(57)【要約】【課題】画質の低下を抑えた、撮像素子と画像形成装置、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。【解決手段】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受光素子に対応づけられて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、着色マイクロレンズアレイで透過した被写体光を受光素子アレイで受光すること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る。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前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ることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前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ることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開平８−２０１７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［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。
【００１８】
図１は、本実施形態のＣＣＤの概略断面図である。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
以下では、このＣＣＤ１の１画素の構成について説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
【化１】
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【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
図６は、凸部アレイを模式的に表した図である。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
以上が撮影光学系１１０の構成である。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施形態のＣＣＤの概略断面図である。
【図２】本実施形態のＣＣＤの１画素の構成を表す模式図である。
【図３】着色マイクロレンズアレイの一部を含む模式図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】凸部アレイを模式的に表した図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【符号の説明】
【００７９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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