JPS6167003A - カラ−イメ−ジセンサ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーテレビカメラ、カラー画像読み取り装
置などに好適に用いられるイメージセンサ−に関する。

〔従来の技術〕

従来、カラーテレビカメラ、カラー画像読み取り装置等
に組み込まれるカラーイメージセンサ−としては、基本
的に、ＣＯＤ等のイメージセンサ一本体と、この本体の
受光面に貼着されたモザイク状またはストライプ状等の
パターンを有する色分解フィルターとから構成されたも
のが知られている。

゛ところが、このような構成のカラーイメージセンサ−
に於いては、本体部分として用いられるＣＯＤ等のイメ
ージセンサ−の有効開口率（受光面の面積の受光セル占
有面積に対する比）が低く、イメージセンサ一本体の受
光セルの配設された受光面に到達した光学的な像を形成
する光の全てを、受光セルによって受光し、電気信号と
しての像に効率良く変換することができず、解像度等に
於いて十分な性能を得ることができないという構造上の
問題があり、より高い性能が要求される装置に適用しに
くかった。

そこで、より高い性能が要求される装置に適用するため
に、上記のような構成の従来のカラーイメージセンサ−
の有効開口率を上げる手段として、カラーイメージセン
サ−の有する受光セルのそれぞれに対応した集光レンズ
を設けることが知られている。

有効開口率を上げるために集光レンズを設けたカラーイ
メージセンサ−の構成としては、例えば、 （１）ＣＯＤ等からなるイメージセンサ一本体に、予め
形成された集光レンズの集合体であるガラス等からなる
レンズアレイを、該レンズアレイの有する各々の集光レ
ンズがイメージセンサ−の各々の受光セルに対応するよ
うに貼着し、更にこの集光レンズ上に、ゼラチン、ポバ
ール等の親木性樹脂で所望のパターンを形成し、これを
色素で染色して得られる、いわゆる染色タイプの色分解
フィルターを貼着した構成、 （２）ＣＯＤ等からなる本体上に貼着された上記のよう
な構成の染色タイプの色分解フィルターの上に、フォト
レジストを用いて各受光セルに対応したところに、該レ
ジストが島状に残るようにパターンニングした後、これ
を加熱し、このレジストの表面が球面形状を有するよう
に変形させて、イメージセンサ一本体の受光セルの個々
に対応した複数の集光レンズを有するレンズアレイを形
成した構成、及び （３）ＣＯＤ等からなるイメージセンサ一本体の受光面
に、まず上記（２）と同様にして、イメージセンサ一本
体の受光セルのそれぞれに対応した複数の集光レンズを
有するレンズアレイを形成し、その後にこの樹脂からな
るレンズアレイ上に染色タイプの色分解フィルターを貼
着した構成 の３つの代表的タイプを挙げることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、（１）のような構成のカラーイメージセ
ンサ−に於いては、接着剤を用いて色分解フィルターを
レンズアレイ上に貼着する際に。

これらの貼着面に於いて、レンズアレイの集光レンズの
機能面（受光面）により形成された凹凸が接着剤によっ
て埋められることによって集光レンズとしての機能が弱
められてしまい、しかも色分解フィルターの着色部分と
イメージセンサ一本体の受光部とが比較的離れて設けら
れているために、色分解フィルターから、イメージセン
サ一本体まで光が透過する間に異なる色のフィルターを
通過した光同士の混合、すなわち混色が起り易いなどの
構造上の問題があった。

一方、上記の（２）の構成を有するカラーイメージセン
サ−に於いては、色分解フィルターとして使用される染
色タイプの色分解フィルターに含まれている着色剤が、
該色分解フィルター上に、樹脂を用いた集光レンズの集
合したレンズアレイを形成する過程に於いて、加えられ
る熱の影響により、変色し易く、所定の色分解フィルタ
ーとしての機能が損なわれてしまうという問題があった
。

一方、上記の（３）の構成を有するカラーイメージセン
サ−の場合には、レンズ７レイを先にイメージセンサ一
本体上に形成し、その後に着色フィルターを貼着するの
で、着色フィルターに使用されている染料に対する熱の
影響がなく、該フィルターの着色部分の変色の問題はな
いものの、（１）の方法によって形成されたカラーイメ
ージセンサ−と同様に、色分解フィルターの着色部分と
イメージセンサ一本体の受光部とが比較的離れて設けら
れているために、混色が起り易いという問題点を有して
いる。

このように、上記の（１）　、　（２）または（３）の
構成を宥するカラーイメージセンサ−に於いては、それ
ぞれ上記のような問題点を有しており、有効開口率が十
分に高く、しかも良好な機能を有するカラーイメージセ
ンサ−は、いまだ知られていないのが現状である。

本発明の目的は、有効開口率が十分に高く、しかも良好
な機能を有するカラーイメージセンサ−を提供すること
にある。

〔問題点を解決する手段〕

上記の目的は以下の本発明によって達成することができ
る。

すなわち１本発明のカラーイメージセンサ−は、複数の
受光セルが配置された受光面上に、前記受光セルのそれ
ぞれに対応した色素の蒸着層からなる着色フィルターと
感光性樹脂からなる集光レンズとを、前記受光面側から
この順に設けてなるものであることを特徴とする。

以下、図面を用いて本発明のカラーイメージセンサ−を
詳細に説明する。

第１図は、本発明のカラーイメージセンサ−の−例の受
光セルの配列方向に沿って切断した場合の模式的断面部
分図である。

本発明のカラーイメージセンサ−は、基本的に複数の受
光セル２−１〜２−５が所定の位置に配列された本体部
分１と、該本体の受光面１ａ　　（本体部分の有する受
光セルに受光される光が入射する面）上に、各受光セル
２−１〜２−５のそれぞれに対応した位置に設けられた
複数のフィルター３−１〜３−５と複数の集光レンズ４
−ＩＮ４−５とから構成される。

この装置に於いては、集光レンズ４−１に入射し、フィ
ルター３−１を通過した光は、受光セル２−１によって
受光される。これと同様に、その他の集光レンズ４−２
〜４−５のそれぞれに入射した光も、これらの集光レン
ズに対応したフィルター３−２〜３−５の各々を個々に
通過し、受光セル２−２〜２−５の各々に受光される。

本発明のカラーイメージセンサ−の本体部分１は、ＣＣ
Ｄ、ＢＥｉ）、ＭＯＳ等の通常のイメージセンサ−とし
て使用されている装置を用いて形成することができる。

この本体部分１の受光面Ｉａ上に、受光セル２−１〜２
−５のそれぞれに対応して設けられた複数のフィルター
３−１〜３−５は、蒸着可能な昇華性色素からなる蒸着
層として設けられている。そして複数の受光セルに対応
したそれぞれのフィルターは、例えばカラーＴＶカメラ
やカラー画像読み取り装置等に装着された場合に１色分
解フィルターとして所定の機能を有するように色分けさ
れるなど、その用途に適したパターンに成形されている
。

本発明のカラーイメージセンサ−の有するフィルターを
形成することのできる蒸着可能な昇華性色素としては、
アセトアセチックアニリド系、ナフトール類のモノアゾ
系、ポリサイクリック系、分散系、油溶性系、インダン
スレン系及びフタロシアニン系等の色素を挙げることが
でき、これらの１種以上を形成するフィルターの色に応
じて適宜選択して使用すれば良い。

なお、これらの色素のなかでは、フタロシアニン系色素
、ペリレン系色素、イソインドリノン系色素、アントラ
キノン系色素、キナクリドン系色素等が、分光特性が良
く、かつ蒸着色素層として耐熱性、耐溶剤性に優れてい
るので好ましい。

本発明のカラーイメージセンサ−の複数の受光セル２−
１〜２−５に対応して設けられた集光レンズ４−１〜４
−５は、感光性樹脂から形成されており、その上面に光
を受ける機能面４ａを有し、この機能面４ａによって集
められた光は、フィルターを通過して受光セルに送られ
る。

本発明のカラーイメージセンサ−に於いては。

この集光レンズ４−ＩＮ４−５がイメージセンサ一本体
の受光面１ａ全体にわたって連続的に設けられているこ
とにより、受光面１ａに到達した光学的な像を形成する
光を効率良く受光セルに集めることが可能となり、有効
開口率を十分に高くすることが可能となっている。

集光レンズ４−１〜４−５を形成するための材料として
は、通常の紫外、遠紫外用レジストを挙げることができ
、なかでもポリメチルメタクリレート系、ＰＭＩＰＫ系
、ポリグリシルメチルアクリレート系、フェノールノボ
ラック系等のポジ型遠紫外用レジストが、比確的低温で
軟化して、集光レンズ形状を形成し易いこと、及びイメ
ージセンサ−として使用する光線の透過率が大きいので
好ましい。

このような構成の本発明のカラーイメージセンサ−は、
例えば以下のようにして形成することができる。

まず第２図に示したように、本体部分の有する受光面ｌ
ａ上に、例えばポジ型フォトレジストを塗布等の方法に
より積層し、レジスト層５を形成した後、レジスト層°
５を第３図に示したように所望のパターンを有するフォ
トマスク６を介して露光し、現像液によって現像して、
第４図に示したようなリフトオフ用のレジストパターン
５ａを得る。

次に、このレジストパターン５δの設けられた本体受光
面ｌａ上に第５図に示したように先に挙げたような色素
から適宜選択された色素の１種以上を蒸着し第１の色の
色素の蒸着層７を形成させる。

このようにして蒸着層７が形成された受光面１ａは、フ
ォトレジスト除去用溶液によって処理され、フォトレジ
スト層５ａと該層上に形成されている蒸着層７ａとが一
緒に受光面上から除去され、蒸着層７ｂからなる＠ｌの
色の着色パターンが第６図のように形成される。

以後、上記の第１の色の着色パターンの工程を、使用す
る色素を順に代えて、第２の色、第３の色ごとに繰り返
して、第２の色の着色パターン８及び第３の色の着色パ
ターン９をそれぞれ形成し、第７図に示すような３色の
着色パターンからなる色分解フィルターｌＯとする。

なお、蒸着色素層のパターンニングを行なうには、上記
のようなリフトオフ法のほかに、ドライエツチング法等
の他のパターン形成法を用いることもできる。

次に、色分解フィルター上Ｏ上に、先に挙げたようなフ
ォトレジストを塗布等の方法によって積層し、該層を所
定の条件化で７ニーリングして１４８図に示すような樹
脂屑１１を形成する。更に、該樹脂７５１１上に先に使
用したフォトレジストと同様の、あるいは異なるフォト
レジストを塗布等の方法で積層してフォトレジスト層１
２を第９図に示すように形成する。

ここで、第１０図に示すように、フォトリソ法を用いて
１個々の受光セルに対応した位置のそれぞれに、集光レ
ンズの機能面が所定の形状となるために必要な量のフォ
トレジスト１２ａが所定の形状に残されるように、フォ
トレジスト層１２をリフトオフ法やドライエツチング法
等のパターン形成法を用いてパターンニングする。

このときのパターンニングされたフォトレジスト１２ａ
の形状は、以後の７二−リングに於ける種々の条件、７
二−リングによって形成する集光レンズの機能面の形状
、使用する樹脂の種類等に応じて適宜選択すれば良い。

最後に、所定の形状にバターニングされたフォトレジス
ト１２ａを７二−リングによって、軟化。

流動化させ、矩形の断面形状を円孤状に変形させｍｌ１
図に示すように集光レンズ４を形成する。

このようにして形成された本発明のカラーイメージセン
サ−は、本体部分としての固体イメージセンサ−とに、
該本体部分の有する各受光セルに対応した色素の蒸着層
からなる着色フィルターとフォトレジストによって形成
された集光レンズとが設けられた基本的構成を有し、集
光レンズが設けられたことにより、有効開口率が十分に
高くなり、高感度が要求される装置に用いることが可能
となった。

しかも、本体部分の各受光セルに対応して設けられた着
色フィルターは、熱に強い色素の蒸着層によって形成さ
れ、該フィルター上に更に集光レンズを設ける工程中に
１着色フィルターが変色することはなくなり、また本体
部分の有する各受光セルに対応して設けられた着色フィ
ルターが、受光セルと近接して設けられているために、
各々のフィルターを通過した光同士の混合、すなわち混
色が起りにくい構造となっており、良好な機能を有する
カラーイメージセンサ−となった。

以下実施例を用いて本発明のカラーイメージセンサ−を
更に詳細に説明する。

実施例 １２ｇａＸ２０ｕの受光セルが４００　Ｘ４９０個配列
５れた本体部分としてのインターライン転送のＣＣＤ上
に、まずリフトオフ法で、シアン、赤、緑の３色からな
るモザイク模様状の色分解フィルターを以下のようにし
て形成した。

最初に、本体部分の受光セルの設けられた受光面のシア
ン色フィルターを設ける部分以外に、ポジ型フォトレジ
スト（商品名、　０ＦＰＲ８００，東京応化社製）を用
い、パターン露光、現像等の工程によって、リフトオフ
用のアンダーマスクを設けた０次に、このアンダーマス
クの設けられた受光面に、層厚０．３ｇの銅フタロシア
ニンを蒸着した後、この面を現像液によって処理しアン
ダーマスクを受光面から′Ａ離して、所定の形状にパタ
ーンニングされた銅フタロシアニンの蒸着層からなるシ
アン色フィルターを形成した。

以後、このようなシアン色フィルターの形成工程を、銅
フタロシアニンの代りにイルガジンレッドを用いて赤色
フィルターを形成し、更に色素を鉛フタロシアニンに代
えて、緑色フィルターを形成し、色分解フィルターとし
た。

色分解フィルターが形成されたところで、該色分解フィ
ルター上に、フェノルツボラック系ポジ型遠紫外線レジ
スト（商品名、　Ａ２２４００　ＤＵＶ　、シブレイ社
製）を６−の厚さに塗布し、この層を１７０℃で６０分
間加熱しアニーリングし、樹脂層とした。

次に、上記と同様のフォトレジストを更に、先に形成し
た樹脂層上に３μｓの厚さに塗布し、フォトリソ法によ
って、パターンニングし、ストライプ形状の未露光部分
を３−の間隔で個々の受光セルに対応して配置した。

最後に、このようにして設けられたフォトレジストの未
露光部分を、１７０℃で６０分間加熱してアニーリング
し、端面を球状に変形させ、集光レンズの機能面とし、
かつ先に設けた樹脂層と後に積層し、機能面を形成した
樹脂層とを一体化させた。

このようにして形成された本発明のカラーイメージセン
サ−の有効開口率は、本体部分に使用したインターライ
ン転送のＣＯＤが約４０％であるのに対して約８０％と
なり、またフィルターを形成する各色の薄着色素層の変
色は認められず、更に、使用に際して、フィルターを通
過した光の混合も認められず良好な機能を有し、高感度
が要求されるカラーＴＶカメラやカラー画像読み取り装
置等に装着するのに好適なカラーイメージセンサ−とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーイメージセンサ−の−例の模式
的断面部分図、第２図〜第１１図は本発明のカラーイメ
ージセンサ−の形成工程を示す工程図である。 １；イメージセンサ一本体部分 ２−１〜２−５；受光セル ３−１〜３−５；着色フィルター ４−１〜４−５；集光レンズ ４ａ；機能面 ５．１２；レジスト層 ５ａ；レジストパターン ６；フォトマスク ７ａ、７ｂ；第１の色の色素の蒸着層 ８；第２の色の色素の蒸着層 ９；第３の色の色素の蒸着層 ｌＯ；色分解フィルター １１；樹脂層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）複数の受光セルが配置された受光面上に、前記受光
   セルのそれぞれに対応した色素の蒸着層からなる着色フ
   ィルターと感光性樹脂からなる集光レンズとを、前記受
   光面側からこの順に設けてなるものであることを特徴と
   するカラーイメージセンサー。