JP2007079325A

JP2007079325A - Microlens array

Info

Publication number: JP2007079325A
Application number: JP2005269363A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Osaka; 一朗大坂; Takashi Matsumura; 隆史松村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stray light shading microlens array for eliminating the possibility of the occurrence of the stray light in the junctions of the lenses to each other of the microlens array focusing with good accuracy in a certain focus position in an imaging apparatus consisting of an image sensor for image photographing and the microlens array. <P>SOLUTION: A transparent material is laminated by a printing technology on a substrate of the microlens array to form the lenses, and light shielding materials are laminated on the junctions of the lenses with each other and thereby the occurrence of the stray light is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、妨害光を低減した近接撮像用マイクロレンズアレイ及びそれを用いた個人認証装置に関する。 The present invention relates to a microlens array for proximity imaging with reduced interference light and a personal authentication device using the same.

光を受光し、電気信号を出力する受光部が二次元的に配列されているイメージセンサ上に配置されたマイクロレンズアレイにおいて、一般的にはイメージセンサ内に配置された受光素子開口部の上部に、凸レンズ状の透明層を配置することが多い。この透明層は、大きさが小さく受光部毎に凸レンズ形状となっているため、マイクロレンズアレイと呼ばれる。その製造方法としては、半導体プロセスなどを使い、開口部を含む半導体チップ上に、一様な光学的透明な材料の層を生成し、しかる後に、エッチング等により表面を削って凸レンズ形状にする方法や、表面に生成したマスクの親和性などで光学的に透明な材料を、表面張力で水滴のよう盛り上げて凸レンズ形状にする方法などが知られている。この方法では、開口率を向上させる目的で、半導体チップ上にマイクロレンズアレイを構成するのは効果があるが、空間の像を撮影するには材料選択上の制限による屈折率の制限や曲率の制限、また精度的な問題などがあり不適である。それに対し、微細形状を有する金型を用いてレプリカを作製する方法のマイクロレンズアレイ作成方法では、材料選択上の制限による屈折率の制限や曲率の制限が緩くなり空間の像を撮影するに必要充分な精度が得られる。 In a microlens array arranged on an image sensor in which light receiving parts that receive light and output electrical signals are arranged two-dimensionally, generally above the light receiving element opening arranged in the image sensor In addition, a convex lens-shaped transparent layer is often disposed. Since this transparent layer is small in size and has a convex lens shape for each light receiving portion, it is called a microlens array. As a manufacturing method thereof, a method of forming a uniform optically transparent material layer on a semiconductor chip including an opening using a semiconductor process or the like, and then scraping the surface by etching or the like to form a convex lens shape. In addition, there is known a method in which an optically transparent material due to the affinity of a mask generated on the surface is raised to form a convex lens by swelling like a water drop with surface tension. In this method, it is effective to construct a microlens array on a semiconductor chip for the purpose of improving the aperture ratio. However, in order to take an image of a space, the refractive index is limited or the curvature is limited by the material selection. There are limitations and accuracy problems. On the other hand, in the microlens array creation method, which is a method of making a replica using a mold having a fine shape, the restriction of the refractive index and the restriction of the curvature due to the restriction on the material selection are relaxed, and it is necessary to take an image of the space. Sufficient accuracy can be obtained.

特開平６−２０４４４３号公報固体撮像素子およびその製造方法JP, 6-204443, A Solid-state image sensor and its manufacturing method 特開２００１−３５２０５１号公報固体撮像素子JP, 2001-352051, A Solid-state image sensor 特開２００５−３１４６０号公報複眼光学系JP, 2005-31460, A Compound eye optical system

しかしながら、金型でレプリカを作製する方法のマイクロレンズアレイのレンズとレンズの間の接続部は、入射光が、反射，屈折をし迷光の原因となる可能性がある。迷光が撮像素子に入力すると妨害信号となり画像のコントラスト低下、ひどい場合には、撮像が不可能となっていた。 However, there is a possibility that incident light may be reflected and refracted to cause stray light at the connection part between the lenses of the microlens array in the method of producing a replica with a mold. When stray light is input to the image sensor, it becomes a disturbing signal and the contrast of the image is lowered.

また、これに対して、他の遮光板などで遮光することも提案されてはいるが、金型でレプリカを作製する方法では、位置あわせや一体化が難しかった。 On the other hand, it has been proposed to shield the light with another light shielding plate or the like, but it is difficult to align and integrate the replica with the mold.

課題を解決するためには、微細印刷技術を用いて、マイクロレンズアレイをビルドアップ式に堆積して構成する時、レンズ同士の接続部に目的の波長の光を遮光する材質を積層させる。 In order to solve the problem, when a microlens array is deposited and constructed using a fine printing technique, a material that blocks light of a target wavelength is laminated on a connection portion between the lenses.

微細印刷技術を用いて、マイクロレンズアレイをビルドアップ式に堆積して構成し、接続部に目的の波長の光を遮光する材質を積層させる技術を用いれば、マイクロレンズの接続部による迷光の妨害が排除できる。 Using micro printing technology, a microlens array is built up in a build-up manner, and if the technology is used to laminate a material that blocks light of the desired wavelength at the connection, stray light is blocked by the connection of the microlens. Can be eliminated.

本発明では、所望光波長で、前記所望光を透過する基板上に、印刷技術を使い前記所望光を透過する材料を複数回積層し、集光力を持つレンズを形成していく。これと同時にレンズ同士の接合部に前記所望光波長を遮光する材料を印刷する。 In the present invention, on the substrate that transmits the desired light at the desired light wavelength, a material that transmits the desired light is laminated a plurality of times using a printing technique to form a lens having a light collecting power. At the same time, a material that blocks the desired light wavelength is printed on the joint between the lenses.

これによって、前記問題点の排除が可能になる。 Thereby, the problem can be eliminated.

図１，図２を用いて本発明の実施例を説明する。１がレンズアレイ基板、２がイメージセンサである。レンズアレイ基板１は、所望光波長で透過する特性を持たせている。前記レンズアレイ基板１の表面に印刷技術を用いて前記所望光波長で透過する特性の材質１０を印刷する。このような手順で次々に印刷を繰り返し図１の１１，１２のように重ねていく。それとともに、図１の１３のように前記所望光波長で遮光する特性の材質１３を印刷をする。このように印刷を繰り返して最終的には図２の１４のレンズをこのようにして構成する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Reference numeral 1 is a lens array substrate, and 2 is an image sensor. The lens array substrate 1 has a characteristic of transmitting at a desired light wavelength. A material 10 having a characteristic of transmitting at the desired light wavelength is printed on the surface of the lens array substrate 1 using a printing technique. In this procedure, printing is repeated one after another and is repeated as indicated by 11 and 12 in FIG. At the same time, a material 13 having a characteristic of shielding light at the desired light wavelength is printed as shown in FIG. Thus, the printing is repeated, and finally the lens 14 shown in FIG. 2 is configured in this way.

前記イメージセンサ２には開口部２０が図１の１０，１１，１２、図２の１４のレンズと１対１で二次元的に配置される。この様子を図３に示す。 In the image sensor 2, an opening 20 is two-dimensionally arranged in a one-to-one relationship with the lenses 10, 11, 12 in FIG. This is shown in FIG.

また、図２のよう、前記イメージセンサ２の前記開口部２０には、前記レンズ１４により３−１，３−２，３−３の位置の像が結像するようになっている。このようにして、空間の像をサンプリングすることが可能である。 Further, as shown in FIG. 2, an image at positions 3-1, 3-2 and 3-3 is formed by the lens 14 in the opening 20 of the image sensor 2. In this way, it is possible to sample an image of the space.

図４を用いて本発明の他の一実施例を説明する。図１，図２，図３と同様の構成例には同符号を付してある。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Configuration examples similar to those in FIGS. 1, 2, and 3 are denoted by the same reference numerals.

図１に示す手順で、レンズアレイ基板１の表面に図４の１４のよう集光力のあるレンズ１４を構成すると同時に各レンズ同士の接合部に所望光波長で遮光する遮光部１３を構成する。さらに他のレンズアレイ基板４の表面にも図１のような手順を使い図４の４４のようにレンズを構成すると同時に各レンズ同士の接合部に所望光波長で遮光する遮光部４３を構成する。以上のように構成した前記レンズアレイ基板１と前記レンズ１４とを前記レンズアレイ基板４と前記レンズ４４とを図４の如く前記レンズ１４と前記レンズ４４とが正対させるよう構成する。これによって、光学的な収差などの影響を少なくする構成が可能となる。 In the procedure shown in FIG. 1, a lens 14 having a condensing power is formed on the surface of the lens array substrate 1 as shown in FIG. 4, and at the same time, a light-shielding portion 13 that shields light at a desired light wavelength is formed at the joint between the lenses. . Further, on the surface of another lens array substrate 4, the procedure shown in FIG. 1 is used to construct a lens as shown in 44 in FIG. 4, and at the same time, a light shielding portion 43 that shields light at a desired light wavelength is constructed at the junction between the lenses. . The lens array substrate 1 and the lens 14 configured as described above are configured such that the lens array substrate 4 and the lens 44 are opposed to each other as shown in FIG. This makes it possible to reduce the influence of optical aberrations and the like.

図５を用いて本発明のさらに他の一実施例を説明する。図１，図２，図３，図４と同様の構成例には同符号を付してある。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Configuration examples similar to those of FIGS. 1, 2, 3, and 4 are denoted by the same reference numerals.

図１では、レンズを構成する部分を印刷する際に遮光材料１３を印刷していたが、本実施例では、前記遮光材料１３と印刷すると同時に、所望光波長で透過する材料を１５のように印刷し、その上部に所望光波長で透過する材料を１６，１７のように積層し、しかる後に所望光波長で透過する材料を１０，１１，１２のよう積層しレンズを構成する。以上のようにレンズ同士の接合部から離れた構成も可能である。 In FIG. 1, the light shielding material 13 is printed when the portion constituting the lens is printed. However, in this embodiment, the material that transmits at the desired light wavelength at the same time as the light shielding material 13 is printed as 15. The material is printed, and a material that transmits at the desired light wavelength is laminated on the upper portion thereof as 16 and 17, and then a material that is transmitted at the desired light wavelength is laminated as 10, 11, and 12 to form a lens. As described above, a configuration away from the joint between the lenses is also possible.

以上、実施例を説明したが、図１，図５での所望光波長での透過材料１０，１１，１２，１４，１５，１６，１７は、同じ材料でも、屈折率や分散の値の異なる材料でも本発明の意図からはずれない。 Although the embodiments have been described above, the transmissive materials 10, 11, 12, 14, 15, 16, and 17 at the desired light wavelengths in FIGS. 1 and 5 are the same material but have different refractive indexes and dispersion values. Even the material does not depart from the intent of the present invention.

以上説明したマイクロレンズアレイは、静脈などを利用し個人を認証する認証装置などに用いることができる。 The microlens array described above can be used in an authentication device that authenticates an individual using a vein or the like.

本発明は、イメージセンサとマイクロレンズアレイを独立して製作した、マイクロレンズアレイの迷光対策として有効である。 The present invention is effective as a countermeasure against stray light in a microlens array in which an image sensor and a microlens array are independently manufactured.

レンズアレイ構造，イメージセンサ断面図。Lens array structure, image sensor sectional view. レンズアレイ，イメージセンサ断面図。Lens array and image sensor sectional view. レンズアレイ，イメージセンサ斜視図。The lens array and an image sensor perspective view. 他のレンズアレイ構成，イメージセンサ断面図。Other lens array composition, image sensor sectional view. 他のレンズアレイ構造，イメージセンサ断面図。Other lens array structure, image sensor sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

１，４…レンズアレイ、２…イメージセンサ、３…像位置、１０，１１，１２，１５，１６，１７…透過材料、１３，４３…遮光材料、１４，４４…レンズ、２０…開口部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,4 ... Lens array, 2 ... Image sensor, 3 ... Image position 10, 11, 12, 15, 16, 17 ... Transmission material, 13, 43 ... Light-shielding material, 14, 44 ... Lens, 20 ... Opening.

Claims

所望光波長で透過する材料の積層を繰り返してレンズを構成するマイクロレンズアレイであって、レンズ同士の接合部を他の所望光波長で遮光する材料を積層して配置することを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array in which a lens is configured by repeatedly laminating materials that transmit at a desired light wavelength, and the microlens is formed by laminating and arranging a material that shields a junction between lenses at another desired light wavelength. Lens array.

請求項１において、マイクロレンズアレイを構成する積層を印刷で行うことを特徴とするマイクロレンズアレイ。 2. The microlens array according to claim 1, wherein the layers constituting the microlens array are printed.

請求項１のマイクロレンズアレイを２枚、レンズ側を正対して配置することを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array comprising two microlens arrays according to claim 1 and the lens side facing each other.

所望光波長で透過する材料で出来た基板上に同様に所望光波長で透過する材料の積層を繰り返してレンズを構成するマイクロレンズアレイであって、レンズ同士の接合部の基板側に他の所望光波長で遮光する材料をあらかじめ積層して配置することを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array in which a lens is configured by repeatedly laminating a material that transmits light at a desired light wavelength on a substrate made of a material that transmits light at the desired light wavelength. A microlens array characterized in that materials that block light at a light wavelength are laminated in advance.

請求項１〜４のいずれか記載のマイクロレンズアレイを備え、個人の認証を行う個人認証装置。
A personal authentication device comprising the microlens array according to claim 1 and performing personal authentication.