WO2015037306A1 - センサユニット - Google Patents

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WO2015037306A1
WO2015037306A1 PCT/JP2014/066946 JP2014066946W WO2015037306A1 WO 2015037306 A1 WO2015037306 A1 WO 2015037306A1 JP 2014066946 W JP2014066946 W JP 2014066946W WO 2015037306 A1 WO2015037306 A1 WO 2015037306A1
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light
light receiving
wavelength
diffraction grating
sensor unit
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PCT/JP2014/066946
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慎 冨永
佐々木　康弘
尚武 高橋
純一郎 又賀
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日本電気株式会社
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
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    • G—PHYSICS
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    • H04N2209/041—Picture signal generators using solid-state devices
    • H04N2209/042—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor

Definitions

  • the present invention relates to a sensor unit.
  • a sensor for detecting light of a specific wavelength as a sensor for analyzing components contained in a liquid or the like.
  • This sensor irradiates the liquid to be measured with light emitted from a light source such as an LED, and measures the amount of transmission, scattering or reflection for each specific wavelength. Then, the component is identified by comparing with the inherent absorption and scattering characteristics with respect to the wavelength to be analyzed.
  • Patent Documents 1 to 5 Related techniques are disclosed in Patent Documents 1 to 5.
  • the optical sensor described in Patent Document 1 includes a microlens array, a color filter array, and a sensor array.
  • the light emitted from the light source is collected by the microlens array and enters the color filter array.
  • the light incident on the color filter array transmits only the specific wavelength component according to the transmission characteristics of the incident filter.
  • the light transmitted through each color filter array enters the sensor array.
  • a voltage is output from the sensor array according to the amount of incident light.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose a microlens array in which a plurality of convex microlenses are arranged so that at least a part of the peripheral edge overlaps an adjacent microlens.
  • Patent Documents 4 and 5 disclose a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged.
  • each drawing showing the optical sensor of the present invention is a schematic diagram, and the size, thickness, and the like of each layer are not drawn according to actual ratios. Furthermore, the x direction, the y direction, and the z direction are common to all the drawings.
  • the present invention preferably satisfies a certain shape and condition
  • the description only describes a preferable shape and condition, and excludes other shapes and conditions. It has no meaning.
  • the sensor unit (optical sensor) of the present embodiment includes a substrate, a plurality of light receiving units, and a diffraction grating layer.
  • the light receiving unit is provided on the substrate.
  • the light receiving unit is configured to detect light.
  • the diffraction grating layer is provided on the substrate and the light receiving unit.
  • the diffraction grating layer may be a single layer or a laminate in which a plurality of layers are stacked.
  • the diffraction grating layer has two or more diffraction means.
  • the two or more diffracting means diffracts the light of the corresponding wavelength and collects it on each of the light receiving parts.
  • At least two of the diffracting means are composed of holograms formed on the first diffraction grating layer. At least a part of the diffractive means (hologram) formed on the first diffraction grating layer is at least partially overlapped with another adjacent diffractive means (hologram).
  • at least a part of the diffractive means means at least a part of the number of diffractive means of the plurality of diffractive means.
  • At least a part of the diffractive means means at least a part of the single diffractive means. The premise is the same below.
  • At least one of the diffracting means may be formed on a second diffraction grating layer provided on the first diffraction grating layer.
  • at least a part of the diffraction means formed on the first diffraction grating layer overlaps at least a part with the diffraction means formed on the second diffraction grating layer in plan view.
  • At least a part of the diffractive means formed on the second diffraction grating layer may be composed of a hologram.
  • at least a part of the plurality of diffraction means (holograms) formed on the second diffraction grating layer may overlap at least a part with another adjacent diffraction means (hologram).
  • the sensor unit (light beam sensor) of the present embodiment may further include another diffraction grating layer on the second diffraction grating layer.
  • at least a part of the diffractive means formed on the other diffraction grating layer may overlap at least partly with the diffractive means formed on the first and / or second diffraction grating layer in plan view.
  • At least a part of the diffractive means formed on the other diffraction grating layer may be composed of a hologram.
  • at least a part of the diffractive means (hologram) formed in the other diffraction grating layer may overlap with at least a part of the adjacent other diffractive means (hologram).
  • the diffracting means formed on the diffraction grating layer may be constituted by an uneven portion. That is, interference fringes may be generated at the concavo-convex portion.
  • the diffraction means may include a hologram and a microlens.
  • the diffractive means of the concavo-convex part formed in a certain layer is at least as diffractive means (uneven part or hologram) formed in the other layer in plan view. A part may overlap.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical sensor 100 according to this embodiment.
  • the optical sensor 100 of this embodiment includes a substrate 101, a plurality of light receiving units 102, and a diffraction grating layer 103.
  • the substrate 101 supports the light receiving unit 102.
  • the light receiving unit 102 changes its physical properties depending on the energy of incident light, and outputs a voltage through electrodes and wirings (not shown).
  • the diffraction grating layer 103 diffracts light incident from the upper side in the drawing and directs the light to each light receiving unit 102 positioned below.
  • FIG. 3 is an xy plan view of the optical sensor 100 shown in FIG. 1 and shows first to third diffraction means 103a to 103c formed in the diffraction grating layer 103.
  • FIG. 2 is an xz cross-sectional view taken along the line 2-2 ′ of the optical sensor 100 shown in FIG. 14 is a yz cross-sectional view taken along line 14-14 ′ of the optical sensor 100 shown in FIG.
  • the first to third diffracting means 103a to 103c shown in the figure are holograms and show interference fringes.
  • the substrate 101 may be, for example, a metal material (eg, aluminum alloy, copper alloy, iron, iron-based alloy, titanium, or titanium alloy), a resin material (eg, epoxy, acrylic, polyimide, polycarbonate, etc.), a ceramic material (eg, : Alumina, silica, magnesia, or a compound or composite thereof).
  • a metal material eg, aluminum alloy, copper alloy, iron, iron-based alloy, titanium, or titanium alloy
  • a resin material eg, epoxy, acrylic, polyimide, polycarbonate, etc.
  • a ceramic material eg, : Alumina, silica, magnesia, or a compound or composite thereof.
  • the material can be appropriately selected and used according to the use environment.
  • the planar shape of the substrate 101 is not particularly limited.
  • the light receiving unit 102 includes, for example, a pyroelectric ceramic film having two main surfaces and an electrode layer formed on the main surface of the pyroelectric ceramic plate (both not shown).
  • a pyroelectric ceramic film having two main surfaces and an electrode layer formed on the main surface of the pyroelectric ceramic plate (both not shown).
  • the material of the pyroelectric material is, for example, an organic pyroelectric material such as lead zirconate titanate ceramic, lithium tantalate ceramic, or polyvinylidene fluoride.
  • the pyroelectric material is preferably a lead zirconate titanate ceramic material that has a high pyroelectric coefficient and can maximize the pyroelectric effect by polarization treatment.
  • the material of the pyroelectric material is not limited to the organic pyroelectric material described above.
  • the material of the light receiving unit 102 is not limited to a pyroelectric material, and may be a material whose physical properties change depending on the energy of incident light.
  • a material whose physical properties change depending on the energy of incident light a resistance change type using a temperature change rate of resistance of the material, or a material using change in electrical characteristics of a semiconductor pn junction can be used.
  • the size of the light receiving unit 102 in plan view may be smaller than the size of the substrate 101. Except for this condition, the shape of the light receiving unit 102 is not particularly limited.
  • the thickness of the light receiving unit 102 is preferably, for example, 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • nine light receiving units 102 are arranged, but the number is not limited to this.
  • the substrate 101 and the light receiving unit 102 it is necessary to provide an electrical connection between the substrate 101 and the light receiving unit 102. Further, when the electrical conductivity between the substrate 101 and the light receiving unit 102 is low, it is necessary to form a wiring between the substrate 101 and the light receiving unit 102.
  • This wiring can be formed using, for example, metal wiring by a plating method. In addition to plating, wire bonding can be used to connect the pyroelectric upper electrode layer to the electrical wiring.
  • a gap may be provided between the substrate 101 and the light receiving unit 102.
  • the air gap reduces the heat capacity between the substrate 101 and the light receiving unit 102 and increases sensitivity.
  • air or a material having a smaller heat capacity than that of the substrate 102 can be considered.
  • the diffraction grating layer 103 has a configuration in which a first diffraction grating layer 103-1, a second diffraction grating layer 103-2, and a third diffraction grating layer 103-3 are laminated in this order.
  • the diffraction grating layer may have a structure in which a larger number of diffraction grating layers are stacked, may be composed of one diffraction grating layer, or may be composed of two diffraction grating layers.
  • An example in which the diffraction grating layer 103 includes one or two diffraction grating layers will be described in the following embodiment.
  • the first diffraction grating layer 103-1 is formed with a plurality of first diffraction means 103 a that diffracts and collects light having the first wavelength. As shown in FIGS. 3 and 14, at least a part of the plurality of first diffracting means 103a formed in the first diffraction grating layer 103-1 is another first diffractive element adjacent in the y direction. It overlaps at least partly with the means 103a.
  • the second diffraction grating layer 103-2 is formed with a plurality of second diffraction means 103b that diffracts and collects light having a second wavelength different from the first wavelength.
  • the second diffraction grating layer 103. -2 overlaps at least partly with the second diffraction means 103b formed at -2.
  • at least a part of the plurality of second diffractive means 103b formed in the second diffraction grating layer 103-2 is connected to another second diffractive means 103b adjacent in the y direction. At least partly overlaps.
  • the third diffraction grating layer 103-3 is formed with a plurality of third diffraction means 103c that diffracts and collects light having a third wavelength different from the first and second wavelengths.
  • a part of the plurality of second diffraction means 103b formed in the second diffraction grating layer 103-2 in the plan view is the third diffraction grating layer 103.
  • At least a part of the plurality of third diffractive means 103c formed in the third diffraction grating layer 103-3 is connected to other third diffractive means 103c adjacent in the y direction. At least partly overlaps.
  • the diffraction grating layer 103 is made of a hologram material that records an intensity distribution according to the wavelength of incident light as a refractive index distribution.
  • the hologram material is, for example, a photopolymer.
  • FIG. 4 is a diagram showing a method of creating the first to third diffraction means 103a to 103c, and is an xz sectional view showing the first to third diffraction grating layers 103-1 to 103-3 separately.
  • the first diffraction means 103a can be created by the following method. As shown in FIG. 4A, the reference light 104a ′, which is parallel light emitted from the laser with respect to the hologram material, and the signal, which is the condensed light obtained by condensing the light emitted from the laser with an optical element such as a lens. Irradiate light 104a ''.
  • the reference light 104a ′ and the signal light 104a ′′ are light having a wavelength a (first wavelength). Interference fringes corresponding to the intensity distributions of the reference beam 104a ′ and the signal beam 104a ′′ are generated in the irradiation region in the hologram material.
  • the molecules of the hologram material move due to the light intensity distribution, and the diffraction grating (first diffraction means 103a) is recorded as the refractive index distribution.
  • post-processing for fixing molecules after recording may be performed.
  • the second diffraction means 103b can be created by the following method. As shown in FIG. 4B, the reference light 104b ′, which is parallel light emitted from the laser with respect to the hologram material, and the signal, which is condensed light obtained by condensing the light emitted from the laser with an optical element such as a lens. Light 104b '' is emitted. The reference light 104b ′ and the signal light 104b ′′ are light having a wavelength b (second wavelength). Interference fringes corresponding to the intensity distributions of the reference beam 104b ′ and the signal beam 104b ′′ are generated in the irradiation region in the hologram material.
  • the hologram material molecules move due to the light intensity distribution, and the diffraction grating (second diffraction means 103b) is recorded as the refractive index distribution.
  • post-processing for fixing molecules after recording may be performed.
  • the third diffraction means 103c can be created by the following method. As shown in FIG. 4C, the reference light 104c ′ that is parallel light emitted from the laser with respect to the hologram material and the signal that is the condensed light obtained by condensing the light emitted from the laser with an optical element such as a lens. Light 104c '' is irradiated. The reference light 104c ′ and the signal light 104c ′′ are light having a wavelength c (third wavelength). Interference fringes corresponding to the intensity distributions of the reference light 104c ′ and the signal light 104c ′′ are generated in the irradiation region in the hologram material.
  • the molecules of the hologram material move due to the light intensity distribution, and the diffraction grating (third diffractive means 103c) is recorded as the refractive index distribution.
  • post-processing for fixing molecules after recording may be performed.
  • the hologram may be formed of a material that records a polarization distribution of incident light as a molecular orientation distribution.
  • the light of wavelength a is the third diffraction grating layer 103-3 and the second diffraction grating. After passing through the layer 103-2 in this order, the light enters the first diffraction grating layer 103-1.
  • the incident light 104a incident on the first diffracting means 103a is diffracted by the first diffracting means 103a and received.
  • the light is condensed on the unit 102.
  • the light not incident on the first diffraction means 103a is transmitted through the first diffraction grating layer 103-1. To do.
  • the light having the wavelength b (second wavelength) is transmitted through the third diffraction grating layer 103-3 and then second. Is incident on the diffraction grating layer 103-2.
  • the incident light 104b incident on the second diffracting means 103b is diffracted by the second diffracting means 103b, and thereafter Then, after passing through the first diffraction grating layer 103-1, it is condensed on the light receiving unit 102.
  • the light not incident on the second diffraction means 103b is transmitted through the second diffraction grating layer 103-2. Thereafter, the light passes through the first diffraction grating layer 103-1.
  • the third diffraction means 103c Of the light of wavelength c (third wavelength) that is irradiated to the optical sensor 100 from the light source (not shown) located in the upper part of the figure and is incident on the third diffraction grating layer 103-3, the third diffraction means 103c.
  • the incident light 104c incident on the light is diffracted by the third diffracting means 103c, and then passes through the second diffraction grating layer 103-2 and the first diffraction grating layer 103-1, in this order, and then to the light receiving unit 102. Focused.
  • the light not incident on the third diffraction means 103c is transmitted through the third diffraction grating layer 103-3. Thereafter, the light passes through the second diffraction grating layer 103-2 and the first diffraction grating layer 103-1.
  • the light irradiated to the optical sensor 100 from the light source (not shown) located in the upper part of the figure other than the wavelength a (first wavelength), the wavelength b (second wavelength), and the wavelength c (third wavelength)
  • the light having the wavelength of 1 is transmitted through the third diffraction grating layer 103-3, the second diffraction grating layer 103-2, and the first diffraction grating layer 103-1.
  • the wavelength a (first wavelength), the wavelength b (second wavelength), and the wavelength c (second wavelength) are calculated according to the sum of output voltages corresponding to the incident lights 104a, 104b, and 104c. 3), the amount of received light can be calculated.
  • incident light spreading in the x direction and the y direction can be efficiently collected on the light receiving unit 102.
  • the amount of light received by the light receiving unit 102 increases and the sensitivity of the sensor 100 can be increased.
  • the optical sensor 100 realizes a configuration in which a plurality of diffractive means located in the same layer are configured by a hologram, and adjacent diffractive means overlap at least partially. For this reason, it is possible to relatively easily manufacture the diffractive means at least partially overlapping. In this case, the optical sensor 100 is not bulky in the thickness direction, which contributes to the downsizing of the optical sensor 100.
  • FIG. 1 A perspective view of the optical sensor 100 of the present embodiment is shown in FIG. 1, and a plan view is shown in FIG.
  • FIG. 5 is an xz sectional view of the optical sensor 100 of the present embodiment.
  • the cross-sectional view is a cross-sectional view taken along the line 2-2 ′ of FIG.
  • the diffraction grating layer 103 of this embodiment is a single layer, and first to third diffraction means 103a to 103c are formed in the same layer.
  • or 103c of this embodiment are comprised with a hologram.
  • FIG. 6 is a diagram showing a method of creating the first to third diffracting means 103 a to 103, and is an xz sectional view of the diffraction grating layer 103.
  • the first diffraction means 103a can be created by the following method. As shown in FIG. 6A, the reference light 104a ′ that is parallel light emitted from the laser with respect to the hologram material and the signal that is the condensed light obtained by condensing the light emitted from the laser with an optical element such as a lens. Irradiate light 104a ''.
  • the reference light 104a ′ and the signal light 104a ′′ are light having a wavelength a (first wavelength). Interference fringes corresponding to the intensity distributions of the reference beam 104a ′ and the signal beam 104a ′′ are generated in the irradiation region in the hologram material. In the irradiation region, the molecules of the hologram material move due to the light intensity distribution, and the diffraction grating (first diffraction means 103a) is recorded as the refractive index distribution.
  • the second diffraction means 103b can be created by the following method. As shown in FIG. 6B, the reference light 104b ′, which is parallel light emitted from the laser with respect to the hologram material, and the signal, which is the condensed light obtained by condensing the light emitted from the laser with an optical element such as a lens. Light 104b '' is emitted. The reference light 104b ′ and the signal light 104b ′′ are light having a wavelength b (second wavelength). Interference fringes corresponding to the intensity distributions of the reference beam 104b ′ and the signal beam 104b ′′ are generated in the irradiation region in the hologram material. In the irradiation region, the molecules of the hologram material move due to the light intensity distribution, and the diffraction grating (second diffraction means 103a) is recorded as the refractive index distribution.
  • the third diffraction means 103c can be created by the following method. As shown in FIG. 6C, the reference light 104c ′ that is parallel light emitted from the laser with respect to the hologram material and the signal that is the condensed light obtained by condensing the light emitted from the laser with an optical element such as a lens. Light 104c '' is irradiated. The reference light 104c ′ and the signal light 104c ′′ are light having a wavelength c (third wavelength). Interference fringes corresponding to the intensity distributions of the reference light 104c ′ and the signal light 104c ′′ are generated in the irradiation region in the hologram material. In the irradiation region, the molecules of the hologram material move due to the light intensity distribution, and the diffraction grating (third diffractive means 103a) is recorded as the refractive index distribution.
  • the processing can be continuously performed on a certain hologram material to generate the first to third diffraction means 103a to 103.
  • post-processing for fixing the molecules after recording by the first to third diffraction means 103a to 103c may be performed.
  • the optical sensor 100 of the present embodiment can be reduced in size because the thickness in the z direction can be reduced as compared with the optical sensor 100 of the first embodiment.
  • the hologram may be formed of a material that records the polarization distribution of incident light as molecular orientation distribution.
  • FIG. 7 is an xz sectional view of the optical sensor 100 of the present embodiment.
  • the cross-sectional view is a cross-sectional view taken along the line 2-2 'in the plan view in which the third diffracting means 103c is removed from FIG.
  • the optical sensor 100 of FIG. 2 it differs in that the third diffraction grating layer 103-3 is not provided.
  • all of the plurality of light receiving units 102 have corresponding diffraction units, and light having a predetermined wavelength diffracted by the corresponding diffraction units is condensed on the light receiving unit 102. .
  • This embodiment is different from the first and second embodiments in that at least one of the plurality of light receiving units 102 does not have a corresponding diffraction unit.
  • the diffractive means corresponding to the left light receiving unit 102 is the first diffractive means 103a
  • the diffractive means corresponding to the middle light receiving unit 102 is the second diffractive means 103b.
  • FIG. 7 has a configuration based on the configuration of the first embodiment, but the optical sensor 100 of the present embodiment having the above-described features based on the configuration of the second embodiment. Can also be configured.
  • data detected by the light receiving unit 102 having the corresponding diffractive means can be corrected using the data detected by the light receiving unit 102 having no corresponding diffracting unit.
  • the data detected by the light receiving unit 102 in which the corresponding diffracting means exists is based on light incident on the light receiving unit 102 after being diffracted by the diffracting means at an efficiency or angle corresponding to the wavelength.
  • Data detected by the light receiving unit 102 changes due to changes in temperature, optical path length, etc., but can also change due to diffraction means. For this reason, when the data detected by the light receiving unit 102 in which the corresponding diffracting means exists changes, it cannot be specified whether the data has changed due to a change in temperature, optical path length, or the like, or has changed due to the diffracting means. .
  • the light detected by the light receiving unit 102 that has a corresponding diffractive means is referenced with reference to data detected by the light receiving unit 102. It can be specified whether the change in data has been caused by a change in temperature, optical path length, or the like, or has changed due to diffraction means. If the change in the data detected by the light receiving unit 102 in which the corresponding diffracting means exists is a change due to a change in temperature, optical path length, or the like, the temperature dependency of the light receiving unit 102 or the light source and the light receiving unit 102 Can be corrected appropriately.
  • the perspective view of the optical sensor 100 of the present embodiment is obtained by arranging a filter 105 (not shown) on the light receiving unit 102 in FIG.
  • a filter 105 (not shown) is arranged on the light receiving unit 102 in FIG.
  • FIG. 8 is an xz sectional view of the optical sensor 100 of the present embodiment.
  • the cross-sectional view is a cross-sectional view taken along line 2-2 ′ in FIG. 3 in which a filter 105 (not shown) is disposed on the light receiving unit 102.
  • a filter 105 that blocks light other than a specific wavelength is disposed on the light receiving unit 102.
  • the filter 105 is, for example, a dichroic filter formed of a dielectric multilayer film.
  • a filter 105 that shuts off is disposed.
  • the light receiving unit 102 corresponding to the second diffracting means 103b that diffracts light of wavelength b (second wavelength) light of wavelength b (second wavelength) is transmitted and light of other wavelengths.
  • a filter 105 that shuts off is disposed.
  • the third diffracting means 103c that diffracts light of wavelength c (third wavelength) light of wavelength c (third wavelength) is transmitted and light of other wavelengths.
  • a filter 105 that shuts off is disposed.
  • noise can be reduced by blocking light other than the desired wavelength by the filter 105.
  • FIG. 8 has a configuration based on the configuration of the first embodiment, but the configuration of the present embodiment having the above-described features based on the configurations of the second and third embodiments.
  • the optical sensor 100 can also be configured. Even if it does in this way, the effect mentioned above is realizable.
  • FIG. 9 is an xz sectional view of the optical sensor 100 of the present embodiment. In the sectional view, the position of the second diffracting means 103b is shifted to the first diffracting means 103a side in FIG. 3, so that the first diffracting means 103a and the second diffracting means 103b completely overlap. It is sectional drawing of 2-2 'in a thing.
  • the first incident light 104a and the second incident light 104b are collected on the same light receiving unit 102.
  • the first incident light 504a and the second incident light 504b are collected on the same light receiving unit 102.
  • the sensitivity can be increased by increasing the amount of light received by the light receiving unit without increasing the number of light receiving units.
  • the example shown in FIG. 9 has a configuration based on the configuration of the first embodiment, but the configuration of the present embodiment having the above-described features based on the configuration of the second to fourth embodiments.
  • the optical sensor 100 can also be configured. Even if it does in this way, the effect mentioned above is realizable.
  • a filter 105 (not shown) is disposed on the light receiving unit 102 in FIG. 1, and lenses 106 a to 106 c (not shown) are provided between the filter 105 and the diffraction grating layer 103. Will be arranged.
  • a filter 105 (not shown) is arranged on the light receiving unit 102 in FIG. 3, and lenses 106 a to 106 c (not shown) are arranged between the filter 105 and the diffraction grating layer 103.
  • FIG. 10 is an xz sectional view of the optical sensor 100 of the present embodiment. The cross-sectional view of FIG.
  • FIG 3 shows a case where a filter 105 (not shown) is arranged on the light receiving unit 102 and lenses 106a to 106c (not shown) are arranged between the filter 105 and the diffraction grating layer 103. It is 2 'sectional drawing.
  • a filter 105 that blocks light other than a specific wavelength is disposed on the light receiving unit 102.
  • the filter 105 is, for example, a dichroic filter formed of a dielectric multilayer film.
  • An optical system (lenses 106a to 106c) that collects incident light is disposed between the light receiving unit 102 and the diffraction grating layer 103 (diffractive means).
  • the material of the lenses 106a to 106c is, for example, optical glass such as BK-7 or resin such as acrylic when the wavelength of incident light is in the visible region.
  • the materials of the lenses 106a to 106c are, for example, Si, high-density polyethylene, and germanium when the wavelength of incident light is in the infrared region.
  • the lenses 106 a to 106 c are arranged corresponding to each light receiving unit 102.
  • the lens 106a condenses the incident light 104a, which is transmitted without being diffracted by the first diffracting means 103a, onto the filter 105 disposed on the light receiving unit 102 corresponding to the first diffracting means 103a. .
  • the light condensed on the filter 105 passes through the filter 105 and enters the light receiving unit 102.
  • the lens 106b condenses the incident light 104b, which is transmitted without being diffracted by the second diffracting means 103b, onto the filter 105 disposed on the light receiving unit 102 corresponding to the second diffracting means 103b. .
  • the light condensed on the filter 105 passes through the filter 105 and enters the light receiving unit 102.
  • the lens 106c condenses the incident light 104c, which is transmitted without being diffracted by the third diffracting means 103c, onto the filter 105 disposed on the light receiving unit 102 corresponding to the third diffracting means 103a. .
  • the light condensed on the filter 105 passes through the filter 105 and enters the light receiving unit 102.
  • the components received without being diffracted by the first to third diffracting means 103a to 103c are condensed on the light receiving unit 102 by the lenses 106a to 106c, whereby the amount of light received by the light receiving unit 102 is collected.
  • the lenses 106a to 106c the lenses 106a to 106c, whereby the amount of light received by the light receiving unit 102 is collected.
  • an optical system for collecting incident light can be provided.
  • An optical system may be provided corresponding to each light receiving unit 102. In this way, the light collection efficiency to the light receiving unit 102 can be further improved.
  • an optical system (lens) for collimating incident light can be provided.
  • the hologram (diffractive means) is created with parallel light, the diffraction efficiency of the same parallel light as the created light is good in the hologram.
  • the parallel light can be efficiently incident on the hologram (diffractive means) and can be efficiently diffracted by the hologram (diffractive means).
  • FIG. 10 is based on the configuration of the first embodiment, but the configuration of the present embodiment having the above-described features based on the configuration of the second to fifth embodiments.
  • the optical sensor 100 can also be configured. Even if it does in this way, the effect mentioned above is realizable.
  • FIG. 11 is an xy plan view of the optical sensor 100 shown in FIG. 1 and shows first to third diffracting means 103 a to 103 c formed on the diffraction grating layer 103.
  • the number of first to third diffracting means 103a to 103c is equal to each other.
  • the third to third diffracting means 103a to 103c are different in that they do not match each other.
  • the sensitivity of the light receiving unit 102a corresponding to the first diffracting means 103a that diffracts the light of the wavelength a (first wavelength) to the light of the wavelength a (first wavelength) is Ca
  • the sensitivity of the light receiving unit 102b corresponding to the second diffracting means 103b that diffracts the light having the wavelength (c) is Cb
  • the third is to diffract light having the wavelength c (third wavelength).
  • the sensitivity of the light receiving unit 102c corresponding to the diffractive means 103c to light of wavelength c (third wavelength) is Cc.
  • the relationship Ca> Cb> Cc is established.
  • the relationship between the numbers of the first to third diffracting means 103a to 103c is as follows: first diffracting means 103a ⁇ second diffracting means 103b ⁇ third diffracting means 103c.
  • the plurality of light receiving units 102 include light receiving units 102a to 102c that detect light of different wavelengths, and are divided into a plurality of groups according to the wavelength of the light to be detected. That is, a group of light receiving units 102a that detect light of wavelength a (first wavelength), a group of light receiving units 102b that detect light of wavelength b (second wavelength), and a wavelength c (first). 3), the light receiving unit 102c is a detection target.
  • a group of light receiving units 102 having a lower sensitivity to light having a wavelength to be detected includes more diffractive means corresponding to the light receiving units 102.
  • optical sensor 100 of the present embodiment can be configured based on the configurations of the first to sixth embodiments.
  • FIG. 12 is an xy plan view of the optical sensor 100 shown in FIG. 1 and shows diffraction means formed in the diffraction grating layer 103.
  • the arrangement of the first to third diffraction means 103a to 103c is different.
  • the sensitivity of the light receiving unit 102a corresponding to the first diffracting means 103a that diffracts the light of the wavelength a (first wavelength) to the light of the wavelength a (first wavelength) is Ca
  • the wavelength b (second) is the sensitivity of the light receiving unit 102b corresponding to the second diffracting means 103b that diffracts the light having the wavelength (Cb) is the light sensitivity to the light having the wavelength b (second wavelength) is Cb
  • the third is to diffract the light having the wavelength c (third wavelength).
  • the sensitivity of the light receiving unit 102c corresponding to the diffractive means 103c to light of wavelength c (third wavelength) is Cc.
  • the relationship Ca> Cb> Cc is established.
  • the plurality of light receiving units 102 include light receiving units 102a to 102c that detect light of different wavelengths, and are divided into a plurality of groups according to the wavelength of the light to be detected. That is, a group of light receiving units 102a that detect light of wavelength a (first wavelength), a group of light receiving units 102b that detect light of wavelength b (second wavelength), and a wavelength c (first). 3), the light receiving unit 102c is a detection target.
  • the sum of the distances between the centers in the in-plane direction perpendicular to the thickness direction of the substrate 101 between the diffractive means corresponding to the light receiving units 102 increases as the group of the light receiving units 102 has a lower sensitivity to light of the wavelength to be detected.
  • the sum of the distances between the centers generates all the pairs that can be taken by the plurality of light receiving units 102 included in each group, and calculates, for each pair, the distance between the centers of the diffraction means corresponding to the light receiving units 102 included in the pair. And then summing them up.
  • the sum of the center distances of the first diffractive means 103a in FIG. 12 is Da
  • the sum of the center distances of the second diffractive means 103b is Db
  • the sum of the center distances of the third diffractive means 803c is Dc.
  • Da, Db, and Dc are given by Equations 1, 2, and 3. Note that the center-to-center distance between diffractive means adjacent to each other in the x and y directions is d.
  • the lower the sensitivity of the light receiving unit 102 at the wavelength to be detected the longer the center-to-center distance of the corresponding diffractive means, the smaller the overlapping area of the diffractive means that diffract light of the same wavelength. Therefore, since the amount of light having a wavelength with low sensitivity is increased, the amount of light that is diffracted and condensed on the light receiving unit 102 is increased, and the sensitivity to light with a wavelength with low sensitivity can be increased.
  • optical sensor 100 of the present embodiment can be configured based on the configurations of the first to seventh embodiments.
  • FIG. 13 is an xz sectional view of the optical sensor 100 of the present embodiment.
  • the cross-sectional view is a cross-sectional view taken along the line 2-2 ′ of FIG.
  • the diffractive means of the present embodiment is constituted by uneven portions. That is, an interference fringe is generated at the uneven portion.
  • concentric interference fringes are generated by the uneven portions.
  • the diffractive means of any of the first to third diffraction grating layers 103-1 to 103-3 are uneven, but the diffractive means of at least some of the diffraction grating layers is a hologram. Can be configured. Moreover, the diffraction means comprised by the uneven
  • the same effect as the above embodiment can be realized.
  • the example shown in FIG. 13 is based on the configuration of the first embodiment, but the configuration of the present embodiment having the above-described features based on the configuration of the third to eighth embodiments.
  • the optical sensor 100 can also be configured. Even if it does in this way, the effect mentioned above is realizable.
  • a substrate A plurality of light receiving portions provided on the substrate for detecting light; A diffraction grating layer provided on the substrate and the light receiving unit, and having two or more diffracting means for diffracting light of a corresponding wavelength and condensing on each of the light receiving units, At least two of the diffracting means are composed of holograms formed on the first diffraction grating layer, A sensor unit in which at least a part of the plurality of holograms formed on the first diffraction grating layer overlaps at least a part with another adjacent hologram. 2.
  • At least one of the diffraction means is formed on the second diffraction grating layer provided on the first diffraction grating layer; A sensor unit in which at least a part of the plurality of diffraction means formed on the first diffraction grating layer overlaps at least a part with the diffraction means formed on the second diffraction grating layer in plan view. 3.
  • At least one of the diffracting means is a sensor unit composed of a hologram or an uneven portion. 4).
  • the hologram is a sensor unit formed of a material that records the intensity distribution of incident light as a refractive index distribution. 5.
  • the plurality of light receiving units include the light receiving units for detecting light of different wavelengths, and are divided into a plurality of groups according to the wavelength of the light to be detected,
  • the sensor unit provided with the said diffraction means corresponding to the said light-receiving part, so that the said group of the said light-receiving part with a low sensitivity with respect to the light of the wavelength of detection object is provided. 6).
  • the plurality of light receiving units include the light receiving units for detecting light of different wavelengths, and are divided into a plurality of groups according to the wavelength of the light to be detected, The sum of the distances between the centers in the in-plane direction perpendicular to the thickness direction of the substrate between the diffractive means corresponding to the light receiving units increases as the group of the light receiving units has low sensitivity to light of the wavelength to be detected.
  • Sensor units are arranged as follows. 7).
  • a sensor unit comprising an optical system that condenses incident light on a side opposite to the substrate and the light receiving unit with the diffraction grating layer interposed therebetween. 8).
  • a sensor unit comprising a filter that blocks light other than a specific wavelength on the light receiving unit. 9. In the sensor unit according to any one of 1 to 8, A sensor unit comprising an optical system for collecting incident light between the diffracting means and the light receiving unit. 10. In the sensor unit according to any one of 1 to 9, A sensor unit in which the light receiving part is composed of a lead zirconate titanate ceramic material.

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Abstract

　基板（１０１）と、基板（１０１）上に設けられ、光を検出する複数の受光部（１０２）と、基板（１０１）及び受光部（１０２）上に設けられ、対応する波長の光を回折して受光部（１０２）のそれぞれに集光する２つ以上の回折手段を有する回折格子層（１０３）と、を備え、回折手段の少なくとも２つは、第１の回折格子層に形成されたホログラムで構成されており、第１の回折格子層に形成された複数のホログラムの少なくとも一部は、隣接する他のホログラムと少なくとも一部分が重なり合っているセンサユニット（１００）。

Description

センサユニット
　本発明は、センサユニットに関する。
　従来、液体等に含まれる成分を分析するセンサとして、特定の波長の光を検出するセンサがある。このセンサは、ＬＥＤなどの光源からの出射光を測定対象の液体に照射し、特定波長毎の透過、散乱または反射した量を測定する。そして、分析対象の波長に対する固有の吸収、散乱特性と比較し、成分を特定する。
　一方、近年の情報通信技術の進展とネットワークインフラの拡充により、ビル空調の省エネルギー化、水道の水質管理、消費者行動の把握など新たなセンサ利用の動きがあり、同時に多数のセンサを利用するシステム実現のために、小型で高感度なセンサデバイスが望まれている。
　関連する技術が特許文献１乃至５に開示されている。
　特許文献１に記載の光センサは、マイクロレンズアレイ、色フィルターアレイ、センサアレイからなる。光源から出射した光は、マイクロレンズアレイで集光され、色フィルターアレイへ入射する。色フィルターアレイに入射した光は、入射したフィルタの透過特性に応じて、特定波長成分のみが透過する。各色フィルターアレイを透過した光は、センサアレイへ入射する。センサアレイからは、入射した光の量に応じて電圧が出力される。
　特許文献２及び３には、凸状の複数のマイクロレンズを、周縁部の少なくとも一部が隣接するマイクロレンズと重なるように配列したマイクロレンズアレイが開示されている。
　特許文献４及び５には、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイが開示されている。
国際公開第２００６／０６０２９８号 特表２００８－５２２２４５号公報 特開２００７－３１１４１３号公報 特開２００７－１０９８０１号公報 特開２００６－１３５３２０号公報
　特許文献１、４及び５に記載の技術の場合、光の利用効率が低いという問題がある。その理由は、光を取り込むためのマイクロレンズを面内方向へ隙間をなるべく小さくするように配列させているものの、光センサの厚み方向、すなわち入射光の光軸方向へ重ねることができないためである。特許文献２及び３に記載の技術のように、同一層に位置する凸状のマイクロレンズ同士を互いに重ね合わせたマイクロレンズアレイを製造するのは容易でない。本発明は、光の利用効率に優れたセンサユニットを提供することを課題とする。
　本発明によれば、
　基板と、
　前記基板上に設けられ、光を検出する複数の受光部と、
　前記基板及び前記受光部上に設けられ、対応する波長の光を回折して前記受光部のそれぞれに集光する２つ以上の回折手段を有する回折格子層と、を備え、
　前記回折手段の少なくとも２つは、第１の前記回折格子層に形成されたホログラムで構成されており、
　前記第１の回折格子層に形成された複数の前記ホログラムの少なくとも一部は、隣接する他の前記ホログラムと少なくとも一部分が重なり合っているセンサユニットが提供される。
　本発明によれば、光の利用効率に優れたセンサユニットが実現される。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本実施形態の光センサ１００の一例を示す斜視図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す平面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す平面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す平面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。 本実施形態の光センサ１００の一例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。また、図面において、実際の光センサにおける各層を、正確なスケールや比率で図示するのは困難である。そのため、本発明の光センサを示す各図面は模式的な図であり、各層の大きさや厚さなどは、実際の比率通りに描かれていない。さらに、全ての図面において、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向はそれぞれ共通である。
　以下の説明において、本発明がある形状や条件を満たすことが好ましいと記載する場合、その記載は、あくまで好適な形状や条件を説明しているのみであり、それ以外の形状や条件を排除する意味を持たない。
＜第１の実施形態＞
　本実施形態のセンサユニット（光センサ）は、基板と、複数の受光部と、回折格子層とを備える。受光部は、基板上に設けられる。受光部は、光を検出するよう構成される。回折格子層は、基板及び受光部上に設けられる。回折格子層は、単層であってもよいし、複数の層が積層した積層体であってもよい。回折格子層は、２つ以上の回折手段を有する。２つ以上の回折手段は、対応する波長の光を回折して受光部のそれぞれに集光する。回折手段の少なくとも２つは、第１の回折格子層に形成されたホログラムで構成されている。第１の回折格子層に形成された回折手段（ホログラム）の少なくとも一部は、隣接する他の回折手段（ホログラム）と少なくとも一部分が重なり合っている。ここで、「回折手段の少なくとも一部」は、複数の回折手段の少なくとも一部の数の回折手段を意味する。そして、「回折手段の少なくとも一部分」は、単一の回折手段の中の少なくとも一部分を意味する。当該前提は、以下同様である。
　なお、回折手段の少なくとも１つは、第１の回折格子層の上に設けられた第２の回折格子層に形成されていてもよい。かかる場合、第１の回折格子層に形成された回折手段の少なくとも一部は、平面視で、第２の回折格子層に形成された回折手段と少なくとも一部分が重なり合っている。第２の回折格子層に形成された回折手段の少なくとも一部は、ホログラムで構成されてもよい。そして、第２の回折格子層に形成された複数の回折手段（ホログラム）の少なくとも一部は、隣接する他の回折手段（ホログラム）と少なくとも一部分が重なり合っていてもよい。
　また、本実施形態のセンサユニット（光線センサ）は、第２の回折格子層の上にさらに他の回折格子層を備えてもよい。かかる場合、他の回折格子層に形成された回折手段の少なくとも一部は、平面視で、第１及び／又は第２の回折格子層に形成された回折手段と少なくとも一部分が重なり合っていてもよい。他の回折格子層に形成された回折手段の少なくとも一部は、ホログラムで構成されてもよい。そして、他の回折格子層に形成された回折手段（ホログラム）の少なくとも一部は、隣接する他の回折手段（ホログラム）と少なくとも一部分が重なり合っていてもよい。
　なお、回折格子層に形成された回折手段の少なくとも１つは、凹凸部で構成されてもよい。すなわち、凹凸部で干渉縞を生成してもよい。回折させたい波長に応じて凹凸のピッチを変えることで、所望の波長を回折する回折手段を実現できる。例えば、回折手段は、ホログラムとマイクロレンズが混在していてもよい。回折格子層が複数の層を積層した積層体である場合、ある層に形成された凹凸部の回折手段は、平面視で、他の層に形成された回折手段（凹凸部又はホログラム）と少なくとも一部分が重なり合っていてもよい。
　以下、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る光センサ１００を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の光センサ１００は、基板１０１、複数の受光部１０２、回折格子層１０３を有する。
　基板１０１は、受光部１０２を支持する。受光部１０２は、入射光のエネルギーによって物性が変化し、図示しない電極および配線を通して電圧を出力する。回折格子層１０３は、図中上方から入射した光を回折して、下方に位置する受光部１０２各々へ向かわせる。
　図３は、図１に示す光センサ１００のｘｙ平面図であり、回折格子層１０３に形成されている第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃを示している。図２は、図３に示す光センサ１００の２－２´におけるｘｚ断面図である。図１４は、図３に示す光センサ１００の１４－１４´におけるｙｚ断面図である。図示する第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃはホログラムであり、干渉縞を示している。
　基板１０１は、例えば、金属材料（例：アルミ合金、銅合金、鉄、鉄系合金、チタン、またはチタン合金など）や樹脂材料（例：エポキシ、アクリル、ポリイミド、ポリカーボネートなど）、セラミックス材料（例：アルミナ、シリカ、マグネシア、またはそれらの化合物、複合物など）などで構成される。材料は、使用環境に合わせて適宜選択して用いることができる。基板１０１の平面形状は特段制限されない。
　受光部１０２は、例えば、二つの主面を有する焦電体セラミックス膜と、焦電体セラミックス板の主面に形成した電極層からなる（いずれも図示せず）。焦電体セラミックスに光が照射されると、光の照射量や波長に応じて、電極表面に焦電効果に起因する表面電荷が誘起される。光の検知は、この誘起される電荷を適切な電気回路を用いて電気信号として計測することで行う。
　焦電体の材質は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、タンタル酸リチウム系セラミックス、又はポリフッ化ビニリデンなどの有機焦電材料である。この中でも例えば、焦電体の材質は、焦電係数が高く、分極処理によって焦電効果を最大限引き出せるチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス材料が望ましい。しかし、焦電体の材質は、上記の有機焦電材料に限定されない。
　受光部１０２の材料は、焦電材料に限定されず、入射光のエネルギーによって物性が変化する材料であってもよい。入射光のエネルギーによって物性が変化する材料の例としては、材料の持つ抵抗の温度変化率を利用する抵抗変化型、半導体ｐｎ接合の電気特性変化を利用するものを用いることができる。
　受光部１０２の平面視における大きさは、基板１０１の大きさよりも小さければよい。この条件を除き、受光部１０２の形状は特に限定されない。受光部１０２の厚みは例えば１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
　図示する例では、９つの受光部１０２を配列しているが、その数はこれに限定されない。
　ところで、基板１０１と受光部１０２との間に電気的接続を設ける必要がある。また、基板１０１と受光部１０２との間の電気伝導性が低い場合は、基板１０１と受光部１０２との間に配線を形成する必要がある。この配線は、例えば、メッキ法による金属配線を利用して形成することができる。焦電体上部電極層と電気配線との接続にはメッキ法のほか、ワイヤボンディング法も利用できる。
　また、基板１０１と受光部１０２との間に空隙を設けても良い。空隙は、基板１０１と受光部１０２との間の熱容量を小さくして、感度を上げる。空隙を埋めるものの例としては、空気、または基板１０２よりも熱容量が小さい材料が考えられる。
　回折格子層１０３は、第１の回折格子層１０３－１、第２の回折格子層１０３－２、第３の回折格子層１０３－３がこの順に積層された構成である。回折格子層は、それ以上の数の回折格子層を積層した構成であってもよいし、１つの回折格子層からなってもよいし、２つの回折格子層からなってもよい。回折格子層１０３が１つ又は２つの回折格子層からなる例については、以下の実施形態で説明する。
　第１の回折格子層１０３－１には、第１の波長の光を回折して集光する複数の第１の回折手段１０３ａが形成されている。そして、図３及び図１４に示すように、第１の回折格子層１０３－１に形成された複数の第１の回折手段１０３ａの少なくとも一部は、ｙ方向に隣接する他の第１の回折手段１０３ａと少なくとも一部分において重なり合っている。
　また、第２の回折格子層１０３－２には、第１の波長と異なる第２の波長の光を回折して集光する複数の第２の回折手段１０３ｂが形成されている。そして、図２及び図３に示すように、平面視で、第１の回折格子層１０３－１に形成された複数の第１の回折手段１０３ａの少なくとも一部は、第２の回折格子層１０３－２に形成された第２の回折手段１０３ｂと少なくとも一部分において重なり合っている。また、図３に示すように、第２の回折格子層１０３－２に形成された複数の第２の回折手段１０３ｂの少なくとも一部は、ｙ方向に隣接する他の第２の回折手段１０３ｂと少なくとも一部分において重なり合っている。
　また、第３の回折格子層１０３－３には、第１及び第２の波長と異なる第３の波長の光を回折して集光する複数の第３の回折手段１０３ｃが形成されている。そして、図２及び図３に示すように、平面視で、第２の回折格子層１０３－２に形成された複数の第２の回折手段１０３ｂの少なくとも一部は、第３の回折格子層１０３－３に形成された第３の回折手段１０３ｃと少なくとも一部分において重なり合っている。また、図３に示すように、第３の回折格子層１０３－３に形成された複数の第３の回折手段１０３ｃの少なくとも一部は、ｙ方向に隣接する他の第３の回折手段１０３ｃと少なくとも一部分において重なり合っている。なお、平面視で、第１の回折格子層１０３－１に形成された複数の第１の回折手段１０３ａの少なくとも一部が、第３の回折格子層１０３－３に形成された第３の回折手段１０３ｃと少なくとも一部分において重なり合っていてもよい。
　回折格子層１０３は、入射光の波長に応じた強度分布を屈折率分布として記録するホログラム材料で構成されている。ホログラム材料は、例えば、フォトポリマーである。
　図４は、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃの作成方法を示す図であり、第１乃至第３の回折格子層１０３－１乃至１０３－３を分けて示すｘｚ断面図である。
　第１の回折手段１０３ａは、次の方法で作成することができる。図４（ａ）に示すように、ホログラム材料に対してレーザから出射した平行光である参照光１０４ａ'と、レーザから出射した光をレンズ等の光学素子で集光した集光光である信号光１０４ａ''を照射する。参照光１０４ａ'、信号光１０４ａ''は、波長ａ（第１の波長）の光である。ホログラム材料内の照射領域には、参照光１０４ａ'と信号光１０４ａ''の強度分布に応じた干渉縞が生じる。照射領域においては、光の強度分布に起因してホログラム材料の分子が移動し、屈折率分布として回折格子（第１の回折手段１０３ａ）が記録される。ホログラム材料によっては、記録後に分子を固定するための後処理（ブリーチング）を行っても良い。
　第２の回折手段１０３ｂは、次の方法で作成することができる。図４（ｂ）に示すように、ホログラム材料に対してレーザから出射した平行光である参照光１０４ｂ'と、レーザから出射した光をレンズ等の光学素子で集光した集光光である信号光１０４ｂ''を照射する。参照光１０４ｂ'、信号光１０４ｂ''は、波長ｂ（第２の波長）の光である。ホログラム材料内の照射領域には、参照光１０４ｂ'と信号光１０４ｂ''の強度分布に応じた干渉縞が生じる。照射領域においては、光の強度分布に起因してホログラム材料の分子が移動し、屈折率分布として回折格子（第２の回折手段１０３ｂ）が記録される。ホログラム材料によっては、記録後に分子を固定するための後処理（ブリーチング）を行っても良い。
　第３の回折手段１０３ｃは、次の方法で作成することができる。図４（ｃ）に示すように、ホログラム材料に対してレーザから出射した平行光である参照光１０４ｃ'と、レーザから出射した光をレンズ等の光学素子で集光した集光光である信号光１０４ｃ''を照射する。参照光１０４ｃ'、信号光１０４ｃ''は、波長ｃ（第３の波長）の光である。ホログラム材料内の照射領域には、参照光１０４ｃ'と信号光１０４ｃ''の強度分布に応じた干渉縞が生じる。照射領域においては、光の強度分布に起因してホログラム材料の分子が移動し、屈折率分布として回折格子（第３の回折手段１０３ｃ）が記録される。ホログラム材料によっては、記録後に分子を固定するための後処理（ブリーチング）を行っても良い。
　なお、ホログラムは、入射光の偏光分布を分子の配向分布として記録する材料で形成されてもよい。
　次に、図２及び図１４を用いて、本実施形態の光センサ１００の作用効果について説明する。
　図中上方に位置する光源（不図示）から光センサ１００に照射された光のうち、波長ａ（第１の波長）の光は、第３の回折格子層１０３－３及び第２の回折格子層１０３－２をこの順に透過後、第１の回折格子層１０３－１に入射する。第１の回折格子層１０３－１に入射した波長ａ（第１の波長）の光の内、第１の回折手段１０３ａに入射した入射光１０４ａは、第１の回折手段１０３ａで回折され、受光部１０２へ集光される。第１の回折格子層１０３－１に入射した波長ａ（第１の波長）の光の内、第１の回折手段１０３ａに入射しなかった光は、第１の回折格子層１０３－１を透過する。
　図中上方に位置する光源（不図示）から光センサ１００に照射された光のうち、波長ｂ（第２の波長）の光は、第３の回折格子層１０３－３を透過後、第２の回折格子層１０３－２に入射する。第２の回折格子層１０３－２に入射した波長ｂ（第２の波長）の光の内、第２の回折手段１０３ｂに入射した入射光１０４ｂは、第２の回折手段１０３ｂで回折され、その後、第１の回折格子層１０３－１を透過した後、受光部１０２へ集光される。第２の回折格子層１０３－２に入射した波長ｂ（第２の波長）の光の内、第２の回折手段１０３ｂに入射しなかった光は、第２の回折格子層１０３－２を透過後、第１の回折格子層１０３－１を透過する。
　図中上方に位置する光源（不図示）から光センサ１００に照射され、第３の回折格子層１０３－３に入射した波長ｃ（第３の波長）の光の内、第３の回折手段１０３ｃに入射した入射光１０４ｃは、第３の回折手段１０３ｃで回折され、その後、第２の回折格子層１０３－２及び第１の回折格子層１０３－１をこの順に透過した後、受光部１０２へ集光される。第３の回折格子層１０３－３に入射した波長ｃ（第３の波長）の光の内、第３の回折手段１０３ｃに入射しなかった光は、第３の回折格子層１０３－３を透過後、第２の回折格子層１０３－２及び第１の回折格子層１０３－１をこの順に透過する。
　図中上方に位置する光源（不図示）から光センサ１００に照射された光のうち、波長ａ（第１の波長）、波長ｂ（第２の波長）及び波長ｃ（第３の波長）以外の波長の光は、第３の回折格子層１０３－３、第２の回折格子層１０３－２及び第１の回折格子層１０３－１をこの順に透過する。
　入射光１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのそれぞれに対応する、受光部１０２への入射による出力電圧の総和によって、波長ａ（第１の波長）、波長ｂ（第２の波長）、及び、波長ｃ（第３の波長）の光の受光量を算出することができる。
　以上より、本実施形態の光センサ１００によれば、ｘ方向及びｙ方向に広がる入射光を、効率的に受光部１０２に集光することができる。結果、受光部１０２の受光量が上がり、センサ１００の感度を上げることが可能となる。
　また、本実施形態の光センサ１００は、同層に位置する複数の回折手段をホログラムで構成し、隣接する回折手段同士が少なくとも一部分において重なり合う構成を実現している。このため、少なくとも一部分が重なり合う回折手段を比較的容易に製造することができる。また、この場合、基板の厚さ方向に嵩張ることがないので、光センサ１００の小型化に寄与する。
＜第２の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は図１で示され、平面図は図３で示される。図５は、本実施形態の光センサ１００のｘｚ断面図である。当該断面図は、図３の２－２´の断面図である。
　本実施形態の回折格子層１０３は単層であり、同一層に、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃが形成されている。本実施形態の第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃは、ホログラムで構成される。ｘ方向に隣接する回折手段同士は、少なくとも一部分において互いに重なり合っている。
　図６は、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３の作成方法を示す図であり、回折格子層１０３のｘｚ断面図である。
　第１の回折手段１０３ａは、次の方法で作成することができる。図６（ａ）に示すように、ホログラム材料に対してレーザから出射した平行光である参照光１０４ａ'と、レーザから出射した光をレンズ等の光学素子で集光した集光光である信号光１０４ａ''を照射する。参照光１０４ａ'、信号光１０４ａ''は、波長ａ（第１の波長）の光である。ホログラム材料内の照射領域には、参照光１０４ａ'と信号光１０４ａ''の強度分布に応じた干渉縞が生じる。照射領域においては、光の強度分布に起因してホログラム材料の分子が移動し、屈折率分布として回折格子（第１の回折手段１０３ａ）が記録される。
　第２の回折手段１０３ｂは、次の方法で作成することができる。図６（ｂ）に示すように、ホログラム材料に対してレーザから出射した平行光である参照光１０４ｂ'と、レーザから出射した光をレンズ等の光学素子で集光した集光光である信号光１０４ｂ''を照射する。参照光１０４ｂ'、信号光１０４ｂ''は、波長ｂ（第２の波長）の光である。ホログラム材料内の照射領域には、参照光１０４ｂ'と信号光１０４ｂ''の強度分布に応じた干渉縞が生じる。照射領域においては、光の強度分布に起因してホログラム材料の分子が移動し、屈折率分布として回折格子（第２の回折手段１０３ａ）が記録される。
　第３の回折手段１０３ｃは、次の方法で作成することができる。図６（ｃ）に示すように、ホログラム材料に対してレーザから出射した平行光である参照光１０４ｃ'と、レーザから出射した光をレンズ等の光学素子で集光した集光光である信号光１０４ｃ''を照射する。参照光１０４ｃ'、信号光１０４ｃ''は、波長ｃ（第３の波長）の光である。ホログラム材料内の照射領域には、参照光１０４ｃ'と信号光１０４ｃ''の強度分布に応じた干渉縞が生じる。照射領域においては、光の強度分布に起因してホログラム材料の分子が移動し、屈折率分布として回折格子（第３の回折手段１０３ａ）が記録される。
　あるホログラム材料に対して当該処理を連続的に行い、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３を生成することができる。ホログラム材料によっては、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃを記録後に分子を固定するための後処理（ブリーチング）を行っても良い。
　本実施形態の光センサ１００は、第１の実施形態の光センサ１００に比べてｚ方向の厚みを減らせるので小型化が可能である。なお、ホログラムは、入射光の偏光分布を分子の配向分布として記録する材料で形成されてもよい。
＜第３の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は図１で示される。平面図は、図３において、第３の回折手段１０３ｃを取り除いたものとなる。図７は、本実施形態の光センサ１００のｘｚ断面図である。当該断面図は、図３から第３の回折手段１０３ｃを取り除いた平面図における２－２´の断面図である。図２の光センサ１００と比べると、第３の回折格子層１０３－３を有さない点で異なる。
　第１及び第２の実施形態では、複数の受光部１０２全てが対応する回折手段を有し、対応する回折手段により回折された所定の波長の光が受光部１０２に集光される構成である。本実施形態は、複数の受光部１０２の内、少なくとも１つが、対応する回折手段を有さない点で、第１乃至第２の実施形態と異なる。図７に示す例の場合、左端の受光部１０２に対応する回折手段は、第１の回折手段１０３ａであり、真ん中の受光部１０２に対応する回折手段は、第２の回折手段１０３ｂである。そして、右端の受光部１０２に対応する回折手段は存在しない。
　なお、図７に示す例は、第１の実施形態の構成を基本とした構成となっているが、第２の実施形態の構成を基本として、上述した特徴を有する本実施形態の光センサ１００を構成することもできる。
　このような本実施形態によれば、対応する回折手段が存在しない受光部１０２で検出したデータを用いて、対応する回折手段が存在する受光部１０２で検出したデータを補正することができる。
　対応する回折手段が存在する受光部１０２で検出したデータは、回折手段で波長に応じた効率や角度で回折された後、受光部１０２に入射した光によるものである。受光部１０２で検出したデータは、温度や光路長の変化等に起因して変化するが、回折手段にも起因して変化しうる。このため、対応する回折手段が存在する受光部１０２で検出したデータが変化した場合、温度や光路長の変化等に起因して変化したのか、それとも、回折手段に起因して変化したのか特定できない。
　本実施形態の光センサ１００は、対応する回折手段が存在しない受光部１０２が存在するので、この受光部１０２で検出したデータを参照して、対応する回折手段が存在する受光部１０２で検出したデータの変化が、温度や光路長の変化等に起因して変化したものか、それとも、回折手段に起因して変化したものかを特定することができる。そして、対応する回折手段が存在する受光部１０２で検出したデータの変化が温度や光路長の変化等に起因して変化である場合は、受光部１０２の温度依存性や、光源と受光部１０２との間の光路長依存性を適切に補正することができる。
＜第４の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は、図１において受光部１０２の上にフィルタ１０５（不図示）を配置したものとなる。平面図は、図３において受光部１０２の上にフィルタ１０５（不図示）を配置したものとなる。図８は、本実施形態の光センサ１００のｘｚ断面図である。当該断面図は、図３において受光部１０２の上にフィルタ１０５（不図示）を配置したものにおける２－２´の断面図である。図８に示すように、受光部１０２の上には特定の波長の光以外を遮断するフィルタ１０５が配置される。フィルタ１０５は、例えば、誘電体多層膜で形成されたダイクロイックフィルタである。
　波長ａ（第１の波長）の光を回折する第１の回折手段１０３ａに対応する受光部１０２の上には、波長ａ（第１の波長）の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するフィルタ１０５が配置される。波長ｂ（第２の波長）の光を回折する第２の回折手段１０３ｂに対応する受光部１０２の上には、波長ｂ（第２の波長）の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するフィルタ１０５が配置される。波長ｃ（第３の波長）の光を回折する第３の回折手段１０３ｃに対応する受光部１０２の上には、波長ｃ（第３の波長）の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するフィルタ１０５が配置される。
　本実施形態の光センサ１００によれば、フィルタ１０５により所望の波長以外の光を遮断することで、ノイズを減ずることができる。
　なお、図８に示す例は、第１の実施形態の構成を基本とした構成となっているが、第２及び第３の実施形態の構成を基本として、上述した特徴を有する本実施形態の光センサ１００を構成することもできる。このようにしても、上述した作用効果を実現することができる。
＜第５の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は図１で示される。平面図は、図３において、第２の回折手段１０３ｂの位置を第１の回折手段１０３ａの側にずらし、第１の回折手段１０３ａと第２の回折手段１０３ｂとがほぼ完全に重なるようにしたものとなる。図９は、本実施形態の光センサ１００のｘｚ断面図である。当該断面図は、図３において、第２の回折手段１０３ｂの位置を第１の回折手段１０３ａの側にずらし、第１の回折手段１０３ａと第２の回折手段１０３ｂとが完全に重なるようにしたものにおける２－２´の断面図である。
　本実施形態の光センサ１００によれば、第１の入射光１０４ａ、及び、第２の入射光１０４ｂは、同一の受光部１０２に集光される。第１の入射光５０４ａ、及び、第２の入射光５０４ｂを同一の受光部５０２へ集光することで、例えば、特定の波長の光のみを測定するのではなく、広い波長範囲の光を測定する際に、受光部の数を増やさずに、受光部への受光量を上げて、感度を上げることができる。
　なお、図９に示す例は、第１の実施形態の構成を基本とした構成となっているが、第２乃至第４の実施形態の構成を基本として、上述した特徴を有する本実施形態の光センサ１００を構成することもできる。このようにしても、上述した作用効果を実現することができる。
＜第６の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は、図１において受光部１０２の上にフィルタ１０５（不図示）を配置するとともに、フィルタ１０５と回折格子層１０３の間にレンズ１０６ａ乃至１０６ｃ（不図示）を配置したものとなる。平面図は、図３において受光部１０２の上にフィルタ１０５（不図示）を配置するとともに、フィルタ１０５と回折格子層１０３の間にレンズ１０６ａ乃至１０６ｃ（不図示）を配置したものとなる。図１０は、本実施形態の光センサ１００のｘｚ断面図である。当該断面図は、図３において受光部１０２の上にフィルタ１０５（不図示）を配置するとともに、フィルタ１０５と回折格子層１０３の間にレンズ１０６ａ乃至１０６ｃ（不図示）を配置したものにおける２－２´の断面図である。
　図１０に示すように、受光部１０２の上には特定の波長の光以外を遮断するフィルタ１０５が配置される。フィルタ１０５は、例えば、誘電体多層膜で形成されたダイクロイックフィルタである。また、受光部１０２と回折格子層１０３（回折手段）の間には、入射光を集光する光学系（レンズ１０６ａ乃至１０６ｃ）が配置される。レンズ１０６ａ乃至１０６ｃの材料は、例えば、入射光の波長が可視領域の場合は、ＢＫ－７などの光学ガラスや、アクリルなどの樹脂である。レンズ１０６ａ乃至１０６ｃの材料は、例えば、入射光の波長が赤外領域の場合は、Ｓｉ、高密度ポリエチレン、ゲルマニウムである。レンズ１０６ａ乃至１０６ｃは、各受光部１０２に対応して配置される。
　レンズ１０６ａは、入射光１０４ａのうち、第１の回折手段１０３ａで回折されずに透過した光を、第１の回折手段１０３ａに対応する受光部１０２の上に配置されたフィルタ１０５へ集光する。フィルタ１０５へ集光された光は、フィルタ１０５を透過し、受光部１０２へ入射する。
　レンズ１０６ｂは、入射光１０４ｂのうち、第２の回折手段１０３ｂで回折されずに透過した光を、第２の回折手段１０３ｂに対応する受光部１０２の上に配置されたフィルタ１０５へ集光する。フィルタ１０５へ集光された光は、フィルタ１０５を透過し、受光部１０２へ入射する。
　レンズ１０６ｃは、入射光１０４ｃのうち、第３の回折手段１０３ｃで回折されずに透過した光を、第３の回折手段１０３ａに対応する受光部１０２の上に配置されたフィルタ１０５へ集光する。フィルタ１０５へ集光された光は、フィルタ１０５を透過し、受光部１０２へ入射する。
　本実施形態によれば、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃで回折されずに透過した成分を、レンズ１０６ａ乃至１０６ｃによって受光部１０２へ集光することで、受光部１０２への受光量を上げて、感度を上げることができる。
　本実施形態の変形例として、レンズ１０６ａ乃至１０６ｃに加えて、又は代えて、回折格子層１０３を挟んで基板１０１及び受光部１０２と反対側に（図１０中、第３の回折格子層１０３－３より上方に）、入射光を集光する光学系（レンズ）を備えることができる。光学系は、各受光部１０２に対応して設けられてもよい。このようにすれば、受光部１０２への集光効率をさらに向上させることができる。
　また、他の変形例として、レンズ１０６ａ乃至１０６ｃに加えて、又は代えて、回折格子層１０３を挟んで基板１０１及び受光部１０２と反対側に（図１０中、第３の回折格子層１０３－３より上方に）、入射光を平行化する光学系（レンズ）を備えることができる。ホログラム（回折手段）が平行光で作成されている場合、当該ホログラムにおいては、作成光と同じ平行光の回折効率が良好となる。入射光を平行化する光学系（レンズ）を備えた場合、平行光を効率的にホログラム（回折手段）に入射させ、効率的にホログラム（回折手段）で回折させることが可能となる。
　なお、図１０に示す例は、第１の実施形態の構成を基本とした構成となっているが、第２乃至第５の実施形態の構成を基本として、上述した特徴を有する本実施形態の光センサ１００を構成することもできる。このようにしても、上述した作用効果を実現することができる。
＜第７の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は図１で示される。図１１は、図１に示す光センサ１００のｘｙ平面図であり、回折格子層１０３に形成されている第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃを示している。第１乃至第６の実施形態と比べると、第１乃至第６の実施形態では、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃの数が互いに一致していたが、本実施形態では、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃの数が互いに一致していない点で異なる。
　図１１に示す例の場合、第１の回折手段１０３ａは２つ、第２の回折手段１０３ｂは３つ、第３の回折手段１０３ｃは４つである。
　ここで、波長ａ（第１の波長）の光を回折する第１の回折手段１０３ａに対応する受光部１０２ａの波長ａ（第１の波長）の光に対する感度をＣａ、波長ｂ（第２の波長）の光を回折する第２の回折手段１０３ｂに対応する受光部１０２ｂの波長ｂ（第２の波長）の光に対する感度をＣｂ、波長ｃ（第３の波長）の光を回折する第３の回折手段１０３ｃに対応する受光部１０２ｃの波長ｃ（第３の波長）の光に対する感度をＣｃとする。
　本実施形態では、Ｃａ＞Ｃｂ＞Ｃｃの関係が成り立つ。かかる場合、図１１に示すように、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃの数の関係は、第１の回折手段１０３ａ＜第２の回折手段１０３ｂ＜第３の回折手段１０３ｃとなる。
　本実施形態においては、複数の受光部１０２は、互いに異なる波長の光を検出対象とした受光部１０２ａ乃至１０２ｃを含み、検出対象の光の波長に応じて複数のグループに分かれている。すなわち、波長ａ（第１の波長）の光を検出対象とする受光部１０２ａのグループと、波長ｂ（第２の波長）の光を検出対象とする受光部１０２ｂのグループと、波長ｃ（第３の波長）の光を検出対象とする受光部１０２ｃのグループとに分かれている。そして、検出対象の波長の光に対する感度が低い受光部１０２のグループほど、受光部１０２に対応する回折手段を多く備えている。
　このような本実施形態によれば、検出対象の波長の光に対する受光部１０２の感度が高い程、その受光部１０２に対応する回折手段の数を少なくし、検出対象の波長の光に対する受光部１０２の感度が低い程、その受光部１０２に対応する回折手段の数を多くすることで、感度の低い波長の光に対して取込光量を増やすことができる。結果、感度を上げることができる。
　なお、本実施形態の光センサ１００は、第１乃至第６の実施形態の構成を基本として構成することができる。
＜第８の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は図１で示される。図１２は、図１に示す光センサ１００のｘｙ平面図であり、回折格子層１０３に形成されている回折手段を示している。第１乃至第７の実施形態と比べると、第１乃至第３の回折手段１０３ａ乃至１０３ｃの並び方が異なる。
　ここで、波長ａ（第１の波長）の光を回折する第１の回折手段１０３ａに対応する受光部１０２ａの波長ａ（第１の波長）の光に対する感度をＣａ、波長ｂ（第２の波長）の光を回折する第２の回折手段１０３ｂに対応する受光部１０２ｂの波長ｂ（第２の波長）の光に対する感度をＣｂ、波長ｃ（第３の波長）の光を回折する第３の回折手段１０３ｃに対応する受光部１０２ｃの波長ｃ（第３の波長）の光に対する感度をＣｃとする。本実施形態では、Ｃａ＞Ｃｂ＞Ｃｃの関係が成り立つ。
　本実施形態においては、複数の受光部１０２は、互いに異なる波長の光を検出対象とした受光部１０２ａ乃至１０２ｃを含み、検出対象の光の波長に応じて複数のグループに分かれている。すなわち、波長ａ（第１の波長）の光を検出対象とする受光部１０２ａのグループと、波長ｂ（第２の波長）の光を検出対象とする受光部１０２ｂのグループと、波長ｃ（第３の波長）の光を検出対象とする受光部１０２ｃのグループとに分かれている。そして、検出対象の波長の光に対する感度が低い受光部１０２のグループほど、受光部１０２に対応する回折手段同士の、基板１０１の厚み方向に垂直な面内方向における中心間距離の総和が大きくなるように配列されている。
　中心間距離の総和は、各グループに含まれる複数の受光部１０２で取りうる全てのペアを生成し、ペアごとに、当該ペアに含まれる受光部１０２に対応する回折手段の中心間距離を算出し、それを合計することで求められる。
　ここで、図１２における第１の回折手段１０３ａの中心間距離の総和をＤａ、第２の回折手段１０３ｂの中心間距離の総和をＤｂ、第３の回折手段８０３ｃの中心間距離の総和をＤｃとすると、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃは式１、２、３で与えられる。なお、ｘ方向及びｙ方向に隣接する回折手段同士の中心間距離はｄとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（１）、（２）、（３）から、Ｄａ＜Ｄｂ＜Ｄｃである。すなわち、検出対象の波長の光に対する感度が低い受光部１０２のグループほど、受光部１０２に対応する回折手段同士の、基板１０１の厚み方向に垂直な面内方向における中心間距離の総和が大きくなるように配列されている。
　以上のように、受光部１０２の検出対象の波長における感度が低いほど、対応する回折手段の中心間距離を長くすることで、同じ波長の光を回折する回折手段の重なる面積が減る。したがって、感度の低い波長の光を取り込む量が増えるので、受光部１０２へ回折して集光する光量が増え、感度の低い波長の光に対する感度を上げることができる。
　なお、本実施形態の光センサ１００は、第１乃至第７の実施形態の構成を基本として構成することができる。
＜第９の実施形態＞
　本実施形態の光センサ１００の斜視図は図１で示される。本実施形態の光センサ１００の平面図は、図３で示される。図１３は、本実施形態の光センサ１００のｘｚ断面図である。当該断面図は、図３の２－２´の断面図である。
　図１３に示すように、本実施形態の回折手段の少なくとも一部は、凹凸部で構成される。すなわち、凹凸部で干渉縞を生成する。図１３に示す例の場合、凹凸部により同心円状の干渉縞を生成している。回折させたい波長に応じて凹凸のピッチを変えることで、所望の波長を回折する回折手段を実現できる。凹凸の高さは、回折させたい波長の１／４以上が望ましい。
　なお、図１３では、第１乃至第３の回折格子層１０３－１乃至１０３－３いずれの層の回折手段も凹凸部となっているが、少なくとも一部の回折格子層の回折手段をホログラムで構成することができる。また、同一の回折格子層内に、凹凸部で構成された回折手段と、ホログラムで構成された回折手段が混在していてもよい。
　本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を実現することができる。なお、図１３に示す例は、第１の実施形態の構成を基本とした構成となっているが、第３乃至第８の実施形態の構成を基本として、上述した特徴を有する本実施形態の光センサ１００を構成することもできる。このようにしても、上述した作用効果を実現することができる。
　以下、参考形態の例を付記する。
１．　基板と、
　前記基板上に設けられ、光を検出する複数の受光部と、
　前記基板及び前記受光部上に設けられ、対応する波長の光を回折して前記受光部のそれぞれに集光する２つ以上の回折手段を有する回折格子層と、を備え、
　前記回折手段の少なくとも２つは、第１の前記回折格子層に形成されたホログラムで構成されており、
　前記第１の回折格子層に形成された複数の前記ホログラムの少なくとも一部は、隣接する他の前記ホログラムと少なくとも一部分が重なり合っているセンサユニット。
２．　１に記載のセンサユニットにおいて、
　前記回折手段の少なくとも１つは、前記第１の回折格子層の上に設けられた第２の前記回折格子層に形成されており、
　前記第１の回折格子層に形成された複数の前記回折手段の少なくとも一部は、平面視で、前記第２の回折格子層に形成された前記回折手段と少なくとも一部分が重なり合っているセンサユニット。
３．　１又は２に記載のセンサユニットにおいて、
　前記回折手段の少なくとも１つは、ホログラム、又は、凹凸部で構成されているセンサユニット。
４．　１から３のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　前記ホログラムは、入射光の強度分布を屈折率分布として記録する材料で形成されているセンサユニット。
５．　１から４のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　複数の前記受光部は、互いに異なる波長の光を検出対象とした前記受光部を含み、検出対象の光の波長に応じて複数のグループに分かれており、
　検出対象の波長の光に対する感度が低い前記受光部の前記グループほど、前記受光部に対応する前記回折手段を多く備えているセンサユニット。
６．　１から５のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　複数の前記受光部は、互いに異なる波長の光を検出対象とした前記受光部を含み、検出対象の光の波長に応じて複数のグループに分かれており、
　検出対象の波長の光に対する感度が低い前記受光部の前記グループほど、前記受光部に対応する前記回折手段同士の、前記基板の厚み方向に垂直な面内方向における中心間距離の総和が大きくなるように配列されているセンサユニット。
７．　１から６のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　前記回折格子層を挟んで前記基板及び前記受光部と反対側に、入射光を集光する光学系を備えるセンサユニット。
８．　１から７のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　前記受光部上に、特定の波長の光以外を遮断するフィルタを備えるセンサユニット。
９．　１から８のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　前記回折手段と前記受光部との間に、入射光を集光する光学系を備えるセンサユニット。
１０．　１から９のいずれかに記載のセンサユニットにおいて、
　前記受光部が、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス材料で構成されるセンサユニット。
　この出願は、２０１３年９月１２日に出願された日本出願特願２０１３－１８９４６２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に設けられ、光を検出する複数の受光部と、
    　前記基板及び前記受光部上に設けられ、対応する波長の光を回折して前記受光部のそれぞれに集光する２つ以上の回折手段を有する回折格子層と、を備え、
    　前記回折手段の少なくとも２つは、第１の前記回折格子層に形成されたホログラムで構成されており、
    　前記第１の回折格子層に形成された複数の前記ホログラムの少なくとも一部は、隣接する他の前記ホログラムと少なくとも一部分が重なり合っているセンサユニット。
  2. 　請求項１に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記回折手段の少なくとも１つは、前記第１の回折格子層の上に設けられた第２の前記回折格子層に形成されており、
    　前記第１の回折格子層に形成された複数の前記回折手段の少なくとも一部は、平面視で、前記第２の回折格子層に形成された前記回折手段と少なくとも一部分が重なり合っているセンサユニット。
  3. 　請求項１又は２に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記回折手段の少なくとも１つは、ホログラム、又は、凹凸部で構成されているセンサユニット。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記ホログラムは、入射光の強度分布を屈折率分布として記録する材料で形成されているセンサユニット。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　複数の前記受光部は、互いに異なる波長の光を検出対象とした前記受光部を含み、検出対象の光の波長に応じて複数のグループに分かれており、
    　検出対象の波長の光に対する感度が低い前記受光部の前記グループほど、前記受光部に対応する前記回折手段を多く備えているセンサユニット。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　複数の前記受光部は、互いに異なる波長の光を検出対象とした前記受光部を含み、検出対象の光の波長に応じて複数のグループに分かれており、
    　検出対象の波長の光に対する感度が低い前記受光部の前記グループほど、前記受光部に対応する前記回折手段同士の、前記基板の厚み方向に垂直な面内方向における中心間距離の総和が大きくなるように配列されているセンサユニット。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記回折格子層を挟んで前記基板及び前記受光部と反対側に、入射光を集光する光学系を備えるセンサユニット。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記受光部上に、特定の波長の光以外を遮断するフィルタを備えるセンサユニット。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記回折手段と前記受光部との間に、入射光を集光する光学系を備えるセンサユニット。
  10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載のセンサユニットにおいて、
    　前記受光部が、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス材料で構成されるセンサユニット。
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