(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外領域に吸収端を有する半導体粒子と、
前記半導体粒子が添加されたペースト状の物質と
を備え、
前記半導体粒子が粉体の状態における拡散反射スペクトルの反射率が可視光領域で平坦な特性を有し、
前記ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成され、前記ペースト状の物質は、前記ガラス系材料と前記半導体粒子とを混合したペーストからなることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記半導体粒子は、可視光領域の最小波長以下の粒径に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
紫外領域に吸収端を有する直接遷移型半導体の焼結体を粗粉砕する粗粉砕工程と、
前記粗粉砕された直接遷移型半導体粒子を微粉砕する微粉砕工程と、
前記微粉砕された直接遷移型半導体粒子を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥させた直接遷移型半導体粒子をペースト状の物質に分散処理する分散処理工程と
を有し、
前記ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成され、前記ペースト状の物質は、前記ガラス系材料と前記半導体粒子とを混合したペーストからなることを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【請求項４】
前記乾燥工程と分散処理工程の間に、前記乾燥させた直接遷移型半導体粒子による粉体を熱処理する熱処理工程を有することを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項５】
前記直接遷移型半導体粒子はＭｇxＺｎ1-xＯ（０≦ｘ＜１）であることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理工程における温度は５００℃〜９００℃の範囲であることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項７】
紫外領域における一定の第１波長範囲の光を吸収する第１の光学フィルタを有する第１の光検出部と、
紫外領域において前記第１波長範囲を含む第２波長範囲の光を吸収する第２の光学フィルタを有する第２の光検出部と
を備え、
前記第１の光学フィルタ及び前記第２の光学フィルタは、紫外領域に吸収端を有する直接遷移型半導体粒子と前記直接遷移型半導体粒子が添加されたペースト状の物質とを含み、前記直接遷移型半導体粒子が粉体の状態における拡散反射スペクトルの反射率が可視光領域で平坦な特性を有し、
前記ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成され、前記ペースト状の物質は、前記ガラス系材料と前記直接遷移型半導体粒子とを混合したペーストからなり、
前記第１の光検出部の信号と前記第２の光検出部の信号を用いて前記第１波長範囲の光量を演算することを特徴とする光検出装置。
【請求項８】
前記第１の光学フィルタ及び前記第２の光学フィルタは、それぞれ紫外領域及び可視光領域に吸収端がない前記ペースト状材料と吸収端の異なる前記直接遷移型半導体粒子との混合物であることを特徴とする請求項７に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記第１の光検出部及び前記第２の光検出部は、光電変換により光の検出を行なうことを特徴とする請求項７または８に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記第１の光学フィルタと同じ特性の第３の光学フィルタと、前記第１の光検出部とは異なる面積の光電変換領域とを有する第３の光検出部
を備え、
前記第１の光検出部、前記第２の光検出部、および前記第３の光検出部により、前記第１波長範囲の光量を算出することを特徴とする請求項９に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記第１の光検出部と前記第３の光検出部とで前記第１波長範囲を除く光の単位受光面積当たりの第１光検出信号を算出する第１の算出手段と、
前記第２の光検出部の受光面積と前記第１光検出信号の積と前記第２の光検出部の光検出信号との差を求めて前記第１波長範囲の光量を算出する第２の算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線を検出する光検出装置には、例えば、受光部の光誘起電流量の変化によって、受光部に照射される紫外線を検出する、いわゆる光起電力センサ素子を用いたものがある。このような紫外線検出用の光起電力センサ素子としては、コストが安いことやドーピングの制御のし易さから、波長約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の可視光等にも検出感度を有するシリコン（Ｓｉ）半導体等が従来から適用されている。
【０００３】
光起電力センサ素子の光検出原理は、受光部の半導体にバンドギャップ以上のエネルギーを有する光を照射し、光電変換作用により、半導体内に電子−正孔対を発生させ、このキャリア数の変化を抵抗値変化として検出するものである。
【０００４】
Ｓｉは１．１μｍより短い全ての波長域で感度を有し、特定の波長の光だけを取り出して光量を測定することができない。
【０００５】
そこで、特定の波長域の光のみを選択的に検出するために、２つの光電変換領域のｐｎ接合の深さを同一にして、一方のフォトダイオードに紫外線の一部を吸収する紫外線吸収膜を形成して、その差分を取るように構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６７３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
差分により紫外光を検出する場合、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に検出するためには、紫外線吸収膜の吸収波長域を変える必要がある。
【０００８】
紫外光吸収材料としては、例えば、紫外光のみを吸収するために半導体微粒子を用いたスラリーがある。このようなスラリーは、美容向け化粧品に使用されている。スラリーに添加される半導体微粒子は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化チタン（ＴｉＯ2）である。
【０００９】
これらの半導体微粒子では、紫外領域全体の光を吸収してしまう。このため、紫外領域の特定の波長域の光のみを選択的に吸収させることはできず、センサに用いた場合、例えば紫外光（ＵＶ−Ａ）や紫外光（ＵＶ−Ｂ）を分離して検出することが難しい。
【００１０】
また、紫外領域の特定の波長域であるＵＶ−Ｂを吸収する半導体として、酸化錫（ＳｎＯ2）が挙げられるが、ＵＶ−Ａでも吸収係数が小さくない。このため、差分によりＵＶ−Ｂ光を検出するＵＶ−Ｂセンサに用いるには適当ではない。一般に、太陽光のＵＶ−Ｂは非常に弱く、ＵＶ−Ａの３０分の１程度の強度である。このため、センサに用いられる半導体材料としては、ＵＶ−Ａに対しては透明で、かつＵＶ−Ｂを十分に吸収する材料であることが必要である。
【００１１】
また、紫外光をカットするフィルタを、半導体微粒子を用いて作製した場合、半導体微粒子の状態により、紫外領域の特定の波長域を十分にカットできないことがある。
【００１２】
また、差分により紫外光を検出する場合、紫外線吸収膜は紫外線以外の波長領域、例えば可視光領域の光を十分に透過させる必要がある。すなわち、光学フィルタを用いて差分により光の検出を行う場合、光学フィルタの性能としては、吸収によりカットされる波長範囲に隣接した波長範囲の光の透過率が高く、光センサの感度が高いことが望ましい。
【００１３】
また、受光素子への可視光の入射を有効に低減させて、紫外線の検出精度を一層向上させたいという要望もある。
【００１４】
さらに、紫外線の人体への影響は波長によって異なるので、人体に与える影響については、紫外線の強度だけでなく、波長も考慮しなければならない。ここで、波長毎の人体への相対影響度として、国際照明委員会（CIE：Commission internationale de l'eclairage）より、ＣＩＥ作用スペクトルが定義されている。
【００１５】
また、（太陽光スペクトル）×（ＣＩＥ作用スペクトル）＝（ＣＩＥ紫外線量）（ｍＷ／ｍ２）を積分し、２５で割った値がＵＶインデックスであり、紫外線の危険性の指標として用いられている。
【００１６】
しかし、従来において正確にＵＶインデックスを測るには、分光器を使用して太陽光スペクトルを測る必要があり、時間と手間がかかるという問題があった。
【００１７】
また、ＵＶ−Ｂを測定するセンサも開発されつつあるが、価格が数十万円程度と高価であり、またサイズも大きく、一般消費者への普及には不向きであるという問題もあった。
【００１８】
また、照度に基づいて自動的に点灯、消灯するオートライト装置について、光検出装置による紫外線の検出結果を活用したいという要望がある。
【００１９】
本発明の目的は、紫外光領域の特定の波長の光を選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法と、この光学フィルタを用いて紫外光領域の特定の波長の光を選択的に高感度で検出可能な光検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、紫外領域に吸収端を有する半導体粒子と、前記半導体粒子が添加されたペースト状の物質とを備え、前記半導体粒子が粉体の状態における拡散反射スペクトルの反射率が可視光領域で平坦な特性を有し、前記ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成され、前記ペースト状の物質は、前記ガラス系材料と前記半導体粒子とを混合したペーストからなる光学フィルタが提供される。
【００２５】
また、本発明の他の態様によれば、紫外領域に吸収端を有する半導体の焼結体を粗粉砕する粗粉砕工程と、前記粗粉砕された半導体粒子を微粉砕する微粉砕工程と、前記微粉砕された半導体粒子を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥させた半導体粒子をペースト状の物質に分散処理する分散処理工程とを有し、前記ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成され、前記ペースト状の物質は、前記ガラス系材料と前記半導体粒子とを混合したペーストからなる光学フィルタの製造方法が提供される。
【００２７】
また、本発明の他の態様によれば、紫外領域における一定の第１波長範囲の光を吸収する第１の光学フィルタを有する第１の光検出部と、紫外領域において前記第１波長範囲を含む第２波長範囲の光を吸収する第２の光学フィルタを有する第２の光検出部とを備え、前記第１の光学フィルタ及び前記第２の光学フィルタは、紫外領域に吸収端を有する直接遷移型半導体粒子と前記直接遷移型半導体粒子が添加されたペースト状の物質とを含み、前記直接遷移型半導体粒子が粉体の状態における拡散反射スペクトルの反射率が可視光領域で平坦な特性を有し、前記ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成され、前記ペースト状の物質は、前記ガラス系材料と前記直接遷移型半導体粒子とを混合したペーストからなり、前記第１の光検出部の信号と前記第２の光検出部の信号を用いて前記第１波長範囲の光量を演算する光検出装置が提供される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、紫外光領域の特定の波長の光を選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法と、この光学フィルタを用いて紫外光領域の特定の波長の光を選択的に高感度で検出可能な光検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態に係る光学フィルタに用いられる半導体粒子の光学特性（拡散反射スペクトル）であって、（ａ）波長２５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲における図、（ｂ）波長３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲における拡大図。
【図２】第１の実施の形態に係る光学フィルタに用いられる半導体粒子のＳＥＭ像であって、（ａ）ＭｇＺｎＯバルクの焼結体をボールミルにて粒径１μｍ程度に乾式粗粉砕した状態、（ｂ）図２（ａ）の状態から０．１μｍ程度に湿式微粉砕した状態、（ｃ）図２（ｂ）の状態から６００℃で熱処理を行った後のＭｇＺｎＯの微粉末の状態。
【図３】第１の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法のフローチャート図。
【図４】焼結体微粉砕（湿式）におけるビーズミルの運転時間とメジアン粒子径との関係を示す図。
【図５】第１の実施の形態に係る光学フィルタに添加された半導体粒子の粒子径と光学フィルタの光の透過率との関係を示す図。
【図６】紫外領域に異なる吸収端を有する直接遷移型半導体粒子を混合したペーストにより作製された第１の実施の形態に係る光学フィルタを用いたフォトダイオードの光検出信号の差分信号を示す図。
【図７】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の模式的断面構造図。
【図８】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した別の光検出装置の模式的断面構造図。
【図９】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した更に別の光検出装置の模式的断面構造図。
【図１０】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の変形例１に係る光検出装置（図８）において、受光素子１００（ＰＤ１１）・２００（ＰＤ１２）・３００（ＰＤ１３）・５００（ＰＤ１４）の波長範囲２００ｎｍ〜１２００ｎｍにおける分光感度特性を示す図。
【図１１】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の変形例１に係る光検出装置（図８）において、受光素子１００（ＰＤ１１）・２００（ＰＤ１２）・３００（ＰＤ１３）・５００（ＰＤ１４）の分光感度特性（図１０）に基づいて計算された差分信号特性であって、図１０のＰＤ１１の曲線からＰＤ１２〜ＰＤ１４をそれぞれ引き算した差分信号Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３を示す図。
【図１２】図１１の波長範囲２００ｎｍ〜５００ｎｍにおける拡大図。
【図１３】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の変形例１に係る光検出装置（図８）において、図１１・図１２の３つの差分信号Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３からＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃの各領域の感度を求めた曲線を示す図。
【図１４】図１３の波長範囲２００ｎｍ〜５００ｎｍにおける拡大図。
【図１５】第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した変形例の光検出装置（図８）において、光学フィルタに適用可能な半導体粒子の種類と吸収端波長（ｎｍ）を示す図。
【図１６】（ａ）第２の実施の形態に係る光学フィルタの光透過率特性、（ｂ）第２の実施の形態に係る光学フィルタ中の凝集粒子数（個）と半導体粒子濃度（ｗｔ％）との関係を示す図。
【図１７】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、レイリー散乱におけるサイズαをパラメータとする波長と粒子径（ｎｍ）との関係を示す図。
【図１８】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、レイリー散乱を仮定して描かれた光透過率特性のフィティングカーブを示す図。
【図１９】（ａ）比較例に係る光学フィルタの光透過率特性（ＦＳ３は、ダメージレス分散処理を行った場合、ＦＳ１・ＦＳ２・ＦＳ４は分散処理無しの場合）、（ｂ）比較例に係る光学フィルタにおいて、フッ素樹脂中のＺｎＯ粒子の凝集粒子数（個）とＺｎＯ粒子濃度（ｗｔ％）との関係を示す図（ＦＧ１・ＦＧ２・ＦＧ３が分散処理無しの場合、ＦＧ１１が分散処理有りの場合）。
【図２０】（ａ）第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＡｌ2Ｏ3粒子の場合の光透過率特性（Ａ１、Ａ２、Ａ３のいずれも分散処理無しの場合）、（ｂ）ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＡｌ2Ｏ3粒子の場合の凝集粒子数（個）とＡｌ2Ｏ3濃度の関係を示す図（ＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ３が分散処理無しの場合、ＡＧ１１が分散処理有りの場合）、（ｃ）第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＳｎＯ2粒子の場合の光透過率特性（分散処理有りの場合）、（ｄ）ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＳｎＯ2粒子の場合の凝集粒子数（個）とＳｎＯ2濃度の関係を示す図（分散処理有りの場合）。
【図２１】水滴接触角度と物理的特性との対応関係を示す図。
【図２２】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、水滴接触角測定方法を示す図。
【図２３】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、異なる材料からなる基板上に水滴を滴下したときの接触角を示す図であって、（ａ）ポリエステル樹脂上の水滴を横から見た図、（ｂ）ポリエステル樹脂上の水滴を真上から見た図、（ｃ）フッ素樹脂上の水滴を横から見た図、（ｄ）フッ素樹脂上の水滴を真上から見た図、（ｅ）ガラス基板上の水滴を横から見た図、（ｆ）ガラス基板上の水滴を真上から見た図。
【図２４】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、波長（ｎｍ）をパラメータとしたときの透過率と凝集粒子数（個）との関係を示す図。
【図２５】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ポリエステル樹脂中のＺｎＯ粒子とフッ素樹脂中のＺｎＯ粒子を比較したときの透過率とＺｎＯ粒子濃度（ｗｔ％）との関係を示す図。
【図２６】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の粒子径（ｎｍ）をパラメータとしたときの透過率特性を示す図。
【図２７】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の比重をパラメータとしたときの透過率特性を示す図。
【図２８】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、樹脂の膜厚（μｍ）をパラメータとしたときの透過率特性を示す図。
【図２９】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の凝集粒子数（個）をパラメータとしたときの透過率特性を示す図。
【図３０】第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の粒子濃度（ｗｔ％）をパラメータとしたときの透過率特性を示す図。
【図３１】（ａ）第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、樹脂の屈折率をパラメータとしたときの透過率特性を示す図、（ｂ）第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の屈折率をパラメータとしたときの透過率特性を示す図。
【図３２】第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、ＵＶ−Ａセンサを構成する場合の光学フィルタの透過率特性を示す図。
【図３３】図３２において、波長２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の拡大図。
【図３４】第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、ＵＶ−Ｂセンサを構成する場合の光学フィルタの透過率特性を示す図。
【図３５】図３４において、波長２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の拡大図。
【図３６】第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、光学フィルタに適用可能な半導体粒子の種類と吸収端波長（ｎｍ）を示す図。
【図３７】（ａ）第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、光学フィルタに適用するＺｎＯ粒子分散ポリエステル樹脂のＴＥＭ観察結果を示す図（ＺｎＯ濃度６ｗｔ％、分散処理有り）、（ｂ）図３７（ａ）の拡大図。
【図３８】（ａ）第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、光学フィルタに適用するＺｎＯ粒子分散ポリエステル樹脂のＴＥＭ観察結果を示す図（ＺｎＯ濃度１２ｗｔ％、分散処理有り）、（ｂ）図３８（ａ）の拡大図。
【図３９】第３の実施の形態に係る光学フィルタに用いられる可視光カットガラスの光学特性（透過率Ｔ、反射率Ｒと波長との関係）。
【図４０】（ａ）第３の実施の形態に係る光学フィルタを用いた光検出装置の模式的鳥瞰構成図、（ｂ）図４０（ａ）の側方断面構成図、（ｃ）パッケージングした光検出装置の概略断面構成図。
【図４１】比較例としてのＵＶ−Ａセンサのフィルタに用いられる２種類の微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性。
【図４２】光学フィルタを設けないシリコン・フォトダイオード（Ｓｉ−ＰＤ）の感度特性。
【図４３】光学フィルタを設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性。
【図４４】比較例としてのＵＶ−Ａセンサの模式的断面構造図。
【図４５】比較例としてのＵＶ−Ａセンサにおいて、差分受光感度と波長の関係を示す図。
【図４６】第３の実施の形態に係る光検出装置において、フォトダイオード（ＰＤ１〜４）の配列の例を示す説明図。
【図４７】第３の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ａセンサ）の模式的断面構造図。
【図４８】可視光カットガラスの透過特性。
【図４９】第３の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ａセンサ）において、差分受光感度と波長の関係を示す図。
【図５０】比較例としてのＵＶ−Ｂセンサのフィルタに用いられる２種類の微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性。
【図５１】比較例としてのＵＶ−Ｂセンサにおいて、光学フィルタを設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２の感度特性。
【図５２】比較例としてのＵＶ−Ｂセンサの模式的断面構造図。
【図５３】比較例としてのＵＶ−Ｂセンサにおいて、差分受光感度と波長の関係を示す図。
【図５４】第４の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）の模式的断面構造図。
【図５５】第４の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）において、差分受光感度と波長の関係を示す図。
【図５６】ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃ領域におけるセンサ特性。
【図５７】第３〜第４の実施の形態に係る光学フィルタを適用した複数の光検出装置の製造方法の一工程を示す平面パターン構成図（その１）
【図５８】第３〜第４の実施の形態に係る光学フィルタを適用した複数の光検出装置の製造方法の一工程を示す平面パターン構成図（その２）。
【図５９】第３〜第４の実施の形態に係る光学フィルタを適用した複数の光検出装置の製造方法の一工程を示す平面パターン構成図（その３）。
【図６０】第３〜第４の実施の形態に係る光学フィルタを適用した複数の光検出装置の製造方法の一工程を示す平面パターン構成図（その４）。
【図６１】第５の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）の模式的断面構造図。
【図６２】紫外線の大圏気外（Ａ１０）及び晴天時の地表（Ａ１１）での波長別の強度を示すグラフ。
【図６３】ＣＩＥ作用スペクトルの相対影響度と波長の関係を示すグラフ。
【図６４】紅斑紫外線強度と波長の関係を示すグラフ。
【図６５】第１の光学フィルタを形成するＡｌ2Ｏ3および第２の光学フィルタを形成するＧａ2Ｏ3の透過特性を示すグラフ。
【図６６】（ａ）はフォトダイオードＰＤ１を構成する第１の光学フィルタの構成例を示す平面図、（ｂ）フォトダイオードＰＤ２を構成する第２の光学フィルタの構成例を示す平面図、（ｃ）は第１の光学フィルタを形成するＡｌ2Ｏ3の微粒子の例を示す拡大図、（ｄ）は第２の光学フィルタを形成するＧａ2Ｏ3の微粒子の例を示す拡大図。
【図６７】第１の光学フィルタを形成するＡｌ2Ｏ3および面積補正を行った第２の光学フィルタを形成するＧａ2Ｏ3の透過特性を示すグラフ。
【図６８】第１の光学フィルタを形成するＡｌ2Ｏ3および第２の光学フィルタを形成するＧａ2Ｏ3の透過率の差分と波長の関係を示すグラフ。
【図６９】紫外線透過可視光カットガラスの透過特性を示すグラフ。
【図７０】第１の光学フィルタを形成するＡｌ2Ｏ3および面積補正を行った第２の光学フィルタを形成するＧａ2Ｏ3の透過率の差分と波長の関係を示すグラフ。
【図７１】シリコン・フォトダイオード（Ｓｉ−ＰＤ）の感度特性を示すグラフ。
【図７２】ＵＶ−Ｂについての感度特性を示すグラフ。
【図７３】受光感度スペクトル（Ａ１２）とＣＩＥ作用スペクトルの受光感度と波長の関係を示すグラフ。
【図７４】β−Ｇａ2Ｏ3等の吸収端波長を示すグラフ。
【図７５】第６の実施の形態に係るオートライト装置の概略構成を示すブロック図。
【図７６】第６の実施の形態に係るオートライト装置の駆動処理の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図７７】第６の実施の形態に係るオートライト装置を自動車に搭載し、照度センサのみを機能させた場合の動作状況を示す説明図であって、（ａ）太陽８００が出て紫外線を含む太陽光が降り注ぐ環境下において走行する場合、（ｂ）高架下６００などの比較的短距離の日陰７００を走行する場合、（ｃ）高架下６００などを通過後、自動車のヘッドライト５６０が再び消灯状態となる場合。
【図７８】第６の実施の形態に係るオートライト装置を自動車に搭載し、照度センサとＵＶセンサを機能させた場合の動作状況を示す説明図であって、（ａ）太陽８００が出て紫外線を含む太陽光が降り注ぐ環境下において走行する場合、（ｂ）高架下６００などの比較的短距離の日陰７００を走行する場合、（ｃ）高架下６００などを通過後、自動車のヘッドライト５６０は再び消灯状態となる場合。
【図７９】第６の実施の形態に係るオートライト装置を自動車に搭載し、曇天や雨天下において照度センサのみを機能させた場合の動作状況を示す説明図。
【図８０】第６の実施の形態に係るオートライト装置を自動車に搭載し、曇天や雨天下において照度センサとＵＶセンサを機能させた場合の動作状況を示す説明図。
【図８１】太陽光の散乱状態を示す説明図。
【図８２】本州付近の夏の晴天時のＵＶインデックスの日変化を、直射光と散乱光に分けて示したグラフ。
【図８３】紫外線の地表面からの反射状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００３７】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００３８】
［第１の実施の形態］
（光学フィルタ）
第１の実施の形態に係る光学フィルタに用いられる半導体粒子の光学特性（拡散反射スペクトル）であって、波長２５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲における特性は、図１（ａ）に示すように表され、波長３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲における拡大特性は、図１(ｂ)に示すように表される。図１（ａ）および図１（ｂ）において、曲線Ｘ２は、ＭｇＺｎＯバルクの湿式粉砕処理した状態における特性に対応し、曲線Ｘ１は、ＭｇＺｎＯバルクの湿式粉砕処理後、６００℃で熱処理した状態における特性に対応する。
【００３９】
また、第１の実施の形態に係る光学フィルタに用いられる半導体粒子に対応したＳＥＭ像であって、ＭｇＺｎＯバルクの焼結体をボールミルにて粒径１μｍ程度に乾式粗粉砕した状態は、図２（ａ）に示すように表され、図２（ａ）の状態から０．１μｍ程度に湿式微粉砕した状態は、図２（ｂ）に示すように表され、図２（ｂ）の状態から６００℃で熱処理を行った後のＭｇＺｎＯの微粉末の状態は、図２（ｃ）に示すように表される。
【００４０】
第１の実施の形態に係る光学フィルタは、紫外領域に吸収端を有する直接遷移型半導体粒子と、直接遷移型半導体粒子が添加されたペースト状の物質とを備え、直接遷移型半導体粒子が粉体の状態における拡散反射スペクトルの反射率が可視光領域で平坦な特性を有する。
【００４１】
また、ペースト状の物質の主成分は、ガラス系材料、アクリル樹脂、シリコン樹脂、若しくは非晶性フッ素樹脂の内、いずれか１つ以上の物質で構成可能である。
【００４２】
また、ペースト状の物質は、ガラス系材料と直接遷移型半導体粒子とを混合したペーストからなるようにしても良い。
【００４３】
また、直接遷移型半導体粒子は、可視光領域の最小波長以下の粒径に形成されていても良い。
【００４４】
第１の実施の形態に係る光学フィルタは、ペースト状の物質を硬化させて形成される。ここで、ペースト状の物質として、紫外光を透過させる材料であれば何でも良く、例えば、アクリル樹脂、非晶性フッ素樹脂（アモルファスフルオロポリマー）、シリコン樹脂、フッ素系樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００４５】
第１の実施の形態に係る光学フィルタでは、ペーストには、例えばフッ素樹脂を用いる。フッ素樹脂からなる光学フィルタは、紫外光、可視光、赤外光等を透過させるもので、特定の波長の光吸収がない材料である。一方、特定の波長域の光を吸収する光学フィルタを作製する場合は、フッ素樹脂に特定の波長の光を吸収する半導体粒子を混ぜたペーストを硬化させる。
【００４６】
第１の実施の形態に係る光学フィルタは、紫外領域の光を検出するために、フッ素樹脂ペーストに、例えば、直接遷移型半導体のＭｇxＺｎ1-xＯ（０≦x＜１）粒子が混ぜられる。ＭｇＺｎＯは、紫外光を吸収し、紫外光よりも長い波長の光を透過させる光学フィルタの役割を果たす材料である。また、ＭｇＺｎＯは直接遷移型半導体であるため、吸収端が急峻である。これにより、可視光を吸収することなく、紫外光のみを吸収することができる。
【００４７】
また、第１の実施の形態に係る光学フィルタは、ペースト状物質を主成分として半導体の粒子が添加された材料を硬化させて作製されている。この場合、半導体の粒子として、ペースト状物質に添加したときに白濁するような粒径の大きさを持つ半導体の粉体は望ましくない。白濁するような粒径の大きさを持つ半導体の粉体を適用した光学フィルタでは、フォトダイオードセンサのｐｎ接合界面に形成されている空乏層に到達する光が減少し、光を検出することができなくなるためである。
【００４８】
ここで、紫外領域は、波長４００ｎｍ以下で波長２００ｎｍ程度までの波長をいうものとする。紫外領域は、さらに、ＵＶ−Ａ（波長３２０ｎｍより大きく、波長４００ｎｍ以下）、ＵＶ−Ｂ（波長２８０ｎｍより大きく、波長３２０ｎｍ以下）、ＵＶ−Ｃ（波長２８０ｎｍ以下）に分類される。
【００４９】
第１の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ペーストに半導体微粒子を添加する場合、半導体微粒子は、焼結体をボールミル等の粉砕機で粉砕して形成される。しかしながら、微粒子の状態によっては、着色する場合があり、光学フィルタの材料として使用できない場合がある。
【００５０】
例えば、図２（ａ）の例では、ＭｇＺｎＯバルクの焼結体をボールミルにて、粒径１μｍ程度に粗粉砕しているが、黄色に着色している。
【００５１】
さらに、図２（ａ）の状態から０．１μｍ程度に微粉砕した図２（ｂ）の例では、光の波長と同レベルか、それ以下の微粒子サイズにするため、微粉砕のときに湿式が用いるが、やはり黄色に着色している。一方、微粉砕された図２（ｂ）の状態から熱処理を行った後のＭｇＺｎＯの微粉末の状態を示す図２（ｃ）の例では、白色となる。
【００５２】
曲線Ｘ２では、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、微粒子が着色しているために、反射率が可視光領域において一様ではなく、紫外領域からの反射率の立ち上がりが緩やかとなっている。これに対して、曲線Ｘ１は、反射率が可視光領域において平坦又は一様であり、紫外領域からの反射率の立ち上がりが急峻となっている。ここで、可視光領域とは、一般的に約４００ｎｍ〜約８５０ｎｍ程度の波長範囲である。
【００５３】
第１の実施の形態に係る光学フィルタにおいては、紫外領域の光のみを吸収し、カットするために、直接遷移型半導体で吸収端が紫外領域にある半導体粒子を用い、粉砕された粉体（粉末）の状態で、可視光領域の波長範囲での反射率が平坦（一様）である。
【００５４】
（光学フィルタの製造方法）
第１の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法は、直接遷移型半導体の焼結体を粗粉砕する粗粉砕工程と、粗粉砕された直接遷移型半導体粒子を微粉砕する微粉砕工程と、微粉砕された直接遷移型半導体粒子を乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた直接遷移型半導体粒子をペースト状の物質に分散処理する分散処理工程とを有する。
【００５５】
また、乾燥工程と分散処理工程の間に、乾燥させた直接遷移型半導体粒子による粉体を熱処理する熱処理工程を有するようにしても良い。
【００５６】
また、直接遷移型半導体粒子はＭｇxＺｎ1-xＯ（０≦x＜１）を適用可能である。
【００５７】
また、熱処理工程における温度は５００℃〜９００℃の範囲とすることができる。
【００５８】
第１の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法のフローチャートは、図３に示すように表される。特に、ＭｇＺｎＯ半導体微粒子が添加されたペースト作製方法について説明する。
【００５９】
（ａ）第１工程Ｓ１では、乾式のＭｇＺｎＯ焼結体粗粉砕が行われる。まず、アルミナ製スタンパを用いて、例えば、約３０分かけて、ＭｇＺｎＯ焼結体の粗粉砕を行う。次に、アルミナ製自動乳鉢を用いて、例えば、約２時間かけて、ＭｇＺｎＯ焼結体を粉砕する。次に、遊星ボールミルを用いて、ＭｇＺｎＯ焼結体の微粉砕を行う。例えば、一つのアルミナポットにつきＭｇＺｎＯ粉末を、約４０．０ｇを入れ、径約１０ｍｍのアルミナボール（重量約１００ｇ）を用いて、約２５０ｒｐｍの回転数で、約３０分の粉砕を行い、径約５ｍｍのアルミナボール（重量約９０ｇ）を用いて、約２５０ｒｐｍの回転数で、約３０分の粉砕を行う。そして、ふるいにかけて分級し、約４５μｍサイズのＭｇＺｎＯ半導体粒子を回収する。この処理で得られたＭｇＺｎＯ微粉末のＳＥＭ観察像が図２（ａ）である。
【００６０】
（ｂ）第２工程Ｓ２では、湿式の焼結体微粉砕を行う。これには、湿式ビーズミルを用いた。精製水約２４５ｇに、上記第１工程の焼結体粗粉砕により得られたＭｇＺｎＯ粉末を約１０５ｇ（約３０ｗｔ％）を加え、粉砕メディアとして径約０．１ｍｍのＺｒＯ2のビーズを約４５６ｇ、充填量約８０％で添加して粉砕用溶液を生成する。運転条件は、例えば、周速約１２ｍ／ｓ、流量約０．１５Ｌ／ｍｉｎとした場合、運転時間により得られる粒子径が決定される。
【００６１】
ここで、焼結体微粉砕（湿式）におけるビーズミルの運転時間とメジアン粒子径との関係の一例は、図４に示すように表される。図４において、運転時間０のとき、最初の半導体粒子のメジアン径は１．５３μｍであり、運転時間を６０分にすれば、メジアン径０．１７μｍのＭｇＺｎＯの微粉末が含まれたスラリーが得られる。この処理で得られたスラリーのＳＥＭ観察像が図２（ｂ）である。
【００６２】
（ｃ）第３工程Ｓ３では、スラリーを乾燥させる。第２工程の湿式焼結体微粉砕で得られたスラリーをオーブンに入れ、温度約６０℃で約１日乾燥させる。このスラリーを乾燥させた場合でも、図２（ｂ）の場合と同様、着色されている状態である。このとき、粒子の凝集が強いときは、ボールミルで粗粉砕を行う。なお、スラリーはスプレードライ方式で乾燥させても良い。
【００６３】
（ｄ）次に、第４工程Ｓ４として、ＭｇＺｎＯ粉末の熱処理を行う。アルミナ製坩堝に第３工程で乾燥させたＭｇＺｎＯ粉末を入れて、温度約６００℃〜約８００℃で約１時間〜約１０時間オーブンで熱処理する。これにより、図２（ｃ）に示すように、ＭｇＺｎＯ粉末は脱色し、白いＭｇＺｎＯ粉末が得られる。この粉末熱処理の過程では、第３工程Ｓ３で乾燥させた半導体微粒子が凝集して２次粒子を形成する。このため、９００℃以上では、半導体微粒子が凝集して２次粒子の粒子径が大きくなりすぎてしまい、５００℃以下では白くならない。したがって、熱処理温度は、５００℃より大きく、９００℃より小さい範囲で行うことが望ましい。
【００６４】
（ｅ）次に、第５工程Ｓ５では、第４工程Ｓ４で熱処理を行って凝集された２次粒子をペースト中にダメージレスで分散させる。例えば、ペーストの主成分に、フッ素樹脂約８５ｇを用いる場合、第４工程Ｓ４で得られたＭｇＺｎＯ粉末とフッ素樹脂に希釈用フッ素系溶媒約１５ｇを混合してＭｇＺｎＯ粉末入りのフッ素樹脂ペーストを作製する。このときの粘度は、通常の範囲であり、例えば、約０．１ｍＰａｓ〜約５０００００ｍＰａｓである。
【００６５】
（光学フィルタ特性）
―透過特性―
上記のように、第１工程Ｓ１〜第５工程Ｓ５により作製したＭｇＺｎＯ微粒子が含まれたペーストより作製される光学フィルタの光学特性を確認した。
【００６６】
粒子径が光学フィルタ特性に及ぼす影響を調べるために以下の実験を行った。ガラスペーストとＺｎＯ（Ｘ＝０）粒子の比が１０：１（重量比）となるように作製した。ＺｎＯ粒子入りガラスペーストをガラス基板上に塗布して硬化させて光学フィルタを形成し、透過スペクトルを調べた。ＺｎＯ粒子は、１０００ｎｍ、２００ｎｍ、５０ｎｍの３種類の粒子径を用い、これらをそれぞれ添加したガラスペーストによる光学フィルタを作製して透過スペクトルを測定した。
【００６７】
第１の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、添加された半導体粒子の粒子径と光の透過率との関係は、図５に示すように表される。曲線Ｄ１・Ｄ２・Ｄ３は、粒子径５０ｎｍ・２００ｎｍ・１０００ｎｍに対応する。
【００６８】
Ｄ１〜Ｄ３のいずれの曲線も、紫外領域から波長約３８０ｎｍまでは、急峻に立ち上がり、その後の可視光領域では、透過率が平坦（一様）である。紫外領域においては、透過率は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係がり、粒子径が小さい方が紫外領域での吸収が大きい。一方、可視光領域の透過率を見ると、Ｄ３＜Ｄ２＜Ｄ１の関係があり、粒子径が小さい方が、可視光領域での透過率が高い。
【００６９】
特に、透過率の差は、Ｄ１又はＤ２とＤ３との間で大きい。したがって、可視光領域の最小波長を約４００ｎｍ、図５の例では、３８０ｎｍ程度を可視光領域の最小波長とすると、可視光領域の最小波長より小さい粒子径の半導体粒子を用いることで、紫外領域での吸収を大きく取り、可視光領域での光の透過率を大きくすることができる。この結果、光学フィルタの性能が向上している。
【００７０】
―受光感度特性―
紫外領域に異なる吸収端を有する直接遷移型半導体粒子を混合したペーストにより作製された光学フィルタを用いたフォトダイオードの光検出信号の差分信号ＰＳ１・ＰＳ２・ＰＳ３は、図６に示すように表される。縦軸は受光感度（任意単位）を、横軸は波長（ｎｍ）を示す。ＭｇＺｎＯ半導体粒子の光学フィルタを使ったフォトダイオード（ＰＤ）の光検出信号と、Ｇａ2Ｏ3半導体粒子を光学フィルタに使ったＰＤの光検出信号の差分信号を示すのがＰＳ２である。差分信号ＰＳ２の感度曲線により、ＵＶ−Ｂを検出することができる。
【００７１】
また、ＺｎＯ半導体粒子の光学フィルタを使ったＰＤの光検出信号と、ＭｇＺｎＯ半導体粒子を光学フィルタに使ったＰＤの光検出信号の差分信号を示すのがＰＳ３である。差分信号ＰＳ３の感度曲線により、ＵＶ−Ａを検出することができる。
【００７２】
また、ＺｎＯ半導体粒子の光学フィルタを使ったＰＤの光検出信号と、Ｇａ2Ｏ3半導体粒子を光学フィルタに使ったＰＤの光検出信号の差分信号を示すのがＰＳ１である。差分信号ＰＳ１の感度曲線により、ＵＶ−Ｃを検出することができる。
【００７３】
（光検出装置）
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置は、紫外領域における一定の第１波長範囲λの光を吸収する第１の光学フィルタを有する第１の光検出部と、紫外領域において第１波長範囲λを含む第２波長範囲λ１の光を吸収する第２の光学フィルタを有する第２の光検出部とを備える。ここで、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタは、紫外領域に吸収端を有する直接遷移型半導体粒子を含み、直接遷移型半導体粒子が粉体の状態における拡散反射スペクトルの反射率が可視光領域の波長範囲で平坦な特性を有する。さらに、第１の光検出部の信号と第２の光検出部の信号を用いて第１波長範囲λの光量を演算可能である。
【００７４】
また、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタは、それぞれ紫外領域及び可視光領域に吸収端がないペースト状材料と吸収端の異なる半導体粒子との混合物であっても良い。
【００７５】
また、第１の光検出部及び第２の光検出部は、光電変換により光の検出を行なっても良い。
【００７６】
また、第１の光学フィルタと同じ特性の第３の光学フィルタと、第１の光検出部とは異なる面積の光電変換領域とを有する第３の光検出部とを備え、第１の光検出部、第２の光検出部および第３の光検出部により、第１波長範囲λの光量を算出しても良い。
【００７７】
さらに、第１の光検出部と第３の光検出部とで第１波長範囲λを除く光の単位受光面積当たりの第１光検出信号Ｊ０を算出する第１の算出手段と、第２の光検出部の受光面積Ｓと第１光検出信号Ｊ０の積と第２の光検出部の光検出信号との差を求めて第１波長範囲λの光量を算出する第２の算出手段とを備えていても良い。
【００７８】
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の模式的断面構造は、図７に示すように表される。
【００７９】
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置は、図７に示すように、共通の支持基板４０を備える。支持基板４０は、例えばＳｉ基板を適用可能である。支持基板４０には、１つの光検出部に相当する受光素子１００、１つの光検出部に相当する受光素子２００が形成される。受光素子１００・２００は、図の上方から照射される光を検出する。ｐｎの極性は、図７中の表示と逆転していても良く、以下同様である。
【００８０】
受光素子１００では、ｐ型層２が層間絶縁膜１０を境界にして形成される。ｐ型層２の表層部には、平面視において、ｐ型層２の周縁から間隔を隔てた内方の領域に、その表面からｎ型不純物をドーピングして形成されたｎ型層３が埋設される。これにより、受光素子１００には、ｐ型層２とｎ型層３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ａが形成される。
【００８１】
ｐ型層２の表面及びｎ型層３の表面は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる透明な保護膜７で覆われる。また、ｐ型層２の側面は、層間絶縁膜１０により覆われる。層間絶縁膜１０は、保護膜７同様、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる透明な膜で構成される。保護膜７上には、アノード電極５、カソード電極６が形成される。アノード電極５は、保護膜７に形成された開口部を介して、ｐ型層２に接続され、カソード電極６は、保護膜７に形成された開口部を介して、ｎ型層３に接続される。これにより、ｐ型層２とｎ型層３のｐｎ接合領域での光電変換によって生じる光電流は、カソード電極６から光検出信号として出力される。また、ｐ型層２とｎ型層３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ａが形成される。
【００８２】
他方、受光素子２００では、支持基板１上のｐ型層１２の表層部には、平面視において、ｐ型層１２の周縁から間隔を隔てた内方の領域に、その表面からｎ型不純物をドーピングして形成されたｎ型層１３が埋設される。これにより、受光素子２００には、ｐ型層１２とｎ型層１３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ｂが形成される。
【００８３】
光電変換領域Ａにおけるｐｎ接合の深さと光電変換領域Ｂにおけるｐｎ接合の深さは、同じに作製されるが、異なる深さに形成しても良い。また、ｐｎ接合面の深さは、短波長側の光をできるだけ検出するために、あまり深い位置には形成しないことが望ましい。
【００８４】
ｐ型層１２の表面及びｎ型層１３の表面は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる透明な保護膜１７で覆われる。また、ｐ型層１２の側面は、層間絶縁膜１０により覆われる。保護膜１７上には、アノード電極１５、カソード電極１６が形成される。アノード電極１５は、保護膜１７に形成された開口部を介して、ｐ型層１２に接続され、カソード電極１６は、保護膜１７に形成された開口部を介して、ｎ型層１３に接続される。これにより、ｐ型層１２とｎ型層１３のｐｎ接合領域での光電変換によって生じる光電流は、カソード電極１６から光検出信号として出力される。
【００８５】
一方、カソード電極１６を覆うようにして、保護膜１７上に光学フィルタ１４が形成される。光学フィルタ１４は、紫外領域に吸収端を有する直接遷移型半導体粒子を含むペースト状物質を硬化して形成されており、紫外領域の光を吸収する光吸収層に相当する。一例として、光学フィルタ１４は、ガラスペーストにＺｎＯ粒子を混ぜて作製した光吸収層とすることができる。
【００８６】
また、保護膜７・１７については、紫外光だけでなく可視光から赤外光まで非常に高い透過率を有する透明な膜が望ましい。したがって、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4等の誘電体により構成することが望ましい。
【００８７】
また、受光面側に設けられた光学フィルタ１４は、ｐ型層１２とｎ型層１３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ｂの全体を覆う広さに形成され、光学フィルタ１４の面積は、光電変換領域Ｂの面積と同じか、あるいは光電変換領域Ｂの面積よりも大きく形成される。
【００８８】
以上のように、第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置は、半導体光電変換層をベースとした光電変換素子により構成することができる。ここで、半導体光電変換層とは、光を電流に変換する作用を持つ半導体層であり、例えば、ｐｎ接合やショットキー接合において空乏層を形成している半導体層が該当する。
【００８９】
Ｓｉフォトダイオードの場合、光電変換領域では、紫外光から、可視光、赤外光まで、幅広く吸収して光電流に変換する。したがって、第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置においては、受光素子１００の光検出信号から受光素子２００の光検出信号を引き算すると、紫外光全体（ＵＶ−Ａ）＋（ＵＶ−Ｂ）＋（ＵＶ−Ｃ）を検出することができる。
【００９０】
このとき、光学フィルタ１４を配置した受光素子２００では、干渉フリンジの問題は発生しない。光学フィルタ１４は、微粒子を分散させたペースト状物質を用いるため、光学フィルタ中に光散乱を発生させ、干渉フリンジを防止することができる。
【００９１】
一方、受光素子１００の受光面にも、光学フィルタを形成しても良い。この場合の光学フィルタは、ガラスペーストのみをｐ型Ｓｉ半導体２上にスクリーン印刷して、ＺｎＯ半導体粒子を含まないようにする。ガラスペーストからなる光学フィルタは、紫外光、可視光、赤外光等を透過させ、特定の波長の光吸収がない膜であり、ダミー層として用いることができる。また、この光学フィルタと光学フィルタ１４は両方ともに同じように作製、焼成して、透明度を同じにすることで、散乱による光の透過率の違いがないようにし、受光感度が異ならないようにする。但し、受光面積を調整することで、透過率の違いを補正しても良い。
【００９２】
―光検出装置の製造方法―
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の製造方法について説明する。既に良く知られた製造手法を用いて作製できるものであるため、製造手順の一例を簡単に説明する。
【００９３】
（ａ）まず、支持基板４０上にｐ型シリコン層２・１２を形成する。
【００９４】
（ｂ）次に、ｐ型シリコン層２・１２の表面（上面）を酸化させて、保護膜７・１７となる酸化被膜（ＳｉＯ2）を形成する。
【００９５】
（ｃ）次に、この酸化被膜（ＳｉＯ2）に穴を開けてイオン注入法等により、ｎ型不純物を注入してｎ型層３・１３を作製する。
【００９６】
（ｄ）上記酸化被膜（ＳｉＯ2）に形成された穴の領域は、アノード電極５・１５、カソード電極６・１６の各電極が接触するｐ型層及びｎ型層の領域となるので、イオン注入法等により接触抵抗が低減するようにコンタクト領域（図示省略）を形成する。
【００９７】
（ｅ）その後、ｐ型シリコン層２・１２の中央部分や外側部分を酸化させて層間絶縁膜１０となる酸化被膜（ＳｉＯ2）を作製する。
【００９８】
（ｆ）次に、アノード電極５・１５、カソード電極６・１６をスパッタ法又は蒸着法により形成する。
【００９９】
（ｇ）次に、光学フィルタ１４を形成する。光学フィルタ１４は、図３の工程Ｓ１〜Ｓ５にしたがって、ＺｎＯ粉末入りのガラスペーストを作製した後、ｐ型Ｓｉ半導体１２上にスクリーン印刷して形成する。光学フィルタの形成方法には、上記スクリーン印刷の他に、スピンコート法、ディップ法等により形成することもできる。
【０１００】
光学フィルタの作製に際して、特に、ペースト状物質の熱膨張係数が、光学フィルタ１４が積層される半導体又は基板の熱膨張係数と近いと、剥がれにくくなるので好ましい。
【０１０１】
また、光学フィルタ１４の膜厚は、特に限定されるものではないが、光学フィルタ１４が積層される半導体又は基板の熱膨張係数との差が大きい場合は、０．１〜１０μｍ程度に形成することが望ましい。
【０１０２】
（ｈ）最後にアノード電極５・１５、カソード電極６・１６に対して配線などを行う。
【０１０３】
次に、第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した別の光検出装置の模式的断面構造は、図８に示すように表される。
【０１０４】
図８においては、図７の構成に、受光素子２００と同様な構成の受光素子３００・５００が加えられて４つの受光素子により構成される。ただし、受光素子３００・５００の光学フィルタ２４・４４は、受光素子２００の光学フィルタ１４とは、光の吸収波長範囲が異なる。
【０１０５】
光検出部としての受光素子３００について、簡単に説明すると、支持基板４０には、ｐ型層２２が層間絶縁膜１０を境界にして形成される。ｐ型層２２の表層部には、ｐ型層２２の周縁から間隔を隔てた内方の領域に、その表面からｎ型不純物をドーピングすることによって形成されたｎ型層２３が埋設される。これにより、受光素子３００には、ｐ型層２２とｎ型層２３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ｃが形成される。この光電変換領域Ｃで光を電流に変換して出力する。
【０１０６】
ｐ型層２２の表面及びｎ型層２３の表面は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる透明な保護膜２７で覆われている。また、ｐ型層２２の側面は、層間絶縁膜１０により覆われる。保護膜２７上には、アノード電極２５、カソード電極２６が形成される。アノード電極２５は、保護膜２７に形成された開口部を介して、ｐ型層２２に接続される。カソード電極２６は、保護膜２７に形成された開口部を介して、ｎ型層２３に接続される。これにより、ｐ型層２２とｎ型層２３のｐｎ接合領域での光電変換によって生じる光電流は、カソード電極２６から光検出信号として出力される。また、カソード電極２６を覆うようにして、保護膜３７上に光学フィルタ２４が形成される。
【０１０７】
光学フィルタ２４は、紫外領域に吸収端を有する半導体粒子を含むペースト状物質を硬化させて形成されており、紫外領域の光を吸収する光吸収層に相当する。
【０１０８】
光検出部としての受光素子５００について、簡単に説明すると、支持基板４０には、ｐ型層４２が層間絶縁膜１０を境界にして形成される。ｐ型層４２の表層部には、ｐ型層４２の周縁から間隔を隔てた内方の領域に、その表面からｎ型不純物をドーピングして形成されたｎ型層４３が埋設される。これにより、受光素子５００には、ｐ型層４２とｎ型層４３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ｅが形成される。この光電変換領域Ｄで光を電流に変換して出力する。
【０１０９】
ｐ型層４２の表面及びｎ型層４３の表面は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる透明な保護膜４７で覆われる。また、ｐ型層４２の側面は、層間絶縁膜１０により覆われる。保護膜４７上には、アノード電極４５、カソード電極４６が形成される。アノード電極４５は、保護膜４７に形成された開口部を介して、ｐ型層４２に接続され、カソード電極４６は、保護膜４７に形成された開口部を介して、ｎ型層４３に接続される。これにより、ｐ型層４２とｎ型層４３のｐｎ接合領域での光電変換によって生じる光電流は、カソード電極４６から光検出信号として出力される。また、カソード電極４６を覆うようにして、保護膜４７上に光学フィルタ４４が形成される。
【０１１０】
光学フィルタ４４は、紫外領域に吸収端を有する半導体粒子を含むペースト状物質を硬化させて形成されており、紫外領域の光を吸収する光吸収層に相当する。
【０１１１】
なお、受光素子１００の受光面に、ダミー層として、非晶性フッ素樹脂（アモルファスフルオロポリマー）のみによるペーストを硬化させて形成した光学フィルタを配置しても良い。
【０１１２】
ここで、光学フィルタ１４・２４・４４は、例えば、以下のように構成することができる。光学フィルタ１４は、例えば、Ｍｇ0.5Ｚｎ0.5Ｏ粒子又はＧａ2Ｏ3粒子が含まれた非晶性フッ素樹脂のペーストを硬化させて形成する。光学フィルタ２４は、例えば、Ｍｇ0.3Ｚｎ0.7Ｏ粒子が含まれた非晶性フッ素樹脂のペーストを硬化させて形成する。光学フィルタ４４は、例えば、ＺｎＯ粒子が含まれた非晶性フッ素樹脂のペーストを硬化させて形成する。
【０１１３】
これにより、光学フィルタ１４はＵＶ−Ｃを、光学フィルタ２４はＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃ（３２０ｎｍ以下）を、光学フィルタ４４はＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃを吸収することができる。
【０１１４】
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用したさらに別の光検出装置の模式的断面構造は、図９に示すように表される。
【０１１５】
図９においては、図７の構成に加えて、受光素子１００と同構成であるが、受光素子１００とは受光面積を異なる受光素子４００を備える。光検出部としての受光素子４００について、簡単に説明すると、支持基板４０には、ｐ型層３２が層間絶縁膜１０を境界にして形成される。
【０１１６】
ｐ型層３２の表層部には、ｐ型層３２の周縁から間隔を隔てた内方の領域に、その表面からｎ型不純物をドーピングして形成されたｎ型層３３が埋設される。これにより、受光素子４００には、ｐ型層３２とｎ型層３３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ｄが形成される。この光電変換領域Ｅで光を電流に変換して出力する。
【０１１７】
ｐ型層３２の表面及びｎ型層３３の表面は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる透明な保護膜３７で覆われる。また、ｐ型層３２の側面は、層間絶縁膜１０により覆われる。保護膜３７上には、アノード電極３５、カソード電極３６が形成される。アノード電極３５は、保護膜３７に形成された開口部を介して、ｐ型層３２に接続され、カソード電極３６は、保護膜３７に形成された開口部を介して、ｎ型層３３に接続される。これにより、ｐ型層３２とｎ型層３３のｐｎ接合領域での光電変換によって生じる光電流は、カソード電極３６から光検出信号として出力される。また、カソード電極３６を覆うようにして、保護膜３７上に光学フィルタ３４が形成される。
【０１１８】
光学フィルタ３４は、紫外領域に吸収端を有する半導体粒子を含むペースト状物質を硬化させて形成されており、紫外領域の光を吸収する光吸収層に相当する。一例として、光学フィルタ３４は、例えば、フッ素樹脂にＺｎＯ粒子を混ぜて作製した光吸収層とすることができる。
【０１１９】
また、受光素子４００の受光面に配置された光学フィルタ３４は、受光素子２００の光学フィルタ１４と同じ材料（ＺｎＯ粒子入りフッ素樹脂）で構成されており、紫外領域の一定の波長範囲λ（下限波長λＬ〜上限波長λＵの範囲）の光を吸収する光吸収層で構成される。したがって、光学フィルタ１４も、同様に、波長範囲λ（下限波長λＬ〜上限波長λＵの範囲）の光を吸収する光吸収層で構成される。
【０１２０】
光学フィルタ３４は、ｐ型層３２とｎ型層３３とのｐｎ接合からなる光電変換領域Ｅの全体を覆う広さに形成されており、光学フィルタ３４の面積は、光電変換領域Ｅの面積と同じか、あるいは光電変換領域Ｅの面積よりも大きく形成される。ここで、受光素子１００の光電変換領域Ａの広さ（面積）と受光素子４００の光電変換領域Ｅの広さ（面積）は異なるように形成される。
【０１２１】
受光素子２００の光電変換領域Ｂの面積（受光面積）をＳ１、受光素子４００の光電変換領域Ｅの面積（受光面積）をＳ４とする。受光面積は、ｐｎ接合面の面積となる。受光素子２００と受光素子４００との差分信号より、紫外光〜赤外光までの波長範囲から波長範囲λを除いた波長範囲λ０の検出信号を計測することができる。
【０１２２】
受光素子２００と受光素子４００は、それぞれ光学フィルタ１４・３４により波長範囲λ０の光はカットされている。したがって、受光素子２００と受光素子４００の検出光電流の差（Ｉ１−Ｉ４）は、紫外光〜赤外光の波長範囲から波長範囲λを除いた波長範囲λ０の光に基づくものである。
【０１２３】
波長範囲λ０の光が受光面積Ｓ１の単位面積あたりに入射した場合の励起される光電流をＪ０とすると、受光素子４００における受光面積Ｓ４についても同様にＪ０となり、以下の（１）式が成立する。すなわち、
（Ｉ１−Ｉ４）＝（Ｓ１−Ｓ４）×Ｊ０                                          （１）
（１）式において、（Ｉ１−Ｉ４）の値は測定と計算によって求めることができ、（Ｓ１−Ｓ４）の値も設計により決まる値であるから、Ｊ０の値は容易に求められる。
【０１２４】
Ｊ０の値が算出されると、紫外光〜赤外光の範囲で吸収域を持たない受光素子１００の受光面積をＳ２とし、受光面積Ｓ２の単位面積あたりで励起される光電流をＪ２とすると、Ｊ２の値は紫外光〜可視光〜赤外光の範囲に至るまでの光を検出した結果であることから、受光素子２００の光電流量（Ｊ２×Ｓ２）から（Ｊ０×Ｓ２）を引き算すれば、その差が波長範囲λ０の光電流量を表わすことになる。すなわち、波長範囲λ０の光電流量は、以下の（２）式で表される。すなわち、
波長範囲λ０の光電流量＝｛（Ｊ２×Ｓ２）−（Ｊ０×Ｓ２）｝
（２）
ここで、受光面積Ｓ２は、受光面積Ｓ１と同じであっても良い。ただし、差分演算における数値有効数字の桁落ちをできるだけ防ぐことが望ましい。このため、受光素子１００・２００・４００について、波長範囲λの光吸収を行なう光学フィルタを備え、かつ受光面積が異なる受光素子の組み合わせを複数用意し、それぞれの組み合わせに対して、全体の平均値と偏差を計算して、最終的な波長範囲λ０の光量を算出しても良い。
【０１２５】
（分光感度特性）
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置（図８）において、受光素子１００（ＰＤ１１）・２００（ＰＤ１２）・３００（ＰＤ１３）・５００（ＰＤ１４）の波長範囲２００ｎｍ〜１２００ｎｍにおける分光感度特性は、図１０に示すように表される。横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は受光感度（任意単位）を示す。受光素子１００は、紫外光〜赤外光までを光電変換するため、ＰＤ１１の感度曲線は、２００〜１２００ｎｍにかけて、感度を有している。一方、受光素子２００の光学フィルタ１４は、ＵＶ−Ｃの波長を吸収するため、ＰＤ１２の感度曲線は、ＵＶ−Ｃの波長に対しては感度がない曲線となっている。
【０１２６】
他方、受光素子３００の光学フィルタ２４は、ＵＶ−ＢとＵＶ−Ｃの波長を吸収するため、ＰＤ１３の感度曲線は、ＵＶ−ＢとＵＶ−Ｃの波長に対しては感度がない曲線となっている。
【０１２７】
また、受光素子５００の光学フィルタ４４は、紫外光全体を吸収するため、ＰＤ１４の感度曲線は、ほぼ紫外光全体に対しては感度がない曲線となっている。
【０１２８】
（差分信号特性）
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置（図８）において、受光素子１００（ＰＤ１１）・２００（ＰＤ１２）・３００（ＰＤ１３）・５００（ＰＤ１４）の分光感度特性（図１０）に基づいて計算された差分信号特性であって、図１０のＰＤ１１の曲線からＰＤ１２〜ＰＤ１４をそれぞれ引き算した差分信号Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３を示す図は、図１１に示すように表される。横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は差分信号（任意単位）を示す。また、図１２は、図１１の波長範囲２００ｎｍ〜５００ｎｍにおける拡大図を示す。
【０１２９】
図１１および図１２に示すように、受光素子１００と受光素子２００との受光感度曲線の差を取ることにより、ＵＶ−Ｃの差分信号Ｐ３を求めることができる。すなわち、Ｐ３＝（ＰＤ１１−ＰＤ１２）である。
【０１３０】
また、受光素子１００と受光素子３００との受光感度曲線の差を取ることにより、ＵＶ−ＢとＵＶ−Ｃの差分信号Ｐ２を求めることができる。すなわち、Ｐ２＝（ＰＤ１１−ＰＤ１３）である。
【０１３１】
また、受光素子１００と受光素子５００との受光感度曲線の差を取ることにより、ＵＶ−ＡとＵＶ−ＢとＵＶ−Ｃの差分信号Ｐ１を求めることができる。すなわち、Ｐ１＝（ＰＤ１１−ＰＤ１４）である。
【０１３２】
なお、ＵＶ−Ａ＋ＵＶ−Ｂの感度は、（ＰＤ１２−ＰＤ１４）により求めることができる。すなわち、受光素子２００の感度曲線から受光素子４００の感度曲線を引けば良い。
【０１３３】
（ＵＶ−Ａ，ＵＶ−Ｂ，ＵＶ−Ｃの各領域の感度曲線）
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置（図８）において、図１１・図１２の３つの差分信号Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３から（ＵＶ−Ａ）・（ＵＶ−Ｂ）・（ＵＶ−Ｃ）の各領域の感度曲線Ｐ４・Ｐ５・Ｐ６を求めた結果は、図１３に示すように表される。また、図１３の波長範囲２００ｎｍ〜５００ｎｍにおける拡大図は、図１４に示すように表される。
【０１３４】
図１１・図１２において、差分信号Ｐ３は、ＵＶ−Ｃの感度のみを表わしている。このため、Ｐ３＝Ｐ４とした。すなわち、Ｐ４＝（ＰＤ１１−ＰＤ１２）である。したがって、受光素子１００の感度曲線から受光素子２００の感度曲線を引けば良い。
【０１３５】
ＵＶ−Ｂの感度のみを求めるためには、Ｐ２とＰ３との差を取れば良い。すなわち、ＵＶ−Ｂの感度曲線Ｐ５＝（Ｐ２−Ｐ３）＝（ＰＤ１２−ＰＤ１３）である。したがって、直接的には、受光素子２００の感度曲線から受光素子３００の感度曲線を引けば良い。
【０１３６】
また、ＵＶ−Ａの感度のみを求めるためには、Ｐ１とＰ２との差を取れば良い。すなわち、ＵＶ−Ａの感度曲線Ｐ６＝（Ｐ１−Ｐ２）＝（ＰＤ１３−ＰＤ１４）である。したがって、直接的には、受光素子３００の感度曲線から受光素子５００の感度曲線を引けば良い。
【０１３７】
以上のように、４つの受光素子のうち、２つの受光素子を組み合わせて、その感度曲線の差分を取ることにより、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃの各領域の感度を別個に検出することができる。また、上述したように、（ＵＶ−Ａ）＋（ＵＶ−Ｂ）の感度、ＵＶ−Ａの感度、ＵＶ−Ｂの感度のそれぞれを求めるだけの場合は、受光素子１００は必要ではなく、第１の実施の形態に係る光検出装置（図８）を、受光素子２００・３００・５００の３個だけで構成することができる。
【０１３８】
また、第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置（図８）において、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃの各領域の感度を別個に検出できるように、光学フィルタ１４・２４・４４をそれぞれ受光素子２００・３００・５００に配置したが、この構成に限定されるものではなく、他の半導体粒子を含むようにペースト状物質を形成しても良い。例えば、ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＭｇＳｅ、ＳｎＯ2、β−Ｇａ2Ｏ3、ｈＢＮ、ｃＡｌＮ等の紫外領域に吸収端を有する半導体粒子を用いることができる。
【０１３９】
（光学フィルタに適用可能な半導体粒子の種類と吸収端波長）
第１の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置（図８）において、光学フィルタ１４・２４・４４に適用可能な半導体粒子の種類と吸収端波長（ｎｍ）を示す図は、図１５に示すように表される。図１５において、横軸は、光学フィルタに添加される半導体の元素、又は化合物を、縦軸は吸収端波長、すなわちバンドギャップ相当波長（ｎｍ）を示す。
【０１４０】
例えば、紫外領域を波長４００ｎｍ以下とするならば、ＳｉＣから右側に記載された半導体が対象となる。
【０１４１】
以上のように、光学フィルタに適用可能な半導体粒子としては、既に説明したＭｇxＺｎ1-xＯ（０≦x＜１）に加え、ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＭｇＳｅ、ＳｎＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ｈＢＮ、ｃＡｌＮなどを挙げることができる。
【０１４２】
図１５から明らかなように、Ｇａ2Ｏ3は、ＵＶ−Ｃ（波長２８０ｎｍ以下）以下の波長を吸収する。ＺｎＯは紫外光全体（ＵＶ−Ａ＋ＵＶ−Ｂ＋ＵＶ−Ｃ：４００ｎｍ以下）を吸収する。
【０１４３】
また、ＭｇxＺｎ1-xＯ（０≦x＜１）は、Ｍｇの含有率Ｘが大きくなるほど、吸収端波長が紫外光領域内の短波長側に移動する。したがって、ＭｇxＺｎ1-xＯのＭｇの含有率xを変化させて、光学フィルタの吸収波長領域を変化させることができる。
【０１４４】
ここで、ＭｇxＺｎ1-xＯのＭｇ含有率Ｘが、０≦x＜０．３の場合はＵＶ−Ａの領域に吸収端が、０．３≦x＜０．５の場合はＵＶ−Ｂの領域に吸収端が、０．５≦x＜１の場合はＵＶ−Ｃの領域に吸収端が存在する。
【０１４５】
ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＭｇＳｅ、ＳｎＯ2、Ｇａ2Ｏ3、ｈＢＮ、ｃＡｌＮの半導体を所望の粒子径にするには、図３と同様に、工程Ｓ１〜Ｓ３・Ｓ５の各工程を実施する。ＭｇxＺｎ1-xＯと異なり、工程Ｓ４の粉末熱処理工程は必ずしも必要ではない。すなわち、スラリー乾燥（Ｓ３）の工程が終了した段階で、着色はなく、白い微粒子粉末が得られるため、これをペーストに分散処理させる（Ｓ５）。これにより、紫外光のみを十分に吸収してカットし、可視光領域に対しては一様に透明である光学フィルタを作製可能である。
【０１４６】
例えば、ＺｎＯの半導体粒子が含まれたペーストによる光学フィルタとＧａ2Ｏ3の半導体粒子が含まれたペーストによる光学フィルタを用いてセンサをそれぞれ形成すれば、差分により、図１５の吸収端波長の差Ｈ１に相当する波長領域の紫外光を検出する光検出装置を構成可能である。
【０１４７】
第１の実施の形態によれば、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０１４８】
［第２の実施の形態］
（光学フィルタ）
第２の実施の形態に係る光学フィルタの光透過率特性は、図１６（ａ）に示すように表され、第２の実施の形態に係る光学フィルタ中の凝集粒子数と半導体粒子濃度との関係は、図１６（ｂ）に示すように表される。図１６（ａ）は、ポリエステル樹脂のペーストにＺｎＯ粒子を添加したフィルタ層の光透過率特性に対応し、図１６（ｂ）は、ＺｎＯの凝集粒子数と半導体粒子濃度との関係を示す。ＺｎＯ粒子の粒子径は５０ｎｍとした。図１６（ａ）において、縦軸は正規化された光透過率を、横軸は波長（ｎｍ）を示す。ここで、ポリエステル樹脂のペーストにＺｎＯ粒子を添加した後、ダメージレス分散処理を行った曲線がＺ１であり、分散処理を行っていない曲線がＺ０である。ここで、ダメージレス分散処理とは、粒子表面を壊す、傷付けることなく分散する処理方法である。
【０１４９】
一方、図１６（ｂ）には、ＺｎＯの凝集粒子数とＺｎＯ濃度との関係が示されているが、ＺＧ１、ＺＧ２が分散処理無しの場合を示す。また、ＺＧ１１、ＺＧ２２が分散処理有りの場合を示す。図１６（ｂ）からわかるように、ＺｎＯ濃度を３ｗｔ％から６ｗｔ％に変化させた場合でも、ＺｎＯの凝集粒子数に大きな変化はなく、ほぼ一定である。これは、分散処理を行った場合でも、分散処理を行わなかった場合でも同様である。
【０１５０】
第２の実施の形態に係る光学フィルタは、硬化温度４００℃以下かつ親水性を有する透光性の樹脂と、樹脂に分散され、特定の波長範囲の光を吸収する半導体粒子とを備える。
【０１５１】
ここで、樹脂は、接触角が７０度以下を有することが望ましい。
【０１５２】
また、半導体粒子の粒子径は１００ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１５３】
また、半導体粒子のレイリー散乱の凝集粒子数は１００以下であることが望ましい。
【０１５４】
また、半導体粒子の粒子濃度は３０ｗｔ％以下であることが望ましい。
【０１５５】
また、光学フィルタの膜厚は１０μｍ以下であっても良い。
【０１５６】
また、樹脂は、ポリエステル樹脂で形成可能である。
【０１５７】
第２の実施の形態に係る光学フィルタは、ペースト状の物質を硬化させて形成される。ここで、ペースト状の物質として、紫外光から赤外光まで幅広く光を透過させる材料を用いる。例えば、ガラスペースト、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、透明レジスト等の透明樹脂を適用可能である。
【０１５８】
ここで、ペーストには、対象とする波長域（波長約３００ｎｍ〜約１２００ｎｍ）での光透過率が高い材料を用いることが、光センサの感度向上につながり、望ましい。すなわち、検出したい波長範囲を含み、この波長範囲よりも広い波長領域で光透過率が高い材料を用いることが望ましい。
【０１５９】
また、光センサ上に光学フィルタを配置した構成の光センサを形成する場合、量産工程におけるリフロー時には、温度約２８０℃で１分間程度、加熱される。したがって、ペースト材料は温度約２８０℃の温度で安定性を有していることが必要である。
【０１６０】
また、ペースト材料の硬化温度が、光センサを構成するＩＣの耐熱上限温度約４００℃以下であることが必要である。例えば、光センサを構成するＩＣに良く用いられるシリコン等は、耐熱上限温度が約４００℃である。
【０１６１】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいては、ペースト中に光吸収作用を持つ半導体粒子を均一分散させるために、半導体粒子と親媒性の高いペーストを有することが好ましい。しかし、金属酸化物の多くがフッ素系溶媒に対して親媒性が低く、フッ素系ペースト中で凝集してしまう。例えば、紫外光センサにおいては表面が親水性のＺｎＯ粒子、Ｇａ2Ｏ3粒子等を用いるが、フッ素樹脂中に均一分散するに適した分散剤が必要である。分散剤を使えば、均一分散させることができるが、分散度の再現性の点では、分散剤を用いなければ均一分散できない樹脂は量産工程に適していない。
【０１６２】
（レイリー散乱）
ペースト中に光吸収作用を持つ半導体粒子を均一分散させることが望ましい理由は、以下の通りである。ペースト中に添加する半導体粒子の粒子径は、対象とする波長領域約３００ｎｍ〜約１２００ｎｍよりも十分小さいため、レイリー散乱が発生する。
【０１６３】
一般的に、散乱係数の波長と散乱粒子の大きさに関わるパラメータとしてサイズα＝（πＤ／λ）が知られている。ここで、Ｄは粒子直径、λは光の波長である。
【０１６４】
α≪１のときレイリー散乱、αが１に近いときミー散乱、α≫１のとき幾何学近似で表現できる。
【０１６５】
―レイリー散乱におけるサイズαをパラメータとする波長と粒子径との関係―
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、レイリー散乱におけるサイズαをパラメータとする波長と粒子径との関係は、図１７に示すように表される。
【０１６６】
一例として、紫外光を吸収するＺｎＯ粒子で、粒子径５０ｎｍのものを用いた場合、波長領域約４００ｎｍ〜約１２００ｎｍよりも十分小さいため、レイリー散乱が発生する。図１７では、波長約４００ｎｍ以上においてレイリー散乱におけるサイズαが０．４以下の範囲に相当する。
【０１６７】
―レイリー散乱の散乱係数ｋS―
また、レイリー散乱の散乱係数ｋSは、次の（３）式に示すように表される。
【０１６８】
ｋs＝（２π5ｎ／３）×（（Ｒ2−１）／（Ｒ2＋２））×（ｄ6／λ4）                  （３）
ここで、ｎは粒子数、Ｒは反射係数、ｄは粒子径、λは波長である。
【０１６９】
（３）式から明らかなように、レイリー散乱では、散乱係数ｋＳ（散乱光強度）は波長の４乗に反比例して小さくなる。すなわち、波長が短くなると、波長の４乗に比例して散乱光強度は大きくなり、光の透過率は小さくなる。光透過率の低下は光センサの検出感度の低下を招く。
【０１７０】
さらに、ペースト中に添加した半導体粒子は、凝集して２次粒子を形成する。例えば、１次粒子がｃ個凝集した２次粒子が形成されると、レイリー散乱の散乱係数ｋS2は、次の（４）式に示すように表される。
【０１７１】
ｋS2＝ｃ2×（２π5ｎ／３ｃ）×（（Ｒ2−１）／（Ｒ2＋２））×（ｄ6／λ4）＝（２π5ｃｎ／３）×（（Ｒ2−１）／（Ｒ2＋２））×（ｄ6／λ4）                                （４）
（４）式から明らかなように、１次粒子と２次粒子を含む散乱光強度は、１次粒子の散乱光強度のｃ倍となる。このため、２次粒子を構成する１次粒子数が増えると、さらに光透過率が低下して、ますます光センサの感度が低下して光を検出しにくくなる。
【０１７２】
以上のような理由から、第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいては、ペースト中に光吸収作用を持つ半導体粒子を均一分散させることが望ましい。
【０１７３】
ここで、レイリー散乱に関する波長の４乗に反比例して散乱係数が小さくなるという作用は、粒子径５０ｎｍの半導体粒子だけでなく、厳密でないにしても約１００ｎｍ〜約２００ｎｍの粒径の半導体粒子においても適用可能である。
【０１７４】
ペースト中に光吸収作用を持つ半導体粒子を均一分散させるために、溶媒としてのペーストには、親水性の高い樹脂を用いることが望ましい。ポリエステル樹脂は親水性が高い。また、ポリエステル樹脂を溶かす溶媒には、シクロヘキサノン（Ｃ6Ｈ10Ｏ）が適用可能であるが、沸点が１５５℃と低く揮発性も高い。
【０１７５】
ポリエステル樹脂を溶かす溶媒には、１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（Ｃ5Ｈ9ＮＯ：沸点２０２℃）の方が揮発性が低く、粘度変化を小さく抑えられるので好ましい。
【０１７６】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、レイリー散乱を仮定して描かれたフィティングカーブは、図１８に示すように表される。図１８においては、ＺｎＯ粒子分散ポリエステル樹脂について、ダメージレス分散処理を行った場合と分散処理を行わない場合との比較が示されている。また、ＺｎＯ粒子の濃度は６ｗｔ％とした。
【０１７７】
図１８において、曲線Ｄ１がダメージレス分散処理を行った場合の特性、曲線Ｄ０が分散処理を行わなかった場合の特性を示す。また、凝集粒子数はダメージレス分散処理を行わなかった場合には３１個となったのに対し、ダメージレス分散処理を行った後には１７個となった。この凝集粒子数ｃを考慮して上記（４）式よりレイリー散乱を仮定して曲線Ｄ０・Ｄ１の各場合についてフィッティングカーブを求めたのが破線で示された曲線Ｆ２・Ｆ１である。なお、上記のフィッティングカーブは、図１６（ａ）においても破線で示されている。
【０１７８】
（比較例）
比較例に係る光学フィルタの光透過率特性（ＦＳ３は、ダメージレス分散処理を行った場合、ＦＳ１・ＦＳ２・ＦＳ４は分散処理無しの場合）は、図１９（ａ）に示すように表され、比較例に係る光学フィルタにおいて、フッ素樹脂中のＺｎＯ粒子の凝集粒子数とＺｎＯ粒子の濃度との関係（ＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３が分散処理無しの場合、ＦＧ１１が分散処理有りの場合）は、図１９（ｂ）に示すように表される。
【０１７９】
図１９（ａ）には、フッ素樹脂のペーストにＺｎＯ粒子を添加したフィルタ層の光透過率と波長との関係が示されている。ここで、ＺｎＯ粒子の粒子径は５０ｎｍとした。また、曲線ＦＳ３は、フッ素樹脂のペーストにＺｎＯ粒子を添加した後、ダメージレス分散処理を行った特性であり、曲線ＦＳ１・ＦＳ２・ＦＳ４は分散処理を行っていない特性である。また、破線は、フィッティングカーブを示す。
【０１８０】
他方、図１９（ｂ）には、フッ素樹脂のペーストにＺｎＯ粒子を添加したフィルタ層のＺｎＯの凝集粒子数とＺｎＯ濃度（ｗｔ％）との関係が示されている。ＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３が分散処理無しの場合、ＦＧ１１が分散処理有りの場合を示す。
【０１８１】
ここで、図１９（ｂ）のＦＧ１：ＺｎＯ濃度（１ｗｔ％）のときの特性が図１９（ａ）の曲線ＦＳ１に対応する。また、図１９（ｂ）のＦＧ２：ＺｎＯ濃度（３ｗｔ％）のときの特性が図１９（ａ）の曲線ＦＳ２である。また、図１９（ｂ）のＦＧ１１：ＺｎＯ濃度（６ｗｔ％）のときの特性が図１９（ａ）の曲線ＦＳ３に対応する。また、図１９（ｂ）のＦＧ３：ＺｎＯ濃度（１０ｗｔ％）のときの特性が図１９（ａ）の曲線ＦＳ４に対応する。
【０１８２】
図１９（ｂ）から明らかなように、ＦＧ１：ＺｎＯ濃度（１ｗｔ％）のとき凝集粒子数約１８０、ＦＧ２：ＺｎＯ濃度（３ｗｔ％）のとき凝集粒子数約９０、ＦＧ３：ＺｎＯ濃度（１０ｗｔ％）のとき凝集粒子数約１１０となっており、図１６（ｂ）と比較して凝集粒子数が大きい。これは、ダメージレス分散処理を行ったＦＧ１１：ＺｎＯ濃度（６ｗｔ％）のときの特性も同様に凝集粒子数が大きい。さらに、ＦＧ１〜ＦＧ３を見てもわかるように、ＺｎＯ粒子濃度を変化させた場合、凝集粒子数に大きなバラツキがある。このため、図１９（ａ）の曲線ＦＳ１・ＦＳ２・ＦＳ４の各透過率に見られるように、可視光領域での透過率が大きく変動し、また、紫外領域においても透過率が大きく変動する。
【０１８３】
上記（３）式のレイリー散乱の散乱係数ｋSからわかるように、粒子濃度が変化すると粒子数ｎが変化し、粒子数ｎに比例して散乱光強度も変化する。粒子濃度を大きくすると、光透過率が低下する。ところが、一般的には、粒子濃度を変化させたときに、２次粒子を構成する１次粒子数（凝集粒子数ｃ）が変化する。このため、（４）式の散乱係数ｋS2が変化して光透過率等の光学特性の制御が困難になる。
【０１８４】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＡｌ2Ｏ3粒子の場合の光透過率特性（Ａ１、Ａ２、Ａ３のいずれも分散処理無しの場合）は、図２０（ａ）に示すように表され、ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＡｌ2Ｏ3粒子の場合の凝集粒子数とＡｌ2Ｏ3濃度の関係（ＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ３が分散処理無しの場合、ＡＧ１１が分散処理有りの場合）は、図２０（ｂ）に示すように表される。ここで、Ａｌ２Ｏ３粒子の粒子径は５０ｎｍとした。また、ＡＧ１：Ａｌ2Ｏ3濃度（３ｗｔ％）のときの特性が図２０（ａ）の曲線Ａ３に対応し、ＡＧ２：Ａｌ2Ｏ3濃度（１０ｗｔ％）のときの特性が曲線Ａ２に対応し、ＡＧ３：Ａｌ2Ｏ3濃度（２０ｗｔ％）のときの特性が曲線Ａ１に対応する。
【０１８５】
また、ポリエステル樹脂中では、Ａｌ2Ｏ3の粒子濃度を変えても、凝集粒子数は５の近辺に留まっている。このように、Ａｌ2Ｏ3においても、粒子濃度を変えても凝集粒子数は変わらないことがわかる。
【０１８６】
また、第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＳｎＯ2粒子の場合の光透過率特性（分散処理有りの場合）は、図２０（ｃ）に示すように表され、ポリエステル樹脂中に分散した半導体粒子がＳｎＯ2粒子の場合の凝集粒子数とＳｎＯ2濃度の関係（分散処理有りの場合）は、図２０（ｄ）に示すように表される。ＳｎＯ2粒子の粒子径は５０ｎｍとした。図２０（ｂ）には、ＳｎＯ2の凝集粒子数とＳｎＯ2濃度（ｗｔ％）との関係が示されているが、やはり凝集粒子数の数値は小さいことがわかる。
【０１８７】
ポリエステル樹脂にＺｎＯ粒子以外の半導体粒子としてＡｌ2Ｏ3粒子・ＳｎＯ2粒子を添加した場合でも、粒子濃度により凝集粒子数がほとんど変わらないことが明らかである。
【０１８８】
このように、親水性を有する樹脂材料に半導体粒子を分散させた膜では、分散処理した場合も分散処理していない場合も共に、半導体粒子濃度の変化によって、凝集粒子数は、ほとんど変化しないことがわかる。
【０１８９】
したがって、上記ポリエステル樹脂中では、一般的に半導体粒子濃度を変えることにより、散乱係数を制御することができる。これにより、光の透過率を制御することができる。
【０１９０】
（接触角）
一般的に、水滴接触角度と物理的特性との対応関係は、図２１に示すように表される。水滴接触角が０度〜１０度のとき超親水性、１０度〜７０度のとき親水性、７０度〜１１０度のとき撥水性、１１０度〜１８０度のとき超撥水性となる。
【０１９１】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、水滴接触角測定方法は、図２２に示すように表される。
【０１９２】
図２２に示す水滴接触角測定方法を用いて、溶かしたポリエステル樹脂の接触角を調べた。基板１１２上に上記の溶解したポリエステル樹脂１１を塗布して硬化させ、ポリエステル樹脂１１の上方から水滴１０を４μｌ滴下して、滴下３秒後にＣＣＤカメラ１３で撮影して、ポリエステル樹脂１１上の水滴の接触角を測定した。また、ポリエステル樹脂に替えてフッ素樹脂をガラス基板上に形成して、同様に水滴の接触角を測定した。さらに、ガラス基板上の水滴の接触角も測定した。
【０１９３】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、異なる材料からなる基板上に水滴を滴下したときの接触角は、図２３（ａ）〜図２３（ｆ）に示すように表される。ここで、図２３（ａ）はポリエステル樹脂上の水滴を横から見た様子を示し、図２３（ｂ）はポリエステル樹脂上の水滴を真上から様子を示す。図２３（ａ）および図２３（ｂ）に示すように、左側接触角θ１は６８度、右側接触角θ２は６８度であった。
【０１９４】
また、図２３（ｃ）はフッ素樹脂上の水滴を横から見た様子を示し、図２３（ｄ）はフッ素樹脂上の水滴を真上から様子を示す。図２３（ｃ）および図２３（ｄ）に示すように、左側接触角θ１は１０５．４度、右側接触角θ２は１０５．５度であった。
【０１９５】
また、図２３（ｅ）はガラス基板上の水滴を横から見た様子を示し、図２３（ｆ）はガラス基板上の水滴を真上から様子を示す。図２３（ｅ）および図２３（ｆ）に示すように、左側接触角θ１は２８．３度、右側接触角θ２は２９．２度であった。
【０１９６】
上記の測定結果からわかるように、フッ素樹脂は撥水性であり、ガラスは親水性である。また、ポリエステル樹脂は親水性であり、撥水性側に近い親水性である。
【０１９７】
ポリエステル樹脂のような親水性の樹脂をペーストに用いることにより、光吸収作用を持つ半導体粒子を均一分散させることができる。
【０１９８】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、波長（ｎｍ）をパラメータとしたときの透過率と凝集粒子数（個）との関係は、図２４に示すように表される。図２４は、ポリエステル樹脂中に粒子径５０ｎｍのＺｎＯ半導体粒子を添加したと仮定してシミュレーションにより算出した。また、光学フィルタの膜厚は１μｍとした。図２４には、波長３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００（ｎｍ）のそれぞれについて、透過率−凝集粒子数曲線が示されている。
【０１９９】
図２４において、例えば、λ１は波長３００ｎｍの場合の透過率−凝集粒子数曲線に対応し、λ２は波長４００ｎｍの場合の透過率−凝集粒子数曲線に対応する。例えば、λ２の曲線においてＺｎＯの凝集粒子数が１００個以下であれば、透過率５０％以上（約６０％）を保持することができる。
【０２００】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、ポリエステル樹脂中のＺｎＯ粒子とフッ素樹脂中のＺｎＯ粒子を比較したときの透過率とＺｎＯ粒子濃度（ｗｔ％）との関係は、図２５に示すように表される。図２５においては、ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂とＺｎＯ微粒子分散フッ素樹脂の紫外光遮蔽能力の差異が示されている。
【０２０１】
ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂における光透過率特性（図１６（ａ））とＺｎＯ微粒子分散フッ素樹脂における光透過率特性（図１９（ａ））との比較から明らかなように、ＺｎＯ微粒子分散フッ素樹脂ではＺｎＯ粒子濃度により凝集粒子数が大きく変化する。このため、紫外領域における透過率が大きく変化する。
【０２０２】
ここで、図１６（ａ）と図１９（ａ）の光透過率特性において、波長３５０ｎｍの場合の透過率を抜き出して、ＺｎＯ粒子濃度（ｗｔ％）との関係でプロットしたものが図２５に対応している。図２５において、プロットＺＦ１〜ＺＦ４がＺｎＯ微粒子分散フッ素樹脂の光透過率であり、図１９（ａ）の曲線ＦＳ１〜ＦＳ４の波長３５０ｎｍにおける透過率にそれぞれ対応している。また、プロットＺＰ１〜ＺＰ２がＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂の光透過率であり、図１６（ａ）の曲線Ｚ０〜Ｚ１の波長３５０ｎｍにおける透過率にそれぞれ対応している。
【０２０３】
図２５からわかるように、ＺｎＯ微粒子分散フッ素樹脂に比較して、ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂の方が透過率が相対的に小さく、紫外光の遮蔽能力も高い。
【０２０４】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の粒子径（ｎｍ）をパラメータとしたときの透過率特性は、図２６に示すように表される。図２６においては、ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂においてＺｎＯ粒子の粒子径を変更した場合の透過率と波長の関係が示されている。粒子径は１０ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍと変化させている。粒子濃度は１０ｗｔ％とし、ＺｎＯ粒子による紫外光吸収の影響を小さくした。また、光学フィルタの膜厚は１μｍとした。この場合、粒子径が大きくなる程、散乱係数が大きくなり、光透過率が低下する。粒子径１００ｎｍでは、波長３５０ｎｍの透過率は約６０％となっている。したがって、粒子径１００ｎｍ以下が望ましい。
【０２０５】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の比重をパラメータとしたときの透過率特性は、図２７に示すように表される。図２７においては、半導体微粒子分散ポリエステル樹脂において半導体粒子の比重を変更した場合の透過率と波長の関係が示されている。半導体粒子の比重を変更するために、半導体粒子の種類をＺｎＯ（５．６０６ｇ／ｃｍ3）、Ａｌ2Ｏ3（３．９７ｇ／ｃｍ３）、Ｇａ2Ｏ3（５．９ｇ／ｃｍ3）、ＳｎＯ2（６．９５ｇ／ｃｍ3）と替えてシミュレーション解析を行った。それぞれの半導体粒子濃度は１０ｗｔ％とし、それぞれの粒子径は５０ｎｍ、光学フィルタの膜厚は１μｍとした。半導体粒子の比重を変化させても、それほど透過率に変化がないことがわかる。
【０２０６】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、樹脂の膜厚（μｍ）をパラメータとしたときの透過率特性は、図２８に示すように表される。図２８においては、ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂の膜厚（μｍ）を変化させた場合の透過率と波長（ｎｍ）との関係が示されている。膜厚は１０ｎｍ以下の厚さで調べている。ＺｎＯ粒子濃度は１０ｗｔ％、粒子径は５０ｎｍとした。膜厚を厚くしていくと、特に紫外領域における透過率の変化が大きくなる。例えば、この場合、膜厚が２μｍの場合であれば、３００ｎｍの波長で透過率５０％以上（約７０％）を確保できる。
【０２０７】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の凝集粒子数（個）をパラメータとしたときの透過率特性は、図２９に示すように表される。図２９においては、ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂におけるＺｎＯ凝集粒子数を変化させたときの透過率と波長（ｎｍ）との関係が示されている。図２９は、図２４のグラフを、縦軸に透過率、横軸に波長（ｎｍ）を取り、ＺｎＯ凝集粒子数をパラメータにしたグラフに変換したものである。
【０２０８】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、半導体粒子の粒子濃度（ｗｔ％）をパラメータとしたときの透過率特性は、図３０に示すように表される。図３０においては、ＺｎＯ微粒子分散ポリエステル樹脂において、ＺｎＯ粒子濃度（ｗｔ％）をパラメータとしたときの透過率と波長（ｎｍ）との関係が示されている。ＺｎＯの粒子径は５０ｎｍ、ポリエステル樹脂の膜厚は１μｍとした。粒子濃度が大きくなると、レイリー散乱により、紫外領域側の透過率が特に悪くなる。波長３００ｎｍにおける透過率は、ＺｎＯ粒子濃度２０ｗｔ％の場合では５０％以上（約７０％）を確保することができる。ＺｎＯ粒子濃度５０ｗｔ％の場合は、波長３００ｎｍにおいて透過率５０％未満となる。したがって、ＺｎＯ粒子濃度３０ｗｔ％以下が望ましい。
【０２０９】
また、光学フィルタに用いる半導体粒子とペーストとの屈折率差が小さいほど、散乱係数が小さくなるので、光散乱は小さくなり、光センサの感度が向上する。したがって、ペースト材料に用いる樹脂は、半導体粒子の屈折率に近くなることが望ましい。
【０２１０】
第２の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、樹脂の屈折率をパラメータとしたときの透過率特性は、図３１（ａ）に示すように表され、半導体粒子の屈折率をパラメータとしたときの透過率特性は、図３１（ｂ）に示すように表される。
【０２１１】
図３１（ａ）ではＺｎＯ微粒子分散樹脂において、樹脂の屈折率を変化させて、膜の透過率と波長（ｎｍ）との関係をシミュレーションした。ＺｎＯ粒子濃度は１０ｗｔ％とし、粒子径は５０ｎｍ、膜厚は１０μｍとした。樹脂の屈折率は、１．４〜１．９まで変化させた。ＺｎＯの屈折率は１．９５とした。樹脂の屈折率が１．４の場合は、ＺｎＯの屈折率と開きがあるので透過率がやや低下する。
【０２１２】
他方、図３１（ｂ）では半導体微粒子分散樹脂において、半導体の屈折率を変化させて、膜の透過率と波長（ｎｍ）との関係をシミュレーションした。半導体粒子濃度は１０ｗｔ％とし、半導体の比重５．６０６ｇ／ｃｍ3（ＺｎＯの比重）、半導体粒子径は５０ｎｍ、膜厚は１０μｍとした。半導体粒子の屈折率は、１．４〜１．９まで変化させた。樹脂の屈折率は１．６５とした。この場合、半導体粒子と樹脂の屈折率差は大きくならないので、図に示すように、透過率に違いはほとんど見られない。このように、屈折率が違っても、透過率は、ほとんど影響を受けない。
【０２１３】
（光検出装置）
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置は、一定の第１波長範囲λの光を吸収する第１の光学フィルタを有する第１の光検出部と、第１波長範囲λを含む第２波長範囲λ１の光を吸収する第２の光学フィルタを有する第２の光検出部とを備え、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタは上記光学フィルタにより構成され、第１の光検出部の信号と第２の光検出部の信号を用いて第１波長範囲λの光量を演算可能である。
【０２１４】
また、第１の光検出部及び第２の光検出部は、光電変換により光の検出を行なう。
【０２１５】
また、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタは、それぞれ異なる吸収端を有する半導体粒子が分散されていても良い。
【０２１６】
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置の模式的断面構造は、図７と同様に表すことができる。すなわち、上記樹脂に特定の波長範囲の光を吸収する半導体粒子を分散させた光学フィルタを用いた光検出装置は、図７と同様に表すことができる。製造方法についても同様であるため、重複説明は省略する。
【０２１７】
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置においては、図７と同様に、カソード電極６を覆うようにして、保護膜７上に光学フィルタ４が形成されている。光学フィルタ４は、例えばポリエステル樹脂にＳｎＯ2粒子を分散させた膜で形成されており、紫外領域の特定の波長範囲（ＵＶ−Ｂ）＋（ＵＶ−Ｃ）の光を吸収する光吸収層に相当するものである。
【０２１８】
一方、第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置においても、図７と同様に、カソード電極１６を覆うようにして、保護膜１７上に光学フィルタ１４が形成されている。光学フィルタ１４は、例えばポリエステル樹脂にＺｎＯ粒子を分散させた膜で形成されており、紫外領域全体の光を吸収する光吸収層に相当するものである。
【０２１９】
また、保護膜７、１７については、紫外光だけでなく可視光から赤外光まで非常に高い透過率を有する透明な膜が望ましい。したがって、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4等の誘電体により構成することが望ましい。
【０２２０】
Ｓｉにより構成されたフォトダイオードの場合、光電変換領域では、紫外光から、可視光、赤外光まで、幅広く吸収して光電流に変換する。したがって、光学フィルタ４と光学フィルタ１４に異なる吸収波長域を有する半導体粒子が分散されたポリエステル樹脂を用いれば、受光素子１００の光検出信号から受光素子２００の光検出信号を引き算すると、特定の波長範囲の光を検出することができる。
【０２２１】
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、ＵＶ−Ａセンサを構成する場合の光学フィルタの透過率特性は、図３２に示すように表され、図３２において、波長２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の拡大図は、図３３に示すように表される。
【０２２２】
図３２においては、受光素子１００の光学フィルタ４・受光素子２００の光学フィルタ１４の透過率が、曲線ＰＤ１・曲線ＰＤ２で示される。ここで、光学フィルタ４は、半導体粒子としてＳｎＯ2を分散したポリエステル樹脂で形成され、光学フィルタ１４は、半導体粒子としてＺｎＯを分散したポリエステル樹脂で形成される。
【０２２３】
曲線ＰＤ１は受光素子１００の感度曲線と等価であり、曲線ＰＤ２は受光素子２００の感度曲線と等価である。受光素子１００の光学フィルタ４は、ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃの波長を吸収するため、曲線ＰＤ１は、ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃの波長の光をカットした曲線となる。一方、受光素子２００の光学フィルタ４は、ＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃの波長を吸収するため、曲線ＰＤ２は、紫外光全体の波長の光をカットした曲線となる。
【０２２４】
図３２において、曲線Ｐ１は、曲線ＰＤ１と曲線ＰＤ２に基づいた差分による透過率を示す。すなわち、曲線Ｐ１＝（曲線ＰＤ１−曲線ＰＤ２）である。
【０２２５】
図３２および図３３に示すように、受光素子１００と受光素子２００との受光感度曲線の差を取ることにより、ＵＶ−Ａの感度に相当する曲線Ｐ１を求めることができる。
【０２２６】
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、ＵＶ−Ｂセンサを構成する場合の光学フィルタの透過率特性は、図３４に示すように表され、図３４において、波長２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の拡大図は、図３５に示すように表される。
【０２２７】
図３４においては、受光素子２００の光学フィルタ１４・受光素子１００の光学フィルタ４の透過率が、曲線ＰＤ３・曲線ＰＤ４で示される。
【０２２８】
図３４においては、受光素子１００の光学フィルタ４をポリエステル樹脂にＳｎＯ2粒子を分散させた膜のままとし、受光素子２００の光学フィルタ１４をＺｎＯ粒子に替えて、ポリエステル樹脂にＡｌ2Ｏ3粒子を分散させた膜で構成する。これは、ＵＶ−Ｃの光を吸収する光吸収層に相当するものである。
【０２２９】
曲線ＰＤ４は受光素子１００の感度曲線と等価であり、曲線ＰＤ３は受光素子２００の感度曲線と等価である。受光素子１００の光学フィルタ４は、ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃの波長を吸収するため、曲線ＰＤ４の透過率はＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ｃの波長の光をカットした曲線となる。また、受光素子２００の光学フィルタ１４は、ＵＶ−Ｃの波長を吸収するため、曲線ＰＤ３の透過率は、ＵＶ−Ｃの波長の光をカットした曲線となる。
【０２３０】
図３４において、曲線Ｐ２は、曲線ＰＤ３と曲線ＰＤ４に基づいた差分による透過率を示す。すなわち、曲線Ｐ２＝（曲線ＰＤ３−曲線ＰＤ４）である。
【０２３１】
図３４および図３５に示すように、受光素子１００と受光素子２００との受光感度曲線の差を取ることにより、ＵＶ−Ｂの感度に相当する曲線Ｐ２を求めることができる。
【０２３２】
上記の説明では、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃの各領域の感度を別個に検出できるように光学フィルタ４および光学フィルタ１４を構成したが、この例に限定されるものではなく、光学フィルタ４および光学フィルタ１４は、他の半導体粒子を含むポリエステル樹脂を用いて形成しても良い。
【０２３３】
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、光学フィルタ４・１４に適用可能な半導体粒子の種類と吸収端波長（ｎｍ）を示す図は、図１５と同様の図３６に示すように表される。図３６において、横軸は、光学フィルタに添加される半導体の元素、又は化合物を、縦軸は吸収端波長、すなわちバンドギャップ相当波長（ｎｍ）を示す。ここで、例えば、図３６に示される、ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＭｇＳｅ、β−Ｇａ2Ｏ3、ｈＢＮ、ｃＡｌＮ等の様々な半導体粒子を用いることができる。
【０２３４】
例えば、ＺｎＯの半導体粒子が含まれたペーストによる光学フィルタとＳｎＯ2の半導体粒子が含まれたペーストによる光学フィルタを用いてセンサをそれぞれ形成すれば、差分により、図３６の吸収端波長の差Ｈ２に相当する波長領域の紫外光を検出する光検出装置を構成可能である。
【０２３５】
第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、光学フィルタに適用するＺｎＯ粒子分散ポリエステル樹脂のＴＥＭ観察結果を示す図（ＺｎＯ濃度６ｗｔ％、分散処理有り）は、図３７（ａ）に示すように表され、図３７（ａ）の拡大図は、図３７（ｂ）に示すように表される。
【０２３６】
また、第２の実施の形態に係る光学フィルタを適用した光検出装置において、光学フィルタに適用するＺｎＯ粒子分散ポリエステル樹脂のＴＥＭ観察結果を示す図（ＺｎＯ濃度１２ｗｔ％、分散処理有り）は、図３８（ａ）に示すように表され、図３８（ａ）の拡大図は、図３８（ｂ）に示すように表される。
【０２３７】
図３７および図３８においては、いずれの場合も、シリコン基板上にＺｎＯ粒子分散ポリエステル樹脂を塗布して形成し、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察を行った。
【０２３８】
図３７の場合は、ＺｎＯ濃度は６ｗｔ％であり、分散処理を行っている。図３８の場合は、ＺｎＯ濃度は１２ｗｔ％であり、分散処理を行っている。各図の左下に記載されている数字が、スケールを示している。各図で、黒く見える部分がＺｎＯ粒子を表しているが、ＺｎＯ濃度を６ｗｔ％から１２ｗｔ％に増加させても均一に分散されていることがわかる。
【０２３９】
このように、親水性を有するポリエステル樹脂にＺｎＯ粒子を分散させた場合、ＺｎＯ粒子の濃度を変化せても凝集粒子数は、ほとんど変わらない。したがって、上記式（４）より、半導体粒子の濃度を変化させることで、凝集粒子数ｃに関係なく、散乱係数ｋS2を制御することができる。
【０２４０】
第２の実施の形態によれば、検出の対象となる波長範囲を含む波長領域の光の透過率を高めることができる光学フィルタ及び、この光学フィルタを用いて特定の波長の光を選択的に高感度で検出することができる光検出装置を提供することができる。
【０２４１】
第２の実施の形態によれば、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０２４２】
［第３の実施の形態］
（光学フィルタ）
第３の実施の形態に係る光学フィルタに用いられる可視光カットガラスの透過率Ｔ、反射率Ｒと波長との関係は、図３９に示すように表される。
【０２４３】
第３の実施の形態に係る光学フィルタは、可視光カットガラスの微粒子と、可視光カットガラスの微粒子を分散させた可視光吸収層とを備える。
【０２４４】
第３の実施の形態に係る光学フィルタにおいて、可視光カットガラスの透過率Ｔは、図３９に示すように、約３５０ｎｍ近辺でピークとなり、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）において高い透過率を有する。また、反射率Ｒについては、図３９に示すように、測定した約２００ｎｍ〜約１２００ｎｍの全域で０．０５程度と低い特性を示す。
【０２４５】
（光学フィルタの製造方法）
第３の実施の形態に係る光学フィルタに適用される可視光カットガラスの微粒子は、粒子径が、例えば、約１μｍ〜約１０μｍとすることができ、以下の製造方法によって、形成可能である。
【０２４６】
（ａ）まず、可視光カットガラスの板ガラスをハンマークラッシャー、乳鉢、乾式ボールミル等を用いて粒子径約５μｍまで粗粉砕する。
【０２４７】
（ｂ）次に、ビーズミル等を用いて、粒子径約０．１μｍまで微粉砕する。
【０２４８】
（ｃ）次に、スプレードライ法により、２次粒子径、例えば、約１μｍ〜約１０μｍ程度に乾燥させる。
【０２４９】
（ｄ）このようにして作製された可視光カットガラスの微粒子を、例えば、ポリエステル樹脂にホモジナイザ等を用いて遊星分散などして、均一分散処理する。
【０２５０】
（ｅ）次に、可視光カットガラスの微粒子を均一分散処理したポリエステル樹脂等を、スクリーン印刷やインクジェット印刷等の手法により、素子受光部に塗布し、可視光吸収層９２を形成する（図４７参照）。
【０２５１】
可視光吸収層９２は、複合酸化微粒子を分散させたフィルタ層（第１の光学フィルタ７４及び第２の光学フィルタ７６）の上に配置可能である（図４７参照）。
【０２５２】
複合酸化微粒子は、ＳｎＯ2の微粒子およびＺｎＯの微粒子で構成され、ＵＶ−Ａ領域の紫外線を透過するようにできる。
【０２５３】
なお、複合酸化微粒子は、（ＭｇyＺｎ1-y）Ｏ（但し、ｘ≦ｙ≦１）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子、および（ＭｇxＺｎ1-x）Ｏ（但し、０≦ｘ≦０．１５）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子で構成され、ＵＶ−Ａ領域の紫外線を透過するようにしても良い。
【０２５４】
なお、複合酸化微粒子は、Ｂａ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｎｉなどの酸化物の微粒子を含むようにすることができる。
【０２５５】
また、可視光吸収層は、可視光カットガラスの微粒子を分散させる樹脂を備え、この樹脂は、透明レジスト、ポリエステル樹脂、若しくはアクリル樹脂のいずれかで形成可能である。
【０２５６】
また、可視光吸収層の層厚は、例えば、約２μｍ〜約３０μｍである。
【０２５７】
（可視光カットガラスを用いた光検出装置）
第３の実施の形態に係る光学フィルタを用いた光検出装置の模式的鳥瞰構成は、図４０（ａ）に示すように表され、図４０（ａ）の側方断面構成は、図４０（ｂ）に示すように表され、パッケージングした光検出装置の概略断面構成は、図４０（ｃ）に示すように表される。
【０２５８】
第３の実施の形態に係る光検出装置は、紫外領域における一定の第１波長範囲λの光を吸収する第１の光学フィルタ７４を有する第１の光検出部（フォトダイオードＰＤ１）と、紫外領域において第１波長範囲λを含む第２波長範囲λ１の光を吸収する第２の光学フィルタ７６を有する第２の光検出部ＰＤ２とを備える。ここで、第１の光学フィルタ７４及び第２の光学フィルタ７６は、上記の第３の実施の形態に係る光学フィルタにより構成される。また、第１の光検出部ＰＤ１の信号と第２の光検出部ＰＤ２の信号を用いて、第１波長範囲λの光量を演算可能である（図４７参照）。
【０２５９】
また、第１の光検出部及び第２の光検出部は、光電変換により光の検出を行なう。
【０２６０】
また、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタは、フッ素樹脂からなる保護膜を備えていても良い。
【０２６１】
また、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタの光入射側に設けられる可視光カットガラスからなるカバーガラスを備えていても良い。
【０２６２】
なお、図４０の構成例においては、第１の光学フィルタおよび第２の光学フィルタは、一つの光学フィルタ７０で構成されているが、第１の光検出部と第２の光検出部とで別のフィルタを設けるようにしても良い。
【０２６３】
また、第１の光検出部と第２の光検出部とで別のフォトダイオードを用いるようにしても良い。
【０２６４】
第３の実施の形態に係る光検出装置は、図４０に示すように、センサＬＳＩチップ５８上にフォトダイオード５４が形成され、このフォトダイオード５４上に光学フィルタ７０が配置される構成を備えていても良い。
【０２６５】
尚、図４０（ａ）のフォトダイオード５４は、図４０（ｂ）のセンサＬＳＩチップ５８の表面部分に配置されるが、図４０（ｂ）では、図示を省略している。また、図４０（ｂ）のフィルタ７０は、図４０（ａ）のフォトダイオード５４上に配置されるが、図４０（ａ）では、図示を省略している。
【０２６６】
また、図４０（ｂ）に示すように、光学フィルタ７０に対向させて、所定の隙間５２挟んで、接着層５６を介して可視光カットガラスからなるカバーガラス５０が設けられている。
【０２６７】
センサＬＳＩチップ５８の周縁部にはボンディングパッド６２が配置されている。
【０２６８】
また、センサＬＳＩチップ５８の周縁部には、その表面から裏面に貫通するシリコン貫通電極 (ＴＳＶ：Through-Silicon Via)６４が形成され、ボンディングパッド６２は、ＴＳＶ６４を介して、裏面電極に接続される。
【０２６９】
センサＬＳＩチップ５８の裏面側にはバックサイドコネクタ６６が設けられている。
【０２７０】
バックサイドコネクタ６６には、各ボンディングパッド６２に接続されるハンダ球６０と、センサＬＳＩチップ５８の素子に接続されるハンダ・バンプ６８とが形成されている。
【０２７１】
また、図４０（ｃ）に示すように、受光素子としてのフォトダイオード５４を樹脂やガラス等から成るパッケージ７２に収容し、可視光カットガラスからなるカバーガラス５０で封止するようにしても良い。
【０２７２】
ここで、可視光カットガラスからなるカバーガラス５０は、可視光領域の感度を低減することができる。
【０２７３】
（比較例：ＵＶ−Ａセンサ）
比較例としてのＵＶ−Ａセンサのフィルタ７４、７６に用いられる２種類の微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性Ｅ１・Ｅ２は、図４１に示すように表される。図４１において、Ｅ１−Ｅ２は、微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性Ｅ１・Ｅ２の差分を示す。
【０２７４】
図４１に示すように、微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性Ｅ１・Ｅ２の差分は所定の幅（約２５０ｎｍ〜約４５０ｎｍ）を有し、一部に可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）を含む。
【０２７５】
光学フィルタ７４・７６を設けないシリコン・フォトダイオード（Ｓｉ−ＰＤ）の感度特性は、図４２に示すように表され、光学フィルタ７４・７６を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性は、図４３に示すように表される。
【０２７６】
図４３に示すように、光学フィルタ７４・７６を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性には所定の差が存在する。
【０２７７】
比較例としてのＵＶ−Ａセンサの模式的断面構造は、図４４に示すように表される。
【０２７８】
比較例としてのＵＶ−Ａセンサは、図４４に示すように、ｐ型のＳｉ基板８４と、ｐ型のＳｉ基板８４にＰやＡｓ等のドナーがドープされたｎ型領域８６・８８と、Ｓｉ基板８４の表面に配置された絶縁膜８０と、絶縁膜８０上に配置された光学フィルタ７４・７６と、絶縁膜８０上に光学フィルタ７４・７６を被覆して配置された保護膜７８とを備える。
【０２７９】
ｐ型のＳｉ基板８４とｎ型領域８６・８８とのｐｎ接合によって、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が形成される。
【０２８０】
絶縁膜８０は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等から形成されている。なお、絶縁膜８０の一部には、Ａｌパッド電極８２ａ・８２ｂが形成されている。
【０２８１】
絶縁膜８０上において、フォトダイオードＰＤ１と対向する位置には第１の光学フィルタ７４が、フォトダイオードＰＤ２と対向する位置には第２の光学フィルタ７６が配置されている。
【０２８２】
光学フィルタ７４・７６は、複合酸化微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜で構成される。
【０２８３】
複合酸化微粒子は、例えばＳｎＯ2の微粒子およびＺｎＯの微粒子で構成され、ＵＶ−Ａ領域の紫外線を透過可能である。
【０２８４】
なお、保護膜７８は、フッ素樹脂を塗布して形成可能である。
【０２８５】
比較例としてのＵＶ−Ａセンサの差分受光感度と波長の関係は、図４５に示すように表される。図４５においては、光学フィルタ７４・７６を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の感度特性の差分が示されている。
【０２８６】
図４５に示すように、光学フィルタ７４・７６を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性の差分には、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）が含まれている。
【０２８７】
比較例としてのＵＶ−Ａセンサは、可視光領域の光の入射によってＵＶ−Ａの測定結果に可視光の影響を受ける。
【０２８８】
（第３の実施の形態に係る光検出装置：ＵＶ−Ａセンサ）
第３の実施の形態に係る光検出装置において、フォトダイオード（ＰＤ１〜ＰＤ４）の配列の例は、図４６に示すように表される。
【０２８９】
図４６においては、例えば２ｍｍ角（Ｘ，Ｙ＝２ｍｍ）の基板上に、幅Ｗ＝１０μｍの分離層を介して、例えば５０μｍ角（Ｗ１，Ｌ１，Ｗ２，Ｌ２＝５０μｍ）の４つのフォトダイオード（ＰＤ１〜ＰＤ４）を形成されている。
【０２９０】
第３の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ａセンサ）の模式的断面構造は、図４７に示すように表される。
【０２９１】
第３の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ａセンサ）は、図４７に示すように、ｐ型のＳｉ基板８４と、ｐ型のＳｉ基板８４に配置されたｎ型領域８６・８８と、Ｓｉ基板８４の表面に配置された絶縁膜８０と、絶縁膜８０上に配置された光学フィルタ７４・７６と、絶縁膜８０上に光学フィルタ７４・７６を被覆して配置された可視光吸収層９２と、可視光吸収層９２を被覆して配置された保護膜７８とを備える。
【０２９２】
ｐ型のＳｉ基板８４とｎ型領域８６・８８とのｐｎ接合によって、フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２が形成される。
【０２９３】
ｎ型領域８６・８８には、ＰやＡｓ等のドナーがドープされている。
【０２９４】
絶縁膜８０は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等から形成されている。なお、絶縁膜８０の一部には、Ａｌパッド電極８２ａ・８２ｂが形成されている。
【０２９５】
絶縁膜８０上において、フォトダイオードＰＤ１と対向する位置には光学フィルタ７４が、フォトダイオードＰＤ２と対向する位置には光学フィルタ７６が形成されている。
【０２９６】
光学フィルタ７４・７６は、複合酸化微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜で構成される。
【０２９７】
複合酸化微粒子は、例えばＳｎＯ2の微粒子およびＺｎＯの微粒子で構成され、ＵＶ−Ａ領域の紫外線を透過するようにできる。
【０２９８】
また、複合酸化微粒子は、（ＭｇyＺｎ1-y）Ｏ（但し、ｘ≦ｙ≦１）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子、および（ＭｇxＺｎ1-x）Ｏ（但し、０≦ｘ≦０．１５）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子で構成され、ＵＶ−Ａ領域の紫外線を透過するようにしても良い。
【０２９９】
なお、可視光吸収層９２の層厚は、例えば、約２μｍ〜約３０μｍとすることが望ましい。
【０３００】
可視光吸収層９２は、上述したように可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理が行われたポリエステル樹脂等をスクリーン印刷やインクジェット印刷等の手法により光学フィルタ７４・７６を覆うように形成される。
【０３０１】
保護膜７８は、フッ素樹脂を塗布することによって形成される。
【０３０２】
可視光カットガラスの透過特性は、図４８に示すように表される。
【０３０３】
図４８から分かるように、可視光カットガラスの透過率は、図４８に示すように、約３５０ｎｍ近辺でピークとなり、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）において高い透過率を示す。
【０３０４】
第３の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ａセンサ）において、差分受光感度と波長の関係は、図４９に示すように表される。図４９において、曲線ＷＯは可視光吸収層９２を設けない場合、曲線Ｗは可視光吸収層９２を設けた場合を示す。
【０３０５】
可視光吸収層９２を設けた場合には、図４９に示すように、可視光吸収層９２を設けないに比べて、波長約３６０ｎｍ近辺をピークに急激に受光感度が低減し、約４００ｎｍより長い波長や２５０ｎｍ近辺の波長に対する感度は、ピーク値に比べて約２桁低下する。
【０３０６】
可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理を実施したポリエステル樹脂等で構成される可視光吸収層９２は、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）の光を有効に低減することができる。
【０３０７】
第３の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ａセンサ）においては、可視光による影響を有効に低減してＵＶ−Ａをより精度良く計測することができる。
【０３０８】
第３の実施形態によれば、所定の樹脂またはガラスに可視光カットガラスの微粒子を分散させ、ＵＶ−Ａセンサに適用可能な光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０３０９】
第３の実施の形態によれば、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０３１０】
［第４の実施の形態］
（光学フィルタ）
第４の実施の形態に係る光学フィルタは、可視光カットガラスの微粒子と、可視光カットガラスの微粒子を分散させた可視光吸収層とを備える。
【０３１１】
第４の実施の形態に適用される光学フィルタは、可視光カットガラスの微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた可視光吸収層を有するものである。
【０３１２】
なお、可視光カットガラスの微粒子は、粒子径が１〜１０μｍとすることができる。
【０３１３】
（光学フィルタの製造方法）
可視光カットガラスを粒子化する手法は、第３の実施の形態と同様である。
【０３１４】
作製された可視光カットガラスの微粒子は、例えばポリエステル樹脂にホモジナイザ等を用いて遊星分散されるなどして、均一分散処理が行われる。
【０３１５】
また、可視光吸収層の層厚は、例えば、約２μｍ〜約３０μｍである。
【０３１６】
そして、可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理が行われたポリエステル樹脂等は、スクリーン印刷やインクジェット印刷等の手法により、ＵＶ−Ｂセンサの素子受光部に塗布されて可視光吸収層９２を形成する（図５４参照）。
【０３１７】
可視光吸収層９２は、複合酸化微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜（第１の光学フィルタ９０及び第２の光学フィルタ７４）上に配置される（図５４参照）。
【０３１８】
複合酸化微粒子は、Ａｌ2Ｏ3の微粒子およびＳｎＯ2の微粒子で構成され、可視光領域の光を吸収し、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線を透過するようにできる。
【０３１９】
また、複合酸化微粒子は、（ＭｇyＺｎ1-y）Ｏ（但し、ｘ≦ｙ≦１）または同等以上のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子、および（ＭｇxＺｎ1-x）Ｏ（但し、０．３≦ｘ≦０．４）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子で構成され、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線を透過するようにしても良い。
【０３２０】
なお、複合酸化微粒子は、Ｂａ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｎｉの酸化物の微粒子を含むようにすることができる。
【０３２１】
また、複合酸化微粒子を分散させる樹脂は、透明レジスト、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂の何れかとすることができる。
【０３２２】
（比較例：ＵＶ−Ｂセンサ）
比較例としてのＵＶ−Ｂセンサのフィルタ９０・７４（図５２参照）に用いられる２種類の微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性Ｅ１・Ｅ２は、図５０に示すように表される。図５０において、Ｅ１−Ｅ２は、微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性Ｅ１・Ｅ２の差分を示す。
【０３２３】
図５０に示すように、微粒子分散ポリエステル樹脂の透過特性Ｅ１・Ｅ２の差分特性には、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）が含まれている。
【０３２４】
光学フィルタ９０，７４を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性は、図５１に示すように表される。
【０３２５】
図５１に示すように、光学フィルタ９０・７４を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性には、所定の差が存在する。
【０３２６】
比較例としてのＵＶ−Ｂセンサの模式的断面構造は、図５２に示すように表される。
【０３２７】
比較例としてのＵＶ−Ｂセンサは、図５２に示すように、ｐ型のＳｉ基板８４と、ｐ型のＳｉ基板８４にＰやＡｓ等のドナーがドープされたｎ型領域８６・８８と、Ｓｉ基板８４の表面に配置された絶縁膜８０と、絶縁膜８０上に配置された光学フィルタ９０・７４と、絶縁膜８０上に光学フィルタ９０・７４を被覆して配置された保護膜７８とを備える。
【０３２８】
ｐ型のＳｉ基板８４とｎ型領域８６・８８とのｐｎ接合によって、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が形成される。
【０３２９】
絶縁膜８０上において、フォトダイオードＰＤ１と対向する位置には第１の光学フィルタ９０が、フォトダイオードＰＤ２と対向する位置には第２の光学フィルタ７４が配置されている。
【０３３０】
光学フィルタ９０・７４は、複合酸化微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜で構成される。
【０３３１】
複合酸化微粒子は、例えばＳｎＯ2の微粒子およびＺｎＯの微粒子で構成され、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線を透過するようにできる。
【０３３２】
比較例としてのＵＶ−Ｂセンサの差分受光感度と波長の関係は、図５３に示すように表される。図５３においては、光学フィルタ９０・７６を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性の差分が示されている。
【０３３３】
図５３に示すように、光学フィルタ９０、７６を設けたシリコン・フォトダイオードＰＤ１・ＰＤ２の感度特性の差分には、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）が含まれている。
【０３３４】
このように、比較例としてのＵＶ−Ｂセンサは、可視光領域の光の入射によってＵＶ−Ｂの測定結果に可視光の影響を受ける。
【０３３５】
（第４の実施の形態に係る光検出装置：ＵＶ−Ｂセンサ）
第４の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）の模式的断面構造は、図５４に示すように表される。
【０３３６】
第４の実施の形態に係る光検出装置は、紫外領域における一定の第１波長範囲λの光を吸収する光学フィルタ９０を有する第１の光検出部（フォトダイオードＰＤ１）と、紫外領域において第１波長範囲λを含む第２波長範囲λ１の光を吸収する光学フィルタ７４を有する第２の光検出部（フォトダイオードＰＤ２）とを備える。ここで、光学フィルタ９０・７４は、上記の第４の実施の形態に係る光学フィルタにより構成可能である。また、第１の光検出部（ＰＤ１）の信号と第２の光検出部（ＰＤ２）の信号を用いて、第１波長範囲λの光量を演算可能である（図５４参照）。
【０３３７】
また、第１の光検出部（ＰＤ１）及び第２の光検出部（ＰＤ２）は、光電変換により光の検出を行なう。
【０３３８】
また、光学フィルタ９０・７４は、フッ素樹脂からなる保護膜を備えていても良い。
【０３３９】
また、光学フィルタ９０・７４の光入射側に設けられる可視光カットガラスからなるカバーガラスを備えていても良い。
【０３４０】
第４の実施の形態に係る光検出装置は、第３の実施の形態（図４０）と同様に、センサＬＳＩチップ５８上にフォトダイオード５４が形成され、このフォトダイオード５４上に光学フィルタ７０が配置される構成を備え、光学フィルタ７０に対向させて、所定の隙間５２挟んで、可視光カットガラスからなるカバーガラス５０を備えていても良い。また、受光素子としてのフォトダイオード５４を樹脂やガラス等から成るパッケージ７２に収容し、可視光カットガラスからなるカバーガラス５０で封止するようにしても良い。
【０３４１】
可視光カットガラスからなるカバーガラス５０は、可視光領域の感度を低減することができる。
【０３４２】
第４の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）は、図５４に示すように、ｐ型のＳｉ基板８４と、ｐ型のＳｉ基板８４に配置されたｎ型領域８６・８８と、Ｓｉ基板８４の表面に配置された絶縁膜８０と、絶縁膜８０上に配置された光学フィルタ９０・７４と、絶縁膜８０上に光学フィルタ９０・７４を被覆して配置された可視光吸収層９２と、可視光吸収層９２を被覆して配置された保護膜７８とを備える。
【０３４３】
ｐ型のＳｉ基板８４とｎ型領域８６・８８とのｐｎ接合によって、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が形成される。
【０３４４】
ｎ型領域８６・８８には、ＰやＡｓ等のドナーがドープされている。
【０３４５】
絶縁膜８０は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等から形成されている。なお、絶縁膜８０の一部には、Ａｌパッド電極８２ａ、８２ｂが形成されている。
【０３４６】
絶縁膜８０上において、フォトダイオードＰＤ１と対向する位置には光学フィルタ７４が、フォトダイオードＰＤ２と対向する位置には光学フィルタ７６が形成されている。
【０３４７】
光学フィルタ９０・７４は、複合酸化微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜で構成される。
【０３４８】
複合酸化微粒子は、例えばＳｎＯ２の微粒子およびＺｎＯの微粒子で構成され、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線を透過するようにできる。
【０３４９】
また、複合酸化微粒子は、（ＭｇyＺｎ1-y）Ｏ（但し、ｘ≦ｙ≦１）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子、および（ＭｇxＺｎ1-x）Ｏ（但し、０．３≦ｘ≦０．４）または同等のエネルギーギャップを有する半導体の微粒子で構成され、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線を透過するようにしても良い。
【０３５０】
なお、可視光吸収層９２の層厚は、例えば、約２μｍ〜約３０μｍとすることが望ましい。
【０３５１】
可視光吸収層９２は、可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理が行われたポリエステル樹脂等をスクリーン印刷やインクジェット印刷等の手法により光学フィルタ９０、７４を覆うように形成される。
【０３５２】
保護膜７８は、フッ素樹脂を塗布することによって形成される。
【０３５３】
第４の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）において、差分受光感度と波長の関係は、図５５に示すように表される。図５５において、曲線ＷＯは可視光吸収層９２を設けない場合、曲線Ｗは可視光吸収層９２を設けた場合を示す。
【０３５４】
可視光吸収層９２を設けた場合には、図５５に示すように、可視光吸収層９２を設けないに比べて、波長約３００ｎｍ近辺をピークに急激に受光感度が低減し、約４００ｎｍより長い波長に対する感度は検出されていない。
【０３５５】
可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理を実施したポリエステル樹脂等で構成される可視光吸収層９２は、可視光領域（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍ）の光を有効に遮断することができる。
【０３５６】
第４の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）においては、可視光による影響を有効に低減してＵＶ−Ｂをより精度良く計測することができる。
【０３５７】
第４の実施形態によれば、所定の樹脂またはガラスに可視光カットガラスの微粒子を分散させ、ＵＶ−Ｂセンサに適用可能な光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０３５８】
第４の実施の形態によれば、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０３５９】
（ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃ領域におけるセンサ特性）
ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃ領域におけるセンサ特性は、図５６に示すように表される。図５６において、曲線Ａは第３の実施の形態に係るＵＶ−Ａセンサのセンサ特性、曲線Ｂは第４の実施の形態に係るＵＶ−Ｂセンサのセンサ特性を示す。
【０３６０】
図５６に示すように、第３の実施の形態に係るＵＶ−Ａセンサの感度のピークは３７０ｎｍ近辺であり、ＵＶ−Ａの全領域において高感度を有する。一方、第４の実施の形態に係るＵＶ−Ｂセンサの感度のピークは３００ｎｍ近辺であり、ＵＶ−Ｂの全領域において高感度を有する。
【０３６１】
（複数の光検出装置の製造方法）
第３〜第４の実施の形態に係る光学フィルタを適用した複数の光検出装置の製造方法の一工程を示す平面パターン（その１〜その４）は、図５７〜図６０に示すように表される。
【０３６２】
複数の光検出装置、例えば４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を備え、ＵＶ−ＡセンサとＵＶ−Ｂセンサとを有する光検出装置を複数組作製する場合の製造方法を図５７〜６０を参照して説明する。
【０３６３】
（ａ）まず、図５７に示すように、ｐ型のＳｉ基板８４にｎ型領域を形成してフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を形成する。なお、実際には、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の組が複数、マトリックス状に形成される。各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光面積は、例えば、約５０μｍ×約５０μｍである。
【０３６４】
（ｂ）次に、図５８に示すように、フォトダイオードＰＤ１の上に光学フィルタ７４、フォトダイオードＰＤ２の上に光学フィルタ７６、フォトダイオードＰＤ３の上に光学フィルタ９０、フォトダイオードＰＤ４の上に光学フィルタ７４をそれぞれ配置する。
【０３６５】
光学フィルタ７４は、例えば、約１２ｗｔ％のＺｎＯの微粒子を分散させたポリエステル樹脂、光学フィルタ７６は、例えば、約６ｗｔ％のＳｎＯ２の微粒子を分散させたポリエステル樹脂、光学フィルタ９０は、Ａｌ2Ｏ3の微粒子を分散させたポリエステル樹脂をスクリーン印刷やインクジェット印刷などの手法を用いて塗布することにより形成可能である。印刷面積は、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光部より、例えば、縦横の寸法幅＋５０μｍ程度大きく形成すると良い。光学フィルタ７４、７６、９０の膜厚は、印刷工程直後では、約数μｍ〜３０μｍであるが、約１００℃で約１０分間の熱処理工程を経て、厚さ約２μｍ〜数１０μｍ程度に形成される。
【０３６６】
（ｃ）次に、図５９に示すように、第１の光学フィルタ７４、９０および第２の光学フィルタ７６、７４を覆うように可視光吸収層９２を配置する。可視光吸収層９２は、可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理が行われたポリエステル樹脂等をスクリーン印刷やインクジェット印刷等の手法によって塗布することにより形成可能である。可視光吸収層９２の厚さは、例えば、約２μｍ〜約３０μｍ程度である。可視光カットガラスは、ポリエステル樹脂等に対して、例えば、約３０ｗｔ％とする。また、可視光吸収層９２は、図示しない電極部を避けて形成される。ポリエステル樹脂等の粘度は、スクリーン印刷を行う場合には１０００Ｐａｓ〜１０００００Ｐａｓ、インクジェット印刷を行う場合には数ｍＰａｓ〜１０００００Ｐａｓとすると良い。
【０３６７】
（ｄ）次に、図示は省略するが、可視光吸収層９２を覆うように、フッ素樹脂によるコーティングを行う。これにより、純水（ｐＨ５〜ｐＨ６）によっても溶出してしまうＺｎＯの溶出を防止することができる。フッ素樹脂による保護膜は、フッ素樹脂を塗布した後、１００℃・１０分の熱処理、２００℃・１０分の熱処理、窒素雰囲気中で２５０℃・１０分の熱処理を順次行なって形成される。寸法精度が不十分な場合には、透明レジストを用い、スクリーン印刷やインクジェット印刷を行った後に、リソグラフィを行うようにしても良い。
【０３６８】
（ｅ）次に、４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を１つの組としてダイシングし、図示しないＡｌパッド電極等を介してワイヤボンディングにより所定の結線を行うことによりチップ化された光検出装置が作製される。
【０３６９】
以上の工程により、例えば、４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を備え、ＵＶ−ＡセンサとＵＶ−Ｂセンサとを有する光検出装置を量産することができる。
【０３７０】
なお、この作製例では、フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２の組がＵＶ−Ａセンサを構成し、フォトダイオードＰＤ３とＰＤ４の組がＵＶ−Ｂセンサを構成している。
【０３７１】
以上、説明したように、本実施形態によれば、紫外領域において特定の波長域の光のみを選択的に吸収する光学フィルタ及びその製造方法並びに光検出装置を提供することができる。
【０３７２】
［第５の実施の形態］
（光学フィルタ）
第５の実施の形態に係る光学フィルタは、可視光カットガラスの微粒子と、可視光カットガラスの微粒子を分散させた可視光吸収層とを備える。ここで、可視光吸収層は、複合酸化微粒子を分散させたフィルタ層上に配置され、複合酸化微粒子は、Ａｌ2Ｏ3の微粒子およびＧａ2Ｏ3の微粒子で構成される。
【０３７３】
第５の実施の形態に係る光学フィルタは、可視光吸収層は、可視光カットガラスの微粒子を分散させる樹脂を備える。ここで、樹脂は、透明レジスト、ポリエステル樹脂、若しくはアクリル樹脂のいずれかで形成される。
【０３７４】
第５の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法は、例えば第４の実施の形態で述べた製造方法を適用することができる。
【０３７５】
（第５の実施の形態に係る光検出装置：ＵＶ−Ｂセンサ）
第５の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）の模式的断面構造は、図６１に示すように表される。
【０３７６】
第５の実施の形態に係る光検出装置は、紫外領域における一定の第１波長範囲λの光を吸収する光学フィルタ９０を有する第１の光検出部（フォトダイオードＰＤ１）と、紫外領域において第１波長範囲λを含む第２波長範囲λ１の光を吸収する光学フィルタ９４を有する第２の光検出部（フォトダイオードＰＤ２）とを備える。
【０３７７】
ここで、光学フィルタ９０・９４は、上記の第５の実施の形態に係る光学フィルタにより構成可能である。
【０３７８】
即ち、光学フィルタ９０はＡｌ2Ｏ3の微粒子を分散させたフィルタ層で構成され、光学フィルタ９４はＧａ2Ｏ3の微粒子を分散させたフィルタ層で構成することができる。
【０３７９】
また、光学フィルタ９０に用いられる微粒子としては、Ａｌ2Ｏ3の微粒子に限られず、図７４に示すように、Ｇａ2Ｏ3よりもバンドギャップの大きい材料（例えば、ＳｉＯ2、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2など）とすることができる。
【０３８０】
なお、図７４に示すように、β−Ｇａ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の吸収端波長の差Ｈ３が一番大きく、また、Ａｌ2Ｏ3は価格も比較的安価なため、本実施の形態に示すようにＡｌ2Ｏ3の微粒子とＧａ2Ｏ3の微粒子の組み合わせが適している。
【０３８１】
また、光学フィルタ９０・９４は、フッ素樹脂からなる保護膜を備えていても良い。
【０３８２】
また、光学フィルタ９０・９４の光入射側に設けられる可視光カットガラスからなるカバーガラスを備えていても良い。
【０３８３】
第５の実施の形態に係る光検出装置は、第３の実施の形態（図４０）と同様に、センサＬＳＩチップ５８上にフォトダイオード５４が形成され、このフォトダイオード５４上に光学フィルタ７０が配置される構成を備え、光学フィルタ７０に対向させて、所定の隙間５２挟んで、可視光カットガラスからなるカバーガラス５０を備えていても良い。また、受光素子としてのフォトダイオード５４を樹脂やガラス等から成るパッケージ７２に収容し、可視光カットガラスからなるカバーガラス５０で封止するようにしても良い。
【０３８４】
可視光カットガラスからなるカバーガラス５０は、可視光領域の感度を低減することができる。
【０３８５】
第５の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）は、図６１に示すように、ｐ型のＳｉ基板８４と、ｐ型のＳｉ基板８４に配置されたｎ型領域８６・８８と、Ｓｉ基板８４の表面に配置された絶縁膜８０と、絶縁膜８０上に配置された光学フィルタ９０・９４と、絶縁膜８０上に光学フィルタ９０・９４を被覆して配置された可視光吸収層９２と、可視光吸収層９２を被覆して配置された保護膜７８とを備える。
【０３８６】
ｐ型のＳｉ基板８４とｎ型領域８６・８８とのｐｎ接合によって、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が形成される。
【０３８７】
ｎ型領域８６・８８には、ＰやＡｓ等のドナーがドープされている。
【０３８８】
絶縁膜８０は、ＳｉＯ2またはＳｉＮ等から形成されている。なお、絶縁膜８０の一部には、Ａｌパッド電極８２ａ、８２ｂが形成されている。
【０３８９】
絶縁膜８０上において、フォトダイオードＰＤ１と対向する位置には光学フィルタ９０が、フォトダイオードＰＤ２と対向する位置には光学フィルタ９４が形成されている。
【０３９０】
光学フィルタ９０は、上述のようにＡｌ2Ｏ3等の微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜で構成される。
【０３９１】
また、光学フィルタ９４は、上述のようにＧａ2Ｏ3の微粒子を所定の樹脂またはガラスに分散させた膜で構成される。
【０３９２】
なお、可視光吸収層９２の層厚は、例えば、約２μｍ〜約３０μｍとすることが望ましい。
【０３９３】
可視光吸収層９２は、可視光カットガラスの微粒子の均一分散処理が行われたポリエステル樹脂等をスクリーン印刷やインクジェット印刷等の手法により光学フィルタ９０、９４を覆うように形成される。
【０３９４】
保護膜７８は、フッ素樹脂を塗布することによって形成される。
【０３９５】
（紫外線の人体に与える影響）
上述のように、紫外線は、波長によってＵＶ−Ａ（３１５ｎｍ〜４００ｎｍ）、ＵＶ−Ｂ（２８０ｎｍ〜３１５ｎｍ）、ＵＶ−Ｃ（２００ｎｍ〜２８０ｎｍ）の３種類に分類される。
【０３９６】
一般的に、紫外線は波長が短いほど人体（生物）に対する有害作用が大きいが、ＵＶ−Ｃは大気圏上部の酸素分子及び成層圏のオゾンによって完全に吸収されてしまうため、オゾン量が多少減少しても地表面には到達しないので、生物に対して問題にはならない。
【０３９７】
ＵＶ−Ｂは、核酸などの重要な生体物質に損傷をもたらし、光老化（シミやしわ）や皮膚がんの増加、白内障の増加、免疫抑制など人の健康に影響を与えるほか、陸域、水圏生態系に悪影響を及ぼすことが懸念されている。
【０３９８】
（紫外線の強度）
地表に到達する紫外線の強度は、波長によって異なっている。
【０３９９】
図６２に、紫外線の大圏気外（Ａ１０）及び晴天時の地表（Ａ１１）での波長別の強度を示す。
【０４００】
図６２を見るとわかるように、ＵＶ−Ｂは大気圏外での強度に比べて、地表では大きく減衰している。
【０４０１】
ＵＶ−Ｂが短波長ほど大きく減衰しているのは、主に成層圏オゾンの吸収によるものである。
【０４０２】
ＵＶ−Ａが僅かに減衰しているのは、主に大気分子、エアロゾル（Aerosol:大気中に浮遊する液体や固体の微粒子）による散乱の影響によるものであり、波長が短いほど散乱の影響は大きい。
【０４０３】
（紅斑紫外線量）
上述のように、紫外線の人体への影響度は波長によって異なっている。
【０４０４】
波長毎の人体への相対影響度については、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定義したＣＩＥ作用スペクトルが一般的に用いられている。ＣＩＥ作用スペクトルは、人の皮膚に紅斑（赤い日焼け）を引き起こす作用曲線をいう。
【０４０５】
図６３に、ＣＩＥ作用スペクトルの相対影響度を示す。なお、紅斑紫外線とは、皮膚に赤い日焼けを生じさせる紫外線のことをいう。図６３に示すように、ＵＶ−Ｂ領域内の波長２８０ｎｍ〜３００ｎｍでは相対影響度が高く、ＵＶ−Ｂ領域内の波長３００ｎｍからＵＶ−Ａ領域に入った３２０ｎｍにかけて急激に低くなる。また、３２０ｎｍ以上の波長では相対影響度は殆ど０となる。
【０４０６】
なお、波長別紫外線強度にＣＩＥ作用スペクトルを乗じることにより、紅斑紫外線強度を算出することができる（図６４参照）。そして、この値を波長積分して得られるのが、紅斑紫外線量（図６４の曲線内の面積）となる。
【０４０７】
紅斑紫外線量は、波長別紫外線強度について相対影響度を考慮せずに単純に積分したＵＶ−Ｂ量と比較すると、人の健康への影響の強さをより的確に反映した指標といえる。
【０４０８】
ここで、ＣＩＥ作用スペクトルの定義式は、ＳｅｒをＣＩＥ作用スペクトル、λを波長として、次の通りである。すなわち、
Ｓｅｒ（λ）＝１．０（２５０ｎｍ＜λ＜２９８ｎｍ）
Ｓｅｒ（λ）＝１０0.094(298-λ）（２９８ｎｍ＜λ＜３２８ｎｍ）
Ｓｅｒ（λ）＝１０0.015(139-λ）（３２８ｎｍ＜λ＜４００ｎｍ）
（ＵＶインデックス）
ＵＶインデックスは、地上に到達する紫外線量のレベルを分り易く表す指標として、ＷＨＯ（世界保健機関）がＷＭＯ（世界気象機関）やＵＮＥＰ（国連環境計画）などと共同で開発したもので、一般公衆に紫外線対策の必要性を啓発することを目的としている。
【０４０９】
ＵＶインデックスは、上述の紅斑紫外線量を日常生活で使い易い簡単な数値とするために紅斑紫外線量を２５ｍＷ／ｍ２で割って指標化したものである。
【０４１０】
例えば、環境省の「紫外線保健指導マニュアル」や世界保健機関（ＷＨＯ）で示している紫外線対策の解説では、ＵＶインデックスのランクを１から１１＋とし、１１以上はまとめて１１＋と表記している。
【０４１１】
気象庁では、２９０ｎｍ〜３２５ｎｍの波長については、０．５ｎｍ毎に紫外線強度を測定し、ＵＶインデックスの算出にあたって、観測を行っていない３２５ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の寄与分については、モデル計算の結果に基づいて３２４ｎｍの観測値を使って推定している。
【０４１２】
本実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）は、安価且つ小型に製造することができ、１チップで簡易的にＵＶインデックスを測定することが可能である。
【０４１３】
そのため、携帯電話や腕時計等の携帯機器に搭載することが可能であり、常に携帯して環境の紫外線を測定することにより、紫外線の浴びすぎ等を回避するのに資することができる。
【０４１４】
（第５の実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）の特性等）
図６５は、第１の光学フィルタ９０を形成するＡｌ2Ｏ3および第２の光学フィルタ９４を形成するＧａ２Ｏ３の透過特性を示すグラフである。
【０４１５】
このグラフを見ると分かるように、Ａｌ2Ｏ3の透過率とＧａ2Ｏ3の透過率には、所定の差がある。
【０４１６】
このような透過率の差があると、紫外線の測定結果の正確性に影響を及ぼす。
【０４１７】
そこで、本発明では、複合酸化微粒子を構成するＡｌ2Ｏ3の微粒子およびＧａ2Ｏ3の微粒子の粒径に応じて、第１の光検出部と第２の光検出部の面積を変えている。
【０４１８】
ここで、図６６（ａ）はフォトダイオードＰＤ１を構成する第１の光学フィルタ９０の構成例を示す平面図、（ｂ）はフォトダイオードＰＤ２を構成する第２の光学フィルタ９４の構成例を示す平面図、（ｃ）は第１の光学フィルタを形成するＡｌ2Ｏ3の微粒子の例を示す拡大図、（ｄ）は第２の光学フィルタを形成するＧａ2Ｏ3の微粒子の例を示す拡大図である。
【０４１９】
この例では、Ａｌ2Ｏ3の微粒子の粒径ｄ２とＧａ2Ｏ3の微粒子の粒径ｄ１との関係はｄ２＜ｄ１となっており、この粒径の大きさの差が透過率に影響を与えていると考えられる。
【０４２０】
そこで、本実施の形態では、透過率の差を補正するために、第２の光学フィルタ９４の面積ＳＧを第１の光学フィルタの面積ＳＡの１．０８倍としている。
【０４２１】
図６７は、第１の光学フィルタ９０を形成するＡｌ2Ｏ3および面積補正を行った第２の光学フィルタ９４を形成するＧａ2Ｏ3の透過特性を示すグラフである。
【０４２２】
このグラフを見ると分かるように、少なくとも３５０ｎｍ以上の波長領域において、Ａｌ2Ｏ3の透過率とＧａ2Ｏ3の透過率は略一致するようになっている。これにより、紫外線をより正確に測定することが可能となる。
【０４２３】
なお、本実施の形態では、上述のように、透過率の差を補正するために、第２の光学フィルタ９４の面積ＳＧあるいは第１の光学フィルタの面積ＳＡを調整する措置を示したが、これに限定されず、例えば、複合酸化微粒子を構成するＡｌ2Ｏ3の微粒子およびＧａ2Ｏ3の微粒子の粒径に応じて、第１の光検出部（フォトダイオードＰＤ１）から出力される信号と第２の光検出部（フォトダイオードＰＤ２）から出力される信号とを調整する調整手段（調整回路等）を備えるようにしても良い。
【０４２４】
図６８は、第１の光学フィルタ９０を形成するＡｌ2Ｏ3および第２の光学フィルタ９４を形成するＧａ2Ｏ3の透過率の差分と波長の関係を示すグラフ、図６９は紫外線透過可視光カットガラスの透過特性を示すグラフである。
【０４２５】
図７０は、第１の光学フィルタ９０を形成するＡｌ2Ｏ3および面積補正を行った第２の光学フィルタ９４を形成するＧａ2Ｏ3の透過率の差分と波長の関係を示すグラフである。
【０４２６】
図７１は、シリコン・フォトダイオード（Ｓｉ−ＰＤ）の感度特性を示すグラフ、図７２はＵＶ−Ｂについての感度特性を示すグラフである。
【０４２７】
また、図７３は、受光感度スペクトル（Ａ１２）とＣＩＥ作用スペクトルの受光感度と波長の関係を示すグラフである。このグラフを見ると分かるように、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定義したＣＩＥ作用スペクトルの曲線（ＣＩＥ）と、本実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）による受光感度スペクトルの曲線（Ａ１２）とは、比較的一致している。
【０４２８】
このように、本実施の形態に係る光検出装置（ＵＶ−Ｂセンサ）によれば、ＵＶインデックスを簡易的に測定することが可能である。
【０４２９】
［第６の実施の形態］
（オートライト装置）
第６の実施の形態に係るオートライト装置は、外部の紫外線を検出する前記第１〜第５の実施の形態に係るいずれかの光検出装置（ＵＶセンサ）と、外部の照度を検出する照度検出装置と、光検出装置および照度検出装置による検出結果に基づいて、照明装置をオン・オフさせる制御装置と備える。
【０４３０】
また、制御装置は、光検出装置による検出結果または照度検出装置の検出結果の何れかが所定の閾値以下となった場合に照明装置をオンし、光検出装置による検出結果または照度検出装置の検出結果の何れかが所定の閾値以上となった場合にオフするように制御することができる。
【０４３１】
また、照明装置は、自動車や自転車等の車両に搭載された照明器具、あるいは街灯に搭載された照明器具とすることができる。
【０４３２】
図７５のブロック図に示すように、第６の実施の形態に係るオートライト装置５５０は、光検出装置（ＵＶセンサ）５５１と照度センサ５５２とが、センサ入力インターフェイス５５３を介して接続されている。
【０４３３】
ＵＶセンサ５５１としては、第１〜第５の実施の形態に係るいずれかの光検出装置を用いることができる。
【０４３４】
照度センサ５５２としては、フォトトランジスタを使うタイプ、フォトダイオードを使うタイプ、フォトダイオードにアンプ回路を追加したタイプ等を適用することができる。
【０４３５】
センサ入力インターフェイス５５３には、オートライト制御回路５５４が接続され、オートライト制御回路５５４には、ライト駆動回路５５５が接続されている。
【０４３６】
ライト駆動回路５５５には、自動車のヘッドライト、テールランプや自転車の夜間走行用のライトあるいは街灯の電球等の照明器具５６０が接続されている。
【０４３７】
オートライト制御回路５５４は、ＵＶセンサ５５１による紫外線の検出結果または照度センサ５５２による可視光の検出結果の何れかが所定の閾値以下となった場合に照明器具５６０をオンし、ＵＶセンサ５５１による紫外線の検出結果または照度センサ５５２による可視光の検出結果の何れかが所定の閾値以上となった場合にオフするようにライト駆動回路５５５を制御する。
【０４３８】
図７６は、第６の実施の形態に係るオートライト装置の駆動処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０４３９】
この処理が開始されると、まず、ステップＳ１０で照度センサ５５２による可視光の検出結果は閾値以下であるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１１に移行する。
【０４４０】
ステップＳ１１では、ライト駆動回路５５５をオンしてステップＳ１２に移行してライト５６０がオンされてステップＳ１０に戻る。
【０４４１】
これにより、閾値以下の暗さとなった場合に、自動車等のライトが点灯するという、いわゆる一般的なオートライト装置と同様の動作を行う。
【０４４２】
一方、ステップＳ１０で「Ｎｏ」と判定された場合にはステップＳ１３に移行する。
【０４４３】
ステップＳ１３では、ＵＶセンサ５５１による紫外線（ＵＶ−ＡまたはＵＶ−Ｂ）の検出結果は閾値以下であるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ１４に移行する。
【０４４４】
ステップＳ１４では、ライト駆動回路５５５をオンしてステップＳ１５に移行してライト５６０がオンされてステップＳ１０に戻る。
【０４４５】
これにより、例えば、照度は一定値以上あるが紫外線が所定値以下となったような場合に、自動車等のライトを点灯させるという、一般的なオートライト装置には無い動作を行うことができる。
【０４４６】
これにより、閾値を適当な値とすることにより、例えば、照度は一定値以上であっても視認性が低下したような環境（曇天や霧等が発生した場合）下で、自動車等のライトを自動的に点灯させることができ、安全性や利便性を向上させることができる。
【０４４７】
また、ステップＳ１３で「Ｎｏ」と判定された場合には、ステップＳ１６に移行する。
【０４４８】
ステップＳ１６ではライト駆動回路５５５をオフして、ステップＳ１７でライト５６０がオフされてステップＳ１０に戻る。
【０４４９】
なお、第６の実施の形態に係るオートライト装置の駆動処理は、これに限られず、例えば、照度は一定値以下であっても、紫外線は所定値以上である場合（例えば、所定条件下の曇天など）には、自動車や街灯のライトを点灯させないようにして、不必要なライトの点灯を抑制して、省電力を図れるようにしても良い。
【０４５０】
また、雪道など紫外線が強い状況において、ＵＶセンサ５５１による紫外線の検出結果が閾値以上となった場合に、自動車に搭載されるフォグランプ等を自動的にオンさせるようにしても良い。
【０４５１】
（オートライト装置の自動車への適用例）
図７７〜７９を参照して、第６の実施の形態に係るオートライト装置５５０の自動車への適用例について説明する。
【０４５２】
図７７は、第６の実施の形態に係るオートライト装置５５０を自動車に搭載し、照度センサのみを機能させた場合の動作状況を示す説明図である。
【０４５３】
なお、オートライト装置５５０のＵＶセンサ５５１および照度センサ５５２は、例えば、自動車のダッシュボードの上などに配置される。これにより、フロントウィンドウを介して、車外から太陽光および紫外線がＵＶセンサ５５１および照度センサ５５２に入射して測定される。
【０４５４】
図７７に示すように、太陽８００が出て紫外線を含む太陽光が降り注ぐ環境下において走行する場合には、照度センサ５５２による可視光の測定結果は閾値以上となるため、図７７（ａ）に示すように、自動車のヘッドライト５６０は消灯状態を維持する。
【０４５５】
例えば、図７７（ｂ）に示すように、高架下６００などの比較的短距離の日陰７００を走行する場合には、照度センサ５５２による可視光の測定結果は閾値以下となるため、自動車のヘッドライト５６０は点灯状態となる。なお、比較的短距離の日陰であるためヘッドライト５６０は本来不要であるが、ドライバには、一般的に消灯操作をする時間はないといえる。
【０４５６】
また、高架下６００などを通過後には、照度センサ５５２による可視光の測定結果は閾値以上となるため、図７７（ｃ）に示すように、自動車のヘッドライト５６０は再び消灯状態となる。
【０４５７】
図７８は、第６の実施の形態に係るオートライト装置５５０を自動車に搭載し、照度センサとＵＶセンサを機能させた場合の動作状況を示す説明図である。
【０４５８】
図７８に示すように、太陽８００が出て紫外線を含む太陽光が降り注ぐ環境下において走行する場合には、照度センサ５５２による可視光の測定結果およびＵＶセンサ５５１による測定結果は閾値以上となるため、図７８（ａ）に示すように、自動車のヘッドライト５６０は消灯状態を維持する。
【０４５９】
例えば、図７８（ｂ）に示すように、高架下６００などの比較的短距離の日陰７００を走行する場合には、照度センサ５５２による可視光の測定結果は閾値以下となるが、路面等から反射した紫外線が入射するためＵＶセンサ５５１の測定結果は閾値以上となり、自動車のヘッドライト５６０は消灯状態を維持する。
【０４６０】
これにより、比較的短距離の日陰であるためヘッドライト５６０は本来不要であるので、ドライバの感覚に合わせれて消灯状態を維持し、利便性や省電力性を向上させることができる。
【０４６１】
また、高架下６００などを通過後には、照度センサ５５２による可視光の測定結果およびＵＶセンサ５５１による測定結果は閾値以上となるため、図７８（ｃ）に示すように、自動車のヘッドライト５６０は再び消灯状態となる。
【０４６２】
図７９は、第６の実施の形態に係るオートライト装置５５０を自動車に搭載し、曇天下や雨天下において照度センサ５５２のみを機能させた場合の動作状況を示す説明図である。
【０４６３】
曇天下や雨天下においては、雲による光散乱（ミー散乱）が生じる。
【０４６４】
ミー散乱では、散乱強度が波長に反比例するので、短波長ほど雲９００の影響を受け易い。
【０４６５】
このような状況下において、図７９に示すように、照度センサ５５２のみを機能させた状態で走行すると、比較的明るい場合には、照度センサ５５２による可視光の測定結果は閾値以上となるため、自動車のヘッドライト５６０は消灯状態を維持する。
【０４６６】
しかし、比較的明るい状況下であってもドライバの視認性を高めるためにヘッドライト５６０が自動的に点灯して欲しい場合がある。このような状況下においても、ドライバの肉眼は徐々に暗さに慣れてしまうため、手動によるヘッドライト５６０の点灯を忘れる場合もある。
【０４６７】
図８０は、第６の実施の形態に係るオートライト装置５５０を自動車に搭載し、曇天下や雨天下において照度センサ５５２とＵＶセンサ５５１を機能させた場合の動作状況を示す説明図である。
【０４６８】
図８０に示すように、照度センサ５５２とＵＶセンサ５５１の両方を機能させた状態で走行すると、曇天や雨天下で比較的明るい場合には、照度センサ５５２による可視光の測定結果は閾値以上となるが、ＵＶセンサ５５１による紫外線の測定結果は、雲によるミー散乱の影響で閾値以下となる場合がある。
【０４６９】
このような状態は、前出の図７６のフローチャートにおけるステップＳ１０→ステップＳ１３→ステップＳ１４→ステップＳ１５の処理に相当し、ヘッドライト５６０が自動的に点灯される。
【０４７０】
これにより、曇天や雨天下で視認性が低下した場合に、ドライバが操作することなくヘッドライト５６０が自動的に点灯され、安全性や利便性を向上させることができる。
【０４７１】
（紫外線の散乱）
図８１に示すように太陽８００から地上に達する光には、直射光ｈνDと散乱光ｈνRがある。
【０４７２】
直射光ｈνDとは太陽８００から直接地上に達する光のことであり、散乱光ｈνRとは太陽８００からやってきた光が窒素・酸素などの空気分子やエアロゾル粒子６５０（固体または液体の微粒子）にあたり、その進行方向が変化し、植物７５０や人間８５０等が存在する地上に達する光のことである。
【０４７３】
図８１に示すように散乱光ｈνRは分子や粒子により四方に広がる。光が空気分子により散乱する場合は、光の波長が短いほど散乱しやすくなる性質があり、紫外線は可視光よりも波長が短いために、より散乱され易い。
【０４７４】
図８２は本州付近の夏の晴天時のＵＶインデックスの日変化を、直射光と散乱光に分けて示したグラフである。
【０４７５】
図８２において、地上に到達する紫外線の総量を太線で、そのうちの直射光によるものを細線で示している。
【０４７６】
図８２を見れば分かるように、地上に達する紫外線の中で、散乱光の寄与が直射光より大きい。したがって、日傘や帽子で日射しを遮り、日陰にいても、空が見える所では目で感じる以上に紫外線を浴びることになるので注意が必要である。
【０４７７】
（地表面の反射と紫外線）
図８３に示すように紫外線には、太陽８００から直接届く紫外線ｈνDや空気分子やエアロゾル粒子に散乱されて届く紫外線の他に地表面で反射される紫外線ｈνRがある。
【０４７８】
屋外にいる人８５０は、上空から地上に向かう紫外線（太陽８００からの直射光と大気で散乱された光をあわせたもの）を浴びるだけでなく、地表面で反射された紫外線ｈνR浴びている。
【０４７９】
ＵＶインデックスは、このうち上空から地上に向かう紫外線の強度を示したものである。
【０４８０】
ＵＶインデックスを利用する際に、実際に浴びる紫外線量には紫外線が地表面で反射される効果も含まれていることを考慮に入れる必要がある。
【０４８１】
なお、地表面での紫外線の反射の割合は、地表面の状態により大きく異なる。例えば、草地やアスファルトの反射率は１０％もしくはそれ以下であるが、砂浜では２５％、新雪では８０％にも達する。
【０４８２】
さらに、地表面で反射された紫外線ｈνRの一部は上空に向かい、大気等で再び散乱されて地上に向かう。つまり地表面の反射率が大きいところでは、反射率が小さいところより散乱光も強くなっている。
【０４８３】
例えば、一面雪原の場合には、上空からの紫外線量（ＵＶインデックス）は、反射と散乱の効果により雪がないと仮定した場合と比較して４〜５割ほど増加することが分かっている。
【０４８４】
上空からの紫外線ｈνDに対して帽子や日傘の利用は有効であるが、地表面から反射してくる紫外線ｈνRについても忘れずに、総合的な紫外線対策をとることが望ましい。
【０４８５】
本発明に係る光検出装置（ＵＶセンサ）によれば、携帯電話や腕時計等の携帯機器に搭載することが可能であり、常に携帯して環境のＵＶインデックスを簡易的に測定することにより、紫外線の浴びすぎ等を回避することに役立てることができる。
【０４８６】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【産業上の利用可能性】
【０４８７】
本発明の光学フィルタや光検出装置は、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂの紫外線センサなどに適用することができる。また、携帯電話や腕時計等の携帯機器に搭載してＵＶインデックスの簡易測定装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０４８８】
２、１２、２２、３２、４２…ｐ型半導体層
３，１３、２３、３３、４３…ｎ型半導体層
４、１４、２４、３４、４４、７０、７４、７６、９０、９４…光学フィルタ
５、１５、２５、３５、４５…アノード電極
６、１６、２６、３６、４６…カソード電極
７、１７、２７、３７、４７…保護膜
１０…層間絶縁膜
１１…ポリエステル樹脂
４０…支持基板
５０…カバーガラス
５２…隙間
５４…フォトダイオード
５６…接着層
５８…センサＬＳＩチップ
６０…ハンダ球
６２…ボンディングパッド
６４…シリコン貫通電極(ＴＳＶ)
６６…バックサイドコネクタ
６８…ハンダ・バンプ
７２…パッケージ
７８…保護膜
８０…絶縁膜
８２ａ、８２ｂ…Ａｌパッド電極
８４…Ｓｉ基板
９２…可視光吸収層
１００、２００、３００、４００、５００…受光素子
１１２…ガラス基板
１１３…ＣＣＤカメラ
５００…受光素子
５５０…オートライト装置
５５１…ＵＶセンサ
５５２…照度センサ
５５３…センサ入力インターフェイス
５５４…オートライト制御回路
５５５…ライト駆動回路
５６０…ライト（照明器具）
６００…高架下
６５０…エーロゾル粒子
７００…日陰
７５０…植物
８００…太陽
８５０…人間
９００…雲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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