JPS58223969A - 固体撮像素子を用いたカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＣＯＤ、ＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたカ
メラに関する。さらに詳しくは、それら固体撮像素子を
用いた小型カメラにおいて得られる画像の質を高めたカ
メラに関する。

従来、テレビカメラ等においてはいわゆる撮像管が用い
られてきたが、近年の半導体技術の進展と歩調を合せ、
ＣＣＩ’）、ＭＯＳ等の半導体撮像素子を搭載したカメ
ラが世に出つつある。

さらに、その様な固体撮像素子を用いたスチルカメラも
発表されている。

従来の固体撮像素子を用いたカメラにおいては、第１図
に示した如き撮像系が一般的である。同図において絞り
２を有する結像系１の予定結像面Ｓには光電変換素子５
１ｔ　３ｓ　ｔ　３ｓｅ・−・を二次元アレイ状に配列
した固体撮像素子６が設置されている。

今仮シに結像系の瞳位置から撮像面までの距離りを５０
ｍｍ５固体撮像素子の巾Ｗ（実際的には矩形撮像面の対
角線方向の長さ）を１２胴とした時、固体撮像素子面の
端に入射する光束の入射角θは７°弱となる。

しかしながら、カメラの小型化を祉かるために結像系の
焦点距離を短（シ、前記瞳位置から撮像面までの距離り
を２５ｍｍとすると前記入射角θけ１３．５°と増大す
る。

このような結像系において絞り２を絞った場合、−光束
は主光線６のまわシの細い光束幅となシ、殆んど主光線
の入射角をもって固体撮像素子６０面に入射する。とこ
ろが固体ＤＩｌ像素子はたとえば第５図に示すように光
電変換素子３１　ｔ　３ｓ　ｔ　３８・・・の上に５ｉ
ｎｓ膜１０を有する為、光線の入射角によって分光感度
を異にする。

第２図は、光電変換素子への光線の入射角をパラメータ
ーとし、各波長の斜入射時の出力を垂直入射時の出力で
規格化した実測値の説明図である。

同図より入射角１０°の場合１割、入射角２０°の場合
２割程度変化する事がわかる。

このように光線の光電変換素子への入射角度によシ光電
変換素子からの出力が異なっていたのでは良好なる画像
が得られなくなる。

その他第５図において１５はカラーフィルター基板でそ
の上に、たとえば１２１　、１２１　、・・・のＲ４＠
）フイ２２−１１３０，１６３２００．、）Ｇ（りフィ
ルター１４の痺光部等がモザイク状に設けられており、
接着剤層１１を介して光電変換素子列上に接着されてい
る。３１ｔ　３ｉ　ｔ　”・はシリコン基板上の光電変
換素子、１０は８ｉ０ｓ膜である。

本例の様に光電変換素子面とフィルター面の間隔ｄが１
０μ以上数十μ離れている場合、几フィルターを透過し
た斜入射光線１８が本来Ｇフィルター１６露を通った光
線１７が入射する光電変換素子３４に入射し、混色の問
題が生ずる。尚、同図で１６はたとえば水晶板ローパス
フィルターである。

この様な場合の解決策の一つは、第１図等における結像
系１をテレセンドリンク結像系にする事である。テレセ
ンドリンク系とは、たとえば第６図に示す様に、結像系
の後群１Ｓの前側焦点面が結像系の紋！１１２と一致す
るようなものであシ、結像光束の主光線は結像面６に垂
直に入射する。

しかしながら、この様な結像系は枚数となシス価格時に
高価なものとなシ、たとえば２次元エリアセンサーを用
いたスチルカメラで交換レンズの夫々とテレセンドリン
ク系とするのはさらに繁雑　　　１となる。

本発明は、以上説明した様な、従来の固体撮像の入射角
の違いによって生ずる分光感度の相違を改良することを
目的とする。

そして更に光電変換素子面とカラーフィルター面が離間
している場合の混色の問題あるいはカラーフィルターの
分光透過率の光入射角度依存性等の問題を簡便かつ安価
に解決するカメラの提供を目的とする。

本発明の目的を達成する為の固体撮像素子を用いたカメ
ラの構成の特徴は前記固体撮像素子の前方であって撮影
レンズ側にフィールドレンズを設置した事である。

そして更に好ましくけフィールドレンズは、固体撮像素
子面に接近して設置されておシ、その焦点距離は撮影レ
ンズの瞳からフィールドレンズ迄の距離にほぼ等しくし
ていることである。

次に本発明の実施例を各図を用いて説明する。

第６図は本発明の一実施例の撮影系の概略図である。

同図にお〜・てセンサパッケージ８け、結像系１の結像
面に位置した二次元の光電変換素子６を有しかつ光電変
換素子３の直前に配置したフィールドレンズ９のホルダ
ーを兼ねている。フィールドレンズ９の前側焦点面は、
結像系１の絞シ面にあるため、斜入射光束６は光電変換
素子面に垂直に入射させることができる。

第４図は本発明の他の実施例である。

第４図にて４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（宵）等の微
小フィルターと市松模様に並べたものとか、公知の種々
のカラーストライプフィルターであってその断面構造は
第５図に示す様なものであシ）フィルター面１４とセン
サー面とは、間隔ｄだけ離間している。

カラーフィルター４の直前にフィールドレンズ９を設置
しである。フィールドレンズ９と、結像レンズ１との位
置関係は第６図の場合と同様である０ 第６，４図において、フィールドレンズ９のために像面
−が湾曲する場合、フィールドレンズ９のパワーを弱め
、斜入射と完全補正せず、第２図に示したセンサー感度
の入射角度依存性が問題とならない範囲たとえば５°以
内に留める程度にしても良い。

像面湾曲を軽減する他の方法は第６．４図におけるフィ
ールドレンズ９をフレネルレンズトスる事である。

フィールドレンズをフレネルレンズとする場合、フレネ
ルレンズのピッチと二次元の光電変換素子列の配列ピッ
チによっては両者の間隔を余り接近させるとモアレが発
生する。その様な場合は多小離して設置する方が好まし
い結果が得られる。

尚、フレネルレンズとしでは、第７図に示す如き埋め込
みタイプのフレネルレンズを用いても良い０ 第７図において１９は通常のフレネルレンズ、２１はた
とえばアクリルベース２０は接着剤である。フレネルレ
ンズ１９と接着剤２０との屈折率４　　え、よ□あえ４
お１，７．え、ｎ、　ｖ　ｙ　Ｘ　２２　ｔｒｉ、２．
ヮーをもち得る。

以上種々税引した実施例のほかにたとえば第３゜４図の
フィールドレンズ９を水晶板でつくりローパスフィルタ
ーと兼用させる事や、第４図においてカラーフィルター
４がストライプフィルターの時ｔＬフィーｖドレンズ９
をストライプの長手方向にはパワーをもたないシリンド
リカルレンズ、又はシリンドリカルフレネルレンズトス
る事やフィールドレンズをフレネルレンズとし、フレネ
ルレンズのピッチ及び夫々の溝の傾角を工夫して回折格
子ローパスフィルターと兼用する等１種々の変更が可能
である。

さらに第６，４図において結像系１を、予めフィールド
レンズ９による像面湾曲を補正する様設計しておいても
良い。

以上説明したとお！１ｌＣＣＤ等の２次元の光ｉ！変換
素子を固体撮像素子として用いたカメラにおいて、光電
変換素子の直前にフィールドレンズを設置するという簡
単な構造によって、コンパクトな撮影系を用いた時の光
電変換素子の分光感度の入　　　１射角依存性の問題を
軽減でき九又カラーフィルターを有するイメージセンサ
−において、フィルターの分光透過率の入射角度依存性
、あるいけ互いに離間したカラーフィルター、センサー
構造を有する場合の混色の問題を軽減できる。そして更
に固体撮像素子を有するカメラのコンパクト化及び高画
質化を良好に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体撮像素子を有するカメラの結像系の
概略図、 第２図Ｆｉ第１図の結像系による光電変換素子の出力の
入射角度特性を示す説明図、 第６図は本発明の一実施例を示す説明図、第４肉は本発
明の他の実施例を示す説明図、第５図はカラーフィルタ
ーと光電変換素子面とが互いに離間した固体撮像素子の
断面図、第６図はテレセントリック光学系の説明図、第
７図は本発明において用いられるフレネルレンズの一例
を示す説明図である。 図中１は撮影系、２は絞シ、３け固体撮像素子、４けス
トライプフィルター、９はフィールドレンズである。 第１　図 ３ ４ＬＩＬ＋　　　５１／Ｌ／　　　ＱＬＪＣ／　　　’
ｊｕｔ／　　　’ｄＵＯ（、、祠第う叱 し−一−Ｙ−−−）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子を用い、前記固体撮像素子の前方で
   あって撮影レンズ側にフィールドレンズを設置した事を
   特徴とする固体撮像素子を用いたカメラ。
2. （２）前記フィールドレンズは、前記固体撮像素子面に
   接近して設置されておシ、その焦点距離は前記撮影レン
   ズの瞳から前記フィールドレンズ迄の距離にほぼ等しい
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像素
   子を用いたカメラ。