JPH04282991A - 固体撮像装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係り、
たとえば家庭用ＶＴＲ一体型カメラあるいは一般監視用
カメラ等に使用される固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の固体撮像装置は、たとえ
ば図７に示すように構成されている。

【０００３】同図において、まず、基板２１があり、こ
の基板２１のほぼ中央部に固体撮像素子パッケージ１１
が搭載されている。この固体撮像素子パッケージ１１の
外部取り出しリードは基板２１に形成された孔を通して
該基板２１の裏面に引き出されるようになっている。

【０００４】そして、固体撮像素子パッケージ１１の透
明板の表面には、ゴムパッキン１４を介して赤外カット
フィルタ１３が配置され、また、この赤外カットフィル
タ１３の上面には水晶フィルタから構成される光学的ロ
ーパスフィルタ１２が積層されている。

【０００５】これら光学的ローパスフィルタ１２および
赤外カットフィルタ１３を固体撮像素子パッケージ１１
側に押えつけるためのセンサホルダ２２があり、このセ
ンサホルダ２２は、前記基板２１に螺子２３によって固
定されている。

【０００６】また、センサホルダ２２には、螺子３２に
よってレンズマウント３１が取付けられ、このレンズマ
ウント３１には、前記光学的ローパスフィルタ１２上に
位置付けられる光学レンズ３４を保持するようになって
いる。

【０００７】なお、前記光学的ローパスフィルタ１２は
、色モアレ防止ガラスとなるものである。すなわち、水
晶の複屈折性を利用し、主光線に対し、固体撮像素子の
画素ピッチの１／２に相当する距離だけずれた位置に複
屈折光線を入射させ、光像投影領域部の輪郭部に生じる
色モアレによる虹色の着色を軽減させるためのものであ
る。そして、主光線と複屈折光線のずれ量は、通常水晶
フィルタの厚さでは設定できるようになっている。

【０００８】ここで、図８は、前記固体撮像素子パッケ
ージ１１の詳細を説明するための断面図である。

【０００９】同図において、固体撮像素子３があり、こ
の固体撮像素子３は、たとえば樹脂材で構成された筐体
２内に搭載されている。該筐体２は前記固体撮像素子３
の搭載部分に凹陥部が設けられた形状をなし、この凹陥
部内に前記固体撮像素子３が配置されている。そして、
筐体２の凹陥部は、ガラスキャップからなる透明板５に
より閉塞されている。

【００１０】また、前記筐体２からは複数の外部取り出
しリード１が突出され、この各外部取り出しリード１の
筐体２内の先端部は、それぞれボンディングワイヤ４を
介して固体撮像素子３の主表面の各電極に接続されるよ
うになっている。

【００１１】なお、固体撮像素子のパッケージ構造は、
例えば、「映像情報」、「特集最近の固体撮像素子と固
体カメラの動向」、頁３１、１９８６年５月；産業開発
機構（株）発行、で知られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された従来の固体撮像装置は、まず、光学的ロ
ーパスフィルタ１２を固体撮像素子パッケージ１１と光
学レンズ３４との間に配設しなければならないことから
、固体撮像素子パッケージ１１、ゴムパッキン１４、光
学的ローパスフィルタ１２、光学レンズ３４をそれぞれ
光学軸上に精度よく一致させて組立を行なわなければな
らず、このため、センサホルダ２２を必要とし、高価で
、かつ該組立が繁雑になるという問題があった。

【００１３】特に、前記光学的ローパスフィルタ１２の
機能を精度よく発揮させるためには、固体撮像素子パッ
ケージとの離間距離を精度よく設定しなければならず、
上述した組立をより繁雑にしていたものであった。

【００１４】また、光学的ローパスフィルタ１２は、複
屈折性をもつ水晶を光学的に研磨して構成され、高価で
かつその厚さの最小値にも制限があるために、装置全体
が重くなってしまっていたという問題もあった。

【００１５】さらに、上述した光学的ローパスフィルタ
１２はそれなりに大きなものであるため、装置全体の小
型化にも制限が生じていたという問題があった。

【００１６】それ故、本発明は、このような事情に基づ
いてなされたものであり、その目的とするところのもの
は、組立を容易にした固体撮像装置を提供するものであ
る。

【００１７】また、本発明の他の目的は、より低コスト
で小型化および軽量化を図ることのできる固体撮像装置
を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、固体撮像素子を内蔵
し該固体撮像素子の光像投影面側に透明板が配置されて
いる固体撮像素子パッケージと、この固体撮像素子パッ
ケージの透明板側に配置された色モアレ防止ガラスと、
この色モアレ防止ガラスの光投影側に配置された光学レ
ンズと、前記固体撮像素子パッケージ、色モアレ防止ガ
ラス、および光学レンズを一体化して組み込んでなる固
体撮像装置において、前記透明板の前記固体撮像素子対
向面側に色モアレ防止手段を設け、これにより前記色モ
アレ防止ガラスを備えないようにしたことを特徴とする
ものである。

【００１９】そして、前記色モアレ防止手段としては、
たとえば前記透明板面に形成された回折格子からなるも
のである。

【００２０】

【作用】本発明は、たとえば固体撮像素子パッケージの
ガラスキャップである透明板に回折格子を形成すること
により、色モアレ防止手段をもうけたものである。

【００２１】ここで、該回折格子によって構成される光
学的ローパスフィルタは、主光線と回折光線のずれ量を
該回折格子の高さとピッチにより設定でき、従来による
水晶の複屈折性を利用した光学的ローパスフィルタと全
く同様の機能をもたせることができるものである。

【００２２】そして、このように構成された固体撮像装
置は、固体撮像素子パッケージ、色モアレ防止ガラス、
および光学レンズとの一体化組立において、前記色モア
レ防止ガラスを必要としなくなることから、該組立を容
易にすることができるようになる。

【００２３】この場合、色モアレ防止ガラスは、その機
能を精度よく発揮させるため該固体撮像素子パッケージ
からの離間距離を精度よく設定しなければならないとい
う条件があるため、この色モアレ防止ガラスを不必要と
することは該組立をより容易にすることができることと
なる。

【００２４】そして、固体撮像素子パッケージに内蔵さ
れる色モアレ防止手段としては、たとえば該固体撮像素
子パッケージのガラスキャップとなる透明板に回折格子
を構成するものであるため、それ自体の重量は極めて小
さく、したがって、装置全体を軽量化できることはいう
までもなく、小型化と低コスト化も達成することができ
るようになる。

【００２５】

【実施例】実施例１． 図１は、本発明による固体撮像素子パッケージの一実施
例を示す断面構成図である。

【００２６】同図において、固体撮像素子３があり、こ
の固体撮像素子３は、たとえばモールド樹脂からなる筐
体２内に搭載されている。すなわち、該筐体２は、その
主表面のほぼ中央に凹陥部が形成され、この凹陥部の底
面に前記固体撮像素子３が搭載されている。

【００２７】前記固体撮像素子３は、その主表面（搭載
される面とは反対側の面）において、たとえばフォトダ
イオードがマトリックス状に形成された光像投影領域部
が形成された面となっているものである。

【００２８】前記筐体２の側面には、複数の外部取り出
しリード１が貫通して設けられ、その基部は、前記固体
撮像素子３の主表面に形成された図示しない複数の電極
に近接されて配置されている。また、外部取り出しリー
ド１の先端は、筐体２外にて延在され、いわゆるデュア
ルインライン型となっている。

【００２９】固体撮像素子３の各電極と各外部取り出し
リード１の前記基部との間には、ボンディングワイヤ４
がボンディングされて電気的接続がなされている。

【００３０】そして、このように固体撮像素子３が搭載
された筐体２の凹陥部を覆うようにして透明板５が配置
されている。筐体２と透明板５との固着はたとえば図示
しない接着剤でなされるようになっている。

【００３１】この透明板５は、その材料として、たとえ
ば非晶質ポリオレフィンＡＰＯ（たとえば三井石油化学
製ポリオレフィンＡＰＯ）等からなっている。この非晶
質ポリオレフィンＡＰＯは、光学レンズ用材料として物
性のバランスがとれた樹脂で、耐熱性、耐湿性、透明性
等を備えるものである。また、成形性にも優れた樹脂と
なっている。

【００３２】また、この透明板５は、その固体撮像素子
３側の面において、回折格子が形成されたものとなって
いる。

【００３３】回折格子が形成された透明板５の断面構成
図を図３に示している。透明板５の一方の面において紙
面に垂直方向に条溝と条突とが交互に形成されて前記回
折格子が形成されている。

【００３４】この場合において、主光線と回折光線のず
れ量を該回折格子の高さｈとピッチｐにより設定でき、
従来の水晶の複屈折性を利用した光学的ローパスフィル
タと全く同様の機能をもたせることができる。

【００３５】この回折格子は、前記透明板５自体が成形
で形成される際に同時に形成されるようになっている。 たとえば固体撮像素子１１の画素ピッチが９．６（水平
）×７．５（垂直）で、固体撮像素子１１までの距離が
１．０ｍｍの場合においては、高さを０．８μｍ、ピッ
チを４０μｍに設定することにより、従来用いられてい
た水晶フィルタと同様の機能が得られるようになる。

【００３６】なお、図３に示した回折格子を構成する条
溝および条突は、いずれもその断面形状が台形となって
いるものであるが、この形状に限定されるものではなく
、矩形状、あるいは正弦波状等であっても同様の効果が
得られる。

【００３７】さらに、この透明板５の回折格子が形成さ
れた面と反対側の面においては、顔料あるいは染料で着
色されて赤外カットフィルタが構成されている。

【００３８】前記顔料あるいは染料としては、たとえば
シアン色等からなり、図４に示すような分光透過率特性
を有するものが好適となる。

【００３９】また、このように回折格子および赤外カッ
トフィルタが形成された透明板５には、前記回折格子お
よび赤外カットフィルタ面を含めて、たとえば３層から
なる反射防止効果を有するハードコーティグ処理がなさ
れ、光透過率を向上させている。実験によると、該ハー
ドコーティグ処理によって、光透過率が５〜８％向上す
ることが判明した。

【００４０】以上説明した実施例によれば、固体撮像素
子パッケージ１１のガラスキャップである透明板５に回
折格子を形成することにより、色モアレ防止手段である
光学的ローパスフィルタを設けたものである。

【００４１】そして、このように固体撮像素子パッケー
ジ１１に内蔵される光学的ローパスフィルタは、固体撮
像素子３に極めて近接させて配置できることから、該固
体撮像素子３との離間距離を正確に設定でき、これによ
り光学的ローパスフィルタとしての効果を向上させるこ
とができる。

【００４２】なお、回折格子を用いた光学的ローパスフ
ィルタは、固体撮像素子パッケージ１１に内蔵せず、従
来、水晶を用いた光学的ローパスフィルタの位置、ある
いは図示しないレンズ絞り位置に配置することも考えら
れる。しかし、このようにした場合、前者の場合には、
レンズの内面反射によるゴースト像が格子縞状となって
しまい見苦しいということが判明した。また、後者の場
合は、レンズの瞳径が変化するとローパス効果も変化し
てしまうということが判明している。

【００４３】実施例２． 図２は、本発明による固体撮像装置の一実施例を示す断
面構成図である。

【００４４】同図において、まず、たとえばアルミニュ
ムからなる基板２１があり、この基板２１のほぼ中央部
に固体撮像素子１１が搭載されている。この固体撮像素
子１１の外部取り出しリードは基板２１に形成された孔
を通して該基板２１の裏面に引き出されている。

【００４５】ここで、前記固体撮像素子パッケージ１１
は、図１に示した固体撮像素子パッケージ１１と同様の
構成となっているものである。すなわち、該固体撮像素
子パッケージ１１に既に色モアレ防止手段および赤外カ
ットフィルタが内蔵されたものとなっている。

【００４６】そして、固体撮像素子パッケージ１１の主
表面には、ゴムパッキン１４を介してレンズマウント３
１が取付けられ、このレンズマウント３１は、螺子２３
によって前記基板２１に固定されている。また、このレ
ンズマウント３１には、前記固体撮像素子パッケージ上
に位置付けられる光学レンズ３４を保持するようになっ
ている。

【００４７】このように構成した固体撮像装置は、固体
撮像素子パッケージ１１の主表面側において、特に、色
モアレ防止手段および赤外カットフィルタはもちろんの
こと、これら色モアレ防止手段および赤外カットフィル
タを前記固体撮像素子パッケージ１１に対して精度よく
位置決めするためのセンサホルダ２２を備える必要のな
いものとなる。すなわち、光学レンズ３４と、この光学
レンズ３４を保持するレンズマウント３１が備わってお
ればよいものとなる。

【００４８】このため、従来と比べて小型化，低コスト
化および軽量化が図れるようになる。

【００４９】また、レンズママウント３１等の組立等に
おいても、色モアレ防止手段等の組込みがないことから
組立を容易にすることができるようになる。

【００５０】実施例３． 図５は、本発明による固体撮像素子パッケージの他の実
施例を示す断面構成図である。

【００５１】同図において、図１と同符号のものは同一
材料を示している。図１と異なる構成は、光学的ローパ
スフィルタ６にある。この光学的ローパスフィルタ６は
、独立した板状の回折格子からなり、透明板５から離間
されているとともに、固体撮像素子３に近接されて配置
されたものとなっている。筐体２の凹陥部の内側面には
段部が形成されており、この段部において、たとえばエ
ポキシ系の接着剤を介して、前記光学的ローパスフィル
タ６が支持固定されたものとなっている。

【００５２】なお、この場合において、前記光学的ロー
パスフィルタ６は、上述した材料等で構成されるもので
あるが、透明板５にあっては、該光学的ローパスフィル
タ６とは異なる材料で構成するようにできる。

【００５３】しかし、この場合において、筐体２が樹脂
で形成されている場合には、前記光学的ローパスフィル
タ６および透明板５いずれにおいても樹脂で構成するこ
とにより、両者の線膨張係数が近いため、温度変化に対
して両者接着面の信頼性が高くなるという効果を有する
。

【００５４】上述した実施例では、回折格子が形成され
た透明板５は、樹脂モールドで形成したものである。し
かし、これに限定されず、ガラス基板を加工することに
より形成してもよいことはいうまでもない。

【００５５】ここで、回折格子が形成されたガラス基板
の製造方法の一実施例を図６を用いて説明する。

【００５６】工程１． （ａ）に示すように、赤外カットフィルタとして好適な
分光透過率を有するガラス基板６１を用意し、その回折
格子形成面（図中下面）を洗浄する。

【００５７】工程２． （ｂ）に示すように、回折格子形成面に膜状体６２を形
成する。この膜状体６２は、たとえば、次のようにして
形成される。感光性共重合体に所定量のドーパントを加
えてトルエン溶液を調整し、膜フィルタによって濾過す
る。この溶液を前記ガラス基板上にスピンコートして製
膜後、熱処理する。

【００５８】工程３． （ｃ）に示すように、フォトマスク６３を介して、紫外
線を照射する。この時、膜状体６２とフォトマスク６３
の間に所定の間隔を設定し、露出部から遮光部へ所定の
光プロファイルで連続的に変化させる。ここで、フォト
マスク６３は、露光部と遮光部が周期的なパターンとな
っているものである。

【００５９】工程４． （ｄ）に示すように、減圧加熱により、未反応のドーパ
ントを昇華させ、フォトマスクのパターンを膜状体６２
上に形成する。フォトマスクの露光部では感光性共重合
体とドーパントが反応するため、感光性樹脂の膜厚と屈
折率が増加する。また、遮光部では感光性共重合体とド
ーパントが反応せず、減圧加熱によりドーパントが昇華
するため、膜厚と屈折率の増加はない。これにより、膜
厚と屈折率が周期的に変化する回折格子からなる光学的
ローパスフィルタが形成される。

【００６０】上述した各実施例では、光学的ローパスフ
ィルタとともに赤外カットフィルタをも固体撮像素子パ
ッケージに内蔵させたものである。しかし、これに限定
されず、光学的ローパスフィルタのみを内蔵させるよう
にしてもよい。この場合において、赤外カットフィルタ
は、固体撮像素子パッケージの外部に配置させるように
しても、その精度が要求されないことから、組立上それ
程繁雑とはならないからである。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による固体撮像装置によれば、組立を極めて容易
にすることができるようになる。

【００６２】また、より小型化および軽量化を達成する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体撮像素子パッケージの一実施
例を示す断面構成図である。

【図２】本発明による固体撮像装置の一実施例を示す断
面構成図である。

【図３】本発明に使用される光学的ローパスフィルタの
一実施例を示す断面構成図である。

【図４】本発明の一実施例に使用される赤外カットフィ
ルタの特性の一実施例を示すグラフである。

【図５】本発明による固体撮像素子パッケージの他の実
施例を示す断面構成図である。

【図６】（ａ）ないし（ｄ）は、本発明に使用される光
学的ローパスフィルタの製造方法の一実施例を示す断面
工程図である。

【図７】従来の固体撮像装置の一例を示す断面構成図で
ある。

【図８】従来の固体撮像素子パッケージの一例を示す断
面構成図である。

【符号の説明】

２　　筐体 ３　　固体撮像素子 ５　　透明板 ６　　光学的ローパスフィルタ １１　　固体撮像素子パッケージ ３１　　レンズマウント ３４　　光学レンズ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固体撮像素子を内蔵し該固体撮像素子
   の光像投影面側に透明板が配置されている固体撮像素子
   パッケージと、この固体撮像素子パッケージの透明板側
   に配置された色モアレ防止ガラスと、この色モアレ防止
   ガラスの光投影側に配置された光学レンズと、前記固体
   撮像素子パッケージ、色モアレ防止ガラス、および光学
   レンズを一体化して組み込んでなる固体撮像装置におい
   て、前記透明板の前記固体撮像素子対向面側に色モアレ
   防止手段を設け、これにより前記色モアレ防止ガラスを
   備えないようにしたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の固体撮像装置において
   、色モアレ防止手段は、前記透明板に積層された板材で
   モールド成形された回折格子であることを特徴とする固
   体撮像装置。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の固体撮像装置において
   、色モアレ防止手段は、前記透明板から離間されている
   とともに、固体撮像素子に近接された板状の回折格子か
   らなっていることを特徴とする固体撮像装置。
4. 【請求項４】　　請求項１記載の固体撮像装置において
   、透明板の固体撮像素子対向面に形成された色モアレ防
   止手段は、モールド成形された前記透明板の固体撮像素
   子対向面に回折格子が形成されて構成されたものとなっ
   ていることを特徴とする固体撮像装置。