JP2018036314A - Polarization image sensor and polarization image sensor fabrication method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization image sensor, and a polarization image sensor fabrication method that enable a near-infrared ray to detect polarization information on light carrying information on a measurement object without reducing an amount of light of visible light.SOLUTION: A polarization image sensor has: a sensor array that has solid state image pick-up elements two-dimensionally arrayed; a reflection type polarization plate that reflects polarized light of the near-infrared ray and transmits light other than the polarized light thereof; and a pattern phase difference plate that is divided into a plurality of areas corresponding to one or more solid state image pick-up elements in the same in-plane, and has two or more kinds of areas mutually different in a direction of a slow axis. The polarization image sensor has a reflection type circular polarization plate between the sensor array and the pattern phase difference plate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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。   The present invention relates to a polarization image sensor for detecting polarized light and a method for manufacturing the polarization image sensor.

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。
A polarization image sensor that detects the state of polarization of light from a subject is known.
According to this polarization image sensor, information that cannot be obtained with a normal black-and-white image or color image is obtained, such as the inclination of the surface of an object, the clarification of shapes and boundaries that are difficult to discriminate, and the detection of the state of stress applied to the object. be able to.
Therefore, the polarization image sensor can be used in various fields such as inspection, medical care, driving assistance, operation, and security.

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。
As such a polarization image sensor, for example, a polarization imaging apparatus described in Patent Document 1 is known.
As an example, this polarization imaging apparatus is divided into three or more wavelength plate regions having different optical axis directions, and of the incident light, the optical axis of each region depends on each region, and the polarization component orthogonal to this optical axis. A wave plate array including one or more polarizing plate units that generate different phase differences, a polarizer on which light transmitted through the wave plate array is incident, and a CCD (Charge Coupled Device) that measures light transmitted through the polarizer ) A light receiving element array such as a sensor, and a polarization component and a non-polarized light component received by the light receiving element array, and an image processing unit.

国際公開第2008/10156号International Publication No. 2008/10156

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。   According to the polarization imaging apparatus described in Patent Literature 1, it is possible to detect the polarization state of light carrying an image to be observed, for example, to detect the shape of the observation object.

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。
Here, in the polarization imaging apparatus described in Patent Document 1, visible light is processed and analyzed using a wave plate or a polarizer using a photonic crystal.
Therefore, the light received by the light receiving element array has a reduced amount of light in the visible light region. For example, it is difficult to reproduce a visible image together with the detection result of the polarization state.

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。   An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and without reducing the amount of light in the visible light region, the light carrying information of the object to be imaged, such as the light reflected by the object to be imaged. It is an object of the present invention to provide a polarization image sensor capable of detecting a polarization state and a method for manufacturing the polarization image sensor.

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。
In order to solve this problem, the polarization image sensor of the present invention includes a sensor array having solid-state imaging elements arranged in a two-dimensional matrix,
A reflective polarizer that reflects near-infrared polarized light in a specific wavelength region and transmits other light; and
A pattern position that is divided into a plurality of regions corresponding to one or a plurality of solid-state image sensors of the sensor array in the same plane, and has two or more regions having the same phase difference and different slow axis directions. A phase difference plate, and
Provided is a polarization image sensor in which a reflective polarizing plate is disposed between a sensor array and a pattern phase difference plate.

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。
In such a polarization image sensor of the present invention, the reflective polarizing plate is a reflective circular polarizing plate that selectively reflects near-infrared right circularly polarized light or left circularly polarized light in a specific wavelength region, and has a pattern phase difference. The plate is preferably a pattern λ / 4 plate.
Moreover, it is preferable that a sensor array has a solid-state image sensor which detects visible light, and a solid-state image sensor which detects near infrared rays.
Moreover, it is preferable to have a band pass filter that selectively transmits near-infrared light and visible light on the side opposite to the reflective polarizing plate of the pattern retardation plate.
In the pattern retardation plate, it is preferable that one of the divided regions does not have an in-plane retardation.
Moreover, it is preferable to have a photo-alignment film between the reflective polarizing plate and the pattern retardation plate.
Moreover, it is preferable to have a photo-alignment film between the sensor array and the reflective polarizing plate.
Moreover, it is preferable that the reflective polarizing plate is formed by fixing at least one polymerizable liquid crystal compound in a cholesteric liquid crystal phase state.
Furthermore, it is preferable that the pattern retardation plate is formed by fixing at least one polymerizable liquid crystal compound.

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。
In addition, the method for manufacturing a polarization image sensor according to the present invention reflects near-infrared polarized light in a specific wavelength region on the light-receiving surface side of a sensor array having solid-state imaging elements arranged in a two-dimensional matrix, and otherwise. A polarizing plate forming step of forming a reflective polarizing plate that transmits the light, and
Divided into a plurality of regions corresponding to one pixel or a plurality of pixels of the solid-state image sensor of the sensor array within the same plane, which is performed after the polarizing plate formation step, the phase differences are equal, and the directions of the slow axes are mutually There is provided a method for producing a polarization image sensor, comprising a phase difference plate forming step of forming a pattern phase difference plate having two or more different regions.

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。
In such a method for producing a polarizing image sensor of the present invention, the polarizing plate formation step includes at least one polymerizable liquid crystal compound, at least one chiral agent, and at least one type on the surface where the reflective polarizing plate is formed. It is preferable to fix the cholesteric liquid crystal phase after applying the coating liquid containing the polymerization initiator in order to form the cholesteric liquid crystal phase.
In addition, before the polarizing plate forming step, a step of forming a photo-alignment film on the formation surface of the reflective polarizing plate, and a step of irradiating linearly polarized light to the photo-alignment film to impart alignment regulation force Is preferred.
In the retardation plate forming step, a coating liquid containing at least one polymerizable liquid crystal compound and at least one polymerization initiator is applied to the formation surface of the pattern retardation plate, and the polymerizable liquid crystal compound is applied. It is preferable to include polymerizing and fixing the polymerizable liquid crystal compound after the alignment.
In addition, before the retardation plate forming step, the alignment film forming step for forming the photo-alignment film on the formation surface of the pattern retardation plate, and linearly polarized light is irradiated to the photo-alignment film through the pattern photomask. In addition, it is preferable to include a regulating force applying step for applying an alignment regulating force for forming slow axes in different directions in the same plane of the pattern retardation plate.
In the retardation plate forming step, it is preferable to partially form a region having no in-plane retardation in the same plane.
Also, in the regulating force applying step, by providing a portion that does not irradiate the linearly polarized light to the photo-alignment film, a region having no in-plane retardation is formed in the same plane in the pattern retardation plate. Is preferred.
Further, in the regulation force applying step, by providing a region that irradiates the non-polarized light to the photo-alignment film and imparts the vertical alignment regulation force, the pattern retardation plate has an in-plane position within the same plane. It is preferable to partially form a region having no phase difference.
In addition, as a retardation plate forming step after the regulating force imparting step, a coating containing at least one polymerizable liquid crystal compound and at least one polymerization initiator on the photo-alignment film given the orientation regulating force. After applying the liquid and orienting the polymerizable liquid crystal compound, a step of partially irradiating light through which the polymerization initiator reacts through the photomask to polymerize and fix the polymerizable liquid crystal compound, and a photomask By heating the uncured part that has been shielded from light to an isotropic phase, and then irradiating light with which the polymerization initiator reacts to polymerize and fix the polymerizable liquid crystal compound in the uncured part, In the pattern retardation plate, it is preferable to partially form a region having no in-plane retardation in the same plane.
Further, after the regulating force imparting step, as a retardation plate forming step, coating comprising at least one polymerizable liquid crystal compound and at least one polymerization initiator on the photo-alignment film given the orientation regulating force. Applying the liquid and orienting the polymerizable liquid crystal compound, and then partially irradiating light through which the polymerization initiator reacts through a photomask to align and polymerize the polymerizable liquid crystal compound, and In the pattern retardation plate, an in-plane retardation is produced in the same plane by performing a development process using a solvent in which the polymerizable liquid crystal compound is dissolved and performing a process of removing an uncured portion blocked by a photomask. It is preferable to partially form a region that does not have.

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。   According to the present invention, it is possible to detect the polarization state of light that carries information about a subject such as light reflected by the subject without reducing the amount of visible light.

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。It is a figure which shows notionally an example of the polarization image sensor of this invention. 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。It is a figure which shows notionally the structure of the sensor array of the polarization image sensor shown in FIG. 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。It is a figure which shows the spectral characteristic of each site | part which comprises the polarization image sensor shown in FIG. 1, and is an example at the time of setting a specific wavelength range to 850 nm +/- 50nm. 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。It is a conceptual diagram for demonstrating the structure of the polarization image sensor shown in FIG. 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。It is a conceptual diagram for demonstrating the effect | action of the polarization image sensor shown in FIG. 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。It is a conceptual diagram for demonstrating the effect | action of the polarization image sensor shown in FIG. 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。It is a figure which shows notionally another example of the pattern phase difference plate utilized for the polarization image sensor of this invention.

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。   Hereinafter, a polarization image sensor and a method for manufacturing the polarization image sensor of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

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。
In the present invention, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
Unless otherwise specified, the angle or the like includes a generally allowable error range.
In the present invention, “(meth) acrylate” is used in the meaning of “one or both of acrylate and methacrylate”.

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。
In the present invention, visible light is light having a wavelength visible to the human eye among electromagnetic waves, and indicates light in a wavelength region of 380 to 780 nm. Invisible light is light in a wavelength region of less than 380 nm or a wavelength region of more than 780 nm.
Although not limited to this, among visible light, light in the wavelength region of 420 to 490 nm is blue (B) light, and light in the wavelength region of 495 to 570 nm is green (G) light. The light in the wavelength region of 620 to 750 nm is red (R) light.
Furthermore, in the present invention, infrared (infrared light) is light in a wavelength region exceeding 780 nm and 1 mm or less, and among these, near infrared (near infrared region) is a wavelength region exceeding 780 nm and 2000 nm or less. Light.

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。
The present invention aims to detect the polarization state in the near-infrared region, but in order to increase the detection accuracy of the polarization state, it is preferable to have a configuration that detects only near-infrared light in a specific wavelength region. .
The specific wavelength region can be arbitrarily set, but a region of 1200 nm or less which is a detection wavelength of a silicon photodiode generally used for a sensor array is preferable, and a near-infrared light source which is a general near-infrared light source. Most preferably, the typical wavelengths of infrared LEDs are 850 nm and / or 940 nm. By using the near-infrared light source matched to the detection wavelength region of the present invention, it is possible to accurately detect the polarization state of transmitted light and reflected light when the detection target is irradiated with the near-infrared light source.

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。
FIG. 1 conceptually shows an example of the polarization image sensor of the present invention.
The polarization image sensor 10 shown in FIG. 1 includes a sensor array 12, a first alignment film 14, a reflective circularly polarizing plate 16, a second alignment film 18, a pattern λ / 4 plate 20, a bandpass filter 24, It is comprised.
The bandpass filter 24 includes a cholesteric reflection layer 30 and a near infrared filter 34. The cholesteric reflective layer 30 includes a right circularly polarized cholesteric layer 30r and a left circularly polarized cholesteric layer 30l.

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。
In FIG. 1, in order to simplify the drawing and clearly show the configuration of the polarization image sensor 10 of the present invention, one pixel in the polarization image sensor 10 of the present invention, that is, a solid in the sensor body 40 described later. Only 4 × 4 = 16 imaging elements 40a are shown.
However, in practice, the polarization image sensor 10 of the present invention is configured by two-dimensionally arranging one pixel in the arrangement direction (x direction and y direction) of a solid-state imaging device 40a described later.

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。
FIG. 2 conceptually shows the sensor array 12.
The sensor array 12 includes a sensor body 40, a color filter 42, an infrared blocking layer 46, a microlens 48, and a planarization layer 50.
The sensor body 40 has a solid-state image sensor 40a. The color filter 42 includes a red filter 42R, a green filter 42G, a blue filter 42B, and an infrared filter 42IR.

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。
In FIG. 2, the sensor body 40 shows only four solid-state image sensors 40a. However, in reality, a large number of solid-state image sensors 40a are arranged two-dimensionally (x direction and y direction). It is the same as in FIG.
In FIG. 2, in order to clearly show the configuration of the sensor array 12, the color filter 42 includes a red filter 42 </ b> R, a green filter 42 </ b> G, a blue filter 42 </ b> B, and an infrared filter 42 </ b> IR arranged side by side. However, actually, as conceptually shown in FIG. 1 and FIG. 4 to be described later, each filter has one 2 × 2 four solid-state imaging device 40a as one unit. Correspondingly, any one of four types of filters is provided, and a 2 × 2 array of these four types of filters is repeatedly provided two-dimensionally in the array direction of the solid-state imaging device 40a. It is the same.

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。
As described above, the sensor body 40 includes the solid-state image sensor 40a.
The sensor main body 40 is generally known as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) including a solid-state imaging device 40a such as a photodiode.
The solid-state imaging element 40a detects light and functions as a light receiving element. For light detection, for example, photoelectric conversion is used. In the sensor body 40, a plurality of solid-state imaging elements 40a are two-dimensionally arranged in the x direction and the y direction (see FIGS. 1 and 4). In the illustrated example, 4 × 4 = 16 solid-state imaging elements. The element 40a (16 pixels) constitutes one pixel. The solid-state image sensor 40a is made of, for example, silicon or germanium.
The solid-state imaging device 40a is not particularly limited as long as it can detect light. Any one of a PN junction type, a PIN (p-intrinsic-n) junction type, a Schottky type, and an avalanche type is used. be able to.

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。   In addition, the sensor main body 40 includes a substrate such as a silicon substrate, a wiring layer for outputting signal charges obtained by the solid-state imaging device 40a to the outside, and solid-state imaging in which light that has passed through filters of each color is adjacent. A known optical sensor called a CCD sensor or a CMOS sensor, such as a blocking layer made of a metal film or the like for preventing incident on the element 40a, and an insulating layer made of BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass). You may have various members of.

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。
A color filter 42 is provided on the light receiving surface of the sensor body 40.
The color filter 42 includes a red filter 42R, a green filter 42G, a blue filter 42B, and an infrared filter 42IR. The color filter 42 corresponds to one solid-state imaging device 40a of the sensor body 40, and the red filter 42R, green Any of the filter 42G, the blue filter 42B, and the infrared filter 42IR is provided.

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)。
FIG. 3 shows the spectral characteristics of each part constituting the polarization image sensor 10. The horizontal axis of the spectrum conceptual diagram shown in FIG. 3 indicates the wavelength (nm), and the vertical axis indicates the transmittance. FIG. 3 shows an example when the specific wavelength region is set to 850 nm ± 50 nm (800 to 900 nm), but in the present invention, the wavelength region can be arbitrarily set, Needless to say, the spectral characteristics can be arbitrarily changed.
The color filter 42 is a known three primary color and infrared absorption type color filter used for a CCD sensor or the like.
As conceptually shown in the third-stage CF (Color Filter) 42 from the top of FIG. 3, the red filter 42R transmits red light and infrared light and absorbs visible light other than red light ( The green filter 42G transmits green light and infrared light and absorbs visible light other than green light ([green] column in FIG. 3), and the blue filter 42B It transmits blue light and infrared light and absorbs visible light other than blue light ([Blue] column in FIG. 3). The infrared filter 42IR transmits infrared light (IR (Infra Red)), It absorbs visible light (infrared column in FIG. 3).

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。   The color filter 42 may be other than red, green, and blue for visible light. For example, the color filter 42 may be a complementary color filter having a transmitted light spectrum in the cyan, magenta, and yellow regions with respect to visible light.

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。
Here, an infrared blocking layer 46 is provided between the sensor body 40 and the red filter 42R, the green filter 42G, and the blue filter 42B corresponding to visible light.
The infrared blocking layer 46 is an absorption-type infrared filter that blocks by absorbing or reflecting infrared rays in a predetermined wavelength region.

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。
All of the solid-state imaging devices 40a of the sensor body 40 are sensitive to near infrared rays. Each of the filters for each color of visible light transmits infrared rays.
In the solid-state imaging device 40a corresponding to the filters of the three primary colors, not only the light components of the corresponding colors but also infrared rays are incident on the solid-state imaging device and measured as the light components of the respective colors.
Such an infrared component becomes noise with respect to appropriate red light, green light, and blue light, and contributes to deterioration of the image quality of an image taken by the image sensor.

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。   The infrared blocking layer 46 is provided to eliminate such inconveniences. As an example, as shown conceptually in the fourth row from the top of FIG. 3, a specific wavelength in the near infrared (in the illustrated example, Is absorbed or reflected and cut (cut) by absorbing or reflecting (850 nm ± 50 nm), thereby removing noise caused by infrared rays from the measurement of visible light of each color.

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。
The infrared blocking layer 46 includes, as an example, an infrared absorbing material having infrared absorbing ability, and as an example, an infrared absorbing dye mixed with a binder resin is exemplified.
Various known infrared absorbing dyes can be used depending on the wavelength region to be absorbed.
Specifically, examples of the infrared absorbing dye include those having a dithiol complex, an aminothiol complex, a phthalocyanine, a naphthalocyanine, a phosphate ester copper complex, a nitroso compound, and a metal complex thereof as a main skeleton. Examples of the metal portion of the complex include iron, magnesium, nickel, cobalt, copper, steel, vanadium zinc, palladium, platinum, titanium, indium, and tin. In addition, examples of the element of the coordination moiety include organic ligands having sites such as various halogens, amine groups, nitro groups, and thiol groups. Furthermore, substituents such as an alkyl group, a hydroxy group, a strong ruxoxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a fluorinated alkyl group, and an ether group may be introduced.
Examples of infrared absorbing dyes include methine dyes such as cyanine and merocyanine, triarylmethane, squarylium, anthraquinone, naphthoquinone, quatarylene, perylene, stiltyl, imonium, diimonium, cucumber, oxanol, diketo Organic compounds such as pyrrolopyrrole and aminium salts are also preferably exemplified. In addition, examples of the infrared absorbing dye include metal oxides such as IT0 (Indium Tin Oxide), AZ0 (Aluminium doped zinc oxide), tungsten oxide, antimony oxide, and cesium tungsten.

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。   A micro lens 48 is provided on the color filter 42, that is, on the side of the color filter 42 opposite to the sensor body 40.

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。
The microlens 48 is provided corresponding to each of the red filter 42R, the green filter 42G, the blue filter 42B, and the infrared filter 42IR of the color filter 42, that is, corresponding to each of the solid-state imaging device 40a.
The micro lens 48 is a convex lens whose center is formed thicker than the edge, and condenses light on the solid-state imaging device 40a. All the microlenses 48 have the same shape.

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。   Such a microlens 48 can be formed of various known materials as long as they satisfy the optical characteristics necessary for the lens. The microlens 48 is formed of a resin material as an example, but is not limited thereto. Examples of the resin material used for the microlens 48 include styrene resin, (meth) acrylic resin, styrene-acrylic copolymer resin, and siloxane resin.

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。
The planarization layer 50 planarizes the surface on the reflective circularly polarizing plate 16 (first alignment film 14) side on the microlens 48 that is a convex lens. The planarization layer 50 may also serve as a bonding layer for bonding the upper layer (first alignment film 14 in the illustrated example) and the planarization layer 50 together.
The flattening layer 50 only needs to have sufficient light transmittance, and is formed of, for example, various resin materials. Examples of the resin material forming the planarizing layer 50 include fluorine-containing silane compounds such as fluorine-containing siloxane resins, (meth) acrylic resins, styrene resins, and epoxy resins.

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。   Note that the microlens 48 and the planarization layer 50 preferably have a refractive index of the microlens 48 larger than that of the planarization layer.

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。
A reflective circularly polarizing plate 16 is provided on the planarizing layer 50, that is, the sensor array 12 via the first alignment film 14. In the following description, “reflection-type circularly polarizing plate 16” is also simply referred to as “circularly polarizing plate 16”.
The circularly polarizing plate 16 is formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase. Therefore, the circularly polarizing plate has wavelength selective reflectivity. In the polarization image sensor 10 of the illustrated example, the circularly polarizing plate 16 has a specific wavelength (850 nm in the illustrated example) in the near infrared, as conceptually shown in the second stage (circularly polarizing plate 16) from the top of FIG. Reflects right-hand circularly polarized light in the wavelength region of ± 50 nm and transmits other light.

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。
As described above, the circularly polarizing plate 16 is a layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase. The cholesteric liquid crystal phase has wavelength selective reflectivity that exhibits selective reflectivity at a specific wavelength.
The central wavelength λ of selective reflection of the cholesteric liquid crystal phase depends on the pitch P (= helical period) of the helical structure in the cholesteric liquid crystal phase, and follows the relationship between the average refractive index n of the cholesteric liquid crystal phase and λ = n × P. Therefore, the selective reflection wavelength can be adjusted by adjusting the pitch of the spiral structure. Since the pitch of the cholesteric liquid crystal phase depends on the kind of chiral agent used together with the polymerizable liquid crystal compound or the concentration of the chiral agent, the desired pitch can be obtained by adjusting these.
Further, the half width Δλ (nm) of the selective reflection band (circular polarization reflection band) indicating selective reflection depends on Δn of the cholesteric liquid crystal phase and the pitch P of the helix, and follows the relationship of Δλ = Δn × P. Therefore, the width of the selective reflection band can be controlled by adjusting Δn. Δn can be adjusted by the type of liquid crystal compound forming the circularly polarizing plate 16 and its mixing ratio, and the temperature at which the orientation is fixed.
For the measurement of spiral sense and pitch, it is possible to use the method described in “Introduction to Liquid Crystal Chemistry Experiments”, edited by the Japanese Liquid Crystal Society, Sigma Publishing 2007, page 46, and “Liquid Crystal Handbook”, Liquid Crystal Handbook Editorial Committee Maruzen 196 pages. it can.

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。
The reflected light of the cholesteric liquid crystal phase is circularly polarized. Whether the reflected light is right-handed circularly polarized light or left-handed circularly polarized light depends on the twist direction of the spiral in the cholesteric liquid crystal phase. The selective reflection of circularly polarized light by the cholesteric liquid crystal phase reflects right circularly polarized light when the twist direction of the spiral of the cholesteric liquid crystal phase is right, and reflects left circularly polarized light when the twist direction of the spiral is left.
Accordingly, in the illustrated example, the circularly polarizing plate 16 is a layer formed by fixing a right-twisted cholesteric liquid crystal phase. The direction of rotation of the cholesteric liquid crystal phase, that is, the circularly polarized light reflected by the circularly polarizing plate 16 can be adjusted by the type of liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal phase or the type of chiral agent added.
Further, the circularly polarizing plate 16 may reflect left circularly polarized light instead of reflecting right circularly polarized light.

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。
The circularly polarizing plate 16 may be composed of a single layer or a multilayer structure.
Widening the wavelength range of reflected light, that is, the wavelength range of light to be blocked, can be realized by sequentially laminating layers with shifted center wavelengths λ of selective reflection. Also known is a technique for expanding the wavelength range by a method of stepwise changing the helical pitch in the layer called the pitch gradient method, specifically, Nature 378, 467-469 (1995), Examples include the methods described in Japanese Patent No. 281814 and Japanese Patent No. 4990426.

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。
The circularly polarizing plate 16 formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase may be formed by the following method as an example.
The same applies to the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l of the cholesteric reflective layer 30 constituting the bandpass filter 24 described later in terms of a layer formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase. Therefore, by replacing the circularly polarizing plate 16 in the following description with the right circularly polarized cholesteric layer 30r or the left circularly polarized cholesteric layer 301, the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l can be formed in the same manner.

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。
The structure in which the cholesteric liquid crystal phase is fixed may be a structure in which the alignment of the liquid crystal compound that is the cholesteric liquid crystal phase is maintained. Typically, the polymerizable liquid crystal compound is in an alignment state of the cholesteric liquid crystal phase. Thus, any structure may be used as long as it is polymerized and cured by ultraviolet irradiation, heating, or the like to form a layer having no fluidity, and at the same time, the orientation state is not changed by an external field or an external force.
In the structure in which the cholesteric liquid crystal phase is fixed, it is sufficient that the optical properties of the cholesteric liquid crystal phase are maintained, and the liquid crystal compound may not exhibit liquid crystallinity. For example, the polymerizable liquid crystal compound may have a high molecular weight by a curing reaction and lose liquid crystallinity.

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。
As an example of a material used for forming a cholesteric liquid crystal layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase, a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound can be given. The liquid crystal compound is preferably a polymerizable liquid crystal compound.
The liquid crystal composition containing the liquid crystal compound used for forming the cholesteric liquid crystal layer preferably further contains a surfactant. The liquid crystal composition used for forming the cholesteric liquid crystal layer may further contain a chiral agent and a polymerization initiator.

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。   In particular, the liquid crystal composition forming the circularly polarizing plate 16 that reflects right-handed circularly polarized light is preferably a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent that induces right-handed twist, or a polymerization initiator.

−−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。
--Polymerizable liquid crystal compound--
The polymerizable liquid crystal compound may be a rod-like liquid crystal compound or a disk-like liquid crystal compound, but is preferably a rod-like liquid crystal compound.
Examples of the rod-like polymerizable liquid crystal compound that forms the cholesteric liquid crystal phase include a rod-like nematic liquid crystal compound. Examples of rod-like nematic liquid crystal compounds include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines. , Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. Not only low-molecular liquid crystal compounds but also high-molecular liquid crystal compounds can be used.

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。   The polymerizable liquid crystal compound can be obtained by introducing a polymerizable group into the liquid crystal compound. Examples of the polymerizable group include an unsaturated polymerizable group, an epoxy group, and an aziridinyl group, preferably an unsaturated polymerizable group, and more preferably an ethylenically unsaturated polymerizable group. The polymerizable group can be introduced into the molecule of the liquid crystal compound by various methods. The number of polymerizable groups possessed by the polymerizable liquid crystal compound is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3. Examples of polymerizable liquid crystal compounds are described in Makromol. Chem. 190, 2255 (1989), Advanced Materials 5, 107 (1993), US Pat. No. 4,683,327, US Pat. No. 95/24455, No. 97/00600, No. 98/23580, No. 98/52905, JP-A-1-272551, No. 6-16616, and No. 7-110469. 11-80081 and JP-A 2001-328773, and the like. Two or more kinds of polymerizable liquid crystal compounds may be used in combination. When two or more kinds of polymerizable liquid crystal compounds are used in combination, the alignment temperature can be lowered.

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。   Specific examples of the polymerizable liquid crystal compound include compounds represented by the following formulas (1) to (14).

[化合物(11)において、X1は2〜5(整数)である]
[In the compound (11), X 1 is 2 to 5 (integer)]

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。   Further, as the polymerizable liquid crystal compound other than the above, a cyclic organopolysiloxane compound having a cholesteric liquid crystal phase as disclosed in JP-A-57-165480 can be used. Further, the above-mentioned polymer liquid crystal compound includes a polymer in which a mesogenic group exhibiting liquid crystal is introduced into the main chain, a side chain, or both positions of the main chain and the side chain, and a polymer cholesteric in which a cholesteryl group is introduced into the side chain. A liquid crystal, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-9-133810, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-11-293252, or the like can be used.

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。   Moreover, it is preferable that the addition amount of the polymeric liquid crystal compound in a liquid-crystal composition is 75-99.9 mass% with respect to solid content mass (mass except a solvent) of a liquid-crystal composition, and 80-99. It is more preferable that it is mass%, and it is still more preferable that it is 85-90 mass%.

−−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。
--Chiral agent (optically active compound)-
The chiral agent has a function of inducing a helical structure of a cholesteric liquid crystal phase. The chiral agent may be selected according to the purpose because the twist direction or the spiral pitch of the spiral induced by the compound is different.
That is, when forming the circularly polarizing plate 16, a chiral agent that induces right twist is used.

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。
The chiral agent is not particularly limited, and is a known compound (for example, liquid crystal device handbook, Chapter 3-4, chiral agent for TN (twisted nematic), STN (Super Twisted Nematic), 199 pages, Japan Science Foundation) 142), 1989), isosorbide and isomannide derivatives can be used.
A chiral agent generally contains an asymmetric carbon atom, but an axially asymmetric compound or a planar asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent. Examples of the axial asymmetric compound or the planar asymmetric compound include binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof. The chiral agent may have a polymerizable group. When both the chiral agent and the liquid crystal compound have a polymerizable group, they are derived from the repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and the chiral agent by a polymerization reaction between the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound. A polymer having repeating units can be formed. In this embodiment, the polymerizable group possessed by the polymerizable chiral agent is preferably the same group as the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound. Accordingly, the polymerizable group of the chiral agent is also preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group. Further preferred.
The chiral agent may be a liquid crystal compound.

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。   It is preferable that the chiral agent has a photoisomerizable group because a pattern having a desired reflection wavelength corresponding to the emission wavelength can be formed by irradiation with a photomask such as actinic rays after coating and orientation. As the photoisomerization group, an isomerization site of a compound exhibiting photochromic properties, an azo group, an azoxy group, or a cinnamoyl group is preferable. Specific examples of the compound include JP 2002-80478, JP 2002-80851, JP 2002-179668, JP 2002-179669, JP 2002-179670, and JP 2002-2002. Use the compounds described in JP-A No. 179681, JP-A No. 2002-179682, JP-A No. 2002-338575, JP-A No. 2002-338668, JP-A No. 2003-313189, and JP-A No. 2003-313292. Can do.

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。   The content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably from 0.01 to 200 mol%, more preferably from 1 to 30 mol%, based on the amount of the polymerizable liquid crystal compound.

−−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。
--Polymerization initiator--
When the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, the liquid crystal composition preferably contains a polymerization initiator. In the embodiment in which the polymerization reaction is advanced by ultraviolet irradiation, the polymerization initiator to be used is preferably a photopolymerization initiator that can start the polymerization reaction by ultraviolet irradiation. Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatics. Group acyloin compounds (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compounds (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), combinations of triarylimidazole dimers and p-aminophenyl ketone (US patents) No. 3549367), acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, US Pat. No. 4,239,850), oxadiazole compounds (US Pat. No. 4,221,970), and the like. .
The content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 12% by mass with respect to the content of the polymerizable liquid crystal compound. .

−−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。
-Crosslinking agent-
The liquid crystal composition may optionally contain a crosslinking agent in order to improve the film strength after curing and improve the durability. As the cross-linking agent, one that can be cured by ultraviolet rays, heat, moisture, or the like can be suitably used.
There is no restriction | limiting in particular as a crosslinking agent, According to the objective, it can select suitably, For example, polyfunctional acrylate compounds, such as a trimethylol propane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate; Glycidyl (meth) acrylate , Epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether; aziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (1-aziridinyl) propionate], 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane; hexa Isocyanate compounds such as methylene diisocyanate and biuret type isocyanate; polyoxazoline compounds having an oxazoline group in the side chain; vinyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylto Alkoxysilane compounds such as methoxy silane. Moreover, a well-known catalyst can be used according to the reactivity of a crosslinking agent, and productivity can be improved in addition to membrane strength and durability improvement. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
3-20 mass% is preferable with respect to solid content mass of a liquid crystal composition, and, as for content of a crosslinking agent, 5-15 mass% is more preferable. If content of a crosslinking agent is in the said range, the effect of a crosslinking density improvement will be easy to be acquired, and stability of a cholesteric liquid crystal phase will improve more.

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。
The liquid crystal composition is preferably used as a liquid when forming a cholesteric liquid crystal layer.
The liquid crystal composition may contain a solvent. There is no restriction | limiting in particular as a solvent, Although it can select suitably according to the objective, An organic solvent is used preferably.
The organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and cyclopentanone, alkyl halides, amides, sulfoxides, hetero Examples thereof include ring compounds, hydrocarbons, esters, ethers and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, ketones are preferable in consideration of environmental load. The above-described components such as the above-mentioned monofunctional polymerizable monomer may function as a solvent.

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。
As an example, the circularly polarizing plate 16 is applied to the first alignment film 14 with a liquid crystal composition for forming the circularly polarizing plate 16 including a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent that induces right twist, and a polymerization initiator. Then, the cholesteric liquid crystal phase having the right circular polarization reflection characteristic by heating may be formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase by ultraviolet irradiation (ultraviolet exposure).
Note that the application, drying, and ultraviolet irradiation of the liquid crystal composition may all be performed by known methods.

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。
As described above, the first alignment film 14 is provided between the sensor array 12 (flattening layer 50) and the circularly polarizing plate 16.
The first alignment film 14 is a layer for maintaining the orientation of the cholesteric liquid crystal phase in the circularly polarizing plate 16 formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase.

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。
As the first alignment film 14, various known materials used as alignment films for cholesteric liquid crystal layers can be used.
Preferably, the first alignment film 14 is a photo-alignment film. As an example, the photo-alignment film generates anisotropy on the surface of the photo-alignment film by irradiating linearly polarized light or oblique non-polarized light with a wavelength causing a photochemical reaction to photoactive molecules such as azobenzene polymer and polyvinyl cinnamate. Thus, the alignment of the molecular long axis on the outermost surface of the film is generated by incident light, and the alignment regulating force for aligning the liquid crystal in contact with the outermost surface molecule is formed.
In addition to the above-mentioned materials, the photo-alignment film is made of photoisomerization, photodimerization, photocyclization, photocrosslinking, photolysis, and photolysis by irradiation with linearly polarized light having a wavelength that causes photochemical reaction of photoactive molecules. -Any bond may be used as long as it generates anisotropy on the film surface by any reaction. For example, "Hasegawa Masaki, Journal of Japanese Liquid Crystal Society, Vol.3 No.1, p3 (1999)", " Various photo-alignment film materials described in Yasumasa Takeuchi, Journal of the Japanese Liquid Crystal Society, Vol. 3 No. 4, p262 (1999), etc. can be used.

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。   As an example, such a first alignment film 14 forms a photo-alignment film on the surface of the sensor array 12 (planarization layer 50), and irradiates the photo-alignment film with linearly polarized light to impart alignment regulating force. Therefore, it may be formed.

(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。
On the (reflection type) circularly polarizing plate 16, a pattern λ / 4 plate 20 is provided via a second alignment film 18. That is, in the polarization image sensor 10 of the present invention, the circularly polarizing plate 16 is disposed between the sensor array 12 and the pattern λ / 4 plate 20.
The pattern λ / 4 plate 20 is a λ / 4 plate (λ / 4 phase difference plate) and corresponds to one pixel or a plurality of pixels of the solid-state imaging device 40a of the sensor array 12 (sensor body 40) in the same plane. Thus, two or more types of regions that are divided into a plurality of regions and have the same phase difference and different slow axis directions are included.

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。
In the illustrated example, since the circularly polarizing plate 16 is used as the reflective polarizing plate, the pattern λ / 4 plate 20 (pattern (2n + 1) / 4λ plate) is used as the pattern retardation plate. However, the present invention is not limited to this, and various configurations can be used.
As an example, a configuration in which a reflective linear polarizing plate is used as the reflective polarizing plate and a pattern λ / 2 plate (pattern (2n + 1) / 2λ plate) is used as the pattern retardation plate is exemplified. Various known reflective linear polarizing plates can be used. As the pattern λ / 2 plate, a known pattern λ / 2 plate or a pattern λ / 4 plate that conforms to the pattern λ / 4 plate 20 can be used.

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。
As described above, any one of the red filter 42R, the green filter 42G, the blue filter 42B, and the infrared filter 42IR of the color filter 42 is provided corresponding to one solid-state imaging device 40a.
In the illustrated polarization image sensor 10, as conceptually shown in FIGS. 1 and 4, a red filter 42R, a green filter 42G, and a blue filter are associated with each of the 2 × 2 four solid-state imaging devices 40a. One of the four types of filters, 42B and infrared filter 42IR, is provided one by one.
As conceptually shown in FIGS. 1 and 4, the pattern λ / 4 plate 20 is divided in accordance with the areas corresponding to the four 2 × 2 solid-state imaging devices 40a provided with the four types of filters. Has been.

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。
As described above, the polarization image sensor 10 includes 4 × 4 = 16 solid-state imaging devices 40a, and constitutes one pixel in the polarization image sensor 10. Accordingly, in the polarization image sensor 10, one pixel in the polarization image sensor 10 is formed by four 2 × 2 regions 20 a to 20 d in the pattern λ / 4 plate 20 conceptually shown in FIG. 4.
The regions 20a to 20d have the same phase difference and different directions of the slow axis. 1 and 4 and FIGS. 5 to 7 described later, the arrows of the regions 20a to 20d of the pattern λ / 4 plate 20 (20A) indicate the direction of the slow axis in each region.
Specifically, assuming that the two-dimensional arrangement direction of the solid-state imaging devices 40a in the sensor array 12 (sensor body 40) is the x direction and the y direction orthogonal to the x direction, the slow axis of the region 20a is the x direction. The slow axis in the region 20b has an angle of 45 ° with respect to the x direction, the slow axis in the region 20c has an angle of 90 ° with respect to the x direction, and in the region 20d The slow axis has an angle of 135 ° (−45 °) with respect to the x direction.
The present invention has such a pattern λ / 4 plate 20 and the circularly polarizing plate 16 described above, so that the amount of visible light is reduced, that is, the sensitivity of visible light is reduced, and near infrared light in a predetermined wavelength region is used. The polarization of the light carrying the information to be photographed can be detected. This will be described in detail later.

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。
As described above, the pattern λ / 4 plate 20 is a λ / 4 plate. A λ / 4 plate (a plate having a λ / 4 function) is a plate having a function of converting linearly polarized light having a specific wavelength into circularly polarized light (or circularly polarized light into linearly polarized light). More specifically, the plate has an in-plane retardation value of Re (λ) = λ / 4 (or an odd multiple thereof) at a predetermined wavelength λnm. This expression only needs to be achieved at any wavelength in the near infrared (for example, 850 nm).
In each region of the pattern λ / 4 plate 20, the in-plane retardation Re (850) having a wavelength of 850 nm is not particularly limited, but is preferably 200 to 225 nm, more preferably 205 to 220 nm, and still more preferably 210 to 215 nm.
When the pattern λ / 4 plate 20 is formed of a plurality of layers including a support or the like, the entire pattern λ / 4 plate 20 including all layers shows the range of this in-plane retardation. Is preferred.

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。
Examples of a method for forming the pattern λ / 4 plate 20 (patterned optically anisotropic layer) containing a liquid crystal compound include a method of fixing the liquid crystal compound in an aligned state. In this case, as a method for immobilizing the liquid crystal compound, a method of polymerizing and immobilizing a polymerizable liquid crystal compound having an unsaturated double bond (polymerizable group) as the liquid crystal compound is preferably exemplified. . For example, a composition for forming the pattern λ / 4 plate 20 containing a liquid crystal compound having an unsaturated double bond (polymerizable group) is applied to the forming surface directly or through an alignment film, and cured by irradiation with ionizing radiation. (Polymerization) to fix the liquid crystal compound. The pattern λ / 4 plate 20 may have a single layer structure or a laminated structure.
The kind of the unsaturated double bond contained in the liquid crystal compound is not particularly limited, and a functional group capable of addition polymerization reaction is preferable, and a polymerizable ethylenically unsaturated group or a ring polymerizable group is preferable. More specifically, a (meth) acryloyl group, a vinyl group, a styryl group, an allyl group, etc. are mentioned preferably, and a (meth) acryloyl group is more preferable.

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。
In general, liquid crystal compounds can be classified into a rod-shaped type and a disk-shaped type based on their shapes. In addition, there are low and high molecular types, respectively. Polymer generally refers to a polymer having a degree of polymerization of 100 or more (Polymer Physics / Phase Transition Dynamics, Masao Doi, 2 pages, Iwanami Shoten, 1992). In the present invention, any liquid crystal compound can be used. Two or more kinds of rod-like liquid crystal compounds, two or more kinds of disk-like liquid crystal compounds, or a mixture of a rod-like liquid crystal compound and a disk-like liquid crystal compound may be used. In order to fix the liquid crystal compound described above, the pattern λ / 4 plate 20 is preferably formed using a rod-like liquid crystal compound or a discotic liquid crystal compound having a polymerizable group. The liquid crystal compound preferably has two or more polymerizable groups in one molecule. When the liquid crystal compound is a mixture of two or more, it is preferable that at least one liquid crystal compound has two or more polymerizable groups in one molecule.
As the rod-shaped liquid crystal compound, for example, those described in claim 1 of JP-T-11-53019 and paragraphs [0026] to [0098] of JP-A-2005-289980 can be preferably used. As the liquid crystal compound, for example, those described in paragraphs [0020] to [0067] of JP-A-2007-108732 and paragraphs [0013] to [0108] of JP-A-2010-244038 can be preferably used. However, it is not limited to these.

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。
In order to make the in-plane retardation in the pattern λ / 4 plate 20 within the above range, the alignment state of the liquid crystal compound may be controlled. At this time, when using a rod-like liquid crystal compound, it is preferable to fix the rod-like liquid crystal compound in a horizontally aligned state. When using a discotic liquid crystal compound, the discotic liquid crystal compound is fixed in a vertically aligned state. It is preferable to do this. In the present invention, “the rod-like liquid crystal compound is horizontally aligned” means that the director of the rod-like liquid crystal compound and the layer surface are parallel, and “the discotic liquid crystal compound is vertically aligned” means that the discotic liquid crystal compound is circular. The board surface and the layer surface are perpendicular. It is not strictly required to be horizontal or vertical, but each means a range of ± 20 ° from an accurate angle. It is preferably within ± 5 °, more preferably within ± 3 °, even more preferably within ± 2 °, and most preferably within ± 1 °.
Moreover, in order to make a liquid crystal compound into a horizontal alignment and a vertical alignment state, you may use the additive (alignment control agent) which accelerates a horizontal alignment and a vertical alignment. Various known additives can be used as the additive.

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。
Examples of the method of forming the pattern λ / 4 plate 20 include the following preferred embodiments, but the present invention is not limited to these, and various known methods can be used.
The first preferred embodiment uses a plurality of actions for controlling the alignment of the liquid crystal compound, and then eliminates any action by an external stimulus (such as heat treatment) to make the predetermined alignment control action dominant. It is. As the above method, for example, the liquid crystal compound is brought into a predetermined alignment state by a combined action of the alignment control ability by the alignment film and the alignment control ability of the alignment controller added to the liquid crystal compound, and then fixed. After one phase difference region is formed, one of the actions (for example, the action by the alignment control agent) disappears by external stimulus (heat treatment, etc.), and the other orientation control action (the action by the alignment film) becomes dominant. , Thereby realizing another alignment state and fixing it to form the other retardation region. Details of this method are described in paragraphs [0017] to [0029] of JP 2012-008170 A, the contents of which are incorporated herein by reference.

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。   A 2nd suitable aspect is an aspect using a pattern orientation film. In this embodiment, pattern alignment films having different alignment control capabilities are formed, a liquid crystal compound is disposed thereon, and the liquid crystal compound is aligned. The liquid crystal compounds achieve different alignment states depending on the alignment control ability of the pattern alignment film. By fixing the respective alignment states, the slow axis of each region of the pattern λ / 4 plate 20 is formed according to the pattern of the alignment film. The pattern alignment film can be formed by using a printing method, mask rubbing with respect to the rubbing alignment film, a method of performing linearly polarized mask exposure on the photo alignment film, or the like. From the viewpoint that large-scale equipment is unnecessary and easy manufacture, a method of performing mask exposure on the photo-alignment film and a method of using a printing method are preferable. Details of this method are described in paragraphs [0166] to [0181] of JP2012-032661, and the contents thereof are incorporated herein by reference.

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。   As a third preferred embodiment, for example, a photoacid generator is added to the alignment film. In this example, a photoacid generator is added to the alignment film, and pattern exposure exposes a region where the photoacid generator is decomposed to generate an acidic compound and a region where no acid compound is generated. In the light unirradiated part, the photoacid generator remains almost undecomposed, and the interaction between the alignment film material, the liquid crystal compound, and the alignment control agent added as necessary dominates the alignment state, The slow axis is oriented in a direction perpendicular to the rubbing direction. When the alignment film is irradiated with light and an acidic compound is generated, the interaction is no longer dominant, the rubbing direction of the rubbing alignment film controls the alignment state, and the liquid crystal compound has its slow axis parallel to the rubbing direction. To parallel orientation. As the photoacid generator used in the alignment film, a water-soluble compound is preferably used. Examples of photoacid generators that can be used include Prog. Polym. Sci. 23, page 1485 (1998). As the photoacid generator, pyridinium salts, iodonium salts and sulfonium salts are particularly preferably used. Details of this method are described in Japanese Patent Application No. 2010-289360, the contents of which are incorporated herein by reference.

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。
As described above, the second alignment film 18 is disposed between the pattern λ / 4 plate 20 and the circularly polarizing plate 16.
The second alignment film 18 corresponds to the pattern alignment film exemplified in the second preferred embodiment of the method for forming the pattern λ / 4 plate 20 (patterned optically anisotropic layer) described above.

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。
The alignment film generally contains a polymer as a main component. The polymer material for alignment film is described in many documents, and many commercially available products can be obtained. The polymer material used is preferably polyvinyl alcohol or polyimide, and derivatives thereof. In particular, modified or unmodified polyvinyl alcohol is preferred. For the alignment film that can be used in the present invention, refer to the modified polyvinyl alcohol described in WO01 / 88574A1, page 43, line 24 to page 49, line 8, and patent No. 3907735, paragraphs [0071] to [0095]. be able to. The alignment film is usually subjected to a known rubbing treatment. That is, the alignment film is usually preferably a rubbing alignment film that has been rubbed.
As described above, the pattern alignment film, that is, the second alignment film 18 is preferably a photo-alignment film. Although it does not specifically limit as a photo-alignment film | membrane, The thing as described in Paragraphs [0024]-[0043] of WO2005 / 096041 and the brand name LPP-JP265CP by Rolitechnologies can be used.

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。
As described above, the second alignment film 18 (pattern alignment film) using the photo-alignment film is formed by, for example, a method in which linearly polarized light is mask-exposed on the photo-alignment film.
First, a composition for forming the second alignment film 18 is applied to the formation surface of the second alignment film 18 (the surface of the circularly polarizing plate 16) by a known method such as spin coating, dried, and photo-aligned. A film is formed.

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。
Then, all the regions corresponding to the regions 20b to 20d other than the region 20a of the pattern λ / 4 plate 20 are masked with a pattern photomask or the like, and a linear polarizing plate such as a wire grid polarizing plate is set to a transmission axis x. Arrange them in the same direction. Thereafter, light for aligning the photo-alignment film, for example, ultraviolet light is irradiated to the photo-alignment film through the linear polarizing plate. By this ultraviolet light irradiation, the region corresponding to the region 20a of the photo-alignment film is aligned in the x direction.
Next, the regions corresponding to the regions 20a, 20c, and 20d other than the region 20b are all masked, and the linearly polarizing plate is disposed with the transmission axis at 45 ° with respect to the x direction. Thereafter, similarly, the photo-alignment film is irradiated with ultraviolet light through a linear polarizing plate. Thereby, the region 20b of the photo-alignment film is aligned at an angle of 45 ° with respect to the x direction.
Next, all regions corresponding to the regions 20a, 20b and 20d other than the region 20c are masked, and the linearly polarizing plate is disposed with the transmission axis at 90 ° with respect to the x direction. Thereafter, similarly, the photo-alignment film is irradiated with ultraviolet light through a linear polarizing plate. Thereby, the region 20c of the photo-alignment film is aligned at an angle of 90 ° with respect to the x direction.
Further, all the regions corresponding to the regions 20a to 20c other than the region 20d are masked, and the linearly polarizing plate is disposed with the transmission axis being 135 ° (−45 °) with respect to the x direction. Thereafter, similarly, the photo-alignment film is irradiated with ultraviolet light through a linear polarizing plate. Thereby, the region 20d of the photo-alignment film is aligned at an angle of 135 ° with respect to the x direction.

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。   After forming the second alignment film 18 obtained by aligning the photo-alignment film in this manner, the pattern λ / 4 plate 20 is formed on the second alignment film 18 as described above, thereby forming the same in-plane. , The pattern λ / 4 plate 20 having the same phase difference in each of the regions 20a to 20d and different slow axis directions can be formed.

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。   Note that, when the pattern λ / 4 plate 20 is formed on the second alignment film 18 or the like, patterning with a size of several μm is required, but an exposure light source for that purpose is represented by an i-line stepper or the like. The use of an optically controlled exposure apparatus is preferred, and a polarized light irradiation stepper capable of irradiating linearly polarized light controlled in a specific direction is most preferred.

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。
In the present invention, the pattern λ / 4 plate 20 is not limited to being formed of four regions having different slow axis directions. That is, one pixel of the polarization image sensor 10 is not limited to being formed of four regions having different slow axis directions.
For example, the pattern λ / 4 plate may be formed of two regions or three regions having different slow axis directions, and the pattern λ / 4 plate may be formed of five regions having different slow axis directions. You may form in the above area | region.
Furthermore, in the illustrated example, one region of the pattern λ / 4 plate 20 corresponds to the four solid-state imaging devices 40a of the sensor array 12 (sensor body 40), but the present invention is not limited to this. That is, one area of the pattern λ / 4 plate 20 may correspond to 1 to 3 solid-state image sensors 40 a of the sensor array 12, or five or more solid-state image sensors of the sensor array 12. It may correspond to 40a.

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。
A band pass filter 24 is disposed on the pattern λ / 4 plate 20.
The bandpass filter 24 includes a cholesteric reflection layer 30 and a near infrared filter 34. Further, the cholesteric reflective layer 30 includes a right circularly polarized cholesteric layer 30r and a left circularly polarized cholesteric layer 30l.

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。
Both the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l constituting the cholesteric reflective layer 30 are formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase and having wavelength selective reflectivity, like the circularly polarizing plate 16. . In the illustrated example, the right circularly polarized cholesteric layer 30r reflects right circularly polarized light in a wavelength region of 900 to 1200 nm in the near infrared and transmits other light. The left circularly polarized cholesteric layer 301 reflects the left circularly polarized light in the wavelength region of 900 to 1200 nm in the near infrared and transmits other light. Therefore, all the circularly polarized light in the wavelength region of 900 to 1200 nm is reflected by the cholesteric reflective layer 30.
On the other hand, the near-infrared filter 34 absorbs or reflects and blocks light in the near-infrared wavelength region of more than 700 nm and not more than 800 nm.
Therefore, as shown in the upper part of FIG. 3 (BPF 24), the bandpass filter 24 transmits visible light of 700 nm or less and light in a wavelength region of more than 800 nm and less than 900 nm in the near infrared.

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。
As described above, both the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l are layers formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase.
As described above, the cholesteric liquid crystal phase has wavelength selective reflectivity that exhibits selective reflectivity at a specific wavelength. The central wavelength λ of selective reflection of the cholesteric liquid crystal phase depends on the pitch P of the helical structure in the cholesteric liquid crystal phase, and the half width Δλ (nm) of the selective reflection band (circular polarization reflection band) showing selective reflection is the cholesteric liquid crystal phase. As described above, it depends on Δn and helix pitch P.
The right circularly polarized cholesteric layer 30r is a layer formed by fixing a right twisted cholesteric liquid crystal phase, and the left circularly polarized cholesteric layer 30l is a layer formed by fixing a left twisted cholesteric liquid crystal phase.

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。
As described above, the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l can be formed in the same manner as the circularly polarizing plate 16.
Therefore, the right circularly polarized cholesteric layer 30r is prepared by preparing a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent that induces right twist, and a polymerization initiator. If the liquid crystal composition is applied to the formation surface of the layer 30r and heated to form a cholesteric liquid crystal phase having a right circularly polarized light reflection property, and further, the cholesteric liquid crystal phase is fixed by irradiation with ultraviolet rays. Good.
The left circularly polarized cholesteric layer 30l is prepared by preparing a polymerizable liquid crystal composition including a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent that induces left twist, and a polymerization initiator. If the liquid crystal composition is applied to the formation surface of the layer 30l and heated to make the liquid crystal composition a cholesteric liquid crystal phase having left-circular polarization reflection characteristics, and further, the cholesteric liquid crystal phase is fixed by irradiation with ultraviolet rays. Good.

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。
As with the circularly polarizing plate 16, the right circularly polarized cholesteric layer 30r and / or the left circularly polarized cholesteric layer 30l may be composed of a single layer or a multilayer structure.
The order of forming the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l may be reversed. That is, the cholesteric reflective layer 30 may have a configuration in which the left circularly polarized cholesteric layer 30l is provided on the lower sensor array 12 side and the right circularly polarized cholesteric layer 30r is disposed on the left circularly polarized cholesteric layer 30l.

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。
As described above, the near-infrared filter 34 absorbs or reflects light in the near-infrared wavelength region of more than 700 nm and not more than 800 nm to block it.
Such a near-infrared filter 34 is the same as the above-described infrared blocking layer 46 except that the wavelength region to be blocked is different.

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。
As described above, in the polarization image sensor 10, the transmission region of the bandpass filter 24 is designed so as to transmit light in the wavelength region reflected by the circularly polarizing plate 16 and in the visible light region. It is necessary to design the wavelength band reflected by the circularly polarizing plate 16 that is transmitted through the bandpass filter 24 to be blocked by the infrared blocking layer 46.
The band pass filter 24 is designed so as to block infrared rays longer than the reflection wavelength region by the circularly polarizing plate 16. In the illustrated example, this region is reflected and blocked by the cholesteric reflective layer 30.
In addition, the absorption region by the color filter 42 in the light in the visible region is designed to be a transmission region of the bandpass filter 24.
Further, the wavelength region between the reflection wavelength region by the circularly polarizing plate 16 and the absorption wavelength region by the color filter 42 is designed to be blocked by the band pass filter 24. In the illustrated example, this region is blocked by the near infrared filter 34.
Thereby, as shown in the lower part of FIG. 3, the final spectrum of blue light, green light, red light, and infrared light can be obtained.

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。
In the illustrated example, the bandpass filter 24 includes a cholesteric reflective layer using cholesteric liquid crystal and a near-infrared filter 34 using an infrared absorbing dye, but the present invention is not limited to this. The band pass filter 24 may be configured using a laminated film in which films made of an inorganic compound are laminated.
That is, the band-pass filter 24 can use various known configurations as long as it can transmit light in a plurality of target wavelength regions.
As an example, a configuration in which a wavelength region of more than 700 nm and not more than 800 nm is absorbed by a dye layer, and a wavelength region of 900 to 1200 nm is reflected by a dielectric multilayer film,
A structure in which a wavelength region of 700 nm to 800 nm is absorbed and reflected by a dye layer and a cholesteric liquid crystal layer, and a wavelength region of 900 to 1200 nm is reflected by a cholesteric liquid crystal layer;
A configuration in which a wavelength region of more than 700 nm and not more than 800 nm is reflected by a cholesteric liquid crystal layer, and a wavelength region of 900 to 1200 nm is also reflected by a cholesteric liquid crystal layer, and
Examples include a configuration in which a wavelength region of more than 700 nm and not more than 800 nm is reflected by the dielectric multilayer film, and a wavelength region of 900 to 1200 nm is also reflected by the dielectric multilayer film.

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。   Hereinafter, the polarization image sensor of the present invention will be described in more detail by describing the operation of the polarization image sensor 10.

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。
When light carrying information to be measured, such as light reflected by a measurement target (observation target), enters the polarization image sensor 10, first, the near-infrared filter 34 of the bandpass filter 24 firstly exceeds 700 nm to 800 nm in the near infrared. Is absorbed or reflected and blocked by the left circularly polarized cholesteric layer 30l, and the left circularly polarized light in the 900 to 1200 nm wavelength region is reflected, and the right circularly polarized cholesteric layer 30r reflects the 900 to 1200 nm wavelength region. The right circularly polarized light is reflected.
As a result, the light transmitted through the bandpass filter 24 is visible light of 700 nm or less and near infrared light in a wavelength region of more than 800 nm and less than 900 nm, as shown in the uppermost part (BPF 24) of FIG.

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。
The light transmitted through the bandpass filter 24 then enters the pattern λ / 4 plate 20.
Here, the light transmitted through the band-pass filter 24 has only linearly polarized light components inclined by ± 45 ° with respect to the slow axis in the incident regions 20a to 20d in the regions 20a to 20d of the pattern λ / 4 plate 20. It is converted into a corresponding circularly polarized component.

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。
The light transmitted through the pattern λ / 4 plate 20 then passes through the second alignment film 18 and enters the circularly polarizing plate 16.
As described above, the circularly polarizing plate 16 reflects the right circularly polarized light in the wavelength region of 800 to 900 nm in the near infrared, as shown in the second stage (circularly polarizing plate 16) from the top of FIG. Transmits light.
Therefore, visible light, that is, red light, blue light, and green light are transmitted through the circularly polarizing plate 16 as they are.
On the other hand, the near-infrared ray in the wavelength region of more than 800 nm and less than 900 nm that has passed through the bandpass filter 24 is converted into a circularly polarized light component because the corresponding linearly polarized light component is converted into a circularly polarized light component by the pattern λ / 4 plate 20. Accordingly, the right circularly polarized light is reflected and only the left circularly polarized light is transmitted. That is, the amount of light transmitted through the circularly polarizing plate 16 changes according to the proportion of the linearly polarized light component incident on the pattern λ / 4 plate 20.

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。
The light transmitted through the pattern λ / 4 plate 20 then passes through the first alignment film 14 and enters the sensor array 12. The light incident on the sensor array 12 is dimmed by the microlens 48 so as to be condensed on the corresponding solid-state imaging device 40a, and then incident on the color filter 42.
As shown in the third row (CF42) from the top in FIG. 3, among the color filters 42, the light incident on the red filter 42R is only red light and near infrared light, and the light incident on the green filter 42G is green light and near infrared light. Only blue light and near-infrared light pass through only the infrared light, and only near-infrared light passes through the infrared filter 42IR.

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。
The light of each color and the near infrared rays that have passed through the red filter 42R, the green filter 42G, and the blue filter 42B are then incident on the infrared blocking layer 46, and the fourth stage (infrared blocking layer 46) from the top of FIG. As shown in the figure, infrared rays are absorbed or reflected to be blocked, and as shown in the lower part of FIG. 3 (final spectrum), they are incident on the corresponding solid-state imaging device 40a as red light, green light, and blue light, respectively. The light is measured and output as a visible light image signal (image information).
As described above, in the polarization image sensor 10, 4 × 4 = 16 pixels (16 solid-state imaging devices 40 a) corresponding to the four regions 20 a to 20 d of the pattern λ / 4 plate 20, and 1 of the polarization image sensor 10. Configure the pixel.
Therefore, the image signal of red light, green light and blue light is obtained by adding the signals of the four pixels of each color in one pixel to the image signal of each color in one pixel, or four signals of each color in one pixel. The average value of the pixel signals is used as an image signal of each color in this one pixel.

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。
On the other hand, the light that has passed through the infrared filter 42IR is directly incident on the corresponding solid-state imaging device 40a and photometrically measured.
Here, as described above, the amount of light transmitted through the circularly polarizing plate 16 of the near infrared ray in the wavelength region of 800 to 900 nm changes according to the ratio of the linearly polarized component before entering the pattern λ / 4 plate 20. ing. Therefore, the intensity of near infrared light that passes through the infrared filter 42IR and enters the solid-state imaging device 40a varies in the regions 20a to 20d according to the ratio of the incident linearly polarized light component.

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。
For example, as conceptually shown in FIG. 5, it is assumed that the linearly polarized light incident on the polarization image sensor 10 is the linearly polarized light L1 in the x direction. In this case, in the region 20a of the pattern λ / 4 plate 20, the direction of the linearly polarized light and the slow axis of the λ / 4 plate coincide with each other, so that the linearly polarized light is not converted. Accordingly, 50% of the light transmitted through the region 20a is reflected by the circularly polarizing plate 16, so that the intensity of near infrared light measured by the solid-state imaging device 40a after passing through the infrared filter 42IR is about half. At this time, the output of the solid-state imaging device 40a is set to 50 for convenience.
On the other hand, in the regions 20b and 20d of the pattern λ / 4 plate 20, the angle formed by the direction of linearly polarized light and the slow axis of the λ / 4 plate is 45 °, and the light passing through the region 20b becomes left circularly polarized light. The light passing through the region 20d becomes right circularly polarized light. Therefore, the output of the solid-state imaging device 40a by the light transmitted through the infrared filter 42IR is 100 in the region 20b and 0 in the region 20d.
Further, in the region 20c of the pattern λ / 4 plate 20, the direction of linearly polarized light and the slow axis of the λ / 4 plate are orthogonal, so that the linearly polarized light incident on the region 20c is not converted. For this reason, the output of the solid-state imaging device by the light transmitted through the infrared filter 42IR is 50 as in the region 20a.

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。
Alternatively, as conceptually shown in FIG. 6, it is assumed that the linearly polarized light incident on the polarization image sensor 10 is a linearly polarized light L2 of 45 ° with respect to the x direction. In this case, the direction of linearly polarized light coincides with the slow axis of the λ / 4 plate in the region 20b of the pattern λ / 4 plate 20, so that the linearly polarized light transmitted through the region 20b is not converted. Accordingly, the output of the solid-state imaging device 40a by the light transmitted through the infrared filter 42IR is 50.
On the other hand, in the regions 20a and 20c of the pattern λ / 4 plate 20, the angle formed by the direction of linearly polarized light and the slow axis of the λ / 4 plate is 45 °, and the light passing through the region 20a becomes right circularly polarized light. The light passing through the region 20c becomes left circularly polarized light. Therefore, the output of the solid-state imaging device 40a by the light transmitted through the circularly polarizing plate 16 and transmitted through the infrared filter 42IR is 0 in the region 20a and 100 in the region 20c.
In the region 20d of the pattern λ / 4 plate 20, the direction of linearly polarized light and the slow axis of the λ / 4 plate are orthogonal to each other, so that linearly polarized light incident on the region 20c is not converted. Accordingly, the output of the solid-state imaging device 40a by the light transmitted through the infrared filter 42IR is 50.

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。
As described above, in the polarization image sensor 10 in which one pixel is composed of 4 × 4 = 16 solid-state imaging devices 40a and regions 20a to 20d, solid-state imaging by light transmitted through the infrared filter 42IR in one pixel of the polarization image sensor 10 is performed. The output of the element 40a has a pattern corresponding to the state of polarized light incident on the polarization image sensor 10.
Therefore, by measuring in response to linearly polarized light in various states and analyzing and storing the output pattern, the light incident on one pixel of the polarization image sensor 10 has a linearly polarized light component in which direction. It can be judged whether it has. For example, by creating and storing a reference table indicating the relationship between the state of linearly polarized light and the output pattern of the solid-state imaging device 40a corresponding to the infrared filter 42IR in one pixel of the polarization image sensor 10, From the pattern of the output signal of the solid-state imaging device 40a corresponding to the infrared filter 42IR in the pixel, a reference table is used to detect in which direction the light incident on each pixel of the polarization image sensor 10 has a linearly polarized component. it can.
That is, according to the present invention, by using the pattern λ / 4 plate 20 having regions with different slow axis directions and the circularly polarizing plate 16 formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase, red light, green light, and Without reducing the visible light of blue light, the polarization of light carrying the information to be measured can be detected by providing the near infrared with polarization information.

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。
In addition, when the light which carries the information of measurement object, such as reflected light of a measurement object, does not contain polarization | polarized-light, the solid-state imaging which received the light which permeate | transmitted the infrared filter 42IR corresponding to each area | region 20a-20d The output of the element 40a becomes uniform.
In other words, if there is a significant difference in the output of the solid-state imaging device 40a that has received the light transmitted through the infrared filter 42IR, it can be determined that the light carrying the information to be measured contains polarized light.

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。   The detection result of polarized light is, for example, a color image of a measurement object read by measurement of red light, green light and blue light carrying information of the measurement object such as reflected light of the measurement object, depending on the state of polarization. Appropriately, the image may be expressed as an image by a method for imparting a set color tone, a method for imparting a hatching or a halftone dot that is appropriately set according to the state of polarization.

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。   As an example, such a polarization image sensor 10 forms a (polarization-type) circularly polarizing plate 16 that reflects the right circularly polarized light of near-infrared light and transmits other light on the light receiving surface side of the sensor array 12. Pattern λ / 4 having regions 20a to 20d having the same phase difference and different slow axis directions in the same plane, which is performed after the polarizing plate forming step and the circular polarizing plate 16 are formed. The plate 20 can be manufactured by a method including a λ / 4 plate forming step.

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。
First, the infrared blocking layer 46 is formed corresponding to the solid-state imaging device 40a that measures the visible light of each pixel on the light incident surface of the sensor body 40. Next, as shown in FIGS. 1 and 4, a color filter 42 having a red filter 42R, a green filter 42G, a blue filter 42B, and an infrared filter 42IR is formed corresponding to each solid-state imaging device 40a of the sensor body 40. To do.
Next, a microlens 48 is formed on the color filter 42 corresponding to each color and infrared filter.
Further, the sensor array 12 is manufactured by forming the planarization layer 50 so as to planarize the surface by filling the irregularities formed by the microlenses 48.
The infrared blocking layer 46, each color or infrared filter, the microlens 48, and the planarizing layer 50 may be formed by a known method corresponding to the forming material.

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)。
Next, the first alignment film 14 is formed on the surface of the planarizing layer 50, that is, the formation surface of the circularly polarizing plate 16, and the circularly polarizing plate 16 is formed on the first alignment film 14.
The first alignment film 14 may be formed by a known method according to the forming material. The first alignment film 14 is preferably a photo-alignment film as described above. That is, the first alignment film 14 is formed by applying a composition to be the first alignment film 14 (photo-alignment film) to the planarization layer 50, that is, the formation surface of the circularly polarizing plate 16 by a known method such as spin coating. After drying, a process of forming a photo-alignment film (optical isomerization composition layer) is performed, and then linearly polarized light is irradiated to the photo-alignment film via a linear polarizing plate such as a wire grid polarizing plate, thereby controlling the alignment. It is preferable to form by performing a step of applying force.
Further, as described above, the circularly polarizing plate 16 is prepared by preparing a polymerizable liquid crystal composition containing the polymerizable liquid crystal compound to be the circularly polarizing plate 16, a chiral agent that induces right twist, and a polymerization initiator. The liquid crystal composition is applied to the first alignment film 14 by a known method such as spin coating, and then the liquid crystal composition is converted into a cholesteric liquid crystal phase having right circular polarization reflection characteristics by heating. Further, the circularly polarizing plate 16 is formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase by irradiation with ultraviolet rays (polarizing plate forming step).

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)。
Next, the second alignment film 18 is formed on the surface of the circularly polarizing plate 16, that is, the formation surface of the pattern λ / 4 plate 20, and the pattern λ / 4 plate 20 is formed on the surface of the second alignment film 18.
The second alignment film 18 is formed by performing an alignment film forming process for forming a photo-alignment film and a regulating force applying process. In the alignment film forming step, as described above, a composition for forming the second alignment film 18 (photo-alignment film) is applied to the formation surface of the second alignment film 18 by a known method such as spin coating, It is a step of drying to form a photo-alignment film. Further, as described above, the regulating force imparting step is a step of masking the formed photo-alignment film with a pattern photomask or the like and irradiating the photo-alignment film with linearly polarized light through the linearly polarizing plate. In the illustrated example, the masking region of the photo-alignment film is changed according to the regions 20a to 20d of the pattern λ / 4 plate 20, and the direction of the transmission axis of the linearly polarizing plate is 0 ° with respect to the x direction. By changing to 45 °, 90 °, and 135 ° sequentially, and aligning the regions corresponding to the regions 20a to 20d of the photo-alignment film, the pattern λ / 4 plate 20 is delayed in different directions within the same plane. The orientation regulating force for forming the phase axis is applied.
As described above, the pattern λ / 4 plate 20 is prepared by preparing a coating liquid containing one or more polymerizable liquid crystals to be the pattern λ / 4 plate 20 and one or more polymerization initiators. By applying onto 18, the polymerizable liquid crystal compound is brought into an aligned state, and then the polymerizable liquid crystal compound is polymerized and fixed by irradiation of ultraviolet rays or the like (λ / 4 plate forming step).

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。
Next, the right circularly polarized cholesteric layer 30r and the left circularly polarized cholesteric layer 30l are formed on the pattern λ / 4 plate 20 to form the cholesteric reflective layer 30, and the near infrared ray is further formed on the cholesteric reflective layer 30. The filter 34 is formed to produce the polarization image sensor 10.
As described above, the right circularly polarized cholesteric layer 30r is prepared by preparing a polymerizable liquid crystal composition including a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent that induces right twist, and a polymerization initiator. By applying to the formation surface of the circularly polarized cholesteric layer 30r and heating, the liquid crystal composition becomes a cholesteric liquid crystal phase having a right circularly polarized reflection property, and further, by fixing the cholesteric liquid crystal phase by irradiation with ultraviolet rays, Form.
The left circularly polarized cholesteric layer 30l is prepared by preparing a polymerizable liquid crystal composition including a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent that induces left twist, and a polymerization initiator. The liquid crystal composition is applied to the formation surface of the layer 30l and heated to change the liquid crystal composition into a cholesteric liquid crystal phase having left-circular polarization reflection characteristics, and further, the cholesteric liquid crystal phase is fixed by irradiation with ultraviolet rays.
Furthermore, the near-infrared filter 34 may be formed by a known method corresponding to the forming material, similarly to the infrared blocking layer 46.

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。
In the polarization image sensor 10 shown in FIGS. 1 to 6, the pattern λ / 4 plate 20 is a λ / 4 plate in which all the regions 20a to 20d have in-plane retardation, but the present invention is not limited to this. Not done.
For example, like the pattern λ / 4 plate 20A conceptually shown in FIG. 7, the regions 20a to 20c have the same phase difference in the same plane and the slow axis similar to that of the pattern λ / 4 plate 20 described above. It is also possible to use a pattern λ / 4 plate having a configuration in which only the region 20d has no in-plane retardation, that is, isotropic.
Note that the term “having no in-plane retardation” means that the in-plane retardation is λ / 40 nm or less at a predetermined wavelength λ nm, and for example, the in-plane retardation Re (850) at a wavelength of 850 nm is 21.3 nm or less. It is preferable that

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。
Such a region 20d of the pattern λ / 4 plate 20A is in a state similar to a blank blank. Therefore, the light incident on the region 20d passes through the pattern λ / 4 plate 20A as it is and enters the circularly polarizing plate 16.
Here, when the light carrying the information to be measured, such as the reflected light of the measurement object, has a circularly polarized component that is shifted to the left or right, the light is transmitted through the region 20d of the pattern λ / 4 plate 20A to be circularly polarized. Of the light incident on the plate 16, right-circularly polarized near-infrared light in the wavelength region of 800 to 900 nm is reflected and left-circularly polarized near-infrared light in the same wavelength region is transmitted. Thus, the amount of light transmitted through the circularly polarizing plate 16 changes.
That is, by measuring the light transmitted through the region 20d of the pattern λ / 4 plate 20A, it is possible to detect the circularly polarized information of the light carrying the information to be measured.

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。   Therefore, by using a pattern λ / 4 plate in which at least one region is open as in the pattern λ / 4 plate 20A, light carrying information on the measurement target such as reflected light of the measurement target. It is possible to detect not only linearly polarized information but also circularly polarized information.

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。   When the pattern λ / 4 plate has a region having no in-plane phase difference, for example, one pixel of the polarization image sensor is set at 45 ° in the direction of the slow axis similar to the pattern λ / 4 plate 20. You may form by five area | regions which consist of four different area | regions and one area | region which does not have an in-plane phase difference.

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。
Such a pattern λ / 4 plate 20A in which one or more regions do not have an in-plane retardation can be formed by various methods. Examples of preferable methods include the following methods.
First, in the formation of the second alignment film 18 described above, a composition for forming the second alignment film 18 (photo-alignment film) is applied and dried to form the photo-alignment film (alignment film forming step). In the step of masking the formed photo-alignment film with a pattern photomask or the like and irradiating the photo-alignment film with linearly polarized light through the linearly polarizing plate (regulatory force applying step), the region corresponding to the region 20d is linearly polarized. A method of forming a region 20d having no in-plane retardation on the pattern λ / 4 plate 20A by not applying an alignment regulating force to this region of the photo-alignment film by not irradiating the film is exemplified.

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。   As another method, similarly, in the formation of the second alignment film 18, after forming the photo-alignment film, in the step of irradiating the photo-alignment film with linearly polarized light (regulatory force applying step), the region corresponding to the region 20d is formed. Is applied to the pattern λ / 4 plate 20A by irradiating non-polarized light to the region corresponding to the region 20d of the photo-alignment film to be the second alignment film 18 by applying an alignment regulating force to be vertically aligned. A method of partially forming the region 20d which is a region having no in-plane retardation is exemplified.

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。   As another method, in the formation of the pattern λ / 4 plate 20A (pattern λ / 4 plate forming step) after the formation of the second alignment film 18 as described above, the second is given an alignment regulating force. On the alignment film 18 (photo-alignment film), as described above, a coating liquid containing one or more polymerizable liquid crystal compounds and one or more polymerization initiators to be a pattern λ / 4 plate is applied and polymerized. After aligning the polymerizable liquid crystal compound, the polymerizable liquid crystal compound in the regions 20a to 20c is partially polymerized by irradiating light with which the polymerization initiator reacts through a photomask that shields the portion corresponding to the region 20d. Then, the uncured region 20d shielded from light by the photomask is heated to an isotropic phase, and then the region 20d is irradiated with light that reacts with the polymerization initiator. Polymerizing and fixing polymerizable liquid crystal compounds Step by performing a method of forming a region 20d having no in-plane phase difference pattern lambda / 4 plate 20A is illustrated.

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。   Furthermore, as another method, the second alignment film is given the alignment regulating force in the formation of the pattern λ / 4 plate 20A (pattern λ / 4 plate forming step) after the second alignment film 18 is formed as described above. On the alignment film 18 (photo-alignment film), as described above, a coating liquid containing one or more polymerizable liquid crystal compounds and one or more polymerization initiators to be a pattern λ / 4 plate is applied and polymerized. After aligning the polymerizable liquid crystal compound, the polymerizable liquid crystal compound in the regions 20a to 20c is partially polymerized by irradiating light with which the polymerization initiator reacts through a photomask that shields the portion corresponding to the region 20d. By performing a fixing step, then performing a development process with a solvent in which the polymerizable liquid crystal compound of the coating solution dissolves, and performing a step of removing the coating solution in the uncured region 20d that is blocked by a photomask ,pattern A method of forming a region 20d having no in-plane retardation is illustrated in / 4 plate 20A.

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。   The polarization image sensor and the method for manufacturing the polarization image sensor of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you can go.

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。   It can be suitably used for an imaging apparatus such as a digital camera or a smartphone.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polarization image sensor 12 Sensor array 14 1st alignment film 16 (reflection type) Circularly polarizing plate 18 2nd alignment film 20, 20A Pattern (lambda) / 4 board 20a-20d area | region 24 Band pass filter 30 Cholesteric reflection layer 30r Right circular polarization cholesteric Layer 30l Left circularly polarized cholesteric layer 34 Near infrared filter 40 Sensor body 40a Solid-state imaging device 42 Color filter 42R Red filter 42G Green filter 42B Blue filter 42IR Infrared filter 46 Infrared blocking layer 48 Microlens 50 Flattening layer

Claims (19)

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。
A sensor array having a solid-state imaging device arranged in a two-dimensional matrix;
A reflective polarizer that reflects near-infrared polarized light in a specific wavelength region and transmits other light; and
It is divided into a plurality of regions corresponding to one or a plurality of the solid-state imaging devices of the sensor array within the same plane, and has two or more types of the regions having the same phase difference and different slow axis directions. A pattern retardation plate, and
The polarization image sensor, wherein the reflective polarizing plate is disposed between the sensor array and the pattern retardation plate.
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。   The reflective polarizing plate is a reflective circular polarizing plate that selectively reflects near-infrared right circularly polarized light or left circularly polarized light in the specific wavelength region, and the pattern retardation plate is a pattern λ / 4 plate. The polarization image sensor according to claim 1. 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。   The polarization image sensor according to claim 1, wherein the sensor array includes a solid-state imaging device that detects visible light and a solid-state imaging device that detects near infrared rays. 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。   The polarization image sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a band-pass filter that selectively transmits near-infrared light and visible light on a side opposite to the reflective polarizing plate of the pattern retardation plate. 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。   5. The polarization image sensor according to claim 1, wherein one of the divided regions has no in-plane retardation in the pattern phase difference plate. 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。   The polarization image sensor according to claim 1, further comprising a photo-alignment film between the reflective polarizing plate and the pattern retardation plate. 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。   The polarization image sensor according to claim 1, further comprising a photo-alignment film between the sensor array and the reflective polarizing plate. 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。   The polarizing image sensor according to claim 1, wherein the reflective polarizing plate is formed by fixing at least one polymerizable liquid crystal compound in a cholesteric liquid crystal phase state. 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。   The polarization image sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the pattern retardation plate is formed by fixing at least one polymerizable liquid crystal compound. 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。
Polarized light that forms a reflective polarizing plate that reflects near-infrared polarized light in a specific wavelength region and transmits other light on the light receiving surface side of a sensor array having a solid-state imaging device arranged in a two-dimensional matrix. Plate forming process, and
Divided into a plurality of regions corresponding to one pixel or a plurality of pixels of the solid-state image sensor of the sensor array within the same plane, which are performed after the polarizing plate formation step, and have the same phase difference and slow axes to each other And a phase difference plate forming step of forming a pattern phase difference plate having two or more of the regions having different directions. A method for producing a polarization image sensor.
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。   In the polarizing plate forming step, a coating liquid containing at least one polymerizable liquid crystal compound, at least one chiral agent, and at least one polymerization initiator is applied to the formation surface of the reflective polarizing plate. The method for producing a polarization image sensor according to claim 10, comprising fixing the cholesteric liquid crystal phase after forming the cholesteric liquid crystal phase. 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。   Before the polarizing plate forming step, a step of forming a photo-alignment film on the formation surface of the reflective polarizing plate, and a step of irradiating linearly polarized light to the photo-alignment film to impart an alignment regulating force. The manufacturing method of the polarization image sensor of Claim 10 or 11 containing. 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。   In the retardation plate forming step, a coating liquid containing at least one polymerizable liquid crystal compound and at least one polymerization initiator is applied to the formation surface of the pattern retardation plate, and the polymerizable liquid crystal compound is applied. The method for producing a polarization image sensor according to any one of claims 10 to 12, further comprising polymerizing and fixing the polymerizable liquid crystal compound after aligning the liquid crystal. 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。   Prior to the retardation plate forming step, an alignment film forming step for forming a photo-alignment film on the formation surface of the pattern retardation plate, and linearly polarized light is irradiated to the photo-alignment film through a pattern photomask. And the regulation force provision process of providing the orientation regulation force for forming the slow axis of a different direction in the same surface of the said pattern phase difference plate is described in any one of Claims 10-13. A method for manufacturing a polarization image sensor. 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。   The method for manufacturing a polarization image sensor according to claim 10, wherein in the phase difference plate forming step, a region having no in-plane retardation is partially formed in the same plane. 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。   In the regulating force imparting step, by providing a portion that does not irradiate the linearly polarized light to the photo-alignment film, a region having no in-plane retardation is formed in the same plane in the pattern retardation plate. The manufacturing method of the polarization image sensor of Claim 14. 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。   In the regulating force applying step, in the pattern retardation plate, in-plane in the same plane, by partially providing a region that irradiates the non-polarized light to the photo-alignment film and gives a vertical alignment regulating force. The method for manufacturing a polarization image sensor according to claim 14, wherein a region having no phase difference is partially formed. 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。
After the regulating force imparting step, the retardation plate forming step includes at least one polymerizable liquid crystal compound and at least one polymerization initiator on the photo-alignment film given the orientation regulating force. Applying a coating liquid, orienting the polymerizable liquid crystal compound, partially irradiating light through which a polymerization initiator reacts through a photomask, and polymerizing and fixing the polymerizable liquid crystal compound; and
After heating the uncured portion, which is blocked by the photomask to be isotropic, to irradiate light with which the polymerization initiator reacts, the polymerizable liquid crystal compound in the uncured portion is polymerized and fixed. The manufacturing method of the polarization image sensor of Claim 14 which forms the area | region which does not have an in-plane phase difference in the same surface in the said pattern phase difference plate by performing a process.
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。
After the regulating force imparting step, the retardation plate forming step includes at least one polymerizable liquid crystal compound and at least one polymerization initiator on the photo-alignment film given the orientation regulating force. A process of applying a coating liquid and orienting the polymerizable liquid crystal compound, and then partially irradiating light through which a polymerization initiator reacts through a photomask to fix the polymerizable liquid crystal compound to be polymerized and fixed. ,and,
In the pattern retardation plate, in-plane in-plane by performing a development process with a solvent in which the polymerizable liquid crystal compound is dissolved and performing a step of removing an uncured portion blocked by the photomask. The method for manufacturing a polarization image sensor according to claim 14, wherein a region having no phase difference is partially formed.
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