JP2009278527A - Imaging device - Google Patents

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Kiyohiko Yamada
清彦 山田
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宏 西澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device which can reduce image degradation caused by the scatter or fall of a filler. <P>SOLUTION: The imaging device 1 includes a semiconductor image pickup device 5 which converts incident light to an electric signal, an optical filter 4 which is opposed to the incident surface of the semiconductor image pickup device 5 and allows the passage of light, and a three-dimensional substrate 2 which holds the optical filter 4 by being bonded by an adhesive 6 containing a filler. The particle size of the filler is set based on the transmission wavelength of the optical filter, for example, the particle size is substantially one tenth or smaller than the transmission wavelength of the optical filter. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体撮像素子を用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging device using a semiconductor imaging device.

従来から、例えばCCD(Charge Coupled Device)などの半導体撮像素子を用いて、レンズを通して入射した光を電気信号に変換し、撮像画像を取り出せるように構成された撮像装置が知られている。このような撮像装置は、携帯電話機や携帯情報端末などの携帯用機器に広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an imaging apparatus configured to use a semiconductor imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) to convert light incident through a lens into an electrical signal and take a captured image. Such an imaging device is widely used in portable devices such as a mobile phone and a portable information terminal.

撮像装置を搭載する携帯用機器の小型化および高性能化の要求に伴って、撮像装置の小型化および軽量化がより一層求められてきた。この要求に対して、撮像装置の構成部品を薄く構成することで、撮像装置の薄肉化を実現していた。また、高画質に対する要求に応じて画素数が増加されたことにより、画素サイズも小型化されてきた。   With the demand for miniaturization and high performance of portable equipment equipped with an imaging device, there has been a further demand for miniaturization and weight reduction of the imaging device. In response to this requirement, the imaging device has been made thinner by thinly configuring the components of the imaging device. In addition, as the number of pixels is increased in response to a demand for high image quality, the pixel size has also been reduced.

ここで、撮像素子の欠陥や撮像素子に付着したゴミなどによって、撮像画像内に黒点や白点などが生じることがある。これらの黒点や白点などは、通称「キズ」と呼ばれている。撮像素子にゴミが付着してキズが発生しないように、撮像装置の組み立てにおいて、作業環境のクリーン度の向上、構成部材の洗浄強化、イオナイザーなどによる静電気の除電などが従来から行われてきた。また、ゴミなどによってある画素からの出力が低下した場合、周囲画素から得られる情報に基づいてその画素の出力を推定して、あたかもその画素が正常に動作しているかのように補正するキズ補正が行われていた。   Here, black spots, white spots, or the like may occur in the captured image due to defects in the image sensor or dust attached to the image sensor. These black spots and white spots are commonly called “scratches”. Conventionally, in assembling an image pickup apparatus, improvement of the cleanliness of the working environment, strengthening of cleaning of components, static electricity removal by an ionizer, and the like have been performed in order to prevent scratches from being generated due to dust adhering to the image pickup element. In addition, when the output from a certain pixel is reduced due to dust or the like, a defect correction is performed that estimates the output of the pixel based on information obtained from surrounding pixels and corrects the pixel as if it is operating normally. Was done.

所定波長の光を半導体撮像素子に入射させるために、光学フィルタが半導体撮像素子に近接して設けられる場合がある。この光学フィルタを固定する接着剤には一般的にフィラーが含まれるが、光学フィルタ接着時にフィラーが飛散したり、接着剤硬化後にフィラーが脱落したりすることがあり、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子の入射面に付着して、画質が劣化するという問題があった。   In order to make light of a predetermined wavelength incident on the semiconductor image sensor, an optical filter may be provided close to the semiconductor image sensor. The adhesive that fixes this optical filter generally contains a filler, but the filler may scatter when the optical filter is bonded, or the filler may fall off after the adhesive is cured. There is a problem that the image quality deteriorates due to adhesion to the incident surface of the image sensor.

このような問題に対して、特許文献1には、接着剤に含まれるフィラーの径を画素サイズ以下にした撮像装置が開示されている。特許文献1に記載の撮像装置では、二酸化ケイ素(SiO)からなるフィラーの径を画素サイズ以下にすることにより、飛散や脱落によってフィラーが半導体撮像素子に付着した場合であっても、フィラーが付着した画素に隣接する周辺画素の出力情報を取得できるので、この出力情報に基づいて画像を補正することができる。
特開2004−327914号公報
For such a problem, Patent Document 1 discloses an imaging device in which the diameter of the filler contained in the adhesive is set to be equal to or smaller than the pixel size. In the imaging device described in Patent Document 1, by setting the diameter of the filler made of silicon dioxide (SiO 2 ) to be equal to or smaller than the pixel size, even if the filler adheres to the semiconductor imaging element due to scattering or dropping, the filler Since the output information of the neighboring pixels adjacent to the attached pixel can be acquired, the image can be corrected based on this output information.
JP 2004-327914 A

しかしながら、特許文献1に記載の撮像装置では、フィラーが半導体撮像素子の入射面に付着した場合、フィラーが付着した画素に隣接する周辺画素の出力情報に基づいて欠陥画素の補間を行うので、ゴミがない場合と比較すると出力信号の品質の低下を余儀なくされ、色再現性が悪化せざるを得なかった。   However, in the imaging device described in Patent Document 1, when the filler adheres to the incident surface of the semiconductor imaging element, defective pixels are interpolated based on output information of peripheral pixels adjacent to the pixel to which the filler adheres. Compared with the case where there is no color, the output signal quality is inevitably lowered, and the color reproducibility is inevitably deteriorated.

また、フィラーの大きさや利用する光の波長によって、ミー散乱(Mie scattering)が生じ、色再現性の劣化を引き起こす可能性があった。なお、ミー散乱は、粒子の大きさと光の波長が近似するときに発生しやすい。   In addition, Mie scattering may occur depending on the size of the filler and the wavelength of light to be used, which may cause deterioration in color reproducibility. Note that Mie scattering is likely to occur when the particle size approximates the wavelength of light.

また、特許文献1に記載の撮像装置では、比較的透過性の高い物質である二酸化ケイ素をフィラーの材料に用いているため、表面抵抗率が1015(Ω/□)以上となり、フィラー表面に静電気を帯びやすい。このため、飛散または離脱したフィラーが静電気帯電により撮像素子の入射面に付着しやすくなり、撮像素子と立体基板または光学フィルタとの組立工程や検査工程で、撮像素子の入射面に付着したフィラーをエアーブローで除去しようとしても除去できない場合があった。さらに、二酸化ケイ素の粒径によっては、接着剤中でのフィラーの分散性が悪くなり凝集してしまう。このため、画素サイズより小さい径のフィラーを用いても、凝集されたフィラー集合体が画素サイズよりも大きくなってしまい、上述の欠陥画素の補間を行うことができなくなることがあった。 In addition, in the imaging device described in Patent Document 1, since silicon dioxide, which is a relatively highly transmissive substance, is used as a filler material, the surface resistivity is 10 15 (Ω / □) or more, and the surface of the filler is reduced. Easily charged with static electricity. For this reason, the scattered or detached filler tends to adhere to the incident surface of the image sensor due to electrostatic charging, and the filler adhered to the incident surface of the image sensor in the assembly process or inspection process of the image sensor and the three-dimensional substrate or the optical filter. There was a case where it was not possible to remove it by air blow. Furthermore, depending on the particle size of silicon dioxide, the dispersibility of the filler in the adhesive is deteriorated and the particles are aggregated. For this reason, even if a filler having a diameter smaller than the pixel size is used, the aggregated aggregate of fillers becomes larger than the pixel size, and the above-described defective pixel cannot be interpolated.

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can reduce image quality deterioration due to scattering or dropping of fillers.

本発明に係る撮像装置は、入射光を電気信号に変換する半導体撮像素子と、前記半導体撮像素子の入射面に対向して配置される光学フィルタと、フィラーを含む接着剤を用いた接着により前記光学フィルタを保持する保持部材とを備え、前記フィラーの粒子径は、前記光学フィルタの透過波長に基づいて設定されている構成を有している。   An image pickup apparatus according to the present invention includes a semiconductor image pickup device that converts incident light into an electric signal, an optical filter that is disposed to face an incident surface of the semiconductor image pickup device, and an adhesive that includes an adhesive. A holding member that holds the optical filter, and the particle diameter of the filler is set based on a transmission wavelength of the optical filter.

光の散乱は一般的に粒子の大きさと粒子に当たった光の波長に大きく関係する。本発明の構成により、フィラーの粒子径と光学フィルタの透過波長との関係を調整することで、フィラーによる光の散乱を抑制することができる。これにより、フィラーが半導体撮像素子に付着しても、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。   Light scattering is generally related to the size of the particles and the wavelength of the light hitting the particles. With the configuration of the present invention, light scattering by the filler can be suppressed by adjusting the relationship between the particle diameter of the filler and the transmission wavelength of the optical filter. Thereby, even if a filler adheres to a semiconductor image sensor, image quality deterioration due to scattering or dropping of the filler can be reduced.

本発明に係る撮像装置において、前記フィラーの粒子径は、実質的に前記光学フィルタの透過波長の最短波長の1/10以下である構成を有している。   In the imaging device according to the present invention, the filler has a configuration in which a particle diameter of the filler is substantially 1/10 or less of a shortest wavelength of a transmission wavelength of the optical filter.

この構成により、フィラーの粒子径は、実質的に光学フィルタの透過波長の最短波長の1/10以下であるので、光学フィルタを接着する接着剤に含まれるフィラーが、接着時に飛散したり、接着剤硬化後に脱落したりして、半導体撮像素子に付着する場合であっても、フィラーに衝突する光はレイリー散乱(Rayleigh scattering)の法則に従って散乱するので、フィラーを起因とした散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができ、結果的に黒キズの発生を抑止できる。これにより、フィラーが半導体撮像素子に付着しても、周囲画素の出力を用いて補正することなく、フィラーが付着した画素の出力を得ることができ、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。また、ミー散乱は粒子の大きさと光の波長が近似するときに生じるのに対し、レイリー散乱は粒子の大きさが光の波長よりも小さい場合に生じる。したがって、フィラーの粒子径を実質的に光学フィルタの透過波長の最短波長の1/10以下にしたことで、光学フィルタの透過波長域の光に対して、フィラーに衝突する光の散乱を確実にレイリー散乱の領域とすることができる。これにより、ミー散乱を抑止できるので、色再現性の劣化を防止することができる。   With this configuration, the particle size of the filler is substantially 1/10 or less of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter. Therefore, the filler contained in the adhesive that bonds the optical filter may be scattered or adhered during bonding. Even if it drops off after curing the agent and adheres to the semiconductor imaging device, the light impinging on the filler is scattered according to the Rayleigh scattering law, so the intensity of the scattered light caused by the filler is reduced. It can be made very small, the filler can be made optically transparent, and as a result, the occurrence of black scratches can be suppressed. As a result, even if the filler adheres to the semiconductor image sensor, the output of the pixel to which the filler is attached can be obtained without correction using the output of the surrounding pixels, and the image quality deterioration due to the scattering or dropping of the filler is reduced. be able to. Mie scattering occurs when the particle size approximates the wavelength of light, whereas Rayleigh scattering occurs when the particle size is smaller than the light wavelength. Therefore, by making the particle size of the filler substantially equal to or less than 1/10 of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter, it is possible to reliably scatter the light colliding with the filler with respect to the light in the transmission wavelength range of the optical filter. It can be an area of Rayleigh scattering. Thereby, since Mie scattering can be suppressed, deterioration of color reproducibility can be prevented.

また、本発明に係る撮像装置において、前記保持部材が立体基板である構成を有している。この構成により、撮像装置の各構成要素を立体基板に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板を基準として、各構成要素を集約して取り付けることができるので、撮像装置を精度よく組み立てることができる。   In the imaging device according to the present invention, the holding member is a three-dimensional substrate. With this configuration, each component of the imaging device can be attached to the three-dimensional substrate, so that the workability during assembly is improved. In addition, since the constituent elements can be assembled and attached on the basis of the three-dimensional substrate, the imaging apparatus can be assembled with high accuracy.

また、本発明に係る撮像装置において、前記フィラーの形状は球形である構成を有している。この構成により、温度膨張に対する接着剤の異方性をなくし、接着される保持部材の異方性を低減させることができる。これにより、保持部材の強度向上を図り、撮像装置の薄型化を実現することができる。   In the imaging device according to the present invention, the filler has a spherical shape. With this configuration, the anisotropy of the adhesive with respect to the temperature expansion can be eliminated, and the anisotropy of the holding member to be bonded can be reduced. Thereby, the strength of the holding member can be improved and the imaging apparatus can be thinned.

また、本発明に係る撮像装置において、前記フィラーは導電性を有する構成を有している。   Moreover, the imaging device which concerns on this invention WHEREIN: The said filler has the structure which has electroconductivity.

本発明では、フィラーの粒子径はフィルタの透過波長の大きさに基づいて設定されるので、上述の通り、フィラーによる散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができる。これにより、例えば二酸化ケイ素のような比較的透過性の高い材料に限定されず、金属粒子やカーボンなどの導電性の粒子をフィラーに用いることができるので、フィラーの帯電を低減でき、フィラーが静電気により半導体撮像素子に付着するのを防止できる。また、接着剤に含まれるフィラーを導電性粒子とすることにより、フィラーの帯電を低減できた結果、フィラーは光学フィルタにも付着し難くなるので、光学フィルタに帯電防止処理をする必要がなくなる。さらに、半導体撮像素子と立体基板または光学フィルタとの組立工程または検査工程において、フィラーの帯電を低減したことにより、半導体撮像素子の入射面上の帯電も防止でき、この結果、フィラーやゴミ等が静電気によって半導体撮像素子の入射面に付着するのを防止できる。また、半導体撮像素子の入射面上に帯電が起きにくいので、フィラーやゴミ等が撮像素子の入射面上に付着しても、付着したフィラーやゴミ等をエアーブロー等で容易に除去できる。   In the present invention, since the particle size of the filler is set based on the size of the transmission wavelength of the filter, as described above, the intensity of the scattered light by the filler can be very small, and the filler can be optically transparent. it can. Thereby, for example, conductive particles such as metal particles and carbon can be used for the filler without being limited to a material having relatively high permeability such as silicon dioxide. Therefore, it can prevent adhering to a semiconductor image pick-up element. Further, by using conductive particles as the filler contained in the adhesive, the charging of the filler can be reduced. As a result, the filler becomes difficult to adhere to the optical filter, so that it is not necessary to perform an antistatic treatment on the optical filter. Furthermore, by reducing the charging of the filler in the assembly process or inspection process of the semiconductor image sensor and the three-dimensional substrate or the optical filter, it is also possible to prevent the charge on the incident surface of the semiconductor image sensor. It can prevent adhering to the entrance surface of the semiconductor image sensor due to static electricity. In addition, since charging does not easily occur on the incident surface of the semiconductor image sensor, even if filler or dust adheres to the incident surface of the image sensor, the adhered filler or dust can be easily removed by air blow or the like.

また、本発明に係る撮像装置において、単層または複層の誘電体膜が前記光学フィルタの入射面上に形成されている構成を有している。これにより、光学フィルタの入射面での光のロスを防ぎ、透過率を向上させることができる。   In the imaging device according to the present invention, a single-layer or multi-layer dielectric film is formed on the incident surface of the optical filter. Thereby, the loss of light at the incident surface of the optical filter can be prevented and the transmittance can be improved.

本発明は、フィラーの粒子径は、光フィルタの透過波長に基づいて設定することによりフィラーによる光の散乱を抑制し、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができるという効果を有する撮像装置を提供することができるものである。   The present invention has an effect of suppressing the scattering of light by the filler by setting the particle diameter of the filler based on the transmission wavelength of the optical filter, and reducing the image quality deterioration due to the scattering or dropping of the filler. An apparatus can be provided.

以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置について、図面を用いて説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, imaging devices according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. When possible, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本発明の実施の形態における撮像装置の断面図を図1に、斜視図を図2に示す。図1および図2に示されるように、撮像装置1は、光軸Lに沿って配置された非球面レンズ3と、光学フィルタ4および半導体撮像素子5と、これらを保持する立体基板2と、立体基板2に接続されるフレキシブルプリント基板(FPC)10を備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view thereof. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the imaging device 1 includes an aspheric lens 3 disposed along the optical axis L, an optical filter 4 and a semiconductor imaging device 5, and a three-dimensional substrate 2 that holds these, A flexible printed circuit board (FPC) 10 connected to the three-dimensional board 2 is provided.

本実施の形態において、立体基板2は、半導体撮像素子5を固定する役割を有すると共に、光学フィルタ4を保持する保持部材としての役割を兼ね備えている。立体基板2は、筒型の鏡筒部2aと、鏡筒部2aの一端面に連続する底部2bとからなる。以下の説明においては、鏡筒部2a側を上方向、底部2b側を下方向とする。   In the present embodiment, the three-dimensional substrate 2 has a role of fixing the semiconductor imaging device 5 and also serves as a holding member for holding the optical filter 4. The three-dimensional substrate 2 includes a cylindrical barrel portion 2a and a bottom portion 2b continuous with one end surface of the barrel portion 2a. In the following description, the lens barrel 2a side is the upward direction, and the bottom 2b side is the downward direction.

まず、立体基板2について説明する。鏡筒部2aは底部2bの上面に位置し、上下方向に延在している。底部2bは、その下面の中央に凹みが形成されている。また、底部2bには、光軸Lを中心とした開口Aが形成され、その開口A及び鏡筒部2aの中空部を光が通過可能である。立体基板2の開口Aを取り囲む部分8は、ガラス強化PPA(ポリフタルアミド樹脂)などによって構成され、光の透過を防ぐため黒色にしてある。底部2bの下面2bの下面には、無電解メッキなどにより必要な配線パターン9bが形成されている。この配線パターン9bは、半導体撮像素子5をベア実装可能とするために立体基板2の底部2b下面に設けられた接続ランド9cと、外部との接続のために立体基板2の底部2bの外側に設けられた端子9a(図2参照)とを有している。以上の通り、光学フィルタ4を保持する保持部材に立体基板2を用いることで、撮像装置1の各構成要素を立体基板2に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板2を基準として、各構成要素を集約して取り付けることができるので、撮像装置1を精度よく組み立てることができる。   First, the three-dimensional substrate 2 will be described. The lens barrel 2a is located on the upper surface of the bottom 2b and extends in the vertical direction. The bottom 2b has a recess formed in the center of its lower surface. In addition, an opening A centering on the optical axis L is formed in the bottom portion 2b, and light can pass through the opening A and a hollow portion of the lens barrel portion 2a. A portion 8 surrounding the opening A of the three-dimensional substrate 2 is made of glass reinforced PPA (polyphthalamide resin) or the like, and is black to prevent light transmission. A necessary wiring pattern 9b is formed on the lower surface of the lower surface 2b of the bottom 2b by electroless plating or the like. This wiring pattern 9b is provided on the outer side of the bottom 2b of the three-dimensional board 2 for connection to the connection land 9c provided on the bottom surface of the bottom 2b of the three-dimensional board 2 so that the semiconductor imaging device 5 can be barely mounted. It has a provided terminal 9a (see FIG. 2). As described above, by using the three-dimensional substrate 2 as a holding member that holds the optical filter 4, each component of the imaging device 1 can be attached to the three-dimensional substrate 2, so that workability during assembly is improved. In addition, since the components can be assembled and attached based on the three-dimensional board 2, the imaging device 1 can be assembled with high accuracy.

非球面レンズ(以下、「レンズ」という)3は、透過率や屈折率などの必要な光学特性を満たすことができる樹脂によって構成され、立体基板2の鏡筒部2aの内周に嵌め込まれている。本実施の形態においては、レンズ3には、日本ゼオン株式会社製のゼオネックス(登録商標)を用いている。図1では簡単のためレンズを1枚しか示さないが、実際にはレンズ3は複数枚のレンズによって構成され、一定の距離より遠方の被写体を結像できる、いわゆるパンフォーカスの構成とされている。ここでは、レンズ3は約30cmより遠方の被写体に対して焦点が合うようにしてある。なお、レンズ3の構成や特性については、本実施の形態のものに限定されず、適宜選定することが可能である。レンズ3の上方には、レンズ3を固定するとともに、所要の開口となる絞り7が取り付けられている。   The aspherical lens (hereinafter referred to as “lens”) 3 is made of a resin that can satisfy necessary optical characteristics such as transmittance and refractive index, and is fitted into the inner periphery of the lens barrel portion 2 a of the three-dimensional substrate 2. Yes. In the present embodiment, ZEONEX (registered trademark) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. is used for the lens 3. Although only one lens is shown in FIG. 1 for the sake of simplicity, the lens 3 is actually composed of a plurality of lenses, and has a so-called pan focus configuration in which an object farther than a certain distance can be imaged. . Here, the lens 3 is focused on a subject farther than about 30 cm. The configuration and characteristics of the lens 3 are not limited to those of the present embodiment, and can be selected as appropriate. Above the lens 3, the lens 3 is fixed, and a diaphragm 7 serving as a required opening is attached.

光学フィルタ4は、ホウ珪酸ガラスからなる基材の片面にIR(InfraRed)カットコートが施され、他面に反射防止のAR(Anti Reflection)コートが施されている。IRカットコートには、例えば二酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)等が用いられ、基材に誘電体膜として蒸着されている。反射防止のためのARコートには、例えば酸化アルミ(Al23)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等が用いられ、基材に誘電体膜として蒸着されている。ARコートは光学フィルタ4の入射面上に、IRカットコートは光学フィルタ4の入射面の反対面上に、それぞれ施される。ARコートとして、単層または複層の誘電体膜を光学フィルタ4の少なくとも入射面上に形成することにより、光学フィルタの表面での光のロスを防ぎ、透過率を向上させることができる。また、さらにARコートに加えてIRカットコートとして、単層または複層の誘電体膜を光学フィルタ4の入射面の反対面上に形成することで、より効果的に透過率を向上させることができる。基材にはホウ珪酸ガラスを用いることにより、光学フィルタ4は紫外光透過を抑制することができる。このような構成により、光学フィルタ4は、可視光領域以外の光の透過を抑制する機能を有する。 The optical filter 4 is provided with an IR (InfraRed) cut coat on one side of a base material made of borosilicate glass and an antireflection AR (Anti Reflection) coat on the other side. For example, silicon dioxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ) or the like is used for the IR cut coat, and is deposited as a dielectric film on the substrate. For the AR coating for preventing reflection, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) or the like is used, and is deposited on the substrate as a dielectric film. . The AR coating is applied on the incident surface of the optical filter 4, and the IR cut coating is applied on the surface opposite to the incident surface of the optical filter 4. By forming a single-layer or multi-layer dielectric film on at least the incident surface of the optical filter 4 as the AR coating, light loss on the surface of the optical filter can be prevented and the transmittance can be improved. Further, by forming a single-layer or multi-layer dielectric film on the surface opposite to the incident surface of the optical filter 4 as an IR cut coat in addition to the AR coat, the transmittance can be improved more effectively. it can. By using borosilicate glass for the base material, the optical filter 4 can suppress ultraviolet light transmission. With such a configuration, the optical filter 4 has a function of suppressing transmission of light outside the visible light region.

図3は、撮像装置1に用いられる光学フィルタ4の分光特性を示す図である。図3に示されるように、光学フィルタ4において、約400nmから約800nmにおいては透過率をほぼ93%以上とし、それ以外の帯域においては透過率を充分低くしてあることが分かる。なお、光学フィルタ4の分光特性は、本実施の形態のものに限られず、適宜変更することが可能である。この光学フィルタ4は、開口Aの上側に光軸Lに沿って配置され、エポキシ樹脂によるUV硬化型またはUV、熱併用型の接着剤6によって立体基板2に固定される。光学フィルタ4は、ARコートが施された面(入射面)がレンズ3に対向されている。   FIG. 3 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical filter 4 used in the imaging apparatus 1. As can be seen from FIG. 3, in the optical filter 4, the transmittance is about 93% or more from about 400 nm to about 800 nm, and the transmittance is sufficiently low in other bands. The spectral characteristics of the optical filter 4 are not limited to those in the present embodiment, and can be changed as appropriate. The optical filter 4 is disposed on the upper side of the opening A along the optical axis L, and is fixed to the three-dimensional substrate 2 by a UV curing type or UV / heat combination type adhesive 6 made of epoxy resin. The optical filter 4 has an AR-coated surface (incident surface) facing the lens 3.

半導体撮像素子5は、画素数が約200万である1/4インチUXGA(Ultra eXtended Graphics Array)型のCCDで、画素サイズは約2.2μmである。半導体撮像素子5は、立体基板2に設けられた接続ランド9cに対してSBB(Stud Bump Bond)などによる接続方法によりいわゆるフェースダウン実装され、配線パターン9bと電気的に接続される。半導体撮像素子5には、RGBそれぞれの信号出力が得られるように、図1および図2に示さない色素系のカラーフィルタが用いられており、それぞれに対応して受光部分が形成されている。   The semiconductor image pickup device 5 is a 1/4 inch UXGA (Ultra etended Graphics Array) type CCD having about 2 million pixels, and has a pixel size of about 2.2 μm. The semiconductor imaging device 5 is so-called face-down mounted on a connection land 9c provided on the three-dimensional board 2 by a connection method such as SBB (Stud Bump Bond), and is electrically connected to the wiring pattern 9b. The semiconductor imaging element 5 uses a dye-based color filter not shown in FIGS. 1 and 2 so that RGB signal outputs can be obtained, and a light receiving portion is formed corresponding to each.

図4は、半導体撮像素子5における画素の色配置の例を示す模式図である。図4において、半導体撮像素子5の撮像面のうちで、例えば「R」で示される部分は、カラーフィルタを透過した赤の波長の光を受光し、これにより「R」で示される部分は赤の波長の光を検出することができる。同様に、「B」で示される部分はカラーフィルタを透過した青の波長の光を受光し、「G」で示される部分はカラーフィルタを透過した緑の波長の光を受光する。半導体撮像素子5は、撮像面(入射面)を光学フィルタ4に対向させると共に、底部2bの下面の中央付近に開口Aを覆うように配置されている。上記したように、底部2bの中央には凹みが形成されているので、下面に取り付けられた半導体撮像素子5はFPC10から離隔されている。また、底部2bの下面には、図示しないチップ部品なども配置されている。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the color arrangement of pixels in the semiconductor image sensor 5. In FIG. 4, for example, a portion indicated by “R” in the imaging surface of the semiconductor imaging device 5 receives light having a red wavelength that has passed through the color filter, and thereby a portion indicated by “R” is red. Can be detected. Similarly, a portion indicated by “B” receives light of blue wavelength transmitted through the color filter, and a portion indicated by “G” receives light of green wavelength transmitted through the color filter. The semiconductor imaging device 5 is disposed so that the imaging surface (incident surface) faces the optical filter 4 and covers the opening A in the vicinity of the center of the bottom surface of the bottom 2b. As described above, since the recess is formed in the center of the bottom 2b, the semiconductor image pickup device 5 attached to the lower surface is separated from the FPC 10. In addition, chip parts (not shown) are also arranged on the bottom surface of the bottom 2b.

以上の説明から、本実施の形態における撮像装置1の光学系は、被写体からの光がレンズ3により集光され、可視光領域の光を透過させる光学フィルタ4を通って半導体撮像素子5に入射するように構成されていることが分かる。   From the above description, in the optical system of the imaging device 1 in the present embodiment, the light from the subject is collected by the lens 3 and enters the semiconductor imaging device 5 through the optical filter 4 that transmits the light in the visible light region. It can be seen that it is configured to.

立体基板2の下方に設けられたFPC10は、FPC10上のランド13において、立体基板2の端子部9aと半田12によって電気的に接続されるとともに機械的にも固定されている。FPC10は、厚さ1/2Mil(12.5μm)のポリイミドのベースフィルム10aと、厚さ1/3Oz(12μm)の圧延銅10bとによって構成される。FPC10には、図示しない信号処理のDSP(Digital Signal Processor)などが設けられている。DSPは、半導体撮像素子5から出力された電気信号を所要の形式の信号に変換したり、ホワイトバランスや色補正などの処理をする機能を有し、携帯電話、携帯端末などの機器と接続されている。   The FPC 10 provided below the three-dimensional board 2 is electrically connected to the terminals 9 a of the three-dimensional board 2 by the solder 12 and mechanically fixed on the land 13 on the FPC 10. The FPC 10 includes a polyimide base film 10a having a thickness of 1/2 Mil (12.5 μm) and a rolled copper 10b having a thickness of 1/3 Oz (12 μm). The FPC 10 is provided with a signal processing DSP (Digital Signal Processor) not shown. The DSP has functions of converting electrical signals output from the semiconductor image sensor 5 into signals of a required format and processing such as white balance and color correction, and is connected to devices such as mobile phones and mobile terminals. ing.

また、DSPは「キズ補正」と呼ばれる機能を有している。「キズ補正」とは、CCDの欠陥やゴミによって発生する無出力の画素に対応して、その画素の周辺に配置された画素から得られる情報に基づき、欠陥のある画素からの出力を推定して、あたかもその画素が正常に動作しているかのように補正するものである。キズ補正の方法としては、隣接する画素からの出力の平均値を用いる方法や、隣接する画素からの出力値から内挿する方法などを用いることができる。また、キズの特定については、ある有限の範囲において対象とする画素からの出力値がある閾値を越えたか、または、別の閾値を下回ったかによって判定する。   The DSP has a function called “scratch correction”. “Scratch correction” refers to non-output pixels caused by CCD defects and dust, and estimates the output from defective pixels based on information obtained from pixels arranged around the pixels. Thus, the correction is performed as if the pixel is operating normally. As a defect correction method, a method using an average value of outputs from adjacent pixels, a method of interpolating from output values from adjacent pixels, or the like can be used. Further, the identification of the scratch is determined by whether the output value from the target pixel in a certain finite range exceeds a certain threshold value or falls below another threshold value.

この撮像装置1は、以下のように動作する。被写体からの光は、絞り7を通リ、レンズ3によって集光される。続いて、レンズ3で集光された光は光学フィルタ4に入射され、光学フィルタ4によって赤外光及び紫外光がカットされる。光学フィルタ4を透過した可視光は、半導体撮像素子5に入射して所要の電気信号に変換され、変換された電気信号は半導体撮像素子5から出力される。そして、半導体撮像素子5から出力された電気信号は、配線パターン9bを経由して底部2bに設けられた端子部9aに導出され、図示しないディスプレイにおいて撮像画像が表示される。ディスプレイは、例えば画面のアスペクト比を4:3とし、30フレーム/秒のフレームレートで出力されるように構成されている。   The imaging apparatus 1 operates as follows. Light from the subject passes through the aperture 7 and is collected by the lens 3. Subsequently, the light collected by the lens 3 enters the optical filter 4, and infrared light and ultraviolet light are cut by the optical filter 4. Visible light that has passed through the optical filter 4 enters the semiconductor imaging device 5 and is converted into a required electrical signal, and the converted electrical signal is output from the semiconductor imaging device 5. Then, the electrical signal output from the semiconductor image sensor 5 is led to the terminal portion 9a provided on the bottom portion 2b via the wiring pattern 9b, and a captured image is displayed on a display (not shown). The display is configured to output at a frame rate of 30 frames / second, for example, with a screen aspect ratio of 4: 3.

次に、本発明の実施の形態に係る撮像装置1の組み立て順序について説明する。まず、光学フィルタ4を立体基板2にセットした後に、ディスペンサーなどにより所要量のUV硬化型またはUV、熱併用型のエポキシ系接着剤6を光学フィルタ4の周囲に塗布する。次に、図示しない紫外線照射装置によって接着剤6をキュアして硬化させる。照射する紫外線の波長や照射時間などは、接着剤6の硬化状況によって最適化することが望ましい。UV硬化に熱硬化を行えるように処方された接着剤を用いる場合には、紫外線を照射して硬化開始剤を活性化した後に、加熱して硬化を完了させる。   Next, the assembly sequence of the imaging device 1 according to the embodiment of the present invention will be described. First, after the optical filter 4 is set on the three-dimensional substrate 2, a required amount of UV curing type or UV / heat type epoxy adhesive 6 is applied around the optical filter 4 by a dispenser or the like. Next, the adhesive 6 is cured and cured by an ultraviolet irradiation device (not shown). It is desirable to optimize the wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated, the irradiation time, and the like according to the curing state of the adhesive 6. In the case of using an adhesive formulated so that heat curing can be performed for UV curing, the curing initiator is activated by irradiating ultraviolet rays, and then heated to complete the curing.

次に、半導体撮像素子5を立体基板2の底部2bの下面に接着する。この際、撮像面が開口Aに対応するように半導体撮像素子5を配置する。続いて、光学フィルタ4の上方において立体基板2にレンズ3を装着し、レンズ3を上方から押さえる絞り7を取り付けてレンズ3を固定する。最後に、光学フィルタ4や半導体撮像素子5等が取り付けられた立体基板2をFPC10上に載置し、半田12によって両者を固定して撮像装置1が完成する。   Next, the semiconductor imaging element 5 is bonded to the lower surface of the bottom 2b of the three-dimensional substrate 2. At this time, the semiconductor image sensor 5 is arranged so that the imaging surface corresponds to the opening A. Subsequently, the lens 3 is mounted on the three-dimensional substrate 2 above the optical filter 4, and a diaphragm 7 that holds the lens 3 from above is attached to fix the lens 3. Finally, the three-dimensional substrate 2 to which the optical filter 4 and the semiconductor image sensor 5 are attached is placed on the FPC 10 and both are fixed by the solder 12 to complete the image pickup apparatus 1.

ここで、光学フィルタ4を立体基板2に接着するための接着剤6について説明する。上記したように、立体基板2には、ガラス強化PPA(ポリフタルアミド樹脂)が用いられており、その線膨張係数は約40×10-6mm/℃である。一方、光学フィルタ4の線膨張係数は約10×10-6mm/℃である。この両者を適切に固定するため、接着剤6の線膨張係数が立体基板2の線膨張係数と光学フィルタ4の線膨張係数との間の値となるように、接着剤6には図示しないフィラーが含まれている。 Here, the adhesive 6 for bonding the optical filter 4 to the three-dimensional substrate 2 will be described. As described above, glass reinforced PPA (polyphthalamide resin) is used for the three-dimensional substrate 2, and the linear expansion coefficient thereof is about 40 × 10 −6 mm / ° C. On the other hand, the linear expansion coefficient of the optical filter 4 is about 10 × 10 −6 mm / ° C. In order to fix both of these appropriately, the adhesive 6 has a filler (not shown) so that the linear expansion coefficient of the adhesive 6 is a value between the linear expansion coefficient of the three-dimensional substrate 2 and the linear expansion coefficient of the optical filter 4. It is included.

フィラーの材料には、光学用に適した二酸化ケイ素(SiO)からなる微粒であるシリカ以外にも、導電性に優れた金属やカーボンなどを用いることができる。また、接着剤6が硬化した後に異方性を有しないように、球形のフィラーを用いることが好ましい。すなわち、フィラーの形状を球形とすることで、温度膨張に対する接着剤の異方性をなくし、接着される保持部材の異方性を低減させることができる。これにより、保持部材としての立体基板2の強度向上を図り、撮像装置1の薄型化を実現することができる。 As the filler material, in addition to silica, which is a fine particle made of silicon dioxide (SiO 2 ) suitable for optical use, a metal or carbon excellent in conductivity can be used. In addition, it is preferable to use a spherical filler so that the adhesive 6 does not have anisotropy after being cured. That is, by making the shape of the filler spherical, the anisotropy of the adhesive with respect to the temperature expansion can be eliminated, and the anisotropy of the holding member to be bonded can be reduced. Thereby, the strength of the three-dimensional board 2 as the holding member can be improved, and the imaging apparatus 1 can be thinned.

フィラーの粒子径は、実質的に、光学フィルタ4の透過光の波長最短波長の1/10以下とする。以下に、接着剤に含まれるフィラーの粒子径をこの範囲とする理由について、説明する。   The particle diameter of the filler is substantially 1/10 or less of the shortest wavelength of the light transmitted through the optical filter 4. Hereinafter, the reason why the particle diameter of the filler contained in the adhesive is within this range will be described.

フィラーの粒子径についての具体的な説明に先立って、フィラーを含む接着剤に起因する問題点について述べる。接着剤が硬化する際には、接着剤の中に含まれるフィラーが飛散したり、特に端面部分においてフィラーの一部がむき出しになったりすることがある。また、光学フィルタ4を立体基板2に取付けた後に半導体撮像素子5や光学系のレンズ3を取り付けたり、FPC10を実装し、必要によってはフォーカスの調整工程が行われるが、これらの工程におけるハンドリングや衝撃などによって端面部分におけるフィラーが脱落することがある。そして、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子5の表面に付着して、画素からの出力を低下させる原因になることが、撮像装置の分析によって明らかになった。特に最近では、撮像装置が小型化してきたことに伴って、装置分解のために必要な部分の寸法を確保することが困難となり、分解できない装置が多く見られる。このような撮像装置では、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子5の表面に付着した場合、撮像装置を廃棄せざるを得ない事態も起きていた。   Prior to specific description of the particle size of the filler, problems caused by the adhesive containing the filler will be described. When the adhesive is cured, the filler contained in the adhesive may be scattered, or part of the filler may be exposed particularly at the end face portion. Further, after the optical filter 4 is attached to the three-dimensional substrate 2, the semiconductor image pickup device 5 and the optical system lens 3 are attached, or the FPC 10 is mounted, and if necessary, a focus adjustment process is performed. The filler at the end face part may fall off due to impact or the like. And it became clear by the analysis of the imaging device that the scattered or dropped filler adheres to the surface of the semiconductor imaging device 5 and causes the output from the pixel to decrease. In recent years, in particular, with the downsizing of imaging devices, it has become difficult to ensure the dimensions of parts necessary for device disassembly, and many devices cannot be disassembled. In such an imaging apparatus, when the scattered or dropped filler adheres to the surface of the semiconductor imaging element 5, there has been a situation in which the imaging apparatus has to be discarded.

次に、フィラーの粒子径が光の波長の1/10以下であれば、当該フィラーが光学的に透明になることを説明する。光の散乱は、粒子(フィラー)の大きさと、粒子に当たった光の波長に非常に大きく関係することが知られている。粒子の径が光の波長よりも十分小さい場合、レイリー散乱に従い、理論式は以下のようになる。
Next, it will be described that when the particle diameter of the filler is 1/10 or less of the wavelength of light, the filler becomes optically transparent. It is known that light scattering is very much related to the size of particles (filler) and the wavelength of light hitting the particles. When the particle diameter is sufficiently smaller than the wavelength of light, the theoretical formula is as follows according to Rayleigh scattering.

図5は、レイリー散乱の原理を示す図であって、入射光を粒子に当てたときの散乱光の強度パターンを表している。図5において、Iは垂直方向の散乱強度、Iは水平方向の散乱強度である。図5に示されるように、レイリー散乱では、入射光の水平方向において、光が前後対称に散乱され、その散乱分布は指向性を有する。このときの散乱指向性は材質、形状によらず、微小ダイポールの指向性とみなすことができる。 FIG. 5 is a diagram showing the principle of Rayleigh scattering, and shows the intensity pattern of scattered light when incident light is applied to particles. In FIG. 5, I 1 is the scattering intensity in the vertical direction, and I 2 is the scattering intensity in the horizontal direction. As shown in FIG. 5, in Rayleigh scattering, light is scattered symmetrically in the horizontal direction of incident light, and the scattering distribution has directivity. The scattering directivity at this time can be regarded as the directivity of a minute dipole regardless of the material and shape.

図6は、散乱光の強度と粒子径との関係を示す図である。図6は、上記式(1)で示されるレイリーの散乱式において、
光の波長λ=400、550、800(nm)、
散乱粒子からの距離R=10(nm)、
粒子の絶対屈折率m=1.45、
入射光に対する出射光角度θ=0°
としたときの、横軸に粒子径d、縦軸に散乱光の強度をプロットした図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the intensity of scattered light and the particle diameter. FIG. 6 is a Rayleigh scattering formula represented by the above formula (1).
Wavelength of light λ = 400, 550, 800 (nm),
Distance R = 10 (nm) from the scattering particles,
Absolute refractive index m of particles = 1.45,
Outgoing light angle with respect to incident light θ = 0 °
Is a graph plotting the particle diameter d on the horizontal axis and the intensity of scattered light on the vertical axis.

図6から明らかなように、粒子径dが光の波長の1/10の領域では、光の波長λ=400、550、800(nm)としたときのいずれの場合にも、散乱光の強度は非常に小さく、限りなく0に近くなることがわかる(粒子径d=40nm、55nm、80nmのいずれにおいても、散乱光の強度は約0.01以下となっている)。従って、粒子径dが光の波長の1/10以下であれば、散乱光の強度を非常に小さくでき、粒子を光学的に透明にすることができることがわかる。また、散乱光の強度を例えば0.01以下に抑えようとした場合、波長が短いほど粒子径を小さくしなければならないことがわかる。このため、光学フィルタ4の透過波長域が400nm〜800nmであった場合、粒子径を光学フィルタ4の透過波長域の最短波長400nmの1/10以下にすれば、光学フィルタ4の透過波長域の全範囲において粒子を光学的に透明にすることができる。   As apparent from FIG. 6, in the region where the particle diameter d is 1/10 of the wavelength of the light, the intensity of the scattered light in any case where the light wavelength is λ = 400, 550, 800 (nm). Is very small and can be as close to 0 as possible (the intensity of scattered light is about 0.01 or less at any of the particle diameters d = 40 nm, 55 nm, and 80 nm). Therefore, it can be seen that if the particle diameter d is 1/10 or less of the wavelength of light, the intensity of the scattered light can be made very small and the particles can be made optically transparent. Further, it is understood that when the intensity of the scattered light is to be suppressed to 0.01 or less, for example, the particle diameter must be reduced as the wavelength is shorter. For this reason, when the transmission wavelength range of the optical filter 4 is 400 nm to 800 nm, if the particle diameter is 1/10 or less of the shortest wavelength 400 nm of the transmission wavelength range of the optical filter 4, the transmission wavelength range of the optical filter 4 The particles can be made optically transparent in the entire range.

つまり、接着剤6の中に含まれるフィラーの粒子径を光学フィルタ4の透過波長の最短波長の少なくとも1/10以下にすることで、半導体撮像素子5の入射面に接着剤6中のフィラーが飛散または脱落したりして、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子5の入射面に付着しても、フィラーに衝突する光はレイリー散乱の法則に従って散乱するので、フィラーを起因とした散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができ、結果的に半導体撮像素子5の出力は低下せず、黒キズの発生を抑止できる。これにより、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。また、従来から撮像装置に備わっていた黒キズを補正する機能(キズ補正機能)を必要としない。その分、DSPの処理回路数を削減できるので、部品のコストダウンにもつながる。   That is, by setting the particle diameter of the filler contained in the adhesive 6 to at least 1/10 or less of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter 4, the filler in the adhesive 6 is placed on the incident surface of the semiconductor imaging device 5. Even if the scattered or dropped filler adheres to the incident surface of the semiconductor imaging device 5, the light that collides with the filler is scattered according to the Rayleigh scattering law, so that the scattered light caused by the filler is scattered. The strength can be made very small and the filler can be made optically transparent. As a result, the output of the semiconductor imaging device 5 does not decrease, and the occurrence of black flaws can be suppressed. As a result, it is possible to reduce image quality deterioration due to the scattering or dropping of the filler. In addition, a function (scratch correction function) for correcting a black scratch that has been conventionally provided in an imaging apparatus is not required. Accordingly, the number of DSP processing circuits can be reduced, which leads to cost reduction of parts.

また、ミー散乱は粒子の大きさと光の波長が近似するときに生じるのに対し、レイリー散乱は粒子の大きさが光の波長よりも小さい場合に生じる。したがって、フィラーの粒子径を光学フィルタの透過波長の最短波長の1/10以下にしたことで、光学フィルタの透過波長域の光に対して、フィラーに衝突する光の散乱をレイリー散乱の領域とすることができる。これにより、ミー散乱を抑止できる。レイリー散乱では、ミー散乱と比較して、散乱光の強度が非常に小さい為に、色再現性の劣化を防止することができる。   Mie scattering occurs when the particle size approximates the wavelength of light, whereas Rayleigh scattering occurs when the particle size is smaller than the light wavelength. Therefore, by setting the particle size of the filler to 1/10 or less of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter, the scattering of the light that collides with the filler with respect to the light in the transmission wavelength range of the optical filter is regarded as the Rayleigh scattering region. can do. Thereby, Mie scattering can be suppressed. In Rayleigh scattering, compared to Mie scattering, the intensity of scattered light is very small, so that deterioration of color reproducibility can be prevented.

また、接着剤6のような液体中に分散する粒子は、特に粒子径が100nm以下となると、粒子表面の電位(ゼータ電位)などの影響を受け、均一に分散させることが難しいことが知られている。この点については、フィラーに対して親水または親油の官能基を有するようなシランカップリング材などで修飾することで、フィラーの分散性を向上させることも可能である。なお、これに限らず、その他の公知の方法を適宜組み合わせることなどによっても、フィラーの分散性の向上を達成させることも可能である。   In addition, it is known that particles dispersed in a liquid such as the adhesive 6 are difficult to uniformly disperse due to the influence of the particle surface potential (zeta potential), particularly when the particle diameter is 100 nm or less. ing. About this point, it is also possible to improve the dispersibility of a filler by modifying the filler with a silane coupling material having a hydrophilic or lipophilic functional group. Note that the present invention is not limited to this, and the filler dispersibility can be improved by appropriately combining other known methods.

本実施の形態において、光学フィルタ4の材料であるホウ珪酸ガラスの表面抵抗率は1010から1012(Ω/□)と非常に高いために、静電気を帯び易い。このため、フィラーに二酸化ケイ素のような静電気を帯び易い材料を用いた場合などにおいて、フィラーが静電気によって光学フィルタ4に付着しないように、光学フィルタ4に導電性を持たせる為、当該フィルタの表面に帯電防止コートを付ける必要がある。 In the present embodiment, the surface resistivity of the borosilicate glass that is the material of the optical filter 4 is as high as 10 10 to 10 12 (Ω / □), and thus is easily charged with static electricity. For this reason, in order to make the optical filter 4 conductive so that the filler does not adhere to the optical filter 4 due to static electricity, such as when silicon is used as the filler, the surface of the filter. It is necessary to attach an antistatic coating to the surface.

一方、上述したように、接着剤6の中に含まれるフィラーの粒子径を光学フィルタ4の透過波長の最短波長の少なくとも1/10以下にすることで、透過性の高い材料を用いなくても、フィラーを光学的に透明とすることができる。これにより、特許文献1に記載の撮像装置のように、比較的透過性の高い物質である二酸化ケイ素をフィラーの材料とする必要がなくなり、フィラー材料の選定の自由度を拡大することができる。   On the other hand, as described above, by setting the particle diameter of the filler contained in the adhesive 6 to be at least 1/10 or less of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter 4, it is possible to avoid using a highly transmissive material. The filler can be optically transparent. Accordingly, unlike the imaging device described in Patent Document 1, it is not necessary to use silicon dioxide, which is a relatively highly transmissive substance, as a filler material, and the degree of freedom in selecting a filler material can be expanded.

本実施の形態において、接着剤6に含まれるフィラーに、アルミニウムや銀等の低抵抗金属微細粒子やカーボンナノチューブなど、例えば中心粒径:20nm、分散:3nmに選別された導電性粒子を2〜10wt%混入することで線膨張係数を適切にし、接着剤6に導電性を付加することが光学的に影響を与えることなく実現できる。これも前述のように、フィラーに衝突する光の散乱がレイリー散乱となるような粒子径の範囲としたことにより実現できる。これにより、一般的にフィラーに用いられていたSiOなどと比較して、フィラーの帯電を低減できる。このため、万一接着剤6からフィラーが脱落または飛散して、半導体撮像素子5をはじめとする撮像装置1の構成部材や製造設備や工具に付着しても、フィラーの静電気によるクーロン力は小さくなり、イオナイザーの除電効率が良化し、簡単なエアーブローで、付着したフィラーを容易に除去することができる。 In the present embodiment, the filler contained in the adhesive 6 includes, for example, conductive particles selected to have a center particle size of 20 nm and a dispersion of 3 nm, such as low-resistance metal fine particles such as aluminum and silver, and carbon nanotubes. By adding 10 wt%, it is possible to make the linear expansion coefficient appropriate and to add conductivity to the adhesive 6 without optically affecting it. As described above, this can also be realized by setting the particle diameter in such a range that the scattering of light colliding with the filler becomes Rayleigh scattering. Thus, generally as compared to SiO 2 or the like which has been used in the filler can be reduced charging of the filler. For this reason, even if the filler drops off or scatters from the adhesive 6 and adheres to the components, manufacturing equipment, and tools of the imaging device 1 including the semiconductor imaging device 5, the Coulomb force due to the static electricity of the filler is small. Thus, the ionization efficiency of the ionizer is improved, and the adhering filler can be easily removed by a simple air blow.

また、接着剤6に含まれるフィラーを導電性粒子とすることにより、フィラーの帯電を低減できた結果、光学フィルタ4に帯電防止コートを付与しなくても、近傍の接着剤6に含まれるフィラーが光学フィルタ4の光学的撮像エリアに付着することがない。これにより、光学フィルタ4の帯電防止コートを廃止でき、コストダウンが可能になった。   In addition, the filler contained in the adhesive 6 is made of conductive particles. As a result, the charge of the filler can be reduced. As a result, the filler contained in the nearby adhesive 6 can be provided without applying an antistatic coating to the optical filter 4. Does not adhere to the optical imaging area of the optical filter 4. As a result, the antistatic coating of the optical filter 4 can be eliminated, and the cost can be reduced.

さらに、半導体撮像素子5と立体基板2または光学フィルタ4との組立工程または検査工程において、フィラーの帯電を低減したことにより、半導体撮像素子5の入射面上の帯電も防止でき、この結果、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子5の入射面に付着するのを防止できる。また、半導体撮像素子5の入射面上に帯電が起きにくいので、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子5の入射面上に付着しても、付着したフィラーやゴミ等をエアーブロー等で容易に除去できる。   Further, in the assembling process or the inspection process of the semiconductor imaging device 5 and the three-dimensional substrate 2 or the optical filter 4, the charging of the filler can be reduced, so that charging on the incident surface of the semiconductor imaging device 5 can also be prevented. And dust can be prevented from adhering to the incident surface of the semiconductor image sensor 5. In addition, since charging does not easily occur on the incident surface of the semiconductor image sensor 5, even if filler or dust adheres to the incident surface of the semiconductor image sensor 5, the adhered filler or dust can be easily removed by air blow or the like. it can.

このような本発明の実施の形態の撮像装置1によれば、フィラーの粒子径は、光フィルタ4の透過波長に基づいて設定されている。光の散乱は一般的に粒子の大きさと粒子に当たった光の波長に大きく関係することから、フィラーの粒子径と光学フィルタ4の透過波長との関係を調整することで、フィラーによる光の散乱を抑制することができる。これにより、フィラーが半導体撮像素子5に付着しても、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。   According to the imaging apparatus 1 of the embodiment of the present invention, the particle diameter of the filler is set based on the transmission wavelength of the optical filter 4. Since light scattering is generally greatly related to the size of the particle and the wavelength of light hitting the particle, the light scattering by the filler can be adjusted by adjusting the relationship between the particle diameter of the filler and the transmission wavelength of the optical filter 4. Can be suppressed. Thereby, even if a filler adheres to the semiconductor image sensor 5, it is possible to reduce image quality deterioration due to scattering or dropping of the filler.

また、本発明の実施の形態の撮像装置1によれば、フィラーの粒子径は、実質的に光学フィルタ4の透過波長の最短波長の1/10以下であるので、光学フィルタ4を接着する接着剤に含まれるフィラーが、接着時に飛散したり、接着剤硬化後に脱落したりして、半導体撮像素子5に付着する場合であっても、フィラーに衝突する光はレイリー散乱の法則に従って散乱するので、フィラーを起因とした散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができ、結果的に黒キズの発生を抑止できる。これにより、フィラーが半導体撮像素子5に付着しても、周囲画素の出力を用いて補正することなく、フィラーが付着した画素の出力を得ることができ、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を確実に低減させることができる。また、ミー散乱は粒子の大きさと光の波長が近似するときに生じるのに対し、レイリー散乱は粒子の大きさが光の波長よりも小さい場合に生じる。したがって、フィラーの粒子径を実質的に光学フィルタ4の透過波長の最短波長の1/10以下にしたことで、光学フィルタ4の透過波長域の光に対して、フィラーに衝突する光の散乱を確実にレイリー散乱の領域とすることができる。これにより、ミー散乱を抑止できるので、色再現性の劣化を防止することができる。   Moreover, according to the imaging device 1 of the embodiment of the present invention, the particle diameter of the filler is substantially 1/10 or less of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter 4, so that the optical filter 4 is bonded. Even if the filler contained in the agent scatters at the time of adhesion or drops off after the adhesive is cured and adheres to the semiconductor imaging device 5, the light impinging on the filler scatters according to the Rayleigh scattering law. In addition, the intensity of scattered light caused by the filler can be made very small, the filler can be made optically transparent, and as a result, the occurrence of black flaws can be suppressed. As a result, even if the filler adheres to the semiconductor imaging device 5, the output of the pixel to which the filler is attached can be obtained without correction using the output of the surrounding pixels, and the image quality deterioration due to the scattering or dropping of the filler is ensured. Can be reduced. Mie scattering occurs when the particle size approximates the wavelength of light, whereas Rayleigh scattering occurs when the particle size is smaller than the light wavelength. Therefore, by making the particle size of the filler substantially equal to or less than 1/10 of the shortest wavelength of the transmission wavelength of the optical filter 4, the light that collides with the filler is scattered with respect to the light in the transmission wavelength range of the optical filter 4. The region of Rayleigh scattering can be reliably obtained. Thereby, since Mie scattering can be suppressed, deterioration of color reproducibility can be prevented.

また、本発明の実施の形態に係る撮像装置1によれば、保持部材が立体基板2である構成を有しているため、撮像装置1の各構成要素を立体基板2に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板2を基準として、各構成要素を集約して取り付けることができるので、撮像装置1を精度よく組み立てることができる。   Moreover, according to the imaging device 1 which concerns on embodiment of this invention, since the holding member has the structure which is the solid substrate 2, since each component of the imaging device 1 can be attached to the solid substrate 2, Workability during assembly is improved. In addition, since the components can be assembled and attached based on the three-dimensional board 2, the imaging device 1 can be assembled with high accuracy.

また、本発明の実施の形態に係る撮像装置1によれば、フィラーの形状は球形である構成を有しているので、温度膨張に対する接着剤6の異方性をなくし、接着される保持部材(立体基板2)の異方性を低減させることができる。これにより、保持部材(立体基板2)の強度向上を図り、撮像装置1の薄型化を実現することができる。   Further, according to the imaging device 1 according to the embodiment of the present invention, since the filler has a spherical shape, the holding member to be bonded is obtained by eliminating the anisotropy of the adhesive 6 with respect to the temperature expansion. The anisotropy of (three-dimensional substrate 2) can be reduced. Thereby, the strength of the holding member (three-dimensional substrate 2) can be improved, and the imaging device 1 can be thinned.

また、本発明の実施の形態に係る撮像装置1によれば、フィラーは導電性を有する構成を有している。本発明では、フィラーの粒子径は光学フィルタ4の透過波長の大きさに基づいて設定されるので、上述の通り、フィラーによる散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができる。これにより、例えば二酸化ケイ素のように比較的透過性の高い材料に限定されず、金属粒子やカーボンなどの導電性の粒子をフィラーに用いることができるので、フィラーの帯電を低減でき、フィラーが静電気により半導体撮像素子5に付着するのを防止できる。また、接着剤に含まれるフィラーを導電性粒子とすることにより、フィラーの帯電を低減できた結果、フィラーは光学フィルタ4にも付着し難くなるので、光学フィルタ4に帯電防止処理を付加する必要がなくなる。さらに、半導体撮像素子5と立体基板2または光学フィルタ4との組立工程または検査工程において、フィラーの帯電を低減したことにより、半導体撮像素子5の入射面上の帯電も防止でき、この結果、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子5の入射面に付着するのを防止できる。また、半導体撮像素子5の入射面上に帯電が起きにくいので、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子5の入射面上に付着しても、付着したフィラーやゴミ等をエアーブロー等で容易に除去できる。   Moreover, according to the imaging device 1 which concerns on embodiment of this invention, the filler has the structure which has electroconductivity. In the present invention, since the particle diameter of the filler is set based on the size of the transmission wavelength of the optical filter 4, as described above, the intensity of the scattered light by the filler can be very small, and the filler is optically transparent. be able to. Thereby, for example, conductive particles such as metal particles and carbon can be used for the filler, without being limited to a material having relatively high permeability such as silicon dioxide. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor image pickup element 5 from adhering. In addition, by using conductive particles as the filler contained in the adhesive, the charging of the filler can be reduced. As a result, the filler becomes difficult to adhere to the optical filter 4, so it is necessary to add an antistatic treatment to the optical filter 4. Disappears. Further, in the assembling process or the inspection process of the semiconductor imaging device 5 and the three-dimensional substrate 2 or the optical filter 4, the charging of the filler can be reduced, so that charging on the incident surface of the semiconductor imaging device 5 can also be prevented. And dust can be prevented from adhering to the incident surface of the semiconductor image sensor 5. In addition, since charging does not easily occur on the incident surface of the semiconductor image sensor 5, even if filler or dust adheres to the incident surface of the semiconductor image sensor 5, the adhered filler or dust can be easily removed by air blow or the like. it can.

また、本発明の実施の形態に係る撮像装置1によれば、単層または複層の誘電体膜が光学フィルタ4の入射面上に形成されている構成を有しているので、光学フィルタ4の入射面での光のロスを防ぎ、透過率を向上させることができる。   Further, according to the imaging device 1 according to the embodiment of the present invention, since the single-layer or multi-layer dielectric film is formed on the incident surface of the optical filter 4, the optical filter 4. It is possible to prevent loss of light at the incident surface and improve the transmittance.

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and can be changed or modified according to the purpose within the scope of the claims. is there.

上記実施の形態の説明では、可視光を撮像する撮像装置について説明したが、近赤外光や近紫外光などの可視光以外の光を撮像する撮像装置にも、フィラーの粒子径を光学フィルタ4の透過波長に基づいて設定するという本発明の考え方を適用することが可能であり、これにより上記した効果と同様の効果を奏する。   In the description of the above embodiment, the imaging device that captures visible light has been described. However, the particle size of the filler is also reduced in the optical filter for an imaging device that captures light other than visible light such as near infrared light and near ultraviolet light. It is possible to apply the idea of the present invention of setting based on the transmission wavelength of 4, thereby producing the same effect as described above.

以上のように、本発明は、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができるという効果を有し、半導体撮像素子を用いた撮像装置等に有用である。   As described above, the present invention has an effect that image quality deterioration due to scattering or dropping off of filler can be reduced, and is useful for an imaging apparatus using a semiconductor imaging element.

本発明の実施の形態における撮像装置の断面図Sectional drawing of the imaging device in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における撮像装置の斜視図The perspective view of the image pick-up device in an embodiment of the invention 本発明の実施の形態における撮像装置に用いられる光学フィルタの分光特性を示す図The figure which shows the spectral characteristic of the optical filter used for the imaging device in embodiment of this invention 半導体撮像素子5における画素の色配置の例を示す模式図Schematic diagram showing an example of the color arrangement of pixels in the semiconductor imaging device 5 レイリー散乱の原理を示す図Diagram showing the principle of Rayleigh scattering 散乱光の強度と粒子径との関係を示す図Diagram showing the relationship between scattered light intensity and particle size

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像装置
2 立体基板
2a 鏡筒部
2b 底部
3 非球面レンズ
4 光学フィルタ
5 半導体撮像素子
6 接着剤
7 絞り
10 フレキシブルプリント基板(FPC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 2 Three-dimensional board | substrate 2a Lens barrel part 2b Bottom part 3 Aspherical lens 4 Optical filter 5 Semiconductor image pick-up element 6 Adhesive 7 Diaphragm 10 Flexible printed circuit board (FPC)

Claims (6)

入射光を電気信号に変換する半導体撮像素子と、
前記半導体撮像素子の入射面に対向して配置される光学フィルタと、
フィラーを含む接着剤を用いた接着により前記光学フィルタを保持する保持部材とを備え、
前記フィラーの粒子径は、前記光学フィルタの透過波長に基づいて設定されていることを特徴とする撮像装置。
A semiconductor imaging device for converting incident light into an electrical signal;
An optical filter disposed opposite to the incident surface of the semiconductor imaging device;
A holding member for holding the optical filter by bonding using an adhesive containing a filler,
The particle diameter of the filler is set based on the transmission wavelength of the optical filter.
前記フィラーの粒子径は、実質的に前記光学フィルタの透過波長の最短波長の1/10以下であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein a particle diameter of the filler is substantially 1/10 or less of a shortest wavelength of a transmission wavelength of the optical filter. 前記保持部材が立体基板であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the holding member is a three-dimensional substrate. 前記フィラーの形状は球形であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the filler has a spherical shape. 前記フィラーは導電性を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the filler has conductivity. 単層または複層の誘電体膜が前記光学フィルタの入射面上に形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像装置。   6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a single-layer or multi-layer dielectric film is formed on an incident surface of the optical filter.
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