(57)【要約】      （修正有）【課題】中赤外領域から遠赤外領域を利用した、物質弁別性能に優れるとともに像情報が得られる固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置１は、赤外光を被写体に照射する光源２と、結像光学部材３と、赤外線検出素子４と、波長透過フィルタアレイ５とを持つ。赤外線検出素子は、検出する波長帯に感度を有する複数の画素が２次元アレイ状に配列する。波長透過フィルタアレイ５は、結像光学部材３と赤外線検出素子４との間で赤外線検出素子４に近接して設けられ、透過する波長帯のうち、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタ５が平面上に配列する。【選択図】図１
2016163125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出する波長帯を含む赤外光を被写体に照射する光源と、
前記被写体を透過又は反射した前記赤外光を結像させる結像光学部材と、
前記波長帯に感度を有する複数の画素が２次元アレイ状に配列された赤外線検出素子と、
前記結像光学部材と前記赤外線検出素子との間であって前記赤外線検出素子に近接して設けられ、前記波長帯のうち、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタが平面上に配列された波長透過フィルタアレイと、を備え、
前記赤外線検出素子によって得られる波長情報から、前記被写体の物質を同定するとともに、前記被写体の像情報を取得する、固体撮像装置。
【請求項２】
前記赤外線検出素子と前記波長透過フィルタアレイとが積層されて一体化されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記波長透過フィルタアレイは、前記平面上のいずれか一の方向に、透過する波長帯域が連続的に変化する波長透過フィルタが配列され、
前記一の方向と直行する他の方向に、透過する波長帯域が同一の波長透過フィルタが配列される、請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記波長透過フィルタアレイは、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタを組み合わせたユニットが２次元アレイ状に配列される、請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記波長透過フィルタアレイは、共鳴層と干渉層との積層構造を有し、
前記共鳴層を前記結像光学部材側、前記干渉層を前記赤外線検出素子側となるように配する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記共鳴層は、金属薄膜からなる周期構造の金属パターン層である、請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記金属薄膜が、アルミニウム、銀、金、タングステン及び銅からなる群のうち、いずれか１の金属又は２種以上の金属の合金からなる、請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記干渉層は、高屈折率材料からなる共振層と、低屈折率材料からなる透過層と、を有する、請求項５又は６に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記高屈折率材料が、シリコン又はゲルマニウムである、請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記低屈折率材料が、酸化シリコン、セレン化亜鉛及び硫化亜鉛のいずれかである、請求項８又は９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記波長透過フィルタは、前記金属パターン層のパターン周期によって透過する波長帯域が異なる、請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記金属パターン層と同一の金属薄膜で形成される遮光層を有する、請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記赤外線検出素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられたマイクロボロメータアレイと、支持基板と、を有し、前記半導体基板と前記支持基板との間に前記マイクロボロメータアレイが封止されるように積層されている、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記波長透過フィルタアレイが、前記赤外線検出素子の前記半導体基板側に積層されている、請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記半導体基板がレンズ状に形成されている、請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記波長透過フィルタアレイが、前記支持基板上に設けられている、請求項１３に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠赤外（ＦＩＲ；Ｆａｒ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ，８〜１５μｍ）領域は、ヒトの体温付近に黒体放射強度ピークのある電磁波波長帯である。一方、ＦＩＲより短波長側の中赤外（ＭＩＲ；Ｍｉｄ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ，３〜５μｍ）領域は、２００〜４００℃と比較的高温で黒体放射強度ピークとなる電磁波波長帯である。
【０００３】
このような黒体放射強度の関係から、ＭＩＲ領域の電磁波検出技術は、主に高温物体や火事現場等での検知に用いられてきた。一方、ＭＩＲ〜ＦＩＲの全域には、分子の振動および回転による物質固有の吸収ピークがあり、特に、２〜２０μｍ帯のＩＲスペクトルを得ると、分子構造に関する情報が得られる。より正確には、特定の官能基（アルコール、アミン、ケトン、脂肪族等）が存在するかについて同定することが可能であり、どの波長に吸収を持つかの情報を組み合わせてデータベースと照合することで、物質を同定することができる。
【０００４】
そのようなＭＩＲ〜ＦＩＲ領域を利用した赤外分光分析手法は、ＦＴ−ＩＲ分析法を始め、有機化学等の分析では広く使用されている。ＦＴ−ＩＲ装置（分光：マイケルソン干渉計、検出器：冷却型ＭＣＴ等）は、波長分解精度に優れ、広く用いられている装置であるが、サンプル単体の情報を得る分析器であり、空間分布（カメラ像情報）を得る構成ではない。また、赤外分光器（分光：フィルタ等、検出器：冷却型ＭＣＴ等）と呼ばれる装置も、同様にサンプル単体の情報を得るものがほとんどである。一方、像情報とその像点の赤外スペクトルを得るものとして、赤外分光顕微鏡が注目されているが、かなり高価格である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２０６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ＭＩＲ〜ＦＩＲ領域を利用した、物質弁別性能に優れるとともに像情報が得られる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の固体撮像装置は、赤外光を被写体に照射する光源と、結像光学部材と、赤外線検出素子と、波長透過フィルタアレイとを持つ。赤外線検出素子は、検出する波長帯に感度を有する複数の画素が２次元アレイ状に配列する。波長透過フィルタアレイは、結像光学部材と赤外線検出素子との間で赤外線検出素子に近接して設けられ、透過する波長帯のうち、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタが平面上に配列する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の固体撮像装置の構成を示す系統図。
【図２】第１の実施形態の固体撮像装置の構成する撮像モジュールの断面図。
【図３】第１の実施形態における撮像モジュールの主要部の構成を示す拡大断面図。
【図４】第１の実施形態における共鳴層のパターンを示す平面図。
【図５】第１の実施形態における撮像モジュール６平面構造を示す斜視図。
【図６】透過波長帯（λｉ）とスペクトルデータとの対応関係を示す模式図。
【図７】第１の実施形態の固体撮像装置を用いた、被写体の物質同定方法及び二次元像情報の取得方法を示す模式図。
【図８】固体撮像装置が内蔵されたスマートフォンの平面図。
【図９】固体撮像装置が内蔵されたタブレット端末の平面図。
【図１０】固体撮像装置及び画像表示装置が搭載された自動車の一例を示す平面図。
【図１１】固体撮像装置及び画像表示装置が搭載された自動車の他の例を示す平面図。
【図１２】異なる透過波長帯の複数のフィルタを組み合わせて一組にしたユニットの２次元配列図とスペクトルデータとの対応関係を示す模式図。
【図１３】共鳴層のパターンの他の例を示す平面図。
【図１４】第２の実施形態における撮像モジュール主要部の構成を示す拡大断面図。
【図１５】第３の実施形態における撮像モジュール主要部の構成を示す拡大断面図。
【図１６】第４の実施形態における撮像モジュール主要部の構成を示す拡大断面図。
【図１７】第５の実施形態における撮像モジュール主要部の構成を示す拡大断面図。
【図１８】固体撮像装置の変形例の構成を示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の固体撮像装置を、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１０】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態の固体撮像装置の構成の一例について、説明する。
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置の構成を示す系統図である。図１に示すように、本実施形態の固体撮像装置１は、赤外光Ｉ０を被写体（被測定物）Ｓに照射する光源２と、被写体Ｓを透過する赤外光Ｉを結像させるレンズ（結像光学部材）３と、赤外線検出素子４と波長透過フィルタアレイ５とが一体化した撮像モジュール６と、を備える。本実施形態の固体撮像装置１は、撮像モジュール６（赤外線検出素子４）によって得られた波長情報から、被写体Ｓの物質同定や像情報が得られる、アクティブ型赤外ハイパースペクトル撮像装置である。
【００１１】
光源２は、検出する波長帯（λＣ１〜λＣ２）を含む赤外光Ｉ０を被写体Ｓに照射する熱型（非分散型）光源である。ここで、波長帯（λＣ１〜λＣ２）としては、中赤外〜遠赤外（すなわち、２〜３０μｍ）の領域を含むものであれば、特に限定されるものではない。このような光源２としては、具体的には、例えば、白熱フィラメント、フィラメント式赤外光源、高輝度セラミック光源、ハロゲンランプ、高圧水銀光源が挙げられる。
【００１２】
レンズ３は、被写体（被測定物）からの赤外線Ｉを赤外線検出素子４へ取り込む撮像光学系として機能する結像光学部材である。レンズ３としては、集光した各空間位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）での光強度を、像として投影することができるものであれば、特に限定されるものではない。
【００１３】
撮像モジュール６は、赤外線検出素子４と波長透過フィルタアレイ５とが積層されて一体化したものである。撮像モジュール６は、レンズ（結像光学部材）３により集光された赤外光Ｉの強度を信号電圧に変換し、その信号を出力する素子として機能する。
なお、赤外線検出素子４は、像情報を取得するため複数の画素（熱電変換素子として、例えば、マイクロボロメータ等）がＸ−Ｙ平面上に２次元アレイ状で配列された２次元赤外線検出センサである。
【００１４】
図２は、本実施形態の固体撮像装置１の構成する撮像モジュール６の断面図である。図２に示すように、撮像モジュール６は、波長透過フィルタアレイ層７と、赤外線検出素子層８と、支持層９とを備え、これらが積層されて概略構成されている。また、撮像モジュール６は、撮像領域と、周辺回路領域と、の複数の領域を有している。
【００１５】
波長透過フィルタアレイ層７は、撮像領域にもうけられた波長透過フィルタアレイ５から構成されている。
【００１６】
赤外線検出素子層８の撮像領域には、例えば、マイクロボロメータアレイを有する非冷却型赤外線検出器（光検出部）１０が設けられている。ここで、マイクロボロメータは、入射赤外線を赤外線吸収部で熱に変換した上で、この微弱な熱により生じる感熱部の温度変化を熱電変換部により電気的信号に変換し、この電気的信号を読み出すことで赤外線画像情報を得る素子である。上記赤外線吸収部の材料によっては、広い波長帯域の赤外線（例えば３〜３０μｍ）を吸収することができるため、ＭＣＴ（テルル化カドミウム水銀；ＨｇＣｄＴｅ）のように材料固有のバンドギャップで感度波長が決まる化合物型の固体撮像素子よりも広い波長帯域で感度を有する構成が可能である。
【００１７】
一方、赤外線検出素子層８の周辺回路領域には、読み出し回路１１、配線層１２、外部への電極である貫通電極１３、電極パッド１４、不要な光の侵入を防止する金属遮光膜からなる遮光層１５等が設けられている。
【００１８】
支持層９は、支持基板１６から構成されており、支持基板接合部１７を介して赤外線検出素子層８と接合されている。換言すると、赤外線検出素子層８と支持層９とが積層されて、赤外線検出素子４が構成されている。
【００１９】
ところで、赤外線検出素子層８では、入射赤外線を熱に変換してその熱を電気的信号に変換する光検出部（赤外線吸収構造と熱電変換部からなる）１０を熱的に周囲から分離して、熱電変換効率を向上することが必要である。そこで、光検出部１０周辺のシリコン基板と素子分離酸化膜とをエッチング除去して空洞化すると共に、空洞部１８を真空状態にすることにより、支持基板１６への熱の拡散を抑える構成となっている。
【００２０】
なお、撮像領域には、有効画素と、参照画素（図示略）とが設けられている。ここで、参照画素とは、ＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ；光学的黒）、ＴＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｂｌａｃｋ；熱的黒）等のことを指しており、それぞれ黒レベル（オフセットレベル）の参照に用いられる。光学的黒画素の上部には、金属遮光膜が形成されている。この金属遮光膜は、後述する金属パターン層と同一の金属で形成されていても良い。
【００２１】
一方、周辺回路領域には、撮像素子の画素アレイの各画素を駆動する駆動回路部（図示せず）と、画素領域から出力される信号を処理する画素信号処理回路部（図示せず）とが設けられている。
【００２２】
上記駆動回路部は、例えば、駆動する画素を垂直方向に水平ライン（行）単位で順次選択する垂直選択回路、列単位で順次選択する水平選択回路、それらを各種パルスにて駆動するＴＧ（タイミングジェネレータ）回路、等を有する。
【００２３】
上記画素信号処理回路部は、画素領域からのアナログ電気信号をデジタル変換するＡＤ変換回路、ゲイン調整やアンプ動作を行うゲイン調整／アンプ回路、デジタル信号の補正処理などを行うデジタル信号処理回路、等を有する。
【００２４】
図３は、撮像モジュール６の主要部の構成の一例を示す拡大断面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。図３に示すように、赤外線検出素子層８は、表面に真空部である空洞部１８が設けられた半導体基板１９と、半導体基板１９の空洞部１８を囲む領域に形成された配線部２０と、配線部２０に接続され、配線部２０より内側で半導体基板１９の空洞部１８上に配置された支持脚２１と、支持脚２１に接続されて支持脚２１より内側で半導体基板１９の空洞部１８上に支持された光検出部１０とを有する。
【００２５】
波長透過フィルタアレイ層７は、赤外線検出素子層８を構成する半導体基板１９側に積層されている。また、波長透過フィルタアレイ層７は、共鳴層２２と、干渉層２３と、を有して構成されており、光入射方向（図３中に示すＺ軸の正方向）側から、共鳴層２２、干渉層２３となるように積層されて構成されている。
【００２６】
共鳴層２２は、金属薄膜からなる周期構造の金属パターン層２２Ａ，２２Ｂと、遮光層１５とから構成されている。金属薄膜の材質（すなわち、金属）としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びそれらの合金が用いられる。
【００２７】
なお、金属パターン層２２Ａ，２２Ｂと、遮光層１５とは、同一の金属薄膜で形成されていてもよいし、異なる金属薄膜で形成されていてもよい。
【００２８】
図４は、共鳴層２２のパターンの一例を示す平面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。図４に示すように、金属パターン層２２Ａ，２２Ｂは、矩形（略正方形）状の金属薄膜からなる金属パターンが所定のパターン周期（ピッチ）及びパターン間隔をもって、２次元アレイ状に配列して構成されている。一方、遮光層１５は、全面が金属パターンで覆われている。
【００２９】
具体的には、画素領域（１）では、金属パターン層２２Ａは、パターン周期（ΓＡ）、パターン間間隔（ｓＡ）となっている。また、画素領域（２）では、金属パターン層２２Ｂは、パターン周期（ΓＢ）、パターン間間隔（ｓＢ）となっている。
【００３０】
ところで、金属パターン層２２Ａ，２２Ｂを一例とする金属パターンのパターン周期（Γ）が、表面プラズモン−ポラリトン（ＳＰＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｐｏｌａｒｉｔｏｎ）赤外光共鳴波長を決定することが知られている。そして、共鳴が起こった波長帯の光が透過することで、波長透過フィルタとして機能することとなる。
【００３１】
ここで、上記ＳＰＰとは、金属中自由電子の振動であるプラズモンと、誘電体中を進行する光がカップリングした連成波（ポラリトン）であり、界面を進行する粗密波である。例えば、Ｚ＝０にある金属（誘電率：εｍ）と誘電体（誘電率：εｄ）との界面に、Ｘ方向に進行するときのＳＰＰの波数ｋｘは、以下の式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
2016163125.tif 000003
【００３３】
上記式（１）中、ωは角周波数（１／ｓ）を、ｃは高速（ｍ／ｓ）を表している。
【００３４】
上記ＳＰＰは、境界面への閉じ込めと、界面近傍の電場増強とが特徴である。したがって、上記式（１）では、以下の式（２）の関係を満たす必要がある。
εｄ  ＋  εｍ＜０  ・・・（２）
【００３５】
また、金属の誘電率εｍはωによって変化するため、関数εｍ（ω）で表される。特に、プラズマ周波数ωｐを用いて、以下の式（３）で表される。
【００３６】
【数２】
2016163125.tif 000004
【００３７】
したがって、上記（２）、（３）より、ＳＰＰの存在するωは以下の式（４）で表される。
【００３８】
【数３】
2016163125.tif 000005
【００３９】
一方、ＳＰＰは縦波であり、真空中から金属薄膜にｐ偏光を照射しただけでは励起できず、波数ｋｘを上げる必要がある。励起のための波数増加に、グレーティング構造が用いられ、特に波数ｋｇのグレーティング（周期（Γ）の凹凸）はｋｇ＝２π／Γで表される。その整数ｎ倍と、入射光波数（ｋｘ＝２πｓｉｎθ／λｉｎ）とを足したものがＳＰＰの波数（ｋｓｐｐ＝２π／λｓｐｐ）に一致したとき（すなわち、下記式（５）の関係を満たすとき）、入射光とＳＰＰとがカップリングして、共鳴波長λｓｐｐのＳＰＰが励起される。
【００４０】
【数４】
2016163125.tif 000006
【００４１】
以上説明したように、各波長透過フィルタは、金属パターンのパターン周期（Γ）が透過中心波長λｉを決める。また、金属パターン間の間隔（ｓ）は、透過率、透過波長の半値幅等に影響する。なお、１次元方向のＳＰＰの原理を説明したが、２次元方向についても同様の原理が拡張可能である。
【００４２】
図３に示すように、干渉層２３は、膜厚ｄａ２，ｄｂ２の共振層２４と、膜厚ｄａ１，ｄｂ１の透過層２５とを有して構成されている。また、干渉層２３は、光入射方向（図３中に示すＺ軸の正方向）側から、共振層２４、透過層２５となるように積層されて構成されている。
【００４３】
共振層２４を構成する膜としては、所望の赤外域の透過率が十分高い材料であって、且つ高屈折率の材料であれば、特に限定されるものではない。このような高屈折率材料としては、具体的には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等が挙げられる。
【００４４】
透過層２５を構成する膜としては、所望の赤外域の透過率が十分高い材料であって、且つ低屈折率の材料であれば、特に限定されるものではない。このような低屈折率材料としては、具体的には、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫黄化亜鉛（ＺｎＳ）等が挙げられる。また、低屈折率材料として、シリコン（Ｓｉ）を赤外波長以下に微細凹凸加工し、低屈折材料をその穴に埋め込むことで低屈折材料としてもよい。
【００４５】
干渉層２３を構成する共振層２４及び透過層２５の膜厚は、透過させる中心波長λｉで設計されている。
例えば、共振層２４では、構成する材料の屈折率をｎｄ２としたとき、膜厚ｄ２＝λｉ／２ｎｄ２とすることが好ましい。膜厚を光学的膜厚の１／２波長にすることで、共振層２４の薄膜中で共振が起こり、透過率が増加する。
一方、透過層２５では、λｉの波長の反射を防止し、透過率を高めるため、構成する材料の屈折率をｎｄ１としたとき、ｄ１＝λｉ／４ｎｄ１とすることが好ましい。
【００４６】
なお、本実施形態における撮像モジュール６では、図３及び図４に示すように、画素領域（１）と画素領域（２）とで異なる透過波長λａ、λｂを透過させるフィルタが設けられた構成となっている。すなわち、波長透過フィルタアレイ層７は、透過させる中心波長λｉによって、共鳴層２２を構成する金属パターン層２２Ａ，２２Ｂのパターン周期（Γ）と、干渉層２３を構成する共振層２４および透過層２５の膜厚ｄ１，ｄ２とが調整された、それぞれ異なる波長を透過するフィルタを複数備えた構成となっている。
【００４７】
図５は、本実施形態の固体撮像装置１を構成する撮像モジュール６の平面構造を示す斜視図である。また、図６は、透過波長帯（λｉ）とスペクトルデータとの対応関係を示す模式図である。
図５に示すように、撮像モジュール６は、赤外線検出素子層８（赤外線検出素子４）と、波長透過フィルタアレイ層７（波長透過フィルタアレイ５）とが積層されて、一体化されている。また、波長透過フィルタアレイ５には、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタがＸ−Ｙ平面上に配列されている。
【００４８】
赤外線検出素子層８の平面構造は、撮像領域２６及び周辺回路領域２７を有し、周辺回路領域には読み出し回路２８等を有する。また、撮像領域２６は、赤外光検出部２９が２次元上に配列した２次元赤外線検出器となっている。
【００４９】
本実施形態を構成する撮像モジュール６において、波長透過フィルタアレイ５は、Ｙ方向には同一の波長帯を透過させるフィルタであるが、Ｘ方向には徐々に透過波長が変化するリニアバリアブルフィルタ（ＬＶＦ；  Ｌｉｎｅａｒ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）である。すなわち、波長透過フィルタアレイ５は、Ｘ−Ｙ平面上のＸ方向には、透過する波長帯域が連続的に変化する波長透過フィルタが配列されており、Ｙ方向には、透過する波長帯域が同一の波長透過フィルタが配列されている。
【００５０】
また、図６に示すように、１次元方向（Ｘ方向）に透過波長が変化するとき、取得する光強度Ｉは、２次元赤外線検出センサである赤外線検出素子層８の検出座標を（ｘ，ｙ）としたとき、その強度がＩ（ｘ＝λｉ，ｙ）という関係となっており、ｘが波長λｉと対応する。
【００５１】
次に、本実施形態の固体撮像装置１の主要部である撮像モジュール６の製造方法の一例について、説明する。
先ず、図２及び図３に示すように、半導体基板１９の一方の面側の画素領域（撮像領域）には、半導体製造技術によって、光検出部１０、配線部２０、支持脚２１の配線部を形成する。一方、同時に周辺回路領域には、読み出し回路１１、配線層１２、貫通電極１３、電極パッド１４等を形成する。その後、トレンチ加工技術により支持脚２１を形成し、異方性エッチング手法等によって、光検出部１０下部をエッチングして半導体基板１９から分離し、真空部となる空洞部１８を形成する。このようにして、赤外線検出素子層８を形成する。
【００５２】
次に、支持層（支持基板）９と赤外線検出素子層８との接合を高真空中で行ない、赤外線検出素子層８の空洞部１８を高真空とする。これにより、支持基板１６や半導体基板１９への熱の拡散を抑え、光検出部（赤外線検出器）１０の赤外線への感度を高めることができる。
【００５３】
次に、図３に示すように、半導体基板１９の他方の面上に、低屈折材料からなる被膜を形成し、画素領域（１）、画素領域（２）及び周辺回路領域における膜厚をエッチング等によって調整して透過層２５を形成する。次いで、透過層２５の表面上に高屈折材料からなる被膜を形成し、同様に膜厚を調整して共振層２４を形成する。すなわち、透過層２５及び共振層２４からなる干渉層２３を形成する。
【００５４】
次に、干渉層２３の表面上に金属被膜を形成し、一般的なフォトリソグラフィ等のパターン形成技術によって、画素領域（１）にはパターン周期（ΓＡ）、パターン間間隔（ｓＡ）の金属パターン層２２Ａを、画素領域（２）にはパターン周期（ΓＢ）、パターン間間隔（ｓＢ）の金属パターン層２２Ｂを、そして、参照画素には遮光層１５を、一括形成する。このようにして、干渉層２３と金属パターン層２２とからなる波長透過フィルタアレイ層７を形成する。すなわち、赤外線検出素子４を構成する半導体基板１９上に、波長透過フィルタアレイ５を積層して一体化する。
以上のようにして、撮像モジュール６を製造することができる。
【００５５】
次に、本実施形態の固体撮像装置１の使用方法、すなわち、被写体の物質同定方法及び二次元像情報の取得方法の一例について、説明する。
図７は、固体撮像装置１を用いた、被写体の物質同定方法及び二次元像情報の取得方法を示す模式図である。
【００５６】
具体的には、図１に示すように、先ず、熱型（非分散型）の光源２から赤外光Ｉ０が照射される。ここで、図７中に示すステップＳ１は、光源２から照射される赤外光Ｉ０の強度と波長の関係を示している。
【００５７】
次に、図１に示すように、光源２から照射された赤外光Ｉ０は、被測定物（被写体）Ｓを通過する。ここで、図７中に示すステップＳ２は、被測定物Ｓを通過後の赤外光Ｉの強度と波長の関係を示している。ステップＳ２に示すように、透過後のスペクトルは、被測定物で吸収があった波長帯（Δλ）ではその光強度が、被測定物の吸収特性に応じて低下する。
【００５８】
次に、図１に示すように、被測定物Ｓを通過後の赤外光Ｉをレンズ３で集光し、各空間位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）での光強度を、像として投影されたセンサ面の座標を（ｘ，ｙ）としたとき、像光強度Ｉ（ｘ，ｙ）として、強度低下を撮像モジュール６でサンプリングする。ここで、図７中に示すステップＳ３は、撮像モジュール６のある行（ｙｉ）が得る分光情報（波長情報）を示している。
【００５９】
本実施形態の固体撮像装置１は、撮像モジュール（赤外線検出素子）６によって得られる波長情報から、被測定物（被写体）Ｓの物質を弁別して同定することが可能であるとともに、当該被写体Ｓの像情報を得ることができる。以下、物質の同定方法と画像合成方法とに分けて説明する。
【００６０】
先ず、物質、分子の赤外領域の吸収特性から、物質を弁別する方法の一例を記す。
各種官能基は固有の吸収強度・吸収エネルギー（波数）を有する。吸収波長（周波数）と構造との関係の傾向としては、まず、振動数が高い（短波長側）吸収となるのは、構成原子が軽い場合であり、Ｃ−Ｈ結合、Ｏ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合のような水素との単結合による伸縮振動では、水素が軽いため高い振動数（短波長）に現れる。よって、逆に、構成原子の質量が増せば、低周波数（長波長）側の吸収となる。
【００６１】
また、２原子の結合が強い場合も振動数が高い（短波長側）吸収となる。例えば、三重結合は、二重結合あるいは単結合よりも高い周波数で吸収し、三重結合（Ｃ＝Ｃ）が波数２２００ｃｍ−１（λ＝４．５５μｍ）に対して、２重結合（Ｃ＝Ｃ）は１６４０ｃｍ−１（λ＝６．１μｍ）、単結合（Ｃ−Ｃ）は１０００ｃｍ−１（λ＝１０μｍ）で吸収を示す。
【００６２】
また、赤外で吸収を示すガス（気体分子）も数多く存在する。例えば、アルコール類（メタノール、エタノール等）や、ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯｘやＳＯ２などが赤外領域で強い吸収を示す代表的な気体分子である。一方、対称中心を持つ分子（Ｈ２，Ｏ２，Ｎ２等）は赤外吸収を起こさない。赤外光吸収は、分子の振動により双極子モーメントが変化し、それが光の電気的ベクトルと相互作用することに由来するためである。
【００６３】
これらの分子吸収のスペクトル情報を取得するには、測定用連続光源から赤外光を照射し、その強度は試料に吸収がある波長帯では弱められので、この強度低下を全波数（波長）領域で測定する。なお、透過幅Δλのみを通すフィルタを用いることで、それぞれの波長帯（Δλ）毎に検出することができる。
【００６４】
取得したスペクトルは、図７に示すように、処理部３０に送られる。処理部３０では、分光情報を分光情報データベース部３１に照会し、吸収帯の位置及び強度の類似性が比較されて化合物の同定が行われる。そして、図７のステップＳ４に示すように、処理部３０から被測定物Ｓの物質同定結果が得られる。
【００６５】
次に、スペクトル画像の合成方法の一例について、説明する。
被写体Ｓが投影された像座標（ｘ，ｙ）の完全なスペクトル情報Ｉ（ｘ，ｙ，λ）を得るためには、固体撮像装置１または被写体ＳをＸ方向にスイープさせて連続撮影する。合成の合わせは、ＨＳ（Ｈｙｐｅｒ  Ｓｐｅｃｔｌｅ）画像そのもので合成しても良いし、カメラ装置に可視カメラを組み込み、可視視点を元にＨＳ画像の合成を行ってもよい。なお、１次元フィルタを合成してつなぐ方法は、近年の画像処理合成技術の進歩により携帯電話等のカメラにも搭載される一般的機能になっており、プッシュブルーム方式と呼ばれる。この方式は、分光バンド数がかなり多くても、空間解像度を大幅に損なわない構成である。
【００６６】
ここで、固体撮像装置１または被写体ＳをＸ方向にスイープさせて連続撮影して得られた撮像モジュール６からの分光情報（波長情報）は、図７に示すように像情報の合成処理部３２に送られる。この合成処理部３２において、像情報の合成処理が行われる。そして、図７のステップＳ５に示すように、合成処理部３２から被測定物Ｓの二次元像情報が得られる。
【００６７】
なお、図７に示す処理部３０、分光情報データベース部３１及び合成処理部３２は、固体撮像装置１が有していてもよいし、固体撮像装置１が組み込まれた機器が有していてもよい。さらに、分光情報データベース部３１及び合成処理部３２が外部に設けられており、有線又は無線の通信手段によって固体撮像装置１からスペクトル情報を送信し、物質同定結果又は二次元像情報を受信する構成であってもよい。
【００６８】
第１の実施形態の固体撮像装置１は、デジタルカメラ、携帯電話（スマートフォンも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の撮像装置に使用される。
【００６９】
図８は、本実施形態の固体撮像装置１を搭載したカメラを備えるスマートフォン６１を示す平面図である。スマートフォン６１は、カメラ（不図示）と、タッチパネル６２と、を備える。カメラは、例えば、スマートフォン６１の正面上部に設けた場合、スマートフォン６１の正面を撮影することができる。また、タッチパネル６２は、スマートフォン正面中央に設けられ、カメラにより撮影した画像を表示することができる。
【００７０】
図９は、本実施形態の固体撮像装置１を搭載したカメラを備えるタブレット７１を示す平面図である。タブレット７１は、カメラ（不図示）と、タッチパネル７２と、を備える。カメラは、例えば、タブレット７１の正面上部に設けた場合、タブレット７１の正面を撮影することができる。また、タッチパネル７２は、タブレット正面中央に設けられ、カメラにより撮影した画像を表示することができる。
【００７１】
図１０は、本実施形態の固体撮像装置１を搭載したカメラ８２を備える車８１の一例を示す斜視図である。車８１は、カメラ８２と、ディスプレイ８３と、を備える。カメラ８２は、車８１の前方端部に設けられ、車８１の前方を撮影することができる。また、ディスプレイ８３は、車８１の運転席正面に設けられ、カメラ８２で撮影した画像を表示することができる。カメラ８２により撮影した画像をディスプレイ８３で確認することにより、例えば駐車の際に、夜間であっても死角を確認することができる。
【００７２】
図１１は、本実施形態の固体撮像装置１を搭載したカメラ９２を備える車９１の他の例を示す斜視図である。車９１は、カメラ９２と、ディスプレイ９３と、を備える。カメラ９２は、車９１の後方端部に設けられ、車９１の後方を撮影することができる。また、ディスプレイ９３は、車９１の運転席正面に設けられ、カメラ９２で撮影した画像を表示することができる。カメラ９２により撮影した画像をディスプレイ９３で確認することにより、夜間であっても後方を確認することができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態の固体撮像装置１によれば、赤外光Ｉ０を被写体Ｓに照射する光源２と、レンズ（結像光学部材）３と、検出する波長帯に感度を有する複数の画素がＸ−Ｙ平面上に２次元アレイ状に配列する赤外線検出素子４と、透過する波長帯のうち、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタがＸ−Ｙ平面上に配列する波長透過フィルタアレイ５とを備え、赤外線検出素子（赤外線検出素子層）４と波長透過フィルタアレイ（波長透過フィルタアレイ層）５とが一体化した撮像モジュール６を構成しているため、物質弁別性能に優れるとともに像情報が得られる固体撮像装置である。
【００７４】
また、本実施形態の固体撮像装置１は、それぞれ固有の波長を透過する波長透過フィルタを並べた波長透過フィルタアレイ５を、複数の赤外検出画素の直上に形成するため、波長透過フィルタと画素との位置合わせ精度が向上する。したがって、機器の小型化が可能である。
【００７５】
また、本実施形態の固体撮像装置１は、波長透過フィルタアレイ層７が共鳴層２２と干渉層２３とを有する構成となっている。このため、共鳴層２２において金属パターンのサイズ及び干渉層２３の膜厚を変更することによって、個々のフィルタの透過波長を変化させることが容易である。
【００７６】
また、波長透過フィルタアレイ層７を構成する共鳴層２２によって狭い透過波長帯域性能を実現することができる。これにより、近い波長帯での分子固有吸収ピークを分離することができるため、物質弁別性能をより向上させることができる。
【００７７】
また、本実施形態の固体撮像装置１は、波長帯域毎にサンプリングする赤外ハイパースペクトル法に適用することができる。これにより、計測対象や環境に影響を与えにくい効果が得られる。また、光の吸光度を測定するため高速測定が可能であり、複数対象の同時測定を行うことができる。さらに、複数の波長で複数対象の同時測定を行うことにより、温暖化ガス計測（冷媒ガス計測）、車排ガス計測、室内大気のモニタリング、呼気中アルコール分析、非侵襲血液計測等の分野への適用が可能となる。
【００７８】
さらに、本実施形態の固体撮像装置１は、上記分野の情報をイメージング（像情報）で取得することができるため、得られる情報が飛躍的に多くなる。これにより、多数人の同時検知が可能となり、例えば、群集の中で酒気帯びの人物を検出する等のスクリーニング装置としても適用可能性を有する。
【００７９】
なお、本実施形態の固体撮像装置１の構成は一例である。
第１の実施形態では、固体撮像装置１の一例として、光源２から被写体Ｓに赤外光Ｉ０を照射し、被写体Ｓを透過する赤外光Ｉをレンズ３で結像させて撮像モジュール６（すなわち、赤外線検出素子４）で検出する構成を一例として説明したが、被写体Ｓを反射する赤外光をレンズ３で結像させて撮像モジュール６で検出する構成にも適用可能である。このような構成に適用した場合、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様な効果を得ることができる。
【００８０】
また、第１の実施形態では、波長透過フィルタアレイ５は、Ｘ−Ｙ平面上のＸ方向（一の方向）には、透過する波長帯域が連続的に変化する波長透過フィルタが配列されており、Ｙ方向（他の方向）には、透過する波長帯域が同一の波長透過フィルタが配列された構成を一例として説明したが、これに限定されるものではない。Ｘ−Ｙ平面上のＹ方向に、透過する波長帯域が連続的に変化する波長透過フィルタが配列されており、Ｘ方向に、透過する波長帯域が同一の波長透過フィルタが配列された構成としてもよい。この場合、ここで、固体撮像装置または被写体をスイープさせる方向はＹ方向となる。
【００８１】
また、波長透過フィルタアレイは、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタを組み合わせて一組としたユニットが、Ｘ−Ｙ平面上に２次元アレイ状に配列される構成としてもよい。具体的には、波長透過フィルタアレイは、可視センサに一般的に用いられるＢａｙｅｒフィルタ（Ｂ，Ｇ１，Ｇ２，Ｒの４枚１組で構成）のように、異なる波長帯域のｎ枚のフィルタ（λ１，λ２，・・・，λｎ）を一組にして、それらを２次元的にモザイク（マトリックス）状に並べて構成しても良い。ここで、図１２には、一例として、異なる透過波長帯の９枚のフィルタを組み合わせて一組のユニットにした２次元配列図とスペクトルデータとの対応関係を示す。
【００８２】
また、第１の実施形態では、共鳴層２２を構成する金属薄膜からなる金属パターン層として、図４に示すように、２次元的に配列された矩形（略正方形）状の場合を一例として説明しているが、これに限定されない。ここで、図１３は、共鳴層のパターンの他の例を示す平面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。
【００８３】
図１３中の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、金属パターン層のパターン形状としては、具体的には、例えば、正円形（丸型）、六角形、矩形（長方形）及び二重円形等が挙げられる。また、金属パターン層の周期構造は、２次元方向であってもよいし、１次元方向であってもよい。さらに、金属パターン層の周期配列としては、正方配列、六方配列等が挙げられる。なお、上述したように、パターン周期（Γ）が透過中心波長λｉを決め、パターン間の間隔（ｓ）が透過率及び透過波長の半値幅等に影響する。
【００８４】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態の固体撮像装置における撮像モジュールの構成の一例を示す拡大断面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。
図１４に示すように、第２の実施形態の固体撮像装置を構成する撮像モジュール２０６は、波長透過フィルタアレイ層２０７を構成する共鳴層（金属パターン層）２２が、画素領域によってパターン周期（Γ）、パターン間間隔（ｓ）が異なる点で第１の実施形態の撮像モジュール６と共通し、波長透過フィルタアレイ層２０７の干渉層２２３を構成する共振層２２４及び透過層２２５が画素領域によらず膜厚が均一である点で異なる構成となっている。したがって、第１の実施形態の固体撮像装置１における撮像モジュール６と共通する構成については、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
【００８５】
図１４に示すように、干渉層２２３は、画素領域（１）及び画素領域（２）のいずれにおいても、膜厚ｄ２の共振層２２４と、膜厚ｄ１の透過層２２５とを有して構成されている。
【００８６】
ここで、各透過フィルタは、金属パターン層のパターン周期（Γ）によって、透過させる中心波長λｉが決まる。本実施形態における撮像モジュール２０６によれば、波長透過フィルタアレイ層２０７を構成する共鳴層（金属パターン層）２２の構成が第１の実施形態の撮像モジュール６と共通しているため、干渉層２２３の膜厚構成が異なっていても、画素領域（１）では透過波長λａ、画素領域（２）では透過波長λｂとなる波長透過フィルタアレイが得られる。
【００８７】
一方、共振層２２４及び透過層２２５の膜厚ｄ１，ｄ２は、透過フィルタアレイがλｃ１〜λｃ２まで透過波長が変化するとき、その中心波長（λｉ’＝（λｃ１＋λｃ２）／２）、もしくはそれに近い値とすることが好ましい。
【００８８】
第２の実施形態の固体撮像装置によれば、第１の実施形態の固体撮像装置と同様に、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタがＸ−Ｙ平面上に配列された波長透過フィルタアレイ層２０７を有する撮像モジュール２０６を含む構成であるため、撮像モジュール２０６によって得られる波長情報から、被測定物の物質を弁別して同定することが可能であるとともに、その像情報を得ることができる。
【００８９】
また、第２の実施形態によれば、金属層のパターンと対応させて共振層及び透過層の膜厚を変化させないため、半導体基板１９上に容易に波長透過フィルタアレイ層２０７を積層することができる。
【００９０】
（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態の固体撮像装置における撮像モジュールの構成の一例を示す拡大断面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。
図１５に示すように、第３の実施形態の固体撮像装置を構成する撮像モジュール３０６は、波長透過フィルタアレイ層３０７を構成する共鳴層（金属パターン層）３２２が、画素領域によってパターン周期（Γ）、パターン間間隔（ｓ）が異なる点、及び干渉層３２３を構成する共振層３２４及び透過層３２５が画素領域によってそれぞれ膜厚が異なる点で第１の実施形態の撮像モジュール６と共通し、赤外線検出素子層３０８を構成する半導体基板３１９がレンズ状に形成されており、その上に波長透過フィルタアレイ層３０７が形状を追従するように積層されている点で異なる構成となっている。したがって、第１の実施形態の固体撮像装置１における撮像モジュール６と共通する構成については、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
【００９１】
ここで、各透過フィルタは、金属パターン層のパターン周期（Γ）によって、透過させる中心波長λｉが決まる。本実施形態における撮像モジュール３０６によれば、波長透過フィルタアレイ層３０７を構成する共鳴層（金属パターン層）３２２の構成が第１の実施形態の撮像モジュール６と共通しているため、画素領域（１）では透過波長λａ、画素領域（２）では透過波長λｂとなる波長透過フィルタアレイが得られる。
【００９２】
また、共振層３２４の膜厚は、第１の実施形態と同様に、透過波長λｉの反射を防止し、透過率を高めるため、その材料の屈折率をｎｄ１としたとき、ｄ１＝λｉ／４ｎｄ１とされている。
【００９３】
また、透過層３２５の膜厚は、第１の実施形態と同様に、その材料の屈折率をｎｄ２としたとき、膜厚ｄ２＝λｉ／２ｎｄ２とされている。膜厚を光学的膜厚の１／２波長にすることによって、透過層３２５の薄膜中で共振が起こり、透過率が増加する。
【００９４】
第３の実施形態の固体撮像装置によれば、第１の実施形態の固体撮像装置と同様に、撮像モジュール３０６によって得られる波長情報から、被測定物の物質を弁別して同定することが可能であるとともに、その像情報を得ることができる。
【００９５】
また、第３の実施形態の固体撮像装置によれば、撮像モジュール３０６を構成する半導体基板３１９をレンズ形状に加工し、その上部に波長透過フィルタアレイ層３０７が積層された構造となっている。このような構造にすることで、撮像モジュール３０６は、光検出部１０により効果的に光を集光し、光検知効率を向上させることができる。
【００９６】
（第４の実施形態）
図１６は、第４の実施形態の固体撮像装置における撮像モジュールの構成の一例を示す拡大断面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。
図１６に示すように、第４の実施形態の固体撮像装置を構成する撮像モジュール４０６は、波長透過フィルタアレイ層４０７を構成する共鳴層（金属パターン層）２２が、画素領域によってパターン周期（Γ）、パターン間間隔（ｓ）が異なる点、及び干渉層２３を構成する共振層２４及び透過層２５が画素領域によってそれぞれ膜厚が異なる点で第１の実施形態の撮像モジュール６と共通し、支持層４０９上に波長透過フィルタアレイ層４０７が形成されているとともに、支持基板４１６側から赤外線を照射する点で異なる構成となっている。したがって、第１の実施形態の固体撮像装置１における撮像モジュール６と共通する構成については、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
【００９７】
支持層４０９を構成する支持基板４１６の材料としては、所望の赤外域の透過率が十分高い材料、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等を用いることが好ましい。これにより、光検出部１０に効果的に光を透過させることができる。
【００９８】
ここで、各透過フィルタは、金属パターン層のパターン周期（Γ）によって、透過させる中心波長λｉが決まる。本実施形態における撮像モジュール４０６によれば、波長透過フィルタアレイ層４０７を構成する共鳴層（金属パターン層）２２の構成が第１の実施形態の撮像モジュール６と共通しているため、画素領域（１）では透過波長λａ、画素領域（２）では透過波長λｂとなる波長透過フィルタアレイが得られる。
【００９９】
また、共振層２４の膜厚は、第１の実施形態と同様に、透過波長λｉの反射を防止し、透過率を高めるため、その材料の屈折率をｎｄ１としたとき、ｄ１＝λｉ／４ｎｄ１とされている。
【０１００】
また、透過層２５の膜厚は、第１の実施形態と同様に、その材料の屈折率をｎｄ２としたとき、膜厚ｄ２＝λｉ／２ｎｄ２とされている。膜厚を光学的膜厚の１／２波長にすることによって、透過層２５の薄膜中で共振が起こり、透過率が増加する。
【０１０１】
なお、共振層２４及び透過層２５の膜厚ｄ１，ｄ２は、透過フィルタアレイがλｃ１〜λｃ２まで透過波長が変化するとき、その中心波長（λｉ’＝（λｃ１＋λｃ２）／２）、もしくはそれに近い値としてもよい。
【０１０２】
第４の実施形態の固体撮像装置によれば、第１の実施形態の固体撮像装置と同様に、撮像モジュール４０６によって得られる波長情報から、被測定物の物質を弁別して同定することが可能であるとともに、その像情報を得ることができる。
【０１０３】
また、第４の実施形態によれば、赤外線検出素子４の形成と、支持基板４１６上への波長透過フィルタアレイ層４０７の形成とを並行して進めることができるため、撮像モジュール４０６の製造時間を短縮することができる。
【０１０４】
（第５の実施形態）
図１７は、第５の実施形態の固体撮像装置における撮像モジュールの構成の一例を示す拡大断面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。
図１７に示すように、第５の実施形態の固体撮像装置を構成する撮像モジュール５０６は、支持層４０９上に波長透過フィルタアレイ層４０７が形成されているとともに、支持基板４１６側から赤外線を照射する点で第４の実施形態の撮像モジュール４０６と共通し、波長透過フィルタアレイ層４０７を構成する共鳴層（金属パターン層）２２が赤外線検出素子層８側となるように、支持層４０９と赤外線検出素子層８とが積層されている点で異なる構成となっている。したがって、第１及び第４の実施形態における撮像モジュール６，４０６と共通する構成については、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
【０１０５】
第５の実施形態の固体撮像装置によれば、第１の実施形態の固体撮像装置と同様に、撮像モジュール５０６によって得られる波長情報から、被測定物の物質を弁別して同定することが可能であるとともに、その像情報を得ることができる。
【０１０６】
また、第５の実施形態によれば、第４の実施形態の固体撮像装置と同様に、赤外線検出素子４の形成と、支持基板４１６上への波長透過フィルタアレイ層４０７の形成とを並行して進めることができるため、撮像モジュール５０６の製造時間を短縮することができる。
【０１０７】
さらに、第５の実施形態によれば、波長透過フィルタアレイ層４０７を光検出部１０に近接して設けることができる。これにより、隣接するセルに入射する透過波長λa、λbの混入量を低減させ、波長分解能を高めることができる。
【０１０８】
なお、第１〜第５の実施形態の固体撮像装置の構成は一例であり、これに限定されない。
第１〜第５の実施形態では、赤外線検出素子と波長透過フィルタアレイとが一体化した撮像モジュールを用いる場合を例に説明したが、図１８に示すように、波長透過フィルタアレイ５を、レンズ（結像光学部材）３と赤外線検出素子４との間であって赤外線検出素子４に近接させる構成としてもよい。具体的には、波長透過フィルタアレイと、赤外線検出素子の撮像領域との位置合わせをして、密着させて用いることが好ましい。このような構成により、赤外線検出素子４によって得られる波長情報から、被測定物Ｓの物質を弁別して同定することが可能であるとともに、その像情報を得ることができる。
【０１０９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、赤外光を被測定物（被写体）に照射する光源２と、レンズ（結像光学部材）３と、検出する波長帯に感度を有する複数の画素がＸ−Ｙ平面上に２次元アレイ状に配列する赤外線検出素子４と、透過する波長帯のうち、透過する波長帯域が異なる複数の波長透過フィルタがＸ−Ｙ平面上に配列する波長透過フィルタアレイ５とを備える構成であるため、物質弁別性能に優れるとともに像情報が得られる固体撮像装置を提供することができる。さらに、赤外線検出素子４によって得られる波長情報から、被測定物の物質を弁別して同定することが可能であるとともに、その像情報を得ることができる。
【０１１０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１１】
１…固体撮像装置、２…光源、３…レンズ（結像光学部材）、４…赤外線検出素子、５…波長透過フィルタアレイ、６，２０６，３０６，４０６，５０６…撮像モジュール、７，２０７，３０７，４０７…波長透過フィルタアレイ層、８…赤外線検出素子層、９，４０９…支持層、１０…非冷却型赤外線検出器（光検出部）、１１…読み出し回路、１２…配線層、１３…貫通電極、１４…電極パッド、１５…遮光層（金属遮光膜）、１６，４１６…支持基板、１７…支持基板接合部、１８…空洞部（真空部）、１９…半導体基板、２０…配線部、２１…支持脚、２２，３２２…共鳴層、２２Ａ，２２Ｂ…金属パターン層、２３，２２３，３２３…干渉層、２４，２２４，３２４…共振層、２５，２２５，３２５…透過層、２６…撮像領域、２７…周辺回路領域、２８…読み出し回路、２９…赤外光検出部、６１…スマートフォン、６２…タッチパネル、７１…タブレット、７２…タッチパネル、８１，９１…車、８２，９２…カメラ、８３，９３…ディスプレイ
【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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