特表 2023-505887 センサの電子ノイズの補正に適した光学フィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-13

(54)【発明の名称】センサの電子ノイズの補正に適した光学フィルタ

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20230206BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20230206BHJP

   H04N 25/61 20230101ALI20230206BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20230206BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

H01L27/144 K

H04N5/357 200

G02B3/00 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022535771

(86)(22)【出願日】2020-12-09

(85)【翻訳文提出日】2022-08-08

(86)【国際出願番号】 EP2020085380

(87)【国際公開番号】W WO2021116231

(87)【国際公開日】2021-06-17

(31)【優先権主張番号】1914198

(32)【優先日】2019-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513257535

【氏名又は名称】イソルグ

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】ブティノン，ベンジャミン

(72)【発明者】

【氏名】ミュラー，ピエール

(72)【発明者】

【氏名】バロット，ノエミ

【テーマコード（参考）】

4M118

5C024

【Ｆターム（参考）】

4M118AA05

4M118AB01

4M118BA05

4M118BA14

4M118CA02

4M118CB06

4M118CB20

4M118FA06

4M118FB13

4M118GB09

4M118GC08

4M118GC20

4M118GD04

5C024CX01

5C024CY47

5C024EX43

5C024EX51

5C024GY31

(57)【要約】

本開示は画像センサ用の光学フィルタ（１７）に関する。光学フィルタ（１７）は、不透明な第１のゾーン（２６３）を含み、各第１のゾーン（２６３）は、同じ第１のゾーン（２６３）に含まれる少なくとも１つの第１のレンズ（２５３）の表面積と等しい表面積を占める。
【選択図】 図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣接する第１のレンズ（２５３）及び第２のレンズ（２５１）で構成され、基板（２７）の第１の面側に位置するレンズのアレイと、
前記基板の第２の面側において少なくとも前記第２のレンズに対向する開口部（３３）と、
前記基板の第２の面側において前記第１のレンズに対向する不透明な層と
を備え、
前記第１のレンズは不透明な第１のゾーン（２６３）に含まれ、前記第２のレンズは第２のゾーン（２６１）に含まれ、各第１のゾーンは、該第１のゾーン内に含まれる少なくとも１つの第１のレンズの表面積と等しい表面積を占める
画像センサ（１９）用の光学フィルタ（１７）。

【請求項2】

前記第１のゾーン（２６３）の透過率は、約０．１％よりも低く、好ましくは約０．００００１％よりも低い
請求項１に記載の光学フィルタ（１７）。

【請求項3】

各第２のゾーン（２６１）は、少なくとも１つの第２のレンズ（２５１）の表面積と等しい表面積を占める
請求項１または２に記載の光学フィルタ。

【請求項4】

前記第１のレンズ（２５３）及び第２のレンズ（２５１）は同一平面上にある
請求項１～３のいずれか１つに記載の光学フィルタ。

【請求項5】

前記第１のゾーン（２６３）及び第２のゾーン（２６１）は、隣接し、行及び列で編成されている
請求項１～４のいずれか１つに記載の光学フィルタ。

【請求項6】

前記第１のゾーン（２６３）は、隣接するとともに前記フィルタ（１７）の一側に位置する列で編成されている
請求項５に記載の光学フィルタ。

【請求項7】

前記第１のゾーン（２６３）は、前記フィルタ（１７）の２つの縁部に分布された列で編成されている
請求項５に記載の光学フィルタ。

【請求項8】

前記第１のレンズ（２５３）の曲率半径は、前記第２のレンズ（２５１）の曲率半径よりも小さい
請求項１～７のいずれか１つに記載の光学フィルタ。

【請求項9】

前記第１のレンズ（２５３）の曲率半径は、前記第２のレンズ（２５１）の曲率半径よりも大きい
請求項１～７のいずれか１つに記載の光学フィルタ。

【請求項10】

前記第１のレンズ（２５３）は、局所的に劣化している
請求項１～７のいずれか１つに記載の光学フィルタ。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１つに記載の光学フィルタ（１７）の製造方法であって、特に、
印刷によって前記レンズのアレイを前記基板（２７）の第１の面側に形成するステップと、
レジスト（３１）の第１の層（２９）を前記基板（２７）の第２の面側に堆積させるステップと、
前記レンズ（２５；２５１，２５３）を介するフォトリソグラフィによって、前記第１の層（２９）に開口部（３３）を形成するステップと
を備える方法。

【請求項12】

第２の層（３９）を第１のゾーン（２６３）の前記開口部（３３）内、または前記開口部（３３）の第１の面側もしくは第２の面側に形成する
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

第２の層（３９）を前記第１のゾーン（２６３）に形成する
請求項１１または１２に記載の方法。

【請求項14】

レーザ（４５）によって前記第１のレンズ（２５３）を部分的に劣化させる
請求項１０を引用する場合の請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

角度フィルタとして考慮されることが可能な請求項１～１０のいずれか１つに記載の光学フィルタ（１７）と、
放射線（１３）の源（１１）と、
前記放射線（１３）を検出可能な光検出器（１９１）を備える画像センサ（１９）と
を備えるシステム。

【請求項16】

請求項１５に記載のシステムを備える指紋センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、画像取得システムに関する。

【背景技術】

【0002】

画像取得システムは、一般的に、画像センサと光学系とを備え、光学系は、画像センサの感光部と画像化される物体との間に介在し、画像センサの感光部に画像化される物体の鮮明な画像を形成することができる。光学系は、光学フィルタであってもよく、より詳細には、角度フィルタであってもよい。

【0003】

角度フィルタは、入射した放射線をその入射角に応じてフィルタリングして、所望の角度（最大入射角度と呼ばれる）よりも大きい入射角を有する光線を遮断することができる装置である。

【0004】

これにより、画素間のクロストーク現象を回避することができる。

【発明の概要】

【0005】

画像取得システムを改良する必要がある。

【0006】

一実施形態では、画像取得システムの欠点の全てまたは一部を克服する。

【0007】

一実施形態では、画像センサ用の光学フィルタを提供する。光学フィルタは、不透明な第１のゾーンを備え、各第１のゾーンは該第１のゾーンに備えられる少なくとも第１のレンズの表面積と等しい表面積を占める。

【0008】

一実施形態では、画像センサ用の光学フィルタを提供する。光学フィルタは、
隣接する第１のレンズ及び第２のレンズで構成され、基板の第１の面側に位置するレンズのアレイと、
前記基板の第２の面側において少なくとも第２のレンズに対向する開口部と、
前記基板の第２の面側において第１のレンズに対向する不透明な層と
を備え、第１のレンズは不透明な第１のゾーンに含まれ、第２のレンズは第２のゾーンに含まれ、各第１のゾーンは、該第１のゾーンに含まれる少なくとも１つの第１のレンズの表面積と等しい表面積を占める。

【0009】

一実施形態によれば、第１のゾーンの透過率は、約０．１％よりも低く、好ましくは約０．００００１％よりも低い。

【0010】

一実施形態によれば、光学フィルタは、透明な第２のゾーンを備え、各第２のゾーンは該第２のゾーンに含まれる少なくとも１つの第２のレンズの表面積と等しい表面積を占める。

【0011】

一実施形態によれば、第１のレンズ及び第２のレンズは同一平面上にある。

【0012】

一実施形態によれば、第１のゾーン及び第２のゾーンは、隣接し、行及び列で編成されている。

【0013】

一実施形態によれば、第１のゾーンは、隣接するとともにフィルタの１つの縁部に位置する列で編成されている。

【0014】

一実施形態によれば、第１のゾーンは、フィルタの２つの縁部に分布された列で編成されている。

【0015】

一実施形態によれば、第１のレンズの曲率半径は、第２のレンズの曲率半径よりも小さい。

【0016】

一実施形態によれば、第１のレンズの曲率半径は、第２のレンズの曲率半径よりも大きい。

【0017】

一実施形態によれば、光学フィルタは、順に、
基板の第１の面側に位置し、隣接する第１及び第２のレンズで形成されたレンズのアレイと、
第２のレンズと対向する開口部を備え、前記基板の第２の面側において第１のレンズと対向する中実の第１の層と
を備える。

【0018】

一実施形態によれば、光学フィルタは、順に、
基板の第１の面側に位置するレンズのアレイと、
前記基板の第２の面側において開口部のアレイを備える第１の層と、
各第１のゾーンにおける不透明な第２の層と
を備える。

【0019】

一実施形態によれば、光学フィルタは、順に、
基板の第１の面側に位置し、局所的に劣化した第１のレンズ、及び隣接する第２のレンズで形成されたレンズのアレイと、
前記基板の第２の面側において開口部のアレイを備える第１の層と
を備える。

【0020】

一実施形態では、光学フィルタの製造方法を提供する。方法は、特に、
印刷によって、基板の第１の面側にレンズのアレイを形成するステップと、
基板の第２の面側にレジストの第１の層を堆積させるステップと、
フォトリソグラフィによってレンズを介して開口部を第１の層に形成するステップと
を備える。

【0021】

一実施形態によれば、第２の層は、第１のゾーンにおける開口部内、または前記開口部の第１もしくは第２の面側に形成される。

【0022】

一実施形態によれば、第２の層は第１のゾーンに形成される。

【0023】

一実施形態によれば、第１のレンズは、レーザによって部分的に劣化する。

【0024】

一実施形態では、システムを提供する。システムは、
角度フィルタとして考慮されることが可能な光学フィルタと、
放射線源と、
前記放射線を検出することが可能な光検出器を備える画像センサと
を備える。

【0025】

一実施形態では、システムを備える指紋センサを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

上記及び他の特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明を限定するものではない実例として与えられる以下の特定の実施形態に詳細に記載されている。

【図1】画像取得システムの一実施形態を示す部分概略断面図である。

【図2】画像取得システムの一実施形態を示す部分概略上面図である。

【図3】画像取得システムの他の実施形態を示す部分概略上面図である。

【図4】画像取得システムのさらに他の実施形態を示す部分概略断面図である。

【図5】角度フィルタ製造方法の第１の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【図6】角度フィルタ製造方法の第１の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【図7】角度フィルタ製造方法の第１の実施態様のさらに他のステップを示す部分概略断面図である。

【図8】角度フィルタ製造方法の第２の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【図9】角度フィルタ製造方法の第２の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【図10】角度フィルタ製造方法の第２の実施態様のさらに他のステップを示す部分概略断面図である。

【図11】角度フィルタ製造方法の第２の実施態様のさらに他のステップを示す部分概略断面図である。

【図12】角度フィルタ製造方法の第３の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【図13】角度フィルタ製造方法の第３の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【図14】角度フィルタ製造方法の第３の実施態様のさらに他のステップを示す部分概略断面図である。

【図15】角度フィルタ製造方法の第３の実施態様のさらに他のステップを示す部分概略断面図である。

【図16】角度フィルタ製造方法の第４の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

同様の特徴は、様々な図面で同様の参照符号によって指定されている。特に、様々な実施形態の間で共通である構造的および／または機能的特徴は、同じ参照符号を有し得、同一の構造的、寸法的および材料的特性を有し得る。

【0028】

明確にするために、本明細書に記載された実施形態の理解に有用なステップ及び要素のみが図示され、詳細に説明されている。特に、画像センサの形成及び角度フィルタ以外の要素の形成は詳述されておらず、説明される実施形態及び実施態様は、センサ及びこれらの他の要素の通常の実施形態と互換性がある。

【0029】

特に明記されていない限り、接続された２つの要素に言及する場合、これは、導体以外のいかなる中間要素も伴わない直接接続を意味し、結合された２つの要素に言及する場合、これは、これら２つの要素を接続することができる、または、それらが１つ以上の他の要素を介して結合されることができることを意味する。

【0030】

以下の開示では、「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、「右」などの絶対位置を述べる用語、または、「の上」、「の下」、「上方」、「下方」などの相対位置を述べる用語、または、「水平」、「垂直」などの方向を述べる用語に言及する場合、特に明記されていない限り、図面に示されている向きへの参照がなされる。

【0031】

特に明記しない限り、「およそ」、「約」、「実質的に」および「のオーダーで」という表現は、１０％以内、好ましくは５％以内を意味する。

【0032】

以下の説明では、特に明記しない限り、層または膜を通る放射線の透過率が１０％未満であるとき、その層または膜は、放射線に対して不透明と呼ばれる。以下の説明では、層または膜を通る放射線の透過率が１０％を超えるとき、その層または膜は、放射線に対して透明と呼ばれる。一実施形態によれば、同一の光学系に関して、放射線に対して不透明な光学系の全ての要素の透過率は、前記放射線に対して透明な光学系の要素の最も低い透過率の半分より小さく、好ましくは５分の１より小さく、より好ましくは１０分の１より小さい。本開示の残りの部分では、「有用な放射線」という用語は、動作中に光学系を横切る電磁放射線を指す。以下の説明では、「マイクロメートル範囲の光学素子」という表現は、支持体の表面と平行に測定された最大寸法が１μｍより大きく１ｍｍより小さい前記表面に形成された光学素子を指す。以下の説明では、４０℃での酸素に対する膜または層の透過率が１．１０^－１ｃｍ^３／（ｍ^２・ｄａｙ）より小さい場合、その膜または層は酸素気密性とする。酸素に対する透過率は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｏｘｙｇｅｎ Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｃｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ」というＡＳＴＭ Ｄ３９８５法に従って測定することができる。以下の説明では、４０℃での水に対する膜または層の透過率が１．１０^－１ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）より小さい場合、その膜または層は水密性とする。水に対する透過率は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｅｎｓｏｒ」というＡＳＴＭ Ｆ１２４９法に従って測定することができる。

【0033】

光学系の実施形態は、各マイクロメートル範囲の光学素子がマイクロメートル範囲のレンズ、または２つのディオプタによって形成されたマイクロレンズに対応する場合、マイクロメートル範囲の光学素子のアレイを備える光学系について説明される。しかしながら、これらの実施形態が他のタイプのマイクロメートル範囲の光学素子でも実施可能であり、各マイクロメートル範囲の光学素子が、例えば、マイクロメートル範囲のフレネルレンズ、マイクロメートル範囲の屈折率分布型レンズ、またはマイクロメートル範囲の回折格子に対応し得ることは、明らかなはずである。

【0034】

以下の説明では、「可視光」は、４００ｎｍ～７００ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射光を指し、「赤外線」は、７００ｎｍ～１ｍｍの範囲内の波長を有する電磁放射線を指す。赤外線では、７００ｎｍ～１．７μｍの範囲内の波長を有する近赤外線を特に識別することができる。

【0035】

説明を簡単にするために、特に指定しない限り、製造ステップは、該ステップの終わりに得られた構造と同様に指定される。

【0036】

図１は、画像取得システムの一実施形態を示す部分概略断面図である。

【0037】

画像取得システム１は、上から下へ、
放射線１３を放射する光源１１と、
物体１５と、
光学フィルタ１７と、
画像センサ１９と
を備え、画像センサ１９は、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されたセンサであり、無機フォトダイオード（ＣＭＯＳセンサの結晶シリコン、もしくはＴＦＴセンサのアモルファスシリコン）または有機フォトダイオードに結合され得る。

【0038】

画像取得システム１は、さらに、画像センサ１９により提供された信号を処理するための回路（不図示）を備え、例えば、マイクロプロセッサを備える。

【0039】

光源１１は、物体１５の上方に図示されているが、変形例として、物体１５と光学フィルタ１７との間に位置してもよい。

【0040】

放射線１３は、例えば、可視範囲及び／または赤外線範囲にあるが、単一の波長の放射線、または複数の波長（または波長範囲）の放射線であってもよい。

【0041】

画像センサ１９のフォトダイオードは、一般的に、画素化されたアレイを形成する。各フォトダイオードは、画像センサ１９の画素を定義する。アレイ内では、フォトダイオードは、例えば行及び列で位置合わせされている。

【0042】

アレイのフォトダイオードのいくつかは、一般的に、センサ１９及びその電子システムのノイズを検出し記録するためのみの基準として使用される。そして、センサ１９の他のフォトダイオードによって捕捉された信号からノイズを推定して補正する。この目的のために、基準フォトダイオードに入射する放射線は、一般に、不透明なマスクによって遮断（吸収又は反射）される。

【0043】

従来の実施形態では、マスクは、一般的に、光学フィルタ１７の隣に配置され、即ち、光学フィルタの外側のセンサ１９を覆う。マスクは、一般的に、光学フィルタ１７と同一平面上にある。

【0044】

以下の説明では、「画素」という用語は、フォトダイオードを指すために用いられ、「基準画素」という表現は、有用な光放射を受けないフォトダイオードを指すために用いられ、「有用画素」という表現は、取得された画像の有用な信号を伝える画素を指すために用いられる。

【0045】

図２は、画像取得システム１の一実施形態を示す部分概略上面図である。

【0046】

より詳細には、図２は、画像取得システム１内の有用画素２１の分布と基準画素２３の分布の例を示している。

【0047】

画素２１及び２３は、行及び列で位置合わせされることが好ましい。例えば６インチの画面を有する携帯電話に適応可能な画像取得システム１の場合、５００ｄｐｉ解像度（即ち、５０．８μｍの画素ピッチ）を有するイメージャに対して、画素２１及び２３は例えば約２５００行及び約１３００列で編成される。画像の解像度は、例えば、２５４ｄｐｉ（即ち、１００μｍの画素ピッチ）及び１，０００ｄｐｉ（即ち、２５μｍの画素ピッチ）の間で変化してもよい。

【0048】

画素２１及び２３は、１行につき少なくとも１つの基準画素２３が存在するように、アレイに編成されている。基準画素２３は全て同じ列に位置合わせされている。例えば、約４列から約６４列までは基準画素２３のみを備える。好ましくは、約１６列から約３２列までは基準画素２３のみを備える。

【0049】

図２に示す実施形態では、基準画素２３の列は全て隣接し、システム１の１つの縁部（図２の向きで、システム１の左側）に位置する。

【0050】

図３は、画像取得システムの他の実施形態を示す部分概略上面図である。

【0051】

図３に示す実施形態は、図２に示す実施形態と実質的に同一であるが、基準画素２３の列がシステム１の２つの縁部に位置する点で異なる。好ましくは、同じ数の基準画素２３の列が、システム１の各縁部に存在する。

【0052】

図２及び図３の実施形態では、電子ノイズは基準画素２３の全てのフォトダイオードによって検出される。同じ行の基準画素２３のフォトダイオードによって検出された電子ノイズは平均化される。そして、平均化されたノイズは、同じ行の有用画素２１のフォトダイオードによって検出された有用信号の補正に使用される。

【0053】

図４は、画像取得システムの一実施形態を示す部分概略断面図である。

【0054】

図４に示す画像取得システム１は、
角度フィルタ１７、及び
フォトダイオードまたは光検出器１９１を備える画像センサ１９
を備える。

【0055】

角度フィルタ１７は、図４の向きで上から下へ、
レンズ２５のアレイと、
基板または支持体２７と、
開口部３３または孔、及び壁３５を備える第１の樹脂３１の第１の層２９と
を備える。

【0056】

説明した実施形態では、角度フィルタを形成する光学フィルタ１７の場合を例として説明したが、そのような実施形態は、例えば、赤緑青ＲＧＢカラーフィルタのような他のタイプの光学フィルタに適用されてもよい。

【0057】

角度フィルタ１７は、レンズ２５の光軸２４に対する放射線の入射に応じて、入射放射線をフィルタリングすることが可能である。角度フィルタ１７は、画像センサ１９の各光検出器１９１が、光検出器１９１と関連するレンズ２５のそれぞれの光軸２４に対する入射角が最大入射角度よりも小さい光線のみを受けるように適合される。最大入射角度は、４５°よりも小さく、好ましくは３０°よりも小さく、より好ましくは１０°よりも小さく、より好ましくはさらに４°よりも小さい。角度フィルタ１７は、角度フィルタ１７のレンズ２５の光軸２４に対するそれぞれの入射角が最大入射角度よりも大きい入射放射線の光線を遮断することが可能である。

【0058】

各開口部３３は、単一のレンズ２５と関連することが好ましい。レンズ２５の光軸２４は、第１の層２９の開口部３３の中心と位置合わせされることが好ましい。レンズ２５の直径は、開口部３３の（レンズ２５の光軸に垂直な）断面の最大サイズよりも大きいことが好ましい。

【0059】

図４の例では、各光検出器１９１は、単一の開口部３３に関連するものとして示されており、各光検出器１９１の中心は、関連する開口部３３の中心と位置合わせされている。実際には、角度フィルタ１７の解像度は、画像センサ１９の解像度の少なくとも２倍である。言い換えれば、システムは、光検出器１９１の少なくとも２倍の数のレンズ２５（または開口部３３）を備える。したがって、フォトダイオード１９１（図４）は、少なくとも２つのレンズ２５（または開口部３３）に関連している。

【0060】

本開示では、「ゾーン」は、少なくとも１つのレンズ２５及びその下部の層を備えるフィルタ１７の各部を指す。例えば、１つのゾーンは単一の画素に関連するが、１つの画素は、少なくとも２つのゾーンに関連する。

【0061】

各ゾーンは、ゾーンに関連するレンズ２５の表面積と実質的に同一の表面積を有する。さらに、第１のゾーンは基準画素２３（図２及び図３）に対向する光学フィルタ１７の部分に対応し、第２のゾーンは有用画素２１（図２及び図３）に対向する光学フィルタ１７の部分に対応する。

【0062】

以下の説明では、図４の向きで、構造体または層の上面は表側であると考えられ、図４の向きで、構造体または層の下面は裏側であると考えられる。

【0063】

図５～図７は、第１の実施態様による角度フィルタ１７の製造方法の一例の連続するステップを模式的にかつ部分的に示している。

【0064】

図５は、角度フィルタ１７の製造方法の第１の実施態様を示す部分概略断面図である。

【0065】

より詳細には、図５は、同一平面上にある第１のレンズ２５３及び第２のレンズ２５１のアレイと、基板２７とを備える初期構造体を示している。

【0066】

基板２７は、少なくとも考慮される波長（ここで、可視範囲及び赤外範囲の波長）を吸収しない透明なポリマーで作られてもよい。ポリマーは、特に、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴ、ポリ（メチルメタクリレート）ＰＭＭＡ、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、またはポリカーボネート（ＰＣ）であってもよい。基板２７の厚さは、例えば、１～１００μｍ、好ましくは２０～１００μｍで変化してもよい。基板２７は、カラーフィルタ、偏光板、半波長板、または１／４波長板に対応してもよい。

【0067】

基板２７の上で基板２７と接触するレンズまたはマイクロレンズ２５１及び２５３は、シリカ、ＰＭＭＡ、ポジ型レジスト、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ＣＯＰ、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）／シリコーン、エポキシ樹脂、またはアクリレート樹脂で作られてもよい。マイクロレンズ２５１及び２５３は、レジストブロックを流動させることにより形成されてもよい。マイクロレンズ２５１及び２５３は、さらに、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、ＰＤＭＳ／シリコーン、エポキシ樹脂、またはアクリレート樹脂の層上に成形することにより形成されてもよい。マイクロレンズ２５１及び２５３は、印刷によって形成されてもよい。

【0068】

マイクロレンズ２５１及び２５３は、収束レンズであり、各々は１μｍ～１００μｍ、好ましくは２０μｍ～７０μｍの範囲の焦点距離ｆを有する。

【0069】

図５に示す実施形態では、マイクロレンズ２５１及び２５３は同一ではない。実際に、第１のレンズ２５３の曲率半径は第２のレンズ２５１の曲率半径よりも大きい。レンズ２５３の高さは、例えば、レンズ２５１の高さよりも小さい。

【0070】

第１のレンズ２５３は、第１のゾーン２６３（基準ゾーン）に割り当てられ、第２のレンズ２５１は、第２のゾーン２６１に割り当てられる。

【0071】

他の実施形態によれば、図示しないが、第１のレンズ２５３の曲率半径は、第２のレンズ２５１の曲率半径よりも小さくてもよい。そして、レンズ２５３の高さは、例えば、レンズ２５１の高さよりも大きい。

【0072】

図６は、角度フィルタ１７の製造方法の第１の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0073】

より詳細には、図６は、図５に示す構造体の表側に膜３７、該構造体の裏側に第１の樹脂３１の不透明な層２９を堆積させるステップを示している。

【0074】

図５のステップの終わりに得られた構造体の表側に、第２の材料３８の膜３７を堆積させる。膜３７は、構造体の表側を平坦化することができる。膜３７は、さらに、下部にあるレンズ２５１及び２５３の焦点距離を変更して、それらの収束を改善することができる。膜３７は、例えば、光検出器（１９１、図４）に検出される放射線に対して透明で、空気の屈折率と異なる屈折率を有する。膜３７は、光学透明接着剤（ＯＣＡ）、特に液状光学透明接着剤（ＬＯＣＡ）、または低屈折率を有する材料、またはエポキシ／アクリレートグルーから得られてもよい。膜３７は、マイクロレンズ（２５１及び２５３）の形状に沿い、マイクロレンズ２５１及び２５３の材料の屈折率よりも低い低屈折率を有する材料３８で作られることが好ましい。

【0075】

膜３７は、例えば、遠心分離によって堆積された後に、紫外線への露光によって架橋される。

【0076】

層２９は、例えば、約１μｍ～約１ｍｍの範囲、好ましくは約１２μｍ～約１５μｍの範囲の厚さにわたってフルプレートで堆積される。層２９は、例えば、遠心分離、コーティング、または印刷によって堆積される。

【0077】

不透明な層２９は、例えば約０．１％よりも低い透過率を有し、透過率は、約０．００００１％よりも低いことが好ましい。

【0078】

一実施形態によれば、樹脂３１は、ポジ型レジストであり、例えば、着色されたもしくは黒色のＤＮＱ－ノボラック樹脂、またはＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）レジストである。ＤＮＱ－ノボラック樹脂は、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）とノボラック樹脂（フェノールホルムアルデヒド樹脂）との混合物で構成されたものである。ＤＵＶ樹脂は、ポリヒドロキシスチレンで構成されたポリマーを備えてもよい。

【0079】

図７は、角度フィルタ１７の製造方法の第１の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0080】

より詳細には、図７は、層２９に開口部３３を形成するステップを示している。

【0081】

開口部３３の製造方法の一実施形態では、
マイクロレンズ２５１及び２５３のアレイを介してコリメートされた光（ＵＶ）に第１の樹脂３１をその表側で露光させること（フォトリソグラフィ）によって、層２９に開口部３３を形成するステップ、及び
現像によって樹脂３１の露光部分を除去するステップ
を備える。

【0082】

この実施形態によれば、マイクロレンズ２５１及び２５３と基板２７とは、好ましくは、露光時に使用される波長に対応する波長範囲にわたって透明な材料で作られる。

【0083】

第１のマイクロレンズ２５３及び第２のマイクロレンズ２５１は、露光時において、入射光線に対して同じ影響を与えない。実際に、第２のマイクロレンズ２５１は、出射光線が層２９の一点に収束（集束）するようなサイズ（高さ、曲率半径、及び焦点距離）である。しかし、第１のレンズ２５３は、出射光線が層２９の外側の一点で収束するようなサイズである。このような集束の違いは、第１のレンズ２５３及び第２のレンズ２５１の曲率半径の差に起因する。

【0084】

第１の樹脂３１は、ポジ型であり、即ち、紫外線に露光された部分が現像剤に可溶となる。より詳細には、露光時間に樹脂３１によって局所的に吸収される紫外線の最小量は、樹脂を現像剤に溶解可能にするために必要である。

【0085】

曲率半径と焦点距離との違いにより、第１のレンズ２５３の下部にある層２９の部分によって露光時に吸収される紫外線の量は、第２のレンズ２５１の下部にある層２９の位置によって露光時に吸収される紫外線の量と異なる。

【0086】

図７の実施形態では、露光時間は、以下のように定義される：
第２のレンズ２５１の下部にある層２９の部分によって吸収される紫外線量は、最小量に達する、及び
第１のレンズ２５３の下部にある層２９の部分によって吸収される紫外線量は、最小量に達しない。

【0087】

よって、開口部３３は、例えば、層２９において、第２のレンズ２５１の下部にある部分、即ち第２のゾーン２６１のみに形成される。よって、第２のゾーン２６１は透明である。

【0088】

第１のレンズ２５３の下部にある層２９の部分、即ち第１のゾーン２６３における層２９の部分は、好ましくは、中実で不透明である。

【0089】

図７において、開口部３３は、断面が台形断面図によって示されている。一般的に、露光パラメータに従って、断面図において、開口部３３の断面は、正方形、三角形、長方形であってもよい。さらに、上面図において、開口部３３の断面は、円形、楕円形、または、例えば三角形、正方形、長方形などの多角形であってもよい。開口部３３の断面は、上面図において、好ましくは、円形である。開口部３３は、実質的に同じ寸法を有してもよい。開口部３３の幅または直径（開口部の底部、即ち基板２７との界面で測定されたもの）を「ｗ」と呼ぶ。幅ｗは、５μｍ～３０μｍで変化してもよい。幅ｗは、好ましくは５μｍ～２０μｍの範囲であり、例えば、約１０μｍに等しい。

【0090】

図８～図１１は、第２の実施態様による角度フィルタ１７の製造方法の一例の連続するステップを模式的に、かつ部分的に示している。

【0091】

第２の実施態様は、構造体の裏側に開口部３３においてレンズ２５に対向する不透明な第２の層３９が形成されたため、第１のゾーン２６３が不透明にされるという点で、第１の実施態様と異なる。第２の実施形態のレンズ２５は、全て第１の実施態様の第２のレンズ２５１と同一である。

【0092】

図８は角度フィルタ１７の製造方法の第２の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【0093】

より詳細には、図８は、全てのレンズ２５が実質的に同一であるという点を除き、第１の実施態様による方法の初期構造体（図５）と同一の初期構造体を示している。

【0094】

図９は、角度フィルタ１７の製造方法の第２の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0095】

より詳細には、図９は、図８に示す構造体の表側に膜３７を堆積させるとともに、図８に示す初期構造体の裏側に開口部３３のアレイを備える第１の樹脂３１の層２９を形成するステップを示している。このステップは、第１の実施態様の図６及び図７のステップと実質的に同一であるが、第２の実施態様において開口部３３が各レンズ２５に対向して形成される点で異なる。

【0096】

図１０は、角度フィルタ１７の製造方法の第２の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0097】

より詳細には、図１０は、図８及び図９のステップの終わりに得られた構造体の裏側に第１の材料４１の第２の層３９を形成するステップを示している。

【0098】

図１０の例では、構造体の向きは、前図の断面図に対して反転していることに留意されたい。

【0099】

図１０に示す実施形態では、第１の材料４１の第２の層３９は、図８及び図９のステップの終わりに得られた構造体の裏側に堆積される。第２の層３９は、第１のゾーン２６３のレンズ２５に対向する全ての開口部３３に局所的に堆積される。第２の層３９は連続的ではない。よって、第１のゾーン２６３の各開口部３３は、第２の層３９の部分３９’を備える。

【0100】

材料４１は、例えば、約０．１％よりも低い透過率を有する不透明な材料であり、透過率は、好ましくは約０．００００１％よりも低い。

【0101】

材料４１は、例えば金属又はインクである。材料４１は、銀、銅、またはグラフェンで構成されてもよい。材料４１は金属ナノ粒子または染料で構成されてもよい。

【0102】

材料４１は、例えば第１の樹脂３１と同じ組成を有する。

【0103】

層３９は、例えば、インクジェット技術、シルクスクリーン、シリンジ支援局所堆積技術、フレキソグラフィー、ヘリオグラフィー、またはスプレー印刷技術によって堆積される。

【0104】

層３９は例えば遠心分離によって堆積され、露光（フォトリソグラフィ）及び現像により、部分３９’のみが残る。

【0105】

他の実施形態によれば、図１０に示されないが、第２の層３９は、層２９を形成する前に形成されてもよい。このように、部分３９’は、基板２７の裏側に第１のゾーン２６３のレンズ２５に対向して局所的に形成される。第２の層３９の各部分３９’は、それに関連する部分３９’を有するレンズ２５の表面と実質的に同一の表面上に延在する。次に、層２９が形成され、部分３９’または部分３９’の間の基板２７の裏側のいずれかを覆う。開口部３３を形成するステップは、図９で説明したステップと同様である。層３９が不透明である観点から、このステップの終わりに得られた構造体は、図９に示す構造体と同様ではない。実際に、開口部３３は、第２のゾーン２６１のレンズ２５に対向して形成されるのみである。

【0106】

図１１は、角度フィルタ１７の製造方法の第２の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0107】

より詳細には、図１１は、図８～図１０のステップの終わりに得られた構造体の裏側に第３の材料４４で作られた第３の層４３を形成するステップを示している。

【0108】

選択的に、充填されていない開口部３３は、空気または光検出器（１９１、図４）により検出される放射線に対して少なくとも部分的に透明な充填材料（例えばＰＤＭＳ）の層３９で充填される。変形例として、開口部３３は、角度フィルタ１７によって角度的にフィルタリングされた光線を色彩的にフィルタリングするために、部分的に吸収する材料で充填されてもよい。

【0109】

図１０に示すステップの終わり、または開口部３３の選択的な充填の後に、構造体の裏側に、第３の層４３をフルプレートで堆積させる。言い換えれば、第１の層２９、第２の層３９、及び可能な充填材料が、第３の層４３で覆われる。第３の層４３下面（図１１の向きで）は、このステップの後、実質的に平坦である。開口部３３の充填のステップが事前に実施されていない場合、開口部３３はこの層４３で充填される。

【0110】

層４３の材料４４は、好ましくは、光検出器（１９１、図４）により検出される放射線に対して少なくとも部分的に透明である。材料４４は、例えば、ＰＤＭＳ、エポキシグルー、アクリレート、または商品名ＳＵ８で知られる樹脂で構成される。開口部３３の選択的な充填時に使用される充填材料、及び層４３の材料４４は、同じ組成を有していてもよいし、異なる組成を有していてもよい。

【0111】

他の実施形態によれば、図示しないが、第２の層３９は、開口部３３を充填する選択的なステップの後、第３の層４３を堆積させるステップの前に形成される。層３９の部分３９’は、開口部３３の裏側に第１のゾーン２６３のレンズ２５に対向して局所的に形成される。第２の層３９の各部分３９’は、それに関連する部分３９’を有するレンズ２５の表面と実質的に同一の表面上に延在する。

【0112】

図１２～図１５は、第３の実施態様による角度フィルタ１７の製造方法の一例の連続するステップを模式的に、かつ部分的に示している。

【0113】

第３の実施態様は、構造体の表側に第１のゾーン２６３のレンズ２５に対向する不透明な第２の層３９が形成されたため、第１のゾーン２６３が不透明であるという点で、第２の実施態様と異なる。

【0114】

図１２は、角度フィルタ１７の製造方法の第３の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【0115】

より詳細には、図１２は、図８に示す第２の実施態様による方法の初期構造体と同一の初期構造体を示している。

【0116】

図１３は、角度フィルタ１７の製造方法の第３の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0117】

より詳細には、図１３は、図１２に示す構造体の表側に膜３７を堆積させるとともに、図１２に示す初期構造体の裏側に開口部３３のアレイを備える第１の樹脂３１の第１の層２９を形成するステップを示している。

【0118】

このステップは、第２の実施態様による方法の図９に示すステップと実質的に同一である。

【0119】

図１４は、角度フィルタ１７の製造方法の第３の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0120】

より詳細には、図１４は、図１２及び図１３のステップの終わりに得られた構造体に、膜３７上に、第１のゾーン２６３のレンズ２５に対向するように第１の材料４１の第２の層３９を堆積させるステップを示している。

【0121】

第１の材料４１で作られた第２の層３９は、第１のゾーン２６３の各レンズ２５に対向するように、膜３７の表側に形成されている。第２の層３９は、連続的ではなく、部分３９’に分割されている。各部分３９’は、第１のゾーン２６３の１つのレンズ２５に対向して配置されている。各部分３９’は、それに関連する当該部分３９’を有するレンズ２５の表面積と実質的に同一の表面積にわたって延在している。材料４１は、例えば約０．１％よりも低い透過率を有する不透明な材料で作られており、透過率は約０．００００１％よりも低いことが好ましい。

【0122】

材料４１は、例えば第２の実施態様（図１０）の材料４１と同様である。

【0123】

層３９は、例えば第２の実施態様の層３９と同様に形成される。

【0124】

選択的に、膜３７と同一の組成を有する第２の膜（不図示）を、図１２～図１４のステップの終わりに得られた構造体の表側に堆積させて前記表面を平坦化することが想定され得る。

【0125】

図１５は、角度フィルタ１７の製造方法の第３の実施態様の他のステップを示す部分概略断面図である。

【0126】

より詳細には、図１５は、図１２～図１４に示すステップの終わりに得られた構造体の裏側に、第３の材料４４で作られた第３の層４３を形成するステップを示している。

【0127】

このステップは、第２の実施態様による方法の図１１に示すステップと実質的に同一である。

【0128】

図１６は、角度フィルタ１７の製造方法の第４の実施態様のステップを示す部分概略断面図である。

【0129】

第４の実施態様は、第１のゾーン２６３がそれに関連する第１のレンズ２５３の劣化によって不透明にされるという点で、第３の実施態様と異なる。よって、第２の層（３９、図１４）は存在しない。

【0130】

より詳細には、第３の実施態様による方法の図１３に示す構造体と同一の構造体に基づいて、第１のレンズ２５３が劣化する。レンズ２５３の劣化は、その光学特性の変更、特に不透明度の変更を意味する。

【0131】

劣化は、例えば、照射されたレンズ（特定の波長又はレーザの特定のエネルギーレベルに敏感な材料）を不透明化するように選択されたレーザ４５によって実行される。

【0132】

一実施形態によれば、劣化は、各第１のレンズ２５３上で、その表面全体にわたって実行される。

【0133】

一実施形態によれば、劣化は、各第１のレンズ２５３において、その表面よりも低い面で局所的に実行される。劣化面は、例えば、考慮されたレンズ２５３の光軸を中心とする。

【0134】

よって、劣化後、第１のレンズ２５３は、局所的にまたは全体的に、約０．１％よりも低い透過率、好ましくは約０．００００１％よりも低い透過率を有する。

【0135】

さらに他の実施形態によれば、基板２７は、全体的にまたは局所的に第１のレンズ２５３に対向してレーザによって劣化する。

【0136】

劣化は、層２９を形成する前または後に実行されてもよい。

【0137】

図１６に示すステップの後、第３の実施形態による方法の図１５に示すステップと同様の構造体の裏側に第３の層４３を堆積させる追加のステップが提供されてもよい。

【0138】

記載された実施形態の利点は、不透明なマスクを角度フィルタに統合することを可能にすることである。これは、特に、画像取得システムの製造コストを低下させながら、マスクの光学フィルタとの分離距離をなくすことを可能にする。実際に、マスクと光学フィルタとの組み合わせは、光学系の組立工程における工程数を減少させることを可能にする。

【0139】

記載された実施形態の他の利点は、形成された光学フィルタが通常の画像センサと互換性があることである。

【0140】

様々な実施形態及び変形例が説明されている。当業者は、これらの様々な実施形態及び変形例の特定の特徴が組み合わせられてもよく、他の変形例が想到されることを理解するであろう。

【0141】

最後に、本明細書で説明した実施形態及び変形例の実用的実現は、本明細書で提供した機能表示に基づいて、当業者の能力の範囲内である。

【0142】

本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第１９／１４１９８号明細書の優先権を主張している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【手続補正書】

【提出日】2022-08-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣接する第１のレンズ（２５３）及び第２のレンズ（２５１）で構成され、基板（２７）の第１の面側に位置するレンズのアレイと、
前記基板の第２の面側において少なくとも前記第２のレンズに対向する開口部（３３）と、
前記基板の第２の面側において前記第１のレンズに対向し、少なくとも１つの第１のレンズの表面と等しい表面を有する不透明な層と
を備え、
前記第１のレンズは不透明な第１のゾーン（２６３）に含まれ、前記第２のレンズは第２のゾーン（２６１）に含まれ、各第１のゾーンは、該第１のゾーン内に含まれる少なくとも１つの第１のレンズの表面積と等しい表面積を占める
画像センサ（１９）用の光学フィルタ（１７）。

【請求項2】

前記第１のゾーン（２６３）の透過率は、約０．１％よりも低く、好ましくは約０．００００１％よりも低い
請求項１に記載の光学フィルタ（１７）。

【請求項3】

各第２のゾーン（２６１）は、少なくとも１つの第２のレンズ（２５１）の表面積と等しい表面積を占める
請求項１に記載の光学フィルタ。

【請求項4】

前記第１のレンズ（２５３）及び第２のレンズ（２５１）は同一平面上にある
請求項１に記載の光学フィルタ。

【請求項5】

前記第１のゾーン（２６３）及び第２のゾーン（２６１）は、隣接し、行及び列で編成されている
請求項１に記載の光学フィルタ。

【請求項6】

前記第１のゾーン（２６３）は、隣接するとともに前記フィルタ（１７）の一側に位置する列で編成されている
請求項５に記載の光学フィルタ。

【請求項7】

前記第１のゾーン（２６３）は、前記フィルタ（１７）の２つの縁部に分布された列で編成されている
請求項５に記載の光学フィルタ。

【請求項8】

前記第１のレンズ（２５３）の曲率半径は、前記第２のレンズ（２５１）の曲率半径よりも小さい
請求項１に記載の光学フィルタ。

【請求項9】

前記第１のレンズ（２５３）の曲率半径は、前記第２のレンズ（２５１）の曲率半径よりも大きい
請求項１に記載の光学フィルタ。

【請求項10】

前記第１のレンズ（２５３）は、局所的に劣化している
請求項１に記載の光学フィルタ。

【請求項11】

請求項１に記載の光学フィルタ（１７）の製造方法であって、特に、
印刷によって前記レンズのアレイを前記基板（２７）の第１の面側に形成するステップと、
レジスト（３１）の第１の層（２９）を前記基板（２７）の第２の面側に堆積させるステップと、
前記レンズ（２５；２５１，２５３）を介するフォトリソグラフィによって、前記第１の層（２９）に開口部（３３）を形成するステップと
を備える方法。

【請求項12】

第２の層（３９）を第１のゾーン（２６３）の前記開口部（３３）内、または前記開口部（３３）の第１の面側もしくは第２の面側に形成する
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

第２の層（３９）を前記第１のゾーン（２６３）に形成する
請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

レーザ（４５）によって前記第１のレンズ（２５３）を部分的に劣化させる
請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

角度フィルタとして考慮されることが可能な請求項１に記載の光学フィルタ（１７）と、
放射線（１３）の源（１１）と、
前記放射線（１３）を検出可能な光検出器（１９１）を備える画像センサ（１９）と
を備えるシステム。

【請求項16】

請求項１５に記載のシステムを備える指紋センサ。

【国際調査報告】