JP2006066596A - Imaging element, manufacturing method for colored microlens array, and image photographing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロレンズを有する撮像素子、着色マイクロレンズからなる着色マイクロレンズアレイの製造方法、および被写体光を受光して画像信号を生成する画像撮影装置に関する。 The present invention relates to an imaging device having a microlens, a manufacturing method of a colored microlens array including colored microlenses, and an image photographing apparatus that receives an object light and generates an image signal.
近年、デジタルカメラを中心とする画像撮影装置や、このような画像撮影装置を構成する様々な素子に関する技術が急速に発展してきている。こうした画像撮影装置の多くは、CCDをはじめとする撮像素子を備えており、これらの撮像素子の性能が撮影した画像の画質を左右する一つの要素となる。こうした撮像素子では、被写体光が入力される撮像素子の入力面上に、特定の色光だけを透過させるカラーフィルタを有する受光素子を、色光の種類に応じた所定のパターンで二次元的に配置することにより、被写体の画像情報を取り込んでいる。しかしカラーフィルタを備えると、カラーフィルタが設けられているカラーフィルタ層の厚みの分だけ光路長が長くなり、その結果撮影した画像の画質が低下することが知られている。従って撮影した画像の画質を低下させないためには、撮像素子の構成要素のいずれかにカラーフィルタの機能を兼ねさせることにより、カラーフィルタを必要としない構成をとることが考えられる。 2. Description of the Related Art In recent years, technologies relating to image capturing apparatuses centering on digital cameras and various elements constituting such image capturing apparatuses have been rapidly developed. Many of such image capturing apparatuses include an image sensor such as a CCD, and the performance of these image sensors is one element that affects the image quality of a captured image. In such an image sensor, a light receiving element having a color filter that transmits only specific color light is two-dimensionally arranged in a predetermined pattern according to the type of color light on the input surface of the image sensor to which subject light is input. Thus, the image information of the subject is taken in. However, it is known that when a color filter is provided, the optical path length is increased by the thickness of the color filter layer provided with the color filter, and as a result, the image quality of the photographed image is lowered. Therefore, in order not to deteriorate the image quality of the photographed image, it is conceivable to adopt a configuration that does not require a color filter by causing any of the components of the image sensor to function as a color filter.
撮像素子や画像撮影装置の分野とは異なる分野であるが、液晶画像表示装置の分野においてマイクロレンズを有色材料によって構成し、カラーフィルタの機能を持たせることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載の有色マイクロレンズアレイの形成方法では、ガラスエッチングによってマイクロレンズの形状の鋳型となる凹部を作り、その凹部に着色したマイクロレンズ材料を充填して熱処理を施すか、あるいはマイクロレンズ材料を塗布して紫外線照射することによって、有色マイクロレンズアレイが形成される。
しかしながら、特許文献1記載のカラーフィルタの機能を持たせた有色マイクロレンズは、ディスプレイなどの液晶画像表示装置に対して提案されたものであり、この技術が撮像素子や画像撮影装置のようなより精密であり、同時に高感度であることが要求される素子にそのまま適用できるかどうかは明らかではない。また、特許文献1記載の有色マイクロレンズアレイの形成方法では、ガラスエッチングによってマイクロレンズの形状の鋳型を用意する必要があるため作業工程が複雑でコストが高くなり、生産性が良くない。
However, the colored microlens having the function of the color filter described in
本発明は、上記事情に鑑み、画質の低下を抑えた撮像素子、画像形成装置、および着色マイクロレンズアレイの生産性の高い製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an image pickup device, an image forming apparatus, and a colored microlens array with a high productivity that suppress deterioration in image quality.
上記目的を達成するための本発明の撮像素子は、
二次元的に配列された複数の受光素子からなる受光素子アレイと、
複数の色光のうちいずれか1色の色光のみを透過して上記受光素子上に導く着色マイクロレンズであって異なる複数色の色光それぞれを透過させる複数の着色マイクロレンズが上記受光素子に対応づけられて上記受光素子アレイ前面に分散配置されてなる着色マイクロレンズアレイと、
上記着色マイクロレンズアレイで透過した被写体光を上記受光素子アレイで受光することにより得られたカラー画像信号を出力する読出回路とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image sensor of the present invention comprises:
A light receiving element array comprising a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally;
A plurality of colored microlenses that transmit only one color light of a plurality of color lights and guide the light onto the light receiving element, and transmit a plurality of different color light beams, are associated with the light receiving element. A colored microlens array distributed on the front surface of the light receiving element array;
And a readout circuit that outputs a color image signal obtained by receiving the subject light transmitted through the colored microlens array with the light receiving element array.
本発明の撮像素子は、着色マイクロレンズアレイを備えることによりカラーフィルタを用いることなく、着色マイクロレンズによって集光された被写体光を受光してカラー画像信号として出力することができる。このため、従来の撮像素子と比べてカラーフィルタが備えられているカラーフィルタ層の厚みの分だけ光路長を短くでき、カラーフィルタの存在に伴う画質の低下を抑えることができる。また、カラーフィルタの製造および設置の工程が削減され、撮像素子の製造工程を短縮できる。 The image pickup device of the present invention includes a colored microlens array, and can receive subject light collected by the colored microlens and output it as a color image signal without using a color filter. For this reason, the optical path length can be shortened by an amount corresponding to the thickness of the color filter layer provided with the color filter as compared with the conventional imaging device, and the deterioration of the image quality due to the presence of the color filter can be suppressed. In addition, the process of manufacturing and installing the color filter is reduced, and the manufacturing process of the image sensor can be shortened.
また、本発明の撮像素子は、上記着色マイクロレンズが、有機顔料を組成成分として含む着色マイクロレンズであってもよい。 In the imaging device of the present invention, the colored microlens may be a colored microlens including an organic pigment as a composition component.
着色材料としては、顔料あるいは染料を用いることができるが、耐久性、吸収波形の観点から有機顔料が好ましい。 As the coloring material, a pigment or a dye can be used, but an organic pigment is preferable from the viewpoint of durability and an absorption waveform.
また、本発明の撮像素子は、上記着色マイクロレンズアレイは、赤、緑、青の各色光をそれぞれ透過させる複数の着色マイクロレンズが分散配置されたものであってもよい。 In the imaging device of the present invention, the colored microlens array may be a dispersion of a plurality of colored microlenses that respectively transmit red, green, and blue light.
赤、緑、青の各色光に対応した着色マイクロレンズを備えることにより、被写体の持つすべての色彩情報を、カラーフィルタを用いることなくカラー画像信号として出力することができる撮像素子が実現できる。 By providing a colored microlens corresponding to each color light of red, green, and blue, it is possible to realize an imaging device that can output all color information of a subject as a color image signal without using a color filter.
上記目的を達成するための本発明の撮像素子の製造方法は、
二次元的に配列された複数の受光素子からなる受光素子アレイ前面に分散配置された、
複数の色光のうちいずれか1色の色光のみを透過して上記受光素子上に導く着色マイクロレンズであって異なる複数色の色光それぞれを透過させる複数の着色マイクロレンズからなる着色マイクロレンズアレイの製造方法において、
上記複数の色光のうちのいずれか1色の色光のみを透過させる着色シートを該複数の色光それぞれについて用意しておき、
上記受光素子アレイ前面に、マイクロレンズを形成するためのマイクロレンズ材料からなるレンズ形成層を形成し、
上記レンズ形成層のうちの、上記受光素子それぞれに対応した領域のみを残すことによりマイクロレンズとして形成される複数の凸部が配列された凸部アレイを形成し、
上記凸部アレイ上に上記複数の色光のうちいずれか1色の色光を透過させる着色シートを布設して該着色シートの着色層を該着色シートの色に対応する凸部に転写する工程を複数色の着色シートにわたって繰り返し、
各凸部に各着色層が転写された状態の凸部アレイに熱処理を施すことにより上記着色マイクロレンズアレイを形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing an image pickup device of the present invention includes:
Dispersed and arranged on the front surface of a light receiving element array composed of a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally,
Production of a colored microlens array comprising a plurality of colored microlenses that transmit only one color light of a plurality of color lights and guide it onto the light receiving element, and transmit each of the different color lights. In the method
A colored sheet that transmits only one color light of the plurality of color lights is prepared for each of the plurality of color lights,
A lens forming layer made of a microlens material for forming a microlens is formed on the front surface of the light receiving element array,
Forming a convex array in which a plurality of convex portions formed as microlenses are arranged by leaving only the region corresponding to each of the light receiving elements in the lens forming layer,
A plurality of steps of laying a colored sheet that transmits any one of the plurality of color lights on the convex array and transferring the colored layer of the colored sheet to the convex corresponding to the color of the colored sheet Repeated over colored sheets of color,
The colored microlens array is formed by performing heat treatment on the convex array in a state where the colored layers are transferred to the convex sections.
本発明の着色マイクロレンズアレイの製造方法は、大量生産が容易な着色シートを用いてマイクロレンズの着色を行うために生産性が良く、かつコストを抑えることができる。さらに、マイクロレンズの着色を行うためのマイクロレンズ形状の鋳型を用意する必要がなく、着色シートの転写によって簡単に着色作業が行われるため、本発明の着色マイクロレンズアレイの製造方法は、作業効率が良い。 The manufacturing method of the colored microlens array of the present invention is good in productivity because the coloring of the microlens is performed using a colored sheet that can be easily mass-produced, and the cost can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to prepare a microlens-shaped mold for coloring the microlens, and the coloring operation is easily performed by transferring the coloring sheet, the manufacturing method of the colored microlens array according to the present invention is efficient. Is good.
上記目的を達成するための本発明の画像撮影装置は、被写体光を受光して画像信号を生成する画像撮影装置において、
二次元的に配列された複数の受光素子からなる受光素子アレイと、
複数の色光のうちいずれか1色の色光のみを透過して上記受光素子上に導く着色マイクロレンズであって異なる複数色の色光それぞれを透過させる複数の着色マイクロレンズが上記受光素子に対応づけられて上記受光素子アレイ前面に分散配置されてなる着色マイクロレンズアレイと、
上記着色マイクロレンズアレイで受光した被写体光を上記受光素子アレイで受光することにより得られるカラー画像信号を出力する読出回路とを備えた撮像素子を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image photographing apparatus of the present invention is an image photographing apparatus that receives subject light and generates an image signal.
A light receiving element array comprising a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally;
A plurality of colored microlenses that transmit only one color light of a plurality of color lights and guide the light onto the light receiving element, and transmit a plurality of different color light beams, are associated with the light receiving element. A colored microlens array distributed on the front surface of the light receiving element array;
An image pickup device comprising: a readout circuit that outputs a color image signal obtained by receiving the subject light received by the colored microlens array by the light receiving device array.
本発明の画像撮影装置では、撮像素子にカラーフィルタの機能を有する着色マイクロレンズで構成された着色マイクロアレイを用いるため、カラーフィルタを経由することなくそのまま被写体光を受光してカラー画像信号を出力することができる。このため、従来の画像形成装置と比べてカラーフィルタが設けられているカラーフィルタ層の厚みの分だけ被写体光の光路長が短くなるため、カラーフィルタの存在に伴う画質の低下を抑制することができる。また、カラーフィルタの製造および設置の工程が削減され、画像撮影装置の製造工程を短縮できる。 In the image photographing apparatus of the present invention, since a colored microarray composed of colored microlenses having the function of a color filter is used for the image sensor, the subject light is received as it is without passing through the color filter and a color image signal is output. be able to. For this reason, the optical path length of the subject light is shortened by the thickness of the color filter layer provided with the color filter as compared with the conventional image forming apparatus, so that deterioration in image quality due to the presence of the color filter can be suppressed. it can. In addition, the process of manufacturing and installing the color filter is reduced, and the manufacturing process of the image capturing apparatus can be shortened.
本発明の撮像素子および画像撮影装置によれば、画質の低下を抑えることができる。また、本発明の着色マイクロレンズアレイの製造方法によれば、生産性を向上させることができる。 According to the imaging device and the image capturing device of the present invention, it is possible to suppress a decrease in image quality. Moreover, according to the manufacturing method of the colored microlens array of this invention, productivity can be improved.
[第一実施形態]
以下、本発明の撮像素子の一実施形態を第一実施形態として説明する。本実施形態の撮像素子は、固体撮像素子の一種であるCCDである。
[First embodiment]
Hereinafter, an embodiment of an image sensor according to the present invention will be described as a first embodiment. The image sensor of this embodiment is a CCD that is a kind of solid-state image sensor.
図1は、本実施形態のCCDの概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a CCD according to the present embodiment.
本実施形態のCCD1は、大きく分けて、点線で示す被写体光が入射すると各画素ごとに集光を行うマイクロレンズ層11と、集光した光を受光して電気信号に変換して出力するフォトダイオード層12の2つから構成されている。
The
フォトダイオード層12には、フォトダイオードが被写体光の入射方向と垂直な二次元面上に配列されることによって形成されるフォトダイオードアレイが備えている。さらにフォトダイオード層12には、各フォトダイオードとコンデンサなどの回路素子を介して電気的に連結され、フォトダイオードアレイで受光することによって得られたカラー画像信号を出力する読出回路が備えられている。
The
マイクロレンズ層11内では、赤、青、緑の各波長域の光のみをそれぞれ透過する3種類の着色マイクロレンズが、その種類に応じた所定のパターンで、個々のフォトダイオードに対応づけられてフォトダイオードアレイ前面に分散配置されており、着色マイクロレンズアレイを形成している。
In the
以下では、このCCD1の1画素の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of one pixel of the
図2は、本実施形態のCCDの1画素の構成を表す模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of one pixel of the CCD of this embodiment.
CCD1は、1画素に対応した1枚の着色マイクロレンズを有しており、本実施形態では、有機顔料をこの着色マイクロレンズの着色材料として用いる。着色材料の具体的な組成は後述の第二実施形態で説明するためここでは省略する。着色材料としては、顔料あるいは染料を用いることができるが、耐久性、吸収波形の観点から有機顔料が好ましい。以下では赤の波長域の光のみを透過する着色マイクロレンズ20aを例として説明する。
The
この着色マイクロレンズ20aによって集光された赤の波長域の光は、フォトダイオード23によって受光されて電気信号に変換され、コンデンサを含み電気信号を担う電荷を転送する、図2では模式的に示す転送回路21Aを通じて出力される。この転送回路21Aは、カラー画像信号を出力する、後述の読出回路の構成要素の一つである。フォトダイオード2および転送回路21Aは、シリコンを素材とする支持体24によって支えられており、その上に支持体表面を平らにするためのポリスチレン樹脂からなる平坦化膜22を介して着色マイクロレンズ20aが備えられている。
The light in the red wavelength region collected by the
以上では、赤の波長域の光のみを透過する着色マイクロレンズ20aを例として説明したが、青あるいは緑の波長域の光のみを透過する着色マイクロレンズに対応する画素の構成も、着色マイクロレンズの透過する光の波長域の違いを除いて赤の波長域の光のみを透過する着色マイクロレンズ20aの場合と同様の構成である。
In the above description, the
続いて、このような1画素の構成が連なることによって形成される、着色マイクロレンズアレイについて説明する。 Next, a colored microlens array formed by connecting such a single pixel configuration will be described.
図3は、着色マイクロレンズアレイの一部を含む模式図である。 FIG. 3 is a schematic view including a part of a colored microlens array.
この図では、着色マイクロレンズアレイを模式的に表すために、例として、赤(R)、緑(G)、青(B)にそれぞれ対応した、着色マイクロレンズ20a、着色マイクロレンズ20bおよび着色マイクロレンズ20cが示されている。これらは着色マイクロレンズの透過する光の波長域が異なる点を除けば、図2に示したCCD1の1画素の構成が3つ連なったものであり、図1に示すマイクロレンズ層11内において備えられている着色マイクロレンズアレイ全体の一部分を例として表したものである。以下では、図3において、図2の、CCD1の1画素の構成を表した図の図面上の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。
In this figure, in order to schematically represent the colored microlens array, as an example, the
着色マイクロレンズ20a、着色マイクロレンズ20bおよび着色マイクロレンズ20cの下には、平坦化膜22を介して、それぞれの着色マイクロレンズと一対一に対応しているフォトダイオード23がそれぞれ備えられている。これら3つのフォトダイオード23は、フォトダイオード層12内において備えられているフォトダイオードアレイ全体の一部分である。3つの着色マイクロレンズによって集光されたそれぞれ赤、緑、青の各波長域の光は、3つのフォトダイオード23によってそれぞれ受光されて電気信号に変換される。このようにしてフォトダイオードアレイ全体の全てのフォトダイオード23から送られた電気信号は、転送回路21Aによって伝えられ、さらに図3では3つの画素から離して模式的に示されている増幅器21Bによって増幅された後、被写体を表すカラー画像信号として出力される。
Under the
本実施形態のCCD1は、カラーフィルタを用いずに被写体のカラー画像信号を出力できるため、従来のCCDと比べてカラーフィルタが備えられているカラーフィルタ層の厚みの分だけ光路長を短くでき、カラーフィルタの存在に伴う画質の低下を抑えることができる。また、カラーフィルタの製造および設置の工程が削減され、CCDの製造工程を短縮できる。
[第二実施形態]
以下、本発明の本発明の着色マイクロレンズアレイの製造方法の一実施形態を第二実施形態として説明する。本実施形態では、第一実施形態で説明した図3に示す着色マイクロレンズアレイの一部分が形成される工程を例として説明することにより、本実施形態の着色マイクロレンズアレイの製造方法を説明する。
Since the
[Second Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the method for producing a colored microlens array of the present invention will be described as a second embodiment. In the present embodiment, the process for forming a part of the colored microlens array shown in FIG. 3 described in the first embodiment will be described as an example to describe the method for manufacturing the colored microlens array of the present embodiment.
まず、着色マイクロレンズを製造するための着色シートについて説明する。 First, a colored sheet for producing a colored microlens will be described.
図4は、着色シートを備えた転写用シートの構成を表す概略図である。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a transfer sheet including a colored sheet.
以下では、この転写用シートの構成方法を、赤の着色シート3aを備えた転写用シート30aを例にとって説明する。
In the following, the method for constructing the transfer sheet will be described by taking the
まず、厚さ40μmのポリエチレンテレフタレートフィルム支持体31の上に、40重量部の三井デュポンポリケミカル(株)製エチレンーエチルアクリレート樹脂EVAFLEX−EEAA709、40重量部の三井デュポンポリケミカル(株)製エチレン酢酸ビニル樹脂エバフレックス45X、400重量のトルエン、1重量部の大日本インキ(株)製フッ素系界面活性剤メガファックF177からなる塗布液を塗布、乾燥させ乾燥膜厚が20μmの熱可塑性樹脂層32を設ける。
First, on a polyethylene
次に熱可塑性樹脂層32上に30重量部の東洋紡績(株)製ポリエステル樹脂バイロン200、7.6重量部の日本化薬(株)製光重合製モノマーDPHA、0.1重量部の下記に示す構造式(1)で表される光重合開始剤A、300重量部のメチルエチルケトン、150重量部のメチルセロソルブアセテートからなる塗布液を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が2μmの感光層33を形成する。
Next, 30 parts by weight of Toyobo Co., Ltd. polyester resin Byron 200, 7.6 parts by weight of Nippon Kayaku Co., Ltd. photopolymerization monomer DPHA, 0.1 parts by weight of the
さらに感光層33の上に、表1の処方(単位は重量部)を有する赤色(R)層用の着色層塗布液を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が1.5μmの赤の着色層34aを形成する。このようにして、ポリエチレンテレフタレートフィルム支持体31、熱可塑性樹脂層32、感光層33および赤の着色層34aからなる赤の着色シート3aが作製される。
Further, a colored layer coating solution for a red (R) layer having the formulation shown in Table 1 (unit: part by weight) is applied on the
さらに赤の着色シート3aを保護するために、着色層34の上にポリプロピレンを組成成分とする厚さ12μmの被覆シート35を圧着することにより、転写用シート30aが完成する。
Furthermore, in order to protect the red
以上では、赤の着色シ−ト3aを備えた転写用シート30aの構成方法を例として説明したが、赤の着色層34aの着色材料を、下記に示す表1の処方(単位は重量部)を有する緑色(G)層用および青色(B)層用の着色層塗布液に置き換えることにより、それぞれ緑の着色シート3bおよび青の着色シート3cが形成され、それぞれに対して転写用シートが作製される。
In the above, the method of constructing the
続いて、図4で説明した3種類の着色シート3a、着色シート3bおよび着色シート3cを用いて、図3に示す着色マイクロレンズアレイの一部分を製造する方法について説明する。以下に用いる図5〜図11においては、図3に示す着色マイクロレンズアレイの一部分の、図面上の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。
Next, a method of manufacturing a part of the colored microlens array shown in FIG. 3 using the three types of
まず、着色マイクロレンズアレイを形成するための基本となるレンズ形成層について説明する。 First, a lens forming layer that is a basis for forming a colored microlens array will be described.
図5は、支持体の上にレンズ形成層が備えられている状態を表す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which a lens forming layer is provided on a support.
この図に示すレンズ形成層25を構成する具体的な工程と組成について説明する。まず、フォトダイオード23および読出回路21が備えられている、シリコンを素材とする8インチの支持体24の表面にポリスチレン樹脂を回転塗布し、厚さ1μmの平坦化膜22を形成する。本来支持体24の表面には凹凸があって平坦ではないが、この平坦化膜22によって表面が平坦化される。平坦化膜22上に感光性レンズ材料として、ベンゾフェノン誘導体を含むポリグリシジルメタクリレート樹脂を塗布し、3μmの厚さのレンズ形成層25を設ける。以上がレンズ形成層25についての説明である。
A specific process and composition for forming the
次に、図5に示されているレンズ形成層25を、130℃でプリベークした後フォトマスクを用いてフォトダイオード上のレンズ形成層以外のレンズ形成層を露光、現像して除去し、フォトダイオード上にある凸部状のレンズ形成層25からなる凸部アレイを形成する。
Next, after pre-baking the
図6は、凸部アレイを模式的に表した図である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing the convex array.
続いて、図4を用いて説明した、赤の着色シート3a、緑の着色シート3bおよび青の着色シート3cを図6に示す凸部状のレンズ形成層25に転写する工程について説明する。以下では、例として赤の着色シート3aを転写する工程について説明する。
Next, a process of transferring the
まず、図6に示すレンズ形成層25を洗浄し、信趣化学製のシランカップリング剤KBM−603の1%水溶液に3分間浸漬後、30秒間純水洗浄して過剰なシランカップリング剤を洗い落とし水切りしてオーブンによって110℃で20分間乾燥する。赤の着色シート3aを備えた転写用シート3Aから被覆シ一ト35を剥離し、図4に示す赤の着色層34aとシランカップリング処理した凸部状のレンズ形成層25が接するように、ラミネータを用いて110℃で赤の着色シート3と凸部状のレンズ形成層25とを貼り合わせる。さらに、この貼り合わせた赤の着色シート3aを、フォトマスクを介して所定位置に位置する凸部形状のレンズ形成層25を除いて20mj/cm2、360nmの紫外線を用いて露光する。
First, the
図7は、凸部状のレンズ形成層25上に着色シートを貼り合わせて露光した状態を表す模式図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which a colored sheet is bonded onto the convex
この図において、左上から右下への斜線で示す赤の着色シート3Aは、赤の着色シート3aの露光した部分を表している。この露光部3Aが現像、剥離され、凸部形状のレンズ形成層25上に位置する、「R」の記号で示す露光していない赤の着色シート3aの部分だけを残すことによって、赤の着色シート3aを所定位置に位置する凸部形状のレンズ形成層25上に転写する工程が終了する。
In this figure, a red
図8は、赤の着色シートが、凸部形状のレンズ形成層に転写された様子を表す模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the red coloring sheet is transferred to the convex lens-forming layer.
続いて、緑の着色シート3bを図7と同様な方法を用いて、赤の着色シート3aが転写されている凸部形状のレンズ形成層上に貼り合わせる。さらにフォトマスクを介して所定位置に位置する凸部形状のレンズ形成層25上を除いて20mj/cm2、360nmの紫外線を用いて露光する。
Subsequently, the green
図9は、図8に示す赤の着色シートが転写されている凸部形状のレンズ形成層上に緑の
着色シートを貼り合わせて露光した状態を表す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing a state in which a green colored sheet is bonded to the lens-forming layer having a convex shape onto which the red colored sheet shown in FIG. 8 is transferred and exposed.
この図において、左上から右下への斜線で示す緑の着色シート3Bは、緑の着色シート3bのうち露光した部分を表している。この露光部3Aが現像、剥離され、凸部形状のレンズ形成層25上に位置する、「G」の記号で示す露光していない緑の着色シート3bだけが残り、所定位置に位置する凸部形状のレンズ形成層25上に緑の着色シート3bが転写される。
In this figure, a green
図10は、赤の着色シートおよび緑の着色シートが、転写された様子を表す模式図である。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which a red coloring sheet and a green coloring sheet are transferred.
同様な工程を、青の着色シート3cを用いて行い、全ての凸部形状のレンズ形成層上に赤、緑および青の着色シートのいずれか一つがそれぞれ所定の位置に転写される。
A similar process is performed using the blue
図11は、赤、緑および青の着色シートが、凸部形状のレンズ形成層に転写された様子を表す模式図である。 FIG. 11 is a schematic diagram showing a state in which colored sheets of red, green, and blue are transferred to the convex lens forming layer.
図11に示す、3種類全ての着色シートが転写された凸部形状のレンズ形成層に対してアニール処理を行うことにより、図3に示す、3種類の着色マイクロレンズが形成される。アニール処理後に完成する着色マイクロレンズはマイクロレンズ径2.5μmである。 The three types of colored microlenses shown in FIG. 3 are formed by performing an annealing process on the convex-shaped lens forming layer to which all three types of colored sheets shown in FIG. 11 are transferred. The colored microlens completed after the annealing treatment has a microlens diameter of 2.5 μm.
以上は、図3に示す着色マイクロレンズアレイの一部分が形成される工程を例として説明したが、同様な工程を着色マイクロレンズアレイ全体に行うことによって、本実施形態の着色マイクロレンズアレイの製造方法が実行される。 The above description has been made by taking as an example the process of forming a part of the colored microlens array shown in FIG. 3, but the same process is performed on the entire colored microlens array, thereby producing the colored microlens array of the present embodiment. Is executed.
このような着色マイクロレンズアレイの製造方法は、大量生産が容易な着色シートを用いてマイクロレンズの着色を行うために生産性が良く、コストを抑えることができるとともに着色シートの転写によって簡単に着色作業が行われるため、作業効率が良い。
[第三実施形態]
以下、本発明の画像撮影装置の一実施形態を第三実施形態として説明する。本実施形態の画像撮影装置は、第一実施形態で説明したCCD1を備えたデジタルカメラである。
The manufacturing method of such a colored microlens array is good in productivity because the coloring of the microlens is performed using a colored sheet that is easy to mass-produce. Since work is performed, work efficiency is good.
[Third embodiment]
Hereinafter, an embodiment of an image photographing apparatus of the present invention will be described as a third embodiment. The image capturing apparatus according to the present embodiment is a digital camera including the
図12は、本発明の画像撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。 FIG. 12 is an external perspective view of a digital camera, which is an embodiment of the image capturing apparatus of the present invention, as seen from diagonally above the front.
図12に示すように、このデジタルカメラ100の前面中央部には、撮影レンズ101が備えられている。また、このデジタルカメラ100の前面上部には、光学式ファインダ対物窓102および補助光発光部103が備えられている。さらに、このデジタルカメラ100の上面には、スライド式の電源スイッチ104およびレリーズスイッチ150が備えられている。
As shown in FIG. 12, a photographing
図13は、着色マイクロレンズアレイを備えたデジタルカメラの概略構成図である。 FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a digital camera including a colored microlens array.
図13に示すように本実施形態のデジタルカメラ100の内訳は大きく分けて撮影光学系110Aと信号処理部120とに分かれる。そのほかに撮影した画像を表示させるために画像表示部130およびその撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体140が備えられている。また撮影のための処理をデジタルカメラ100に行なわせる、ズームスイッチ170、撮影モードスイッチ160、およびレリーズスイッチ150も設けられている。
As shown in FIG. 13, the breakdown of the
まず撮影光学系110の構成を、図13を参照して説明する。本実施形態のデジタルカメラ100では、図13の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ115およびフォーカスレンズ114を経て、シャッタ112が開いている場合は、CCD1に結像する。 CCD1の構成は、第一実施形態で説明した着色マイクロレンズを有するCCD1と同じであり重複説明は省略する。このようなカラーフィルタの機能を有する着色マイクロレンズで構成された着色マイクロアレイを用いたCCD1を備えることにより、本実施形態のデジタルカメラは、カラーフィルタを経由することなくそのまま被写体光を受光してカラー画像信号を出力することができ、従来のCCDを備えたデジタルカメラと比べてカラーフィルタが設けられているカラーフィルタ層の厚みの分だけ光路長を短くでき、このためカラーフィルタの存在に伴う画質の低下を抑制できる。さらに、本実施形態のデジタルカメラは、カラーフィルタの製造および設置の工程が削減されるため、デジタルカメラの製造工程を短縮できる。
First, the configuration of the photographing
また、本来撮影光学系には複数のレンズが配備され、それらの複数のレンズの中の少なくとも1つがピント調節に大きく関与し、それらの複数のレンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図13では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズ115として模式的に示しており、同じくピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ114として模式的に示している。このズームレンズ115、フォーカスレンズ114はそれぞれ後述する信号処理部120からの信号に基づいて移動することが自在な構成になっていて、ズームレンズ115、フォーカスレンズ114とも信号処理部120からの信号に基づいて各位置に配置されるようになっている。このズームレンズ115、フォーカスレンズ114、およびシャッタ112は、ズームモータ115a、フォーカスモータ114a、およびシャッタモータ112aによりそれぞれ駆動され移動する。これらズームモータ115a、フォーカスモータ114a、およびシャッタモータ112aを作動させる指示は信号処理部120中のデジタル信号処理部120bからモータドライバ120cを通じて伝達される。
In addition, a plurality of lenses are originally provided in the photographing optical system, and at least one of the plurality of lenses is greatly involved in the focus adjustment, and the relative position of the plurality of lenses is involved in the focal length. In FIG. 13, a lens related to a change in focal length is schematically shown as a
フォーカスレンズ114は、本実施形態のデジタルカメラ100が有するTTLAF(Through The Lens Auto Focus)機能が作動したときに光軸方向に前後に移動するものであり、このTTLAF機能によりピント調節が行なわれる。このTTLAF機能とはフォーカスレンズ114を、被写体距離の最遠点に対応する位置から被写体距離の至近点に対応する位置まで移動させることにより変化する被写界のコントラストを、後述する信号処理部120のAF/AE演算部126で検出して、そのコントラストのピークが得られる位置をピント位置としてそのフォーカスレンズ114をそのピント位置に調節するものである。ズームレンズ115は、光軸方向に移動して撮影倍率を決定する。
The
以上が撮影光学系110の構成である。
The above is the configuration of the photographing
続いて信号処理部120の構成を説明する。撮影光学系でCCD1に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理(A/D)部120aに読み出され、このアナログ処理部(A/D)120aでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部120bへと供給される。デジタル信号処理部120bにはシステムコントローラ121が配備されており、そのシステムコントローラ121内の動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部120b内の信号処理が行なわれる。このシステムコントローラ121と、画像信号処理部122、画像表示制御部123、画像圧縮部124、メディアコントローラ125、AF/AE演算部126、キーコントローラ127、バッファメモリ128、内部メモリ129との間のデータの受け渡しはバス1200を介して行なわれ、そのバス1200を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ129が働いている。この内部メモリ129に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ121、および画像信号処理部122、画像表示制御部123、画像圧縮部124、メディアコントローラ125、AF/AE演算部126、キーコントローラ127の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ121からの指示がバス1200を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ129のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ121側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ121内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。たとえば、レリーズスイッチ150、ズームスイッチ、撮影モードスイッチのスイッチが操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ127を経由してシステムコントローラ121に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ121内のプログラムの手順にしたがって行われる。
Next, the configuration of the
レリーズ操作が行われると、CCD1から読み出された画像データは、アナログ処理(A/D)部120aでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部120b内のバッファメモリ128にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのRGB信号が画像信号処理部122でYC信号に変換され、さらに画像圧縮部124でJPEG圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ125を介して外部記録媒体140に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部123を通じて画像表示部130において再生される。この処理の際、RGB信号に基づいてピント調節および露出調節の演算を行なっているのがAF/AE演算部である。このAF/AE演算部126ではピント調節のためにRGB信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、フォーカスレンズ114を駆動する駆動機構によってフォーカスレンズ114がピント位置に配置される。またAF/AE演算部ではRGB信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。
When a release operation is performed, the image data read from the
以上が、本発明の撮像素子、着色マイクロレンズアレイの製造方法、および画像撮影装置の各実施形態の説明である。 The above is description of each embodiment of the image pick-up element of this invention, the manufacturing method of a coloring micro lens array, and an imaging device.
第一実施形態〜第三実施形態において採用した着色マイクロレンンズでは、表1に示す有機顔料を用いたが、本発明の撮像素子、着色マイクロレンズアレイの製造方法、および画像撮影装置は、有機顔料として例えば、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、スレン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジオキサジン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、インジゴ顔料、蛍光顔料を用いてもよい。特に、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、ペリレン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、インジゴ顔料、キノフタロン顔料が好ましい。 In the colored microlenses employed in the first to third embodiments, the organic pigments shown in Table 1 were used. However, the imaging device of the present invention, the manufacturing method of the colored microlens array, and the image capturing device are organic. Examples of pigments include azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, dioxazine pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, thioindigo pigments, indigo pigments and fluorescent pigments. Also good. Particularly preferred are azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, perylene pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, thioindigo pigments, indigo pigments, and quinophthalone pigments.
ここで、上記では、本発明の概念を実現するための基本的な実施形態について説明したが、本発明に採用する着色マイクロレンズを実用化するにあたっては、光路上にゴミや水滴などが付着してレンズ性能が劣化してしまう不具合を防止するため、着色マイクロレンズの外面上に光透過性の保護膜を付設することが好ましい。 Here, the basic embodiment for realizing the concept of the present invention has been described above. However, when the colored microlens employed in the present invention is put into practical use, dust, water droplets, or the like adhere to the optical path. In order to prevent the problem that the lens performance deteriorates, it is preferable to provide a light-transmitting protective film on the outer surface of the colored microlens.
具体的には、例えば、この保護膜が撥水性膜であることが好ましい。着色マイクロレンズの外面上に撥水性膜を付与することによって、ゴミや水滴の付着などが防止され、伸縮自在レンズの高い光透過性を維持することができる。この撥水性膜を構成する材料としては、シリコーン樹脂、オルガノポリシロキサンのブロック共重合体、フッ素系ポリマー、およびポリテトラフルオロエタンなどが好ましい。 Specifically, for example, the protective film is preferably a water repellent film. By providing a water-repellent film on the outer surface of the colored microlens, adhesion of dust and water droplets can be prevented, and high light transmittance of the telescopic lens can be maintained. The material constituting the water-repellent film is preferably a silicone resin, an organopolysiloxane block copolymer, a fluorine-based polymer, or polytetrafluoroethane.
また、この保護膜が、酸化チタンなどといった光触媒を含むことも好ましい。光と反応した光触媒によって汚れなどが分解され、光透過面をきれいに保つことができる。 The protective film preferably contains a photocatalyst such as titanium oxide. Dirt is decomposed by the photocatalyst that reacts with light, and the light transmission surface can be kept clean.
また、この保護膜の組成成分として、防汚性素材を適用しても良い。防汚性素材としてはフッ素樹脂が好ましいが、具体的には、含フッ素アルキルアルコキシシラン化合物や、含フッ素アルキル基含有ポリマー、オリゴマー等が好ましく、上記硬化性樹脂と架橋可能な官能基を有するものが特に好ましい。また、防汚性素材の添加量は、防汚性を発現する必要最低量であることが好ましい。 Further, an antifouling material may be applied as a composition component of the protective film. As the antifouling material, a fluororesin is preferable, but specifically, a fluorine-containing alkylalkoxysilane compound, a fluorine-containing alkyl group-containing polymer, an oligomer, or the like is preferable, and has a functional group capable of crosslinking with the curable resin. Is particularly preferred. Moreover, it is preferable that the addition amount of antifouling | stain-proof material is a required minimum amount which expresses antifouling property.
1 CCD
11 マイクロレンズ層
12 フォトダイオード層
20a、20b、20c 着色マイクロレンズ
21読出回路
21A 転送回路
21B 増幅器
22 平坦化膜
23 フォトダイオード
24 支持体
25 レンズ形成層
3a 赤の着色シート
3b 緑の着色シート
3c 青の着色シート
30a 転写用シート
31 ポリエチレンテレフタレートフィルム支持体
32 熱可塑性樹脂層
33 感光層
34a 赤の着色層
34b 緑の着色層
34c 青の着色層
100 デジタルカメラ
101 撮影レンズ
102 光学式ファインダ対物窓
103 補助光発光部
104 電源スイッチ
110 撮影光学系
111 撮像素子ユニット
112 シャッタ
112a シャッタモータ
114 フォーカスレンズ
114a フォーカスモータ
115 ズームレンズ
115a ズームモータ
120 信号処理部
120a アナログ処理(A/D)部
120b デジタル信号処理部
120c モ−タドライバ
121 システムコントローラ
122 画像信号処理部
123 画像表示制御部
124 画像圧縮部
125 メディアコントローラ
126 AF/AE演算部
127 キーコントローラ
128 バッファメモリ
129 内部メモリ
1200 バス
130 画像表示部
140 外部記録媒体
150 レリーズスイッチ
160 撮影モードスイッチ
170 ズームスイッチ
1 CCD
11
Claims (5)
複数の色光のうちいずれか1色の色光のみを透過して前記受光素子上に導く着色マイクロレンズであって異なる複数色の色光それぞれを透過させる複数の着色マイクロレンズが前記受光素子に対応づけられて前記受光素子アレイ前面に分散配置されてなる着色マイクロレンズアレイと、
前記着色マイクロレンズアレイで透過した被写体光を前記受光素子アレイで受光することにより得られたカラー画像信号を出力する読出回路とを備えたことを特徴とする撮像素子。 A light receiving element array comprising a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally;
A plurality of colored microlenses that transmit only one color light of a plurality of color lights and guide the light onto the light receiving element, and transmit a plurality of different color light colors, are associated with the light receiving element. A colored microlens array distributed on the front surface of the light receiving element array;
An imaging device comprising: a readout circuit that outputs a color image signal obtained by receiving subject light transmitted through the colored microlens array by the light receiving device array.
複数の色光のうちいずれか1色の色光のみを透過して前記受光素子上に導く着色マイクロレンズであって異なる複数色の色光それぞれを透過させる複数の着色マイクロレンズからなる着色マイクロレンズアレイの製造方法において、
前記複数の色光のうちのいずれか1色の色光のみを透過させる着色シートを該複数の色光それぞれについて用意しておき、
前記受光素子アレイ前面に、マイクロレンズを形成するためのマイクロレンズ材料からなるレンズ形成層を形成し、
前記レンズ形成層のうちの、前記受光素子それぞれに対応した領域のみを残すことによりマイクロレンズとして形成される複数の凸部が配列された凸部アレイを形成し、
前記凸部アレイ上に前記複数の色光のうちいずれか1色の色光を透過させる着色シートを布設して該着色シートの着色層を該着色シートの色に対応する凸部に転写する工程を複数色の着色シートにわたって繰り返し、
各凸部に各着色層が転写された状態の凸部アレイに熱処理を施すことにより前記着色マイクロレンズアレイを形成することを特徴とする着色マイクロレンズアレイの製造方法。 Dispersed and arranged on the front surface of a light receiving element array composed of a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally,
Production of a colored microlens array composed of a plurality of colored microlenses that transmit only one color light of a plurality of color lights and guide it onto the light receiving element, and transmit each of different color light beams. In the method
A colored sheet that transmits only one color light of the plurality of color lights is prepared for each of the plurality of color lights,
Forming a lens forming layer made of a microlens material for forming a microlens on the front surface of the light receiving element array;
Forming a convex array in which a plurality of convex portions formed as microlenses are arranged by leaving only the region corresponding to each of the light receiving elements in the lens forming layer,
A plurality of steps of laying a colored sheet that transmits any one of the plurality of colored lights on the convex array and transferring the colored layer of the colored sheet to the convex corresponding to the color of the colored sheet Repeated over colored sheets of color,
A method for producing a colored microlens array, wherein the colored microlens array is formed by performing heat treatment on a convex array in a state where each colored layer is transferred to each convex portion.
二次元的に配列された複数の受光素子からなる受光素子アレイと、
複数の色光のうちいずれか1色の色光のみを透過して前記受光素子上に導く着色マイクロレンズであって異なる複数色の色光それぞれを透過させる複数の着色マイクロレンズが前記受光素子に対応づけられて前記受光素子アレイ前面に分散配置されてなる着色マイクロレンズアレイと、
前記着色マイクロレンズアレイで受光した被写体光を前記受光素子アレイで受光することにより得られるカラー画像信号を出力する読出回路とを備えた撮像素子を具備することを特徴とする画像撮影装置。 In an image capturing device that receives subject light and generates an image signal,
A light receiving element array comprising a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally;
A plurality of colored microlenses that transmit only one color light of a plurality of color lights and guide the light onto the light receiving element, and transmit a plurality of different color light colors, are associated with the light receiving element. A colored microlens array distributed on the front surface of the light receiving element array;
An image photographing apparatus comprising: an image pickup device including a reading circuit that outputs a color image signal obtained by receiving the subject light received by the colored microlens array by the light receiving device array.
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