画素の強度情報から、各々の画素位置での各々の色成分の強度情報をデモザイク処理やコンボリューション処理などの補間により復元される。その他、ホワイトバランスやガンマ補正、輪郭強調、画像圧縮などの処理が行われ、観測者にとって好ましい、もしくは被写体に忠実な画像が復元される。なお、チップに画像処理プロセッサが実装されたシステムオンチップ型のイメージセンサの場合は、これらの信号処理も同一チップ上で行うことができ、生画像データの他にjpegやmpeg方式などの圧縮画像を出力する場合もある。<2.固体撮像素子と金属薄膜フィルタとの位置関係>図2は、本実施形態に係る固体撮像素子と本金属薄膜フィルタとの位置関係を説明するための図である。図2において、図1の画素アレイ部110が2次元画素群201として示されている。2次元画素群201は、たとえば縦横それぞれ数1000個の画素PXLにより形成され、少ないデバイスでも100万画素程度、多いものでは数1000万画素にも及ぶ巨大な2次元画素群を構成する。本実施形態の金属薄膜フィルタ群フィルタバンク202は、2次元画素群画素アレイ部201の光入射面に対向するように配置される。ここで、各フィルタMFLはフィルタバンク202の1つの四角形に対応する。各フィルタ202FLのサイズは光検出画素PXLに対して横X軸方向にU画素、縦Y軸方向にV画素の画素領域に対して1種類が実装される。つまり隣接するUV画素に対して1種類のフィルタMFLが実装される。さにに、フィルタMFLは、横X軸方向にK種類、縦Y軸方向にL種類で1つのユニットフィルタバンク202を構成する。図2の例では、K=5,L=4の20種類で1つのフィルタバンクを構成する例となっている。さらに、フィルタバンク202は2次元撮像素子全面に横X軸方向にNユニット、縦Y軸方向にMユニット配置され、NM種類のフィルタバンクアレイ203によって構成される。つまり、図2の例のフィルタバンク202は、K=5,L=4の20種類のフィルタを有し、それが、N=4,M=4、計16ユニットあることになる。また、フィルタバンク202、もしくはフィルタバンク群の分光機能ブロックである金属薄膜フィルタは層間絶縁膜にはさまれており、その絶縁膜は複数種類の屈折率であっても構わない。たとえば、フィルタバンクアレイ203のうち、図2のAラインは屈折率=1.42であり、Bラインは屈折率=1.40、Cラインでは屈折率=1.38、Dラインでは屈折率=1.36などのように設定可能である。すなわち、2次元撮像素子領域の画素領域ごとに異なる屈折率を持つようにすることができる。ここで、SiO2の屈折率のコントロールは、たとえばプラズマCVD法によってSiO2膜を成膜する際、CF4ガスの流量をコントロールすることで屈折率の調整ができる。<3.金属膜フィルタの構成例>図3A~Dは、本実施形態に係る金属薄膜フィルタの構造例を示す図である。図3においては、金属膜フィルタを符号300で示している。図3Aはハニカム配列301を、図3Bは直交行列配列302を、図3Cは貫通開口と非貫通開口が混在した配列303を、図3Dは図3AのA-A‘線の断面であって凹構造を有する非貫通穴を含む配列304をそれぞれ示している。金属薄膜フィルタ300は、その微細構造パターンにより特定の電磁波波長で自由電子と光とがカップリングした表面プラズモンポラリトンを生ずる。この金属薄膜フィルタ300は、紫外線波長帯にプラズマ周波数を有する導体素材具体的には銀やアルミニウム、金などが好適であるからなる薄膜に微細加工を施したサブ波長構造体である。そして、金属薄膜フィルタ300は、導体の物性とパターン周期開口径ドットサイズ膜厚構造体の周囲の媒質の物性によって決まる共鳴波長を有する。基本構造はホールアレイ構造で、検出波長よりも小さい径を有する開口ホールHlを2次元配列状に配置する。ホール配置は図3Aに示すようなハニカム配列301、あるいは図3Bに示すような直交行列配列302に配置するのが好適であるが、その他の配列でも周期性がある構造であれば構わない。ここで、ホール間隔やホールサイズ膜厚が透過特性のキーパラメーターになる。図3では、ホール開口部は305、導体部分は306で示している。ホール開口305の開口径は透過させたい波長よりも小さく、直径100[nm]程度が好適である。設計自由度があるため、大凡50[nm]‐200[nm]の範囲であれば構わない。また、導体薄膜306の厚みは100nm程度が好適であるが、10[nm]‐200[nm]程度の範囲であれば構わない。また、隣接ホール間との間隔307,308を調整することで、透過波長を変化させることができるが、媒質中での実効的な電磁波波長の半波長~1波長程度の範囲が好適であり、具体的には150[nm]‐1000[nm]程度のホール間隔が好ましい。また、ホールアレイ構造の全ての開口が導体薄膜を貫通している必要はなく、図3CおよびBの配列303,304に示すように、一部、もしくは全ての開口は導体上に凹構造を有する非貫通穴でも構わない。図3CおよびDは、貫通開口305と非貫通開口309が周期的に配置した場合の実施例である。また、ホール開口の形状は加工上、円形が好ましいが楕円形状や多角形形状、星型、十字型、リング型、卍形などであっても構わない。図4AおよびBは、ホールアレイ構造とネガポジ反転したアイランド構造のプラズモン共鳴体構造体を示す図である。アイランド配置400は、図4Aに示すようなハニカム配列401、図4Bに示すような直交行列配列402が好適である。各アイランド403は20‐200[nm]のサイズを有し、アイランド間部404はシリコン酸化膜などの誘電体素材で充填される。隣接アイランド間の基本間隔405,406は、媒質中での実行的な電磁波波長の半波長が好適であり、設計自由度を加味すると14波長~1波長の範囲が好適である。またアイランド構造の形状は、加工上は円形が好ましいが楕円形状や多角形形状、星型、十字型、リング型、卍形などであっても構わない。<4.金属薄膜フィルタを配置した固体撮像素子の構造例>図5は、裏面照射型BSICMOS型固体撮像素子について本金属薄膜フィルタを配置した第1の構造例を示す図である。図5は、2次元固体撮像素子アレイを構成する画素群のうち、隣接する6画素分を抜き出して断面模式図として記載している。当然ながら実際にはこれらの画素が2次元平面に画素数分だけ展開される。図5の固体撮像素子500において、501はオンチップマイクロレンズを、502A,502Bは金属薄膜フィルタを、503は平滑化層を、504はフォトダイオードを、505は信号配線層を、506A,506Bは隣接画素を、それぞれ示している。オンチップマイクロレンズ501は、フォトダイオード504に効率よく光を導くための光学素子である。フォトダイオード504は、P型領域に囲まれたN型領域、もしくはN型領域に囲まれたP型領域であり、周囲よりも電位の深い領域に光電変換により生じた電子ホールを信号電荷として蓄積する機能を有する。金属薄膜フィルタ502A,502Bは、たとえばAlやAgにより形成される金属薄膜フィルタにサブ波長間隔で周期的な構造をパターニングした構造体である図3、図4。金属薄膜フィルタ502A,502Bは、フォトダイオード504上方にシリコン酸化膜窒化膜などからなる平滑化層503を形成し、その上に実装されるのが好ましい。また、金属薄膜フィルタ502A,502Bを保護する層間絶縁膜保護膜平滑化層507はシリコン酸化膜SiO2およびSiO2を主成分とする複合素材が好適である。そのほかにフッ化マグネシウムMgF2や中空構造AirGapなどを低屈折率の媒質として用いることもできる。ここで導体薄膜フィルタ502A,502Bは、隣接する画素間で共通のパターン構造であることが好ましい。たとえば、図5では隣接3画素506Aが金属薄膜フィルタ502Aを実装し、他の3画素506Bが金属薄膜フィルタ502Bを実装している。当然ながら、フィルタの種類は2種類に限定されず、かつ同一フィルタを共有する画素数も3画素には限定されず、任意の整数たとえば隣接8画素共有、64画素共有、128画素共有などで共有することができる。信号配線層505は、光電変換によってフォトダイオード504に蓄積された信号電荷を外部に読みだすための信号配線層として形成されている。フォトダイオード504は、隣接するフォトダイオードと電気的に分離するために、STIなどの酸化膜分離により素子分離される他、不純物のインプランテイションによるEDI構造やCION構造などによって電気的に分離されている。図6は、裏面照射型BSICMOS型固体撮像素子について本金属薄膜フィルタを配置した第2の構造例を示す図である。図6において、図5と同一構成部分は、理解を容易にするために同一符号をもって表している。図6のCMOS型固体撮像素子500Aが図5のCMOS型固体撮像素子500と異なる点は、以下の通りである。このCMOS型固体撮像素子500Aは、オンチップマイクロレンズ501の上層にはSiO2やフッ化マグネシウムなどから形成される低屈折率素材からなる低屈折率平滑化層507Aを有する。ここでオンチップマイクロレンズ501の屈折率は平滑化層507Aの屈折率より高い必要がある。上述したように、金属薄膜フィルタ502A,502Bは、フォトダイオード504上方にシリコン酸化膜窒化膜などからなる平滑化層503を形成し、その上に実装されるのが好ましい。図6の例では、低屈折率平滑化層507Aの上層に平滑化層503が形成され、平滑化層503上に金属薄膜フィルタ502A,502Bが形成されている。上述したように、フィルタ502A,502Bは、導体薄膜フィルタプラズモン共鳴体502により形成され、たとえばAlやAgにより形成される金属薄膜フィルタ図3、図4にサブ波長間隔で周期的な構造をパターニングした構造体である。なお一般的な固体撮像素子では、オンチップマイクロレンズ501の下流下層にRGBなどのカラーフィルタが実装されている場合が多く、図6の例においても、有機顔料染料からなる一般的なカラーフィルタ508を配置することもできる。それにより、既存のフィルタ508と金属薄膜フィルタ602A,602Bとの組み合わせの自由度が高まり、より高い波長分解能で波長スペクトルを得ることが可能になる。図7は、裏面照射型BSICMOS型固体撮像素子について本金属薄膜フィルタを配置した第3の構造例を示す図である。図7において、図5および図6と同一構成部分は、理解を容易にするために同一符号をもって表している。図7のCMOS型固体撮像素子500Bが図6のCMOS型固体撮像素子500Aと異なる点は、以下の通りである。このCMOS型固体撮像素子500Bでは、2画素506Aが金属薄膜フィルタ502Aを実装し、別の2画素506Cが金属薄膜フィルタ502Cを実装した例になっている。2画素506Aと2画素506Cの間の画素506Bには画素全面を遮光する金属薄膜フィルタ502Bが実装されている。本構成により金属薄膜フィルタ502Aを透過した光が別の金属薄膜フィルタ502Cを備えた画素506Cに混入する混色成分は大幅に低減が可能であり、混色による画質劣化や波長スペクトルの劣化の問題を軽減することができる。上述したように、フィルタ502A,502B、502Cは、導体薄膜フィルタプラズモン共鳴体502により形成され、たとえばAlやAgにより形成される金属薄膜フィルタ図3、図4にサブ波長間隔で周期的な構造をパターニングした構造体である。なお、図7の例においても、有機顔料染料からなる一般的なカラーフィルタ508を配置することもできる。図8は、裏面照射型BSICMOS型固体撮像素子について本金属薄膜フィルタを配置した第4の構造例を示す図である。図8において、図5~図7と同一構成部分は、理解を容易にするために同一符号をもって表している。図8のCMOS型固体撮像素子500Cが図6のCMOS型固体撮像素子500Aと異なる点は、以下の通りである。このCMOS型固体撮像素子500Cでは、金属薄膜フィルタ502A,502BはSiO,SiNなどの誘電体により形成される保護膜としての平滑化層503よって周囲を充填された構造になっている。図8の固体撮像素子500Cは、3画素506Aが金属薄膜フィルタ502Aを実装し、別の3画素506Bが金属薄膜フィルタ502Bを実装した例である。当然ながら、金属薄膜フィルタの種類は2種類に限定されず、かつ同一フィルタを共有する画素数も任意の整数で共有することができる。上述したように、フィルタ502A,502Bは、導体薄膜フィルタプラズモン共鳴体502により形成され、たとえばAlやAgにより形成される金属薄膜フィルタ図3、図4にサブ波長間隔で周期的な構造をパターニングした構造体である。なお、図8の例においても、有機顔料染料からなる一般的なカラーフィルタ508を配置することもできる。図9は、裏面照射型BSICMOS型固体撮像素子について本金属薄膜フィルタを配置した第5の構造例を示す図である。図9において、図5~図8と同一構成部分は、理解を容易にするために同一符号をもって表している。図9のCMOS型固体撮像素子500Dが図8のCMOS型固体撮像素子500Cと異なる点は、以下の通りである。導体薄膜フィルタは隣接画素間で共通の構造であることが好ましく、このCMOS型固体撮像素子500Dでは、2画素506A,506B,506Cの6画素ともに同じ金属薄膜フィルタを実装している。ただし、充填される誘電体により形成される平滑化層503A,503B,503Cは画素グループごとに異なっており、図9の例では、隣接2画素506A,606B,506Cで異なる屈折率を有する。本金属薄膜フィルタを保護する層間絶縁膜保護膜は、たとえばシリコン酸化膜からなり、シリコン酸化膜はプラズマCVD法などにより成膜されるが、その屈折率は成膜条件たとえばCF4の流量によりコントロールすることが可能である。当然ながら屈折率は1画素ごと調整する必要はなく、たとえばフィルタバンクごとや領域ごとに異なる屈折率を実現すること構わない。たとえば図2で、I列では屈折率=1.44、II列では1.42,III列では1.40、IV列では1.38などに設定される。上述したように、フィルタ502A,502B、502Cは、導体薄膜フィルタプラズモン共鳴体502により形成され、たとえばAlやAgにより形成される金属薄膜フィルタ図3、図4にサブ波長間隔で周期的な構造をパターニングした構造体である。なお、図9の例においても、有機顔料染料からなる一般的なカラーフィルタ508を配置することもできる。図10は、裏面照射型BSICMOS型固体撮像素子について本金属薄膜フィルタを配置した第6の構造例を示す図である。図10において、図5~図9と同一構成部分は、理解を容易にするために同一符号をもって表している。図10のCMOS型固体撮像素子500Eは、金属薄膜フィルタを配置した図5~図9のCMOS型固体撮像素子500~500Dと異なり、フォトニックフィルタを配置した構成を有する。フォトニックフィルタ512A,512Bは、透過させたい電磁波波長の14波長間隔で、高屈折率の媒質と低屈折率の媒質を積層した光学フィルタである。フォトニックフィルタ512A,512Bは、フィルタ中間の低屈折率層の膜厚を調整することで特定の電磁波波長のみを透過させる狭帯域フィルタの実現が可能である。図10はそのフォトニックフィルタ512を金属薄膜フィルタのかわりに実装した構造例を示している。フォトニックフィルタ512は、低屈折率層としては、シリコン酸化膜SIO2やフッ化マグネシウムMgF2を用いることができる。他方、高屈折率の媒質としては、窒化シリコンSi3N4、酸化チタンTiO2、酸化タンタルTa2O5、酸化ジルコニウムZrO2、酸化ニオブ、酸化ハフニウムHfO2などの酸化物、窒化物が好ましい。ここで隣接3画素506Aに対してフォトニックフィルタ512Aが実装され、他3画素506Bに対してフォトニックフィルタ512Bが実装されるが、当然ながらフィルタは3画素のみならず、任意の数の隣接画素に対して共有が可能である。なお、図10の例においても、有機顔料染料からなる一般的なカラーフィルタ508を配置することもできる。<5.被写体の電磁波スペクトル波形を類推する手法>次に、本実施形態の分光固体撮像素子を含む分光撮像システムで被写体の電磁波スペクトル波形を類推する手法について概説する。図11は、本実施形態の分光固体撮像素子を含む分光撮像システムで被写体の電磁波スペクトル波形を類推する手法を概説するための図である。被写体のスペクトルIλ0,Iλ1,,,,IλNは未知である。ここでは簡単のため2次元画像ではなく、空間解像度がない波長方向の強度分布のみで考える。被写体の分光プロファイルをN点の波長における強度情報プロファイルとして習得したい場合を考える。知りたい波長スペクトルを次のようにN点の波長で記述する。[数1]λ0,λ1,,,,,λN1それぞれの波長はλ0、λ1,,,,,λNとする。ここで、本実施形態の固体撮像素子はN種類のフィルタをフィルタバンクとして保持しており、各々のフィルタの透過率は次のような透過特性を持つ。[数2]F0λ0,F0λ1,,,,F0λN2-1F1λ0,F1λ1,,,,F1λN2-2FNλ0,FNλ1,,,,FNλN2-3透過特性は金属薄膜フィルタの構造とその周囲を充填する媒質の屈折率とで決まるため、予め設計測定しておきデータベースとして撮像デバイス内のメモリに格納しておくことが可能である。すると固体撮像素子の各々の画素が検出する信号量を、式3とすると、推定される被写体の電磁波スペクトルは2と3から図11に示すように逆行列の計算から直接求めることができる。[数3]S0,S1,,,,,SN3そしてこのことから、信号のSN比SignaltoNoiseRatioが十分に高く、フィルタの透過率が正確に測定できていれば、N種類のフィルタから、N種類の電磁波波長での電磁波強度が得られ、それから波長スペクトルを計算により算出することが可能になる。さらに本実施形態では、これらのフィルタバンクの透過特性データを書換え可能なデータベースとしてシステム中の記録部分に保持することができる。ここで、入力スペクトルの波長分解能はΔλλ=Nと書くことができる。Δλは波長分解能、λは撮像素子で取りたい帯域幅を示している。フィルタの種類がN種類あるとする。本撮像システムでは、フィルタ特性の行列因子もしくは逆行列因子をデータベースとして保持している。本撮像システムは、各フィルタに対応する画素値との積和演算により入力スペクトルの各波長での強度情報を算出することができ、それらを波長方向に並べることで、入力スペクトルを再現することができる。図12は、縦4ユニット、横5ユニットの合計20ユニットのフィルタバンクで構成される分光デバイスで得られる2次元分光マップの概略図である。図12において、601がユニットを、602がフィルタバンクアレイを、603は撮像イメージを、それぞれ示している。各ユニット601は、KL種類ここでK,Lは1以上の整数のフィルタからなるフィルタバンクで構成されており、図11で示したように、それぞれは空間解像度を持たない分光スペクトルの再現機能を有する。さらに、そのフィルタバンクがアレイ状に配置されてフィルタバンクアレイが形成されている。つまり、図12では、4x5=20画素相当の2次元分光撮像イメージ603ができることになる。次に、固体撮像素子をフィルタバンクの1ユニットの半分の間隔でシフトさせながら各々の場所で色スペクトルを撮影することで空間解像度を上げる手法について概説する。図13は、本実施形態に係る固体撮像素子をフィルタバンクの1ユニットの半分の間隔でシフトさせながら各々の場所で色スペクトルを撮影することで空間解像度を上げる手法について概説するための図である。まず、最初のステップST1では、センサは位置Aにある1.A。位置Aでの撮影を終えると次のステップでは位置Bにシフトする2.B。その次のステップST2では、位置Cにシフト3.Cする。その次のステップST3では、位置Dにシフトする4.D。そして、ステップST4で位置Dから位置Aにシフトすることで、最初の位置に戻ってくる。これらそれぞれの位置A,B,C,Dで撮影を行い、それぞれの波長データを合成することで、より解像度の高い2次元分光イメージングが可能になる。このように、本実施形態の固体撮像素子は、撮像素子を2次元画素が展開される平面と水平な面内に微小距離だけシフトする機能を有する。その撮像素子をシフトさせるタイミングは画素出力の読出しフレーム時間などのセンサの読出しタイミングに同期する基準時間に対応する。また、上述にように、固体撮像素子は、撮像素子を2次元画素平面に水平な面内に微小距離だけシフトする機能を有し、そのシフト量はフィルタバンク1ユニットのX軸Y軸方向のサイズの半分、もしくはその整数分の1に相当するシフト量である。2次元撮像素子は微小距離だけセンサをシフトさせる都度、各画素からの分光データを取得することができる。さらに、シフト量の組合せパターンの種類分だけ取得した荒い空間分解能での分光データセットを合成することで、より細かい空間分解能を有する2次元マップを合成することができる。次に、本実施形態の分光撮像システムが保持するフィルタ透過率のデータベースの構成方法について説明する。図14は、本実施形態の分光撮像システムが保持するフィルタ透過率のデータベースの校正方法について示すフローチャートである。この方法では、校正モードになるとST11、データベースの校正を行うか否かの判別を行うST12。校正を行う場合には、データベースは標準光源を撮影することでST13、新たに上書き更新することができるST14。これにより、フィルタ特性やセンサ特性、システムの長年の経時劣化があった場合でも、高い再現性を維持することができる。なお、データベースの校正を行わない場合には、データベースの更新は行われないST15。<6.分光撮像システムの構成例>図15は、本実施形態の分光撮像システムの構成例を示すブロック図である。図15の分光撮像システム700は、センサモジュール701、光学系702、モジュール制御部703、光学系制御部704、光源制御部705、DSP信号処理部706、および撮像素子制御部707を有する。さらに分光撮像システム700は、画像スペクトル信号処理部708、データベース709、記録部710、マイクロプロセッサ711、およびユーザーインターフェース712を有する。分光撮像システム700において、モジュール制御部703、光学系制御部704、光源制御部705、撮像素子制御部707、画像スペクトル信号処理部708、データベース709、記録部710、マイクロプロセッサ711はバスBSにより接続されている。ユーザーインターフェース712を介して入力されるユーザーによる撮像処理等を受けて、マイクロプロセッサ711が全体的な制御を行う。センサモジュール701は、上述した本実施形態に係る固体撮像素子7011図1の固体撮像素子100等、およびアクチュエータ7012が実装されている。固体撮像素子7011をシフトさせる機構であるアクチュエータ7012は、静電アクチュエータ、ポリマーアクチュエーター、形状記憶合金などに形成される。モジュール制御部703は、センサモジュール701のモジュール光学系を制御する制御部7031、アクチュエータ7012を制御する制御部7032を含み、センサモジュール701の駆動系の制御を行う。光学系702は、対物レンズ7021や固体撮像素子7011の受光面の被写体象を結像する結像レンズ7022等を含んで構成され、光学系制御部704により制御される。光源制御部705は、LED光源7051やレーザー光源7052の制御を行う。このように、本システムはレーザーやLED光源など可視波長および近赤外線の特定波長で高輝度の光源出力を備えている。センサモジュール701で得られる撮像データは、DSP706、撮像素子制御部707を通して所定の処理を受けた後、画像スペクトル信号処理部708等に転送される。画像スペクトル信号処理部708において、上述したようなスペクトル波の類推等の信号処理が行われる。このとき、データベース709が上述したように適宜アクセスされ、必要に応じて更新処理等が行われる。画像スペクトル信号処理部708は、たとえば記憶部が保持するデータベース709の各フィルタの透過率情報と各画素出力との積和演算により入力スペクトルを推定する信号復元機能を有する。<7.金属薄膜フィルタの製造方法>以下では、本分光撮像デバイスにおける金属薄膜フィルタの製造方法について概略を述べる。ただし、本金属薄膜フィルタの構造を高精度で実現できるのであれば、下記に記述の製造方法に限定しない。また、ここでは一般的なCMOS型固体撮像素子の製造プロセスで広く用いられているアルミニウムを用いて、本構造体を実装する手法について説明しているが、当然、それ以外の導体、たとえばAg,Auなどでも構わない。本構造は固体撮像素子の光検出素子上面にシリコン酸化膜などの平滑化層を形成し、その上層に導体薄膜を配置する構造を基本とする。当然ながら、本構造以下の光検出部は一般的なCMOS型固体撮像素子で良く、更にはCMOS型固体撮像素子に限らずCCD型固体撮像素子でも構わない。したがって、光電変換素子の構造および製造方法については周知の方法を適用可能であり、ここではその説明は省略する。まず、金属薄膜フィルタを実装するベースとなる平滑化層をプラズマCVD法などによりシリコン酸化膜を積層させることにより実現する。その上に、金属薄膜フィルタのベースとなる金属薄膜をスパッタリングなどで積層する。金属薄膜にフィルタ機能を作り込む微細構造は、電子ビームリソグラフィ、フォトリソグラフィ、干渉露光法、エッチングなどの技術により作製する。エッチングは異方性ドライエッチングが好ましく、エッチングに用いるガスは四フッ化メタン系のエッチングガスが好適である。その他、六フッ化硫黄、トリフルオロメタン、二フッ化キセノンなども好適である。その他、電子ビームリソグラフィにより基本構造のナノスタンパを作製し、ナノインプリント技術により構造を転写しても構わない。次に、金属薄膜フィルタの空隙部を充填する層間絶縁膜をプラズマCVD法などにより積層する。ここでプラズマCVD法を用いるのは、減圧CVD法に比べて相対的に低い温度250°C~400°Cでの成膜が可能であるため、Alなどの金属でできた金属薄膜フィルタを実装した後に保護膜を形成するのに有利であるためである。当然ながら、その他の手法によっても金属薄膜成膜後に用いることが可能な手法であれば、上記手法には限定されない。なお、可視波長帯域で用いる絶縁層の媒質としては、酸化シリコンSiO2およびSiO2を主成分とする複合素材が好適である。その他にフッ化マグネシウムMgF2などを用いることができる。その他、屈折率が大きくなるが、窒化シリコンSi3N4、酸化チタンTiO2、酸化タンタルTa2O5、酸化ジルコニウムZrO2、酸化ニオブ、酸化ハフニウムHfO2などの酸化物、窒化物を用いることもできる。図16は、金属薄膜フィルタの製造装置の概略構成を示す図である。図16の製造装置800は、高周波電源801,803、インピーダンス整合器802,804、基板805、ターゲット806、真空デュワー807等を含んで構成されている。基板805は、インピーダンス整合器802を介して高周波電源801に接続される。また、ターゲット806も同様にインピーダンス整合器804を介して高周波電源803に接続される。ここで高周波電源は、一般に周波数が13.56MHzであることが多い。真空デュワー807中には、不活性ガスたとえばArガスを主成分とする混合ガスを充填し、典型的には0.1~10mTorr程度のガス圧力が好適である。ターゲット806および基板805に高周波電源803,801による電力を供給することでプラズマを生成させる。ターゲット806に交流電圧を印加することで、探針特性の非線形性による直流バイアス自己バイアス効果がかかりターゲット806は時間平均で負電位になる。したがって、正電荷を持つ気体イオンは電位差による運動エネルギーを獲得してターゲット806に衝突する。この反応によりターゲット物質の表面の原子分子が飛散し、その物質粒子が基板805に付着して基板805上に薄膜が積層される。一方で、基板805にも高周波電源801とインピーダンス整合器802が接続されている。そのため、基板805に供給する電力、ガスの種類、圧力を調整することで、衝突するイオンの種類、運動エネルギーの大小、スパッタリングの効果を制御することができる。スパッタリングによる成膜効果を伴わない、単独のスパッタエッチングを行う場合には、基板805のみに高周波電源を供給すれば良い。また成膜する際に、CF4などのガス流量を調整しながら成膜を行うことで、SiO2の屈折率は狭い範囲でコントロールすることができる。そのため、画素領域を複数に分割して、領域ごとに異なる屈折率を有する誘電体膜を実装することが可能になる。それにより、金属薄膜フィルタの加工パターンが共通であっても、プラズモン共鳴波長が微妙に変化し、その結果、より多数種類のフィルタの実装が可能になり、より高い波長分解能高分散での分光データの取得が可能になる。以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。単一のチップで高感度な分光スペクトルが可能になる。金属薄膜フィルタの単独フィルタサイズと固体撮像素子の単画素のサイズが異なっていても、撮像画素の隣接画素間でフィルタを共有することで次の利点を供する。すなわち、専用の固体撮像素子ではなくても、フィルタを実装するだけで分光撮像機能が実現でき、より安価で高性能な分光撮像デバイスが実現できる。同一パターンの金属薄膜フィルタでも屈折率をX種類に増やすことで、実効的にフィルタの種類をX倍することが可能になり、その結果、より高い波長分解能で分光撮像することが可能になる。空間解像度の高い2次元分光マッピングが可能になる。8x8画素や16x16画素といった比較的規模の大きい範囲での隣接画素間で金属薄膜フィルタを共有するため、既存の手法では2次元分光マッピングを行う際に、空間解像度が大きく低下する問題があった。本技術による画素シフト法を組み合わせることで、より高い2次元分光撮像の安価な実現が可能になる。N種類のフィルタの透過特性データベースを保持、更にその更新が可能な機能を有することで、そのデータと出力画素値との積和演算により入力スペクトルを高精度で復元することが可能になる。回折格子などの狭帯域フィルタと違って、各々のフィルタは狭帯域ではないため、光を効率よく使用し、計算により入力スペクトルを推定する手法であるため、高波長分解能と高感度の両立が可能になる。なお、本技術は以下のような構成もとることができる。1光電変換素子を含む画素がアレイ状に配列された2次元画素アレイと、上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように配置され、検出すべき波長よりも短い周期的な微細パターンを有する分光機能を備えた複数種類のフィルタと、を有し、上記各フィルタは、上記2次元画素アレイの各画素の光電変換素子よりも大きく、隣接する複数の光電変換素子群に対して1種類のフィルタが配置された一つのユニットを形成し、上記複数種類のフィルタは、隣接するユニット群に対して配置されてフィルタバンクを形成し、上記フィルタバンクが上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように、NxMユニット但し、N,Mは1以上の整数配置されている固体撮像素子。2上記フィルタは、検出すべき波長よりも短い周期的な微細加工パターンを有する金属薄膜フィルタを含み、上記金属薄膜フィルタは、プラズマ周波数が紫外線域可視波長域にある金属により形成され、サブミクロンスケールの間隔で凹凸部、または孔構造が周期的に配置された1次元格子または2次元格子である上記1記載の固体撮像素子。3上記金属薄膜フィルタは、検出すべき所望の電磁波波長帯域内の特定の電磁波を選択的に吸収透過させるフィルタリング機能を有し、当該フィルタが有する凹凸部または孔構造の周期パターンの間の空隙は、中空構造または誘電体で充填されている上記2記載の固体撮像素子。4上記金属薄膜フィルタは、検出すべき所望の電磁波波長帯域内の特定の電磁波を選択的に吸収透過させるフィルタリング機能を有し、当該フィルタが有する凹凸部または孔構造の周期パターンの間の空隙は誘電体で充填されており、かつ複数あるフィルタバンクのうち少なくとも1つのフィルタバンクは他のフィルタバンクとは異なる屈折率を有する誘電体でその空隙部が充填されている上記2記載の固体撮像素子5上記金属薄膜フィルタは、誘電体からなる平滑化層の上層に配置されている上記2から4のいずれか一に記載の固体撮像素子。6上記金属薄膜フィルタは、誘電体により形成される平滑化層の上層に配置され、当該誘電体の平滑化層の屈折率は上記画素領域の複数領域でそれぞれが異なる屈折率を有する上記2から4のいずれか一に記載の固体撮像素子。7上記画素領域に対向して配置される上記金属薄膜フィルタの各フィルタは、2次元画素アレイを形成する各画素と同等もしくはそれよりも広い面積を有し、隣接する横X軸方向U画素、縦Y軸方向V画素で形成される画素群に対して1種類のフィルタが配置される上記2から6のいずれか一に記載の固体撮像素子。ここで、U,Vは1以上の整数である。8上記フィルタは、X軸方向にK種類、Y軸方向にL種類あり、それぞれのフィルタ群はKL種類のフィルタで1つのフィルタバンクユニットを形成し、当該フィルタバンクを1ユニット以上有する上記1から7のいずれか一に記載の固体撮像素子。ここで、K,Lはそれぞれ1以上の整数である。9配置される上記フィルタバンクは、X軸方向にN種類、Y軸方向にM種類ある上記8記載の固体撮像素子。ここで、NMはそれぞれ1以上の整数である。10上記フィルタバンクの各フィルタの電磁波波長ごとの透過率情報をデータベースとして保持する記憶部を有する上記1から9のいずれか一に記載の固体撮像素子。11上記フィルタバンクの各フィルタの波長ごとの透過率情報をデータベースとして保持する記憶部を有し、上記データベースは、基準光源を撮影することで再校正および更新が可能である上記1から9のいずれか一に記載の固体撮像素子。12上記記憶部が保持するデータベースの各フィルタの透過率情報と各画素出力との積和演算により入力スペクトルを推定する信号処理部を有する上記10または11記載の固体撮像素子。13上記2次元画素アレイにより形成される撮像素子は、画素が2次元に展開される平面と水平な面内に微小距離だけシフトする機構を有し、上記撮像素子をシフトさせるタイミングは画素出力の読出しフレーム時間などのセンサの読出しタイミングに同期する基準時間に対応する上記1から12のいずれか一に記載の固体撮像素子。14上記2次元画素アレイにより形成される撮像素子は、画素が2次元に展開される平面と水平な面内に微小距離だけシフトする機構を有し、そのシフト量はフィルタバンク1ユニットのX軸Y軸方向のサイズの半分、もしくはその整数分の1に相当するシフト量であり、上記撮像素子を微小距離だけセンサをシフトさせる都度、各画素からの分光データを取得し、更にシフト量の組合せパターンの種類分だけ取得した荒い空間分解能での分光データセットを合成することで、より細かい空間分解能を有する2次元マップを合成する処理部を有する上記1から13のいずれか一に記載の固体撮像素子。15CMOS型固体撮像素子であり、上記各画素は画素ごとにオンチップ集光素子を備え、上記集光素子よりも屈折率が小さい素材をオンチップ集光素子の上層に積層することで、集光機能を維持したまま平滑化層が配置され、当該平滑化層上に上記フィルタが配置されている上記1から14のいずれか一に記載の固体撮像素子。16上記フィルタは、高屈折率の媒質と低屈折率の媒質を積層した電磁波波長を透過させる光学フィルタを含む上記1、8から15のいずれか一に記載の固体撮像素子。17固体撮像素子と、上記固体撮像素子の2次元画素アレイ部に被写体象を結像する光学系と、を有し、上記固体撮像素子は、光電変換素子を含む画素がアレイ状に配列された2次元画素アレイと、上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように配置され、検出すべき波長よりも短い周期的な微細パターンを有する分光機能を備えた複数種類のフィルタと、を有し、上記各フィルタは、上記2次元画素アレイの各画素の光電変換素子よりも大きく、隣接する複数の光電変換素子群に対して1種類のフィルタが配置された一つのユニットを形成し、上記複数種類のフィルタは、隣接するユニット群に対して配置されてフィルタバンクを形成し、上記フィルタバンクが上記2次元画素アレイの画素領域に対向するように、NxMユニット但し、N,Mは1以上の整数配置されている撮像システム。"