(57)【要約】  マイクロレンズアレイは第一及び第二の組の球形状マイクロレンズを有する。第二の組の球形状マイクロレンズは、全マイクロレンズアレイにわたって最小の間隙を有するように、第一の組の各マイクロレンズの間の領域内に設けられる。半導体ベースの画像装置は、各々光センサーを有する内蔵された画素セルを備えた画素アレイと、上記した球形状のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを含む。【選択図】図１Ａ
2008522245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の物質層から形成された複数の第一のマイクロレンズと、
第二の物質層から形成された複数の第二の球形状マイクロレンズであって、該第二の球形状マイクロレンズの各々がそのマイクロレンズアレイに実質的に間隙がなくなるように前記第一のマイクロレンズの少なくとも四つと接するように配置されてなるものと、
を備えるマイクロレンズアレイ。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記複数の第二のマイクロレンズの各々は前記複数の第一のマイクロレンズと同じ直径を有するマイクロレンズアレイ。
【請求項３】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記複数の第二のマイクロレンズの各々は前記複数の第一のマイクロレンズと異なった直径を有するマイクロレンズアレイ。
【請求項４】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記複数の第二のマイクロレンズの各々は前記複数の第一のマイクロレンズと同じ焦点距離を有するマイクロレンズアレイ。
【請求項５】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記複数の第二のマイクロレンズの各々は前記複数の第一のマイクロレンズと異なった焦点距離を有するマイクロレンズアレイ。
【請求項６】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記第一および第二の物質層は同じ物質からなるマイクロレンズアレイ。
【請求項７】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記第一および第二の物質層は異なった物質からなるマイクロレンズアレイ。
【請求項８】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記複数の第二のマイクロレンズの各々は前記複数の第一のマイクロレンズと同じ厚さを有するマイクロレンズアレイ。
【請求項９】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記複数の第二のマイクロレンズの各々は前記複数の第一のマイクロレンズの厚さと異なった厚さを有するマイクロレンズアレイ。
【請求項１０】
請求項１記載のマイクロレンズアレイであって、前記第一の複数のマイクロレンズの各々は球形状であるマイクロレンズアレイ。
【請求項１１】
請求項１０記載のマイクロレンズアレイであって、前記マイクロレンズアレイの表面領域の約２％未満は第一あるいは第二のマイクロレンズのどちらによってもカバーされていないマイクロレンズアレイ。
【請求項１２】
各々が基板中に埋め込まれた光センサーを有する複数の画素からなる画素アレイと、
該画素アレイ上に形成された実質的に間隙なしのマイクロレンズアレイとを備え、該マイクロレンズアレイは、
第一の物質層に形成された複数の第一の球形状マイクロレンズと、
第二の物質層に形成された複数の第二の球形状マイクロレンズであって、該第二の球形状マイクロレンズの各々が前記第一の球形状マイクロレンズの少なくとも四つと接するように配列されてなるものとからなる画像装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像装置であって、該画像装置はＣＭＯＳ画像装置である画像装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の画像装置であって、該画像装置はＣＣＤ画像装置である画像装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の画像装置であって、前記光センサーはフォトダイオードからなる画像装置。
【請求項１６】
請求項１２記載の画像装置であって、前記光センサーは光ゲートからなる画像装置。
【請求項１７】
請求項１２記載の画像装置であって、前記複数の第一のマイクロレンズは、前記基板中に異なった深さで入力光の焦点を合わせるために、前記複数の第二のマイクロレンズの焦点距離と異なった焦点距離を有する画像装置。
【請求項１８】
請求項１２記載の画像装置であって、前記第一および第二の物質層は同じ物質からなる画像装置。
【請求項１９】
請求項１２記載の画像装置であって、前記マイクロレンズアレイの全表面領域の２％未満が間隙空間であって、第一または第二の球形状マイクロレンズのどちらによってもカバーされない画像装置。
【請求項２０】
画像処理システムであって、
プロセッサと
該プロセッサに接続された画像装置とを備え、該画像装置は、
それらの上に形成された複数の画素セルを有する基板であって、各画素セルが光センサーを有するものと、
前記画素セル上に形成され、隣接のマイクロレンズ間にほとんど空間を有さないような複数の球形状のマイクロレンズからなる、間隙なしのマイクロレンズアレイとを備える画像処理システム。
【請求項２１】
請求項２０記載の画像処理システムであって、前記画像装置はＣＭＯＳ画像装置である画像処理システム。
【請求項２２】
請求項２０記載の画像処理システムであって、前記画像装置はＣＣＤ画像装置である画像処理システム。
【請求項２３】
請求項２０記載の画像処理システムであって、隣接するマイクロレンズ間にほとんど空間が無いということは、マイクロレンズアレイの全表面領域の約２％未満が球形状のマイクロレンズによってカバーされていないことを意味する画像処理システム。
【請求項２４】
マイクロレンズアレイを形成する方法であって、
基板上に第一のレンズ物質を形成することと、
第一の形状パターンで第一のレンズ物質をパターン化して、第一の前リフローレンズアレイを形成することと、
前記第一の前リフローアレイをリフローして、複数の第一のマイクロレンズと、隣接する第一のマイクロレンズ間の複数の空間とを有する第一の組のマイクロレンズを形成することと、
基板上に第二のレンズ物質を形成することと、
第二の形状パターンを使って前記第二のレンズ物質をパターン化して、第二の前リフローレンズアレイを前記複数の空間内に形成することと、
前記第二の前リフローアレイをリフローして、第二の組のマイクロレンズを形成することとを備える方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法であって、前記第一または第二の前リフローアレイの一方をブリーチングすることを更に含む方法。
【請求項２６】
請求項２４記載の方法であって、前記第一および第二のリフロー動作は異なったリフロー条件の下で行われる方法。
【請求項２７】
請求項２４記載の方法であって、前記第一または第二のリフロー動作の一方は、基礎加熱面としてのホットプレートを使って、約１５０℃から約２００℃の範囲内の温度で行われる方法。
【請求項２８】
請求項２４記載の方法であって、前記第一の形状は円形である方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法であって、前記第二の形状は四角形である方法。
【請求項３０】
マイクロレンズアレイを形成する方法であって
いかなる二つの隣接する第一のマイクロレンズの間にも空間を残す繰り返しパターンで、第一の物質層に第一の複数の球形状マイクロレンズを形成することと、
第二の物質層内に、隣接する第一のマイクロレンズの間の前記空間内に少なくとも部分的に配置された第二の複数の球形状マイクロレンズを形成して、実質的に間隙なしのマイクロレンズアレイを形成することとを備える方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法であって、前記第二の複数のマイクロレンズを形成することは、前記複数の第一のマイクロレンズの上の少なくとも一部にマイクロレンズ物質をデポジットすることを備える方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法であって、前記第二の複数のマイクロレンズを形成することは、前記複数の第一のマイクロレンズの少なくとも四つの隣接するマイクロレンズに接する各第二のマイクロレンズを形成することを備える方法。
【請求項３３】
請求項３１記載の方法であって、前記第一および第二の複数のマイクロレンズはほぼ同じ直径である方法。
【請求項３４】
請求項３０記載の方法であって、前記第二の複数のマイクロレンズは前記第一の複数のマイクロレンズと異なった直径を有する方法。
【請求項３５】
請求項３０記載の方法であって、前記第一および第二の複数のマイクロレンズは同じ物質からなる方法。
【請求項３６】
画像装置を形成する方法であって、
各画素が光センサーを有する複数の画素を基板内に備える画素アレイを形成することと、
入力光を前記画素アレイ内の関連する光センサー上に焦点合わせするために各球形状マイクロレンズが前記アレイの画素上に配置されるよう、前記画素アレイ上に形成された複数の球形状マイクロレンズを備えた、実質的に間隙のないマイクロレンズアレイを形成することとを備える方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法であって、前記間隙なしのマイクロレンズアレイはその表面領域の約２％未満がマイクロレンズによってカバーされていない方法。
【請求項３８】
請求項３６記載の方法であって、実質的に間隙のないマイクロレンズアレイを形成する動作は、第一の物質層に複数の第一の球形状マイクロレンズを形成することと、第二の物質層に複数の第二の球形状マイクロレンズを形成することとを備える方法。
【請求項３９】
請求項３８記載の方法であって、複数の第一の球形状マイクロレンズを形成する動作は、円形状の物質の繰り返しパターンを使用して第一のマイクロレンズ物質を第一の複数のレンズへとパターン化することを備える方法。
【請求項４０】
請求項３９記載の方法であって、複数の第二の球形状マイクロレンズを形成する動作は、四角形状の物質の繰り返しパターンを使用して第二のレンズ物質を第二の複数のレンズへとパターン化することを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般にマイクロレンズを用いた半導体ベースの画像装置（imager devices）の分野に関し、特には上記装置のためのマイクロレンズアレイの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷結合装置（ＣＣＤ）及びＣＭＯＳ画像装置を含む固体画像装置は、光画像の応用分野に用いられてきた。固体画像回路は、画素セルの焦面アレイを含み、それらセルの各々は光センサーを含み、この光センサーは、光ゲート、光導電体、または光によって発生された電荷を蓄積するためのドープ領域を有する光ダイオードであってもよい。マイクロレンズは、光センサーの最初の電荷蓄積領域上に光を焦点合わせするように、画像装置の画素セル上に配置される。
【０００３】
マイクロレンズの使用は、大きな集光領域から光を集光すること及びそれを光センサーの小さな光感応領域へ焦点合わせすることによって、画像装置の光反応性を大きく改善する。画像装置のアレイの大きさと画素の光反応領域の大きさとが減少し続けるにつれ、入力光線を画素セルの光反応領域に焦点合わせすることができるマイクロレンズを提供することは益々困難になる。この問題は、益々小さくなる画像装置のための最適な焦点特性を有するマイクロレンズを構成することの困難性が増加しているということにも一部よっている。製造時におけるマイクロレンズの形状作りは、マイクロレンズの合焦点を最適化するために重要である。その代わり、これはその下の画素アレイに対する量子的効率を増加する。球形状のマイクロレンズの形状を使うことは、狭い焦点へ入力光を合焦するためにはよいことであり、これにより光センサーの大きさを所望のように減少させることが可能となる。しかしながら、球形状マイクロレンズは、以下に述べるように望ましくない間隙の問題を抱えている。
【０００４】
マイクロレンズは、減法的処理（a subtractive process）または加法的処理（an additive process）のどちらかを介して形成される。加法的処理においては、レンズ物質が基板上に形成される。レンズ物質はその後マイクロレンズへと形成される。
【０００５】
従来の加法的なマイクロレンズ製造では、中間物質がアレイ内で基板上にデポジットされ、リフロー処理を使ってマイクロレンズアレイへと形成される。各マイクロレンズは、最小の間隔で、典型的には隣接するマイクロレンズの間が０．３ミクロン未満となるように形成される。０．３μｍよりも近づくと、二個の隣接するマイクロレンズがリフロー中にブリッジしまう。公知の処理においては、各マイクロレンズはその周辺に間隙を有する単一の四角形として物質層にパターン化される。パターン化された四角形のマイクロレンズ物質をリフローする間に、ジェル滴が、表面張力と重力の力のつり合いによって生じた部分的な球形状に形成される。その後マイクロレンズはこの形で固化する。二つの隣接するジェル滴の間の間隙がもし狭すぎるならば、それらは接触して一つになりあるいはブリッジして、より大きな滴になる。ブリッジはレンズの形状を変化させ、これにより焦点距離の変化につながり、より厳密には焦点範囲におけるエネルギー分布の変化に至る。焦点範囲におけるエネルギー分布の変化は、画素の量子効率の損失と、画素間のクロストークの増大につながる。他方、その間隙が製造の間に広すぎると、間隙はマイクロレンズアレイ内の空隙を介して焦点の合わない光子を許容することになり、この結果、量子効率が低下すると共に、隣接する画素セル間の各光センサー間におけるクロストークが増加することになる。
【０００６】
したがって、小さな焦点を有するマイクロレンズアレイを形成して、それに関係する光センサーの量子効率を増加させることが望まれる。マイクロレンズ製造のリフロー処理の間にブリッジを生ずることなく、マイクロレンズ間に最小の間隙を有するマイクロレンズアレイを形成することもまた望まれる。
【発明の開示】
【０００７】
この発明の典型的な実施例は、画像装置のための改良したマイクロレンズアレイを提供する。
マイクロレンズの典型的な実施例において、マイクロレンズアレイは、マイクロレンズ物質のそれぞれ異なった層から形成された第一及び第二の組の球形状マイクロレンズを含む。第二の組の球形状マイクロレンズは、全マイクロレンズアレイ上のマイクロレンズ間における間隙を最小化するように、第一の組の各マイクロレンズ間の領域に配設される。
【０００８】
この発明の半導体ベースの画像装置の典型的な実施例は、画素アレイとマイクロレンズアレイを含む。画素アレイは、それぞれ光センサーを有する内蔵された画素セルを備える。マイクロレンズアレイは、第一及び第二の組のマイクロレンズを有する球形状マイクロレンズを備えており、第二の組を第一の組のマイクロレンズと重複（オーバーラップ）させてアレイの全表面領域にわたるレンズ間の間隙を最小にする。マイクロレンズアレイは、非常に狭い焦点を用いることにより画素アレイの光センサーへと光を焦点合わせする。
【０００９】
マイクロレンズアレイの製造のための典型的な方法は、基板上に離れて配置された第一の組の球形状マイクロレンズを形成することと、第一の組のマイクロレンズによって占有されていない空間内に第二の組の球形状マイクロレンズを形成することとを含む。この方法は、マイクロンレンズアレイの全間隙を最小化する一方、製造中での隣接するレンズの潜在的なブリッジ効果や合体効果を減少する。
【００１０】
この発明の前述の及び他の効果と特徴については、添付図面を参照して以下に述べられた詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の詳細な説明においては添付図面を参照するが、これらの図面は、本願の一部を形成すると共に、この発明が実施される特定の実施例を例示として示すものである。これらの実施例は、当業者が発明を実施できるように十分詳細に記述されており、他の実施例も利用でき且つ構造的、論理的、および電気的変更がこの発明の思想および範囲を逸脱することなしに可能であるということが理解されるべきである。上述した処理ステップを進めることは、この発明の典型的な実施例であるが、各ステップの順序はここに記載されたものに限定されるものでなく、ある順序で必ず起こる工程を除き、この技術分野において知られているように変更してもよい。
【００１２】
ここで用いられている「ウエハ（wafer）」または「基板（substrate）」という用語は、シリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）またはシリコンオンサファイア（ＳＯＳ）技術、ドープされたおよびドープされていない半導体、基礎となる半導体の土台によって支持されたシリコンのエピタキシャル層、および他の半導体構造を含むものとして理解されるべきである。さらに、以下の説明において「ウエハ」 または「基板」を参照する時は、その前の処理工程を利用して、基礎となる半導体の構造または土台の中または上に領域、接合または物質層を形成したものであってもよい。これに加えて、半導体はシリコンベースである必要はなく、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、または他の半導体をベースとすることもできる。
【００１３】
ここで使用される「画素（pixel）」という用語は、光子を電気信号に変換するための、光センサー装置およびそれと関連する構造を含む光素子ユニットセルを意味する。実例として、単一の代表的三色画素とその形成方法が図およびここの説明に示されているが、典型的には複数の同様な画素の製造が同時に進行する。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味に解されるべきではなく、この発明の範囲は添付された特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００１４】
ここで使用される「球（sphere）」、「球状の（spherical）」または「球形状の（spherically-shaped）」という用語は、ほぼ球形状を有する物体または幾何学的に球に似ている物体を意味しているつもりである。この用語は、形状が完全に球形ではない物体を除く意味ではなく、ほぼ球形の曲率を有するマイクロレンズを含むものとして解釈されるべきである。同様に、「実質的に間隙なし（substantially gapless）」という用語は、各マイクロレンズの間の間隙がゼロであるマイクロレンズアレイをカバーするだけでなく、マイクロレンズ間に実質的に間隙を形成していないマイクロレンズをもより広く含むように意図されている。たとえば、マイクロレンズによってカバーされないスペースが表面領域の約３％またはそれ以下（すなわち３％またはそれ以下の間隙）であるマイクロレンズアレイは、実質的に間隙なしと考えられ、この発明の範囲内である。この発明による実質的に間隙のないマイクロレンズアレイの望ましい実施例においては、全表面領域の２％未満が間隙である。
【００１５】
最後に、この発明はＣＭＯＳ画像装置のような半導体ベースの画像装置を参照して説明されるが、この発明は最適なパフォーマンスを出すための高品質マイクロレンズを要求するいかなるマイクロ電子装置またはマイクロ光装置にも適用されると理解されるべきである。この発明を用いることのできる他の典型的なマイクロ光装置が、ＣＣＤ画像装置および表示装置を含むことができる。
【００１６】
ここで図を参照すると、同様の番号は同様の要素を示し、図１ＡはＣＭＯＳ画像装置のような半導体ベースの画像装置１３４の一部を示す。画像装置１３４は、受光面１２０上に形成された第一の組のマイクロレンズ１０１および第二の組のマイクロレンズ１０２を有するマイクロレンズアレイ１１０を含む。マイクロレンズアレイ１１０の下方には、色フィルターアレイ１２４と、光シールド層１２６と、（不図示の）金属配線内部接続を含んでもよい少なくとも一つのＩＬＤ層１２７と、ウエハ１３２内に埋め込まれた画素セル１３０とが設けられている。追加のＢＰＳＧ層およびＩＬＤ層のような追加の層もまた、この技術分野において知られているように、画像装置１３４の一部であってもよい。各画素セル１３０はトランジスタ１２９と光センサー１２８とを含んでおり、光センサーはいかなるタイプの光センサーであってもよく、光ゲート（photogate）または光ダイオード（photodiode）を含むがこれに限定されるものではない。各マイクロレンズ１０１、１０２は、一つの関連する光センサー上への焦点合わせ光（focusing light）１１９と関係付けられる。第一の組のマイクロレンズ１０１と第二の組のマイクロレンズ１０２は同じ曲率およびサイズを有するものとして図１Ａまたは図１Ｂに示されているが、この発明はそれに制限されるものではない。すなわち、これらの特徴は、第一の組１０１と第二の組１０２とで、これらが異なった曲率および／または異なった直径を持つように相違していてもよい。
【００１７】
第二の組のマイクロレンズ１０２がそれに隣接する第一の組のマイクロレンズ１０１と重複することによって、先に議論した間隙の問題を減少する、ということが理解されるべきである。図１Ｂに示すように、各マイクロレンズは四つの他の隣接するマイクロレンズと接し、その結果、間隙１５０はマイクロレンズアレイ１１０にわたって最小の領域内に存在することとなる。これに加えて、たとえ入力光１１９が角度αでマイクロレンズ１０１に投射した時であっても、マイクロレンズ１０１、１０２は光センサー１２８上の狭い焦点１１５に入力光１１９を焦点合わせする球形形状を有する。
【００１８】
図２Ａ〜５Ｂを参照して、実質的に間隙のないマイクロレンズアレイ１１９の典型的な製造方法を説明する。図２Ａ〜２Ｂに戻ると、マイクロレンズアレイ１１０の製造における第一のステップは、第一のマイクロレンズ物質２０１を受光面１２０（図１Ａ）上にデポジットすることを含む。いかなる公知のマイクロレンズ物質もこの工程のために使われてもよく、この発明は選択されたマイクロレンズ物質のタイプに限定されることは全くない。典型的なマイクロレンズ物質は、日本合成ゴム株式会社製のＭＦＲ−４０１のような光レジストである。マイクロレンズ物質２０１は、第一の円形レンズパターン２００を使ってデポジットされる。第一のレンズパターン２００は、縦横に配列されてマイクロレンズ間に空間Ｄを残す、円形の物質を繰り返すチェッカー板パターンである。個々の円形物質は四角形のような他の形に形成されてもよく、リフローが起きる限り以下に述べるように球形のレンズ形状が得られる。このパターン化ステップにおいては、所定の厚さを有するマイクロレンズ物質２０１の薄膜が受光面１２０上に被覆され、物質２０１が適当なマスクを使って露光され、そしてそれが現像されて、露光されたマイクロレンズ物質２０１を溶解させるか（ポジレジスト）、または露光されないマイクロレンズ物質２０１を溶解させる（ネガレジスト）。第一のレンズパターン２００またはフォトマスクは、一般に、一様な光領域を空間的にパターン化された光領域へと変換する役目を持つ、開口ストップおよび開口を有する光マスクである。レンズパターン２００は、典型的には、クロムのパターンが蒸着された実質的に平坦なガラス受光面である。クロムパターンはマイクロレンズ物質２０１に送られるべきＵＶ光領域を定義する。可変伝達マスク（variable transmission mask）のような他のタイプのマスクを使用してもよく、このことは当業者によって認識されるであろう。
【００１９】
図２の断面図に示すように、この段階でデポジットされた物質はかなりの間隙を有する。これは、マイクロレンズ物質２０１が、それに隣接する物質２０１から、円形物質を横切る分割線Ａ‐Ａ´の方向へ距離Ｄだけ離れているからである。使用されたレジスト物質および所望の焦点特性に基づいて、この時点でブリーチングステップが要求されるかもしれない。ブリーチングは、典型的には、マイクロレンズ物質２０１を紫外線（ＵＶ）放射へと露光することによって行われ、これはマイクロレンズ物質２０１のリフロー反応を変更するものである。マイクロレンズ物質２０１のブリーチングは、典型的には、その次のリフロー処理の間におこる物質２０１の溶解を減少する。したがって、ブリーチングは、もし必要ならば、より長い焦点距離を有する、より円形度の少ないマイクロレンズを創造することができる。このブリーチングステップは、ＵＶ放射レベルと、露光時間と、ブリーチング放射に露光される前リフロー（pre-reflow）マイクロレンズ物質２０１の部分とを調整することによって制御され得る。これらの条件を制御することによって、ブリーチングは、形成されるマイクロレンズの球形形状に大きな影響を与えることなく用いられる。
【００２０】
次に、図３Ｂに示すように、第一のマイクロレンズ物質２０１は第一のリフロー処理の下に置かれ、そして第一の組のマイクロレンズ物質１０１を形成するように硬化される。典型的には、第一のリフローステップは、選択されたマイクロレンズ物質２０１のタイプに応じて、約１５０℃から約２２０℃の範囲内の一様な温度を有するホットプレート上で行われる。リフロー処理の間のバランス力により、マイクロレンズ物質２０１が第一の組のマイクロレンズの球形形状に形成される。上面図（図３Ａ）からわかるように、硬化ステップの後でもレイアウトに相違はない。マイクロレンズ１０１は、受光面１２０に渡って円形のチェッカー板パターンのままである。この時点において、マイクロレンズ１０１は硬く、その後の製造工程によって影響されない。
【００２１】
次に、図４Ａ〜４Ｂに示すように、第二のマイクロレンズ物質２０２が第一のマイクロレンズ１０１の間またはその上の空間内の受光面１２０上にデポジットされかつパターン化される。デポジットとパターン化のステップは、チェッカー板のレンズパターン２１０を有する第二のレチクルを使用して、第一の組のマイクロレンズ１０１を形成するために用いられた円形物質要素ではなく四角い物質要素を生成するという点を除いては、図２Ａ〜２Ｂを参照して議論したステップと同様である。第二のマイクロレンズ物質２０２は、第一のマイクロレンズ物質２０１と同じ物質であっても無くてもよく、そして第一のマイクロレンズ物質２０１とは同じあるいは異なった厚さを有していてもよい。図５Ａに示すように、デポジットされた各第二のマイクロレンズ物質２０２は、四つの第一のマイクロレンズ１０１のエッジに接触しかつ重複する。
【００２２】
この時点で、利用される第二のマイクロレンズ物質２０２および第二の組のマイクロレンズ１０２の所望の特性に応じて、ブリーチングステップが行われてもよい。図５Ｂに示すように、その後、第二のレンズ物質２０２はリフローされ、そして第一組のマイクロレンズ１０１の隣接するレンズ間の領域内に第二の組の球形状レンズ１０２を形成するように硬化される。リフロー条件は第一のリフロー条件と同一であってもよく、またはそれらは選択された第二のマイクロレンズ物質２０２のタイプおよび第二の組のマイクロレンズ１０２の所望の形状に応じて異なってもよい。
【００２３】
製造における一つの重要な要因は、第二のマイクロレンズ物質２０２の四角形のデポジットは平坦面上にデポジットされるのではなく、むしろ既存の第一の組のマイクロレンズ１０１のエッジ上に一部が設定される。これによって、隣接するマイクロレンズ間に間隙を生ずることなく、第二の物質２０２の四角形状のデポジットがその硬化後に球形状の第二の組のマイクロレンズ１０２を形成すること（図５Ｂ）が可能になる。事実、第二のレンズ物質２０２は、予め硬化された四つの隣接する第一のマイクロレンズ１０１に接してデポジットされる。このように接することによって、隣接するマイクロレンズ間の間隙領域が最小化されるので、実質的に間隙のないマイクロレンズアレイ１１０の形成が可能となり、すなわち、全ての間隙領域は、全マイクロレンズアレイ１１０の３％より少ないかあるいはそれにほぼ等しくなる。これに加えて、レンズの組１０１、１０２を二段階に形成することによって、上述したブリッジ形成の問題を減少することができる。ことに、隣接するレンズ間のブリッジが製造中に生じないように既に形成されている硬い第一の組のマイクロレンズ１０１には、リフロー中の第二のマイクロレンズ物質２０２のフローは影響を与えない。
【００２４】
いくつかの画像装置１３４への応用には、二つの組のマイクロレンズ１０１、１０２が異なった焦点距離またはサイズを有することが望ましい。たとえば、二組のマイクロレンズ１０１、１０２は、入力光１１９（図１）を画素基板１３０内における異なった深さに焦点合わせするように用いられてもよい。これらの場合、デポジットされた第二のマイクロレンズ物質２０２のタイプまたは厚さ、あるいはリフロー条件が、マイクロレンズの第一の組１０１および第二の組１０２間に所望の相違を達成するように調整される。
【００２５】
図６は、画素からなる画素アレイ２４０と、図２Ａ〜５Ｂを参照して上述されたように構成されたマイクロレンズアレイ１１０とを有する典型的な画像装置３００を示す。アレイ２４０の行ラインは、行アドレスデコーダ２５５に応答して行ドライバ２４５によって選択的にアクティブにされる。列ドライバ２６０と列アドレスデコーダ２７０がまた画像装置３００内に含まれてもよい。画像装置３００は、アドレスデコーダ２７０、２５５を制御するタイミングおよび制御回路２５０によって動作される。制御回路２５０はまた、行および列ドライバ回路２４５、２６０をも制御する。
【００２６】
サンプルおよびホールド回路２６１は、列ドライバ２６０と関係するものであり、アレイ２４０の選択された画素に対して画素リセット信号Ｖｒｓｔおよび画素画像信号Ｖｓｉｇを読み出す。差信号（Ｖｒｓｔ−Ｖｓｉｇ）が各画素毎に差動増幅器２６２によって生成され、アナログデジタルコンバータ２７５（ＡＤＣ）によってデジタル化される。アナログデジタルコンバータ２７５は、デジタル化された画素信号を、デジタル画像を形成する画像プロセッサ２８０へ供給する。
【００２７】
図７はシステム１００を示し、これはこの発明の画像装置３００（図６）を含むように変形された典型的なプロセッサシステムである。システム１１００は、画像センサー装置を含み得るデジタル回路を有するシステムの例示である。かかるシステムは、これに限定されることなく、コンピュータシステム、静止またはビデオカメラシステム、スキャナ、機械ビジョン、ビデオ電話、および自動焦点システム、または他の画像装置適用品を含むことができる。
【００２８】
システム１１００は、たとえばカメラシステムであって、一般には、バス１１０４を介して入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置１１０６と通信する、マイクロプロセッサのような中央処理装置（ＣＰＵ）１１００を備える。画像装置３００はまた、バス１１０４を介してＣＰＵ１１０２と通信する。プロセッサベースのシステム１１００はまた、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１１０を含み、また、フラッシュメモリのような取り外し可能なメモリ１１１５を含むことができ、これらもまたバス１１０４を介してＣＰＵ１１０２と通信する。画像装置３００は、ＣＰＵ、デジタル信号プロセッサ、またはマイクロプロセッサのようなプロセッサと結合されてもよく、単一の集積回路上あるいはプロセッサとは異なったチップ上にメモリ記憶装置を有していてもいなくてもよい。
【００２９】
この発明は、現在知られている典型的な実施例に関係して詳細に説明されたが、この発明はかかる開示された実施例に限定されるものでないことは容易に理解されるであろう。むしろ、この発明は、多数の変更、代替、置換、あるいはここには述べられていないがしかしこの発明の思想および範囲と一致するような均等な構成を含むように変形することもできる。たとえば、この発明は光がマイクロレンズによって放射されている表示装置に使用可能である。したがって、この発明は前述の記載によって限定されるものとして解されるべきではなく、添付した特許請求の範囲のみによって限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】この発明の典型的な実施例にしたがったマイクロレンズアレイを含む画像装置の一部の断面図である。
【図１Ｂ】この発明の典型的な実施例にしたがったマイクロレンズアレイの斜め上方から見た図である。
【図２Ａ】典型的な製造方法にしたがった製造の初期段階でのマイクロレンズアレイを示す上面図である。
【図２Ｂ】典型的な製造方法にしたがった製造の初期段階でのマイクロレンズアレイを示す断面図である。
【図３Ａ】図２Ａに示したものに続く一製造段階でのマイクロレンズアレイを示す上面図である。
【図３Ｂ】図２Ｂに示したものに続く一製造段階でのマイクロレンズアレイを示す断面図である。
【図４Ａ】図３Ａに示したものに続く一製造段階でのマイクロレンズアレイを示す上面図である。
【図４Ｂ】図３Ｂに示したものに続く一製造段階でのマイクロレンズアレイを示す断面図である。
【図５Ａ】図４Ａに示したものに続く一製造段階でのマイクロレンズアレイを示す上面図である。
【図５Ｂ】図４Ｂに示したものに続く一製造段階でのマイクロレンズアレイを示す断面図である。
【図６】この発明の典型的な実施例にしたがって構成されたマイクロレンズアレイを有する画像装置のブロック図である。
【図７】この発明の一実施例にしたがって構成されたマイクロレンズアレイを含む少なくとも一つの画像装置を備えたプロセッサシステムを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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