JPH0430103A - トレンチ溝付マイクロレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トレンチ溝付マイクロレンズに関する。

従来の技術 従来、マイクロレンズの製法として良く知られている方
法としては、イオン交換拡散法及び構造的マイクロレン
ズの作製法がある。まず、そのイオン交換拡散法につい
て説明する。これは、第４図に示すように、ガラス基板
１の表面にＣｒ、Ｗ、ＭＯ等からなるレジスト膜２を形
成（ａ、ｂ）した後、ＨＣＱ、ＨＮＯ，等の強酸でガラ
ス基板ｊ内のＮａ、に、Ｃａ等のイオン３を溶出させる
（Ｃ）。次に、その溶出させた部分にＣｓ、ＴＱ、Ｐｂ
等のイオン半径の大きく、電子分極率の大きいイオン４
を浸漬させ、イオン交換を行う（ｄ）。

次に、ガラス基板ｌ上に形成されたレジスト膜２の除去
を行う（ｅ）。次に、５００〜７００℃の熱処理を行い
、ガラス材料にＣｓ、ＴＱ、Ｐｂ等からなる材料５をイ
オン結合させる（拡散、活性化）（ｆ）。そして、この
ようにして作製されたマイクロレンズ６は、深さ方向ａ
への拡散よりも幅方向すへの拡散の方が大きな形状とな
る（ｇ）。

次に、構造的マイクロレンズの作製方法について説明す
る。この方法は、第５図〜第７図に示すように各種の方
法がある。まず、第５図に示す金型性では、金型７に溶
融ガラス８を流し込んだ（ａ）後、冷却して取り出す二
とによりマイクロレンズ９を作製することができる（ｂ
）。また、第６図に示す光反応ガラス法では、光反応性
ガラス基板１０上に紫外線（ｈν）の露光を行いガラス
１１を結晶化させた（ａ）後、熱処理軟化させることに
より光の当たらない部分は軟化平面化し、逆に光が当た
り結晶化した部分は盛り上がり、これによりマイクロレ
ンズ１２を作製することができる（ｂ）。さらに、第７
図に示すエツチング成形法では、基板１３上にレジスト
膜１４を形成しくａ）、乾式又は湿式によりエツチング
を行いレジスト膜１４を取り除いた（ｂ）後、その形成
された角部のエツチングを行い曲率を形成することによ
ってマイクロレンズ１５を作製することができる（ｃ）
。

発明が解決しようとする課題 まず、イオン交換拡散法による方法では、マイクロレン
ズの径は深さ方向よりも平面方向に大きいので、レンズ
の曲率の大きなものは作製することができないという欠
点がある。このため、イオン打ち込み装置を用いて深さ
方向に高濃度のイオンを導入する方法が考えられている
が、高エネルギーで１００　Ｋ　ｅ　Ｖ−Ｉ　Ｍ　ｅ　
Ｖ程度の非常に大きなものであり、コストの面からも未
だ検討段階である。

また、構造的マイクロレンズにより作製する方法のうち
、金型法の場合、溶融ガラスの流れ、マイクロレンズ用
金型の面精度、冷却時に部分的に冷却速度がそれぞれ異
なると、基板自体の歪やレンズの歪等が発生する。また
、光反応ガラス法の場合、製法としては単純であるが、
熱処理時に基板の歪が発生した場合、研磨平面の精度向
上を図ることができないという問題がある。さらに、エ
ツチング形成法では、エツチング工程が長く、曲率の精
度は悪くなり、これにより多数レンズを形成した時にレ
ンズの焦点特性に分布が発生することになる。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、本発明は
、マイクロレンズの中心部に深さ方向に長いトレンチ溝
を形成し、このトレンチ溝にそのトレンチ壁へのイオン
拡散を行うイオン半径若しくは電子分極率の大きな材料
を充填した。

作用 このように深さ方向に長いトレンチ溝を有するマイクロ
レンズを作製したことによってマイクロレンズの深さ方
向への集光効率を向上させることができ、しかも、その
深さ方向への集光性が大きくなることにより隣接するマ
イクロレンズ間の光クロストークを小さくすることがで
きる。

実施例 本発明の第一の実施例を第１図（ａ）〜（ｇ）に基づい
て説明する。まず、ガラス基板１６上にレジスト膜１７
を塗布しくａ）、その開口部１８に異方性エツチングを
行うことによりトレンチ溝１９を形成する（ｂ）。次に
、そのトレンチ溝１９のトレンチ壁にＰｂ、Ｃｓ、ＴＱ
等の高屈折率の材料としてのイオン２０を塗布（又は含
浸）させた（ｃ）後、表面のレジスト膜１７を除去する
（ｄ）。次に、熱処理による拡散と活性化を行うことに
より（ｅ）、そのトレンチ溝１９の周囲に屈折率分布を
もったマイクロレンズ２１を作製する（ｆ）。これによ
り、　（ｇ）に示すように、光２２が入射した場合、集
光性が深さ方向に大きいマイクロレンズ２１を得ること
ができるため、これにより、マイクロレンズ２１間の光
クロストークを小さくすることができるようになり、し
かも、マイクロレンズ２１の作製位置の精度はその必要
箇所にトレンチ溝１９を形成することによって可能とな
る。

上述したように、マイクロレンズ２１の中心部に深さ方
向に長いトレンチ溝１９を作製することによって、マイ
クロレンズ２１の深さ方向への集光効率を向上させるこ
とができると共に、その深さ方向への集光性が大きくな
ることによって隣接するマイクロレンズ１９間の光クロ
ストークを小さくすることが可能となる。

次に、本発明の第二の実施例を第２図（ａ）〜（ｇ）に
基づいて説明する。まず、ガラス基板２３上にレジスト
膜２４を塗布しくａ）、その開口部２５に等方性エツチ
ングを行う（ｂ）。次に、異方性エツチングを行いトレ
ンチ溝２６を形成する（Ｃ）。次に、それらトレンチ溝
２６のトレンチ壁に、Ｐｂ、Ｃｓ、ＴΩ等の材料として
のイオン２７を含浸させる（ｄ）。次に、レジスト膜２
４の除去後、熱処理を行うことによって（ｅ）、トレン
チ溝２６のトレンチ開口部２６ａが一定の拡がりをもっ
たマイクロレンズ２８を作製することができる（ｆ）。

そして、（ｇ）に示すように、広い開口のトレンチ開口
部２６ａを有するトレンチ溝２６に光２２　（ｈν）を
入射させることによって、集光面積を大きくして深さ方
向に長く集光させることが可能となる。また、そのよう
な集光面積を広くとる方法としては、等方性エツチング
と異方性エツチングとを組合わせることにより作製する
ことができる。

次に、これまで述べたような方法により作製したトレン
チ溝付マイクロレンズの具体例について述べる。第３図
は、完全密着型等倍センサの採光窓にトレンチ付マイク
ロレンズを応用したものである。基板２９の上部にはト
レンチ開口部を有する。トレンチ溝３０が形成されたマ
イクロレンズ３１が設けられており、また、その他の部
品として基板２９の上部には読取り用のセンサ３２や接
着剤３３が設けられている。これにより、基板２９の裏
面から光２２を入射させることによってトレンチ溝３０
を有するマイクロレンズ３１を通過した光２２は集光さ
れ、ローラ３４により送られてきた原稿３５の表面に光
が照射され、これにより反射された光２２はセンサ３２
に検出されその原稿画像の読取りが行われることになる
。

従って、このようにトレンチ溝３０をもつマイクロレン
ズ３１を作製することによって、集光性の向上を図るこ
とができるため明信号が大きくなり、クロストークによ
る暗信号を小さくすることができるようになり、これに
より、従来に比べてＳ／Ｎの大きなセンサデバイスを得
ることができる。

発明の効果 本発明は、マイクロレンズの中心部に深さ方向に長いト
レーンチ溝を形成し、このトレンチ溝にそのトレンチ壁
へのイオン拡散を行うイオン半径若しくは電子分極率の
大きな材料を充填したので、マイクロレンズの深さ方向
への集光性を大きくとることができ、しかも、集光効率
を向上させることが可能となるものである。また、その
深さ方向への集光性が大きくなることにより隣接するマ
イクロレンズ間の光クロストークを小さくすることがで
きるものである。さらに、トレンチ溝のトレンチ開口部
を拡げることによって、集光面積を大きくとることがで
き、光利用効率を一段と高めることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す工程図、第２図は
本発明の第二の実施例を示す工程図、第３図は完全密着
型等倍センサの採光窓にトレンチ溝付マイクロレンズを
応用した例を示す説明図、第４図は従来のイオン交換拡
散法によりマイクロレンズを作製する工程図、第５図な
いし第７図は各種の構造的マイクロレンズの作製方法を
示す工程図である。 １９・・・トレンチ溝、２０・・・材料、２１・・・マ
イクロレンズ、２６・・・トレンチ溝、２７・・・材料
、２８・・・マイクロレンズ、３０・・・トレンチ溝、
３１・・・マイクロレンズ 出 願 人 株式会社 リ コ ／ ゾ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロレンズの中心部に深さ方向に長いトレンチ溝を
   形成し、このトレンチ溝にそのトレンチ壁へのイオン拡
   散を行うイオン半径若しくは電子分極率の大きな材料を
   充填したことを特徴とするトレンチ溝付マイクロレンズ
   。