JP4545267B2 - 固体撮像装置及びデジタルカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルターを有する固体撮像装置に関し、より詳しくは、光学フィルターを固体撮像装置収納容器の封止ガラスとして用いた固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来の一体型のビデオカメラやデジタルスチルカメラ(以下、デジタルカメラという)の光学経路を表す概略図である。被写体31から出た光線は、図中点線で示すように、レンズ32で屈折させられた後、赤外光カットフィルター33を通過し、光学ローパスフィルター34を通過する。
【0003】
光学ローパスフィルター34は、偽信号発生防止や、カラー画質の向上のために、入射光経路内に組み込まれているもので、一般的に、水晶(SiO2)やLiNbO3等の複屈折結晶材料などの脆性材料で形成される。
【0004】
光学ローパスフィルター34を通過した光線は、パッケージ35の封止ガラス39を通過して、収納容器36内に配置された固体撮像素子半導体チップ37に到達する。封止ガラス39は、封止接着剤38によって、収納容器36に固定されている。
【0005】
近年、光学ローパスフィルター34の機能を封止ガラス39に併せ持たせることにより、上記の光学経路から、個別の光学ローパスフィルター34を除去し、光学経路を短縮して、デジタルカメラの軽薄短小化と低コスト化を実現しようとする動きがある。
【0006】
図6は、光学ローパスフィルター機能付封止ガラスを用いたデジタルカメラの光学経路を表す概略図である。
【0007】
被写体31から出た光線は、図中点線で示すように、レンズ32aで屈折させられた後、赤外光カットフィルター33を通過する。レンズ32aは、図5のレンズ32より焦点距離が短いものである。
【0008】
赤外光カットフィルター33を通過した光線は、パッケージ35の光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49を通過して、収納容器36内に配置された固体撮像素子半導体チップ37に到達する。光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49は、封止接着剤38によって、収納容器36に固定されている。
【0009】
図7(A)は、図6に示すパッケージ35の平面図である。図6と実質的に同じ部材には、同じ参照番号を付す。
【0010】
光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49は、矢印Dで示す方向(以下、光線分離方向Dとする)で光線を分離する。この光線分離方向Dを判別するために、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49には、一般的に、方向Dに平行な一辺の中間部分に切除個所(以下、ノッチという)が設けられている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来、光学フィルターは、図5に示すようにデジタルカメラの、光学経路内に独立して設けられることを前提に製造されていた。このため、接着剤等による固定は行われておらず、低温又は高温環境下での障害は無かった。
【0012】
しかし、パッケージ35の封止ガラスとして、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49を使用とする場合、固体撮像素子半導体チップ37を保護する目的から、パッケージ35内部の気密性を維持することのできる、接着力の強い封止接着剤38を用いて封止を行う必要がある。
【0013】
パッケージ35に接着された光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49は、結晶方向に対し線膨張率差のある特性をもつ。また、パッケージ35の線膨張率を光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49に合わせることは困難であるため、低温又は高温環境下に保存した場合、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49内部に応力が生じ、割れが発生しやすい。
【0014】
特に、図7(B)に示すように、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49と収納容器36との接着部付近の光学ローパスフィルター機能付封止ガラス49の機械的に弱い部分であるノッチ40を通過する割れCRが発生するという問題がある。
【0015】
これを解決する手段として、ノッチ40を形成する変わりに、染料等でマーキングをすることも考えられるが、有機溶剤での洗浄による汚染及びその他の障害を考慮すると好ましくない。
【0016】
本発明の目的は、割れの発生しにくい光学ローパスフィルター機能付封止ガラスを用いた固体撮像装置を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、固体撮像装置は、光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように1隅が異なる長さの二辺を有する形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスとを有する。
【0018】
また、発明の他の観点によれば、固体撮像装置は、光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように隣り合う2隅がそれぞれ異なる形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスとを有する。
【0019】
また、発明の他の観点によれば、デジタルカメラは、被写体を結像するための光学レンズと、光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように1隅が異なる長さの二辺を有する形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスと、画像信号を処理する処理部と、
前記画像信号を記憶するメモリと、前記画像信号に基づき画像を表示する表示装置とを有する。
【0020】
また、発明の他の観点によれば、デジタルカメラは、被写体を結像するための光学レンズと、光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように隣り合う2隅がそれぞれ異なる形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスと、画像信号を処理する処理部と、前記画像信号を記憶するメモリと、前記画像信号に基づき画像を表示する表示装置とを有する。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の基本実施例によるデジタルカメラの構成を示す。
【0022】
レンズ2は、被写体1からの光を固体撮像素子半導体チップ7上に結像出来るように、焦点距離が調整されていて、被写体1から発せられた光を、赤外光カットフィルター3、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9を介して、図中点線で示すように、パッケージ5内の固体撮像素子半導体チップ7上に結像する。
【0023】
赤外光カットフィルター3は、入射光中の赤外光成分を吸収する光学フィルターである。
【0024】
パッケージ5は、固体撮像素子半導体チップ7を収納容器6内に固定し、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9で密封したものである。収納容器6は、セラミック等で形成され、固体撮像素子半導体チップ7を収納する。光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9が封止接着剤8により接着される。収納容器6は、固体撮像素子半導体チップ7を保護すると共に、筐体として光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9等を支持する。
【0025】
固体撮像素子半導体チップ7は、例えば、電荷結合型(CCD)固体撮像素子、またはMOS型固体撮像素子等を含み、少なくとも、入射する光の光量に応じて電荷を生じさせる光電変換部を有するものである。
【0026】
光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9は、水晶(SiO2)やLiNbO3等の複屈折結晶材料等で形成される。この光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9は、偽信号発生防止やカラー画質向上のための光学ローパスフィルターとしての機能に加えて、収納容器6の封止ガラスとして、固体撮像素子半導体チップ7等を外部から保護する役割をも有する。
【0027】
光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9には、後述するように、光線分離方向を容易に判別することができるように、光線分離方向判別用目印が形成されている。
【0028】
A/D変換回路15は、固体撮像素子半導体チップ7から転送される電荷をアナログ形式の画像信号からデジタル形式の画像データに変換する。画像メモリ16は、A/D変換回路15から出力される画像データを一時的に格納することができる。また、各種処理のワーキングエリアとしても使用できる。画像メモリ16は、処理部に画像データを出力するとともに、D/A変換回路19に画像データを出力する。
【0029】
処理部17は、画像メモリ16に格納された画像データを読み出し、各種処理を行い、画像メモリに書き込んだり、画像データを圧縮して記憶媒体18に記憶したりする。また、記憶媒体18に記憶されている圧縮された画像データを読み出し、復号化する処理を行うこともできる。
【0030】
記憶媒体18は、圧縮された画像データを記憶する媒体であり、例えば、スマートメディア(商標)等のフラッシュメモリであり、デジタル形式でデータを記憶できるものならどのようなものでもよい。また、必ずしもデジタルカメラに内蔵されている必要は無く、各種インターフェイスを利用して外部の記憶装置を記憶媒体18として使用してもよい。
【0031】
D/A変換回路19は、画像メモリ16から送出されるデジタル形式の画像データをアナログ形式の画像信号に変換する。ディスプレイ20は、D/A変換回路19で、アナログ形式に変換された画像信号を表示する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイである。ユーザは、このディスプレイ20に表示される画像を見て、被写体1を確認できる。また、記憶媒体18に保存されている画像データを見ることもできる。
【0032】
図2は、本発明の基本実施例による光線分離方向判別用目印の形状を示す平面図である。これは、図1のパッケージ5を上方から見た図である。図中、収納容器6をひとまわり大きく図示しているが、本来、図1のパッケージ5の断面図からもわかるように、収納容器6と光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aの平面サイズはほぼ同一である。
【0033】
光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aは、矢印Dで示す方向(以下、光線分離方向Dとする)で光線を分離する。この光線分離方向Dを判別するために、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aの左下隅に、長方形状の光線分離方向判別用目印10aが形成されている。
【0034】
光線分離方向判別用目印10aは、複数枚の光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aを重ねて、固定した後、機械加工によって所定の形状に切り取るか又は削り取ることにより形成される。
【0035】
図7(B)に示すように、割れCRは光学ローパスフィルターの対角線方向ないし辺に対してほぼ45度付近の角度で生じやすい。これは、割れCRとほぼ直交する方向に引っ張り応力が働くためと考えられる。ノッチ40は下辺の左端近くに形成されているので、左下隅から右上隅に向かう方向で考えるとノッチ40によってフィルター面内にくびれが形成されていることになる。ノッチ40の左上隅と左辺との間に応力が集中すると割れCRが生じると考えられる。
【0036】
図2の構成においては、目印用切欠きの左上隅は開放されており、応力が集中しにくい。このため、割れの発生を有効に抑制できると考えられる。
【0037】
実際にサンプルを作って試験したところ、従来10〜20%程度のフィルターに発生した割れが、2〜3%程度まで低減できた。
【0038】
光線分離方向判別用目印10aを長方形にすることで、上下左右の方向だけでなく、表裏も判別することができる。光線分離方向Dの判別を容易にするために、光線分離方向判別用目印10aは、肉眼で容易に識別できる程度の大きさに形成することが好ましい。例えば、目印10aは、0.2mm×0.5mm程度の長方形である。
【0039】
このようにして、光線分離方向判別用目印10aを光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aの隅に形成すると、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aの機械的に弱い部分を解消できるので、低温又は高温環境下で、収納容器6と光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aとの線膨張率の違いにより応力が発生しても、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aが割れることを抑制できる。
【0040】
また、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9aの隅に、光線分離方向判別用目印10aを付けることにより、光線分離方向を容易に判別することができる。
【0041】
図3(A)は、本発明の基本実施例の第1の変形例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9bに付けられた光線分離方向判別用目印10bの形状以外は全て基本実施例と同様である。
【0042】
ここでは、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9bの左下隅を、底辺と高さが異なる三角形状に切り取り、肉眼で確認できる程度の大きさに光線分離方向判別用目印10bを形成している。光線分離方向判別用目印10bを底辺と高さが異なる三角形にすることで、上下左右の方向だけでなく、裏表も判別することができる。
【0043】
なお、上記基本実施例及び変形例1における光線分離方向判別用目印10aおよび10bは、どちらも左下隅に形成したが、四隅のどこに目印を形成するのかを予め決めておけば、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9の四隅のどこに形成してもよい。
【0044】
図3(B)は、本発明の基本実施例の第2の変形例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9cに付けられた光線分離方向判別用目印10cの形状及び数以外は全て基本実施例と同様である。
【0045】
ここでは、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9cの左下隅及び右下隅を、それぞれ四角形状に切り取り、肉眼で確認できる程度の大きさに光線分離方向判別用目印10cを形成している。2つの目印を結ぶ方向が光線分離方向を示すので、各目印はより小さいものとしても、容易に方向を判別できる。
【0046】
図4(A)は、本発明の基本実施例の第3の変形例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9dに付けられた光線分離方向判別用目印10dの形状及び数以外は全て基本実施例と同様である。
【0047】
ここでは、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9dの左下隅及び右下隅を、それぞれ三角形状に切り取り、肉眼で確認できる程度の大きさに光線分離方向判別用目印10dを形成している。
【0048】
なお、上記第2及び第3の変形例における光線分離方向判別用目印10cおよび10dは、どちらも、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9cまたは9dの4隅の内、下端の2隅に形成されているが、四隅の内、どの隣り合う2隅に目印を形成するのかを予め決めておけば、どこに形成してもよい。
【0049】
また、上記変形例では、光線分離方向判別用目印10は、二つとも同じ形状に形成されているが、必ずしも同じ形状である必要は無い。例えば、左下端を四角形にして、右下端を三角形にしてもよい。さらに、それぞれのサイズを変えてもよい。
【0050】
図4(B)は、本発明の基本実施例の第4の変形例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9eに付けられた光線分離方向判別用目印10eの形状及び数以外は全て基本実施例と同様である。
【0051】
この第4の変形例は、上述の図4(A)に示す第3の変形例の光線分離方向判別用目印10dが形成された光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9dの角を面取りしたものである。ここでは、光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9eの左下隅及び右下隅を、それぞれ三角形状に切り取り、その後面取りすることにより、アルカリエッチ等により面取りが行われる他の隅と肉眼で容易に識別できる程度の大きさに光線分離方向判別用目印10eを形成している。
【0052】
光学ローパスフィルター機能付封止ガラス9eの光線分離方向判別用目印10eを形成した部分の角を面取りすることにより、応力集中を抑制することができるので、さらに割れが発生しにくくなる。
【0053】
なお、外側に向かって凸のRを形成する場合を説明したが、内側に向かってRを形成してもよいであろう。
【0054】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学ローパスフィルター機能付封止ガラスの隅に光線分離方向判別用目印を付けることにより、光学ローパスフィルター機能付封止ガラスの光線分離方向を容易に判別することができる。
【0056】
また、本発明によれば、低温又は高温環境下で、収納容器と光学ローパスフィルター機能付封止ガラスとの線膨張率の違いにより応力が発生しても、光学ローパスフィルター機能付封止ガラスが割れることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタルカメラの基本的構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の基本実施例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。
【図3】本発明の基本実施例の変形例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。
【図4】本発明の基本実施例の変形例による光線分離方向判別用目印の形状を表す平面図である。
【図5】従来の一体型のデジタルカメラの光学経路を表す概略図である。
【図6】従来の光学ローパスフィルター機能付封止ガラスを用いたデジタルカメラの光学経路を表す概略図である
【図7】図6に示すパッケージおよび光学ローパスフィルター機能付封止ガラスの平面図である。
【符号の説明】
1…被写体、2…レンズ、3…赤外光カットフィルター、5…パッケージ、
6…収納容器、7…固体撮像素子半導体チップ、8…封止接着剤、
9…光学ローパスフィルター機能付封止ガラス、
10…光線分離方向判別用目印、15…A/D変換回路、16…画像メモリ、
17…処理部、18…記憶媒体、19…D/A変換回路、
20…ディスプレイ
Claims (8)
- 光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、
前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、
前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように1隅が異なる長さの二辺を有する形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスと
を有する固体撮像装置。 - 前記光学フィルター機能付封止ガラスの前記1隅が長方形状に除去された請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記光学フィルター機能付封止ガラスの前記1隅が底辺と高さが異なる三角形状に除去された請求項1記載の固体撮像装置。
- 光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、
前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、
前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように隣り合う2隅がそれぞれ異なる形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスと
を有する固体撮像装置。 - 被写体を結像するための光学レンズと、
光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、
前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、
前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように1隅が異なる長さの二辺を有する形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスと、
画像信号を処理する処理部と、
前記画像信号を記憶するメモリと、
前記画像信号に基づき画像を表示する表示装置と
を有するデジタルカメラ。 - 前記光学フィルター機能付封止ガラスの前記1隅が長方形状に除去された請求項5記載の固体撮像装置。
- 前記光学フィルター機能付封止ガラスの前記1隅が底辺と高さが異なる三角形状に除去された請求項5記載の固体撮像装置。
- 被写体を結像するための光学レンズと、
光電変換部を有する固体撮像素子半導体チップと、
前記固体撮像素子半導体チップを収納する収納容器と、
前記収納容器を封止し、方向及び表裏を判別できるように隣り合う2隅がそれぞれ異なる形状に除去された光学フィルター機能付封止ガラスと、
画像信号を処理する処理部と、
前記画像信号を記憶するメモリと、
前記画像信号に基づき画像を表示する表示装置と
を有するデジタルカメラ。
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