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JP5194363B2 - Optical sensor - Google Patents

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JP5194363B2
JP5194363B2 JP2006012250A JP2006012250A JP5194363B2 JP 5194363 B2 JP5194363 B2 JP 5194363B2 JP 2006012250 A JP2006012250 A JP 2006012250A JP 2006012250 A JP2006012250 A JP 2006012250A JP 5194363 B2 JP5194363 B2 JP 5194363B2
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light
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健蔵 福吉
智史 北村
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Description

本発明は、特定の波長域の光を高感度に検出し得る光センサに関する。   The present invention relates to an optical sensor that can detect light in a specific wavelength range with high sensitivity.

従来から、特定の波長域の光を受光するものとして種々の光センサが用いられている。   Conventionally, various optical sensors have been used for receiving light in a specific wavelength range.

例えば、CMOSやCCD等の撮像装置では、可視光線を捉えることにより、物体の映像を再現することができる。   For example, an imaging device such as a CMOS or CCD can reproduce an image of an object by capturing visible light.

また、可視光線のみならず、赤外線を捉えることにより、電子デバイスの故障解析等のための温度管理や、赤外線を吸収するガスを含む空間の分析、監視カメラによる映像の表示等が可能となる。   Further, by capturing not only visible light but also infrared light, temperature management for failure analysis of electronic devices, analysis of a space containing a gas that absorbs infrared light, display of an image by a monitoring camera, and the like are possible.

このような光センサにおいては、特定の波長域の光のみを透過するフィルタが用いられている。   In such an optical sensor, a filter that transmits only light in a specific wavelength range is used.

具体的には、COMS等の撮像装置においては、カラーフィルタが用いられる。それゆえ、光の3原色を再現して、カラー画像を表示することができる。   Specifically, a color filter is used in an imaging apparatus such as a COMS. Therefore, it is possible to reproduce the three primary colors of light and display a color image.

また、監視カメラにおいては、赤外線を透過するフィルタにて赤外線を抽出し、抽出した赤外線を受光素子で捉えている。これにより、人体の温度等を捉えることができる(例えば特許文献1参照)。   Moreover, in the surveillance camera, infrared rays are extracted by a filter that transmits infrared rays, and the extracted infrared rays are captured by a light receiving element. Thereby, the temperature of a human body etc. can be caught (for example, refer patent document 1).

また、半導体やガラス等を検査する検査装置として、紫外線を検知するCCDカメラが使用されている(例えば特許文献2参照)。
特開2005−207830号公報 特開2002−75815号公報
Moreover, a CCD camera that detects ultraviolet rays is used as an inspection device for inspecting semiconductors, glass, and the like (see, for example, Patent Document 2).
JP 2005-207830 A JP 2002-75815 A

前述したように、特定の波長域の光を透過するフィルタを用いることにより、COMS等の撮像装置や監視カメラを製造することができる。   As described above, by using a filter that transmits light in a specific wavelength region, an imaging device such as a COMS or a surveillance camera can be manufactured.

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特定の波長域の光を透過するフィルタの透過率は必ずしも高いものではなく、改良の余地がある。   However, according to the study by the present inventors, the transmittance of a filter that transmits light in a specific wavelength range is not necessarily high, and there is room for improvement.

例えば、CMOS等の撮像装置に用いるカラーフィルタにおいては、青色光・緑色光を抽出するためのカラーフィルタは透過率が低い。特に、青色光を抽出するための青(B)フィルタの青領域もしくは、緑色光を抽出するための緑(G)フィルタの緑領域の光透過率が低いため、受光素子に到達する光量が少ない。その結果、画質の低下(暗い画像)を招来することとなる。   For example, in a color filter used for an imaging device such as a CMOS, the color filter for extracting blue light and green light has low transmittance. In particular, since the light transmittance of the blue region of the blue (B) filter for extracting blue light or the green region of the green (G) filter for extracting green light is low, the amount of light reaching the light receiving element is small. . As a result, the image quality is deteriorated (dark image).

また、従来の光センサを用いる監視カメラや温度センサではでは、可視光域での対象物の観察ができなかった。そのため、紫外域や赤外域用のセンサと、可視光域を観察するためのセンサとを別個に設けなければならなかった。2つのセンサに距離があると、紫外・赤外画像と可視画像との視差が生じていた。   In addition, with a conventional monitoring camera or temperature sensor using an optical sensor, the object cannot be observed in the visible light range. Therefore, it has been necessary to separately provide a sensor for the ultraviolet region and the infrared region and a sensor for observing the visible light region. If there is a distance between the two sensors, the parallax between the ultraviolet / infrared image and the visible image occurred.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、特定の波長域の光を高感度に検出し、かつ、画像に視差のない光センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical sensor that detects light in a specific wavelength range with high sensitivity and has no parallax in an image.

本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じる。   The present invention takes the following means in order to solve the above problems.

請求項1に対応する発明は、基板と、前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、前記各受光素子のそれぞれに対応して該受光素子上に形成され、光透過率が50%となる固有の半値波長を有し、該半値波長より短波長側の光については透過抑制特性を示すとともに該半値波長より長波長側の光については透過特性を示す複数のフィルタであって、半値波長が365nm〜420nmの範囲内にあり、かつ450nm以上の光波長で90%以上の光透過率となる分光特性を有する透明フィルタと、緑領域から長波長側の光を透過する黄フィルタと、赤領域から長波長域の光を透過する赤フィルタと、赤外域の光を透過する赤外フィルタとを含む前記複数のフィルタと、前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段と、前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、赤色光の強度値を求める赤演算手段とを備えた光センサである。
請求項2に対応する発明は、請求項1に対応する光センサにおいて、前記青演算手段としては、前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記青色光の強度値を求め、前記緑演算手段としては、前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記緑色光の強度値を求め、前記赤演算手段としては、前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記赤色光の強度値を求める光センサである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate, a plurality of light receiving elements formed on the substrate for receiving incident incident light and converting them into electrical signals, and corresponding to each of the light receiving elements. A light having a unique half-value wavelength which is formed on the light-receiving element and has a light transmittance of 50%. The light on the shorter wavelength side than the half-value wavelength exhibits a transmission suppression characteristic and the light on the longer wavelength side from the half-value wavelength. Is a plurality of filters exhibiting transmission characteristics, a transparent filter having a spectral characteristic in which the half-value wavelength is in the range of 365 nm to 420 nm and has a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 450 nm or more, and a green region A plurality of filters including a yellow filter that transmits light from a long wavelength side to a red filter that transmits light from a red region to a long wavelength region, an infrared filter that transmits light in an infrared region, and the transparent filter Via The blue light calculating means for obtaining the intensity value of the blue light based on the electrical signal of the incident light received and the electrical signal of the incident light received via the yellow filter, and the incident received via the yellow filter Green computing means for obtaining an intensity value of green light based on an electrical signal of light and an incident light electrical signal received via the red filter, and an electrical signal of incident light received via the red filter And a red calculation means for obtaining an intensity value of red light based on an electrical signal of incident light received via the infrared filter.
According to a second aspect of the present invention, in the optical sensor according to the first aspect, the blue computing means receives light from the electrical signal of incident light received via the transparent filter via the yellow filter. The intensity signal of the blue light is obtained by subtracting the electric signal of the incident light, and the green calculating means receives light from the electric signal of the incident light received via the yellow filter via the red filter. The green light intensity value is obtained by subtracting the incident electrical signal of the incident light, and the red computing means passes the infrared filter from the incident light electrical signal received via the red filter. The light sensor obtains the intensity value of the red light by subtracting the electrical signal of the incident light received.

請求項3に対応する発明は、請求項1または請求項2に対応する光センサにおいて、前記各フィルタは、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成され、少なくとも前記黄フィルタと前記赤フィルタと前記赤外フィルタの色材は、有機顔料である光センサである。 Invention corresponding to claim 3 is an optical sensor that corresponds to claim 1 or claim 2, wherein each filter is formed by coloring material selected from an organic pigment or dye, wherein at least the yellow filter red The color material of the filter and the infrared filter is an optical sensor that is an organic pigment .

請求項に対応する発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記各フィルタの上に、前記受光素子に光を集光するためのマイクロレンズがさらに形成された光センサである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical sensor according to any one of the first to third aspects, a microlens for condensing light on the light receiving element is further provided on each of the filters. It is the formed optical sensor.

請求項5に対応する発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記青色光、前記緑色光、前記赤色光の各強度値に基づいて、画像情報を作成するための作成手段と、前記画像情報を出力するための出力手段とを備えた光センサである。 Invention corresponding to claim 5, the optical sensor corresponding to any one of claims 1 to 3, before Symbol blue light, the green light, based on each intensity value of the red light, the image information Is an optical sensor comprising a creating means for creating the image information and an output means for outputting the image information.

請求項6に対応する発明は、請求項5に対応する光センサにおいて、前記赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号に基づいて、温度を計測するための温度計測手段と、前記温度計測手段により計測する温度に基づいて、前記画像情報に対応する温度分布情報を作成するための温度分布作成手段とを備えた光センサである。   The invention corresponding to claim 6 is the optical sensor corresponding to claim 5, wherein the temperature measuring means for measuring the temperature based on the electrical signal of the incident light received through the infrared filter, The optical sensor includes temperature distribution creating means for creating temperature distribution information corresponding to the image information based on the temperature measured by the temperature measuring means.

請求項7に対応する発明は、請求項5に対応する光センサにおいて、前記赤外フィルタを透過する波長域の赤外線を、物体に投射するための赤外線投射手段と、前記物体から反射される反射光を前記赤外フィルタを経由して受光した場合、該反射光が変換された電気信号に基づいて、前記物体までの距離を計測するための計測手段とを備えた光センサである。   The invention corresponding to claim 7 is the optical sensor corresponding to claim 5, wherein the infrared ray projecting means for projecting the infrared ray in the wavelength region transmitting the infrared filter onto the object, and the reflection reflected from the object. When light is received through the infrared filter, the optical sensor includes a measuring unit for measuring a distance to the object based on an electric signal obtained by converting the reflected light.

請求項8に対応する発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記透明フィルタとしては、クマリン系の染料を含有する光センサである。
請求項9に対応する発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記黄フィルタの半値波長が490nm〜600nmの範囲内にあり、前記赤フィルタの半値波長が590nm〜680nmの範囲内にあり、前記赤外フィルタの半値波長が620nm〜680nmの範囲内にある光センサである。
請求項10に対応する発明は、請求項9に対応する光センサにおいて、前記赤外フィルタとしては、C.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有する光センサである。
請求項11に対応する発明は、請求項9に対応する光センサにおいて、前記赤外フィルタとしては、赤フィルタと紫フィルタとの光学的重畳により構成される光センサである。
請求項12に対応する発明は、基板と、前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、前記各受光素子のそれぞれに対応して該受光素子上に形成され、光透過率が50%となる固有の半値波長を有し、該半値波長より短波長側の光については透過抑制特性を示すとともに該半値波長より長波長側の光については透過特性を示す複数のフィルタであって、半値波長が365nm〜420nmの範囲内にあり、かつ450nm以上の光波長で90%以上の光透過率となる分光特性を有する透明フィルタと、緑領域から長波長側の光を透過する黄フィルタと、赤外域寄りの赤領域から長波長側の光を透過する第1赤外フィルタと、前記第1赤外フィルタの半値波長より長波長側に半値波長を有する第2赤外フィルタとを含む前記複数のフィルタと、前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段と、前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記第2赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、赤色光の強度値を求める赤演算手段とを備えた光センサである。
請求項13に対応する発明は、請求項12に対応する光センサにおいて、前記青演算手段としては、前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記青色光の強度値を求め、前記緑演算手段としては、前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記緑色光の強度値を求め、前記赤演算手段としては、前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記第2赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記赤色光の強度値を求める光センサである。
請求項14に対応する発明は、請求項12または請求項13に対応する光センサにおいて、前記各フィルタは、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成され、少なくとも前記黄フィルタと前記第1赤外フィルタと前記第2赤外フィルタの色材が、有機顔料である光センサである。
請求項15に対応する発明は、請求項12乃至請求項14のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記各フィルタの上に、前記受光素子に光を集光するためのマイクロレンズがさらに形成された光センサである。
The invention corresponding to claim 8 is the optical sensor corresponding to any one of claims 1 to 7, wherein the transparent filter is an optical sensor containing a coumarin-based dye.
The invention corresponding to claim 9 is the optical sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the half-value wavelength of the yellow filter is in the range of 490 nm to 600 nm, and the half-value wavelength of the red filter Is in the range of 590 nm to 680 nm, and the half value wavelength of the infrared filter is in the range of 620 nm to 680 nm.
The invention corresponding to claim 10 is the optical sensor according to claim 9, wherein the infrared filter includes C.I. I. Pigment red 254 and C.I. I. Pigment yellow 139 and C.I. I. It is an optical sensor having a color material mixed with pigment violet 23.
The invention corresponding to claim 11 is the optical sensor according to claim 9, wherein the infrared filter is an optical sensor configured by optical superposition of a red filter and a purple filter.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a substrate, a plurality of light receiving elements formed on the substrate for receiving incident incident light and converting them into electrical signals, and corresponding to each of the light receiving elements. A light having a unique half-value wavelength which is formed on the light-receiving element and has a light transmittance of 50%. The light on the shorter wavelength side than the half-value wavelength exhibits a transmission suppression characteristic and the light on the longer wavelength side from the half-value wavelength. Is a plurality of filters exhibiting transmission characteristics, a transparent filter having a spectral characteristic in which the half-value wavelength is in the range of 365 nm to 420 nm and has a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 450 nm or more, and a green region A yellow filter that transmits light on the long wavelength side from the first infrared filter, a first infrared filter that transmits light on the long wavelength side from the red region closer to the infrared region, and a half value on the longer wavelength side than the half value wavelength of the first infrared filter Second red with wavelength Intensity value of blue light based on the plurality of filters including an outer filter, an electrical signal of incident light received through the transparent filter, and an electrical signal of incident light received through the yellow filter The intensity value of the green light is calculated based on the blue calculation means for obtaining the light, the electrical signal of the incident light received through the yellow filter, and the electrical signal of the incident light received through the first infrared filter. The intensity of the red light based on the green computing means to be obtained, the electrical signal of the incident light received via the first infrared filter, and the electrical signal of the incident light received via the second infrared filter It is an optical sensor provided with a red calculation means for obtaining a value.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical sensor according to the twelfth aspect , the blue calculation means receives light from the electrical signal of incident light received via the transparent filter via the yellow filter. The intensity signal of the blue light is obtained by subtracting the electric signal of the incident light, and the green calculation means passes through the first infrared filter from the electric signal of the incident light received via the yellow filter. Then, the intensity of the green light is calculated by subtracting the received electric signal of the incident light, and the red calculation means uses the electric signal of the incident light received through the first infrared filter as the red light calculating means. It is an optical sensor that subtracts an electrical signal of incident light received through a second infrared filter to obtain an intensity value of the red light.
The invention corresponding to claim 14 is the optical sensor according to claim 12 or claim 13 , wherein each of the filters is formed of a color material selected from organic pigments or dyes , and at least the yellow filter and the first filter. The color material of the infrared filter and the second infrared filter is an optical sensor that is an organic pigment .
The invention corresponding to claim 15 is the optical sensor according to any one of claims 12 to 14 , further comprising a microlens for condensing light on the light receiving element on each of the filters. It is the formed optical sensor.

請求項16に対応する発明は、請求項12乃至請求項15のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記第1赤外フィルタの半値波長は、640nm〜680nmの範囲内にあり、前記第2赤外フィルタの半値波長は、790nm〜820nmの範囲内にある光センサである。
請求項17に対応する発明は、請求項16に対応する光センサにおいて、前記第2赤外フィルタが、C.I.ピグメントブルー15:6とC.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有する光センサである。
Invention corresponding to claim 16 is an optical sensor corresponding to any one of claims 12 to claim 15, half wavelength of the first infrared filter is in the range of 640 nm ~680Nm, the first The half-wavelength of the 2 infrared filter is an optical sensor in the range of 790 nm to 820 nm.
The invention corresponding to claim 17 is the optical sensor according to claim 16, wherein the second infrared filter is a C.I. I. Pigment blue 15: 6 and C.I. I. Pigment red 254 and C.I. I. Pigment yellow 139 and C.I. I. It is an optical sensor having a color material mixed with pigment violet 23.

請求項18に対応する発明は、請求項12乃至請求項17のいずれか1項に対応する光センサにおいて、前記青色光、前記緑色光、前記赤色光の各強度値に基づいて、画像情報を作成するための作成手段と、前記画像情報を出力するための出力手段とを備えた光センサである。 The invention corresponding to claim 18 is the optical sensor according to any one of claims 12 to 17 , wherein the image information is obtained based on the intensity values of the blue light, the green light, and the red light. An optical sensor comprising a creating means for creating and an output means for outputting the image information.

請求項19に対応する発明は、請求項18に対応する光センサにおいて、前記緑演算手段により求められる緑色光の強度値に対応して、前記出力手段の照度を変換させる照度変換手段を備えた光センサである。 The invention corresponding to claim 19 is the optical sensor according to claim 18 , further comprising illuminance conversion means for converting the illuminance of the output means corresponding to the intensity value of the green light obtained by the green calculation means. It is an optical sensor.

<用語>
本発明において、「透過率」は、屈折率1.5前後の透明ガラスの透過率を100%として求めている。
<Terminology>
In the present invention, “transmittance” is determined by setting the transmittance of a transparent glass having a refractive index of around 1.5 as 100%.

また、「半値波長」は、フィルタの分光特性曲線において、光の透過が抑制された短波長側から光を透過する長波長側にかけて分光特性曲線が立ち上がるところにおいて、透過率が50%となる光の波長を意味する。すなわち、本発明に用いるフィルタは後述する図5に示すように略S字状となった分光特性曲線を有する。   The “half-value wavelength” is a light whose transmittance is 50% in the spectral characteristic curve of the filter where the spectral characteristic curve rises from the short wavelength side where light transmission is suppressed to the long wavelength side where light is transmitted. Means the wavelength. That is, the filter used in the present invention has a spectral characteristic curve that is substantially S-shaped as shown in FIG.

<作用>
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。
<Action>
Therefore, the present invention has the following effects by taking the above-described means.

請求項1・2に対応する発明は、各受光素子により変換される入射光の電気信号に基づき、青色光・緑色光・赤色光の強度値を演算する青演算手段・緑演算手段・赤演算手段を備えているので、青色光・緑色光・赤色光の波長域の光を高感度に検出し得る光センサを提供することができる。
また、請求項1・2に対応する発明は、前述した作用に加え、半値波長が365nm〜420nmの範囲内にあり、かつ450nm以上の光波長で90%以上の光透過率となる分光特性を有する透明フィルタと、黄色光を抽出するための黄フィルタと、赤外線を抽出するための赤外フィルタとを含む構成であるので、光の3原色の強度データを演算により求めることができる。
The invention corresponding to claims 1 and 2 is a blue computing means, a green computing means, and a red computing for computing the intensity values of blue light, green light, and red light based on an electrical signal of incident light converted by each light receiving element. Since the means is provided, it is possible to provide an optical sensor that can detect light in the wavelength range of blue light, green light, and red light with high sensitivity.
In addition to the above-described actions, the invention corresponding to claims 1 and 2 has a spectral characteristic in which the half-value wavelength is in the range of 365 nm to 420 nm and the light transmittance is 90% or more at a light wavelength of 450 nm or more. Since the configuration includes a transparent filter, a yellow filter for extracting yellow light, and an infrared filter for extracting infrared light, the intensity data of the three primary colors of light can be obtained by calculation.

請求項に対応する発明は、請求項1または請求項2に対応する作用に加え、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成され、少なくとも黄フィルタと赤フィルタと赤外フィルタの色材が有機顔料であるので、固有の半値波長を有するフィルタを備えた光センサを提供することができる。 The invention corresponding to claim 3 is formed of a color material selected from organic pigments or dyes in addition to the action corresponding to claim 1 or claim 2 , and is a color material of at least a yellow filter, a red filter, and an infrared filter. Is an organic pigment, it is possible to provide an optical sensor including a filter having a specific half-value wavelength.

請求項に対応する発明は、請求項1〜3に対応する作用に加え、各フィルタの上に、受光素子に光を集光するためのマイクロレンズが形成されていることから、各フィルタの構成の簡略化および薄型化を図ることができる。これにより、小型の光センサを提供することができる。さらに、マイクロレンズと受光素子との距離が短くなるので、入射光の取り込み角度を大きくすることができ、光センサの感度を上げることができる。 In the invention corresponding to claim 4 , in addition to the actions corresponding to claims 1 to 3 , a microlens for condensing light on the light receiving element is formed on each filter. The structure can be simplified and thinned. Thereby, a small optical sensor can be provided. Furthermore, since the distance between the microlens and the light receiving element is shortened, the incident light capturing angle can be increased, and the sensitivity of the photosensor can be increased.

請求項5に対応する発明は、請求項1〜4に対応する作用に加え、画像情報を作成するための作成手段と、画像情報を出力するための出力手段とを備えているので、カラー画像を再現し得る光センサを提供できる。 Invention corresponding to claim 5, in addition to the function corresponding to claims 1 to 4, and preparing means for preparing images information, since an output means for outputting image information, a color An optical sensor capable of reproducing an image can be provided.

請求項6に対応する発明は、請求項5に対応する作用に加え、入射光の電気信号に基づいて、温度を計測するための温度計測手段と、画像情報に対応する温度分布情報を作成するための温度分布作成手段とを備えた構成により、画像情報と温度分布情報とのパララックスを解消することができる。   In addition to the operation corresponding to claim 5, the invention corresponding to claim 6 creates temperature measuring means for measuring temperature and temperature distribution information corresponding to the image information based on the electrical signal of the incident light. With the configuration provided with the temperature distribution creating means, the parallax between the image information and the temperature distribution information can be eliminated.

請求項7に対応する発明は、請求項5に対応する作用に加え、赤外線を物体に投射するための赤外線投射手段と、反射光が変換された電気信号に基づいて、物体までの距離を計測するための計測手段とを備えた構成により、生体形状の3次元分析等を可能にする画像情報を作成することができる。
請求項8に対応する発明は、請求項1〜7に対応する作用に加え、透明フィルタがクマリン系の染料を含有する構成により、紫外線の影響を除去した光の電気信号を得ることができ、人間の視覚感度に近い青色光の強度値を得ることができる。この結果、色のバランスと色の再現性が良い光センサを提供できる。
請求項9に対応する発明は、請求項1〜8に対応する作用に加え、黄フィルタの半値波長が490nm〜600nmの範囲内にあり、赤フィルタの半値波長が590nm〜680nmの範囲内にあり、赤外フィルタの半値波長が620nm〜680nmの範囲内にある構成により、半値波長を望ましい範囲内にすることができる。
請求項10に対応する発明は、請求項9に対応する作用に加え、赤外フィルタを、色フィルタの積層構造とせず、C.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有する単層とすることができる。
請求項11に対応する発明は、請求項9に対応する作用に加え、赤外フィルタが、赤フィルタと紫フィルタとの光学的重畳により構成されるので、赤外フィルタを、単層とせず、色フィルタの積層構造とすることができる。
In addition to the operation corresponding to claim 5, the invention corresponding to claim 7 measures the distance to the object based on the infrared projection means for projecting infrared rays onto the object and the electric signal converted from the reflected light. Image information that enables three-dimensional analysis of the shape of a living body can be created by a configuration including a measuring unit for performing the above.
The invention corresponding to claim 8 can obtain an electrical signal of light from which the influence of ultraviolet rays has been removed by the constitution in which the transparent filter contains a coumarin-based dye in addition to the actions corresponding to claims 1 to 7. An intensity value of blue light close to human visual sensitivity can be obtained. As a result, an optical sensor having good color balance and color reproducibility can be provided.
In the invention corresponding to claim 9, in addition to the actions corresponding to claims 1 to 8, the half-value wavelength of the yellow filter is in the range of 490 nm to 600 nm, and the half-value wavelength of the red filter is in the range of 590 nm to 680 nm. The configuration in which the half-value wavelength of the infrared filter is in the range of 620 nm to 680 nm enables the half-value wavelength to be in the desired range.
In the invention corresponding to claim 10, in addition to the operation corresponding to claim 9, the infrared filter does not have a laminated structure of color filters. I. Pigment red 254 and C.I. I. Pigment yellow 139 and C.I. I. It can be set as the single layer which has the color material which mixed the pigment violet 23. FIG.
In the invention corresponding to claim 11, in addition to the action corresponding to claim 9, since the infrared filter is configured by optical superposition of a red filter and a purple filter, the infrared filter is not a single layer, A laminated structure of color filters can be obtained.

請求項12・13・16に対応する発明は、請求項1〜3に対応する作用(但し、請求項1における光の3原色の強度データを演算により求める作用を除く)に加え、半値波長が365nm〜420nmの範囲内にあり、かつ450nm以上の光波長で90%以上の光透過率となる分光特性を有する透明フィルタと、黄色光を抽出するための黄フィルタと、赤外線を抽出するための第1赤外フィルタと、第1赤外フィルタの半値波長より長波長側に半値波長を有する第2赤外フィルタとを含む構成であるので、光の3原色の強度データを演算により求めることができる。
請求項14に対応する発明は、請求項12・13に対応する作用に加え、有機顔料もしくは染料から選択された色材により各フィルタが形成され、少なくとも前記黄フィルタと前記第1赤外フィルタと前記第2赤外フィルタの色材は、有機顔料であるので、固有の半値波長を有するフィルタを備えた光センサを提供することができる。
請求項15に対応する発明は、請求項12〜14に対応する作用に加え、各フィルタの上に、受光素子に光を集光するためのマイクロレンズが形成されていることから、各フィルタの構成の簡略化および薄型化を図ることができる。これにより、小型の光センサを提供することができる。さらに、マイクロレンズと受光素子との距離が短くなるので、入射光の取り込み角度を大きくすることができ、光センサの感度を上げることができる。
請求項17に対応する発明は、請求項16に対応する作用に加え、第2赤外フィルタがC.I.ピグメントブルー15:6とC.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有する構成により、半値波長が約800nmの近赤外フィルタとして、第2赤外フィルタを形成することができる。
The invention corresponding to claims 12, 13, and 16 has the half-value wavelength in addition to the actions corresponding to claims 1 to 3 (excluding the action of obtaining the intensity data of the three primary colors of light by calculation in claim 1). A transparent filter having a spectral characteristic within a range of 365 nm to 420 nm and having a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 450 nm or more, a yellow filter for extracting yellow light, and an infrared ray for extracting Since the configuration includes the first infrared filter and the second infrared filter having a half-value wavelength longer than the half-value wavelength of the first infrared filter, the intensity data of the three primary colors of light can be obtained by calculation. it can.
In the invention corresponding to claim 14 , in addition to the actions corresponding to claims 12 and 13 , each filter is formed of a color material selected from organic pigments or dyes , and at least the yellow filter and the first infrared filter Since the color material of the second infrared filter is an organic pigment, it is possible to provide an optical sensor including a filter having a specific half-value wavelength.
In the invention corresponding to claim 15 , in addition to the actions corresponding to claims 12 to 14 , a microlens for condensing light on the light receiving element is formed on each filter. The structure can be simplified and thinned. Thereby, a small optical sensor can be provided. Furthermore, since the distance between the microlens and the light receiving element is shortened, the incident light capturing angle can be increased, and the sensitivity of the photosensor can be increased.
In the invention corresponding to claim 17, in addition to the operation corresponding to claim 16, the second infrared filter is a C.I. I. Pigment blue 15: 6 and C.I. I. Pigment red 254 and C.I. I. Pigment yellow 139 and C.I. I. The second infrared filter can be formed as a near-infrared filter having a half-value wavelength of about 800 nm by a configuration having a color material mixed with pigment violet 23.

請求項18に対応する発明は、請求項12〜17に対応する作用に加え、画像情報を作成するための作成手段と、画像情報を出力するための出力手段とを備えているので、カラー画像を再現し得る光センサを提供できる。 The invention corresponding to claim 18 is provided with a creation means for creating image information and an output means for outputting the image information in addition to the operation corresponding to claims 12 to 17 , so that a color image is provided. Can be provided.

請求項19に対応する発明は、請求項18に対応する作用に加え、緑色光の強度値に対応して、出力手段の照度を変換させる照度変換手段を備えた構成により、室内の環境等に応じて、出力手段の明るさ等を調整し得る光センサを提供できる。 The invention corresponding to the nineteenth aspect has the function corresponding to the eighteenth aspect and includes an illuminance conversion means for converting the illuminance of the output means corresponding to the intensity value of the green light. Accordingly, it is possible to provide an optical sensor that can adjust the brightness or the like of the output means.

本発明によれば、1組の光センサシステムで特定の波長域の光を高感度に検出し、かつ、得られる画像に視差の無い光センサを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light sensor which detects the light of a specific wavelength range with high sensitivity with 1 set of optical sensor systems, and there is no parallax in the image obtained can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
(1−1.構成)
図1は本発明の第1の実施形態に係る光センサ5の構成を示す模式図であり、図2は撮像装置10におけるフィルタを入射光側から見たときの配列状態の概念を示す図である。また、図3および図4はそれぞれ図1における光センサ510のI−I’断面図およびII−II’断面図である。
<First Embodiment>
(1-1. Configuration)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of the optical sensor 5 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a concept of an arrangement state when the filter in the imaging device 10 is viewed from the incident light side. is there. 3 and 4 are a cross-sectional view taken along the line II ′ and a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of the optical sensor 510 in FIG. 1, respectively.

光センサ5は、撮像装置10と演算装置20とを備える。なお、本実施形態では受光素子として、CMOSを例示する。   The optical sensor 5 includes an imaging device 10 and an arithmetic device 20. In the present embodiment, a CMOS is exemplified as the light receiving element.

撮像装置10は、基板11と受光素子12・平坦化層13・フィルタ14・マイクロレンズ15とを備える。   The imaging device 10 includes a substrate 11, a light receiving element 12, a planarization layer 13, a filter 14, and a microlens 15.

基板11は、電気信号の授受を可能とする配線層を具備する半導体基板である。配線層を介して、受光素子12が受光した光の強度値(電気信号)を演算装置20に送出する。   The substrate 11 is a semiconductor substrate having a wiring layer that enables transmission and reception of electrical signals. The intensity value (electric signal) of the light received by the light receiving element 12 is sent to the arithmetic unit 20 through the wiring layer.

受光素子12は、基板11上に形成され、入射した光を電気信号に光電変換するものである。後述するように本実施形態においては、フィルタ14として、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blkの4種類のものが形成される。そこで、便宜上、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blkのそれぞれを経由した光を受光する受光素子を、それぞれ白受光素子12W・黄受光素子12Y・赤受光素子12R・黒受光素子12Blkと呼ぶこととする。   The light receiving element 12 is formed on the substrate 11 and photoelectrically converts incident light into an electric signal. As will be described later, in this embodiment, four types of filters 14 are formed as a transparent filter 14W, a yellow filter 14Y, a red filter 14R, and an infrared filter 14Blk. Therefore, for the sake of convenience, the light receiving elements that receive light passing through the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the red filter 14R, and the infrared filter 14Blk are the white light receiving element 12W, the yellow light receiving element 12Y, the red light receiving element 12R, and the black, respectively. It will be referred to as a light receiving element 12Blk.

白受光素子12Wは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を青演算部21Bに送出する。   The white light receiving element 12W sends an electrical signal obtained by converting the received incident light to the blue arithmetic unit 21B.

黄受光素子12Yは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を青演算部21Bと緑演算部21Gとに送出する。   The yellow light receiving element 12Y sends an electrical signal obtained by converting the received incident light to the blue computing unit 21B and the green computing unit 21G.

赤受光素子12Rは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を緑演算部21Gと赤演算部21Rとに送出する。   The red light receiving element 12R sends an electrical signal obtained by converting the received incident light to the green computing unit 21G and the red computing unit 21R.

黒受光素子12Blkは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を赤演算部21Rに送出する。また、黒受光素子12Blkで得られた電気信号を赤外データとして出力部23に送出する。   The black light receiving element 12Blk sends an electrical signal obtained by converting the received incident light to the red computing unit 21R. In addition, the electrical signal obtained by the black light receiving element 12Blk is sent to the output unit 23 as infrared data.

平坦化層13は、受光素子12が形成された基板11の入射光側の面に積層されるものであり、フィルタ14の設置面を平坦にしている。また、平坦化層13は、紫外線吸収剤としてクマリン系の染料を染料濃度で5%含有したアクリル樹脂から形成される。これにより、平坦化層13は、約420nmの波長の光に対して50%の透過率となる点(以下、半値波長ともいう)を有する。詳しくは、365nm〜420nmの波長の光に対して50%の透過率となる点を有し、かつ450nm以上の波長の光に対して90%以上の透過率を有する分光特性を有する。   The planarization layer 13 is laminated on the surface on the incident light side of the substrate 11 on which the light receiving element 12 is formed, and the installation surface of the filter 14 is flattened. Further, the planarizing layer 13 is formed of an acrylic resin containing 5% of a coumarin dye as a UV absorber in terms of dye concentration. Thereby, the planarization layer 13 has a point (hereinafter also referred to as a half-value wavelength) having a transmittance of 50% with respect to light having a wavelength of about 420 nm. Specifically, it has a point that has a transmittance of 50% with respect to light with a wavelength of 365 nm to 420 nm, and has a spectral characteristic with a transmittance of 90% or more with respect to light with a wavelength of 450 nm or more.

フィルタ14は、受光素子12のそれぞれの上に、互いに隣接するように個別に形成されるものである。なお、フィルタ14は、そのフィルタの種類毎に、光透過率が50%となる固有の半値波長を有している。このフィルタは、この半値波長より短波長側の光については透過抑制特性を示し、半値波長より長波長側の光については透過特性を示すもので、略S字状の分光特性曲線を有する。   The filters 14 are individually formed on each of the light receiving elements 12 so as to be adjacent to each other. The filter 14 has a unique half-value wavelength at which the light transmittance is 50% for each type of filter. This filter exhibits transmission suppression characteristics for light shorter than the half-value wavelength and exhibits transmission characteristics for light longer than the half-value wavelength, and has a substantially S-shaped spectral characteristic curve.

ここでは、フィルタ14として、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blkの4種類のものが形成される。これらの4種類のフィルタは、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成される。なお、透明フィルタ14W・赤フィルタ14R・黄フィルタ14Y・赤外フィルタ14Blkをそれぞれ1画素とした計4画素により色分離の1単位を形成している。また、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14BlkをそれぞれW・Y・R’・Blkとして表記すると、例えば図2に示すような配列状態のフィルタ14が形成される。   Here, four types of filters 14 are formed: a transparent filter 14W, a yellow filter 14Y, a red filter 14R, and an infrared filter 14Blk. These four types of filters are formed of a color material selected from organic pigments or dyes. One unit of color separation is formed by a total of four pixels, each of which includes a transparent filter 14W, a red filter 14R, a yellow filter 14Y, and an infrared filter 14Blk. Further, when the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the red filter 14R, and the infrared filter 14Blk are expressed as W, Y, R ', and Blk, respectively, for example, a filter 14 in an array state as shown in FIG. 2 is formed.

透明フィルタ14Wは、平坦化層13と同じ材質により形成される無色透明のフィルタである。ここでは、透明フィルタ14Wは、クマリン系の染料を染料濃度で5%含有したアクリル樹脂から形成される。これにより、半値波長が約420nmの透明フィルタ14Wを形成することができる。   The transparent filter 14 </ b> W is a colorless and transparent filter formed of the same material as the planarizing layer 13. Here, the transparent filter 14W is formed from an acrylic resin containing 5% of a coumarin dye in terms of dye concentration. Thereby, the transparent filter 14W having a half-value wavelength of about 420 nm can be formed.

黄フィルタ14Yは、光センサに入射する入射光のうち、緑領域から長波長側の光を透過する。すなわち、赤領域の光及び赤外域の光を含めた、緑領域以上の波長を透過するフィルタである。また、目視で黄色のフィルタである。黄フィルタの半値波長は490nm〜600nmの範囲内とすることが望ましい。特に、500±10nmの範囲内とすることが望ましい。500±10nmの範囲が特に望ましい理由は、この範囲内に半値波長を有するフィルタは、分光特性曲線において立ち上がり部の傾斜が急な分光特性とすることができるからである。すなわち、色の分離性を良くすることができるからである。黄フィルタ14Yの色材としては、C.I.ピグメントイエロー139を用いることができる。この場合、半値波長が約500nmの黄フィルタ14Yを形成することができる。   The yellow filter 14Y transmits light on the long wavelength side from the green region of incident light incident on the optical sensor. That is, it is a filter that transmits wavelengths in the green region and above, including light in the red region and light in the infrared region. Moreover, it is a yellow filter visually. The half-value wavelength of the yellow filter is preferably in the range of 490 nm to 600 nm. In particular, it is desirable to be in the range of 500 ± 10 nm. The reason why the range of 500 ± 10 nm is particularly desirable is that a filter having a half-value wavelength in this range can have a spectral characteristic with a steep rising portion in the spectral characteristic curve. That is, color separation can be improved. C.I. Pigment Yellow 139 can be used as a color material for the yellow filter 14Y. In this case, a yellow filter 14Y having a half-value wavelength of about 500 nm can be formed.

赤フィルタ14Rは、光センサに入射する入射光のうち、赤領域から長波長域の光(すなわち、赤領域の光と赤外域の光)を透過するフィルタである。また、目視で赤色のフィルタである。赤フィルタの半値波長は、590nm〜680nmの範囲内とすることが望ましい。赤フィルタ14Rの色材としては、C.I.ピグメントレッド117とC.I.ピグメントレッド48:1とC.I.ピグメントイエロー139とを用いることができる。この場合、半値波長が約600nmの赤フィルタ14Rを形成することができる。   The red filter 14 </ b> R is a filter that transmits light in a long wavelength region from the red region (that is, light in the red region and light in the infrared region) out of incident light incident on the optical sensor. Moreover, it is a red filter visually. The half-value wavelength of the red filter is preferably in the range of 590 nm to 680 nm. As the color material of the red filter 14R, C.I. Pigment Red 117, C.I. Pigment Red 48: 1, and C.I. Pigment Yellow 139 can be used. In this case, a red filter 14R having a half-value wavelength of about 600 nm can be formed.

赤外フィルタ14Blkは、可視光に透過抑制特性を有し、赤外域の光(赤外線)に対して透過特性を有し、赤外線を抽出するものである。この赤外フィルタ14Blkの半値波長は、620nm〜680nmの範囲内とするのが望ましい。特に、600±10nmの範囲内が望ましい。600±10nmの範囲が特に望ましい理由は、この範囲に半値波長を有するフィルタは、分光特性曲線において立ち上がり部の傾斜が急な分光特性とすることができるからである。すなわち、色の分離性を良くすることができるからである。ここでは、バイオレットのカラーフィルタである紫フィルタ14Vと赤フィルタ14Rとの光学的重畳により構成する。紫フィルタ14Vは、例えば、C.I.ピグメントバイオレット23により形成することができる。これらの紫フィルタ14Vと赤フィルタ14Rから、半値波長が約660nmの赤外フィルタ14Blkを形成することができる。なお、赤外フィルタ14Blkは、色フィルタの積層構造とせず、C.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有する単層とすることもできる。   The infrared filter 14Blk has transmission suppression characteristics for visible light, has transmission characteristics for infrared light (infrared rays), and extracts infrared rays. The half-value wavelength of the infrared filter 14Blk is preferably in the range of 620 nm to 680 nm. In particular, a range of 600 ± 10 nm is desirable. The reason why the range of 600 ± 10 nm is particularly desirable is that a filter having a half-value wavelength in this range can have spectral characteristics in which the slope of the rising portion is steep in the spectral characteristic curve. That is, color separation can be improved. Here, it is configured by optical superposition of a purple filter 14V and a red filter 14R which are violet color filters. The purple filter 14V can be formed by, for example, C.I. pigment violet 23. From these purple filter 14V and red filter 14R, an infrared filter 14Blk having a half-value wavelength of about 660 nm can be formed. In addition, the infrared filter 14Blk may not be a laminated structure of color filters but may be a single layer having a color material in which C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Yellow 139, and C.I. Pigment Violet 23 are mixed.

上述した各フィルタ14W・14Y・14R・14Blkの分光特性は、図5のように示される。図5において、a1・a2・a3・a4は、それぞれ透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blkの分光特性を示している。なお、各フィルタの分光特性は、用いる顔料やその比率、およびフィルタの膜厚によって微調整することができる。   The spectral characteristics of the filters 14W, 14Y, 14R, and 14Blk described above are shown in FIG. In FIG. 5, a1, a2, a3, and a4 indicate the spectral characteristics of the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the red filter 14R, and the infrared filter 14Blk, respectively. The spectral characteristics of each filter can be finely adjusted according to the pigment used, the ratio thereof, and the film thickness of the filter.

マイクロレンズ15は、受光素子12に光を集光するためのものであり、フィルタ14の上に形成される。なお、マイクロレンズ15は、平坦化層13および透明フィルタ14Wと同じ材質のものから形成される。   The microlens 15 is for condensing light on the light receiving element 12 and is formed on the filter 14. The microlens 15 is made of the same material as the planarizing layer 13 and the transparent filter 14W.

演算装置20は、青演算部21B・緑演算部21G・赤演算部21R・作成部22・出力部23を備える。この演算装置20は、光の3原色のデータを得て、カラー画像のデータを再現するものである。   The computing device 20 includes a blue computing unit 21B, a green computing unit 21G, a red computing unit 21R, a creating unit 22, and an output unit 23. The arithmetic unit 20 obtains data of three primary colors of light and reproduces color image data.

青演算部21Bは、青色光のデータを求めるものである。具体的には、青演算部21Bは、白受光素子12Wと黄受光素子12Yとから電気信号を受け取る。それから、白受光素子12Wから送出される電気信号と、黄受光素子12Yから送出される電気信号とを引き算処理し、透明フィルタ14Wの半値波長と黄フィルタ14Yの半値波長との差分に対応する青色領域の強度値を求める。また、青色領域の強度値は、青色光のデータとして、作成部22に送出される。   The blue calculation unit 21B obtains blue light data. Specifically, the blue calculation unit 21B receives electrical signals from the white light receiving element 12W and the yellow light receiving element 12Y. Then, the electric signal sent from the white light receiving element 12W and the electric signal sent from the yellow light receiving element 12Y are subtracted, and blue corresponding to the difference between the half-value wavelength of the transparent filter 14W and the half-value wavelength of the yellow filter 14Y. Find the intensity value of the region. Further, the intensity value of the blue region is sent to the creating unit 22 as blue light data.

緑演算部21Gは、緑色光のデータを求めるものである。具体的には、緑演算部21Gは、黄受光素子12Yと赤受光素子12Rとから電気信号を受け取る。それから、黄受光素子12Yから送出される電気信号と、赤受光素子12Rから送出される電気信号とを引き算処理し、黄フィルタ14Yの半値波長と赤フィルタ14Rの半値波長との差分に対応する緑色領域の強度値を求める。また、緑色領域の強度値は、緑色光のデータとして、作成部22に送出される。   The green computing unit 21G obtains green light data. Specifically, the green computing unit 21G receives electrical signals from the yellow light receiving element 12Y and the red light receiving element 12R. Then, the electrical signal transmitted from the yellow light receiving element 12Y and the electrical signal transmitted from the red light receiving element 12R are subtracted to obtain a green color corresponding to the difference between the half-value wavelength of the yellow filter 14Y and the half-value wavelength of the red filter 14R. Find the intensity value of the region. The intensity value of the green region is sent to the creation unit 22 as green light data.

赤演算部21Rは、赤色領域のデータを求めるものである。具体的には、赤演算部21Rは、赤受光素子12Rと黒受光素子12Blkとから電気信号を受け取る。それから、赤受光素子12Rから送出される電気信号と、黒受光素子12Blkから送出される電気信号とを引き算処理し、赤フィルタ14Rの半値波長と黒フィルタ14Blkの半値波長との差分に対応する赤色領域の強度値を求める。また、赤色領域の強度値は、赤色光のデータとして、作成部22に送出される。   The red calculation unit 21R obtains data for the red region. Specifically, the red calculation unit 21R receives electrical signals from the red light receiving element 12R and the black light receiving element 12Blk. Then, the electrical signal transmitted from the red light receiving element 12R and the electrical signal transmitted from the black light receiving element 12Blk are subtracted, and the red color corresponding to the difference between the half-value wavelength of the red filter 14R and the half-value wavelength of the black filter 14Blk. Find the intensity value of the region. The intensity value of the red region is sent to the creation unit 22 as red light data.

作成部22は、青演算部21B・緑演算部21G・赤演算部21Rのそれぞれから送出される青色領域・緑色領域・赤色領域の強度値に基づき、データを合成して、画像情報を作成するためのものである。作成した画像情報は、出力部23に送出される。   The creating unit 22 creates image information by combining data based on the intensity values of the blue region, the green region, and the red region sent from the blue computing unit 21B, the green computing unit 21G, and the red computing unit 21R, respectively. Is for. The created image information is sent to the output unit 23.

出力部23は、作成部22により作成された画像情報及び赤外データを出力するためのものである。これにより、ディスプレイ装置などに対象物の可視域でのカラー画像と赤外域での画像とを、単独もしくは合成して出力できる。   The output unit 23 is for outputting the image information and infrared data created by the creation unit 22. Thereby, the color image in the visible region and the image in the infrared region of the object can be output individually or in combination on a display device or the like.

(1−2.動作)
次に、本実施形態に係る光センサ5の動作について図6のフローチャートを用いて説明する。
(1-2. Operation)
Next, the operation of the optical sensor 5 according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG.

まず、観測対象から光が放射されると、その一部の光が入射光として撮像装置10に入射される(ステップS1)。   First, when light is emitted from the observation target, a part of the light is incident on the imaging device 10 as incident light (step S1).

入射光は、マイクロレンズ15により集光され、カラーフィルタ14を透過して受光素子12に到達する。ここで、カラーフィルタ14として、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blkが形成されているので、白受光素子12W・黄受光素子12Y・赤受光素子12R・黒受光素子12Blkのそれぞれにおいて、入射光・黄色光・赤色光・赤外光が抽出される(ステップS2)。   Incident light is collected by the microlens 15, passes through the color filter 14, and reaches the light receiving element 12. Here, since the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the red filter 14R, and the infrared filter 14Blk are formed as the color filter 14, the white light receiving element 12W, the yellow light receiving element 12Y, the red light receiving element 12R, and the black light receiving element 12Blk. In each of these, incident light, yellow light, red light, and infrared light are extracted (step S2).

各受光素子12に到達した光は電気信号に変換されて、演算装置20に送出される(ステップS3)。ここでは、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blkのそれぞれを透過した光が演算装置20に送出される。   The light reaching each light receiving element 12 is converted into an electrical signal and sent to the arithmetic unit 20 (step S3). Here, the light transmitted through each of the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the red filter 14R, and the infrared filter 14Blk is transmitted to the arithmetic unit 20.

その後、演算装置20の各演算部21R・21G・21Bにより赤色光・緑色光・青色光の強度値がそれぞれ求められる(ステップS4)。具体的には、各受光素子により得られた入射光・黄色光・赤色光・赤外光の電気信号をそれぞれW・Y・R’・Blkとし、3原色の青色光・緑色光・赤色光の強度値をそれぞれB・G・Rとすると、下式(1)〜(3)に示される演算式が成立する。   Thereafter, the intensity values of the red light, the green light, and the blue light are respectively obtained by the calculation units 21R, 21G, and 21B of the calculation device 20 (step S4). Specifically, the incident light, yellow light, red light, and infrared light obtained by each light receiving element are respectively W, Y, R ′, and Blk, and the three primary colors of blue light, green light, and red light are used. Are expressed by the following formulas (1) to (3).

B=W−Y …(1)
G=Y−R’ …(2)
R=R’−Blk …(3)
このようにして求められた各画素における光の3原色の強度値は、見かけ上の青色光・緑色光・赤色光の強度値として、作成部22に送出される。すなわち、本実施形態に係る光センサ5は、図7に示す分光特性を有する青フィルタb1・緑フィルタb2・赤フィルタb3を備えた光センサと見かけ上、同一の光を抽出する。
B = W−Y (1)
G = Y−R ′ (2)
R = R′−Blk (3)
The intensity values of the three primary colors of light in each pixel thus obtained are sent to the creating unit 22 as apparent blue light, green light, and red light intensity values. That is, the optical sensor 5 according to the present embodiment extracts the same light as the optical sensor provided with the blue filter b1, the green filter b2, and the red filter b3 having the spectral characteristics shown in FIG.

続いて、作成部22により光の3原色のデータが合成され、観測対象のカラー画像のデータが作成される(ステップS5)。   Subsequently, the data of the three primary colors of light are synthesized by the creating unit 22 and the color image data to be observed is created (step S5).

そして、作成されたカラー画像のデータは、出力部23により出力される(ステップS6)。   The generated color image data is output by the output unit 23 (step S6).

また、黒フィルタ14Blkは赤外線を透過し、可視光に対し透過を抑制する機能を持つので、黒受光素子12Blkで得られた信号をそのまま赤外データとして利用することが出来る(ステップ7)。   Further, since the black filter 14Blk has a function of transmitting infrared light and suppressing transmission of visible light, the signal obtained by the black light receiving element 12Blk can be used as infrared data as it is (step 7).

(1−3.効果)
以上説明したように、本実施形態に係る光センサ5は、各受光素子12W・12Y・12R・12Blkにより変換される光の電気信号に基づき、各フィルタ14W・14Y・14R・14Blkの半値波長の差分に対応する波長域の光の強度値を演算する青演算部21B・緑演算部21G・赤演算部21Rを備えているので、青色光・緑色光・赤色光の波長域の光を高感度に検出し得る光センサ5を提供することができる。
(1-3. Effect)
As described above, the optical sensor 5 according to the present embodiment has a half-value wavelength of each of the filters 14W, 14Y, 14R, and 14Blk based on the electrical signals of the light converted by the light receiving elements 12W, 12Y, 12R, and 12Blk. Since it has a blue computing unit 21B, a green computing unit 21G, and a red computing unit 21R that calculate the intensity value of the light in the wavelength region corresponding to the difference, the light in the wavelength region of blue light, green light, and red light is highly sensitive. It is possible to provide an optical sensor 5 that can detect the above.

補足すると、イメージセンサやリニアセンサなどの撮像装置では、シリコンフォトダイオード感度(SPD感度)が500nmより短波長の領域で大きく感度が低下する。それゆえ、入射光から光の3原色(赤・緑・青)を抽出するための赤フィルタ・緑フィルタ・青フィルタを用いると、青色光の感度が他の2色に比べ低くなる。また、青色光を抽出するための青フィルタの透過率は、図8に示すように、他の2色に比べて低いという問題が生じていた。さらに、このような受光素子においては、図9に示すように、光が入射しない状態でもわずかな暗電流(dark current)が流れてしまう。そのため、分光特性のボトムを浮かすノイズとなり、画質の低下を招来する問題が生じていた。   Supplementally, in an imaging device such as an image sensor or a linear sensor, the sensitivity greatly decreases in a region where the silicon photodiode sensitivity (SPD sensitivity) is shorter than 500 nm. Therefore, if red filters, green filters, and blue filters for extracting the three primary colors (red, green, and blue) of incident light are used, the sensitivity of blue light is lower than the other two colors. Further, as shown in FIG. 8, there is a problem that the transmittance of the blue filter for extracting blue light is lower than that of the other two colors. Further, in such a light receiving element, as shown in FIG. 9, a slight dark current flows even when no light is incident. For this reason, noise that floats the bottom of the spectral characteristics is generated, causing a problem in that the image quality is degraded.

これらの問題に対し、本実施形態に係る光センサ5は、演算処理によりカラー画像を再現するので、暗電流の影響を軽減した上で、高い演色性を示す画像データを提供することができる。   With respect to these problems, the optical sensor 5 according to the present embodiment reproduces a color image by arithmetic processing, and therefore can provide image data showing high color rendering properties while reducing the influence of dark current.

また、各フィルタ14の上に、受光素子12に光を集光するためのマイクロレンズ15を形成した構造により、各フィルタ14の構成の簡略化および薄型化を図ることができる。これにより、小型の光センサ5を提供することができる。例えば、CMOSやCCD等の受光素子の開口率は通常20〜40%と低い。これに対し、本実施形態に係る撮像装置10によれば、マイクロレンズ15と受光素子12との距離を短くすることができる。それゆえ、入射光の取り込み角度を大きくすることができ、光センサ5の感度を上げることができる。   Further, the structure of each filter 14 can be simplified and thinned by the structure in which the microlens 15 for condensing light on the light receiving element 12 is formed on each filter 14. Thereby, the small optical sensor 5 can be provided. For example, the aperture ratio of a light receiving element such as a CMOS or CCD is usually as low as 20 to 40%. On the other hand, according to the imaging device 10 according to the present embodiment, the distance between the microlens 15 and the light receiving element 12 can be shortened. Therefore, the incident angle of incident light can be increased, and the sensitivity of the optical sensor 5 can be increased.

なお、マイクロレンズ15は、フェノール系・ポリスチレン系・アクリル系などの樹脂を用いることができるが、耐熱性などの観点からポリスチレン系、望むらくはアクリル系が好ましい。低屈折率の透明樹脂、例えば、フッ素含有アクリル樹脂なども好ましい。マイクロレンズ上に反射防止膜や低屈折率の樹脂膜を積層する構成では、マイクロレンズの材料を窒化シリコンや酸窒化シリコンなどによるマイクロレンズとしてもよい。   The microlens 15 may be a phenolic, polystyrene, or acrylic resin, but is preferably a polystyrene, or preferably an acrylic, from the viewpoint of heat resistance. A transparent resin having a low refractive index, such as a fluorine-containing acrylic resin, is also preferable. In a configuration in which an antireflection film or a low refractive index resin film is laminated on a microlens, the microlens material may be a microlens made of silicon nitride, silicon oxynitride, or the like.

また、撮像装置10における各フィルタ14は、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成されるので、固有の半値波長を有するフィルタを備えた光センサ5を提供できる。   Moreover, since each filter 14 in the imaging device 10 is formed of a color material selected from organic pigments or dyes, it is possible to provide the optical sensor 5 including a filter having a specific half-value wavelength.

なお、本実施形態において、透明フィルタ14Wや平坦化層13・マイクロレンズ15は、クマリン系の染料を染料濃度で5%含有したアクリル樹脂により形成しているが、アクリル系樹脂だけでなく、エポキシ系・ポリイミド系・ウレタン系・メラミン系・ポリエステル系・尿素系・スチレン系などの樹脂を一つもしくは複数含んだものにより形成してもよい。   In the present embodiment, the transparent filter 14W, the flattening layer 13, and the microlens 15 are formed of an acrylic resin containing 5% of a coumarin dye in terms of dye concentration, but not only an acrylic resin but also an epoxy resin. It may be formed of a resin containing one or a plurality of resins such as a series, a polyimide, a urethane, a melamine, a polyester, a urea, and a styrene.

さらに、アクリル系・ポリイミド系・ウレタン系・メラミン系・ポリエステル系・尿素系・スチレン系などの樹脂を一つもしくは複数含んだ透明樹脂を、各フィルタ14やマイクロレンズ15の下地樹脂として用いてもよい。   Further, a transparent resin containing one or a plurality of resins such as acrylic, polyimide, urethane, melamine, polyester, urea, and styrene may be used as a base resin for each filter 14 or microlens 15. Good.

なお、本実施形態に係る透明フィルタ14Wに紫外線吸収剤を添加して、半値波長を調整することができる。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物・ベンゾフェノン系化合物・サルチル酸系化合物・クマリン系化合物、あるいはこれら吸収剤に光安定化剤(例えばヒンダードミン系化合物)やクエンチャーを添加したものが挙げられる。また、UV吸収剤や樹脂の効果に用いる光開始剤や硬化剤を添加しても、ある程度の紫外線吸収を付与することができる。あるいは、紫外線吸収性のある金属酸化物の微粒子を分散させてもよい。   In addition, a half value wavelength can be adjusted by adding an ultraviolet absorber to the transparent filter 14W according to the present embodiment. Examples of ultraviolet absorbers include benzotriazole compounds, benzophenone compounds, salicylic acid compounds, coumarin compounds, or those obtained by adding a light stabilizer (for example, a hindered amine compound) or a quencher to these absorbers. Further, even if a photoinitiator or a curing agent used for the effect of the UV absorber or the resin is added, a certain degree of ultraviolet absorption can be imparted. Or you may disperse | distribute the microparticles | fine-particles of a metal oxide with an ultraviolet absorptivity.

また、赤外線吸収性化合物や赤外線吸収剤を前記の透明フィルタ14W・平坦化層13に添加あるいはペンダント(反応性染料など反応型赤外線吸収剤などの形で樹脂分子鎖に組み込む)することにより、赤外線吸収機能を持たせることも可能である。   Further, an infrared absorbing compound or an infrared absorbing agent is added to the transparent filter 14W / flattening layer 13 or is pendant (incorporated into a resin molecular chain in the form of a reactive infrared absorbing agent such as a reactive dye). It is also possible to have an absorption function.

(赤外フィルタ)
また、本実施形態に係る光センサ5は、赤外フィルタ14Blkを具備し、赤外カットフィルタを不用としているので、感度の低下を招かずに光の3原色を再現することができる。これについて以下に補足する。
(Infrared filter)
Moreover, since the optical sensor 5 according to the present embodiment includes the infrared filter 14Blk and does not use the infrared cut filter, the three primary colors of light can be reproduced without causing a decrease in sensitivity. This will be supplemented below.

CCDやCMOSなどの撮像装置は、人間の可視光(例えば400nm〜700nm)外の領域でも高い感度を有するものである。特に、可視光波長域より長波長側の波長域(以下、「赤外域」という。例えば700nm〜1100nmの波長域)について高い感度を有する。ここで、通常の有機カラーフィルタには赤外域の光(赤外線)のカット機能がない。そのため、人間の視覚感度域外(例えば700nmより長波長側)の光も撮像装置に入射され、撮像装置10で得られる観測対象の色と人間が目視で観察した観測対象の色とが異なる場合がある。   Imaging devices such as CCD and CMOS have high sensitivity even in a region outside human visible light (for example, 400 nm to 700 nm). In particular, it has high sensitivity in a wavelength region longer than the visible light wavelength region (hereinafter referred to as “infrared region”, for example, a wavelength region of 700 nm to 1100 nm). Here, a normal organic color filter does not have an infrared light (infrared) cut function. Therefore, light outside the human visual sensitivity range (for example, longer wavelength than 700 nm) is also incident on the imaging device, and the color of the observation target obtained by the imaging device 10 may be different from the color of the observation target visually observed by the human. is there.

ここで、人間の視覚感度と、撮像装置の感度(SPD感度)と、理想的な赤外線カットフィルタとにおける波長および透過率の関係は、例えば図10のように示される。この図10に示される斜線部の波長範囲に該当する入射光を赤外線カットフィルタでカットすれば、人間の視覚感度に近い色を再現できるようになる。なお、赤外線カットフィルタには、反射型と吸収型の2種類のものがある。反射型の赤外線カットフィルタと吸収型の赤外線カットフィルタとにおける光の波長と透過率との関係は、例えば図11のように示される。   Here, for example, the relationship between the wavelength and transmittance of human visual sensitivity, imaging device sensitivity (SPD sensitivity), and ideal infrared cut filter is shown in FIG. If incident light corresponding to the wavelength range of the shaded portion shown in FIG. 10 is cut by an infrared cut filter, a color close to human visual sensitivity can be reproduced. There are two types of infrared cut filters, a reflection type and an absorption type. The relationship between the wavelength of light and the transmittance in the reflection type infrared cut filter and the absorption type infrared cut filter is shown in FIG. 11, for example.

しかしながら、赤外線カットフィルタを用いて赤外線をカットする場合には、以下の問題が生じる。   However, the following problems arise when infrared rays are cut using an infrared cut filter.

まず、撮像装置の小型化が難しくなるという問題がある。例えば、赤外線カットフィルタを撮像装置の光学系に挿入する技術としては、特開2000-19322号公報や特開昭63-73204号公報に提案されている技術が挙げられる。しかし、これらの技術では、CMOSやCCDなどの装置全体を覆うように赤外線カットフィルタが挿入される。それゆえ、赤外線カットフィルタの厚みのため、光学系を含めた撮像装置の小型化が困難になる。例えば、吸収型の赤外線カットフィルタは1〜3mm程度の厚みを有する。   First, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the imaging apparatus. For example, as a technique for inserting an infrared cut filter into an optical system of an image pickup apparatus, techniques proposed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-19322 and 63-73204 can be cited. However, in these techniques, an infrared cut filter is inserted so as to cover the entire device such as a CMOS or a CCD. Therefore, the thickness of the infrared cut filter makes it difficult to reduce the size of the imaging device including the optical system. For example, the absorption type infrared cut filter has a thickness of about 1 to 3 mm.

また、カメラ部材としてカラーフィルタを用いる場合には、赤外線カットフィルタをレンズ系に組み込む工程が必要になるという問題がある。   In addition, when a color filter is used as a camera member, there is a problem that a step of incorporating an infrared cut filter into a lens system is required.

また、光の3原色のカラーフィルタ(R・G・B)もしくは補色系のカラーフィルタ(C・M・Y)を具備した撮像装置においては、赤外線カットフィルタを用いると撮像装置の感度が低下するという問題がある。詳しくは、赤外線カットフィルタが、550nm〜700nmの可視光波長域の光を吸収してしまう場合があり、緑や赤のカラーフィルタ等を具備した撮像装置の感度が低下する。   In addition, in an imaging apparatus having a light primary color filter (R, G, B) or a complementary color filter (C, M, Y), if an infrared cut filter is used, the sensitivity of the imaging apparatus decreases. There is a problem. Specifically, the infrared cut filter sometimes absorbs light in the visible light wavelength region of 550 nm to 700 nm, and the sensitivity of the imaging device including a green or red color filter is lowered.

これらの問題に対し、本実施形態に係る赤外フィルタ14Blkを用いて演算により、赤・緑・青の光のデータを再現すれば、感度の低下を回避することができる。さらに、赤外線カットフィルタをレンズ系に組み込む必要がなくなる。また、赤外カットフィルタを用いないため、黒受光素子12Blkで得られた電気信号は、そのまま被撮像対象の赤外データとして利用できる。そのため、赤外データを抽出するための受光素子を別途設ける必要が無くなり、色再現性の良い小型の光センサ5を提供することができる。   In response to these problems, if the red, green, and blue light data is reproduced by calculation using the infrared filter 14Blk according to the present embodiment, a decrease in sensitivity can be avoided. Furthermore, it is not necessary to incorporate an infrared cut filter into the lens system. In addition, since no infrared cut filter is used, the electrical signal obtained by the black light receiving element 12Blk can be used as it is as infrared data of the imaging target. Therefore, it is not necessary to separately provide a light receiving element for extracting infrared data, and a small photosensor 5 with good color reproducibility can be provided.

(透明フィルタ14W)
また、本実施形態に係る光センサ5は、透明フィルタ14Wを具備しているので、色のバランスと色の再現性が良い光センサ5を提供できる。これについて以下に補足する。
(Transparent filter 14W)
Moreover, since the optical sensor 5 according to the present embodiment includes the transparent filter 14W, the optical sensor 5 having good color balance and color reproducibility can be provided. This will be supplemented below.

受光素子12は、製造するメーカー、又は、製品毎に紫外線領域において感度にバラツキを有するものである。そのため、紫外線を含む入射光を受光素子12が受光すると、受光素子12の種類により青色光の強度値が一定に再現されなかったり、人間の目の視覚感度との整合が不十分になったりする。   The light receiving element 12 has a variation in sensitivity in the ultraviolet region for each manufacturer or product to be manufactured. For this reason, when the light receiving element 12 receives incident light including ultraviolet rays, the intensity value of blue light may not be reproduced uniformly depending on the type of the light receiving element 12, or the matching with the visual sensitivity of the human eye may be insufficient. .

これに対し、本実施形態に係る透明フィルタ14Wは、紫外線吸収剤としてクマリン系の染料を染料濃度で5%含有したアクリル樹脂により形成しており、平坦化層13および透明フィルタ14Wが365nm〜420nmの波長の光に対して透過率が50%となる点を有し、かつ450nm以上の波長の光に対して90%以上の透過率となる分光特性を有する。   On the other hand, the transparent filter 14W according to the present embodiment is formed of an acrylic resin containing 5% of a coumarin-based dye as an ultraviolet absorber at a dye concentration, and the planarizing layer 13 and the transparent filter 14W are 365 nm to 420 nm. And has a spectral characteristic that has a transmittance of 50% for light of a wavelength of 90% and a transmittance of 90% or more for light of a wavelength of 450 nm or more.

ただし、透明フィルタは、上記クマリン系紫外線吸収剤の添加量を減じた、あるいは、添加しないアクリル樹脂を用いる。さらには、アクリル樹脂に代えてフッ素系アクリル樹脂を用いることにより、紫外線領域の透過率を上げ、これを活用することができる。また、場合により、紫外線吸収剤を添加したアクリル樹脂による透明フィルタとは別に、フッ素系アクリル樹脂による紫外線フィルタを形成しても良い。   However, the transparent filter uses an acrylic resin in which the addition amount of the coumarin ultraviolet absorber is reduced or not added. Further, by using a fluorine-based acrylic resin instead of the acrylic resin, the transmittance in the ultraviolet region can be increased and utilized. Moreover, you may form the ultraviolet filter by a fluorine-type acrylic resin separately from the transparent filter by the acrylic resin which added the ultraviolet absorber depending on the case.

それゆえ、紫外線の影響を除去した光の電気信号を得ることができ、人間の視覚感度に近い青色光の強度値を得ることができる。この結果、色のバランスと色の再現性が良い光センサ5を提供できる。   Therefore, it is possible to obtain an electrical signal of light from which the influence of ultraviolet rays has been removed, and to obtain an intensity value of blue light that is close to human visual sensitivity. As a result, the optical sensor 5 having good color balance and color reproducibility can be provided.

また、カラーフィルタを、フォトリソグラフィ法で形成する際のパターン露光時における基板からのハレーションの影響を平坦化層13が吸収するので、カラーフィルタの画素太りを抑えることもできる。   Further, since the flattening layer 13 absorbs the influence of halation from the substrate at the time of pattern exposure when the color filter is formed by the photolithography method, the pixel thickness of the color filter can be suppressed.

逆に、透明フィルタ14Wの分光特性を調整して、紫外線の検出を可能とした光センサとすることもできる。紫外線検出用のセンサとする場合、含フッ素アクリル樹脂(フッ素系アクリル樹脂)を透明フィルタに用いることが可能である。これにより、透明フィルタの半値波長を240nmの紫外線領域とすることが出来、紫外線の抽出が可能となる。この場合、火災検知・不審火センサへの応用が可能である。また、紫外線を照射することにより病変部から発せられた蛍光を抽出することができるため、医療用センサへの応用も可能である。   Conversely, an optical sensor capable of detecting ultraviolet rays by adjusting the spectral characteristics of the transparent filter 14W can be provided. When a sensor for detecting ultraviolet rays is used, a fluorine-containing acrylic resin (fluorine-based acrylic resin) can be used for the transparent filter. Thereby, the half value wavelength of a transparent filter can be made into a 240 nm ultraviolet region, and an ultraviolet-ray can be extracted. In this case, it can be applied to a fire detection / suspicious fire sensor. Moreover, since the fluorescence emitted from the lesioned part can be extracted by irradiating with ultraviolet rays, it can be applied to a medical sensor.

<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態では、第1の実施形態に係る撮像装置10の製造方法について、図12および図13の工程図を用いて説明する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment of the present invention, a method for manufacturing the imaging device 10 according to the first embodiment will be described with reference to the process diagrams of FIGS.

まず、受光素子12(図12において12W・12Y)が形成された基板11上に、平坦化層13を形成する(図12(A))。ここでは、クマリン系の染料を染料濃度で5%含有したアクリル樹脂の塗布液を、2000rpmの回転数でスピンコートした後、200℃の熱処理で硬膜することにより、膜厚0.1μmの平坦化層13を形成する。   First, the planarization layer 13 is formed on the substrate 11 on which the light receiving element 12 (12W · 12Y in FIG. 12) is formed (FIG. 12A). Here, an acrylic resin coating solution containing 5% of a coumarin-based dye is spin-coated at a rotation speed of 2000 rpm, and then hardened by a heat treatment at 200 ° C., thereby flattening a film thickness of 0.1 μm. The formation layer 13 is formed.

次に、平坦化層13の上に約1μm膜厚の黄色樹脂層YLを形成する。黄色樹脂層YLは、例えば、C.I.ピグメントイエロー139にシクロヘキサノン・PGMEAなどの有機溶剤やポリマーワニス・モノマー・開始剤を添加した感光性樹脂層である。   Next, a yellow resin layer YL having a thickness of about 1 μm is formed on the planarizing layer 13. The yellow resin layer YL is, for example, C.I. I. This is a photosensitive resin layer obtained by adding an organic solvent such as cyclohexanone / PGMEA or a polymer varnish / monomer / initiator to CI Pigment Yellow 139.

続いて、マスクMを用いてパターン露光する(図12(B))。ここでは、露光された部分が光化学反応を起こし、アルカリ不溶となる。   Subsequently, pattern exposure is performed using the mask M (FIG. 12B). Here, the exposed portion undergoes a photochemical reaction and becomes insoluble in alkali.

その後、アルカリ溶液などの現像液を用いて光が照射されていない部分を除去して、黄フィルタ14Yを形成する(図12(C))。   Thereafter, a portion not irradiated with light is removed using a developer such as an alkaline solution to form a yellow filter 14Y (FIG. 12C).

また、図示していないが、同様のフォトリソグラフィプロセスにより、約1μm膜厚の赤フィルタ14Rを形成する。この際、赤フィルタ14Rを形成する箇所だけでなく、赤外フィルタ14Blkを形成する箇所にも赤フィルタ14Rを形成する。そして、赤外フィルタ14Blkを形成する箇所に形成した赤フィルタ14Rの上に、さらにバイオレットフィルタ14Vを形成して光学的重畳により赤外フィルタ14Blkを形成する。   Although not shown, a red filter 14R having a thickness of about 1 μm is formed by a similar photolithography process. At this time, the red filter 14R is formed not only at the location where the red filter 14R is formed, but also at the location where the infrared filter 14Blk is formed. Then, a violet filter 14V is further formed on the red filter 14R formed at a position where the infrared filter 14Blk is formed, and the infrared filter 14Blk is formed by optical superposition.

このようにして、黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・赤外フィルタ14Blk(バイオレットフィルタ14V)を形成した後に、約2μm膜厚の透明樹脂層WLを形成する(図13(A))。ここで、透明樹脂層WLは、平坦化層13と同じ材質である。 After forming the yellow filter 14Y, the red filter 14R, and the infrared filter 14Blk (violet filter 14V) in this way, a transparent resin layer WL having a thickness of about 2 μm is formed (FIG. 13A). Here, the transparent resin layer WL is made of the same material as the planarizing layer 13.

次に、透明樹脂層WLの上にフェノール樹脂層16を形成する(図13(B))。フェノール樹脂層16は、後述するドライエッチングの際、エッチングレートを制御し、所望する形状のマイクロレンズ15を得るために形成する。なお、フェノール樹脂層16は、熱フローによりレンズ母型17Mを形成する際、熱フローの制御の役割を果たす。   Next, the phenol resin layer 16 is formed on the transparent resin layer WL (FIG. 13B). The phenol resin layer 16 is formed in order to obtain a microlens 15 having a desired shape by controlling an etching rate during dry etching described later. The phenol resin layer 16 plays a role of controlling the heat flow when the lens matrix 17M is formed by heat flow.

続いて、フェノール樹脂層16の上に感光性樹脂層17を形成する(図13(C))。感光性樹脂層17は、例えば、アルカリ可溶性・感光性・熱フロー性を持つアルカリ樹脂により形成することができる。   Subsequently, a photosensitive resin layer 17 is formed on the phenol resin layer 16 (FIG. 13C). The photosensitive resin layer 17 can be formed of, for example, an alkali resin having alkali solubility, photosensitivity, and heat flow.

次に、感光性樹脂層17をフォトリソグラフィのプロセスにて矩形のパターンにする。それから、熱処理により矩形状パターンを溶融しながら硬化させたのち、冷却させる。これにより、溶融時の樹脂の表面張力により、半球状となったレンズ母型17Mを形成することができる(図13(D))。   Next, the photosensitive resin layer 17 is formed into a rectangular pattern by a photolithography process. Then, the rectangular pattern is cured while being melted by heat treatment, and then cooled. As a result, the lens matrix 17M having a hemispherical shape can be formed by the surface tension of the resin at the time of melting (FIG. 13D).

続いて、レンズ母型17Mをマスクとしてドライエッチング処理する。この際、ドライエッチング量(エッチング深さ)は、約0.9μmとする。これにより、黄色フィルタ14Yと赤フィルタ14Rとは、その表面までが実効的に1.1μm膜厚となる。   Subsequently, dry etching is performed using the lens matrix 17M as a mask. At this time, the dry etching amount (etching depth) is about 0.9 μm. Thereby, the yellow filter 14Y and the red filter 14R effectively have a film thickness of 1.1 μm up to their surfaces.

これにより、マイクロレンズ15を形成する(図13(E))。   Thereby, the microlens 15 is formed (FIG. 13E).

以上説明した方法により、撮像装置10を製造することができる。なお、撮像装置10において、透明フィルタ14Wとマイクロレンズ15とを一体化した構造とすることで、製造工程を簡略化することができる。 The imaging device 10 can be manufactured by the method described above. In addition, in the imaging device 10, the manufacturing process can be simplified by adopting a structure in which the transparent filter 14W and the microlens 15 are integrated.

<第3の実施形態>
図14は本発明の第3の実施形態に係る光センサ5Sの構成を示す模式図である。
<Third Embodiment>
FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of an optical sensor 5S according to the third embodiment of the present invention.

本実施形態に係る光センサ5Sは、第1の実施形態に係る光センサ5の演算装置20に、温度分布計測部30・温度分布作成部31をさらに備える。本実施形態では、このような演算装置を20Sと表記する。なお、既に説明した部分と同一部分には同一符号を付し、特に説明がない限りは重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。   The optical sensor 5S according to the present embodiment further includes a temperature distribution measuring unit 30 and a temperature distribution creating unit 31 in the arithmetic device 20 of the optical sensor 5 according to the first embodiment. In the present embodiment, such an arithmetic device is denoted as 20S. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as the already demonstrated part, and the overlapping description is abbreviate | omitted unless there is particular description. In addition, the following description is also omitted in the following embodiments.

温度分布計測部30は、赤外フィルタ14Blkを経由して受光した赤外光の強度値に基づいて、撮影対象物の温度分布を計測するものである。計測される温度分布情報は、温度分布作成部31に送出される。   The temperature distribution measurement unit 30 measures the temperature distribution of the object to be photographed based on the intensity value of the infrared light received via the infrared filter 14Blk. The measured temperature distribution information is sent to the temperature distribution creation unit 31.

温度分布作成部31は、温度分布計測部30から送出される温度分布に基づいて、作成部22が作成する画像情報に対応する温度分布情報を作成するものである。温度分布情報は、出力部23に送出される。   The temperature distribution creation unit 31 creates temperature distribution information corresponding to the image information created by the creation unit 22 based on the temperature distribution sent from the temperature distribution measurement unit 30. The temperature distribution information is sent to the output unit 23.

出力部23では、画像情報と温度分布情報とを選択的あるいは同時に出力するようにしている。   The output unit 23 outputs image information and temperature distribution information selectively or simultaneously.

上述した構成により、本実施形態に係る光センサ5Sは、画像情報と温度分布情報とを色分離の一単位から得ることができる。そのため、可視画像(画像情報)と赤外画像(温度分布情報)との“視差(パララックス)”を解消することができる。   With the configuration described above, the optical sensor 5S according to the present embodiment can obtain image information and temperature distribution information from one unit of color separation. Therefore, “parallax” between the visible image (image information) and the infrared image (temperature distribution information) can be eliminated.

補足すると、通常、赤外センサを用いるシステムでは、可視領域での計測や監視を同時に行なうことができない。そのため、赤外領域のセンサと可視領域のセンサとの2つの光学系を別個に設ける必要がある。この結果、赤外領域センサと可視領域センサとの距離が離れているため、赤外センサにより得られる赤外画像と、撮像装置により得られる可視画像とにパララックス(視差)が生じてしまう。この点、本実施形態に係る光センサ5Sであれば、赤外領域抽出部と可視領域抽出部とを距離を離すことなく、同一の色分離の一単位上に設けられるため、赤外フィルタ14Blkを介して赤外画像を得られる。すなわち、本発明では、赤外画像と可視画像とのパララックスを解消することができるため、パララックスの無い赤外画像と可視画像とを重ね合わせて出力することができる。   Supplementally, normally, in a system using an infrared sensor, measurement and monitoring in the visible region cannot be performed simultaneously. Therefore, it is necessary to separately provide two optical systems of an infrared region sensor and a visible region sensor. As a result, since the distance between the infrared region sensor and the visible region sensor is large, parallax (parallax) occurs between the infrared image obtained by the infrared sensor and the visible image obtained by the imaging device. In this regard, in the optical sensor 5S according to the present embodiment, since the infrared region extraction unit and the visible region extraction unit are provided on one unit of the same color separation without increasing the distance, the infrared filter 14Blk. Infrared images can be obtained via That is, in the present invention, since the parallax between the infrared image and the visible image can be eliminated, the infrared image without the parallax and the visible image can be superimposed and output.

また、可視画像と赤外画像とを合成することができるので、認識・分析システムの精度向上に資する。また、赤外波長域を分割して処理することも可能である。   In addition, since a visible image and an infrared image can be synthesized, it contributes to improving the accuracy of the recognition / analysis system. It is also possible to process by dividing the infrared wavelength region.

<第4の実施形態>
図15は本発明の第4の実施形態に係る光センサ5Tの構成を示す模式図である。
<Fourth Embodiment>
FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of an optical sensor 5T according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態に係る光センサ5Tは、第1の実施形態に係る光センサ5の演算装置20に、赤外線投射部40・計測部41をさらに備える。本実施形態では、このような演算装置を20Tと表記する。   The optical sensor 5T according to the present embodiment further includes an infrared projection unit 40 and a measurement unit 41 in the arithmetic device 20 of the optical sensor 5 according to the first embodiment. In the present embodiment, such an arithmetic device is denoted as 20T.

赤外線投射部40は、赤外フィルタ14Blkを透過する波長の赤外線を投射するものである。投射した赤外線の時刻および波長等のデータは計測部41に送出される。   The infrared projection unit 40 projects infrared rays having a wavelength that passes through the infrared filter 14Blk. Data such as the time and wavelength of the projected infrared ray is sent to the measurement unit 41.

計測部41は、赤外線投射部40から投射された赤外線が物体3により反射されて、その物体3からの反射光を赤外フィルタ14Blkを経由して受光した場合、その反射光の強度値に基づいて、物体3までの距離を計測する機能を有する。なお、距離を計測するための演算に必要なデータは赤外線投射部40から送出される赤外線と、物体3から反射される赤外線との位相差などに基づく。   When the infrared ray projected from the infrared projection unit 40 is reflected by the object 3 and the reflected light from the object 3 is received via the infrared filter 14Blk, the measuring unit 41 is based on the intensity value of the reflected light. And has a function of measuring the distance to the object 3. The data necessary for the calculation for measuring the distance is based on the phase difference between the infrared rays transmitted from the infrared projection unit 40 and the infrared rays reflected from the object 3.

上述した構成により、本実施形態に係る光センサ5Tは、赤外線投射部40から物体までの距離を計測することができる。これにより、撮影対象物の形状の3次元分析等を可能にする画像情報などを作成することができる。具体的には、下着や衣類のデザインなどに活用できる。   With the configuration described above, the optical sensor 5T according to the present embodiment can measure the distance from the infrared projection unit 40 to the object. As a result, it is possible to create image information that enables three-dimensional analysis of the shape of the object to be photographed. Specifically, it can be used for underwear and clothing design.

また、本実施形態に係る光センサ5Tを、テレビジョン用リモートコントローラなどに組み込めば、赤外線投射部40からの赤外線をチャネル切り替えなどの信号処理に応用できる。   Further, if the optical sensor 5T according to the present embodiment is incorporated in a television remote controller or the like, the infrared rays from the infrared projection unit 40 can be applied to signal processing such as channel switching.

さらに、本実施形態に係る光センサ5Tを、LANのセンサ素子(機能素子)などに組み込めば、赤外線投射部40からの赤外線、あるいは、LEDなど複数種類の波長の発光素子を用いることにより、通常の電波などの傍受されやすい無線LANに比して、セキュリティの高い光無線LANの構築に応用できる。   Furthermore, if the optical sensor 5T according to the present embodiment is incorporated into a LAN sensor element (functional element) or the like, the infrared light from the infrared projection unit 40 or light emitting elements of a plurality of types of wavelengths such as LEDs are used. Compared to a wireless LAN that can be easily intercepted, it can be applied to the construction of an optical wireless LAN with high security.

<第5の実施形態>
図16は本発明の第5の実施形態に係る光センサ5Uの構成を示す模式図であり、図17は撮像装置10Uにおけるフィルタを入射光側から見たときの配列状態の概念を示す図である。また、図18および図19はそれぞれ図16における撮像装置10UのIII−III’断面図およびIV−IV’断面図である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 16 is a schematic diagram showing a configuration of an optical sensor 5U according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a diagram showing a concept of an arrangement state when a filter in the imaging device 10U is viewed from the incident light side. is there. 18 and 19 are a cross-sectional view taken along the line III-III ′ and a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′, respectively, of the imaging device 10U shown in FIG.

撮像装置10Uは、第1の実施形態に係る撮像装置10において、赤フィルタ14Rを第2赤外フィルタ14Blk2に変えたものである。なお、本実施形態では、便宜上、第1の実施形態における赤外フィルタ14Blkを第1赤外フィルタと呼ぶこととする。また、第1赤外フィルタ14Blkと第2赤外フィルタ14Blk2とに対応する受光素子を、それぞれ第1黒受光素子12Blkと第2黒受光素子12Blk2と呼ぶこととする。   The imaging device 10U is obtained by replacing the red filter 14R with the second infrared filter 14Blk2 in the imaging device 10 according to the first embodiment. In the present embodiment, for convenience, the infrared filter 14Blk in the first embodiment is referred to as a first infrared filter. The light receiving elements corresponding to the first infrared filter 14Blk and the second infrared filter 14Blk2 are referred to as a first black light receiving element 12Blk and a second black light receiving element 12Blk2, respectively.

第2赤外フィルタ14Blk2は、半値波長が790nm〜820nmとなるように調整が可能であり、第1赤外フィルタ14Blkは、半値波長が640nm〜680nmとなるように調整が可能である。そのため、第2赤外フィルタ14Blk2は、第1赤外フィルタの半値波長に比べて長波長側に半値波長を有する。第2赤外フィルタ14Blk2の色材としては、C.I.ピグメントブルー15:6とC.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23との混合有機顔料をアクリル樹脂に分散させたものを用いることができる。この場合、半値波長が約800nmの近赤外フィルタ14Blk2を形成することができる。   The second infrared filter 14Blk2 can be adjusted so that the half-value wavelength is 790 nm to 820 nm, and the first infrared filter 14Blk can be adjusted so that the half-value wavelength is 640 nm to 680 nm. Therefore, the second infrared filter 14Blk2 has a half-value wavelength on the longer wavelength side compared to the half-value wavelength of the first infrared filter. As a coloring material for the second infrared filter 14Blk2, a material obtained by dispersing a mixed organic pigment of CI pigment blue 15: 6, CI pigment red 254, CI pigment yellow 139, and CI pigment violet 23 in an acrylic resin is used. it can. In this case, a near-infrared filter 14Blk2 having a half-value wavelength of about 800 nm can be formed.

上述した14Blk2を含む各フィルタ14W・14Y・14Blk・14Blk2の分光特性は、図20のように示される。図20において、c1・c2・c3・c4は、それぞれ透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・第1赤外フィルタ14Blk・第2赤外フィルタ14Blk2の分光特性を示している。   The spectral characteristics of the filters 14W, 14Y, 14Blk, and 14Blk2 including 14Blk2 described above are shown in FIG. 20, c1, c2, c3, and c4 indicate the spectral characteristics of the transparent filter 14W, yellow filter 14Y, first infrared filter 14Blk, and second infrared filter 14Blk2, respectively.

なお、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・第1赤外フィルタ14Blk・第2赤外フィルタ14Blk2の1組が1画素に対応する。   One set of the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the first infrared filter 14Blk, and the second infrared filter 14Blk2 corresponds to one pixel.

また、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・第1赤外フィルタ14Blk・第2赤外フィルタ14Blk2をそれぞれW・Y・Blk・Blk2として表記すると、例えば図17に示すような配列状態のフィルタ14が形成される。   Further, when the transparent filter 14W, the yellow filter 14Y, the first infrared filter 14Blk, and the second infrared filter 14Blk2 are expressed as W, Y, Blk, and Blk2, respectively, for example, the filter 14 in an array state as shown in FIG. 17 is formed. Is done.

なお、本実施形態に係る撮像装置10Tは、第2の実施形態に係る製造方法と同様の方法により製造することができる。   Note that the imaging device 10T according to the present embodiment can be manufactured by a method similar to the manufacturing method according to the second embodiment.

演算装置20Uは、第1の実施形態に係る演算装置20と同様の機能を有するが、緑演算部21Gと赤演算部21Rとにおいて演算するデータが異なる。   The computing device 20U has the same function as the computing device 20 according to the first embodiment, but the data computed in the green computing unit 21G and the red computing unit 21R is different.

緑演算部21Gにおいては、黄受光素子12Yと第1黒受光素子12Blkとから電気信号を受け取る。その後、黄受光素子12Yからの電気信号と、第1黒受光素子12Blkからの電気信号とを引き算処理し、黄フィルタ14Yの半値波長と第1赤外フィルタ14Blkの半値波長との差分に対応する緑色領域の強度値を求める。なお、緑色領域の強度値は、緑色光のデータとして、作成部22に送出される。   The green computing unit 21G receives electrical signals from the yellow light receiving element 12Y and the first black light receiving element 12Blk. Thereafter, the electrical signal from the yellow light receiving element 12Y and the electrical signal from the first black light receiving element 12Blk are subtracted to correspond to the difference between the half-value wavelength of the yellow filter 14Y and the half-value wavelength of the first infrared filter 14Blk. Find the intensity value of the green area. The intensity value of the green region is sent to the creating unit 22 as green light data.

赤演算部21Rにおいては、第1黒受光素子12Blkと第2黒受光素子12Blk2とから電気信号を受け取る。それから、第1黒受光素子12Blkから送出される電気信号と、第2黒受光素子12Blk2から送出される電気信号とを引き算処理し、第1赤外フィルタ14Blkの半値波長と第2赤外フィルタ14Blk2の半値波長との差分に対応する赤色領域の強度値を求める。なお、赤色領域の強度値は、赤色光のデータとして、作成部22に送出される。   The red arithmetic unit 21R receives electrical signals from the first black light receiving element 12Blk and the second black light receiving element 12Blk2. Then, the electric signal transmitted from the first black light receiving element 12Blk and the electric signal transmitted from the second black light receiving element 12Blk2 are subtracted to obtain the half-value wavelength of the first infrared filter 14Blk and the second infrared filter 14Blk2. The intensity value of the red region corresponding to the difference from the half-value wavelength is obtained. The intensity value of the red region is sent to the creation unit 22 as red light data.

上述した構成により、各受光素子12W・12Y・12Blk・12Blk2により得られた光の電気信号をそれぞれW・Y・Blk・Blk2とし、3原色の青色光・緑色光・赤色光の強度値をそれぞれB・G’・R’とすると、下式(4)〜(6)に示される演算式が成立する。   With the configuration described above, the electrical signals of the light obtained by the light receiving elements 12W, 12Y, 12Blk, and 12Blk2 are respectively W, Y, Blk, and Blk2, and the intensity values of the three primary colors of blue light, green light, and red light are respectively represented. When B · G ′ · R ′, the following equations (4) to (6) are established.

B=W−Y …(4)
G’=Y−Blk …(5)
R’=Blk−Blk2 …(6)
この結果、図21に分光特性が示されるような「見かけ上の青(B)・緑(G’)・赤(R’)のカラーフィルタ」を有する光センサ5Uを提供することができる。すなわち、本実施形態に係る光センサ5Uは、図21に示す分光特性を有する青フィルタd1・緑フィルタd2・赤フィルタd3を備えた光センサと見かけ上、同一の光を抽出する。
B = W−Y (4)
G ′ = Y−Blk (5)
R ′ = Blk−Blk2 (6)
As a result, an optical sensor 5U having “apparent blue (B), green (G ′), and red (R ′) color filters” whose spectral characteristics are shown in FIG. 21 can be provided. That is, the optical sensor 5U according to the present embodiment extracts the same light as the optical sensor including the blue filter d1, the green filter d2, and the red filter d3 having the spectral characteristics shown in FIG.

なお、緑演算部21Gにより求められる緑色光の強度値(G’)は、人間の目の視感度に合わせた照度センサの信号として用いることができる。また、本発明の光センサは、透過特性の異なるフィルタで得られた信号同士を引き算することで所定の波長領域の光を抽出できるため、所定の波長領域の光を発するように設定したLED発光素子と組み合わせれば、良好な光スイッチを形成することができる。   The intensity value (G ′) of the green light obtained by the green computing unit 21G can be used as an illuminance sensor signal that matches the visual sensitivity of the human eye. In addition, since the light sensor of the present invention can extract light in a predetermined wavelength region by subtracting signals obtained by filters having different transmission characteristics, LED light emission set to emit light in a predetermined wavelength region When combined with an element, a good optical switch can be formed.

<第6の実施形態>
図22は本発明の第6の実施形態に係る光センサ5Vの構成を示す模式図である。
<Sixth Embodiment>
FIG. 22 is a schematic diagram showing a configuration of an optical sensor 5V according to the sixth embodiment of the present invention.

本実施形態に係る光センサ5Vは、第5の実施形態に係る演算部20Uに、照度変換部50をさらに備える。   The optical sensor 5V according to the present embodiment further includes an illuminance conversion unit 50 in the calculation unit 20U according to the fifth embodiment.

照度変換部50は、画像情報の照度を、緑色光の強度データに対応して変換させるものである。具体的には、緑演算部21Gにより演算される緑色光の強度値が、予め設定された緑色光の強度値を超えると、照度変換部50が出力部23の明るさ等を調整する機能を有する。   The illuminance conversion unit 50 converts the illuminance of the image information corresponding to the intensity data of green light. Specifically, when the green light intensity value calculated by the green calculation unit 21G exceeds a preset green light intensity value, the illuminance conversion unit 50 adjusts the brightness and the like of the output unit 23. Have.

上述したように本実施形態に係る光センサ5Vは、照度変換部50を備えるので、光センサの置かれた環境等に応じて、出力部23の明るさ等を調整し得る光センサ5Vを提供できる。例えば、光センサが室内蛍光灯であるか外光(太陽)であるかを認識したり、曇天であるか晴天であるかを認識したりして、ディスプレイの明るさ、あるいはカメラ画像を色調整することに応用できる。   As described above, the optical sensor 5V according to the present embodiment includes the illuminance conversion unit 50, and thus provides the optical sensor 5V that can adjust the brightness and the like of the output unit 23 according to the environment where the optical sensor is placed. it can. For example, the brightness of the display or the camera image can be adjusted by recognizing whether the light sensor is indoor fluorescent light or outside light (sun), and whether it is cloudy or clear. It can be applied to

<その他>
本発明は検出する特定の波長域として紫外線、可視域、赤外域というように広範囲な波長域を高感度で抽出することが可能であるため、太陽光を含め各種の光源に対応できる光センサを提供することが可能である。
<Others>
Since the present invention can extract a wide range of wavelengths such as ultraviolet, visible, and infrared with high sensitivity as the specific wavelength range to be detected, an optical sensor that can handle various light sources including sunlight is provided. It is possible to provide.

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine a component suitably in different embodiment.

本発明の第1の実施形態に係る光センサ5の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical sensor 5 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態におけるフィルタを入射光側から見たときの配列状態の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the arrangement | sequence state when the filter in the embodiment is seen from the incident light side. 同実施形態における撮像装置10のI−I'断面図である。It is II 'sectional drawing of the imaging device 10 in the embodiment. 同実施形態における撮像装置10のII−II'断面図である。It is II-II 'sectional drawing of the imaging device 10 in the embodiment. 同実施形態に係る各フィルタ14W・14Y・14R・14Blkの分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of each filter 14W * 14Y * 14R * 14Blk which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る光センサ5の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the optical sensor 5 which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る光センサ5と同一の光を抽出するフィルタの分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of the filter which extracts the same light as the optical sensor 5 which concerns on the embodiment. 撮像装置における波長と相対出力値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength and relative output value in an imaging device. 撮像装置における波長と透過率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength in an imaging device, and the transmittance | permeability. 人間の視覚感度と、撮像装置の感度(SPD感度)と、理想的な赤外線カットフィルタとにおける波長および透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the wavelength and transmittance | permeability in a human visual sensitivity, the sensitivity (SPD sensitivity) of an imaging device, and an ideal infrared cut filter. 反射型の赤外線カットフィルタと吸収型の赤外線カットフィルタとにおける光の波長と透過率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength of light and the transmittance | permeability in a reflection type infrared cut filter and an absorption type infrared cut filter. 本発明の第2実施形態に係る撮像装置10の製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method of the imaging device 10 which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態に係る撮像装置10の製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method of the imaging device 10 which concerns on the embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る光センサ5Sの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical sensor 5S which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る光センサ5Tの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of optical sensor 5T which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る光センサ5Uの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical sensor 5U which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 同実施形態におけるフィルタを入射光側から見たときの配列状態の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the arrangement | sequence state when the filter in the embodiment is seen from the incident light side. 同実施形態における撮像装置10UのIII−III'断面図である。It is III-III 'sectional drawing of imaging device 10U in the embodiment. 同実施形態における撮像装置10UのIV−IV'断面図である。It is IV-IV 'sectional drawing of the imaging device 10U in the embodiment. 同実施形態に係る各フィルタ14W・14Y・14Blk・14Blk2の分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of each filter 14W * 14Y * 14Blk * 14Blk2 which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る光センサ5Uと同一の光を抽出するフィルタの分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of the filter which extracts the same light as optical sensor 5U which concerns on the embodiment. 本発明の第6の実施形態に係る光センサ5Vの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical sensor 5V which concerns on the 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

5…光センサ、10…撮像装置、20…演算装置、11…基板、12…受光素子、
12W…白受光素子、12Y…黄受光素子、12R…赤受光素子、
12Blk…第1黒受光素子、12Blk2…第2黒受光素子、13…平坦化層、
14…フィルタ、14W…透明フィルタ、14Y…黄フィルタ、14R…赤フィルタ、
14Blk…第1赤外フィルタ、14Blk2…第2赤外フィルタ、
15…マイクロレンズ、20…演算装置、21B…青演算部、21G…緑演算部、
21R…赤演算部、22…作成部、23…出力部、30…温度分布計測部、
31…温度分布作成部、40…赤外線投射部、41…計測部、50…照度変換部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Optical sensor, 10 ... Imaging device, 20 ... Arithmetic unit, 11 ... Board | substrate, 12 ... Light receiving element,
12W ... White light receiving element, 12Y ... Yellow light receiving element, 12R ... Red light receiving element,
12Blk ... 1st black light receiving element, 12Blk2 ... 2nd black light receiving element, 13 ... Planarization layer,
14 ... Filter, 14W ... Transparent filter, 14Y ... Yellow filter, 14R ... Red filter,
14Blk: first infrared filter, 14Blk2: second infrared filter,
15 ... micro lens, 20 ... arithmetic unit, 21B ... blue arithmetic unit, 21G ... green arithmetic unit,
21R ... Red calculation unit, 22 ... Creation unit, 23 ... Output unit, 30 ... Temperature distribution measurement unit,
31 ... Temperature distribution creation part, 40 ... Infrared projection part, 41 ... Measurement part, 50 ... Illuminance conversion part.

Claims (19)

基板と、
前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、
前記各受光素子のそれぞれに対応して該受光素子上に形成され、光透過率が50%となる固有の半値波長を有し、該半値波長より短波長側の光については透過抑制特性を示すとともに該半値波長より長波長側の光については透過特性を示す複数のフィルタであって、半値波長が365nm〜420nmの範囲内にあり、かつ450nm以上の光波長で90%以上の光透過率となる分光特性を有する透明フィルタと、緑領域から長波長側の光を透過する黄フィルタと、赤領域から長波長域の光を透過する赤フィルタと、赤外域の光を透過する赤外フィルタとを含む前記複数のフィルタと、
前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、
前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段と、
前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、赤色光の強度値を求める赤演算手段と、
を備えたことを特徴とする光センサ。
A substrate,
A plurality of light receiving elements formed on the substrate for receiving incident light and converting the incident light into electrical signals;
Each of the light receiving elements is formed on the light receiving element corresponding to each of the light receiving elements, has a unique half-value wavelength with a light transmittance of 50%, and exhibits light transmission suppression characteristics for light having a wavelength shorter than the half-value wavelength. And a plurality of filters exhibiting transmission characteristics for light longer than the half-value wavelength, the half-value wavelength being in the range of 365 nm to 420 nm, and a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 450 nm or more. A transparent filter having spectral characteristics, a yellow filter that transmits light from the long wavelength side from the green region, a red filter that transmits light from the red region to the long wavelength region, and an infrared filter that transmits light from the infrared region The plurality of filters including:
Blue calculation means for obtaining an intensity value of blue light based on an electrical signal of incident light received via the transparent filter and an electrical signal of incident light received via the yellow filter;
Green computing means for obtaining an intensity value of green light based on an electrical signal of incident light received via the yellow filter and an electrical signal of incident light received via the red filter;
A red computing means for obtaining an intensity value of red light based on an electrical signal of incident light received via the red filter and an electrical signal of incident light received via the infrared filter;
An optical sensor comprising:
請求項1に記載の光センサにおいて、
前記青演算手段は、前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記青色光の強度値を求め、
前記緑演算手段は、前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記緑色光の強度値を求め、
前記赤演算手段は、前記赤フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記赤色光の強度値を求めることを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 1,
The blue computing means subtracts the electrical signal of the incident light received via the yellow filter from the electrical signal of the incident light received via the transparent filter to obtain the intensity value of the blue light,
The green computing means subtracts the electrical signal of the incident light received via the red filter from the electrical signal of the incident light received via the yellow filter to obtain the intensity value of the green light,
The red computing means subtracts the electrical signal of the incident light received via the infrared filter from the electrical signal of the incident light received via the red filter to obtain the intensity value of the red light An optical sensor characterized by the above.
請求項1または請求項2に記載の光センサにおいて、
前記各フィルタは、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成され、少なくとも前記黄フィルタと前記赤フィルタと前記赤外フィルタの色材は、有機顔料であることを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 1 or 2,
Each of the filters is formed of a color material selected from organic pigments or dyes , and at least the color materials of the yellow filter, the red filter, and the infrared filter are organic pigments .
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の光センサにおいて、
前記各フィルタの上に、前記受光素子に光を集光するためのマイクロレンズがさらに形成された
ことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to any one of claims 1 to 3,
A microlens for further condensing light on the light receiving element is formed on each of the filters.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の光センサにおいて、
前記青色光、前記緑色光、前記赤色光の各強度値に基づいて、画像情報を作成するための作成手段と、
前記画像情報を出力するための出力手段と
を備えたことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to any one of claims 1 to 4,
Creating means for creating image information based on the intensity values of the blue light, the green light, and the red light;
An optical sensor comprising output means for outputting the image information.
請求項5に記載の光センサにおいて、
前記赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号に基づいて、温度を計測するための温度計測手段と、
前記温度計測手段により計測する温度に基づいて、前記画像情報に対応する温度分布情報を作成するための温度分布作成手段と
を備えたことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 5.
Temperature measuring means for measuring temperature based on an electrical signal of incident light received via the infrared filter;
An optical sensor comprising temperature distribution creating means for creating temperature distribution information corresponding to the image information based on the temperature measured by the temperature measuring means.
請求項5に記載の光センサにおいて、
前記赤外フィルタを透過する波長域の赤外線を、物体に投射するための赤外線投射手段と、
前記物体から反射される反射光を前記赤外フィルタを経由して受光した場合、該反射光が変換された電気信号に基づいて、前記物体までの距離を計測するための計測手段と
を備えたことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 5.
Infrared projection means for projecting infrared rays in a wavelength range that passes through the infrared filter onto an object;
A measuring means for measuring a distance to the object based on an electric signal converted from the reflected light when the reflected light reflected from the object is received via the infrared filter; An optical sensor characterized by the above.
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光センサにおいて、  The optical sensor according to any one of claims 1 to 7,
前記透明フィルタは、クマリン系の染料を含有することを特徴とする光センサ。  The transparent filter contains a coumarin-based dye.
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の光センサにおいて、  The optical sensor according to any one of claims 1 to 8,
前記黄フィルタの半値波長は490nm〜600nmの範囲内にあり、  The half-value wavelength of the yellow filter is in the range of 490 nm to 600 nm,
前記赤フィルタの半値波長は590nm〜680nmの範囲内にあり、  The half-value wavelength of the red filter is in the range of 590 nm to 680 nm,
前記赤外フィルタの半値波長は620nm〜680nmの範囲内にあることを特徴とする光センサ。  The half-wavelength wavelength of the infrared filter is in the range of 620 nm to 680 nm.
請求項9に記載の光センサにおいて、  The optical sensor according to claim 9.
前記赤外フィルタは、C.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有することを特徴とする光センサ。  The infrared filter includes C.I. I. Pigment red 254 and C.I. I. Pigment yellow 139 and C.I. I. An optical sensor comprising a color material mixed with pigment violet 23.
請求項9に記載の光センサにおいて、  The optical sensor according to claim 9.
前記赤外フィルタは、赤フィルタと紫フィルタとの光学的重畳により構成されることを特徴とする光センサ。  The infrared filter is configured by optical superposition of a red filter and a purple filter.
基板と、
前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、
前記各受光素子のそれぞれに対応して該受光素子上に形成され、光透過率が50%となる固有の半値波長を有し、該半値波長より短波長側の光については透過抑制特性を示すとともに該半値波長より長波長側の光については透過特性を示す複数のフィルタであって、半値波長が365nm〜420nmの範囲内にあり、かつ450nm以上の光波長で90%以上の光透過率となる分光特性を有する透明フィルタと、緑領域から長波長側の光を透過する黄フィルタと、赤外域寄りの赤領域から長波長側の光を透過する第1赤外フィルタと、前記第1赤外フィルタの半値波長より長波長側に半値波長を有する第2赤外フィルタとを含む前記複数のフィルタと、
前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、
前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段と、
前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号と前記第2赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号とに基づいて、赤色光の強度値を求める赤演算手段と、
を備えたことを特徴とする光センサ。
A substrate,
A plurality of light receiving elements formed on the substrate for receiving incident light and converting the incident light into electrical signals;
Each of the light receiving elements is formed on the light receiving element corresponding to each of the light receiving elements, has a unique half-value wavelength with a light transmittance of 50%, and exhibits light transmission suppression characteristics for light having a wavelength shorter than the half-value wavelength. And a plurality of filters exhibiting transmission characteristics for light longer than the half-value wavelength, the half-value wavelength being in the range of 365 nm to 420 nm, and a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 450 nm or more. A transparent filter having spectral characteristics, a yellow filter that transmits light on the long wavelength side from the green region, a first infrared filter that transmits light on the long wavelength side from the red region closer to the infrared region, and the first red A plurality of filters including a second infrared filter having a half-value wavelength on a longer wavelength side than a half-value wavelength of the outer filter;
Blue calculation means for obtaining an intensity value of blue light based on an electrical signal of incident light received via the transparent filter and an electrical signal of incident light received via the yellow filter;
Green computing means for obtaining an intensity value of green light based on an electrical signal of incident light received via the yellow filter and an electrical signal of incident light received via the first infrared filter;
Red arithmetic means for obtaining an intensity value of red light based on an electrical signal of incident light received through the first infrared filter and an electrical signal of incident light received through the second infrared filter When,
An optical sensor comprising:
請求項12に記載の光センサにおいて、
前記青演算手段は、前記透明フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記青色光の強度値を求め、
前記緑演算手段は、前記黄フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記緑色光の強度値を求め、
前記赤演算手段は、前記第1赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号から前記第2赤外フィルタを経由して受光した入射光の電気信号を引き算処理して、前記赤色光の強度値を求めることを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 12 .
The blue computing means subtracts the electrical signal of the incident light received via the yellow filter from the electrical signal of the incident light received via the transparent filter to obtain the intensity value of the blue light,
The green computing means subtracts the electrical signal of the incident light received via the first infrared filter from the electrical signal of the incident light received via the yellow filter to obtain an intensity value of the green light Seeking
The red arithmetic means subtracts an electrical signal of incident light received through the second infrared filter from an electrical signal of incident light received through the first infrared filter, and performs the red light processing. An optical sensor characterized by obtaining an intensity value of the sensor.
請求項12または請求項13に記載の光センサにおいて、
前記各フィルタは、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成され、少なくとも前記黄フィルタと前記第1赤外フィルタと前記第2赤外フィルタの色材は、有機顔料であることを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 12 or claim 13 ,
Each of the filters is formed of a color material selected from organic pigments or dyes , and at least the color materials of the yellow filter, the first infrared filter, and the second infrared filter are organic pigments, Light sensor.
請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載の光センサにおいて、
前記各フィルタの上に、前記受光素子に光を集光するためのマイクロレンズがさらに形成された
ことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to any one of claims 12 to 14 ,
A microlens for further condensing light on the light receiving element is formed on each of the filters.
請求項12乃至請求項15のいずれか1項に記載の光センサにおいて、
前記第1赤外フィルタの半値波長は、640nm〜680nmの範囲内にあり
前記第2赤外フィルタの半値波長は、790nm〜820nmの範囲内にあることを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to any one of claims 12 to 15 ,
The half-wavelength wavelength of the first infrared filter is in the range of 640 nm to 680 nm,
The half-wavelength wavelength of the second infrared filter is in the range of 790 nm to 820 nm.
請求項16に記載の光センサにおいて、  The optical sensor according to claim 16.
前記第2赤外フィルタは、C.I.ピグメントブルー15:6とC.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントイエロー139とC.I.ピグメントバイオレット23とを混合した色材を有することを特徴とする光センサ。  The second infrared filter includes C.I. I. Pigment blue 15: 6 and C.I. I. Pigment red 254 and C.I. I. Pigment yellow 139 and C.I. I. An optical sensor comprising a color material mixed with pigment violet 23.
請求項12乃至請求項17のいずれか1項に記載の光センサにおいて、
前記青色光、前記緑色光、前記赤色光の各強度値に基づいて、画像情報を作成するための作成手段と、
前記画像情報を出力するための出力手段と
を備えたことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to any one of claims 12 to 17 ,
Creating means for creating image information based on the intensity values of the blue light, the green light, and the red light;
An optical sensor comprising output means for outputting the image information.
請求項18に記載の光センサにおいて、
前記緑演算手段により求められる緑色光の強度値に対応して、前記出力手段の照度を変換させる照度変換手段
を備えたことを特徴とする光センサ。
The optical sensor according to claim 18 .
An optical sensor comprising illuminance conversion means for converting the illuminance of the output means corresponding to the intensity value of green light obtained by the green computing means.
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