JPH0744868U - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子２の表面に光学部材３、５を形
成した固体撮像装置において、光学部材３、５を通って
固体撮像素子２表面に入射した正常光の乱反射によるリ
ングフレアーの発生を防止する。 【構成】 光学部材３、５の全厚さＹが、その屈折率を
ｎ₁ 、固体撮像素子２の有効撮像領域の対角長をＸとし
たときＹ≧Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ^-1（１／ｎ₁）］で表
わされるようにする。 【効果】 有効撮像領域のどこに入射した光であっても
固体撮像素子２表面で乱反射されて光学部材３、５表面
に達しその入射角が全反射角以上になって内面反射され
た光は全て有効撮像領域から外れるので、リングフレア
ーにはなり得ない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、固体撮像装置、特に固体撮像素子の表面に光学部材が形成された固 体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＣＣＤやＭＯＳ型構造の固体撮像素子により撮像する固体撮像装置の発展が近 年目ざましく、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、内視鏡カメラ等に使用されて いる。ところで、カラー用のカメラに使用する場合、特開昭６０−２７１７６号 公報にも記載されているように固体撮像素子の正面（表面）にカラーフィルタを 設ける必要がある。

【０００３】 図３はカラーフィルタを固体撮像素子表面に設けた固体撮像装置の従来例の一 を示す縦断面図である。同図において、ａは例えばセラミックからなるパッケー ジ、ｂはパッケージａの内底面上にマウティングされた固体撮像素子、ｃは電極 取出用のコネクトワイヤ、ｄは固体撮像素子ｂ上に接着された色分離用のカラー フィルタ、ｅは不要フレアー防止板で、黒塗りにされ、カラーフィルタｄの端面 及びコネクトワイヤｃの上方にて遮光する。この不要フレアー防止板ｅの働きに よりカラーフィルタｄの端面あるいはコネクトワイヤｃに不要な光が入射しそこ で反射されて固体撮像素子ｂに入射して不要なフレアーになることを防止する。 ｆはカバー用ガラス板である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図３に示すような固体撮像装置においては、カラーフィルタｄの端 面及びコネクトワイヤｃに光が入射することを防止することができるので、カラ ーフィルタｄの端面及びコネクトワイヤｃに光が入射することを防止することが でき、カラーフィルタｄの端面及びコネクトワイヤｃで反射した異常光による不 要なフレアーを防止することはできる。 しかしながら、カラーフィルタｄを通り固体撮像素子ｂに入射した正常光によ ってリング状のフレアー（リングフレアー）が発生することは防止できない。図 ４はリングフレアーを示すものである。リングフレアーは被写体の一部に高輝度 部分（例えばスタジオライト、ヘッドライト等）ｇがあるとそのまわりに発生す るものであり、ｈがそのリングフレアーである。

【０００５】 図５はリングフレアーの発生原因を説明するためのものであり、この図に従っ てリングフレアーの発生原因を説明すると次のとおりである。即ち、強い入射光 ｇがありその光がカラーフィルタｄを通って固体撮像素子ｂの表面に入射したと すると、この固体撮像素子ｂ表面に入射した光は被写体の高輝度部分を示すとこ ろの正常光であるが、固体撮像素子ｂの表面に凹凸があるので一部が乱反射され る。そして、乱反射された光はカラーフィルタｄ表面に達し一部はその表面を通 過するが残りは表面にて内面反射され、内面反射された光の一部は固体撮像素子 ｂに入射しリングフレアーｈとなるのである。尚、固体撮像素子ｂ表面で乱反射 されカラーフィルタｄ表面に達した光のうち全反射されるのはカラーフィルタｄ 表面に対する入射角が全反射角以上の光であり、全反射角以下の光はカラーフィ ルタｄ表面を内面反射されることなく通過し、フレアーとはならない。

【０００６】 また、全反射角以上の光であってもカラーフィルタｄ表面に対する入射角の大 きな光（謂わば強い光ｇがカラーフィルタｄに入射した位置から比較的遠いとこ ろで内面反射された光）は固体撮像素子ｂの有効撮像領域から食み出るのでやは りフレアーとはならない。 このようなリングフレアーｈは非常に目障りなもので、画像の品位を大きく低 下させるが、不要フレアー防止板ｅによって防止することは不可能であり、リン グフレアー防止に有効な手段が講じられていないのが実状である。

【０００７】 本考案はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、固体撮像素子の 表面に光学部材を形成した固体撮像装置において、光学部材を通って固体撮像素 子表面に入射した正常光の乱反射によるリングフレアーの発生を防止することを 目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

請求項１の固体撮像装置は、光学部材の全厚さＹが、該光学部材の屈折率をｎ ₁ 、固体撮像素子の有効撮像領域の対角長をＸとしたときＹ≧Ｘ／２ｔａｎ［ｓ ｉｎ^-1（１／ｎ₁ ）］で表されるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

請求項１の固体撮像装置によれば、光学部材の厚さＹがＸ／２ｔａｎ［ｓｉｎ ^-1 （１／ｎ₁ ）］以上あるので、有効撮像領域のどこに入射した光であっても固 体撮像素子表面で乱反射されて光学部材表面に達しその入射角が全反射角以上に なって内面反射された光は全て有効撮像領域から外れる。従って、リングフレア ーにはなり得ない。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案固体撮像装置を図示実施例に従って詳細に説明する。 図１は本考案固体撮像装置の一つの実施例を示す断面図である。同図において 、１はセラミックからなるパッケージ、２は該パッケージ１の内底面上にマウテ ィングされた固体撮像素子、３は該固体撮像素子２上に形成されたカラーフィル タ、４はコネクトワイヤ、５はリングフレアー防止用の透明板で、カラーフィル タ３と同じ屈折率を有する材料からなり、やはりこれ等と同じ屈折率を有する透 明樹脂からなる接着材によりカラーフィルタ３上に接着されている。このカラー フィルタ３と透明板５で光学部材が構成されている。この光学部材の厚さにはリ ングフレアーを確実に防止するうえで条件があるがこれについては後で詳細に説 明する。

【００１１】 ６は透明板５の裏面に選択的に形成された不要フレアー防止用の遮光膜でカラ ーフィルタ３の端面及びコネクトワイヤ４に向う光を遮る位置に形成されており 、無反射の金属例えばクロムＣｒからなる。７はパッケージ１の開口した上面を シールするガラス板である。 ところで、上記透明板５は、カラーフィルタ３を通って固体撮像素子３表面に 入射した正常光が乱反射されカラーフィルタ３表面にて内面反射されようとする 光を固体撮像素子３表面よりももっと高い位置にて内面反射されるようにし、そ こで内面反射されて固体撮像素子２に戻っても固体撮像素子２の有効撮像領域か ら外れて画像を形成しないようにするために設けられるものであり、図２は透明 板５により正常光によるリングフレアーの発生を防止する原理を説明する断面図 である。同図は矩形の有効撮像領域の対角線に沿って切断したもので、その有効 撮像領域の一角にあたる点ｌ₁ に強い光が入射した場合を示している。

【００１２】 この場合、仮に透明板５が存在しないとしたらその強い入射光の固体撮像素子 ２表面で乱反射された光は２点鎖線に示すようにカラーフィルタ３表面にて内面 反射されることになり（勿論、カラーフィルタ３表面に対する入射角が全反射角 より小さい光は内面反射されずカラーフィルタ３表面を通過するが、これはもと もとリングフレアーになり得ない光であり、もともと問題外である。）、リング フレアーをつくってしまう。しかるに、カラーフィルタ３表面上には屈折率が等 しい透明板５があるのでカラーフィルタ３表面では内面反射されることがなくそ こを通過し、透明板５表面ではじめて内面反射される。そして、透明板５の厚さ を充分に厚くすれば透明板５表面で内面反射された光が固体撮像素子２の有効撮 像領域から外れたところ（上記一角ｌ₁ の対角ｌ₂ の外側）に戻るようにするこ とができる。

【００１３】 ところで、透明板５がどの程度の厚さを有すればリングフレアーを有効に防止 することができるかといえば次のとおりである。 先ず、固体撮像素子２の有効撮像領域の対角長をＸ、カラーフィルタ３・透明 板５（即ち、光学部材）の屈折率をｎ₁ （例えば１．４８７）、空気の屈折率を ｎ₂ （実際上は１）、固体撮像素子２表面で乱反射され透明板５表面に達した光 の透明板５表面に対する入射角をα₁ 、透明板５表面から上へ出射する光の出射 角をα₂ とすると、下記の式（１）が成立する。 ｓｉｎα₂ ／ｓｉｎα₁ ＝ｎ₁ ／ｎ₂ ・・・（１）

【００１４】 次に、固体撮像素子２上の一角ｌ₁ にて乱反射され透明板５表面にて内面反射 されて固体撮像素子２上の対角ｌ₂ に達した光（即ち、図２において実線で示し た光）のみに着目すると、カラーフィルタ３及び透明板５の厚さの和としてリン グフレアーを防止するに最小限必要な値Ｙａは下記の式（２）で表わされる。 Ｙａ＝Ｘ／２ｔａｎα₁ ・・・（２） 上記式（１）を変形すると下記の式（３）が成立する。 α₁ ＝ｓｉｎ^-1［（ｎ₂ ・ｓｉｎα₂ ）／ｎ₁ ］ ・・・（３）

【００１５】 上記式（３）を上記式（２）に代入すれば下記の式（４）が成立する。 Ｙａ＝Ｘ／２ tan {sin^-1[( ｎ₂・ sinα₂)／ｎ₁]} ・・・（４） ところで、α₁ が全反射角であるとするとα₂ は９０°になり、また空気の屈 折率であるｎ₂ は実際上１である。即ち、α₂ ＝９０°、ｎ₂ ＝１であり、これ を式（４）に代入すると下記の式（５）が成立する。 Ｙａ＝Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ^-1（１／ｎ₁ ）］ ・・・（５）

【００１６】 即ち、カラーフィルタ３と透明板５の厚さの和（即ち、光学部材の全厚さ）が 最小限Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ^-1（１／ｎ₁ ）］あれば有効撮像領域のどこに強い 光が入射しても固体撮像素子２表面で乱反射されて透明板５で内面反射された光 は固体撮像素子２の有効撮像領域外に戻り、リングフレアーにはなり得ない。そ して、本考案における透明板５の厚さはカラーフィルタ３の厚さとの和Ｙが上記 式（５）で表された値Ｙａと等しいかあるいはそれより大きな値になるように設 定されているのである。

【００１７】

【考案の効果】

請求項１の固体撮像装置によれば、有効撮像領域のどこに入射した光であって も固体撮像素子表面で乱反射されて光学部材表面に達しその入射角が全反射角以 上になって内面反射された光は全て有効撮像領域から外れ、リングフレアーは生 じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案固体撮像装置の一つの実施例を示す断面
図である。

【図２】本考案の原理を説明するための断面図である。

【図３】固体撮像装置の従来例の一を示す断面図であ
る。

【図４】リングフレアーを示す図である。

【図５】リングフレアーの発生原因を示す図である。

【符号の説明】

１ パッケージ ２ 固体撮像素子 ３、５ 光学部材 ６ 遮光領域 Ｙ 光学部材の全厚さ Ｙａ 光学部材の全厚さとして最小限必要な値 Ｘ 有効撮像領域の対角長 ｎ₁ 光学部材の屈折率 ｎ₂ 空気の屈折率 α₁ 固体撮像素子から光学部材表面への入射角 α₂ 光学部材表面から上への出射角

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子の表面に光学部材が形成さ
   れた固体撮像装置において、 上記光学部材の全厚さＹが、上記光学部材の屈折率をｎ
   ₁ 、上記固体撮像素子の有効撮像領域の対角長をＸとし
   たとき下記の式 Ｙ≧Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ^-1（１／ｎ₁ ）］ で表され、 上記固体撮像素子の有効撮像領域の表面で乱反射した光
   のうち上記光学部材の内面で全反射した光が全て上記固
   体撮像素子の上記有効撮像領域外に到達するようにして
   なることを特徴とする固体撮像装置