JPH0899369A - マイクロレンズアレイ - Google Patents

マイクロレンズアレイ

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Publication number
JPH0899369A
JPH0899369A JP25981294A JP25981294A JPH0899369A JP H0899369 A JPH0899369 A JP H0899369A JP 25981294 A JP25981294 A JP 25981294A JP 25981294 A JP25981294 A JP 25981294A JP H0899369 A JPH0899369 A JP H0899369A
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JP
Japan
Prior art keywords
microlens
light
plano
microlens array
image sensor
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Application number
JP25981294A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyasu Yamada
裕康 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP25981294A priority Critical patent/JPH0899369A/ja
Publication of JPH0899369A publication Critical patent/JPH0899369A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射光を平行光とした後集光することができ
るマイクロレンズアレイを提供する。 【構成】 第1の表面平坦化層18の上面には平凸型の
第1のマイクロレンズ19が設けられ、その上面全体に
は第2の表面平坦化層20が設けられ、その上面には平
凹型の第2のマイクロレンズ21が設けられている。そ
して、原稿面22で反射された当該画素に対応する光の
みが第2のマイクロレンズ21によって平行光とされた
後、第1のマイクロレンズ19によって集光される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロレンズアレイ
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば2次元密着型イメージセンサに
は、図5に示すようなものがある。この2次元密着型イ
メージセンサでは、ガラス基板1上に遮光層2を介して
TFT(薄膜トランジスタ)フォトセンサ3が設けら
れ、その上に透明保護膜4が設けられた構造となってい
る。そして、図5において矢印で示すように、ガラス基
板1の下面側からの光がガラス基板1及び透明保護膜4
を透過して原稿面5で反射され、この反射された光がT
FTフォトセンサ3に入射され、この入射された光が光
電変換されることにより、原稿面5の画像が読み取られ
ることになる。
【0003】ところで、このような2次元密着型イメー
ジセンサでは、光学系を備えていないので、原稿面5に
約70nm以下の間隔で密着させなければならず、この
ため透明保護膜4の表面が汚れやすく、また傷付きやす
いという問題がある。一方、光学系を備えた2次元密着
型イメージセンサも実用化されている。しかしながら、
2次元密着型イメージセンサの場合には、光学系として
一般に数百万本の光ファイバを束ねた光ファイバアレイ
を用いているので、非常に高価になるという問題があ
る。
【0004】そこで、安価な光学系としてマイクロレン
ズアレイも実用化されている。図6(B)は従来のこの
ようなマイクロレンズアレイの一部を示したものであ
る。このマイクロレンズアレイでは、ガラス基板6上に
平凸型のマイクロレンズ7が設けられた構造となってい
る。このようなマイクロレンズアレイを形成する場合に
は、まず、図6(A)に示すように、ガラス基板6の上
面の各所定の個所にアクリル系レンズ材レジストパター
ン7aを形成する。次に、150℃程度の温度で5分間
程度の熱処理を行うと、レンズ材レジストが溶融した後
冷却されて固化する際に、レンズ材レジストの表面が表
面張力により曲面となる。かくして、図6(B)に示す
ように、ガラス基板6上に平凸型のマイクロレンズ7が
形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなマイクロレンズアレイでは、マイクロレンズ
7が平凸型であるので、入射光をただ単に集光するだけ
の機能しかなく、このため原稿面の隣の画素からの散乱
光が入ってきて像がぼけてしまうという問題があった。
この発明の目的は、入射光を平行光とした後集光するこ
とができるマイクロレンズアレイを提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
透明層の一の面に第1のマイクロレンズを設け、前記透
明層の他の面に第2のマイクロレンズを設けたものであ
る。請求項2記載の発明は、前記第1のマイクロレンズ
を入射光を平行光とするものとし、前記第2のマイクロ
レンズを前記第1のマイクロレンズからの平行光を集光
するものとしたものである。
【0007】
【作用】この発明によれば、透明層の両面にそれぞれマ
イクロレンズを設けているので、例えば請求項2記載の
発明のように、第1のマイクロレンズを入射光を平行光
とするものとし、第2のマイクロレンズを第1のマイク
ロレンズからの平行光を集光するものとすると、入射光
を平行光とした後集光することができる。
【0008】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を適用した2次元
密着型イメージセンサの要部を示したものである。この
2次元密着型イメージセンサはガラス基板11を備えて
いる。ガラス基板11の上面には遮光層12を介してT
FT(薄膜トランジスタ)フォトセンサ13が設けら
れ、その上面全体には透明膜14が設けられている。透
明膜14の上面のTFTフォトセンサ13に対応する部
分にはカラーフィルタ15が設けられ、カラーフィルタ
15の周囲には絞りの役目を果たすブラックマスク16
が設けられ、その他の部分には透明膜17が設けられて
いる。そして、その上面全体にはアクリル系透明樹脂か
らなる表面が平坦な第1の表面平坦化層18が設けられ
ている。第1の表面平坦化層18の上面のTFTフォト
センサ13に対応する部分には平凸型の第1のマイクロ
レンズ19が設けられ、その上面全体にはアクリル系透
明樹脂からなる表面が平坦な第2の表面平坦化層(透明
層)20が設けられている。第2の表面平坦化層20の
上面の第1のマイクロレンズ19に対応する部分には平
凹型の第2のマイクロレンズ21が設けられている。
【0009】この2次元密着型イメージセンサでは、図
1において矢印で示すように、ガラス基板11の下面側
からの光がガラス基板11、透明膜14、透明膜17、
第1の表面平坦化層18及び第2の表面平坦化層20を
透過して原稿面22で反射され、この反射された光が平
凹型の第2のマイクロレンズ21によって平行光とさ
れ、この平行光が第2の表面平坦化層20を透過した後
平凸型の第1のマイクロレンズ19によって集光され、
この集光された光が第1の表面平坦化層18、カラーフ
ィルタ15及び透明膜14を透過してTFTフォトセン
サ13に入射され、この入射された光が光電変換される
ことにより、原稿面22の画像が読み取られることにな
る。
【0010】このように、この2次元密着型イメージセ
ンサでは、原稿面22で反射された光を平凹型の第2の
マイクロレンズ21によって平行光とした後平凸型の第
1のマイクロレンズ19によって集光させ、この集光さ
れた光をTFTフォトセンサ13に入射させており、こ
の場合、第2のマイクロレンズ21の凹部両側の凸部に
入射された光は第1のマイクロレンズ19に入射される
ことはないので、原稿面22の隣の画素からの散乱光が
入ってくることがなく、したがって像がぼけることがな
く、高解像度の読み取りを行うことができる。
【0011】次に、この2次元密着型イメージセンサに
おいてマイクロレンズアレイを形成する場合について、
図2(A)〜(D)を順に参照しながら説明する。ま
ず、図2(A)に示すように、ガラス基板11上に遮光
層12、TFTフォトセンサ13、透明膜14、カラー
フィルタ15、ブラックマスク16、透明膜17及び第
1の表面平坦化層18が設けられたものを用意する。次
に、図2(B)に示すように、第1の表面平坦化層18
の上面の各所定の個所に第1のアクリル系レンズ材レジ
ストパターン19aを形成する。次に、150℃程度の
温度で5分間程度の熱処理を行うと、レンズ材レジスト
が溶融した後冷却されて固化する際に、レンズ材レジス
トの表面が表面張力により曲面となる。かくして、図2
(C)に示すように、第1の表面平坦化層18の上面の
各所定の個所に平凸型のマイクロレンズ19が形成され
る。
【0012】次に、図2(D)に示すように、その上面
全体に第2の表面平坦化層20を形成する。次に、第2
の表面平坦化層20の上面の各所定の個所に第2のアク
リル系レンズ材レジストパターン21aを形成する。こ
の場合、第2のアクリル系レンズ材レジストパターン2
1aは2つまたは4つに分割されている。次に、150
℃程度の温度で5分間程度の熱処理を行うと、レンズ材
レジストが溶融した後冷却されて固化する際に、2つま
たは4つに分割されたレンズ材レジストが合成されると
ともにその表面が表面張力により中央部の凹んだ曲面と
なる。かくして、図1に示すように、第2の表面平坦化
層20の上面の各所定の個所に平凹型のマイクロレンズ
21が形成される。
【0013】なお、ガラス基板11の代わりに、フィル
ム基板を用いてもよい。フィルム基板を用いた場合に
は、マイクロレンズアレイを備えた2次元密着型イメー
ジセンサ全体をフレキシブルとすることができるので、
湾曲した原稿面22の画像を読み取るようにすることも
できる。
【0014】また、上記実施例では、2次元密着型イメ
ージセンサにマイクロレンズアレイを一体的に形成した
場合について説明したが、別個とすることもできる。次
に、この別個とする場合について、図3(A)〜(C)
及び図4を順に参照しながら説明する。まず、図3
(A)に示すように、ガラス基板(透明層)31の下面
及び上面に金属マスクパターン32、33を形成する。
次に、図3(B)に示すように、全体をLi等の金属イ
オンを含有する塩類水溶液34に浸すと、金属マスクパ
ターン32、33によって被われていない部分における
ガラス基板31中のNaイオンと塩類水溶液34中の金
属イオンとがイオン交換され、金属イオン拡散により屈
折率の変化した領域が平凸レンズ状に形成され、これに
より金属マスクパターン32、33によって被われてい
ない部分におけるガラス基板31の下面及び上面に上向
き平凸型の第1のマイクロレンズ35及び下向き平凸型
の第2のマイクロレンズ36が形成される。次に、金属
マスクパターン32、33を除去すると、図3(C)に
示すようなマイクロレンズアレイ37が得られる。
【0015】次に、このようにして得られたマイクロレ
ンズアレイ37を図2(A)に示すものの第1の表面平
坦層18の上面に貼り付けると、図4に示す2次元密着
型イメージセンサが得られる。この2次元密着型イメー
ジセンサの場合も、図4において矢印で示すように、ガ
ラス基板11の下面側からの光がガラス基板11、透明
膜14、透明膜17、第1の表面平坦化層18及びガラ
ス基板31を透過して原稿面22で反射され、この反射
された光が下向き平凸型の第2のマイクロレンズ36に
よって平行光とされ、この平行光がガラス基板31を透
過した後上向き平凸型の第1のマイクロレンズ35によ
って集光され、この集光された光が第1の表面平坦化層
18、カラーフィルタ15及び透明膜14を透過してT
FTフォトセンサ13に入射され、この入射された光が
光電変換されることにより、原稿面22の画像が読み取
られることになる。
【0016】このように、マイクロレンズアレイ37を
2次元密着型イメージセンサ本体と別個とした場合に
は、個々に製造することができるので、工期が短縮さ
れ、また良品同士を貼り合わせることにより、歩留を向
上することができる
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、透明層の両面にそれぞれマイクロレンズを設けてい
るので、例えば請求項2記載の発明のように、第1のマ
イクロレンズを入射光を平行光とするものとし、第2の
マイクロレンズを第1のマイクロレンズからの平行光を
集光するものとすると、入射光を平行光とした後集光す
ることができる。この結果、2次元密着型イメージセン
サに適用した場合には、原稿面の隣の画素からの散乱光
が入ってくることがなく、したがって像がぼけることが
なく、高解像度の読み取りを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を適用した2次元密着型イ
メージセンサの要部を示す断面図。
【図2】(A)〜(D)はそれぞれ図1に示す2次元密
着型イメージセンサにおけるマイクロレンズアレイの各
形成工程を示す断面図。
【図3】(A)〜(C)はそれぞれこの発明の他の実施
例におけるマイクロレンズアレイの各形成工程を示す断
面図。
【図4】図3に示すマイクロレンズアレイを備えた2次
元密着型イメージセンサの要部を示す断面図。
【図5】従来の2次元密着型イメージセンサの一部を示
す断面図。
【図6】(A)及び(B)はそれぞれ従来のマイクロレ
ンズアレイの各形成工程を示す断面図。
【符号の説明】
11 ガラス基板11 13 TFT(薄膜トランジスタ)フォトセンサ 18 第1の表面平坦化層 19 第1のマイクロレンズ 20 第2の表面平坦化層(透明層) 21 第2のマイクロレンズ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明層の一の面に第1のマイクロレンズ
    が設けられ、前記透明層の他の面に第2のマイクロレン
    ズが設けられていることを特徴とするマイクロレンズア
    レイ。
  2. 【請求項2】 前記第1のマイクロレンズは入射光を平
    行光とするものであり、前記第2のマイクロレンズは前
    記第1のマイクロレンズからの平行光を集光するもので
    あることを特徴とする請求項1記載のマイクロレンズア
    レイ。
  3. 【請求項3】 前記第1のマイクロレンズは平凹型であ
    り、前記第2のマイクロレンズは平凸型であることを特
    徴とする請求項2記載のマイクロレンズアレイ。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2のマイクロレンズは共
    に平凸型であることを特徴とする請求項2記載のマイク
    ロレンズアレイ。
JP25981294A 1994-09-30 1994-09-30 マイクロレンズアレイ Pending JPH0899369A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017104045A1 (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 オリンパス株式会社 固体撮像装置
WO2019061779A1 (zh) * 2017-09-27 2019-04-04 武汉华星光电技术有限公司 一种阵列基板、掩膜板及阵列基板制作方法

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