JPH05173093A - Optical low-pass filter and image pickup device - Google Patents

Optical low-pass filter and image pickup device

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Publication number
JPH05173093A
JPH05173093A JP35017691A JP35017691A JPH05173093A JP H05173093 A JPH05173093 A JP H05173093A JP 35017691 A JP35017691 A JP 35017691A JP 35017691 A JP35017691 A JP 35017691A JP H05173093 A JPH05173093 A JP H05173093A
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JP
Japan
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pass filter
solid
optical low
ring
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP35017691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Onishi
伊久雄 大西
Katsuya Fujisawa
克也 藤沢
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
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Publication of JPH05173093A publication Critical patent/JPH05173093A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent deterioration of picture quality by suppressing ring-like flares which appear on an optical low pass filter formed with a diffraction grating on the surface of a light transmitting substrate. CONSTITUTION:Thickness (t) of the substrate of the optical low pass filter 2 is determined to satisfy the relation of formula when the grating formed surface 2a of the filter 2 is arranged facing the side of a solid state image pickup element 4. In formula, (n) is the refractive index of the substrate and (x) is the longitudinal length of the pickup surface of the solid state pickup element 4. Thereby, radius of the ring-like flare increases to be larger than the area of the pickup surface, so that no ring-like flare appears on the plane, or even if the ring appears, its intensity is decreased and the ring is less observed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光学的ローパスフィルタ
およびそれを備えた撮像装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical low pass filter and an image pickup apparatus having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】単板式固体撮像素子を用いたカラー撮像
装置は、色フィルタアレイを備え、これにより色信号を
得ており、色フィルタアレイのピッチに対応する高周波
成分が含まれている被写体からは、偽色信号が発生す
る。また、固体撮像素子は不連続に、かつ規則正しく配
置された画素を有しており、画素のピッチに対応する高
周波成分が含まれている被写体からは、折り返しによる
偽信号が発生する。そのため、このようなカラー撮像装
置の光学系には、偽色信号および偽信号の発生を防止す
る光学的ローパスフィルタが配置されている。光学的ロ
ーパスフィルタとしては、3枚以上の水晶板と1枚の赤
外線遮断フィルタとが貼り合わされてなるものが用いら
れているが、積層構造を有する光学的ローパスフィルタ
は、量産性に劣り、高価であるという問題点を有してい
る。上記の問題を解決するために、回折格子からなる光
学的ローパスフィルタが提案されている。このような回
折格子を用いた撮像装置の一例を図7に示す。
2. Description of the Related Art A color image pickup device using a single-plate type solid-state image pickup device is provided with a color filter array to obtain a color signal from an object including a high frequency component corresponding to the pitch of the color filter array. Generates a false color signal. Further, the solid-state image pickup device has pixels arranged discontinuously and regularly, and a false signal due to aliasing is generated from an object including a high frequency component corresponding to the pixel pitch. Therefore, the optical system of such a color image pickup device is provided with an optical low-pass filter for preventing generation of a false color signal and a false signal. As an optical low-pass filter, an optical low-pass filter having three or more crystal plates and one infrared cutoff filter bonded together is used, but an optical low-pass filter having a laminated structure is inferior in mass productivity and expensive. There is a problem that is. In order to solve the above problem, an optical low pass filter including a diffraction grating has been proposed. An example of an imaging device using such a diffraction grating is shown in FIG.

【0003】図7において、撮像装置には、光の入射側
(被写体側)から撮像レンズ31、光学的ローパスフィ
ルタ32および固体撮像素子34が、この順序に配置さ
れている。固体撮像素子34はパッケージ35内に収納
され、光学的ローパスフィルタ32はパッケージ35の
前面に取り付けられて、固体撮像素子4の保護ガラスに
兼用されている。
In FIG. 7, in the image pickup apparatus, an image pickup lens 31, an optical low-pass filter 32, and a solid-state image pickup element 34 are arranged in this order from the light incident side (subject side). The solid-state image sensor 34 is housed in a package 35, the optical low-pass filter 32 is attached to the front surface of the package 35, and is also used as a protective glass for the solid-state image sensor 4.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記光学的ローパスフ
ィルタ32は、光透過性の基板として屈折率が1.5
2、基板厚みが1mmのガラスを用い、その表面に回折
格子が形成されている。この光学的ローパスフィルタ3
2を、その格子形成面32aと固体撮像素子34間の距
離が50μmとなるように設置した撮像装置を用いてス
ポット光を撮影すると、スポット光像の回りに、リング
状のフレア(以下、「リング状フレア」と称す)が発生
する。このリング状フレアは、例えば車のヘッドライト
や照明用ライトを撮影した場合に発生し、画質を低下さ
せる要因となっている。
The optical low-pass filter 32 is a light-transmissive substrate having a refractive index of 1.5.
2. Glass having a substrate thickness of 1 mm is used, and a diffraction grating is formed on the surface thereof. This optical low pass filter 3
When the spot light is photographed by using the image pickup device in which the distance between the grating forming surface 32a and the solid-state image pickup device 34 is 50 μm, a ring-shaped flare (hereinafter, “ Ring flare ") occurs. This ring-shaped flare occurs when, for example, a vehicle headlight or an illumination light is photographed, and becomes a factor that deteriorates image quality.

【0005】本発明の主な目的は、上記のリング状フレ
アの発生による画質の低下を防ぐ光学的ローパスフィル
タ及びそれを備えた撮像装置を提供することである。
A main object of the present invention is to provide an optical low-pass filter which prevents deterioration of image quality due to the occurrence of the above-mentioned ring-shaped flare, and an image pickup apparatus having the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的ローパスフィルタは、下記(A)ま
たは(B)の構造を有している。
In order to achieve the above object, the optical low pass filter of the present invention has the following structure (A) or (B).

【0007】(A)光透過性の基板の表面に回折格子を
形成してなり、撮像レンズと固体撮像素子との間に配置
されて、その格子形成面が上記固体撮像素子側に向けら
れる光学的ローパスフィルタであって、上記基板の屈折
率をn、上記固体撮像素子の撮像面の長手方向の長さを
xとしたとき、上記基板の厚みtが下記の条件を満足す
ることを特徴とする光学的ローパスフィルタ。 4・t・tan(Sin-1(1/n))≧x
(A) An optical system in which a diffraction grating is formed on the surface of a light-transmissive substrate, the diffraction grating is arranged between the imaging lens and the solid-state image sensor, and the grating formation surface faces the solid-state image sensor side. A low pass filter, wherein the thickness t of the substrate satisfies the following condition, where n is the refractive index of the substrate and x is the length in the longitudinal direction of the imaging surface of the solid-state imaging device. Optical low-pass filter. 4 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x

【0008】(B)光透過性の基板の表面に回折格子を
形成してなり、撮像レンズと固体撮像素子との間に配置
されて、その格子形成面が上記固体撮像素子側に向けら
れる光学的ローパスフィルタであって、上記基板におけ
る上記格子形成面と反対側の表面に1層以上の膜からな
る反射防止膜が形成されており、上記基板の屈折率を
n、上記固体撮像素子の撮像面の長手方向の長さをxと
したとき、上記基板の厚みtが下記の条件を満足するこ
とを特徴とする光学的ローパスフィルタ。 8・t・tan(Sin-1(1/n))≧x
(B) An optical system in which a diffraction grating is formed on the surface of a light-transmissive substrate, the diffraction grating is arranged between the image pickup lens and the solid-state image pickup device, and the grating formation surface faces the solid-state image pickup device side. A low-pass filter, wherein an antireflection film composed of one or more layers is formed on the surface of the substrate opposite to the lattice formation surface, the refractive index of the substrate is n, and the solid-state imaging device captures an image. An optical low-pass filter, wherein the thickness t of the substrate satisfies the following condition, where x is the length of the surface in the longitudinal direction. 8 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x

【0009】さらに、本発明の撮像装置は、上記(A)
または(B)記載の光学的ローパスフィルタを備え、そ
の光学的ローパスフィルタと固体撮像素子とが、これら
の間に介挿したスペーサとともに一体化されている。
Further, the image pickup apparatus of the present invention is the above (A).
Alternatively, the optical low-pass filter described in (B) is provided, and the optical low-pass filter and the solid-state imaging device are integrated with a spacer interposed therebetween.

【0010】[0010]

【作用】上記構成の光学的ローパスフィルタによれば、
リング状フレアの半径が大きくなって、撮像面から外れ
る結果、撮像面にリング状フレアが全く現れないか、ま
たは現れても、その光強度が低下して、目立たなくな
る。また、上記構成の撮像装置によれば、光学的ローパ
スフィルタと固体撮像素子との相対的な位置関係が製造
時に正確に設定されるので、偽色信号および偽信号の抑
制効果が確保される。
According to the optical low pass filter having the above structure,
As a result of the radius of the ring-shaped flare becoming large and deviating from the image pickup surface, the ring-shaped flare does not appear at all on the image pickup surface, or even if it appears, the light intensity decreases and becomes inconspicuous. Further, according to the image pickup apparatus having the above configuration, the relative positional relationship between the optical low-pass filter and the solid-state image pickup element is accurately set at the time of manufacturing, so that the effect of suppressing false color signals and false signals is ensured.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。図1は本発明の第1実施例に係る撮像装置の概
略構成を示す。同図において、撮像レンズ1と固体撮像
素子4との間に光学的ローパスフィルタ2が配置されて
おり、その格子形成面2aが固体撮像素子4側に向けら
れている。カラー撮像装置の場合には、固体撮像素子4
の前面に色フィルタアレイ6が配置される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, an optical low-pass filter 2 is arranged between the imaging lens 1 and the solid-state imaging device 4, and its lattice forming surface 2a is directed to the solid-state imaging device 4 side. In the case of a color imaging device, the solid-state imaging device 4
The color filter array 6 is arranged in front of the.

【0012】固体撮像素子4は、図2に示すように、矩
形の平板状であり、その撮像面4aには、長手方向であ
る水平方向Hと垂直方向Vとに沿って配列された多数の
光検出素子7が設けられている。この固体撮像素子4
は、図1のパッケージ5内に収納されて保護されてい
る。光学的ローパスフィルタ2は、撮像装置の図示しな
いフレームに支持されている。
As shown in FIG. 2, the solid-state image pickup device 4 has a rectangular flat plate shape, and a large number of image pickup surfaces 4a are arranged along a horizontal direction H and a vertical direction V which are longitudinal directions. A light detection element 7 is provided. This solid-state image sensor 4
Are housed and protected in the package 5 of FIG. The optical low-pass filter 2 is supported by a frame (not shown) of the image pickup device.

【0013】また、光学的ローパスフィルタ2は、例え
ば、直交する2方向に延びる回折格子を備え、各回折格
子による回折方向が、図2の固体撮像素子4の水平方向
Hと垂直方向Vのそれぞれに対して45度の角度をなす
ように設定されている。
The optical low-pass filter 2 is provided with, for example, diffraction gratings extending in two orthogonal directions, and the diffraction directions by the respective diffraction gratings are the horizontal direction H and the vertical direction V of the solid-state image pickup device 4 of FIG. 2, respectively. It is set to form an angle of 45 degrees with respect to.

【0014】上記光学的ローパスフィルタ2の厚みは、
固体撮像素子4の平面寸法に対して特定の関係になるよ
う設定されている。この関係を説明する前に、まず、リ
ング状フレアが発生する原因について、図3を用いて説
明する。
The thickness of the optical low pass filter 2 is
It is set so as to have a specific relationship with the plane size of the solid-state image sensor 4. Before explaining this relationship, first, the cause of occurrence of ring-shaped flare will be described with reference to FIG.

【0015】固体撮像素子4は、表面を構成しているS
iや配線に用いられているAlのため、表面の光反射率
が高い。そのために、撮像面4aに達した光の一部は、
撮像面4aで反射され、光学的ローパスフィルタ2の回
折格子により回折されて、光学的ローパスフィルタ2内
に入射した後、光学的ローパスフィルタの透明な基板表
面2bに達し、透過および反射される。基板表面2bで
反射された光は、再び光学的ローパスフィルタ2の格子
により回折された後、撮像面4aに達する。
The solid-state image sensor 4 has an S constituting the surface.
The light reflectance of the surface is high because of Al used for i and wiring. Therefore, part of the light reaching the imaging surface 4a is
The light is reflected by the imaging surface 4a, diffracted by the diffraction grating of the optical low-pass filter 2, enters the optical low-pass filter 2, reaches the transparent substrate surface 2b of the optical low-pass filter, and is transmitted and reflected. The light reflected by the substrate surface 2b reaches the imaging surface 4a after being diffracted by the grating of the optical low-pass filter 2 again.

【0016】上記基板表面2bに入射する光の中で、入
射角度が空気の屈折率と基板の屈折率から決まる臨界角
以上の光は、全反射を起こすため、臨界角以下で基板表
面2bに入射する光に較べ、撮像面4aに達する反射光
の強度が格段に大きくなる。その結果、この強い反射光
が画像中にリング状フレアとなって現れる。図4に、撮
像面4a上でのスポット光像11とリング状フレア12
を示す。リング状フレア12は、スポット光像の回りに
半径Rの円として現れる。
Of the light incident on the substrate surface 2b, light having an incident angle larger than the critical angle determined by the refractive index of air and the refractive index of the substrate causes total internal reflection, so that the light is incident on the substrate surface 2b below the critical angle. The intensity of the reflected light reaching the image pickup surface 4a is significantly higher than that of the incident light. As a result, this strongly reflected light appears as a ring flare in the image. FIG. 4 shows the spot light image 11 and the ring-shaped flare 12 on the imaging surface 4a.
Indicates. The ring-shaped flare 12 appears as a circle having a radius R around the spot light image.

【0017】図3において、光学的ローパスフィルタ2
と撮像面4aとの距離をg、基板の厚みをt,基板の屈
折率をn,基板表面2bでの臨界角をθcとする。ま
た、図4のスポット光像11の中心からリング状フレア
12の最大強度部分までの距離を、リング状フレアの半
径Rと定義する。空気の屈折率は1であるため、臨界角
θcは下式で表される。 θc=Sin-1(1/n) (1)
In FIG. 3, the optical low-pass filter 2
And the imaging surface 4a are g, the thickness of the substrate is t, the refractive index of the substrate is n, and the critical angle at the substrate surface 2b is θc. Further, the distance from the center of the spot light image 11 in FIG. 4 to the maximum intensity portion of the ring flare 12 is defined as the radius R of the ring flare. Since the refractive index of air is 1, the critical angle θc is expressed by the following equation. θc = Sin −1 (1 / n) (1)

【0018】また、リング状フレア12の半径Rは、下
式で表される。 R=a1+b+a2 =g・tan(θ1)+2・t・tan(θc)+g・tan(θ2) (2) ここで、a1,b,a2,θ1,θ2はそれぞれ、図3
に示すように、撮像面4a上の反射点13から格子形成
面2a上の入射点14までの水平距離、つまり、固体撮
像素子4と平行に測定した距離、入射点14から出射点
15までの水平距離、出射点15から撮像面4a上の入
射点16までの水平距離である。
The radius R of the ring-shaped flare 12 is expressed by the following equation. R = a1 + b + a2 = g · tan (θ1) + 2 · t · tan (θc) + g · tan (θ2) (2) where a1, b, a2, θ1 and θ2 are respectively shown in FIG.
As shown in, the horizontal distance from the reflection point 13 on the image pickup surface 4a to the incident point 14 on the grating formation surface 2a, that is, the distance measured in parallel with the solid-state image sensor 4, from the incident point 14 to the exit point 15 The horizontal distance is the horizontal distance from the exit point 15 to the entrance point 16 on the imaging surface 4a.

【0019】距離gが厚みtに比べて十分小さい場合に
は、a1とa2はbに較べて十分小さな値となるため、
リング状フレア12の半径Rは下式で与えられる。 R=b=2・t・tan(θc) (3)
When the distance g is sufficiently smaller than the thickness t, a1 and a2 are sufficiently smaller than b.
The radius R of the ring flare 12 is given by the following equation. R = b = 2 · t · tan (θc) (3)

【0020】本発明者らは、格子形成面2aと撮像面間
の距離gを50μmとし、基板の厚みtおよび屈折率n
を変化させ、1/2インチ固体撮像素子4を用いた撮像
装置により、発生するリング状フレア12を観察した。
基板として屈折率1.52のガラスを用いた場合の、基
板の厚みtと発生したリング状フレア12の観測結果
を、表1に示す。
The inventors set the distance g between the grating forming surface 2a and the image pickup surface to be 50 μm, the thickness t of the substrate and the refractive index n.
Was changed and the ring-shaped flare 12 generated was observed by the image pickup apparatus using the 1/2 inch solid-state image pickup element 4.
Table 1 shows the observation results of the thickness t of the substrate and the generated ring-shaped flare 12 when the glass having the refractive index of 1.52 was used as the substrate.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】さらに屈折率が1.81のガラスを基板と
した場合の、基板厚みとリング状フレア12の観測結果
を表2に示す。
Table 2 shows the substrate thickness and the observation results of the ring-shaped flare 12 when the glass having a refractive index of 1.81 was used as the substrate.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】これら関係を検討した結果つぎのことが判
明した。図4のリング状フレア12の半径Rが、固体撮
像素子4の対角線長さよりも大きい場合は、リング状フ
レア12が撮像面4aに全く現れないので、勿論、問題
はない(表1,2の○印)。また、リング状フレア12
が撮像面4aに1本現れる程度であれば、その半径Rが
充分大きいために、リング状フレア12の単位面積当た
りの光エネルギが小さくなる、つまり、光の集中度が低
くなるので、リング状フレア12が目立たなくなり、実
用上問題がなくなる(表1の△印)。
As a result of examining these relationships, the following was found. When the radius R of the ring-shaped flare 12 in FIG. 4 is larger than the diagonal length of the solid-state image pickup device 4, the ring-shaped flare 12 does not appear on the image pickup surface 4a at all, so there is no problem (see Tables 1 and 2). ○). Also, the ring-shaped flare 12
If only one appears on the imaging surface 4a, the radius R thereof is sufficiently large to reduce the light energy per unit area of the ring-shaped flare 12, that is, the degree of concentration of light is reduced, and thus the ring-shaped flare 12 is reduced. The flare 12 becomes inconspicuous and there is no problem in practical use (marked with Δ in Table 1).

【0025】このようにリング状フレア12が1本現れ
るのを許容する範囲を式で表すと、つぎのようになる。
ここで、固体撮像素子4の長手方向(水平方向)Hの長
さをxとしている。 R≧x/2 すなわち、 4・t・tan(Sin-1(1/n))≧x (4) なお、NTSC方式では、撮像面4aの水平垂直の比は
4:3であり、水平方向の長さxの方が、垂直方向の長
さyよりも長い。
The range in which one ring-shaped flare 12 is allowed to appear is expressed by the following equation.
Here, the length of the solid-state imaging device 4 in the longitudinal direction (horizontal direction) H is x. R ≧ x / 2 That is, 4 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x (4) In the NTSC system, the horizontal-vertical ratio of the imaging surface 4a is 4: 3, and the horizontal direction is X is longer than the vertical length y.

【0026】また、望ましくは、下記の条件を満たすこ
とにより、つまり、半径Rを撮像面4aの長手方向Hの
長さxよりも大きくすることにより、リング状フレア1
2の出現を防止して、画質の低下を効果的に抑制でき
る。 R≧x 2・t・tan(Sin-1(1/n))≧x (5)
Preferably, the ring flare 1 is satisfied by satisfying the following condition, that is, by making the radius R larger than the length x in the longitudinal direction H of the image pickup surface 4a.
2 can be prevented from occurring, and the deterioration of image quality can be effectively suppressed. R ≧ x 2 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x (5)

【0027】さらに、上記半径Rを撮像面4aの対角線
の長さ(x2 +y2 1/2 よりも大きくすることによ
り、前述のとおり、リング状フレア12の出現を完全に
防止して、画質の低下を一層効果的に抑制できる。つま
り、 2・t・tan(Sin-1(1/n))≧(x2 +y2 1/2 (6)
Further, by making the radius R larger than the length (x 2 + y 2 ) 1/2 of the diagonal line of the imaging surface 4a, the appearance of the ring-shaped flare 12 can be completely prevented as described above. The deterioration of image quality can be suppressed more effectively. That is, 2 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ (x 2 + y 2 ) 1/2 (6)

【0028】また、図2で示すように撮像面4aの外周
には、オプティカルブラックと呼ばれる光の反射率の高
い部分があり、このオプティカルブラック8の部分で反
射する迷光もリング状フレアの発生の要因となってい
る。したがって、さらに望ましくは、下記の条件を満た
すことにより、リング状フレアの発生を防ぐことが出来
る。 2・t・tan(Sin-1(1/n))≧(p2 +q2 1/2 (7) ここで、オプティカルブラック8の部分も含めた撮像面
4aの水平方向の長さをp、垂直方向の長さをqとおい
ている。
Further, as shown in FIG. 2, there is a portion called "optical black" having a high reflectance of light on the outer periphery of the image pickup surface 4a, and stray light reflected by the portion of the optical black 8 also causes ring-shaped flare. It is a factor. Therefore, more desirably, it is possible to prevent the occurrence of ring-shaped flare by satisfying the following conditions. 2 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ (p 2 + q 2 ) 1/2 (7) Here, the horizontal length of the imaging surface 4a including the optical black 8 is p , And the vertical length is q.

【0029】実際、表1および表2において、観測結果
の△印は、厚みtが上記式(4)または(5)式を満足
し、○印は式(6)または(7)を満足しており、×印
は式(4)〜(7)のいずれをも満足していない。ここ
で、表1,2の厚みtが式(4)〜(7)を満足するか
否かの計算に用いたパラメータは、つぎのとおりであ
る。 x=6.4mm, y=4.8mm,(x2 +y2
1/2 =8mm, (p2 +q2 1/2 =10mm
In fact, in Tables 1 and 2, the Δ mark of the observation results indicates that the thickness t satisfies the above formula (4) or (5), and the ○ mark satisfies the formula (6) or (7). The cross mark does not satisfy any of the expressions (4) to (7). Here, the parameters used to calculate whether or not the thickness t in Tables 1 and 2 satisfies the equations (4) to (7) are as follows. x = 6.4 mm, y = 4.8 mm, (x 2 + y 2 ).
1/2 = 8 mm, (p 2 + q 2 ) 1/2 = 10 mm

【0030】また、上記パラメータを使用して、式
(4)、(6)および(7)のそれぞれを満足する厚み
tの最小値を計算したところ、つぎのとおりであった。 屈折率n=1.52の場合 n=1.81の場合 式(4): 1.79mm 2.41mm 式(6): 4.58mm 6.03mm 式(7): 5.72mm 7.54mm
Further, the minimum value of the thickness t satisfying each of the equations (4), (6) and (7) was calculated using the above parameters, and it was as follows. When refractive index n = 1.52, when n = 1.81 Formula (4): 1.79 mm 2.41 mm Formula (6): 4.58 mm 6.03 mm Formula (7): 5.72 mm 7.54 mm

【0031】したがって、本発明では、図3の光学的ロ
ーパスフィルタ2の厚みtを、固体撮像素子4の撮像面
4aの平面寸法x,y,p,qに対して、上記条件
(4)〜(7)のいずれかを満足するように設定して、
リング状フレア12を抑制している。
Therefore, in the present invention, the thickness t of the optical low-pass filter 2 shown in FIG. 3 is set to the conditions (4) to (4) to the plane dimensions x, y, p, q of the image pickup surface 4a of the solid-state image pickup device 4. Set to satisfy any of (7),
The ring flare 12 is suppressed.

【0032】また、本発明者らは、光学的ローパスフィ
ルタ2における格子を形成していない表面、すなわち、
格子形成面2aと反対側の表面2bに、反射防止膜を設
けることにより、リング状フレアの強度が低くなること
を発見した。このことを検討した結果、上記反射防止膜
を設けた場合には、リング状フレア12が撮像面4aに
2本現れる程度まで、その半径Rが小さくなっても、リ
ング状フレア12の光の集中度が低くなり、リング状フ
レア12は実用上問題とならないことが分かった。この
関係を式で表すとつぎのようになる。 8・t・tan(Sin-1(1/n))≧x (8)
Further, the present inventors have found that the surface of the optical low-pass filter 2 on which the grating is not formed, that is,
It has been discovered that the strength of the ring-shaped flare is reduced by providing an antireflection film on the surface 2b opposite to the lattice formation surface 2a. As a result of studying this, in the case where the antireflection film is provided, the light of the ring flare 12 is concentrated even if the radius R becomes small to the extent that two ring flares 12 appear on the imaging surface 4a. It was found that the ring-shaped flare 12 did not pose a practical problem. This relationship is expressed as follows. 8 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x (8)

【0033】そこで、本発明では、上記反射膜を設けた
場合、図3の光学的ローパスフィルタ2の厚みtを、固
体撮像素子4の撮像面4aの平面寸法x,y,p,qに
対して、上記条件(8)を満足するように設定して、リ
ング状フレア12を抑制している。
Therefore, in the present invention, when the above-mentioned reflective film is provided, the thickness t of the optical low-pass filter 2 in FIG. 3 is set with respect to the plane dimensions x, y, p, q of the image pickup surface 4a of the solid-state image pickup device 4. The ring flare 12 is suppressed by setting the condition (8) to be satisfied.

【0034】図5は本発明の第2実施例を示し、パッケ
ージ5内に設置された色フィルタアレイ6付の固体撮像
素子4と光学的ローパスフィルタ2とが、矩形の枠型の
スペーサ8を介して、接着剤9により一体化されてい
る。このスペーサ8は、例えばガラスや金属のような基
材の表面に、ポリエチレンテレフレートのような感光性
樹脂をパターニングしたものである。光学的ローパスフ
ィルタ2の特長である偽色信号・偽信号の抑制機能を発
揮させるには、光学的ローパスフィルタ2と、固体撮像
素子4を含めた他の要素との位置関係が重要であるが、
この第2実施例によれば、上記スペーサ8により、光学
的ローパスフィルタ2と撮像面4aとの相対的な位置関
係が製造時に正確に設定されるので、上記偽色信号・偽
信号の抑制機能が効果的に発揮される。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention in which a solid-state image pickup device 4 with a color filter array 6 and an optical low-pass filter 2 installed in a package 5 have a rectangular frame type spacer 8. They are integrated with each other via the adhesive 9. The spacer 8 is formed by patterning a photosensitive resin such as polyethylene terephthalate on the surface of a base material such as glass or metal. The positional relationship between the optical low-pass filter 2 and other elements including the solid-state image sensor 4 is important in order to exert the false color signal / fake signal suppressing function which is a feature of the optical low-pass filter 2. ,
According to the second embodiment, the spacer 8 accurately sets the relative positional relationship between the optical low-pass filter 2 and the image pickup surface 4a at the time of manufacturing. Therefore, the false color signal / false signal suppressing function is achieved. Is effectively exhibited.

【0035】図6は第3実施例を示し、この例では、光
学的ローパスフィルタ2における格子形成面2aと反対
側の表面2bに、反射防止膜10が設けられている。こ
の反射防止膜10は、たとえば、下から SiOX 膜,TiO2
膜, MgF2 膜の順に重ねた3層構造となっている。スペ
ーサ8は、枠型ではなく、平板状であり、ポリエチレン
テレフタレートのような感光性の樹脂フィルムを重ねて
形成されてなり、色フィルタアレイ6付の固体撮像素子
4と光学的ローパスフィルタ2との間に介挿されて、両
者4,2の対向面の全面に対応している。
FIG. 6 shows a third embodiment. In this example, an antireflection film 10 is provided on the surface 2b of the optical low pass filter 2 opposite to the grating forming surface 2a. This antireflection film 10 is formed, for example, from the bottom by SiO X film, TiO 2 film.
It has a three-layer structure in which the film and the MgF 2 film are stacked in this order. The spacer 8 is not a frame shape but a flat plate shape, is formed by stacking a photosensitive resin film such as polyethylene terephthalate, and is composed of the solid-state image sensor 4 with the color filter array 6 and the optical low-pass filter 2. It is inserted in between and corresponds to the entire surface of the opposing surfaces of both 4 and 2.

【0036】なお、固体撮像素子4と光学的ローパスフ
ィルタ2の一体化は、ネジ止め、接着、封入、一体成形
のいずれでもよい。上記スペーサ8は、上記枠型やフィ
ルム型とは異なり、感光性樹脂を固体撮像素子4と光学
的ローパスフィルタ2の一方または両方に光パターニン
グしたものであってもよい。また、接着剤中に一定の直
径を有するビーズ、ロッド等を含ませてスペーサを構成
し、これらビーズ、ロッド等によって、固体撮像素子4
と光学的ローパスフィルタ2間の距離を正確に保持する
構造としてもよい。
The solid-state image pickup device 4 and the optical low-pass filter 2 may be integrated by screwing, bonding, encapsulation, or integral molding. Unlike the frame type or the film type, the spacer 8 may be one obtained by photo-patterning a photosensitive resin on one or both of the solid-state image sensor 4 and the optical low-pass filter 2. Further, a spacer is formed by including beads, rods, etc. having a certain diameter in the adhesive, and the solid-state imaging device 4 is formed by these beads, rods, etc.
The structure may be such that the distance between the optical low-pass filter 2 and the optical low-pass filter 2 is accurately maintained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の光学的ロ
ーパスフィルタによれば、偽信号および偽色信号を有効
に遮断しながら、リング状フレアによる画質の低下を解
消できる。また、本発明の撮像素子によれば、光学的ロ
ーパスフィルタと固体撮像素子との相対的な位置関係が
製造時に正確に設定されるので、偽色信号および偽信号
の発生が効果的に抑制される。
As described above, according to the optical low-pass filter of the present invention, the deterioration of the image quality due to the ring-shaped flare can be eliminated while effectively blocking the false signal and the false color signal. Further, according to the image pickup device of the present invention, since the relative positional relationship between the optical low-pass filter and the solid-state image pickup device is accurately set at the time of manufacturing, the generation of false color signals and false signals is effectively suppressed. It

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る撮像装置を示す概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の固体撮像素子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a solid-state imaging device of the same embodiment.

【図3】同実施例の光学的ローパスフィルタおよび固体
撮像素子を示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing an optical low-pass filter and a solid-state image sensor according to the same embodiment.

【図4】同実施例の固体撮像素子の撮像面を示す正面図
である。
FIG. 4 is a front view showing an image pickup surface of the solid-state image pickup element of the embodiment.

【図5】本発明の第2実施例に係る撮像装置を示す概略
構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例に係る撮像装置を示す概略
構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an image pickup apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来の撮像装置を示す概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a conventional imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…撮像レンズ、2…光学的ローパスフィルタ、2a…
格子形成面、2b…格子形成面と反対側の表面、4…固
体撮像素子、5…パッケージ、6…色フィルタアレイ、
8…スペーサ、9…接着剤、10…反射防止膜。
1 ... Imaging lens, 2 ... Optical low-pass filter, 2a ...
Lattice forming surface, 2b ... Surface opposite to the grating forming surface, 4 ... Solid-state image sensor, 5 ... Package, 6 ... Color filter array,
8 ... Spacer, 9 ... Adhesive, 10 ... Antireflection film.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性の基板の表面に回折格子を形成
してなり、撮像レンズと固体撮像素子との間に配置され
て、その格子形成面が上記固体撮像素子側に向けられる
光学的ローパスフィルタであって、上記基板の屈折率を
n、上記固体撮像素子の撮像面の長手方向の長さをxと
したとき、上記基板の厚みtが下記の条件を満足するこ
とを特徴とする光学的ローパスフィルタ。 4・t・tan(Sin-1(1/n))≧x
1. An optical system in which a diffraction grating is formed on the surface of a light-transmissive substrate, the diffraction grating is arranged between an imaging lens and a solid-state image sensor, and the grating formation surface faces the solid-state image sensor side. A low-pass filter, characterized in that the thickness t of the substrate satisfies the following conditions, where n is the refractive index of the substrate and x is the length in the longitudinal direction of the imaging surface of the solid-state imaging device. Optical low-pass filter. 4 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x
【請求項2】 光透過性の基板の表面に回折格子を形成
してなり、撮像レンズと固体撮像素子との間に配置され
て、その格子形成面が上記固体撮像素子側に向けられる
光学的ローパスフィルタであって、上記基板における上
記格子形成面と反対側の表面に1層以上の膜からなる反
射防止膜が形成されており、上記基板の屈折率をn、上
記固体撮像素子の撮像面の長手方向の長さをxとしたと
き、上記基板の厚みtが下記の条件を満足することを特
徴とする光学的ローパスフィルタ。 8・t・tan(Sin-1(1/n))≧x
2. An optical system in which a diffraction grating is formed on the surface of a light-transmissive substrate, the diffraction grating is arranged between an imaging lens and a solid-state image sensor, and the grating formation surface is directed to the solid-state image sensor side. A low-pass filter, wherein an antireflection film composed of one or more layers is formed on the surface of the substrate opposite to the grating formation surface, the refractive index of the substrate is n, and the imaging surface of the solid-state imaging device is An optical low-pass filter characterized in that the thickness t of the substrate satisfies the following condition, where x is the length in the longitudinal direction. 8 · t · tan (Sin −1 (1 / n)) ≧ x
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の光学的
ローパスフィルタを備え、上記光学的ローパスフィルタ
と固体撮像素子とが、これらの間に介挿したスペーサと
ともに一体化されてなることを特徴とする撮像装置。
3. The optical low-pass filter according to claim 1 or 2, wherein the optical low-pass filter and the solid-state imaging device are integrated with a spacer interposed therebetween. Characteristic imaging device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988007559A1 (en) * 1987-03-23 1988-10-06 Kohjin Co., Ltd. Water-soluble cationic polymer

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