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公開番号2025071731
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-08
出願番号2023182159
出願日2023-10-23
発明の名称光学フィルタアレイ、多波長センサ及び2色温度計測装置
出願人地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
代理人弁理士法人ドライト国際特許事務所
主分類G02B 5/26 20060101AFI20250428BHJP(光学)
要約【課題】透過波長の自由度が高い光学フィルタアレイ、多波長センサ及び2色温度計測装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光学フィルタアレイ12は、第1波長の光を透過する複数の第1バンドパスフィルタF1と第2波長の光を透過する第2バンドパスフィルタF2とを有し、第1バンドパスフィルタF1と第2バンドパスフィルタF2とがモザイク状に配列されている。第1バンドパスフィルタF1及び第2バンドパスフィルタF2は、相対的に屈折率が高い高屈折膜と屈折率が低い低屈折膜とを交互に積層した多層膜で構成された干渉フィルタである。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
第１波長の光と、前記第１波長と異なる第２波長の光とを透過する材料で形成された基板と、
前記基板の一方の基板面上に設けられ、前記第１波長の光を透過する複数の第１バンドパスフィルタと、
前記一方の基板面上に設けられ、前記第２波長の光を透過する複数の第２バンドパスフィルタと、
を備え、
前記第１バンドパスフィルタは、
相対的に屈折率が高い第１高屈折率材料と、相対的に屈折率が低い第１低屈折率材料とを交互に積層した多層膜からなり、
前記第２バンドパスフィルタは、
相対的に屈折率が高い第２高屈折率材料と、相対的に屈折率が低い第２低屈折率材料とを交互に積層した多層膜からなり、
前記第１バンドパスフィルタと前記第２バンドパスフィルタとが所定のパターンで一次元または二次元に配列されている、光学フィルタアレイ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１バンドパスフィルタと前記第２バンドパスフィルタとの境界の表面には、ブラックマトリクスが設けられている、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項３】
前記第１バンドパスフィルタの周縁部には、当該第１バンドパスフィルタに隣接する前記第２バンドパスフィルタの周縁部が重ねて設けられ、
前記第２バンドパスフィルタは、前記第２バンドパスフィルタの周縁部を覆うようにブラックマトリクスが設けられている、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項４】
互いに隣接する前記第１バンドパスフィルタと前記第２バンドパスフィルタとの間に溝部が形成され、
前記溝部には、前記溝部の内面を覆うようにブラックマトリクスが設けられている、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項５】
前記第１波長及び前記第２波長は、１．１μｍ以上であり、
前記第１高屈折率材料、前記第１低屈折率材料、前記第２高屈折率材料及び前記第２低屈折率材料のそれぞれは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉ
３
Ｎ
４
、ＳｉＯ
２
、ＴｉＯ
２
、Ｙ
２
Ｏ
３
、ＨｆＯ
２
、ＺｒＯ、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＭｇＦ
２
、ＣａＦのいずれかである、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項６】
前記第１波長及び前記第２波長は、可視光域内または１．１μｍ未満の近赤外線域内の波長であり、
前記第１高屈折率材料、前記第１低屈折率材料、前記第２高屈折率材料及び前記第２低屈折率材料のそれぞれは、ＳｉＯ
２
、ＴｉＯ
２
、Ｙ
２
Ｏ
３
、ＨｆＯ
２
、ＺｒＯ、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＭｇＦ
２
、ＣａＦのいずれかである、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項７】
前記第１波長及び前記第２波長は、１２００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長範囲内に設定されている、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項８】
前記基板の他方の基板面上には、反射防止膜が設けられている、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項９】
前記第１バンドパスフィルタと前記第２バンドパスフィルタとがモザイク状に配列されている、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
【請求項１０】
イメージセンサから得られる前記第１波長の放射輝度情報と前記第２波長の放射輝度情報とに基づいて対象物の温度情報を得る２色温度計測装置に用いられ、前記第１バンドパスフィルタ及び前記第２バンドパスフィルタを透過させた光を、前記イメージセンサに受光させる、請求項１に記載の光学フィルタアレイ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタアレイ、多波長センサ及び２色温度計測装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
２色法により物体の温度分布を取得する２色温度計測装置が知られている。２色温度計測装置では、少なくとも異なる二つの波長についての放射輝度に基づく画像をそれぞれ取得する。２色温度計測装置では、取得した各画像の対応する画素同士の放射輝度比を温度に換算して、各画素が温度を示すサーモグラフィを生成する。
【０００３】
２色温度計測装置には、２センサ式のものと、単板式のものとがある（例えば、特許文献１を参照）。例えば２センサ式の２色温度計測装置では、入射光をビームスプリッタで２分割して、異なる波長を透過するバンドパスフィルタが前面に配された２つのイメージセンサに結像させる。一方、単板式の２色温度計測装置では、多波長センサとして、１つのイメージセンサの前面に、異なる波長を透過するフィルタをモザイク状に配列した光学フィルタを配している。例えば光学フィルタアレイとして、通常のカラーカメラに用いるイメージセンサの各画素にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のいずれか１色の光を透過するカラーフィルタを配置したものを用いている。このような単板式の２色温度計測装置では、１色の光を受光する１つの画素について、当該画素の周辺の他の色の光を受光する画素からの信号に基づいて、他の２色の画素の光の放射輝度を補間して３色あるいは２色の放射輝度の比を取得している。上記カラーフィルタは、着色のための顔料を感光性樹脂に含有させたカラーレジストをガラス上に塗布してパターニングすることで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００１－２７２２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなカラーフィルタは、単に着色顔料によって色を調整したカラーレジストで透過波長が設定されていることから、透過波長を設定できる範囲も限定されており、自由度が低いという問題があった。また、光学フィルタアレイを用いて多波長センシングを行う多波長センサでも、上記のようなカラーフィルタを光学フィルタアレイに用いると、同様に、透過波長を設定できる範囲が限定されてしまい、自由度が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、透過波長の自由度が高い光学フィルタアレイ、多波長センサ及び２色温度計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学フィルタアレイは、第１波長の光と、第１波長と異なる第２波長の光とを透過する材料で形成された基板と、基板の一方の基板面上に設けられ、第１波長の光を透過する複数の第１バンドパスフィルタと、一方の基板面上に設けられ、第２波長の光を透過する複数の第２バンドパスフィルタと、を備え、第１バンドパスフィルタは、相対的に屈折率が高い第１高屈折率材料と、相対的に屈折率が低い第１低屈折率材料とを交互に積層した多層膜からなり、第２バンドパスフィルタは、相対的に屈折率が高い第２高屈折率材料と、相対的に屈折率が低い第２低屈折率材料とを交互に積層した多層膜からなり、第１バンドパスフィルタと第２バンドパスフィルタとが所定のパターンで一次元または二次元に配列されている光学フィルタアレイ。
ものである。
【０００８】
本発明の多波長センサは、上記光学フィルタアレイと、第１バンドパスフィルタ及び第２バンドパスフィルタの各々に対応して設けられた複数の受光素子を有するイメージセンサとを備えるものである。
【０００９】
本発明の２色温度計測装置は、上記光学フィルタアレイと、第１バンドパスフィルタ及び第２バンドパスフィルタの各々に対応して設けられた複数の受光素子を有し、第１波長及び第２波長の光の対象物の像を放射輝度情報としてそれぞれ取得するイメージセンサと、イメージセンサから得られる第１波長の放射輝度情報と第２波長の放射輝度情報とに基づいて対象物の温度情報を得る処理部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１波長の光を透過する第１バンドパスフィルタを第１高屈折率材料と第１低屈折材料を交互に積層した多層膜とし、第２波長の光を透過する第２バンドパスフィルタを第２高屈折率材料と第２低屈折材料とを交互に積層した多層膜として、基板面上に設けている。これにより、各多層膜を構成する各膜の厚みを変えたり、第１高屈折率材料、第１低屈折材料、第２高屈折率材料及び第２低屈折材料の屈折率を変えたりすることにより、光学フィルタアレイの透過波長である第１波長及び第２波長を広い範囲で設定でき自由度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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