(57)【要約】【課題】  可視光の光量を低減することなく、近赤外線で測定対象の情報を担持する光の偏光情報を検出できる偏光イメージセンサー、および、偏光イメージセンサーの製造方法の提供を課題とする。【解決手段】  ２次元的に配置された固体撮像素子を有するセンサーアレイと、近赤外の偏光を反射し、それ以外を透過する反射型偏光板と、同一面内で固体撮像素子の１または複数に対応する複数の領域に分割され、互いに遅相軸の方向が異なる領域を二種以上有する、パターン位相差板と、を有し、センサーアレイとパターン位相差板との間に、反射型円偏光板を有することにより、課題を解決する。【選択図】  図１
2018036314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元のマトリックス状に配置された固体撮像素子を有するセンサーアレイと、
特定の波長領域の近赤外線の偏光を反射し、それ以外の光を透過する反射型偏光板と、
同一面内で前記センサーアレイの前記固体撮像素子の１個または複数個に対応する複数の領域に分割され、位相差が等しく、かつ、互いに遅相軸の方向が異なる前記領域を二種以上有する、パターン位相差板と、を有し、
前記センサーアレイと前記パターン位相差板との間に、前記反射型偏光板が配置されることを特徴とする偏光イメージセンサー。
【請求項２】
前記反射型偏光板が、前記特定の波長領域の近赤外線の右円偏光または左円偏光を選択的に反射する、反射型円偏光板であり、前記パターン位相差板がパターンλ／４板である請求項１に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項３】
前記センサーアレイが、可視光を検出する固体撮像素子と、近赤外線を検出する固体撮像素子とを有する請求項１または２に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項４】
前記パターン位相差板の前記反射型偏光板とは逆側に、近赤外線および可視光を選択的に透過するバンドパスフィルターを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項５】
前記パターン位相差板において、前記分割された領域の１つが面内位相差を持たない請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項６】
前記反射型偏光板と前記パターン位相差板との間に、光配向膜を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項７】
前記センサーアレイと前記反射型偏光板との間に、光配向膜を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項８】
前記反射型偏光板が、少なくとも１種の重合性液晶化合物をコレステリック液晶相状態で固定化してなるものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項９】
前記パターン位相差板が、少なくとも１種の重合性液晶化合物を固定化してなるものである請求項１〜８のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサー。
【請求項１０】
２次元のマトリックス状に配置された固体撮像素子を有するセンサーアレイの受光面側に、特定の波長領域の近赤外線の偏光を反射し、それ以外の光を透過する反射型偏光板を形成する偏光板形成工程、および、
前記偏光板形成工程よりも後に行われる、同一面内で前記センサーアレイの前記固体撮像素子の１画素または複数画素に対応する複数の領域に分割され、位相差が等しく、かつ、互いに遅相軸の方向が異なる前記領域を二種以上有するパターン位相差板を形成する位相差板形成工程、を有することを特徴とする偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１１】
前記偏光板形成工程が、前記反射型偏光板の形成面に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、少なくとも１種のキラル剤、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布して、コレステリック液晶相を形成した後に、コレステリック液晶相を固定化することを含む請求項１０に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１２】
前記偏光板形成工程の前に、前記反射型偏光板の形成面に光配向膜を形成する工程、および、前記光配向膜に対して直線偏光を照射して配向規制力を付与する工程、を含む請求項１０または１１に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１３】
前記位相差板形成工程が、前記パターン位相差板の形成面に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布して、前記重合性液晶化合物を配向させた後に、前記重合性液晶化合物を重合して固定することを含む請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１４】
前記位相差板形成工程の前に、前記パターン位相差板の形成面に光配向膜を形成する配向膜形成工程、および、前記光配向膜に対して、パターンフォトマスクを介して直線偏光を照射して、前記パターン位相差板の同一面内に異なる方向の遅相軸を形成するための配向規制力を付与する規制力付与工程、を含む請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１５】
前記位相差板形成工程において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成する請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１６】
前記規制力付与工程において、前記光配向膜に対して直線偏光を照射しない部分を設けることで、前記パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成する請求項１４に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１７】
前記規制力付与工程において、前記光配向膜に対して非偏光を照射して垂直配向規制力を付与する領域を、部分的に設けることにより、前記パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成する請求項１４に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１８】
前記規制力付与工程の後に、前記位相差板形成工程として、前記配向規制力を与えられた光配向膜上に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布し、前記重合性液晶化合物を配向させた後、重合開始剤が反応する光をフォトマスクを介して部分的に照射し、前記重合性液晶化合物を重合固定化する工程、および、
前記フォトマスクによって光を遮断された未硬化部を加熱して等方相にした後、前記重合開始剤が反応する光を照射して、前記未硬化部の重合性液晶化合物を重合固定化する工程、を行うことにより、前記パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成する請求項１４に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【請求項１９】
前記規制力付与工程の後に、前記位相差板形成工程として、前記配向規制力を与えられた光配向膜上に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布し、前記重合性液晶化合物を配向させた後、重合開始剤が反応する光をフォトマスクを介して部分的に照射し、前記重合性液晶化合物を配向させた重合固定化する工程、および、
前記重合性液晶化合物が溶解する溶媒によって現像処理を行い、前記フォトマスクによって光を遮断された未硬化部を除去する工程、を行うことにより、前記パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成する請求項１４に記載の偏光イメージセンサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光を検出するための偏光イメージセンサー、および、この偏光イメージセンサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体からの光の偏光の状態を検出する偏光イメージセンサーが知られている。
この偏光イメージセンサーによれば、物体の面の傾き、判別が困難な形状および境界の明確化、物体に掛かった応力の状態の検出など、通常の白黒画像またはカラー画像では得られない情報を得ることができる。
そのため偏光イメージセンサーは、検査、医療、運転補助、操作、セキュリティー等、様々な分野での利用が考えられる。
【０００３】
このような偏光イメージセンサーとしては、例えば、特許文献１に記載される偏光イメージング装置が知られている。
この偏光イメージング装置は、一例として、互いに光軸方向が異なる３以上の波長板の領域に分かれており、入射光の内、各領域によって各領域の光軸と、この光軸に直交する偏光成分とに異なる位相差を生じさせる偏光板ユニットを、１個以上含む波長板アレイと、波長板アレイを透過した光が入射する偏光子と、偏光子を透過した光を測光するＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサーなどの受光素子アレイと、受光素子アレイが受光した偏光成分および無偏光成分を画像処理部と、を有して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０１５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される偏光イメージング装置によれば、観察対象の画像を担持する光の偏光状態を検出して、例えば、観察対象の形状等を検出することができる。
【０００６】
ここで、特許文献１に記載される偏光イメージング装置では、フォトニック結晶を用いる波長板または偏光子を用いて、可視光を処理して解析している。
そのため、受光素子アレイによって受光した光は、可視光領域の光の光量が低下しており、例えば、偏光状態の検出結果と共に、可視像を再現することが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、可視光領域の光量を低減することなく、撮影対象によって反射された光など、撮影対象の情報を担持する光の偏光状態を検出できる偏光イメージセンサー、および、この偏光イメージセンサーの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明の偏光イメージセンサーは、２次元のマトリックス状に配置された固体撮像素子を有するセンサーアレイと、
特定の波長領域の近赤外線の偏光を反射し、それ以外の光を透過する反射型偏光板と、
同一面内でセンサーアレイの固体撮像素子の１個または複数個に対応する複数の領域に分割され、位相差が等しく、かつ、互いに遅相軸の方向が異なる領域を二種以上有する、パターン位相差板と、を有し、
センサーアレイとパターン位相差板との間に、反射型偏光板が配置されることを特徴とする偏光イメージセンサーを提供する。
【０００９】
このような本発明の偏光イメージセンサーにおいて、反射型偏光板が、特定の波長領域の近赤外線の右円偏光または左円偏光を選択的に反射する、反射型円偏光板であり、パターン位相差板がパターンλ／４板であるのが好ましい。
また、センサーアレイが、可視光を検出する固体撮像素子と、近赤外線を検出する固体撮像素子とを有するのが好ましい。
また、パターン位相差板の反射型偏光板とは逆側に、近赤外線および可視光を選択的に透過するバンドパスフィルターを有するのが好ましい。
また、パターン位相差板において、分割された領域の１つが面内位相差を持たないのが好ましい。
また、反射型偏光板とパターン位相差板との間に、光配向膜を有するのが好ましい。
また、センサーアレイと反射型偏光板との間に、光配向膜を有するのが好ましい。
また、反射型偏光板が、少なくとも１種の重合性液晶化合物をコレステリック液晶相状態で固定化してなるものであるのが好ましい。
さらに、パターン位相差板が、少なくとも１種の重合性液晶化合物を固定化してなるものであるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の偏光イメージセンサーの製造方法は、２次元のマトリックス状に配置された固体撮像素子を有するセンサーアレイの受光面側に、特定の波長領域の近赤外線の偏光を反射し、それ以外の光を透過する反射型偏光板を形成する偏光板形成工程、および、
偏光板形成工程よりも後に行われる、同一面内でセンサーアレイの固体撮像素子の１画素または複数画素に対応する複数の領域に分割され、位相差が等しく、かつ、互いに遅相軸の方向が異なる領域を二種以上有するパターン位相差板を形成する位相差板形成工程、を有することを特徴とする偏光イメージセンサーの製造方法を提供する。
【００１１】
このような本発明の偏光イメージセンサーの製造方法において、偏光板形成工程が、反射型偏光板の形成面に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、少なくとも１種のキラル剤、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布して、コレステリック液晶相を形成した後に、コレステリック液晶相を固定化することを含むのが好ましい。
また、偏光板形成工程の前に、反射型偏光板の形成面に光配向膜を形成する工程、および、光配向膜に対して直線偏光を照射して配向規制力を付与する工程、を含むのが好ましい。
また、位相差板形成工程が、パターン位相差板の形成面に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布して、重合性液晶化合物を配向させた後に、重合性液晶化合物を重合して固定することを含むのが好ましい。
また、位相差板形成工程の前に、パターン位相差板の形成面に光配向膜を形成する配向膜形成工程、および、光配向膜に対して、パターンフォトマスクを介して直線偏光を照射して、パターン位相差板の同一面内に異なる方向の遅相軸を形成するための配向規制力を付与する規制力付与工程、を含むのが好ましい。
また、位相差板形成工程において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成するのが好ましい。
また、規制力付与工程において、光配向膜に対して直線偏光を照射しない部分を設けることで、パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成するのが好ましい。
また、規制力付与工程において、光配向膜に対して非偏光を照射して垂直配向規制力を付与する領域を、部分的に設けることにより、パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成するのが好ましい。
また、規制力付与工程の後に、位相差板形成工程として、配向規制力を与えられた光配向膜上に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布し、重合性液晶化合物を配向させた後、重合開始剤が反応する光をフォトマスクを介して部分的に照射し、重合性液晶化合物を重合固定化する工程、および、フォトマスクによって光を遮断された未硬化部を加熱して等方相にした後、重合開始剤が反応する光を照射して、未硬化部の重合性液晶化合物を重合固定化する工程、を行うことにより、パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成するのが好ましい。
さらに、規制力付与工程の後に、位相差板形成工程として、配向規制力を与えられた光配向膜上に、少なくとも１種の重合性液晶化合物、および、少なくとも１種の重合開始剤を含む塗布液を塗布し、重合性液晶化合物を配向させた後、重合開始剤が反応する光をフォトマスクを介して部分的に照射し、重合性液晶化合物を配向させた重合固定化する工程、および、重合性液晶化合物が溶解する溶媒によって現像処理を行い、フォトマスクによって光を遮断された未硬化部を除去する工程、を行うことにより、パターン位相差板において、同一面内に面内位相差を持たない領域を部分的に形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可視光の光量を低減することなく、撮影対象によって反射された光など、撮影対象の情報を担持する光の偏光状態を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の偏光イメージセンサーの一例を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す偏光イメージセンサーのセンサーアレイの構成を概念的に示す図である。
【図３】図１に示す偏光イメージセンサーを構成する各部位の分光特性を示す図であり、特定の波長領域を８５０ｎｍ±５０ｎｍとした場合の例である。
【図４】図１に示す偏光イメージセンサーの構成を説明するための概念図である。
【図５】図１に示す偏光イメージセンサーの作用を説明するための概念図である。
【図６】図１に示す偏光イメージセンサーの作用を説明するための概念図である。
【図７】本発明の偏光イメージセンサーに利用されるパターン位相差板の別の例を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の偏光イメージセンサーおよび偏光イメージセンサーの製造方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１５】
本発明において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
角度等は、特に記載がなければ、一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
本発明において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
【００１６】
本発明において、可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０〜７８０ｎｍの波長領域の光を示す。非可視光は、３８０ｎｍ未満の波長領域または７８０ｎｍを超える波長領域の光である。
また、これに限定されるものではないが、可視光のうち、４２０〜４９０ｎｍの波長領域の光は青色（Ｂ）光であり、４９５〜５７０ｎｍの波長領域の光は緑色（Ｇ）光であり、６２０〜７５０ｎｍの波長領域の光は赤色（Ｒ）光である。
さらに、本発明において、赤外線（赤外光）とは７８０ｎｍを超え、１ｍｍ以下の波長領域の光であり、中でも、近赤外線（近赤外領域）とは、７８０ｎｍを超え、２０００ｎｍ以下の波長領域の光である。
【００１７】
本発明は、近赤外領域における偏光状態を検出することを目的としているが、偏光状態の検出精度を上げるために、特定の波長領域の近赤外光のみを検出する構成にするのが好ましい。
特定の波長領域は、任意に設定することができるが、一般的にセンサーアレイに用いられるシリコンフォトダイオードの検出波長である１２００ｎｍ以下の領域が好ましく、さらに、一般的な近赤外光源である近赤外ＬＥＤの代表的な波長である８５０ｎｍおよび／または９４０ｎｍを用いるのが最も好ましい。本発明の検出波長領域に合わせた近赤外光源を用いることで、検出対象を近赤外光源で照射した際の透過光および反射光の偏光状態を精度よく検出することができる。
【００１８】
図１に、本発明の偏光イメージセンサーの一例を概念的に示す。
図１に示す偏光イメージセンサー１０は、センサーアレイ１２と、第１配向膜１４と、反射型円偏光板１６と、第２配向膜１８と、パターンλ／４板２０と、バンドパスフィルター２４とを有して構成される。
バンドパスフィルター２４は、コレステリック反射層３０と、近赤外線フィルター３４とを有して構成される。また、コレステリック反射層３０は、右円偏光コレステリック層３０ｒと、左円偏光コレステリック層３０ｌとを有して構成される。
【００１９】
なお、図１には、図面を簡略化して、本発明の偏光イメージセンサー１０の構成を明確に示すために、本発明の偏光イメージセンサー１０における１画素分、すなわち、後述するセンサー本体４０における固体撮像素子４０ａの４×４＝１６個分しか示していない。
しかしながら、実際には、本発明の偏光イメージセンサー１０は、この１画素が、後述する固体撮像素子４０ａの配列方向（ｘ方向およびｙ方向）に、二次元的に多数配列して構成される。
【００２０】
図２に、センサーアレイ１２を概念的に示す。
センサーアレイ１２は、センサー本体４０と、カラーフィルター４２と、赤外遮断層４６と、マイクロレンズ４８と、平坦化層５０とを有して構成される。
センサー本体４０は、固体撮像素子４０ａを有する。また、カラーフィルター４２は、赤色フィルター４２Ｒと、緑色フィルター４２Ｇと、青色フィルター４２Ｂと、赤外フィルター４２ＩＲとを有する。
【００２１】
なお、図２においては、センサー本体４０は、４つの固体撮像素子４０ａのみを示しているが、実際には、固体撮像素子４０ａは二次元的（ｘ方向およびｙ方向）に多数が配列されているのは、図１と同様である。
また、図２においては、センサーアレイ１２の構成を明確に示すために、カラーフィルター４２は、赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂおよび赤外フィルター４２ＩＲを横一列に並べて示している。しかしながら、実際には、図１および後述する図４に概念的に示すように、各フィルターは、２×２の４個の固体撮像素子４０ａを１つの単位として、１個の固体撮像素子４０ａに対応して、４種のフィルターのいずれかが設けられており、この４種のフィルターによる２×２の配列が、固体撮像素子４０ａの配列方向に二次元的に繰り返し設けられるのも、図１と同様である。
【００２２】
前述のように、センサー本体４０は、固体撮像素子４０ａを有する。
センサー本体４０は、一般的に、フォトダイオード等の固体撮像素子４０ａを備えるＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）と呼ばれる、公知のものである。
固体撮像素子４０ａは、光を検出するものであり、受光素子として機能する。光の検出には、例えば、光電変換が利用される。センサー本体４０は、複数の固体撮像素子４０ａが、ｘ方向およびｙ方向（図１および図４参照）に２次元的に配置されており、図示例においては、４×４＝１６個の固体撮像素子４０ａ（１６画素）で１つの画素を構成する。固体撮像素子４０ａは、例えば、シリコンまたはゲルマニウムで構成される。
固体撮像素子４０ａは、光を検出することができれば、特に限定されるものではなく、ＰＮ接合型、ＰＩＮ（p-intrinsic-n）接合型、ショットキー型、および、アバランシェ型のいずれかを用いることができる。
【００２３】
なお、センサー本体４０は、これ以外にも、シリコン基板等の基板、固体撮像素子４０ａで得られた信号電荷を外部に出力するための配線層、各色のフィルターを通過した光が隣接する固体撮像素子４０ａに入射することを防止するための金属膜等からなる遮断層、および、ＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicon Glass）で構成される絶縁層など、ＣＣＤセンサーまたはＣＭＯＳセンサーと呼ばれる公知の光センサーが有する公知の各種の部材を有してもよい。
【００２４】
センサー本体４０の受光面には、カラーフィルター４２が設けられる。
カラーフィルター４２は、赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂ、および、赤外フィルター４２ＩＲを有するものであり、センサー本体４０の１個の固体撮像素子４０ａに対応して、赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂ、および、赤外フィルター４２ＩＲのいずれかが設けられる。
【００２５】
図３に偏光イメージセンサー１０を構成する各部位の分光特性を示す。図３に示されるスペクトル概念図の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は透過率を示す。図３は、特定の波長領域を８５０ｎｍ±５０ｎｍ（８００〜９００ｎｍ）としたときの例を示すが、本発明においては、波長領域を任意に設定することが可能であり、その場合の各部位の分光特性が任意に変更されうることは言うまでもない。
カラーフィルター４２は、ＣＣＤセンサー等に用いられる公知の３原色および赤外線の吸収型のカラーフィルターである。
図３の上から３段目のＣＦ（Color Filter）４２に概念的に示すように、赤色フィルター４２Ｒは、赤色光および赤外線を透過して、赤色光以外の可視光を吸収するものであり（図３の［赤］欄）、緑色フィルター４２Ｇは、緑色光および赤外線を透過して、緑色光以外の可視光を吸収するものであり（図３の［緑］欄）、青色フィルター４２Ｂは、青色光および赤外線を透過して、青色光以外の可視光を吸収するものであり（図３の［青］欄）、赤外フィルター４２ＩＲは、赤外線（ＩＲ（Infra Red））を透過して、可視光を吸収するものである（図３の［赤外］欄）。
【００２６】
なお、カラーフィルター４２は、可視光に関しては、このような赤色、緑色および青色以外のものを用いてもよい。例えば、カラーフィルター４２は、可視光に関しては、シアン、マゼンタおよびイエロー領域に透過光スペクトルを有する補色型カラーフィルターであってもよい。
【００２７】
ここで、可視光に対応する赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇおよび青色フィルター４２Ｂと、センサー本体４０との間には、赤外遮断層４６が設けられる。
赤外遮断層４６は、所定の波長領域の赤外線を吸収もしくは反射して遮断する、吸収型の赤外線フィルターである。
【００２８】
センサー本体４０の固体撮像素子４０ａは、いずれも、近赤外線に感度を有する。また、可視光の各色のフィルターは、いずれも、赤外線を透過する。
３原色の各色のフィルターに対応する固体撮像素子４０ａでは、対応する色の光成分のみならず、赤外線も固体撮像素子に入射し、各色の光成分として測定されてしまう。
このような赤外線成分は、適正な赤色光、緑色光および青色光に対するノイズとなってしまい、イメージセンサーによって撮影する画像の画質劣化の一因となる。
【００２９】
赤外遮断層４６は、このような不都合を解消するために設けられるものであり、一例として、図３の上から４段目に概念的に示すように、近赤外線における特定波長（図示例においては８５０ｎｍ±５０ｎｍ）の波長領域を吸収もしくは反射して遮断（カット）することで、各色の可視光の測定から、赤外線によるノイズを除去する。
【００３０】
赤外遮断層４６は、一例として、赤外吸収能を有する赤外吸収材料を含むものであり、一例として、赤外吸収色素をバインダ一樹脂に混合したものが例示される。
赤外吸収色素は、吸収する波長領域に応じて、公知の各種のものが利用可能である。
具体的には、赤外吸収色素としては、主骨格としてジチオール錯体、アミノチオール錯体、フタロシアニン、ナフタロシアニン、リン酸エステル銅錯体、ニトロソ化合物、および、その金属錯体を有するものが例示される。錯体の金属部分は、鉄、マグネシウム、ニッケル、コバルト、銅、鋼、バナジウム亜鉛、パラジウム、白金、チタン、インジウム、および、スズ等が例示される。また、配位部分の元素としては、各種ハロゲン、アミン基、ニトロ基、および、チオール基といった部位を有する有機配位子が例示される。さらに、アルキル基、ヒド口キシル基、力ルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、フッ化アルキル基、および、エーテル基のなどの置換基を導入してもよい。
また、赤外吸収色素としては、一例として、シアニン、メロシアニンなどのメチン染料、卜リアリールメタン系、スクアリリウム、アントラキノン、ナフトキノン、クオタリレン、ペリレン、スリチル、イモニウム、ジイモニウム、ク口コニウム、オキサノール、ジケトピロロピロール、および、アミニウム塩等の有機化合物も好適に例示される。さらに、赤外吸収色素としては、これ以外にも、ＩＴ０(Indium Tin Oxide)、ＡＺ０(Aluminium doped zinc oxide)、酸化タングステン、酸化アンチモン、および、セシウムタングステンなどの金属酸化物等も例示される。
【００３１】
カラーフィルター４２の上、すなわち、カラーフィルター４２のセンサー本体４０とは逆面側には、マイクロレンズ４８が設けられる。
【００３２】
マイクロレンズ４８は、カラーフィルター４２の赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂおよび赤外フィルター４２ＩＲの個々に対応して、すなわち、固体撮像素子４０ａの個々に対応して、設けられる。
マイクロレンズ４８は、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであり、固体撮像素子４０ａに光を集光させるものである。各マイクロレンズ４８は、全て同一形状である。
【００３３】
このようなマイクロレンズ４８は、レンズとして必要な光学特性を満たすものであれば公知の各種の材料で形成できる。マイクロレンズ４８は、一例として、樹脂材料によって形成されるが、これに限定はされない。マイクロレンズ４８に利用される樹脂材料としては、例えば、スチレン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、および、シロキサン系樹脂等が例示される。
【００３４】
平坦化層５０は、凸レンズであるマイクロレンズ４８の上の反射型円偏光板１６（第１配向膜１４）側の表面を平坦化するものである。なお、平坦化層５０は、上層（図示例では第１配向膜１４）と平坦化層５０と貼り合わせるための貼合層を兼ねてもよい。
平坦化層５０は、十分な光透過性を有するものであればよく、例えば、各種の樹脂材料で形成される。平坦化層５０を形成する樹脂材料としては、一例として、フッ素含有シロキサン樹脂などのフッ素含有シラン化合物、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、および、エポキシ系樹脂等が例示される。
【００３５】
なお、マイクロレンズ４８と平坦化層５０とは、マイクロレンズ４８の屈折率が平坦化層の屈折率よりも大きいのが好ましい。
【００３６】
平坦化層５０すなわちセンサーアレイ１２の上には、第１配向膜１４を介して、反射型円偏光板１６が設けられる。以下の説明では、『反射型円偏光板１６』を単に『円偏光板１６』とも言う。
円偏光板１６は、コレステリック液晶相を固定してなるものである。従って、円偏光板は、波長選択反射性を有する。図示例の偏光イメージセンサー１０においては、円偏光板１６は、図３の上から２段目（円偏光板１６）に概念的に示すように、近赤外線において、特定波長（図示例においては８５０ｎｍ±５０ｎｍ）の波長領域の右円偏光を反射し、それ以外の光を透過する。
【００３７】
前述のように、円偏光板１６は、コレステリック液晶相を固定してなる層である。コレステリック液晶相は、特定の波長において選択反射性を示す波長選択反射性を有する。
コレステリック液晶相の選択反射の中心波長λは、コレステリック液晶相における螺旋構造のピッチＰ（＝螺旋の周期）に依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、この螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射波長を調節することができる。コレステリック液晶相のピッチは、重合性液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調節することによって所望のピッチを得ることができる。
また、選択反射を示す選択反射帯域（円偏光反射帯域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相のΔｎと螺旋のピッチＰとに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射帯域の幅の制御は、Δｎを調節して行うことができる。Δｎは、円偏光板１６を形成する液晶化合物の種類およびその混合比率、ならびに、配向固定時の温度により調節できる。
螺旋のセンスおよびピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編  シグマ出版２００７年出版、４６頁、および「液晶便覧」液晶便覧編集委員会  丸善  １９６頁に記載の方法を用いることができる。
【００３８】
コレステリック液晶相の反射光は円偏光である。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相は螺旋の捩れ方向による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
従って、図示例においては、円偏光板１６は、右捩れのコレステリック液晶相を固定してなる層である。なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、すなわち円偏光板１６が反射する円偏光は、コレステリック液晶相を形成する液晶化合物の種類または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。
また、円偏光板１６は、右円偏光を反射するものではなく、左円偏光を反射するものであってもよい。
【００３９】
なお、円偏光板１６は、１層からなるものでも、多層構成でもよい。
反射する光の波長領域すなわち遮断する光の波長領域を広くするには、選択反射の中心波長λをずらした層を順次積層することで実現できる。また、ピッチグラジエント法と呼ばれる層内の螺旋ピッチを段階的に変化させる方法で、波長範囲を広げる技術も知られており、具体的にはＮａｔｕｒｅ  ３７８、４６７−４６９（１９９５）、特開平６−２８１８１４号公報、および、特許４９９０４２６号公報に記載の方法などが挙げられる。
【００４０】
コレステリック液晶相を固定してなる円偏光板１６は、一例として、以下の方法で形成すればよい。
なお、コレステリック液晶相を固定してなる層という点では、後述するバンドパスフィルター２４を構成するコレステリック反射層３０の右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌも同様である。従って、以下の説明における円偏光板１６を、右円偏光コレステリック層３０ｒあるいは左円偏光コレステリック層３０ｌに置き換えることで、右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌも同様に形成できる。
【００４１】
コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造であればよい。
なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶化合物は、液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
【００４２】
コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
コレステリック液晶層の形成に用いる液晶化合物を含む液晶組成物は、さらに界面活性剤を含むのが好ましい。また、コレステリック液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらにキラル剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
【００４３】
特に、右円偏光を反射する円偏光板１６を形成する液晶組成物は、重合性液晶化合物、右捩れを誘起するキラル剤あるいはさらに重合開始剤を含む重合性液晶組成物であるのが好ましい。
【００４４】
−−重合性液晶化合物−−
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であるのが好ましい。
コレステリック液晶相を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
【００４５】
重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１〜６個、より好ましくは１〜３個である。重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、同５６２２６４８号明細書、同５７７０１０７号明細書、国際公開ＷＯ９５／２２５８６号公報、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、および特開２００１−３２８９７３号公報などに記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
【００４６】
重合性液晶化合物の具体例としては、下記式（１）〜（１４）に示す化合物が挙げられる。
【００４７】
【化１】
2018036314.tif 000003
【００４８】
【化２】
2018036314.tif 000004
［化合物（１１）において、Ｘ1は２〜５（整数）である］
2018036314.tif 000005
【００４９】
また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７−１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック液晶相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９−１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、特開平１１−２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
【００５０】
また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、７５〜９９．９質量％であるのが好ましく、８０〜９９質量％であるのがより好ましく、８５〜９０質量％であるのがさらに好ましい。
【００５１】
−−キラル剤（光学活性化合物）−−
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
すなわち、円偏光板１６を形成する際には、右捩れを誘起するキラル剤を用いる。
【００５２】
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４−３項、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用カイラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、イソマンニド誘導体を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
【００５３】
キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２−８０４７８号公報、特開２００２−８０８５１号公報、特開２００２−１７９６６８号公報、特開２００２−１７９６６９号公報、特開２００２−１７９６７０号公報、特開２００２−１７９６８１号公報、特開２００２−１７９６８２号公報、特開２００２−３３８５７５号公報、特開２００２−３３８６６８号公報、特開２００３−３１３１８９号公報、特開２００３−３１３２９２号公報に記載の化合物を用いることができる。
【００５４】
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶化合物量の０．０１〜２００モル％が好ましく、１〜３０モル％がより好ましい。
【００５５】
−−重合開始剤−−
液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、液晶組成物は重合開始剤を含有しているのが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）およびオキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等が挙げられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して０．１〜２０質量％であるのが好ましく、０．５〜１２質量％であるのがさらに好ましい。
【００５６】
−−架橋剤−−
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、４，４−ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、３〜２０質量％が好ましく、５〜１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、コレステリック液晶相の安定性がより向上する。
【００５７】
液晶組成物は、コレステリック液晶層を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびシクロペンタノン等のケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。上述の単官能重合性モノマーなどの上述の成分が溶媒として機能していてもよい。
【００５８】
円偏光板１６は、一例として、重合性液晶化合物、右捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む円偏光板１６を形成するための液晶組成物を、第１配向膜１４に塗布し、加熱によって右円偏光反射特性を有するコレステリック液晶相として、紫外線の照射（紫外線の露光）によってコレステリック液晶相を固定化することによって、形成すればよい。
なお、液晶組成物の塗布、乾燥、および、紫外線の照射は、いずれも、公知の方法で行えばよい。
【００５９】
前述のように、センサーアレイ１２（平坦化層５０）と円偏光板１６との間には、第１配向膜１４が設けられる。
第１配向膜１４は、コレステリック液晶相を固定してなる円偏光板１６における、コレステリック液晶相の配向を保持するための層である。
【００６０】
第１配向膜１４は、コレステリック液晶層の配向膜として用いられている公知の物が、各種、利用可能である。
好ましくは、第１配向膜１４は、光配向膜である。光配向膜とは、一例として、アゾベンゼン系ポリマーおよびポリビニルシンナメート等の光活性分子に光化学反応を起こす波長の直線偏光または斜め非偏光を照射して光配向膜の表面に異方性を生成させるものであり、入射光によって膜の最表面の分子長軸の配向が生成され、この最表面の分子に接触する液晶を配向させる配向規制力が形成されている。
なお、光配向膜の材料としては、上述のものの他に、光活性分子が光化学反応を起こす波長の直線偏光照射による光異性化、光二量化、光環化、光架橋、光分解、および、光分解−結合のうち、いずれかの反応により膜表面に異方性を生成するものであればよく、例えば、「長谷川雅樹、日本液晶学会誌、Vol.3 No.1,p3(1999)」、「竹内安正、日本液晶学会誌、Vol.3 No.4,p262(1999)」などに記載されている種々の光配向膜材料を使用することができる。
【００６１】
このような第１配向膜１４は、一例として、センサーアレイ１２（平坦化層５０）の表面に、光配向膜を形成し、この光配向膜に直線偏光を照射して配向規制力を付与することで、形成すればよい。
【００６２】
（反射型）円偏光板１６の上には、第２配向膜１８を介して、パターンλ／４板２０が設けられる。すなわち、本発明の偏光イメージセンサー１０においては、センサーアレイ１２とパターンλ／４板２０との間に、円偏光板１６が配置される。
パターンλ／４板２０は、λ／４板（λ／４位相差板）であって、同一面内において、センサーアレイ１２（センサー本体４０）の固体撮像素子４０ａの１画素または複数画素に対応して、複数の領域に分割され、位相差が等しく、かつ、互いに遅相軸の方向が異なる領域を、２種以上有するものである。
【００６３】
なお、図示例においては、反射型偏光板として円偏光板１６を用いているため、パターン位相差板としてパターンλ／４板２０（パターン（２ｎ＋１）／４λ板）を用いているが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
一例として、反射型偏光板として、反射型直線偏光板を用い、パターン位相差板としてパターンλ／２板（パターン（２ｎ＋１）／２λ板）を用いる構成が例示される。反射型直線偏光板は、公知のものが、各種利用可能である。また、パターンλ／２板は、公知のパターンλ／２板や、パターンλ／４板２０に準じるものが利用可能である。
【００６４】
前述のように、カラーフィルター４２の赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂおよび赤外フィルター４２ＩＲは、１つの固体撮像素子４０ａに対応して、何れか１つのフィルターが設けられる。
図示例の偏光イメージセンサー１０においては、図１および図４に概念的に示すように、２×２の４つの固体撮像素子４０ａの個々に対応して、赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂおよび赤外フィルター４２ＩＲの４種のフィルターの何れかが、１種ずつ設けられている。
パターンλ／４板２０は、図１および図４に概念的に示すように、この４種のフィルターが設けられた２×２の４つの固体撮像素子４０ａに対応する領域に対応して、分割されている。
【００６５】
前述のように、偏光イメージセンサー１０は、４×４＝１６個の固体撮像素子４０ａで、偏光イメージセンサー１０における１つの画素を構成する。従って、偏光イメージセンサー１０では、図４に概念的に示す、パターンλ／４板２０における２×２の４つの領域２０ａ〜２０ｄによって、偏光イメージセンサー１０における１画素が形成される。
領域２０ａ〜２０ｄは、位相差が等しく、かつ、遅相軸の方向が互いに異なる。なお、図１および図４、ならびに、後述する図５〜図７において、パターンλ／４板２０（２０Ａ）の領域２０ａ〜２０ｄの矢印は、各領域における遅相軸の方向を示している。
具体的には、センサーアレイ１２（センサー本体４０）における固体撮像素子４０ａの二次元的な配列方向をｘ方向、および、ｘ方向と直交するｙ方向とすると、領域２０ａの遅相軸はｘ方向と一致する方向であり、領域２０ｂにおける遅相軸はｘ方向に対して４５°の角度を有し、領域２０ｃにおける遅相軸はｘ方向に対して９０°の角度を有し、領域２０ｄにおける遅相軸はｘ方向に対して１３５°（−４５°）の角度を有する。
本発明は、このようなパターンλ／４板２０、前述の円偏光板１６を有することにより、可視光の光量を低減すなわち可視光の感度を低下することなく、所定の波長領域の近赤外線によって、撮影対象の情報を担持する光の偏光を検出可能にしている。この点に関しては、後に詳述する。
【００６６】
前述のように、パターンλ／４板２０は、λ／４板である。λ／４板（λ／４機能を有する板）とは、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に（または、円偏光を直線偏光に）変換する機能を有する板である。より具体的には、所定の波長λｎｍにおける面内レターデーション値がＲｅ（λ）＝λ／４（または、この奇数倍）を示す板である。この式は、近赤外線のいずれかの波長（例えば、８５０ｎｍ）において達成されていればよい。
パターンλ／４板２０の各領域において、波長８５０ｎｍの面内レターデーションＲｅ（８５０）は特に限定はないが、２００〜２２５ｎｍが好ましく、２０５〜２２０ｎｍがより好ましく、２１０〜２１５ｎｍがさらに好ましい。
なお、パターンλ／４板２０が支持体等を含む複数の層で形成される場合には、全ての層を含むパターンλ／４板２０の全体で、この面内レターデーションの範囲を示すのが好ましい。
【００６７】
液晶化合物を含むパターンλ／４板２０（パターン光学異方性層）の形成方法としては、例えば、液晶化合物を配向状態で固定化する方法が挙げられる。このとき、液晶化合物を固定化する方法としては、液晶化合物として不飽和二重結合（重合性基）を有する重合性の液晶化合物を用い、重合させて固定化する方法等が好適に例示される。例えば、不飽和二重結合（重合性基）を有する液晶化合物を含むパターンλ／４板２０の形成用組成物を形成面に直接または配向膜を介して塗布して、電離放射線の照射により硬化（重合）させ、液晶化合物を固定化する方法が挙げられる。なお、パターンλ／４板２０は単層構造であっても、積層構造であってもよい。
液晶化合物に含まれる不飽和二重結合の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基が好ましい。より具体的には、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、および、アリル基などが好ましく挙げられ、（メタ）アクリロイル基がより好ましい。
【００６８】
一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプとに分類できる。さらに、それぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が１００以上のものを指す（高分子物理・相転移ダイナミクス、土井正男著、２頁，岩波書店、１９９２）。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできる。２種以上の棒状液晶化合物、２種以上の円盤状液晶化合物、または棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。上述の液晶化合物の固定化のために、重合性基を有する棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を用いてパターンλ／４板２０を形成するのが好ましい。なお、液晶化合物は１分子中に重合性基を２以上有するのが好ましい。液晶化合物が２種類以上の混合物の場合には、少なくとも１種類の液晶化合物が１分子中に２以上の重合性基を有しているのが好ましい。
棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１−５１３０１９号公報の請求項１や特開２００５−２８９９８０号公報の段落［００２６］〜［００９８］に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶化合物としては、例えば、特開２００７−１０８７３２号公報の段落［００２０］〜［００６７］や特開２０１０−２４４０３８号公報の段落［００１３］〜［０１０８］に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
【００６９】
パターンλ／４板２０における面内レターデーションを上記範囲内とするために、液晶化合物の配向状態を制御することがある。このとき、棒状液晶化合物を用いる場合には、棒状液晶化合物を水平配向した状態で固定化するのが好ましく、ディスコティック液晶化合物を用いる場合には、ディスコティック液晶化合物を垂直配向した状態で固定化するのが好ましい。なお、本発明において、「棒状液晶化合物が水平配向」とは、棒状液晶化合物のダイレクタと層面が平行であることをいい、「ディスコティック液晶化合物が垂直配向」とは、ディスコティック液晶化合物の円盤面と層面が垂直であることをいう。厳密に水平、垂直であることを要求するものではなく、それぞれ正確な角度から±２０°の範囲であることを意味するものとする。±５°以内であることが好ましく、±３°以内であることがより好ましく、±２°以内であることがさらに好ましく、±１°以内であることが最も好ましい。
また、液晶化合物を水平配向、垂直配向状態とするために、水平配向、垂直配向を促進する添加剤（配向制御剤）を使用してもよい。添加剤としては各種公知のものを使用できる。
【００７０】
パターンλ／４板２０の形成方法としては、以下の好適な態様が例示されるが、これらに限定されることなく、各種公知の方法を用いて形成できる。
第１の好適態様は、液晶化合物の配向を制御する複数の作用を利用し、その後、外部刺激（熱処理等）によりいずれかの作用を消失させて、所定の配向制御作用を支配的にする方法である。上記の方法としては、例えば、配向膜による配向制御能と、液晶化合物中に添加される配向制御剤の配向制御能との複合作用により、液晶化合物を所定の配向状態とし、それを固定して一方の位相差領域を形成した後、外部刺激（熱処理等）により、いずれかの作用（例えば配向制御剤による作用）を消失させて、他の配向制御作用（配向膜による作用）を支配的にし、それによって他の配向状態を実現し、それを固定して他方の位相差領域を形成する。この方法の詳細については、特開２０１２−００８１７０号公報の段落［００１７］〜［００２９］に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
【００７１】
第２の好適態様は、パターン配向膜を利用する態様である。この態様では、互いに異なる配向制御能を有するパターン配向膜を形成し、その上に、液晶化合物を配置し、液晶化合物を配向させる。液晶化合物は、パターン配向膜のそれぞれの配向制御能によって、互いに異なる配向状態を達成する。それぞれの配向状態を固定することで、配向膜のパターンに応じてパターンλ／４板２０の各領域の遅相軸が形成される。パターン配向膜は、印刷法、ラビング配向膜に対するマスクラビング、光配向膜に直線偏光のマスク露光を行う方法等を利用して形成することができる。大掛かりな設備が不要である点や製造容易な点で、光配向膜にマスク露光を行う方法や、印刷法を利用する方法が好ましい。この方法の詳細については、特開２０１２−０３２６６１号公報の段落［０１６６］〜［０１８１］に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
【００７２】
第３の好適態様としては、例えば、配向膜中に光酸発生剤を添加する態様である。この例では、配向膜中に光酸発生剤を添加し、パターン露光により、光酸発生剤が分解して酸性化合物が発生した領域と、発生していない領域とを形成する。光未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶化合物、および必要に応じて添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶化合物を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ光照射し、酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶化合物は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向する。配向膜に用いられる光酸発生剤としては、水溶性の化合物が好ましく用いられる。使用可能な光酸発生剤の例には、Ｐｒｏｇ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ．、２３巻、１４８５頁（１９９８年）に記載の化合物が含まれる。光酸発生剤としては、ピリジニウム塩、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が特に好ましく用いられる。この方法の詳細については、特願２０１０−２８９３６０号明細書に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
【００７３】
前述のように、パターンλ／４板２０と円偏光板１６との間には、第２配向膜１８が配置される。
第２配向膜１８は、前述のパターンλ／４板２０（パターン光学異方性層）の形成方法の第２の好適態様で例示したパターン配向膜に対応する。
【００７４】
配向膜は、一般的にはポリマーを主成分とする。配向膜用ポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコールまたはポリイミド、および、その誘導体が好ましい。特に、変性または未変性のポリビニルアルコールが好ましい。本発明に使用可能な配向膜については、ＷＯ０１／８８５７４Ａ１号公報の４３頁２４行〜４９頁８行、特許第３９０７７３５号公報の段落［００７１］〜［００９５］に記載の変性ポリビニルアルコールを参照することができる。なお、配向膜には、通常、公知のラビング処理が施される。つまり、配向膜は、通常、ラビング処理されたラビング配向膜であることが好ましい。
また、前述のように、パターン配向膜すなわち第２配向膜１８は、光配向膜であるのが好ましい。光配向膜としては特に限定はされないが、ＷＯ２００５／０９６０４１号公報の段落［００２４］〜［００４３］に記載のものやＲｏｌｉｃ ｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の商品名ＬＰＰ−ＪＰ２６５ＣＰなどを用いることができる。
【００７５】
前述のように、光配向膜を用いる第２配向膜１８（パターン配向膜）は、一例として、光配向膜に直線偏光をマスク露光する方法で形成する。
まず、第２配向膜１８の形成面（円偏光板１６の表面）に、スピンコート等の公知の方法で、第２配向膜１８を形成するための組成物を塗布し、乾燥し、光配向膜を形成する。
【００７６】
その上で、パターンλ／４板２０の領域２０ａ以外の領域２０ｂ〜２０ｄに対応する領域を、全てパターンフォトマスクなどでマスキングして、ワイヤーグリッド偏光板などの直線偏光板を、透過軸をｘ方向に一致させて配置する。その後、光配向膜を配向させる光、例えば紫外光を、直線偏光板を通して光配向膜に照射する。この紫外光の照射によって、光配向膜の領域２０ａに対応する領域がｘ方向に配向する。
次いで、領域２０ｂ以外の領域２０ａ、２０ｃおよび２０ｄに対応する領域を全てマスキングして、直線偏光板を、透過軸をｘ方向に対して４５°にして配置する。その後、同様に、紫外光を直線偏光板を通して光配向膜に照射する。これにより、光配向膜の領域２０ｂがｘ方向に対して４５°の角度に配向する。
次いで、領域２０ｃ以外の領域２０ａ、２０ｂおよび２０ｄに対応する領域を全てマスキングして、直線偏光板を、透過軸をｘ方向に対して９０°にして配置する。その後、同様に、紫外光を直線偏光板を通して、光配向膜に照射する。これにより、光配向膜の領域２０ｃがｘ方向に対して９０°の角度に配向する。
さらに、領域２０ｄ以外の領域２０ａ〜２０ｃに対応する領域を全てマスキングして、直線偏光板を、透過軸をｘ方向に対して１３５°（−４５°）にして配置する。その後、同様に、紫外光を直線偏光板を通して、光配向膜に照射する。これにより、光配向膜の領域２０ｄがｘ方向に対して１３５°の角度に配向する。
【００７７】
このようにして光配向膜を配向してなる第２配向膜１８を形成した後、第２配向膜１８の上に、前述のようにパターンλ／４板２０を形成することにより、同一面内において、各領域２０ａ〜２０ｄの位相差は等しく、かつ、遅相軸の方向が異なるパターンλ／４板２０を形成できる。
【００７８】
なお、第２配向膜１８等の上にパターンλ／４板２０を形成する際には、数μｍサイズのパターニングが必要となるが、そのための露光光源としては、ｉ線ステッパー等に代表される光学的に制御された露光装置の使用が好ましく、特定の方向に制御された直線偏光を照射できる偏光照射ステッパーが最も好ましい。
【００７９】
本発明において、パターンλ／４板２０は、遅相軸の方向が異なる４つの領域で形成されるのに限定はされない。すなわち、偏光イメージセンサー１０の１画素は、遅相軸の方向が異なる４つの領域で形成されるのに限定はされない。
例えば、パターンλ／４板を、遅相軸の方向が互いに異なる２つの領域あるいは３つの領域で形成してもよく、さらに、パターンλ／４板を、遅相軸の方向が互いに異なる５つ以上の領域で形成してもよい。
さらに、図示例においては、パターンλ／４板２０の１つの領域は、センサーアレイ１２（センサー本体４０）の４つの固体撮像素子４０ａに対応するが、本発明は、これに限定はされない。すなわち、パターンλ／４板２０の１つの領域は、センサーアレイ１２の１〜３個の固体撮像素子４０ａに対応するものであってもよく、あるいは、センサーアレイ１２の５個以上の固体撮像素子４０ａに対応するものであってもよい。
【００８０】
パターンλ／４板２０の上には、バンドパスフィルター２４が配置される。
バンドパスフィルター２４は、コレステリック反射層３０と近赤外線フィルター３４とを有して構成される。さらに、コレステリック反射層３０は、右円偏光コレステリック層３０ｒと左円偏光コレステリック層３０ｌとを有して構成される。
【００８１】
コレステリック反射層３０を構成する右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌは、共に、円偏光板１６と同様に、コレステリック液晶相を固定してなるものであり、波長選択反射性を有する。図示例において、右円偏光コレステリック層３０ｒは、近赤外線における９００〜１２００ｎｍの波長領域の右円偏光を反射して、それ以外の光を透過する。また、左円偏光コレステリック層３０ｌは、近赤外線における９００〜１２００ｎｍの波長領域の左円偏光を反射して、それ以外の光を透過する。従って、９００〜１２００ｎｍの波長領域の円偏光は、全て、コレステリック反射層３０によって反射される。
他方、近赤外線フィルター３４は、近赤外線における７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域の光を吸収もしくは反射して遮断する。
従って、バンドパスフィルター２４は、図３の上段（ＢＰＦ２４）に示すように、７００ｎｍ以下の可視光、および、近赤外線における８００ｎｍ超９００ｎｍ未満の波長領域の光を透過する。
【００８２】
前述のように、右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌは、共に、コレステリック液晶相を固定してなる層である。
前述のように、コレステリック液晶相は、特定の波長において選択反射性を示す波長選択反射性を有する。コレステリック液晶相の選択反射の中心波長λは、コレステリック液晶相における螺旋構造のピッチＰに依存し、選択反射を示す選択反射帯域（円偏光反射帯域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相のΔｎと螺旋のピッチＰとに依存するのは、前述のとおりである。
また、右円偏光コレステリック層３０ｒは、右捩れのコレステリック液晶相を固定してなる層であり、左円偏光コレステリック層３０ｌは、左捩れのコレステリック液晶相を固定してなる層である。
【００８３】
右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌは、円偏光板１６と同様に形成できるのは、前述のとおりである。
従って、右円偏光コレステリック層３０ｒは、重合性液晶化合物、右捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性液晶組成物を調製して、この液晶組成物を、右円偏光コレステリック層３０ｒの形成面に塗布して、加熱することにより、液晶組成物を右円偏光反射特性を有するコレステリック液晶相とし、さらに、紫外線の照射によってコレステリック液晶相を固定化することによって、形成すればよい。
また、左円偏光コレステリック層３０ｌは、重合性液晶化合物、左捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性液晶組成物を調製して、この液晶組成物を、左円偏光コレステリック層３０ｌの形成面に塗布して、加熱することにより、液晶組成物を左円偏光反射特性を有するコレステリック液晶相とし、さらに、紫外線の照射によってコレステリック液晶相を固定化することによって、形成すればよい。
【００８４】
なお、円偏光板１６と同様、右円偏光コレステリック層３０ｒおよび／または左円偏光コレステリック層３０ｌは、１層からなるものでも、多層構成でもよい。
また、右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌの形成順は、逆でもよい。すなわち、コレステリック反射層３０は、左円偏光コレステリック層３０ｌが下層のセンサーアレイ１２側で、左円偏光コレステリック層３０ｌの上に、右円偏光コレステリック層３０ｒを有する構成であってもよい。
【００８５】
前述のように、近赤外線フィルター３４は、近赤外線における７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域の光を吸収もしくは反射して遮断するものである。
このような近赤外線フィルター３４は、遮断する波長領域が異なる以外は、前述の赤外遮断層４６と同様のものである。
【００８６】
以上のように、偏光イメージセンサー１０においては、円偏光板１６による反射波長領域および可視光領域の光を透過するように、バンドパスフィルター２４の透過領域を設計する。なお、バンドパスフィルター２４が透過する、円偏光板１６による反射波長領域は、赤外遮断層４６によって必ず遮断するように設計する必要がある。
また、バンドパスフィルター２４は、円偏光板１６による反射波長領域よりも長波長側の赤外線を遮断するように設計する。図示例においては、この領域を、コレステリック反射層３０によって反射して遮断している。
また、可視領域の光の内、カラーフィルター４２による吸収領域は、バンドパスフィルター２４の透過領域となるように設計する。
さらに、円偏光板１６による反射波長領域と、カラーフィルター４２による吸収波長領域との間の波長領域は、バンドパスフィルター２４によって遮断するように設計する。図示例においては、近赤外線フィルター３４によって、この領域を遮断している。
これにより、図３の下段に示すように、目的とする、青色光、緑色光、赤色光、および、赤外光の最終分光を得ることができる。
【００８７】
なお、図示例においては、バンドパスフィルター２４をコレステリック液晶を用いるコレステリック反射層と、赤外吸収色素を用いる近赤外線フィルター３４とで構成しているが、本発明は、これに限定はされず、バンドパスフィルター２４は、無機化合物からなる膜を積層した積層膜を利用して構成してもよい。
すなわち、バンドパスフィルター２４は、目的とする複数の波長領域の光が透過可能なものであれば、公知の各種の構成が利用可能である。
一例として、７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域を色素層で吸収して、９００〜１２００ｎｍの波長領域を誘電体多層膜で反射する構成、
７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域を色素層とコレステリック液晶層で吸収および反射して、９００〜１２００ｎｍの波長領域をコレステリック液晶層で反射する構成、
７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域をコレステリック液晶層で反射して、９００〜１２００ｎｍの波長領域もコレステリック液晶層で反射する構成、および、
７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域を誘電体多層膜で反射して、９００〜１２００ｎｍの波長領域も誘電体多層膜で反射する構成、等が例示される。
【００８８】
以下、偏光イメージセンサー１０の作用を説明することにより、本発明の偏光イメージセンサーについて、より詳細に説明する。
【００８９】
測定対象（観察対象）によって反射された光など、測定対象の情報を担持する光が偏光イメージセンサー１０に入射すると、まず、バンドパスフィルター２４の近赤外線フィルター３４によって、近赤外線における７００ｎｍ超８００ｎｍ以下の波長領域の光が吸収もしくは反射して遮断され、さらに、左円偏光コレステリック層３０ｌによって９００〜１２００ｎｍの波長領域の左円偏光が反射され、右円偏光コレステリック層３０ｒによって９００〜１２００ｎｍの波長領域の右円偏光が反射される。
その結果、バンドパスフィルター２４を透過する光は、図３最上段（ＢＰＦ２４）に示すように、７００ｎｍ以下の可視光、および、８００ｎｍ超９００ｎｍ未満の波長領域の近赤外線である。
【００９０】
バンドパスフィルター２４を透過した光は、次いで、パターンλ／４板２０に入射する。
ここで、バンドパスフィルター２４を透過した光は、パターンλ／４板２０の領域２０ａ〜２０ｄにおいて、入射した領域２０ａ〜２０ｄにおける遅相軸に対して±４５°傾いた直線偏光成分のみが、対応する円偏光成分に変換される。
【００９１】
パターンλ／４板２０を透過した光は、次いで、第２配向膜１８を透過して円偏光板１６に入射する。
前述のように、円偏光板１６は、図３の上から２段目（円偏光板１６）に示すように、近赤外線の８００〜９００ｎｍの波長領域の右円偏光を反射して、それ以外の光を透過する。
従って、可視光すなわち赤色光、青色光および緑色光は、円偏光板１６を、そのまま透過する。
一方、バンドパスフィルター２４を透過した８００ｎｍ超９００ｎｍ未満の波長領域の近赤外線は、パターンλ／４板２０によって、対応する直線偏光成分が、円偏光成分に変換されるので、円偏光の状態に応じて、右円偏光が反射され、左円偏光のみが透過する。すなわち、パターンλ／４板２０に入射する直線偏光成分の割合に応じて、円偏光板１６を透過する光量が変化する。
【００９２】
パターンλ／４板２０を透過した光は、次いで、第１配向膜１４を透過してセンサーアレイ１２に入射する。センサーアレイ１２に入射した光は、マイクロレンズ４８によって、対応する固体撮像素子４０ａに集光するように調光され、次いで、カラーフィルター４２に入射する。
図３の上から３段目（ＣＦ４２）に示すように、カラーフィルター４２の内、赤色フィルター４２Ｒに入射した光は赤色光および近赤外線のみが、緑色フィルター４２Ｇに入射した光は緑色光および近赤外線光のみが、青色フィルター４２Ｂに入射した光は青色光および近赤外線のみが、赤外フィルター４２ＩＲに入射した光は近赤外線のみが、それぞれ通過する。
【００９３】
赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇおよび青色フィルター４２Ｂを通過した各色の光および近赤外線は、次いで、赤外遮断層４６に入射して、図３の上から４段目（赤外遮断層４６）に示されるように、赤外線が吸収もしくは反射して遮断され、図３の下段（最終分光）に示すように、それぞれ、赤色光、緑色光および青色光として、対応する固体撮像素子４０ａに入射して、測光され、可視光の画像信号（画像情報）として出力される。
前述のように、偏光イメージセンサー１０では、パターンλ／４板２０の４つの領域２０ａ〜２０ｄに対応する４×４＝１６画素（１６個の固体撮像素子４０ａ）で、偏光イメージセンサー１０の１画素を構成する。
従って、赤色光、緑色光および青色光の画像信号は、１画素における各色の４つの画素の信号を合計した信号を、この１画素における各色の画像信号とし、あるいは、１画素における各色の４つの画素の信号の平均値を、この１画素における各色の画像信号とする。
【００９４】
一方、赤外フィルター４２ＩＲを通過した光は、そのまま、対応する固体撮像素子４０ａに入射して測光される。
ここで、前述のように、８００〜９００ｎｍの波長領域の近赤外線は、パターンλ／４板２０に入射する前の直線偏光成分の割合に応じて、円偏光板１６を透過した光量が変化している。そのため、赤外フィルター４２ＩＲを通過して固体撮像素子４０ａに入射する近赤外線の強度は、入射した直線偏光成分の割合に応じて、領域２０ａ〜２０ｄで変化する。
【００９５】
例えば、図５に概念的に示すように、偏光イメージセンサー１０に入射した直線偏光がｘ方向の直線偏光Ｌ１であるとする。この場合には、パターンλ／４板２０の領域２０ａでは、直線偏光の方向とλ／４板の遅相軸とが一致しているため、直線偏光は変換されない。従って、領域２０ａを透過した光のうち５０％が円偏光板１６で反射されるので、赤外フィルター４２ＩＲを通過して固体撮像素子４０ａによって測光される近赤外線の強度は、約半分となる。この際における固体撮像素子４０ａの出力を、便宜的に５０とする。
一方、パターンλ／４板２０の領域２０ｂおよび２０ｄでは、直線偏光の方向とλ／４板の遅相軸とのなす角が４５°であり、領域２０ｂを通過する光は左円偏光となり、領域２０ｄを通過する光は右円偏光となる。そのため、赤外フィルター４２ＩＲを透過した光による固体撮像素子４０ａの出力は、領域２０ｂにおいては１００、領域２０ｄにおいては０となる。
また、パターンλ／４板２０の領域２０ｃでは、直線偏光の方向とλ／４板の遅相軸とが直交しているため、領域２０ｃに入射した直線偏光は変換されない。そのため、赤外フィルター４２ＩＲを透過した光による固体撮像素子の出力は、領域２０ａと同様に５０になる。
【００９６】
あるいは、図６に概念的に示すように、偏光イメージセンサー１０に入射した直線偏光がｘ方向に対して４５°の直線偏光Ｌ２であるとする。この場合には、パターンλ／４板２０の領域２０ｂにおいて直線偏光の方向とλ／４板の遅相軸とが一致しているため、領域２０ｂを透過した直線偏光は変換されない。従って、赤外フィルター４２ＩＲを透過した光による固体撮像素子４０ａの出力は、５０になる。
一方、パターンλ／４板２０の領域２０ａおよび２０ｃでは、直線偏光の方向とλ／４板の遅相軸とのなす角が４５°であり、領域２０ａを通過する光は右円偏光となり、領域２０ｃを通過する光は左円偏光となる。そのため、円偏光板１６を透過して赤外フィルター４２ＩＲを透過した光による固体撮像素子４０ａの出力は、領域２０ａにおいては０、領域２０ｃにおいては１００となる。
また、パターンλ／４板２０の領域２０ｄでは、直線偏光の方向とλ／４板の遅相軸とが直交しているため、領域２０ｃに入射した直線偏光は変換されない。従って、赤外フィルター４２ＩＲを透過した光による固体撮像素子４０ａの出力は、５０になる。
【００９７】
このように、１画素が４×４＝１６個の固体撮像素子４０ａおよび領域２０ａ〜２０ｄからなる偏光イメージセンサー１０において、偏光イメージセンサー１０の１画素における赤外フィルター４２ＩＲを透過した光による固体撮像素子４０ａの出力は、偏光イメージセンサー１０に入射した偏光の状態に応じたパターンとなる。
従って、様々な状態の直線偏光に対応して測定を行い、その出力パターンを解析して記憶しておくことにより、偏光イメージセンサー１０の１画素に入射した光が、どの方向の直線偏光成分を有するかを判断することができる。例えば、直線偏光の状態と、偏光イメージセンサー１０の１画素における赤外フィルター４２ＩＲに対応する固体撮像素子４０ａの出力パターンとの関係を示す参照テーブル等を作成して記憶しておくことにより、各画素における赤外フィルター４２ＩＲに対応する固体撮像素子４０ａの出力信号のパターンから、参照テーブルを用いて、偏光イメージセンサー１０の各画素に入射した光が、どの方向の直線偏光成分を有するかを検出できる。
すなわち、本発明によれば、遅相軸の方向が異なる領域を有するパターンλ／４板２０と、コレステリック液晶相を固定してなる円偏光板１６とを用いることにより、赤色光、緑色光および青色光の可視光を低減することなく、近赤外線に偏光の情報を持たせて、測定対象の情報を担持する光の偏光を検出できる。
【００９８】
なお、測定対象の反射光など、測定対象の情報を担持する光が偏光を含んでいない場合には、領域２０ａ〜２０ｄの各領域に対応する赤外フィルター４２ＩＲを透過した光を受光した固体撮像素子４０ａの出力は、均一になる。
言い換えれば、赤外フィルター４２ＩＲを透過した光を受光した固体撮像素子４０ａの出力に、有意差が有る場合には、測定対象の情報を担持する光が、偏光を含んでいると判断できる。
【００９９】
偏光の検出結果は、例えば、測定対象の反射光など、測定対象の情報を担持する赤色光、緑色光および青色光の測定によって読み取った、測定対象のカラー画像に、偏光の状態に応じて、適宜、設定した色味を付与する方法、偏光の状態に応じて、適宜、設定したハッチングや網点を付与する方法等によって、画像として表現すればよい。
【０１００】
このような偏光イメージセンサー１０は、一例として、センサーアレイ１２の受光面側に、近赤外光の右円偏光を反射し、それ以外の光を透過する（反射型）円偏光板１６を形成する偏光板形成工程、および、円偏光板１６の形成よりも後に行われる、同一面内において、位相差が等しく、かつ、互いに遅相軸の方向が異なる領域２０ａ〜２０ｄを有するパターンλ／４板２０を形成するλ／４板形成工程を含む方法で、作製できる。
【０１０１】
まず、センサー本体４０の光入射面の各画素の可視光の測光を行う固体撮像素子４０ａに対応して、赤外遮断層４６を形成する。次いで、センサー本体４０の各固体撮像素子４０ａに対応して、図１および図４に示すように、赤色フィルター４２Ｒ、緑色フィルター４２Ｇ、青色フィルター４２Ｂ、および赤外フィルター４２ＩＲを有するカラーフィルター４２を形成する。
次いで、カラーフィルター４２の上に、各色および赤外のフィルターに対応して、マイクロレンズ４８を形成する。
さらに、マイクロレンズ４８による凹凸を埋めて表面を平坦化するように、平坦化層５０を形成して、センサーアレイ１２を作製する。
赤外遮断層４６、各色あるいは赤外のフィルター、マイクロレンズ４８および平坦化層５０は、形成材料に応じた公知の方法で形成すればよい。
【０１０２】
次いで、平坦化層５０の表面すなわち円偏光板１６の形成面に、第１配向膜１４を形成し、第１配向膜１４の上に、円偏光板１６を形成する。
第１配向膜１４は、形成材料に応じた、公知の方法で形成すればよい。なお、第１配向膜１４は、光配向膜が好ましいのは、前述のとおりである。すなわち、第１配向膜１４は、平坦化層５０すなわち円偏光板１６の形成面に、スピンコート等の公知の方法で、第１配向膜１４（光配向膜）となる組成物を塗布し、乾燥して、光配向膜（光学異性化組成物層）を形成する工程を行い、次いで、ワイヤーグリッド偏光板などの直線偏光板を介して、直線偏光を光配向膜に照射して、配向規制力を付与する工程を行って、形成するのが好ましい。
また、円偏光板１６は、前述のように、円偏光板１６となる重合性液晶化合物、右捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性液晶組成物を調製して、この液晶組成物をスピンコート等の公知の方法で第１配向膜１４に塗布し、次いで、加熱によって液晶組成物を右円偏光反射特性を有するコレステリック液晶相とする。さらに、紫外線の照射によってコレステリック液晶相を固定化することによって、円偏光板１６を形成する（偏光板形成工程）。
【０１０３】
次いで、円偏光板１６の表面すなわちパターンλ／４板２０の形成面に、第２配向膜１８を形成し、第２配向膜１８の表面にパターンλ／４板２０を形成する。
第２配向膜１８は、光配向膜を形成する配向膜形成工程および規制力付与工程を行うことで、形成する。配向膜形成工程は、前述のように、第２配向膜１８の形成面にスピンコート等の公知の方法で、第２配向膜１８（光配向膜）を形成するための組成物を塗布し、乾燥し、光配向膜を形成する工程である。また、規制力付与工程は、前述のように、形成した光配向膜をパターンフォトマスクなどでマスキングして、直線偏光板を介して、光配向膜に直線偏光を照射する工程である。図示例においては、光配向膜のマスキングする領域をパターンλ／４板２０の領域２０ａ〜２０ｄに応じて変更し、かつ、直線偏光板の透過軸の方向をｘ方向に対して、０°、４５°、９０°および１３５°に変更して、順次、行い、光配向膜の領域２０ａ〜２０ｄに対応する領域を配向することで、パターンλ／４板２０の同一面内に異なる方向の遅相軸を形成するための配向規制力を付与する。
パターンλ／４板２０は、前述のように、パターンλ／４板２０となる重合性液晶を１種以上、および、重合開始剤を１種以上含む塗布液を調製して、第２配向膜１８の上に塗布することで、重合性液晶化合物を配向状態として、その後、紫外線の照射等によって重合性液晶化合物を重合して固定化することで、形成する（λ／４板形成工程）。
【０１０４】
次いで、パターンλ／４板２０の上に、右円偏光コレステリック層３０ｒおよび左円偏光コレステリック層３０ｌを形成して、コレステリック反射層３０を形成し、さらに、コレステリック反射層３０の上に、近赤外線フィルター３４を形成して、偏光イメージセンサー１０を作製する。
前述のように、右円偏光コレステリック層３０ｒは、重合性液晶化合物、右捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性液晶組成物を調製して、この液晶組成物を、右円偏光コレステリック層３０ｒの形成面に塗布して、加熱することにより、液晶組成物を右円偏光反射特性を有するコレステリック液晶相とし、さらに、紫外線の照射によってコレステリック液晶相を固定化することによって、形成する。
また、左円偏光コレステリック層３０ｌは、重合性液晶化合物、左捩れを誘起するキラル剤、および、重合開始剤を含む重合性液晶組成物を調製して、この液晶組成物を、左円偏光コレステリック層３０ｌの形成面に塗布して、加熱することにより、液晶組成物を左円偏光反射特性を有するコレステリック液晶相とし、さらに、紫外線の照射によってコレステリック液晶相を固定化することによって、形成する。
さらに、近赤外線フィルター３４は、赤外遮断層４６と同様、形成材料に応じた、公知の方法で形成すればよい。
【０１０５】
図１〜図６に示す偏光イメージセンサー１０は、パターンλ／４板２０は、全ての領域２０ａ〜２０ｄが、面内位相差を有するλ／４板であるが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、図７に概念的に示すパターンλ／４板２０Ａのように、領域２０ａ〜２０ｃは、同一の面内において同じ位相差、および、前述のパターンλ／４板２０と同様の遅相軸を有し、領域２０ｄのみ、面内位相差を持たない、すなわち、等方的である構成のパターンλ／４板も利用可能である。
なお、面内位相差を持たないとは、所定の波長λｎｍにおいて面内レターデーションがλ／４０ｎｍ以下であることを意図し、例えば波長８５０ｎｍの面内レターデーションＲｅ（８５０）が２１．３ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０６】
このようなパターンλ／４板２０Ａの領域２０ｄは、何も無い素抜けと同様の状態になっている。そのため、領域２０ｄに入射した光は、そのままパターンλ／４板２０Ａを透過して、円偏光板１６に入射する。
ここで、測定対象の反射光など、測定対象の情報を担持する光が左右どちらかに片寄った円偏光成分を有する場合には、パターンλ／４板２０Ａの領域２０ｄを透過して、円偏光板１６に入射した光のうち、８００〜９００ｎｍの波長領域の右円偏光の近赤外線は反射され、同じ波長領域の左円偏光の近赤外線は、透過するため、円偏光の左右の偏りに応じて、円偏光板１６を透過する光量が変化する。
すなわち、パターンλ／４板２０Ａの領域２０ｄを透過した光を測光することにより、測定対象の情報を担持する光が有する円偏光の情報を検出できる。
【０１０７】
従って、パターンλ／４板２０Ａのように、少なくとも１つの領域が素抜けのようになっているパターンλ／４板を用いることにより、測定対象の反射光など、測定対象の情報を担持する光の直線偏光の情報のみならず、円偏光の情報も検出することが可能になる。
【０１０８】
なお、パターンλ／４板が面内位相差を持たない領域を有する場合には、例えば、偏光イメージセンサーの１画素を、パターンλ／４板２０と同様の遅相軸の方向が４５°ずつ異なる４つの領域と、面内位相差を有さない１つの領域とからなる、５個の領域で形成してもよい。
【０１０９】
このような１以上の領域が面内位相差を持たないパターンλ／４板２０Ａは、各種の方法で形成可能であるが、好ましい方法として、以下の方法が例示される。
まず、前述の第２配向膜１８の形成において、第２配向膜１８（光配向膜）を形成するための組成物を塗布し、乾燥し、光配向膜を形成した後（配向膜形成工程）、形成した光配向膜をパターンフォトマスクなどでマスキングして、直線偏光板を介して光配向膜に直線偏光を照射する工程（規制力付与工程）において、領域２０ｄに対応する領域には直線偏光を照射しないことで、光配向膜の、この領域には、配向規制力を付与しないことにより、パターンλ／４板２０Ａに面内位相差を持たない領域２０ｄを形成する方法が例示される。
【０１１０】
別の方法として、同様に、第２配向膜１８の形成において、光配向膜を形成した後、光配向膜に直線偏光を照射する工程（規制力付与工程）において、領域２０ｄに対応する領域には非偏光を照射することで、第２配向膜１８となる光配向膜の、領域２０ｄに対応する領域には、垂直に配向する配向規制力を付与することにより、パターンλ／４板２０Ａに、面内位相差を持たない領域である領域２０ｄを部分的に形成する方法が例示される。
【０１１１】
また、別の方法として、前述のように第２配向膜１８を形成した後の、パターンλ／４板２０Ａの形成（パターンλ／４板形成工程）において、配向規制力を与えられた第２配向膜１８（光配向膜）の上に、前述のように、パターンλ／４板となる１種以上の重合性液晶化合物および１種以上の重合開始剤を含む塗布液を塗布して、重合性液晶化合物を配向させた後、領域２０ｄに対応する部分を遮光するフォトマスクを介して重合開始剤が反応する光を照射することで、領域２０ａ〜２０ｃの重合性液晶化合物を部分的に重合固定化する工程を行い、次いで、フォトマスクによって遮光された未硬化の領域２０ｄを加熱して等方相にし、その後、領域２０ｄに重合開始剤が反応する光を照射して、未硬化部の重合性液晶化合物を重合固定化する工程を行うことで、パターンλ／４板２０Ａに面内位相差を持たない領域２０ｄを形成する方法が例示される。
【０１１２】
さらに、別の方法として、前述のように第２配向膜１８を形成した後の、パターンλ／４板２０Ａの形成（パターンλ／４板形成工程）において、配向規制力を与えられた第２配向膜１８（光配向膜）の上に、前述のように、パターンλ／４板となる１種以上の重合性液晶化合物および１種以上の重合開始剤を含む塗布液を塗布して、重合性液晶化合物を配向させた後、領域２０ｄに対応する部分を遮光するフォトマスクを介して重合開始剤が反応する光を照射することで、領域２０ａ〜２０ｃの重合性液晶化合物を部分的に重合固定化する工程を行い、次いで、塗布液の重合性液晶化合物が溶解する溶媒によって現像処理を行い、フォトマスクによって光を遮断された未硬化の領域２０ｄの塗布液を除去する工程を行うことにより、パターンλ／４板２０Ａに面内位相差を持たない領域２０ｄを形成する方法が例示される。
【０１１３】
以上、本発明の偏光イメージセンサーおよび偏光イメージセンサーの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【０１１４】
デジタルカメラやスマートフォンなどの撮像装置に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  偏光イメージセンサー
１２  センサーアレイ
１４  第１配向膜
１６  （反射型）円偏光板
１８  第２配向膜
２０，２０Ａ  パターンλ／４板
２０ａ〜２０ｄ  領域
２４  バンドパスフィルター
３０  コレステリック反射層
３０ｒ  右円偏光コレステリック層
３０ｌ  左円偏光コレステリック層
３４  近赤外線フィルター
４０  センサー本体
４０ａ  固体撮像素子
４２  カラーフィルター
４２Ｒ  赤色フィルター
４２Ｇ  緑色フィルター
４２Ｂ  青色フィルター
４２ＩＲ  赤外フィルター
４６  赤外遮断層
４８  マイクロレンズ
５０  平坦化層
【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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