JPH0617322Y2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 以下の順序に従って本考案を説明する。

Ａ．産業上の利用分野 Ｂ．考案の概要 Ｃ．従来技術［第３図］ Ｄ．考案が解決しようとする問題点 ［第４図、第５図］ Ｅ．問題点を解決するための手段 Ｆ．作用 Ｇ．実施例［第１図、第２図］ Ｈ．考案の効果 （Ａ．産業上の利用分野） 本考案は固体撮像装置、特にパッケージ内に収納された
固体撮像素子の表面にカラーフィルタが形成された固体
撮像装置に関する。

（Ｂ．考案の概要） 本考案は、上記の固体撮像装置において、 カラーフィルタを通った正常光が固体撮像素子表面にて
乱反射されカラーフィルタ表面にて内面反射されて固体
撮像素子表面に戻ることによって生じるリングフレアー
を防止するため、 カラーフィルタ表面にそれと同じ屈折率を有する適宜な
厚さのリングフレアー防止用透明板を貼り付けるもので
ある。

（Ｃ．従来技術）［第３図］ ＣＣＤやＭＯＳ型構造の固体撮像素子により撮像する固
体撮像装置の発展が近年目ざましく、ビデオカメラ、電
子スチルカメラ、内視鏡カメラ等に使用されている。と
ころで、カラー用のカメラに使用する場合、特開昭６０
−２７１７６号公報にも記載されているように固体撮像
素子の正面（表面）にカラーフィルタを設ける必要があ
る。

第３図はカラーフィルタを固体撮像素子表面に設けた固
体撮像装置の従来例の一を示す縦断面図である。同図に
おいて、ａは例えばセラミックからなるパッケージ、ｂ
はパッケージａの内底面上にマウティングされた固体撮
像素子、ｃは電極取出用のコネクトワイヤ、ｄは固体撮
像素子ｂ上に接着された色分離用のカラーフィルタ、ｅ
は不要フレアー防止板で、黒塗りにされ、カラーフィル
タｄの端面及びコネクトワイヤｃの上方にて遮光する。
この不要フレアー防止板ｅの働きによりカラーフィルタ
ｄの端面あるいはコネクトワイヤｃに不要な光が入射し
そこで反射されて固体撮像素子ｂに入射して不要なフレ
アーになることを防止する。

ｆはカバー用ガラス板である。

（Ｄ．考案が解決しようとする問題点） ［第３図、第４図］ ところで、第３図に示すような固体撮像装置において
は、カラーフィルタｄの端面及びコネクトワイヤｃに光
が入射することを防止することができるので、カラーフ
ィルタｄの端面及びコネクトワイヤｃに光が入射するこ
とを防止することができ、カラーフィルタｄの端面及び
コネクトワイヤｃで反射した異常光による不要なフレア
ーを防止することはできる。

しかしながら、カラーフィルタｄを通り固体撮像素子ｂ
に入射した正常光によってリング状のフレアー（リング
フレア）が発生することは防止できない。第４図はリン
グフレアーを示すものである。リングフレアーは被写体
の一部に高輝度部分（例えばスタジオライト、ヘッドラ
イト等）ｇがあるとそのまわりに発生するものであり、
ｈがそのリングフレアーである。

第５図はリングフレアーの発生原因を説明するためのも
のであり、この図に従ってリングフレアーの発生原因を
説明すると次のとおりである。

即ち、強い入射光ｇがありその光がカラーフィルタｄを
通って固体撮像素子ｂの表面に入射したとすると、この
固体撮像素子ｂ表面に入射した光は被写体の高輝度部分
を示すところの正常光であるが、固体撮像素子ｂの表面
に凹凸があるので一部が乱反射される。そして、乱反射
された光はカラーフィルタｄ表面に達し一部はその表面
を通過するが残りは表面にて内面反射され、内面反射さ
れた光の一部は固体撮像素子ｂに入射しリングフレアー
ｈとなるのである。尚、固体撮像素子ｂ表面で乱反射さ
れカラーフィルタｄ表面に達した光のうち全反射される
のはカラーフィルタｄ表面に対する入射角が全反射角以
上の光であり、全反射角以下の光はカラーフィルタｄ表
面を内面反射されることなく通過し、フレアーとはなら
ない。また、全反射角以上の光であってもカラーフィル
タｄ表面に対する入射角の大きな光（謂わば強い光ｇが
カラーフィルタｄに入射した位置から比較的遠いところ
で内面反射された光）は国体撮像素子ｂの有効撮像領域
から食み出るのでやはりフレアーとはならない。

このようなリングフレアーｈは非常に目障りなもので、
画像の品位を大きく低下させるが、不要フレアー防止板
ｅによって防止することは不可能であり、リングフレア
ー防止に有効な手段が講じられていないのが実状であ
る。

本考案はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、固体撮像素子の表面にカラーフィルタを形成した
固体撮像装置においてカラーフィルタを通って固体撮像
素子表面に入射した正常光の乱反射によるリングフレア
ーの発生を防止することを目的とする。

（Ｅ．問題点を解決するための手段） 本考案固体撮像装置は上記問題点を解決するため、カラ
ーフィルタ表面にそれと同じ屈折率を有する適宜な厚さ
の透明板を貼り付けたことを特徴とする。

（Ｆ．作用） 本考案固体撮像装置によれば、カラーフィルタの表面上
にそれと屈折率が等しい透明板があるので、固体撮像素
子表面で乱反射された光はカラーフィルタ表面では内面
反射せず透明板表面まで達する。従って、透明板を適宜
な厚さにすることにより透明板表面まで達し入射角が全
反射角以上になってそこで内面反射された光のすべてを
固体撮像素子の有効撮像領域の外側に戻るようにするこ
とができ、延いてはリングフレアーの発生を防止するこ
とができる。

（Ｇ．実施例）［第１図、第２図］ 以下、本考案固体撮像装置を図示実施例に従って詳細に
説明する。

第１図は本考案固体撮像装置の一つの実施例を示す断面
図である。同図において、１はセラミックからなるパッ
ケージ、２は該パッケージ１の内底面上にマウティング
された固体撮像素子、３は該固体撮像素子２上に形成さ
れたカラーフィルタ、４はコネクトワイヤ、５はリング
フレアー防止用の透明板で、カラーフィルタ３と同じ屈
折率を有する材料からなり、やはりこれ等と同じ屈折率
を有する透明樹脂からなる接着材によりカラーフィルタ
３上に接着されている。この厚さにはリングフレアーを
確実に防止するうえで条件があるがこれについては後で
詳細に説明する。６は透明板５の裏面に選択的に形成さ
れた不要フレアー防止用の遮光膜でカラーフィルタ３の
端面及びコネクトワイヤ４に向う光をさえぎる位置に形
成されており、無反射の金属例えばクロムＣｒからな
る。７はパッケージ１の開口した上面をシールするガラ
ス板である。

ところで、上記透明板５は、カラーフィルタ３を通って
固体撮像素子３表面に入射した正常光が乱反射されカラ
ーフィルタ３表面にて内面反射されようとする光を固体
撮像素子３表面よりももっと高い位置にて内面反射され
るようにし、そこで内面反射されて固体撮像素子２に戻
っても固体撮像素子２の有効撮像領域から外れて画像を
形成しないようにするために設けられるものであり、第
２図は透明板５により正常光によるリングフレアーの発
生を防止する原理を説明する断面図である。同図は矩形
の有効撮像領域の対角線に沿って切断したもので、その
有効撮像領域の一角にあたる点ｌ_１に強い光が入射した
場合を示している。

この場合、仮に透明板５が存在しないとしたらその強い
入射光の固体撮像素子２表面で乱反射された光は２点鎖
線に示すようにカラーフィルタ３表面にて内面反射され
ることになり（勿論、カラーフィルタ３表面に対する入
射角が全反射角より小さい光は内面反射されずカラーフ
ィルタ３表面を通過するが、これはもともとリングフレ
アーになり得ない光であり、もともと問題外であ
る。）、リングフレアーをつくってしまう。しかるに、
カラーフィルタ３表面上には屈折率が等しい透明板５が
あるのでカラーフィルタ３表面では内面反射されること
がなくそこを通過し、透明板５表面ではじめて内面反射
される。そして、透明板５の厚さを充分に厚くすれば透
明板５表面で内面反射された光が固体撮像素子２の有効
撮像領域から外れたところ（上記一角ｌ_１の対角ｌ_２の
外側）に戻るようにすることができる。ところで、透明
板５がどの程度の厚さを有すればリングフレアーを有効
に防止することができるかといえば次のとおりである。

先ず、固体撮像素子２の有効撮像領域の対角長をＸ、カ
ラーフィルタ３・透明板５の屈折率をｎ_１（例えば１．
４８７）、空気の屈折率をｎ_２（実際上は１）、固体撮
像素子２表面で乱反射され透明板５表面に達した光の透
明板５表面に対する入射角をα_１、透明板５表面から上
へ出射する光の出射角をα_２とすると、下記の式（１）
が成立する。

次に、固体撮像素子２上の一角ｌ_１にて乱反射され透明
板５表面にて内面反射されて固体撮像素子２上の対角ｌ
_２に達した光（即ち、第２図において実線で示した光）
のみに着目すると、カラーフィルタ３及び透明板５の厚
さの和としてリングフレアーを防止するに最小限必要な
値Ｙａは下記の式（２）で表わされる。

上記式（１）を変形すると下記の式（３）が成立する。

α_１＝ｓｉｎ^−１［（ｎ_２・ｓｉｎα_２）／ｎ_１］・・
・・（３） 上記式（３）を上記式（２）に代入すれば下記式（４）
が成立する。

ところで、α_１が全反射角であるとするとα_２は９０°
になり、また空気の屈折率であるｎ_２は実際上１であ
る。即ち、α_２＝９０°、ｎ_２＝１であり、これを式
（４）に代入すると下記の式（５）が成立する。

即ち、カラーフィルタ３と透明板５の厚さの和が最小限
Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ^−１（１／ｎ_１）］あれば有効撮
像領域のどこに強い光が入射しても固体撮像素子２表面
で乱反射されて透明板５で内面反射された光は固体撮像
素子２の有効撮像領域外に戻り、リングフレアーにはな
り得ない。そして、本考案における透明板５の厚さはカ
ラーフィルタ３の厚さとの和Ｙが上記式（５）で表され
た値Ｙａと等しいかあるいはそれより大きな値になるよ
うに設定されているのである。

（Ｈ．考案の効果） 以上に述べたところから明らかなように本考案固体撮像
装置によれば、カラーフィルタの表面上にそれと屈折率
が等しい透明板があるので、固体撮像素子表面で乱反射
した光はカラーフィルタ表面では内面反射せず透明板表
面まで達する。従って、透明板表面まで達し入射角が全
反射角以上になってそこで内面反射された光のすべてを
固体撮像素子の有効撮像領域の外側に戻るようにするこ
とができ、延いてはリングフレアーの発生を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案固体撮像装置の一つの実施例を示す断面
図、第２図は本考案の原理を説明するための断面図、第
３図は固体撮像装置の従来例の一を示す断面図、第４図
はリングフレアーを示す図、第５図はリングフレアーの
発生原因を示す図である。 符号の説明 １……パッケージ、２……固体撮像素子、 ３……カラーフィルタ、５……透明板、 ６……遮光領域、 Ｙ……カラーフィルタと透明板の厚さの和、 Ｙａ……カラーフィルタと透明板の厚さの和として最小
限必要な値。 Ｘ……有効撮像領域の対角長、 ｎ_１……透明板・カラーフィルタの屈折率、 ｎ_２……空気の屈折率、 α_１……固体撮像素子から透明板表面への入射角、 α_２……透明板表面から上への出射角。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パッケージ内に収納された固体撮像素子の
   表面にカラーフィルタが形成された固体撮像装置におい
   て、 上記カラーフィルタの表面に該カラーフィルタと屈折率
   が同じ材質からなるリングフレアー防止用透明板が接着
   され、 上記リングフレアー防止用透明板はその裏面に上記固体
   撮像素子の有効撮像領域の外側と対応した位置に形成さ
   れた遮光領域を有し、 上記リングフレアー防止用透明板と上記カラーフィルタ
   の厚さの和Ｙが、上記カラーフィルタ及びリングフレア
   ー防止用透明板の屈折率をｎ_１、上記固体撮像素子の有
   効撮像領域の対角長をＸとしたとき下記の式 で表されることを特徴とする固体撮像装置