(57)【要約】【課題】遮光部を備える光学センサを提供する。【解決手段】複数の光電変換素子を有するセンサ部と、複数の光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた複数のマイクロレンズとを備える光学センサであって、複数の光電変換素子は、光を受光する第１の光電変換素子と、光を受光する第２の光電変換素子と、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子との間に設けられた第３の光電変換素子とを含み、センサ部は、複数のマイクロレンズと複数の光電変換素子との間に設けられ、第３の光電変換素子を遮光する遮光部を備える光学センサを提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子を有するセンサ部と、
前記複数の光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた複数のマイクロレンズと
を備える光学センサであって、
前記複数の光電変換素子は、
光を受光する第１の光電変換素子と、
光を受光する第２の光電変換素子と、
前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間に設けられた第３の光電変換素子と
を含み、
前記センサ部は、
前記複数のマイクロレンズと前記複数の光電変換素子との間に設けられ、前記第３の光電変換素子を遮光する遮光部を備える
光学センサ。
【請求項２】
前記遮光部は、前記複数のマイクロレンズよりも、前記複数の光電変換素子に近接して設けられる
請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記複数のマイクロレンズと対向して設けられ、前記第１の光電変換素子を含む前記センサ部に第１のイメージサークルを形成する第１の単眼レンズと、前記第２の光電変換素子を含む前記センサ部に第２のイメージサークルを形成する第２の単眼レンズとを有する多眼レンズを更に備え、
前記遮光部は、前記第１のイメージサークルと前記第２のイメージサークルの間であって、前記第３の光電変換素子を含む領域を遮光する
請求項１又は２に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記多眼レンズと前記複数のマイクロレンズとの間に設けられ、前記第１の単眼レンズを通過した光が、前記第２のイメージサークルに含まれる前記第２の光電変換素子に入射することを遮る遮光壁を更に備える
請求項３に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記多眼レンズは、着脱可能に設けられる
請求項３又は４に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記複数のマイクロレンズと前記複数の光電変換素子との間に設けられた配線を含む配線層を更に備え、
前記遮光部の厚さは、前記配線の厚さよりも厚い
請求項１から５のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項７】
前記遮光部は、予め定められた波長の光を遮光する金属膜又はカラーフィルタを有する
請求項１から６のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項８】
複数の光電変換素子を有するセンサ部を備える光学センサであって、
前記複数の光電変換素子は、
光を受光する第１の光電変換素子と、
光を受光する第２の光電変換素子と、
前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間に設けられた第３の光電変換素子と
を含み、
前記センサ部は、
前記第３の光電変換素子を遮光する第１の状態と、前記第３の光電変換素子を遮光しない第２の状態とを切り替える切替部と、
前記切替部に電圧を印加して、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替える透明電極と
を備える遮光部を有する光学センサ。
【請求項９】
前記切替部は、前記複数の光電変換素子のうちの２以上の光電変換素子に対応して設けられ、前記２以上の光電変換素子を遮光するか否かを切り替える
請求項８に記載の光学センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のレンズが並列に配置された複眼光学系を有する光学センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２００５−３１４６０号公報
【０００３】
光学センサは、迷光を抑制することが好ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、複数の光電変換素子を有するセンサ部と、複数の光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた複数のマイクロレンズとを備える光学センサであって、複数の光電変換素子は、光を受光する第１の光電変換素子と、光を受光する第２の光電変換素子と、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子との間に設けられた第３の光電変換素子とを含み、センサ部は、複数のマイクロレンズと複数の光電変換素子との間に設けられ、第３の光電変換素子を遮光する遮光部を備える光学センサを提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、複数の光電変換素子を有するセンサ部を備える光学センサであって、複数の光電変換素子は、光を受光する第１の光電変換素子と、光を受光する第２の光電変換素子と、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子との間に設けられた第３の光電変換素子とを含み、センサ部は、第３の光電変換素子を遮光する第１の状態と、第３の光電変換素子を遮光しない第２の状態とを切り替える切替部と、切替部に電圧を印加して、第１の状態と第２の状態とを切り替える透明電極とを備える遮光部を有する光学センサを提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光学センサ１００の構成の概要を示す。
【図２】センサ部１０に形成されるイメージサークル５２の一例を示す。
【図３】光学センサ１００の断面図の一例を示す。
【図４】遮光壁８０を有する光学センサ１００の構成の一例を示す。
【図５Ａ】遮光部３０が光電変換素子ＰＤ３を遮光する状態を示す。
【図５Ｂ】遮光部３０が光電変換素子ＰＤ３を遮光しない状態を示す。
【図６Ａ】遮光部３０が光電変換素子ＰＤ３を遮光する状態を示す。
【図６Ｂ】遮光部３０が光電変換素子ＰＤ３を遮光しない状態を示す。
【図７Ａ】光学センサ１００の構成の一例を示す。
【図７Ｂ】光学センサ１００の断面図の一例を示す。
【図８Ａ】光学センサ１００の構成の一例を示す。
【図８Ｂ】光学センサ１００の断面図の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、光学センサ１００の構成の概要を示す。光学センサ１００は、１つのイメージセンサに複数の光学系を配置した多眼方式センサである。光学センサ１００は、センサ部１０と、多眼レンズ５０と、筐体７０とを備える。
【００１０】
センサ部１０は、光学センサ１００に入射した光を受光する。センサ部１０は、複数の光電変換素子ＰＤを有する。光電変換素子ＰＤは、光学センサ１００に入射した光を電気信号に変換するＰＮフォトダイオードを有してよい。センサ部１０は、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサであってもよいし、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの他のセンサであってもよい。
【００１１】
多眼レンズ５０は、光軸に沿って入射する光をセンサ部１０へと導く。多眼レンズ５０は、複数の単眼レンズ５１を含む。本例の多眼レンズ５０は、格子状に配置された３×５個の単眼レンズ５１を有する。多眼レンズ５０は、光学センサ１００に対して着脱できる交換式レンズであってよい。なお、図３および図４では、複数の単眼レンズ５１が１枚のレンズで構成される光学系を図示しているが、複数の単眼レンズ５１は、複数のレンズで構成される光学系を有してもよい。
【００１２】
単眼レンズ５１は、センサ部１０の予め定められた領域にイメージサークルを形成する。複数の単眼レンズ５１の光軸は互いに平行であってよい。センサ部１０は、単眼レンズ５１が形成したイメージサークルに対応する光電変換素子ＰＤにより、入射した光を受光する。入射した光は、マイクロレンズ等により光電変換素子ＰＤに集光されてよい。
【００１３】
複数の単眼レンズ５１は、所定の配列で同一平面上に設けられている。一例において、複数の単眼レンズ５１は、格子状に配置される。複数の単眼レンズ５１は、格子状以外のパターンで規則的に配置されてもよいし、不規則に配置されてもよい。本例の複数の単眼レンズ５１は、同一の平面上に設けられているが、これに限られない。隣接する単眼レンズ５１の間の領域においては、光学クロストークや多重反射による迷光対策がなされていることが好ましい。
【００１４】
筐体７０は、センサ部１０および多眼レンズ５０を収容する。筐体７０は、多眼レンズ５０を着脱するためのアタッチメント部材を有してよい。多眼レンズ５０は、複数の単眼レンズ５１をまとめて着脱可能に設けられてもよく、単眼レンズ５１ごとに着脱可能に設けられてもよい。筐体７０の材料は、光学センサ１００の用途等に応じて適宜変更されてよい。
【００１５】
本例の光学センサ１００は、単眼レンズ５１ごとに被写体の画像を撮像する。複数の単眼レンズ５１は、同一の撮像条件で被写体の画像を撮像してもよいし、それぞれ異なる撮像条件で被写体の画像を撮像してもよい。例えば、複数の単眼レンズ５１は、互いに異なる波長帯域の画像を撮像することにより、広帯域化を実現することができる。これにより、光学センサ１００の感度が向上する。なお、ここでいう画像とは、ディスプレイに表示させるための画像だけでなく、何等かの判断、制御に用いられる計測用の画像を含んでよい。
【００１６】
光学センサ１００は、簡易な構成で、ユーザーの用途に応じた画像を容易に取得することができる。そのため、光学センサ１００は、任意の撮像システム、ロボット用の視覚認識装置および車載カメラ等の様々な装置に搭載することができる。なお、光学センサ１００は、複数の単眼レンズ５１により複数の画像を撮像するカメラ（多眼カメラ）または撮像装置と称することもできる。
【００１７】
図２は、センサ部１０に設けられる遮光部３０の一例を示す。複数の単眼レンズ５１は、センサ部１０上にイメージサークル５２を形成する。
【００１８】
なお、本明細書において、光学センサ１００に入射する光の光軸に平行な方向をＺ軸プラス方向と定める。ＸＹ平面は、Ｚ軸と直交する平面である。ＸＹＺ軸は右手系を構築する。
【００１９】
イメージサークル５２は、単眼レンズ５１を通過した光が結像する円形の領域である。複数のイメージサークル５２は、複数の単眼レンズ５１のそれぞれに対応して形成されている。イメージサークル５２の大きさは、単眼レンズ５１の設けられる位置や光学系の光学特性に基づいて決定される。単眼レンズ５１によって光が集光されるため、本例のイメージサークル５２の大きさは、単眼レンズ５１の大きさよりも小さい。
【００２０】
遮光部３０は、単眼レンズ５１とセンサ部１０との間に設けられる。遮光部３０は、予め定められた波長の光を遮光する材料を有する。例えば、遮光部３０は、金属配線層等の金属膜であり、銅等で構成される。遮光部３０を有する画素を、オプティカルブラック（ＯＢ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）画素ともいう。また、遮光部３０は、金属膜に替えてまたは加えて、黒色のカラーフィルタを設けてもよい。
【００２１】
本例の遮光部３０は、少なくとも、複数のイメージサークル５２の間に設けられる。遮光部３０を設けることにより、複数のイメージサークル５２の間の迷光を抑制することができる。なお、遮光部３０は、イメージサークル５２と重複した領域にも設けられてよい。例えば部品のライン検査など、イメージサークル５２の中央で被写体を撮像することが定められている場合、イメージサークル５２の最外周が遮光されても使用上の問題はない。遮光部３０で遮光される領域が大きいほど、光学クロストークを抑制する効果は高くなる。
【００２２】
また、遮光部３０は、センサ部１０の外周部のみならず、センサ部１０の中心部にも設けられる。例えば、センサ部１０の中心部は、隣接する単眼レンズ５１の間の領域を含む。遮光部３０は、ＸＹ平面上において、隣接する単眼レンズ５１の間の領域や、隣接するイメージサークル５２同士の間の領域に設けられてよい。このように遮光部３０は、センサ部１０に設けられた光電変換素子ＰＤの上方にも設けられている。なお、遮光部３０は、図２のように、二次元的に配列された複数の光電変換素子ＰＤ（センサ部１０の全面）を全体的に覆い、イメージサークル５２の部分だけ開口部を有する構成でもよい。
【００２３】
光電変換素子ＰＤは、遮光部３０の下方に設けられて遮光される場合であっても、当該光電変換素子ＰＤで変換した電気信号を画像処理に用いてもよい。遮光部３０で遮光された光電変換素子ＰＤの電気信号は、ノイズの除去に用いられてよい。
【００２４】
図３は、光学センサ１００の断面図の一例を示す。本例では、図２のＡ−Ａ'断面に対応する領域が図示されている。光学センサ１００は、センサ部１０と、中間層２０と、フィルタ部４０と、マイクロレンズ５５と、多眼レンズ５０とを備える。
【００２５】
センサ部１０は、基板１２を有する。基板１２は、シリコンや化合物等の半導体基板である。基板１２には、光電変換素子ＰＤが設けられている。基板１２には、当該光電変換素子ＰＤからの電荷を蓄積して出力する回路等が設けられてもよい。
【００２６】
光電変換素子ＰＤは、基板１２の表面に二次元的に複数配列されている。例えば、光電変換素子ＰＤは、シリコン基板に設けられたＰＮフォトダイオードである。光電変換素子ＰＤでは、ＰＮフォトダイオードのＰＮ接合部分が受光領域となる。複数の光電変換素子ＰＤは、光電変換素子ＰＤ１〜光電変換素子ＰＤ３を含む。光電変換素子ＰＤ１〜光電変換素子ＰＤ３は、第１の光電変換素子〜第３の光電変換素子の一例である。
【００２７】
光電変換素子ＰＤ１は、単眼レンズ５１ａに対応して設けられる。光電変換素子ＰＤ１は、単眼レンズ５１ａのイメージサークル５２に含まれる光電変換素子ＰＤの一例である。なお、実際には光電変換素子ＰＤ１は複数配列されているが、説明の便宜上、最も外側に位置する光電変換素子ＰＤ１のみを図示している。本例の光電変換素子ＰＤ１は、遮光部３０により遮光されていない光電変換素子ＰＤである。よって、光電変換素子ＰＤ１は、単眼レンズ５１ａを通過した光を受光する。
【００２８】
光電変換素子ＰＤ２は、単眼レンズ５１ｂに対応して設けられる。光電変換素子ＰＤ２は、単眼レンズ５１ｂのイメージサークル５２に含まれる光電変換素子ＰＤの一例である。なお、実際には光電変換素子ＰＤ２は複数配列されているが、説明の便宜上、最も外側に位置する光電変換素子ＰＤ２のみを図示している。本例の光電変換素子ＰＤ２は、遮光部３０により遮光されていない光電変換素子ＰＤである。よって、光電変換素子ＰＤ２は、単眼レンズ５１ｂを通過した光を受光する。
【００２９】
光電変換素子ＰＤ３は、光電変換素子ＰＤ１と光電変換素子ＰＤ２との間に設けられる。なお、説明の便宜上、中間に配列されている光電変換素子ＰＤ３を省略している。光電変換素子ＰＤ３は、遮光部３０で遮光された光電変換素子ＰＤである。よって、光電変換素子ＰＤ３は、単眼レンズ５１ａ又は単眼レンズ５１ｂを通過した光を受光しない。
【００３０】
中間層２０は、センサ部１０よりも光線の入射側（即ち、Ｚ軸方向の負側）に配置される。中間層２０は、配線層２２および絶縁層２６を有する。
【００３１】
配線層２２は、絶縁層２６の内部に設けられる。配線層２２は、金属等の電気伝導性の材料で構成された配線２４を含む。配線層２２は、複数のマイクロレンズ５５と複数の光電変換素子ＰＤとの間に設けられる。配線層２２は、光電変換素子ＰＤにより変換された画像信号および光電変換素子ＰＤを制御する制御信号等を伝送する。
【００３２】
フィルタ部４０は、中間層２０とマイクロレンズ５５との間に設けられる。フィルタ部４０は、予め定められた波長の光を透過する。一例において、フィルタ部４０は、赤や緑や青といった特定の波長帯域の光のみを透過する。フィルタ部４０が透過する光の波長は、光学センサ１００の用途に応じて、適宜選択されてよい。なお、フィルタ部４０は、特定の波長帯域の光のみを透過するフィルタに限らない。例えば、予め定められた光量を透過するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタであってもよく、透過する光の偏光状態を切り替える偏光フィルタであってもよい。
【００３３】
単眼レンズ５１は、複数のマイクロレンズ５５と対向して設けられる。本例の単眼レンズ５１は、隣接して設けられた単眼レンズ５１ａおよび単眼レンズ５１ｂを有する。説明の便宜上、単眼レンズ５１ａおよび単眼レンズ５１ｂの鏡筒は省略し、それぞれレンズのみを示す。
【００３４】
単眼レンズ５１ａは、光電変換素子ＰＤ１を含むセンサ部１０にイメージサークル５２を形成する。単眼レンズ５１ａは、第１の単眼レンズの一例である。単眼レンズ５１ａが形成するイメージサークル５２は、第１のイメージサークルの一例である。
【００３５】
単眼レンズ５１ｂは、光電変換素子ＰＤ２を含むセンサ部１０にイメージサークル５２を形成する。単眼レンズ５１ｂは、第２の単眼レンズの一例である。単眼レンズ５１ｂが形成するイメージサークル５２は、第２のイメージサークルの一例である。
【００３６】
複数のマイクロレンズ５５は、複数の光電変換素子ＰＤに対応して設けられる。本例のマイクロレンズ５５は、光電変換素子ＰＤと一対一に対応して設けられる。
【００３７】
遮光部３０は、単眼レンズ５１と光電変換素子ＰＤとの間に設けられる。本例の遮光部３０は、マイクロレンズ５５と光電変換素子ＰＤとの間に設けられる。即ち、遮光部３０は、マイクロレンズ５５を通過した後の光を遮光することができる。また、遮光部３０は、センサ部１０の製造プロセスにおいて形成される。例えば、通常の撮像素子の製造プロセスで基板１２に光電変換素子ＰＤを形成した後に、露光およびエッチングによって遮光部３０としての金属膜を形成させる。これにより、遮光部３０と光電変換素子ＰＤとの相対的な位置ずれを抑制できる。
【００３８】
さらに、本例の遮光部３０は、マイクロレンズ５５よりも、光電変換素子ＰＤに近接して設けられる。遮光部３０と光電変換素子ＰＤとの距離が近いほど、光軸に対して斜めに入射する光のうち、光電変換素子ＰＤの配列方向（ＸＹ平面）に対して入射する角度が小さい光を遮光することができる。さらに、図３のように、遮光部３０が基板１２に接して設けられることで、どの方向から入射する光であっても光電変換素子に入射することを遮ることができる。
【００３９】
遮光部３０は、多眼レンズ５０にあわせて、イメージサークル５２以外を遮光する。例えば、遮光部３０は、単眼レンズ５１ａが形成するイメージサークル５２と単眼レンズ５１ｂが形成するイメージサークル５２との間であって、光電変換素子ＰＤ３を含む領域を遮光する。なお、遮光部３０の厚さは、配線層２２が有する配線２４の厚さよりも厚い。遮光部３０の厚みは、０．５μｍ以上であってよく、１μｍ以上であってもよい。
【００４０】
多眼レンズ５０は、着脱可能に設けられる。すなわち、多眼レンズ５０の鏡筒には取り付け部が設けられ、センサ部１０のイメージサークル５２の周囲には取り付け部が勘合する勘合部が設けられている。これにより、光学センサ１００は、取得すべき情報に応じた多眼レンズ５０を選択できる。一例において、光学センサ１００は、多眼レンズ５０を着脱することにより、多眼レンズ５０の個数や配置を変更する。また、光学センサ１００は、多眼レンズ５０の特性を変更してもよい。例えば、多眼レンズ５０を交換することにより、多眼レンズ５０の焦点距離を変更することができる。なお、多眼レンズ５０は、センサ部１０への集光特性のよい高性能なレンズを有することが好ましい。なお、多眼レンズ５０によってイメージサークル５２の大きさが異なる場合、遮光部３０は、最も大きいイメージサークル５２を基準として、複数のイメージサークル５２の間の領域を遮光するように配置されてもよい。
【００４１】
本例の光学センサ１００は、遮光部３０をセンサ部１０側に設けるので、光学クロストークや多重反射による迷光を低減しやすくなる。なお、遮光部３０がセンサ部１０側に設けられるので、遮光部３０の有無は多眼レンズ５０の着脱しやすさに影響しない。
【００４２】
図４は、遮光壁８０を有する光学センサ１００の構成の一例を示す。本例の光学センサ１００は、隣接する単眼レンズ５１の間に遮光壁８０を有する点で図３に係る光学センサ１００と相違する。本例では、図３に係る光学センサ１００と相違する点について特に説明する。
【００４３】
遮光壁８０は、多眼レンズ５０と複数のマイクロレンズ５５との間に設けられる。本例の遮光壁８０は、単眼レンズ５１ａを通過した光が、単眼レンズ５１ｂのイメージサークル５２に含まれる光電変換素子ＰＤ２に入射することを遮る。また、本例の遮光壁８０は、単眼レンズ５１ｂを通過した光が、単眼レンズ５１ａのイメージサークル５２に含まれる光電変換素子ＰＤ１に入射することを遮る。これにより、隣接する光電変換素子ＰＤへの光学クロストークや多重反射による迷光を抑制することができる。
【００４４】
本例の光学センサ１００は、遮光部３０および遮光壁８０を備える。即ち、光学センサ１００は、マイクロレンズ５５に入射する前の光を遮光壁８０で遮光し、マイクロレンズ５５から出射した後の光を遮光部３０で遮光する。これにより、隣接する光電変換素子ＰＤへの光学クロストークや多重反射による迷光を抑制しやすくなる。なお、遮光壁８０は、少なくとも多眼レンズ５０の間に設けられればよいが、センサ部１０の上面を全体的に覆い、多眼レンズ５０の部分だけ開口部を有する構成でもよい。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂは、他の実施形態に係る光学センサ１００の構成の一例を示す。図５Ａは、遮光部３０が光電変換素子ＰＤ３を遮光する状態を示す。図５Ｂは、遮光部３０が光電変換素子ＰＤ３を遮光しない状態を示す。本例の遮光部３０は、固定部３４および切替部３６からなるＭＥＭＳ構造を有する。固定部３４および切替部３６は、例えば、窒化珪素膜とアルミニウム系合金膜とが積層された薄膜で構成されている。ＭＥＭＳ構造は、例えば、国際公開２００８／０７５６１２号に記載されている構成を適用することができる。
【００４６】
固定部３４は、基板１２の上面に設けられる。固定部３４は、遮光部３０のＭＥＭＳ構造において駆動しない部分である。固定部３４は、遮光性の材料で設けられている。固定部３４は、固定部３４ａおよび固定部３４ｂを含む。
【００４７】
固定部３４ａおよび固定部３４ｂは、基板１２の所定の位置に設けられている。本例の固定部３４および光電変換素子ＰＤ３の構造は、各光電変換素子ＰＤ３で等しい。例えば、固定部３４ａおよび固定部３４ｂは、対応する光電変換素子ＰＤ３よりもＸ軸方向の正側に等間隔で設けられている。但し、固定部３４と光電変換素子ＰＤ３との位置関係は、本例に限られない。固定部３４は、対応する光電変換素子ＰＤ３に対して任意の位置に設けられてよい。
【００４８】
切替部３６は、固定部３４と接続されている。切替部３６は、固定部３４ａと接続された切替部３６ａと、固定部３４ｂと接続された切替部３６ｂとを含む。センサ部１０は、光電変換素子ＰＤに光を照射するか否かを切り替える。一例において、切替部３６は、光電変換素子ＰＤ１と光電変換素子ＰＤ２との間に設けられた光電変換素子ＰＤ３を遮光するか否かを切り替える。例えば、切替部３６は、光電変換素子ＰＤ３を遮光する第１の状態と、光電変換素子ＰＤ３を遮光しない第２の状態とを切り替える。本例の切替部３６は、１つの光電変換素子ＰＤ３にそれぞれ対応して設けられる。
【００４９】
透明電極６０は、切替部３６に電圧を印加して、第１の状態と第２の状態とを切り替える。透明電極６０は、基板１２の上面に設けられる。透明電極６０は、光電変換素子ＰＤ３の上方に設けられてよい。透明電極６０は、予め定められた波長の光を透過する材料で形成されている。遮光部３０は、透明電極６０に印加された電圧に応じて、入射する光を遮光するか否かを切り替える。
【００５０】
例えば、遮光部３０は、透明電極６０に電圧が印加されない場合に光電変換素子ＰＤ３を遮光する。本例の切替部３６は、透明電極６０に電圧が印加されない場合に光電変換素子ＰＤ３を覆う状態となる。
【００５１】
一方、遮光部３０は、透明電極６０に電圧が印加された場合に光電変換素子ＰＤ３を遮光しない。本例の切替部３６は、透明電極６０に電圧が印加された場合に立ち上がる。
【００５２】
本例の光学センサ１００は、光電変換素子ＰＤを遮光するか否かを切り替えるための遮光部３０を有する。このため、多眼レンズ５０が設けられていない領域に新たに小型のレンズを設ける等、多眼レンズ５０の拡張が可能になる。本例の遮光部３０は、図３および図４で開示された、遮光するか否かを切り替えない遮光部３０を有さない。但し、光学センサ１００は、遮光するか否かを切り替える遮光部３０と、遮光するか否かを切り替えない遮光部３０とを組み合わせて設けてもよい。
【００５３】
図６Ａおよび図６Ｂは、他の実施形態に係る光学センサ１００の構成の一例を示す。図６Ａは、遮光部３０が光電変換素子ＰＤを遮光する状態を示す。図６Ｂは、遮光部３０が光電変換素子ＰＤを遮光しない状態を示す。本例の遮光部３０は、ＭＥＭＳ構造を有する。本例の光学センサ１００は、１つの切替部３６が複数の光電変換素子ＰＤ３を遮光するか否かを切り替える点で、図５Ａおよび図５Ｂに係る光学センサ１００と相違する。本例では、図５Ａおよび図５Ｂに係る光学センサ１００と相違する点について特に説明する。
【００５４】
固定部３４と光電変換素子ＰＤ３との位置関係は異なっていてよい。一例において、本例の固定部３４は、センサ部１０の外周側に設けられる。例えば、固定部３４ａは、光電変換素子ＰＤ３よりもＸ軸方向の正側に設けられる。また、固定部３４ｂは、光電変換素子ＰＤ３よりもＸ軸方向の負側に設けられてよい。但し、固定部３４と光電変換素子ＰＤ３との位置関係は、本例に限られない。
【００５５】
切替部３６は、複数の光電変換素子ＰＤ３に対応して設けられている。これにより、切替部３６は、複数の光電変換素子ＰＤ３を遮光するか否かをまとめて切り替えることができる。本例の切替部３６は、２つの光電変換素子ＰＤ３に対応して設けられているが、これに限定されない。
【００５６】
図７Ａは、センサ部１０の構成の一例を示す。本例の光学センサ１００は、センサ部１０内に同一構造の反射防止膜１６を有する。
【００５７】
反射防止膜１６は、一例において、センサ部１０の全面において同一構造を有する。この場合、センサ部１０側の構造については均一な特性が得られる。本例の多眼レンズ５０は、同一の特性の単眼レンズ５１を有する。これにより、センサ部１０は、３×５個の単眼レンズ５１において、同一のフィルタＦ１の特性を有する。
【００５８】
一方で、多眼レンズ５０は、異なる特性の単眼レンズ５１を有していてもよい。それぞれの単眼レンズ５１で均一な特性とするか、異なる特性とするかは、光学センサ１００の用途に応じて適宜変更されてよい。
【００５９】
図７Ｂは、光学センサ１００の断面図の一例を示す。本例では、図７ＡのＢ−Ｂ'断面が示されている。反射防止膜１６は、基板１２の上方に、酸化膜１５および酸化膜１７に挟まれて設けられる。本例の反射防止膜１６は、均一な膜厚でセンサ部１０の全面に設けられている。反射防止膜１６は、同一の材料で形成されてよい。
【００６０】
図８Ａは、光学センサ１００の構成の一例を示す。本例の光学センサ１００は、均一でない構造の反射防止膜１６を有する。
【００６１】
反射防止膜１６は、単眼レンズ５１毎に異なる特性のフィルタＦ１〜Ｆ１５を形成する。反射防止膜１６は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に合わせて設計されている。例えば、反射防止膜１６は、複数の単眼レンズ５１毎やＢＰＦ毎に、異なる構造を有してよい。本例の反射防止膜１６は、フィルタＦ１〜フィルタＦ１５の異なる特性のフィルタを有するので、単眼レンズ５１毎に異なる波長帯域の光を透過させることができる。
【００６２】
本例の光学センサ１００は、反射防止膜１６の構造を単眼レンズ５１ごとに変更することにより、フィルタＦ１〜フィルタＦ１５に対応する異なる物理情報を取得することができる。本例の光学センサ１００は、互いに異なる波長帯域の画像を撮像することにより、広帯域化を実現することができる。これにより、光学センサ１００の感度が向上する。
【００６３】
図８Ｂは、光学センサ１００の断面図の一例を示す。本例では、図８ＡのＣ−Ｃ'断面が示されている。反射防止膜１６は、基板１２の上方に、酸化膜１８に挟まれて設けられる。
【００６４】
反射防止膜１６は、複数のイメージサークル５２毎に異なる膜厚を有する。本例の反射防止膜１６は、同一の材料で形成される。反射防止膜１６は、単眼レンズ５１によらず膜厚を一定とし、異なる材料で形成されることにより、フィルタＦ１〜フィルタＦ１５の特性を変更してもよい。また、反射防止膜１６は、膜厚および材料の両方を異なるものとしてもよい。
【００６５】
光学センサ１００は、光学クロストークや多重反射による迷光を抑制することができる。光学センサ１００は、簡易な構成で、ユーザーの用途に応じた画像を容易に取得することができる。光学センサ１００は、システムの小型化を実現できる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１０・・・センサ部、１２・・・基板、１５・・・酸化膜、１６・・・反射防止膜、１７・・・酸化膜、１８・・・酸化膜、２０・・・中間層、２２・・・配線層、２４・・・配線、２６・・・絶縁層、３０・・・遮光部、３４・・・固定部、３６・・・切替部、４０・・・フィルタ部、５０・・・多眼レンズ、５１・・・単眼レンズ、５２・・・イメージサークル、５５・・・マイクロレンズ、６０・・・透明電極、７０・・・筐体、８０・・・遮光壁、１００・・・光学センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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