(57)【要約】【課題】ノイズ光の発生を効果的に抑制できる遮光構造を実現すること。【解決手段】本発明に係る撮像装置は、複数のレンズを有する透明基板３０、及び複数のレンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板１０を備える撮像装置であって、透明基板３０とセンサ基板１０の間に配置され、複数のレンズに対応する複数の透光孔２５を有する遮光構造部２０を備え、透明基板３０から透光孔２５を通過して画素ＰＸに受光される光のうち、透光孔２５の壁面２６，２７の反射光を低減するように、透光孔２５の少なくとも一部の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部２９を有するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置であって、
前記透明基板と前記センサ基板の間に配置され、複数の前記レンズに対応する複数の透光孔を有する遮光構造部を備え、
前記透明基板から前記透光孔を通過して前記画素に受光される光のうち、前記透光孔の壁面の反射光を低減するように、前記透光孔の少なくとも一部の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部を有する撮像装置。
【請求項２】
前記遮光構造部は、２層以上の遮光層により構成され、
少なくとも１つの前記遮光層の壁面が、すり鉢状の傾斜面を有し、
前記透光孔の突起部は、開口面積の異なる前記遮光層面を互いに接合することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記すり鉢状の傾斜面は、前記遮光層毎に形成され、
前記遮光層は互いに、同一方向に前記透光孔の開口面積が狭くなるように配置され、
かつ、前記透光孔の前記突起部は、前記開口面積が狭い方が、前記開口面積が広い方に対して突出するように積層されている請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記遮光構造部が、感光性樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記遮光構造部が、ラミネートシートにより構成されている特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記遮光構造部は、少なくとも近赤外線を吸収する特性を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置の製造方法であって、
遮光構造部を前記センサ基板上に配置する工程と、
前記遮光構造部に、複数の前記レンズに対応する複数の透光孔を形成する工程とを備え、
前記透光孔は、その壁面の少なくとも一部にすり鉢状の傾斜面を有する壁面と突起部を備えるように加工する撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記遮光構造部は、２層以上の遮光層からなり、
前記すり鉢状の傾斜面を有する壁面を前記遮光層の少なくとも１つに形成し、
前記開口面積の異なる前記遮光層を互いに接合することにより前記突起部を形成することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記透光孔を構成するすり鉢状の傾斜面を、前記遮光層毎に同一方向に開口面積が狭くなるように形成し、
前記突起部は、前記開口面積が狭い方が、前記開口面積が広い方に対して突出するように積層することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
被検体に対する光照射に基づいて生体情報を取得する生体情報取得装置であって、
請求項１〜６の撮像装置を備える生体情報取得装置。 
【請求項１１】
複数の透光孔を有する遮光構造であって、
前記透光孔の一方から光が入射し、他方から出射する際に、
前記透光孔の壁面に反射して出射する光を低減するように、前記透光孔の少なくとも一部の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部を有する遮光構造。
【請求項１２】
前記遮光構造は、２層以上の遮光層により構成され、
少なくとも１つの前記遮光層の壁面が、すり鉢状の傾斜面を有し、
前記透光孔の前記突起部は、開口面積の異なる前記遮光層を互いに接合することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の遮光構造。
【請求項１３】
前記すり鉢状の傾斜面は、前記遮光層毎に形成され、
前記すり鉢状の傾斜面を有する壁面は、前記遮光層間において、同一方向に開口面積が狭くなるように形成され、かつ、前記透光孔の前記突起部は、開口面積が狭い方が、開口面積が広い方に対して突出するように積層されている請求項１２に記載の遮光構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮光構造、撮像装置及びその製造方法に関する。さらに、前記撮像装置を備える生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報セキュリティーの保護強化に伴って、生体認証に関する技術開発の進展が著しい。なお、生体認証とは、検査対象の個体から取得した生体情報が、あらかじめ登録された生体情報に等しいかどうかという判定に基づいて、ある個体を他の個体から識別する技術である。例えば、ヒトの瞳の虹彩に基づいて個体を特定する方法、ヒトの指等の静脈パターンに基づいて個体を特定する方法、及び指の指紋パターンに基づいて個体を特定する方法が挙げられる。
【０００３】
生体認証においては、認証に利用する生体情報に応じて様々な得失がある。例えば、静脈パターンを活用した生体認証は、指紋パターンを活用した生体認証よりも認証の偽造が困難であるという利益がある。後者は、前者よりも認証の偽造が簡単であるという不利益がある。
【０００４】
高精度な生体認証を実現するためには、良質な生体画像を取得することが必要になる。この場合、入射光のクロストークを抑制することが特に重要になる。この点に関して、特許文献１には、レンズに対応する複数の開口部を有する遮光スペーサをレンズアレイ板とセンサ間に配置する技術が開示されている。また、特許文献２には、レンズに対応する複数の開口部を有する遮光層をマイクロレンズアレイと受光部間に配置する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平３−１５７６０２号公報
【特許文献２】特開２００８−３６０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高精度な生体認証を実現するためには、より高精度にノイズ光を低減する技術が望まれるところである。
【０００６】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ノイズ光の発生をより効果的に抑制できる遮光構造、及び撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る撮像装置は、複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置であって、前記透明基板と前記センサ基板の間に配置され、複数の前記レンズに対応する複数の透光孔を有する遮光構造部を備え、前記透明基板から前記透光孔を通過して前記画素に受光される光のうち、前記透光孔の壁面の反射光を低減するように、前記透光孔の少なくとも一部の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部を有するものである。
【０００８】
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、透明基板とセンサ基板の間に遮光構造部を配置し、入射光のクロストークが透光孔の壁面に当たるように設計しても、その一部が反射してセンサ基板の画素に受光され、ノイズ光となることを突き止めた。ここで、受光部に到達する反射光は、壁面で複数回反射される場合も考えられるが、本発明においては、遮光構造としてその名称の如く遮光部材を用いているので、大半は遮光部材に吸収される。従って、反射光は減衰していくため、壁面に１回反射して受光部に受光される光を低減することが重要となる。本発明に係る撮像装置によれば、遮光構造部を備え、かつ透光孔の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部を備えているので、入射光のクロストークが透光孔の壁面に反射して、その反射光が画素に受光されることを低減することができる。従って、ノイズ光の発生をより効果的に抑制することができる。
【０００９】
本発明に係る撮像装置の製造方法は、複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置の製造方法であって、遮光構造部を前記センサ基板上に配置する工程と、
前記遮光構造部に、複数の前記レンズに対応する複数の透光孔を形成する工程とを備え、前記透光孔は、その壁面の少なくとも一部にすり鉢状の傾斜面を有する壁面と突起部を備えるように加工するものである。
【００１０】
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対する光照射に基づいて生体情報を取得する生体情報取得装置であって、上記撮像装置を備えるものである。
【００１１】
本発明に係る遮光構造は、複数の透光孔を有する遮光構造であって、前記透光孔の一方から光が入射し、他方から出射する際に、前記透光孔の壁面に反射して出射する光を低減するように、前記透光孔の少なくとも一部の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ノイズ光の発生をより効果的に抑制できる遮光構造及び撮像装置を提供することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
以下、図１〜図１４を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、生体認証装置１００の概略的な構成を示す説明図である。図２は、撮像装置の概略的な断面図である。図３は、撮像装置の部分的な断面構成を示す模式図である。図４は、レンズと開口の配置関係を説明するための説明図である。図５及び図６は、遮光構造部の説明図である。図７〜図１０は、撮像装置の製造方法を示す工程図である。図１１は、生体認証装置が組み込まれる携帯電話の構成を示す説明図である。図１２は、折りたたまれた状態の携帯電話の上面図である。図１３は、生体認証装置のシステム構成を示す概略的なブロック図である。図１４は、生体認証装置の動作を示すためのフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、生体認証装置１００は、光源１１０、コントローラ１２０、及び撮像装置１５０を有する。コントローラ１２０には、光源１１０及び撮像装置１５０が接続される。後述の説明から明らかなように、撮像装置１５０は、生体情報取得装置としても機能する。
【００１６】
光源１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）等の一般的な半導体光素子である。光源１１０は、ヒトの指２００の静脈２０１で吸収される近赤外線を出力する。
【００１７】
撮像装置１５０は、ヒトの指２００内を透過した光を受光して、静脈２０１の像を撮像する。そして、撮像装置１５０は、取得した静脈像（生体情報）をコントローラ１２０に出力する。
【００１８】
コントローラ１２０は、例えば、通常のコンピュータである。コントローラ１２０は、記憶部に格納されたプログラムをＣＰＵで実行することで様々な機能を実現させる。具体的には、コントローラ１２０は、光源１１０を駆動し、光源１１０から赤外線を出力させる。また、コントローラ１２０は、撮像装置１５０を駆動し、指２００の静脈２０１の像を撮像させる。
【００１９】
コントローラ１２０は、生体認証も実行する。コントローラ１２０は、予め登録済みの生体情報に対する今回取得した生体情報の近似度を算出し、この算出結果に基づいて今回の認証結果を決定する。生体認証装置１００の構成及び動作については、図１３及び図１４を参照して後述する。
【００２０】
図２に撮像装置１５０の概略的な断面構成を示す。図２に示すように、撮像装置１５０は、イメージセンサ（センサ基板）１０、遮光構造部として機能する黒色シート状の遮光シート２０、及びレンズアレイ基板３０がこの順で積層されて形成される。遮光シート２０は、複数の開口である透光孔２５を有するようにパターニングされている。遮光シート２０とレンズアレイ基板３０間には、接着シート（接着層）５０が配置されている。接着シート５０も、遮光シート２０と同様にパターニングされている。レンズアレイ基板３０の具体的な構成については後述する。遮光シート２０とレンズアレイ基板３０の積層体によって光学部品が形成される。
【００２１】
遮光シート２０は、図２に示すように第１遮光層２１、第２遮光層２２の２層構造となっている。第１遮光層２１には、透光孔２５の壁面の一部となる、イメージセンサ１０に近づくにつれて開口面積が狭くなるすり鉢状の傾斜面を有する第１壁面２６が形成されている。同様にして、第２遮光層２２には、透光孔２５の壁面の一部となる、イメージセンサ１０に近づくにつれて開口面積が狭くなるすり鉢状の傾斜面を有する第２壁面２７が形成されている。換言すると、開口面積が狭くなるように形成された第１壁面２６と第２壁面２７とにより形成された空間により透光孔２５が形成されている。第１壁面２６と第２壁面２７の形状、及びサイズは、本実施形態１においては同一とした。無論、サイズや形状は、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００２２】
第１遮光層２１と第２遮光層２２の接合面は、図２に示すように、透光孔２５内において第２遮光層２２が第１遮光層２１よりも突出するように突起部２９が形成されている。換言すると、開口面積の広い第１遮光層２１の接合面と、開口面積の狭い第２遮光層２２の接合面とが互いに接合され、第２遮光層２２が第１遮光層２１に比して突出することにより透光孔２５の突起部２９が形成されている。第１遮光層２１と第２遮光層２２は、互いに密着性の高い材料を選定することが望ましい。これにより、接着層を設けずに相互に接着させることができる。無論、接着層を介して第１遮光層２１と第２遮光層２２を接着させてもよい。
【００２３】
以下、図３を参照しながら具体的に説明する。
【００２４】
イメージセンサ１０は、一般的な撮像素子（ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ等）である。イメージセンサ１０は、光源１１０の出射光波長に対して感度を有する。
【００２５】
イメージセンサ１０は、半導体基板１１、及び配線層１２を有する。半導体基板１１は、通常のシリコン基板である。半導体基板１１の主面（撮像面）には、複数の画素ＰＸが２次元状に形成されている。なお、画素ＰＸは、不純物を半導体基板に拡散させることによって形成される。画素ＰＸでは、入射光強度に応じた値の電気信号が生成される。なお、半導体基板１１の具体的な構成は任意である。
【００２６】
配線層１２は、シリコン酸化層等の絶縁層の堆積によって形成される。堆積された絶縁層中には、信号の伝送路として機能する金属配線が埋め込まれている。
【００２７】
配線層１２中には、遮光層１２ａが埋め込まれている。遮光層１２ａには、各光軸に対応して開口ＯＰ３が形成される。遮光層１２ａは、後述の他の遮光シート２０、遮光層３３と共に、クロストーク防止のための遮光構造を形成する。
【００２８】
遮光層１２ａは、アルミニウム（Ａｌ）等の金属層である。遮光層１２ａには、レンズ３２に対応する開口ＯＰ３が形成されている。開口ＯＰ３は、絶縁層上に形成された遮光層１２ａを部分的に除去することで形成される。遮光層１２ａは、イメージセンサ１０の配線層１２の形成過程で形成される。従って、画素ＰＸに対して開口ＯＰ３は高精度に位置決めされる。イメージセンサ１０とは別体の遮光層１２ａを用意する場合と比較して、イメージセンサ１０に対して遮光層１２ａを高精度に位置決めすることができる。なお、遮光層１２ａを配線層１２内に埋め込む必要はなく、配線層１２の最上層に遮光層１２ａを形成しても良い。
【００２９】
なお、開口とは光学的な意味での開口を意味し、開口に何らかの物質が充填されていても良い。この点は、他の開口ＯＰ１についても同様である。また、透光孔２５の開口ＯＰ２に関しても同様である。開口の技術的な意味内容は広義に解釈されるべきである。
【００３０】
遮光シート２０は、前述したようにイメージセンサ１０とレンズアレイ基板３０間に配置される。本実施形態１に係る遮光シート２０は、感光性樹脂により形成されている。例えば、ネガ型のアクリル系樹脂を用いることができる。光源１１０の出射光は、遮光シート２０によって吸収される。換言すると、遮光シート２０は、赤外線吸収層として機能する。遮光シート２０は、光軸ＡＸ上に開口ＯＰ２を有する。なお、遮光シート２０の層厚は、７０μｍ〜１５０μｍ程度に設定されている。イメージセンサ１０を保護する観点からは、遮光シート２０は、弾性及び可撓性を有する板状部材により構成することが好ましい。
【００３１】
レンズアレイ基板３０は、透明基板（第１基板）３１、複数のレンズ３２、及び遮光層３３を有する。
【００３２】
透明基板３１は、板状部材であって、光源１１０の出射光に対して実質的に透明である。透明基板３１は、例えば、ガラス板である。
【００３３】
複数のレンズ３２は、透明基板３１の主面上に２次元状に形成される。物体側からの入射光は、レンズ３２のレンズ面でレンズ作用を受け、画素ＰＸに向かって収束しながら光軸ＡＸに沿って進行する。対応するレンズ３２と隣接するレンズ３２から入射するクロストークは、遮光シート２０により大半が吸収される。しかしながら、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、クロストークの一部や対応するレンズ３２から入射した光の一部が、透光孔２５の壁面で反射して、イメージセンサ１０の画素に受光され、ノイズ光となってしまうことを突き止めた。本実施形態１に係る遮光シート２０により、この反射光を低減することができるが、その理由については後述する。
【００３４】
遮光層３３は、光源１１０の出射光を吸収する特性を有する。換言すると、遮光層３３は、赤外線吸収層として機能する。遮光層３３は、例えば、黒色樹脂である。遮光層３３には、複数の開口ＯＰ１が光軸ＡＸ上に形成されている。開口ＯＰ１は、遮光層３３が部分的に除去されることで形成される。
【００３５】
なお、上述の接着シート５０は、感光性の熱硬化樹脂である。エネルギー線硬化樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂等）で接着シート５０を形成しても良い。
【００３６】
レンズ３２から出力された光は、透明基板３１、遮光層３３の開口ＯＰ１、遮光シート２０の開口ＯＰ２、及び遮光層１２ａの開口ＯＰ３をこの順で通過し、画素ＰＸに入力する。各画素ＰＸでは、入力光が光電変換され、入力光の強度に応じた値の電気信号が生成される。各画素ＰＸで生成された電気信号は、イメージセンサ１０の読出し動作によって、外部バスに接続される。
【００３７】
図４に示すように、レンズ３２に対応して、同軸上に、開口ＯＰ１、開口ＯＰ２、開口ＯＰ３、及び画素ＰＸが配置される。レンズ３２のマトリクス配置に対応して、各開口ＯＰ１〜ＯＰ３はマトリクス状に配置されている。各開口ＯＰ１〜ＯＰ３の開口幅は、例えば、開口ＯＰ２＞開口ＯＰ１≧開口ＯＰ３である。但し、開口ＯＰ２は、遮光シート２０の開口平均値とする。
【００３８】
図２及び図３の説明から明らかなように、本実施形態では、光軸ＡＸに沿う３層の遮光層（遮光層３３、遮光シート２０、及び遮光層１２ａ）の積層によって遮光構造を形成する。中間の遮光層を遮光シート２０は、第１遮光層２１及び第２遮光層２２を積層することによって構成されている。第１遮光層２１及び第２遮光層２２の其々のシート厚は、予め実質的に平面内で一定に確保されている。これによって、イメージセンサ１０上に配置される遮光層の平面内の層厚ばらつきを効果的に抑制することができる。
【００３９】
次に、本実施形態１に係る遮光構造がノイズの発生を効果的に抑制できる理由について説明する。まず、比較例に係る遮光構造について図１７を用いつつ説明する。図１７の遮光シート２０Ｙは、同図に示すように、透光孔が実質的に図中のＹ軸方向（イメージセンサ１０の主面の法線方向）に延在されている。ここで、透光孔２５Ｙの壁面２６Ｙにおいて、１回反射して受光部に到達してしまう入射光のＸ軸方向との最小角度をａ°とする。なお、説明を簡便化するために、遮光層１２ａ、遮光層３３が存在しないものとして説明する。
【００４０】
次に、本実施形態１に係る遮光構造において、図１７の比較例に係る遮光シート２０Ｙの最小角度ａ°で入射した場合を考える。図５（ａ）に示すように、遮光シート２０は、第１遮光層２１と第２遮光層２２により構成され、透光孔２５は、第１壁面２６、第２壁面２７により構成されている。ここで、第１壁面２６及び第２壁面２７のすり鉢状の傾斜面のＹ軸方向に対する傾き角をｂ°とする。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、入射角ａ°で遮光シート２０に入射した場合、傾き角ｂ°の壁面で反射される。このときの反射角は、Ｙ軸方向に対して９０−ａ＋ｂ°となる。従って、比較例に係る遮光シート２０Ｙの反射角９０−ａ°に比して、反射角度が大きくなる。このため、比較例に係る遮光シート２０Ｙの最少入射角ａ°で遮光シート２０に入射した場合、当該入射光は受光部に到達しない。なお、受光部に到達する反射光は、壁面で複数回反射される場合も考えられるが、遮光シート２０の名称の如く遮光材料を用いているので、大半は壁面において吸収される。従って、反射光は減衰していくので、透光孔２５の壁面に１回反射して受光部に受光される光を低減することが重要となる。
【００４２】
次に、本実施形態１に係る遮光構造において、１回反射して受光部に到達してしまう入射光の最小角度を図５（ｂ）に示すようにｃ°とする。このときの角度ｃは、角度ａよりも大きい角度となる。換言すると、比較例に比して本実施形態１における遮光構造とすることにより、受光部に到達する入射光の角度幅を狭くすることができる。なお、１回反射で受光部に到達してしまう入射光の角度の幅を比較例に係る場合より狭くする必要がない場合には、イメージセンサー１０側の開口幅Ｗ２を比較例の開口幅と同一とし、透明基板３０側の開口幅Ｗ１をより多くすることができる。開口径を大きくすることにより現像残等の発生を抑制し、歩留まりを向上させることができる。
【００４３】
図６に、変形例に係る遮光構造の模式的断面図を示す。同図に係る遮光シート２０ａは、第１遮光層２１ａ、第２遮光層２２ａ、第３遮光層２３ａの３層構造からなる。３層以上積層する場合においても、同様の効果が得られる。なお、本実施形態１においては、遮光層のすり鉢状の傾斜面の傾斜角が、各層間で同一である例について説明したが、適宜変更可能である。
【００４４】
本実施形態１に係る遮光構造によれば、イメージセンサ１０と透明基板３０の間に遮光シート２０を設けることによりクロストークを抑制することができる。さらに、遮光シート２０の透光孔２５の壁面をすり鉢状の傾斜面とし、さらに突起部を形成したので、透光孔２５の壁面に１回反射して受光部に検知される光を効果的に抑制できる。その結果、ノイズ光を低減し、より高精度な撮像装置を提供することができる。
【００４５】
本実施形態１に係る遮光シートは、予め平面内でシート厚が一定のシートをラミネートにより積層しているので、膜厚の均一性を確保することができる。これにより、平面内での遮光層の層厚のばらつきに起因して、取得画像に部分的な輝度むらが生じることを抑制することができる。その結果、高品質の撮像装置を提供することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態１においては、黒色状の遮光シートを採用することにより、黒色メッキ又はエッチング等の工程数が不要となるため、金属板で遮光構造を形成する場合に比して、全体的に製造工程の簡略化を図ることができる。また、可撓性を有する遮光シートを用いることにより、金属の反りや突起などのようにイメージセンサ１０を傷つけるおそれもない。
【００４７】
無論、遮光構造を構成する材料としては、遮光シートに限定されるものではなく、遮光特性を備えるように黒色メッキ等を施した金属等を含めた遮光材料により構成することができる。本発明を適用することにより、同一材料で構成される比較例に係る構造に比して１回反射で受光部に受光される光を抑制することができる。本発明を適用することにより、反射光を効果的に低減できるため、遮光構造を構成する材料の選択肢を高めることも可能である。
【００４８】
また、本実施形態１では、遮光シート２０をイメージセンサ１０の保護層として機能させることで、イメージセンサ１０を機械的に保護することができる。
【００４９】
図７を参照してレンズアレイ基板３０の製造方法について説明する。
【００５０】
まず、図７（ａ）に示すように、上面にレンズ３２が形成された透明基板３１の背面（主面）に遮光層３３を通常の薄膜形成技術（スピンコート等）により形成する。なお、レンズ３２は、例えば、次のように成形される。透明基板３１に塗布されたエネルギー線硬化樹脂層（例えば、紫外線硬化樹脂等）に対して強度変調されたエネルギー線を照射し、樹脂層の未硬化部分を除去することでレンズ３２は成形される。
【００５１】
遮光層３３の層厚を、平面内で実質的に一定になるように制御する。遮光層３３の層厚を１〜２μｍ程度に設定する。一般的に、層厚が厚くなると層厚の制御が難しくなる。遮光層３３の厚みを薄く設定することによって、遮光層３３の厚みが平面内でばらつくことを効果的に抑制する。なお、平面内での遮光層３３の厚みのばらつきを防ぐことによって最終的にイメージセンサ１０で取得する画像の品質を向上させることができる。例えば、取得画像に部分的な輝度むらが生じることを抑制することができる。
【００５２】
次に、図７（ｂ）に示すように、フォトマスク９０を介して露光光を遮光層３３に対して照射する。
【００５３】
次に、図７（ｃ）に示すように、現像液で露光光が照射されなかった部分を除去する。遮光層３３は、ネガ型のレジストである。従って、露光光が照射されて変質した部分が残存し、露光光が照射されなかった部分が現像液によって除去される。無論、ポジ型のレジストを用いてもよい。
【００５４】
レンズアレイ基板３０は、このような手順によって製造される。露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィー工程によって開口ＯＰ１を形成する。従って、各開口ＯＰ１の配置間隔を高精度に設定することができる。また、開口ＯＰ１の開口幅を面内で均一に設定することができる。遮光層３３の層厚は薄いため、図７（ａ）〜（ｃ）の工程が長時間化することはない。
【００５５】
図８乃至図１０を参照して、撮像装置１５０の製造方法について更に説明する。
【００５６】
まず、図８（ａ）に示すように、ウェハー（基板）１０Ｗの上面に遮光シート２０を構成する第１遮光層２１をラミネートする。このラミネート工程によって、ウェハー１０Ｗ上に第１遮光層２１が配置され、第１遮光層２１がウェハー１０Ｗの上面に貼り合わされる。なお、ウェハー１０Ｗには、ダイシングによって個片化される前の複数のイメージセンサ（撮像素子）１０が形成されている。
【００５７】
ラミネートの具体的な方法は任意である。例えば、一対のロールでウェハー１０Ｗを弾性保持した状態でウェハー１０Ｗに第１遮光層２１をラミネートすると良い。ラミネート時のロール温度は、上下とも約１００℃に設定すると良い。
【００５８】
次に、図８（ｂ）に示すように、クロムなどからなるフォトマスク９０を介して露光光を第１遮光層２１に対して照射する。これによって、フォトマスク９０のマスクパターンに応じて第１遮光層２１は変質する。露光後、べークを実施して硬化を促進させる。なお、第１遮光層２１は、平面内で実質的に一定の層厚を有するシート状の感光性レジスト層である。ここでは、第１遮光層２１は、ネガ型のアクリル系レジストである。フォトリソグラフィーによって第１遮光層２１に開口ＯＰ２を形成することによって、画素ＰＸに対する開口ＯＰ２の位置決めを±３μｍ程度で行うことができる。
【００５９】
次に、図８（ｃ）に示すように、現像液（例えば、１．０ｗｔ％炭酸ナトリウム）で第１遮光層２１をシャワー洗浄し、第１遮光層２１の未変質部分を除去する。これによって、第１遮光層２１は、フォトマスク９１のマスクパターンに応じてパターニングされる。また、第１遮光層２１は、複数のイメージセンサ１０に対応する部分に分割される。第１遮光層２１をフォトリソグラフィーでウェハー１０Ｗ上に形成することで、画素ＰＸに対して開口ＯＰ２を高精度に位置決めすることができる。
【００６０】
フォトリソグラフィー工程においては、図３に示すように、透光孔２５の壁面を構成する第１遮光層２１の第１壁面２６を、イメージセンサ１０に近づくにつれて開口面積が狭くなるすり鉢状の傾斜面が形成されるように条件を設定する。例えば、ネガ型のレジストの場合、通常よりラミネート温度を高くしたり、露光後べークを追加したりすることにより、感光性シートの硬化を促進させて、図５に示すような開口径が徐々に狭くなるような傾斜面を有する壁面を有する孔部を形成することができる。また、露光量や現像を通常より多く設定することによっても、図５に示すような開口径が徐々に狭くなるような傾斜面を有する壁面を有する孔部を形成することができる。
【００６１】
次に、図８（ｄ）に示すように、第１遮光層２１の上面に遮光シート２０を構成する第２遮光層２２を前述と同様にラミネートする。このラミネート工程によって、第１遮光層２１上に第２遮光層２２が配置され、第２遮光層２２がウェハー上に貼り合わされる。
【００６２】
次に、図９（ｅ）に示すように、フォトマスク９１を介して露光光を第２遮光層２２に対して照射する。これによって、フォトマスク９１のマスクパターンに応じて第２遮光層２２は変質する。その後、第１遮光層２１と同様に露光後べークを行う。なお、第２遮光層２２は、前述の第１遮光層２１と同じものを用いたが、異なる材料としてもよい。
【００６３】
次に、図９（ｆ）に示すように、現像液（例えば、１．０ｗｔ％炭酸ナトリウム）で第２遮光層２２をシャワー洗浄し、第２遮光層２２の未変質部分を除去する。これによって、第２遮光層２２は、フォトマスク９１のマスクパターンに応じてパターニングされる。また、第２遮光層２２は、複数のイメージセンサ１０に対応する部分に分割される。第２遮光層２２をフォトリソグラフィーでウェハー１０Ｗ上に形成することで、画素ＰＸに対して開口ＯＰ２を高精度に位置決めすることができる。
【００６４】
フォトリソグラフィー工程は、図３に示すように、透光孔２５の壁面を構成する第２遮光層２２の第２壁面２７を、イメージセンサ１０に近づくにつれて開口面積が狭くなるすり鉢状の傾斜面が形成されるように実施する。
【００６５】
次に、図９（ｇ）に示すように、接着シート５０を遮光シート２０上にラミネートする。なお、ラミネートする際にロール温度は、約１００℃に設定すると良い。このラミネート工程によって、遮光シート２０上に接着シート５０が配置され、両者が互いに貼り合わされる。なお、接着シート５０は、接着性を有するシート状の樹脂層である。ラミネート法によらず、スピンコート法等の他の薄膜形成技術で遮光シート２０上に接着シート５０を形成しても良い。
【００６６】
次に、図９（ｈ）に示すように、フォトマスク９１を介して露光光を接着シート５０に対して照射する。これによって、フォトマスク９１のマスクパターンに応じて接着シート５０は変質する。なお、接着シート５０は、平面内で実質的に一定の層厚を有するシート状のネガ型のレジストである。
【００６７】
次に、図１０（ｉ）に示すように、現像液（例えば、１．０ｗｔ％炭酸ナトリウム）で接着シート５０をシャワー洗浄し、接着シート５０の未変質部分を除去する。これによって、接着シート５０は、フォトマスク９１のマスクパターンに応じてパターニングされる。そして、接着シート５０は、複数のイメージセンサ１０に対応する部分に分割される。
【００６８】
次に、図１０（ｊ）に示すように、個々のイメージセンサ１０に対応づけて複数のレンズアレイ基板３０を、接着シート５０を挟んで、遮光シート２０上に載置する。この状態でこれらの積層体を加熱する。これによって、レンズアレイ基板３０を遮光シート２０に対して接着固定する。接着シート５０は、熱硬化型の接着剤からなる。まず１００℃で仮固定し、１５０℃で３時間の加熱処理を施すと良い。このようにして、ウェハー１０Ｗ、遮光シート２０、及びレンズアレイ基板３０の積層体が形成される。なお、ウェハー１０Ｗにアライメントマークを形成しておくことで、レンズアレイ基板３０の配置位置を制御すると良い。
【００６９】
次に、図１０（ｋ）に示すように、ウェハー１０Ｗの露出面上に設定されたダイシングライン（切断予定ライン）に沿ってスクライブ（けがき線）を形成し、スクライブに沿って回転刃によりウェハー１０Ｗを切断する。これによって、複数の撮像装置１５０を得ることができる。切断対象物をウェハー１０Ｗに限定することによって、切断工程の負荷を低減することができる。また、レンズに対する開口ＯＰ１〜ＯＰ３及び画素ＰＸの位置ずれを抑制することができる。
【００７０】
図１０の説明から明らかなように、本実施形態１では、個々のイメージセンサ１０に対応づけて、複数のレンズアレイ基板３０を遮光シート２０上に貼り合せ、レンズアレイ基板３０を遮光シート２０上に固定した後に、ウェハー１０Ｗをダイシングし、複数の撮像装置１５０を得る。ダイシング工程で発生したシリコン屑が、遮光シート２０に形成させた開口ＯＰ２に入りこむことを抑制することで、撮像装置１５０の製造歩留まりが劣化することを効果的に抑制することができる。
【００７１】
上述の説明から明らかなように、本実施形態１では、半導体ウェハー１０Ｗ上に直接的に遮光シート２０をラミネートし、両者を貼り合せる。遮光シート２０のシート厚は、予め実質的に平面内で一定に確保されている。これによって、イメージセンサ１０上に配置される遮光層の平面内の層厚ばらつきを効果的に抑制することができる。
【００７２】
また、遮光層３３の層厚を薄く設定し、遮光シート２０の層厚を厚く設定する。また、遮光層３３に形成する開口ＯＰ１の開口幅を狭く設定し、遮光シート２０に形成する開口ＯＰ２の開口幅を広く設定する。これによって、遮光シート２０と遮光層３３全体で、層厚が厚く、かつ狭い開口を有する遮光構造を実現することができる。つまり、所望の特性を有し、かつ簡易に製造可能な遮光構造を形成できる。
【００７３】
また、本実施形態１では、イメージセンサ１０に対して遮光シート２０を貼り合わせることによって両者を積層する。また、遮光シート２０に対してレンズアレイ基板３０を貼り合わせることによって両者を積層する。貼り合わせ技術の活用によって撮像装置１５０を簡易に製造することができ、撮像装置１５０の製造が長時間化してしまうことを抑制できる。
【００７４】
本実施形態１においては、貼り合わせ技術及びラミネート技術を用いて遮光構造部を形成する例について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の製造方法を適用することができる。例えば、ラミネートに代えて、スピンコートにより第１遮光層２１、第２遮光層２２を其々積層するようにしてもよい。
【００７５】
図１１及び図１２を参照して、生体認証装置１００（撮像装置１５０）が組み込まれる携帯電話（電子機器）の構成について説明する。
【００７６】
図１１に、携帯電話（移動体通信端末）６０を示す。携帯電話６０には、上述の生体認証装置（静脈認証装置）１００が組み込まれている。
【００７７】
図１１に示すように、携帯電話６０は、上側本体（第１部材）６１、下側本体（第２部材）６２、及びヒンジ６３を有する。上側本体６１と下側本体６２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ６３を介して連結される。上側本体６１と下側本体６２とはヒンジ６３によって開閉自在に構成される。上側本体６１と下側本体６２とが閉じた状態のとき、携帯電話６０は上側本体６１と下側本体６２とが重ね合わされた平板状の部材になる。
【００７８】
上側本体６１は、その内面に表示部６４を有する。表示部６４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話６０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。表示部６４の下には液晶表示装置が組み込まれている。
【００７９】
下側本体６２は、その内面に複数のボタン６５を有する。携帯電話６０の操作者は、ボタン６５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりし、携帯電話６０を意図したように操作する。携帯電話６０の操作者は、このボタン６５を操作することに基づいて、携帯電話６０内の生体認証装置１００の生体認証機能をオンさせたり、オフさせたりする。
【００８０】
図１２に、携帯電話６０の前面（上面）の構成を示す。図１２に示すように、上側本体６１の前面には、表面領域Ｒ８０、および表示領域Ｒ９０が配置される。
【００８１】
表面領域Ｒ８０上には、図１２に模式的に示すように、ヒト（被検体）の指２００が載せられる。表面領域Ｒ８０の下には、上述の撮像装置１５０が組み込まれる。表示領域Ｒ９０には、文字（時間、動作状態、着信相手名など）が表示される。表示領域Ｒ９０の下には、液晶表示装置が組み込まれる。
【００８２】
最後に図１３、１４を参照して、生体認証装置１００の構成及び動作について概略的に説明する。
【００８３】
図１３に示すように、生体認証装置１００は、処理部８１、認証実行部８２、記憶部８４、光源８５、及び静脈像取得部８６を有する。なお、光源８５は、光源１１０に相当する。静脈像取得部８６は、撮像装置１５０に相当する。
【００８４】
生体認証装置１００は、静脈像取得部８６及び光源８５がインターフェイスに接続された通常のコンピュータを含んで形成される。なお、生体認証装置１００は、図１３に示す構成に限定されるべきものではない。
【００８５】
生体認証装置１００は、図１４に示すように動作する。
【００８６】
初期状態のとき、生体認証装置１００が組み込まれた携帯電話６０は非動作状態にある。
【００８７】
まず、携帯電話６０の生体認証機能が活性化される（Ｓ１１）。なお、生体認証機能を活性化させる具体的な方法は任意である。例えば、操作者の指がカバー板の前面上に載置されたとき、静電容量センサに検出信号を出力させる。静電容量センサの出力信号は、フレキシブル配線を介して処理部８１に接続される。処理部８１は、静電容量センサからの検出信号に基づいて、光源８５を駆動し、静脈像取得部８６に静脈像を取得させる。
【００８８】
次に、像の読出しを実行する（Ｓ１２）。処理部８１は、静脈像取得部８６に対して取得像の出力を指示する。静脈像取得部８６は、処理部８１の読出指示に基づいて取得像データをバスに出力する。
【００８９】
次に、処理部８１は、バスを介して入力した取得像データに対して画像処理を実行する（Ｓ１３）。
【００９０】
次に、認証実行部８２は認証を実行する（Ｓ１４）。認証実行部８２は、処理部８１から出力された認証用画像と記憶部８４に予め登録された静脈像画像とに基づいて生体認証を実行する。例えば、認証実行部８２は、両画像間で静脈の分岐態様がＮ（Ｎ：２以上の自然数）箇所以上で一致していれば認証成功と判定し、両画像間で静脈の分岐態様が一致する箇所がＮ箇所未満であれば認証失敗と判定する（Ｓ１５）。なお、認証の具体的な方法は画像処理方法に依存するため、上述の例に限定されるべきものではない。
【００９１】
認証成功の場合、生体認証装置１００が組み込まれた携帯電話の機能が活性化される（Ｓ１６）。そして、携帯電話は、通常の動作状態に復帰する。なお、認証失敗の場合、生体認証装置１００が組み込まれた携帯電話は非動作状態を維持する。
【００９２】
このようにして、生体認証装置１００が携帯電話に組み込まれることによって、携帯電話のセキュリティー性能が飛躍的に向上する。
【００９３】
［第２実施形態］
次に、上記実施形態１とは異なる遮光構造の例について説明する。なお，以降の説明において，上記実施形態１と同一の要素部材は，同一符号を付し，適宜その説明を省略する。また，上記実施形態１と同様の点については適宜説明を省略し，異なる点について詳述する。
【００９４】
本実施形態２に係る撮像装置は，以下の点を除く基本的な構成は上記実施形態１に係る撮像装置と同じある。すなわち、上記実施形態１に係る遮光シート２０は、イメージセンサ１０に近づくにつれて透光孔２５の幅が狭くなるのに対し、本実施形態２に係る遮光構造部は、イメージセンサに近づくにつれて透光孔の幅が広くなる点において相違する。このような形状は、ネガ型レジストを用いた場合には、例えば、露光量を通常より少なくすることにより得ることができる。
【００９５】
図１５に、本実施形態２に係る撮像装置の遮光構造を説明するための説明図を示す。図１５に示すように、本実施形態２の遮光シート２０ｂは、第１遮光層２１ｂ、第２遮光層２２ｂにより構成され、透光孔２５ｂは、第１壁面２６ｂ、第２壁面２７ｂにより形成されている。第１遮光層２１ｂの第１壁面２６ｂは、イメージセンサに近づくにつれて透光孔の幅が広くなるように構成されている。同様に、第２遮光層２２ｂの第２壁面２７ｂもイメージセンサに近づくにつれて透光孔の幅が広くなるように構成されている。
【００９６】
ここで、第２遮光層２２ｂのレンズアレイ基板３０側の主面の透光孔２５ｂの開口幅をＷ１とする。また、第１遮光層２１ｂにおいて、第２遮光層２２ｂ側の主面の開口幅をＷ３とし、イメージセンサ側の主面の開口幅をＷ４とする。ここで、図１５に示すように、Ｗ１＞Ｗ３とする。従って、透光孔２５ｂ内において、第１遮光層２１ｂが第２遮光層２２ｂよりも突出するように突起部２９ｂが形成されている。換言すると、開口面積の広い第２遮光層２２ｂの接合面と、開口面積の狭い第１遮光層２１ｂの接合面とが互いに接合され、第１遮光層２１ｂが第２遮光層２２ｂに比して突出することにより透光孔２５ｂの突起部２９ｂが形成されている。
【００９７】
本実施形態２に係る遮光構造において、図１７の比較例に係る遮光シート２０Ｙの最小角度ａ°（透光孔の壁面に１回反射されて受光部に受光される最小角度）で入射した場合を考える。図１５（ａ）に示すように、入射角ａ°で入射した光は、突起部２９ｂにより反射される。これにより、当該入射光は受光部に到達しない。従って、比較例に比して１回反射によって受光部に受光される光を低減することができる。その結果、ノイズ光をより効果的に抑制する遮光構造を有する撮像装置を提供することができる。
【００９８】
次に、入射角ａ°よりも入射角が小さい場合（ここでは、その角度を入射角度ｄ°とする）を考える。入射角ｄ°で遮光シート２０ｂに入射した場合、図１５（ｂ）に示すように、壁面が傾斜しているために、反射角度が小さくなる。そして、その入射光の反射光は、突起部２９ｂにより反射されることになる。これにより、当該入射光は受光部に到達しない。従って、比較例に比して１回反射によって受光部に受光される光を低減することができる。その結果、ノイズ光をより効果的に抑制する遮光構造を有する撮像装置を提供することができる。
【００９９】
［第３実施形態］
本実施形態３に係る撮像装置は，以下の点を除く基本的な構成は実施形態１に係る撮像装置と同じある。すなわち、上記実施形態１に係る遮光シート２０は、第１遮光層２１と第２遮光層２２の壁面の其々がすり鉢状となっていたのに対し、本実施形態３に係る遮光シート２０ｃは、第１遮光層２１ｃのみがすり鉢状であり、第２遮光層２２ｃがＹ軸方向と略平行な壁面となっている点において相違する。
【０１００】
図１６に、本実施形態３に係る撮像装置の遮光構造を説明するための説明図を示す。図１６に示すように、本実施形態３の遮光シート２０ｃは、第１遮光層２１ｃ、第２遮光層２２ｃにより構成され、透光孔２５ｃは、第１壁面２６ｃ、第２壁面２７ｃにより形成されている。第１遮光層２１ｃの第１壁面２６ｃは、イメージセンサに近づくにつれて透光孔の幅が広くなるように構成されている。一方、第２遮光層２２ｂの第２壁面２７ｃは、実質的に同一幅の開口となっている。
【０１０１】
ここで、第２遮光層２２ｃのレンズアレイ基板３０側の主面の透光孔２５ｃの開口幅をＷ１とする。また、第１遮光層２１ｃにおいて、第２遮光層２２ｃ側の主面の開口幅をＷ４とし、イメージセンサ側の主面の開口幅をＷ５とする。ここで、図１６に示すように、Ｗ１＞Ｗ３とする。従って、透光孔２５ｃ内において、第１遮光層２１ｃが第２遮光層２２ｃよりも突出するように突起部２９ｃが形成されている。換言すると、開口面積の広い第２遮光層２２ｃの接合面と、開口面積の狭い第１遮光層２１ｃの接合面とが互いに接合され、第１遮光層２１ｃが第２遮光層２２ｃに比して突出することにより透光孔２５ｃの突起部２９ｃが形成されている。
【０１０２】
本実施形態３に係る遮光構造において、図１７の比較例に係る遮光シート２０Ｙの最小角度ａ°で入射した場合を考える。図１６に示すように、遮光シート２０ｃは、入射角ａ°で遮光シート２０ｃに入射した場合、突起部２９ｃに反射して、当該入射光は受光部に到達しない。従って、比較例に比して１回反射によって受光部に受光される光を低減することができる。従って、ノイズ光をより効果的に抑制する遮光構造を有する撮像装置を提供することができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態においては、生体情報として静脈像を用いる例について述べたが、それ以外の生体情報についても適用可能である。また、遮光構造部は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、透光孔の少なくとも一部の壁面にすり鉢状の傾斜面と突起部を有するものであればよい。また、上述の遮光構造部は、撮像装置に限定されず、種々の遮光構造が必要な用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置１００の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の部分的な断面構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るレンズと開口の配置関係を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る遮光構造部を説明するための説明図である。
【図６】本発明の変形例に係る遮光構造説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置が組み込まれる携帯電話の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る折りたたまれた状態の携帯電話の上面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置のシステム構成を示す概略的なブロック図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る遮光構造を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る遮光構造を説明するための説明図である。
【図１７】比較例に係る遮光構造を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    イメージセンサ
１０Ｗ    ウェハー
１１    半導体基板
１２    配線層
１２ａ    遮光層
２０    遮光シート
２１    第１遮光層
２２    第２遮光層
２５    透光孔
２６    第１壁面
２７    第２壁面
２９    突起部
３０    レンズアレイ基板
３１    透明基板
３２    レンズ
３３    遮光層
５０    接着シート
６０    携帯電話
６１    上側本体
６２    下側本体
６３    ヒンジ
６４    表示部
６５    ボタン
８１    処理部
８２    認証実行部
８４    記憶部
８５    光源
８６    静脈像取得部
１５０    撮像装置
【図１】
2010098055.tif 000003
【図２】
2010098055.tif 000004
【図３】
2010098055.tif 000005
【図４】
2010098055.tif 000006
【図５】
2010098055.tif 000007
【図６】
2010098055.tif 000008
【図７】
2010098055.tif 000009
【図８】
2010098055.tif 000010
【図９】
2010098055.tif 000011
【図１０】
2010098055.tif 000012
【図１１】
2010098055.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010098055.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2010098055.tif 000017
【図１６】
2010098055.tif 000018
【図１７】
2010098055.tif 000019