JP2559571Y2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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- JP2559571Y2 JP2559571Y2 JP1996002171U JP217196U JP2559571Y2 JP 2559571 Y2 JP2559571 Y2 JP 2559571Y2 JP 1996002171 U JP1996002171 U JP 1996002171U JP 217196 U JP217196 U JP 217196U JP 2559571 Y2 JP2559571 Y2 JP 2559571Y2
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- JP
- Japan
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- solid
- state imaging
- imaging device
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、固体撮像装置、特に固
体撮像素子の表面に光学部材が形成された固体撮像装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】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。
【０００３】図３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。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところで、図３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。
【０００５】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（リングフレアー）が発生することは防止できな
い。図４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。
【０００６】図５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。
【０００７】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）は固体撮像素子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。
【０００８】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。
【０００９】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光学部材を形
成した固体撮像装置において、光学部材を通って固体撮
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像装置
は、光学部材の全厚さＹが、該光学部材の屈折率をｎ
1 、固体撮像素子の有効撮像領域の対角長をＸとしたと
きＹ≧Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ-1（１／ｎ1 ）］で表され
るようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１の固体撮像装置によれば、光学部材の
厚さＹがＸ／２ｔａｎ［ｓｉｎ-1（１／ｎ1 ）］以上あ
るので、有効撮像領域のどこに入射した光であっても固
体撮像素子表面で乱反射されて光学部材表面に達しその
入射角が全反射角以上になって内面反射された光は全て
有効撮像領域から外れる。従って、リングフレアーには
なり得ない。
【００１２】
【実施例】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。
【００１３】図１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。このカラーフィルタ
３と透明板５で光学部材が構成されている。この光学部
材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。
【００１４】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に向う光を遮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。
【００１５】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、図２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ｌ1 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ｌ1 の対角ｌ2 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。
【００１６】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（即ち、光学部
材）の屈折率をｎ1 （例えば１．４８７）、空気の屈折
率をｎ2 （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α1 、透明板５表面から上へ出射する光の出射角
をα2 とすると、下記の式（１）が成立する。
【００１７】
ｓｉｎα2 ／ｓｉｎα1 ＝ｎ1 ／ｎ2 ・・・（１）
次に、固体撮像素子２上の一角ｌ1 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、図２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。
【００１８】
Ｙａ＝Ｘ／２ｔａｎα1 ・・・（２）
上記式（１）を変形すると下記の式（３）が成立する。
【００１９】
α1 ＝ｓｉｎ-1［（ｎ2 ・ｓｉｎα2 ）／ｎ1 ］ ・・・（３）
上記式（３）を上記式（２）に代入すれば下記の式
（４）が成立する。
【００２０】
Ｙａ＝Ｘ／２ tan {sin-1[( ｎ2・ sinα2)／ｎ1]} ・・・（４）
ところで、α1 が全反射角であるとするとα2 は９０°
になり、また空気の屈折率であるｎ2 は実際上１であ
る。即ち、α2 ＝９０°、ｎ2 ＝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。
【００２１】
Ｙａ＝Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ-1（１／ｎ1 ）］ ・・・（５）
即ち、カラーフィルタ３と透明板５の厚さの和（即ち、
光学部材の全厚さ）が最小限Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ
-1（１／ｎ1 ）］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。
【００２２】
【考案の効果】請求項１の固体撮像装置によれば、有効
撮像領域のどこに入射した光であっても固体撮像素子表
面で乱反射されて光学部材表面に達しその入射角が全反
射角以上になって内面反射された光は全て有効撮像領域
から外れ、リングフレアーは生じない。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device having an optical member formed on a surface of a solid-state imaging device. 2. Description of the Related Art In recent years, the development of solid-state imaging devices for imaging with a solid-state imaging device having a CCD or MOS type structure has been remarkable, and has been used for video cameras, electronic still cameras, endoscope cameras and the like. When used in a color camera, it is necessary to provide a color filter on the front (front surface) of the solid-state imaging device as described in JP-A-60-27176. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional solid-state imaging device in which a color filter is provided on the surface of a solid-state imaging device. In the figure, a is a package made of, for example, ceramic, b is a solid-state imaging device mounted on the inner bottom surface of the package a, c is a connect wire for extracting an electrode,
d is a color filter for color separation adhered on the solid-state image sensor b, and e is an unnecessary flare prevention plate, which is painted black and shields light above the end face of the color filter d and the connect wire c. By the function of the unnecessary flare prevention plate e, unnecessary light is prevented from entering the end face of the color filter d or the connect wire c, being reflected there and entering the solid-state imaging device b to prevent unnecessary flare. f is a glass plate for a cover. In a solid-state image pickup device as shown in FIG. 3, light can be prevented from being incident on the end face of the color filter d and the connect wire c. Light can be prevented from being incident on the end face of the filter d and the connect wire c,
Unnecessary flare due to extraordinary light reflected by the end face of the color filter d and the connect wire c can be prevented. However, it is impossible to prevent the occurrence of ring-shaped flare (ring flare) due to normal light that has entered the solid-state image sensor b through the color filter d. FIG. 4 shows a ring flare. A ring flare is generated around a high-luminance portion (for example, studio light, headlight, etc.) g in a part of the subject, and h is the ring flare. FIG. 5 is for explaining the cause of the occurrence of ring flare. The cause of the occurrence of ring flare will now be described with reference to FIG. That is, assuming that there is strong incident light g and the light is incident on the surface of the solid-state imaging device b through the color filter d, the light incident on the surface of the solid-state imaging device b is a normal light that indicates a high brightness portion of the subject. The light is partially reflected irregularly because the surface of the solid-state imaging device b has irregularities. Then, the irregularly reflected light reaches the surface of the color filter d, and a part of the light passes through the surface, but the rest is internally reflected by the surface, and a part of the internally reflected light is incident on the solid-state imaging device b and the ring flare h It becomes. The light that is irregularly reflected on the surface of the solid-state imaging device b and reaches the surface of the color filter d is totally reflected when the incident angle with respect to the surface of the color filter d is equal to or greater than the total reflection angle. The light passes through the surface of the color filter d without being internally reflected, and does not become flare. [0007] Even if the light has a total reflection angle or more, light having a large incident angle with respect to the surface of the color filter d (so-called light which is internally reflected at a position relatively far from a position where strong light g is incident on the color filter d). Protrudes from the effective imaging area of the solid-state imaging device b, and thus does not become flare. [0008] Such a ring flare h is very disturbing and greatly degrades the image quality, but cannot be prevented by the unnecessary flare prevention plate e.
In fact, no effective measures have been taken to prevent ring flare. The present invention has been made to solve such a problem. In a solid-state image pickup device having an optical member formed on the surface of a solid-state image sensor, light is incident on the surface of the solid-state image sensor through the optical member. An object of the present invention is to prevent occurrence of ring flare due to irregular reflection of normal light. According to the first aspect of the present invention, in the solid-state imaging device, the total thickness Y of the optical member is such that the refractive index of the optical member is n.
1, characterized in that as represented by Y ≧ X / 2tan [sin -1 (1 / n 1)] When the diagonal length of an effective imaging area of the solid-state imaging device was X. According to the solid-state imaging device of the first aspect, since the thickness Y of the optical member is X / 2 tan [sin -1 (1 / n 1 )] or more, the light incident on the effective imaging area is determined. Even in this case, light that is irregularly reflected on the surface of the solid-state imaging device and reaches the optical member surface, the incident angle of which is equal to or greater than the total reflection angle, and all light reflected internally is out of the effective imaging region. Therefore, it cannot be a ring flare. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. In the figure, 1 is a package made of ceramic, 2 is a solid-state imaging device mounted on the inner bottom surface of the package 1, and 3 is the solid-state imaging device 2
The color filter formed on the top, 4 is a connect wire,
Reference numeral 5 denotes a transparent plate for preventing ring flare, which is made of a material having the same refractive index as the color filter 3, and is also adhered on the color filter 3 with an adhesive made of a transparent resin having the same refractive index as these. The color filter 3 and the transparent plate 5 constitute an optical member. The thickness of the optical member has a condition for reliably preventing ring flare, which will be described later in detail. Reference numeral 6 denotes a light-shielding film selectively formed on the back surface of the transparent plate 5 for preventing unnecessary flare, which is formed at a position for blocking light toward the end face of the color filter 3 and the connect wire 4, and which is made of a non-reflective metal. For example, it is made of chromium Cr. Reference numeral 7 denotes a glass plate that seals the open upper surface of the package 1. On the other hand, the transparent plate 5 transmits light, which enters the surface of the solid-state image sensor 3 through the color filter 3 and is irregularly reflected, and is to be internally reflected by the surface of the color filter 3 from the surface of the solid-state image sensor 3. Is also provided to prevent the image from being formed outside the effective imaging area of the solid-state imaging device 2 even if the internal reflection is performed at the higher position, and even if the internal reflection is returned to the solid-state imaging device 2. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the principle of preventing the occurrence of ring flare due to normal light by the transparent plate 5.
The figure is cut along the diagonal line of the rectangular effective imaging region, and shows a case where strong light is incident on a point l1 which is one corner of the effective imaging region. In this case, the transparent plate 5
If not present, the solid-state imaging device 2 of the strong incident light
The light irregularly reflected on the surface is internally reflected on the surface of the color filter 3 as shown by the two-dot chain line (of course, light whose incident angle on the surface of the color filter 3 is smaller than the total reflection angle is not internally reflected but is color-reflected). Although the light passes through the surface of the filter 3, this is light that cannot be a ring flare from the beginning and is out of the question from the beginning.) However, since the transparent plate 5 having the same refractive index is provided on the surface of the color filter 3, the transparent plate 5 passes through the surface of the color filter 3 without being reflected on the surface thereof.
It is internally reflected for the first time on the surface. Then, when light is internally reflected by the transparent plate 5 surface be sufficiently increase the thickness of the transparent plate 5 is outside the effective imaging area of the solid-state imaging element 2 (the outside of the diagonal l 2 of the corner l 1) Can be returned to. The thickness of the transparent plate 5 that can effectively prevent ring flare is as follows. First, the diagonal length of the effective imaging area of the solid-state imaging device 2 is X, the refractive index of the color filter 3 and the transparent plate 5 (that is, the optical member) is n 1 (for example, 1.487), and the refractive index of air is Is n 2 (actually 1), the incident angle of the light irregularly reflected on the surface of the solid-state imaging device 2 and reaching the surface of the transparent plate 5 is α 1 , and the light emitted from the surface of the transparent plate 5 is emitted upward. If the angle is α 2 , the following equation (1) is established. Sin α 2 / sin α 1 = n 1 / n 2 (1) Next, irregular reflection is made at one corner l 1 on the solid-state imaging device 2, and is internally reflected at the surface of the transparent plate 5 to be solid-state imaging device 2 Upper diagonal l
Focusing on only the light that has reached 2 (ie, the light indicated by the solid line in FIG. 2), the minimum value Ya required to prevent ring flare as the sum of the thicknesses of the color filter 3 and the transparent plate 5 is as follows: It is represented by equation (2). Ya = X / 2tan α 1 (2) By modifying the above equation (1), the following equation (3) is established. Α 1 = sin −1 [(n 2 · sin α 2 ) / n 1 ] (3) If the above equation (3) is substituted into the above equation (2), the following equation (4) is established. I do. Ya = X / 2 tan {sin −1 [(n 2 · sin α 2 ) / n 1 ]} (4) By the way, if α 1 is the total reflection angle, α 2 is 90 °.
And n 2 , the refractive index of air, is actually one. That is, α 2 = 90 ° and n 2 = 1, and when these are substituted into Expression (4), Expression (5) below is established. Ya = X / 2 tan [sin −1 (1 / n 1 )] (5) That is, the sum of the thicknesses of the color filter 3 and the transparent plate 5 (ie,
The minimum thickness of the optical member is X / 2 tan [sin
−1 (1 / n 1 )], the transparent plate 5 is irregularly reflected on the surface of the solid-state imaging device 2 irrespective of where strong light enters the effective imaging region.
The light internally reflected by the light source returns outside the effective imaging area of the solid-state imaging device 2 and cannot be a ring flare. The thickness of the transparent plate 5 in the present invention is set so that the sum Y with the thickness of the color filter 3 is equal to or larger than the value Ya expressed by the above equation (5). is there. According to the solid-state imaging device of the present invention, even if the light is incident anywhere in the effective imaging area, the light is irregularly reflected on the surface of the solid-state imaging device, reaches the surface of the optical member, and its incident angle is totally reflected. All the light that is internally reflected at an angle or more deviates from the effective imaging area, and no ring flare occurs.
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】本考案の原理を説明するための断面図である。
【図３】固体撮像装置の従来例の一を示す断面図であ
る。
【図４】リングフレアーを示す図である。
【図５】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、５・
・・光学部材
６・・・遮光領域、Ｙ・・・光学部材の全厚さ、Ｙａ・
・・光学部材の全厚さとして最小限必要な値、Ｘ・・・
有効撮像領域の対角長、ｎ1 ・・・光学部材の屈折率、
ｎ2 ・・・空気の屈折率、α1 ・・・固体撮像素子から
光学部材表面への入射角、α2 ・・・光学部材表面から
上への出射角BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. FIG. 2 is a sectional view for explaining the principle of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional solid-state imaging device. FIG. 4 is a diagram showing a ring flare. FIG. 5 is a diagram showing a cause of occurrence of ring flare. [Description of Signs] 1 ... Package 2 ... Solid-state image sensor 3,5 ...
..Optical member 6: light shielding area, Y: total thickness of optical member, Ya
..Minimum necessary value for total thickness of optical member, X ...
Diagonal length of effective imaging area, n 1 ... refractive index of optical member,
n 2 : refractive index of air, α 1: angle of incidence from the solid-state imaging device to the surface of the optical member, α 2: angle of emergence from the surface of the optical member
Claims (1)
像装置において、 上記光学部材の全厚さＹが、上記光学部材の屈折率を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 Ｙ≧Ｘ／２ｔａｎ［ｓｉｎ-1（１／ｎ1 ）］ で表され、 上記固体撮像素子の有効撮像領域の表面で乱反射した光
のうち上記光学部材の内面で全反射した光が全て上記固
体撮像素子の上記有効撮像領域外に到達するようにして
なることを特徴とする固体撮像装置(57) [Rules for requesting registration of utility model] In a solid-state imaging device in which an optical member is formed on a surface of a solid-state imaging element, the total thickness Y of the optical member is such that the refractive index of the optical member is n.
1. When the diagonal length of the effective imaging region of the solid-state imaging device is X, the following expression is represented by Y ≧ X / 2 tan [sin −1 (1 / n 1 )], and the effective imaging region of the solid-state imaging device is A solid-state imaging device, wherein among the light irregularly reflected on the surface of the solid-state imaging device, all light totally reflected on the inner surface of the optical member reaches outside the effective imaging area of the solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1996002171U JP2559571Y2 (en) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1996002171U JP2559571Y2 (en) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH081454U JPH081454U (en) | 1996-10-01 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH01114857U (en) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | ||
| JPH0631968Y2 (en) * | 1989-03-06 | 1994-08-24 | 富美子 加藤 | Footrest for chairs |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59123259A (en) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Nec Corp | Solid-state image pickup device |
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1996
- 1996-03-27 JP JP1996002171U patent/JP2559571Y2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH081454U (en) | 1996-10-01 |
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