(57)【要約】【課題】フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができることのできる撮像装置を提供する。【解決手段】本発明に係る撮像装置１は、入射光を電気信号に変換する半導体撮像素子５と、半導体撮像素子５の入射面に対向して配置されると共に、光を透過する光学フィルタ４と、フィラーを含む接着剤６を用いた接着により光学フィルタ４を保持する立体基板２とを備える。フィラーの粒子径は、光フィルタの透過波長に基づいて設定され、例えば、実質的に光学フィルタの透過波長の１／１０以下とする。【選択図】図１
2009278527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電気信号に変換する半導体撮像素子と、
前記半導体撮像素子の入射面に対向して配置される光学フィルタと、
フィラーを含む接着剤を用いた接着により前記光学フィルタを保持する保持部材とを備え、
前記フィラーの粒子径は、前記光学フィルタの透過波長に基づいて設定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記フィラーの粒子径は、実質的に前記光学フィルタの透過波長の最短波長の１／１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記保持部材が立体基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記フィラーの形状は球形であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記フィラーは導電性を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
単層または複層の誘電体膜が前記光学フィルタの入射面上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの半導体撮像素子を用いて、レンズを通して入射した光を電気信号に変換し、撮像画像を取り出せるように構成された撮像装置が知られている。このような撮像装置は、携帯電話機や携帯情報端末などの携帯用機器に広く用いられている。
【０００３】
撮像装置を搭載する携帯用機器の小型化および高性能化の要求に伴って、撮像装置の小型化および軽量化がより一層求められてきた。この要求に対して、撮像装置の構成部品を薄く構成することで、撮像装置の薄肉化を実現していた。また、高画質に対する要求に応じて画素数が増加されたことにより、画素サイズも小型化されてきた。
【０００４】
ここで、撮像素子の欠陥や撮像素子に付着したゴミなどによって、撮像画像内に黒点や白点などが生じることがある。これらの黒点や白点などは、通称「キズ」と呼ばれている。撮像素子にゴミが付着してキズが発生しないように、撮像装置の組み立てにおいて、作業環境のクリーン度の向上、構成部材の洗浄強化、イオナイザーなどによる静電気の除電などが従来から行われてきた。また、ゴミなどによってある画素からの出力が低下した場合、周囲画素から得られる情報に基づいてその画素の出力を推定して、あたかもその画素が正常に動作しているかのように補正するキズ補正が行われていた。
【０００５】
所定波長の光を半導体撮像素子に入射させるために、光学フィルタが半導体撮像素子に近接して設けられる場合がある。この光学フィルタを固定する接着剤には一般的にフィラーが含まれるが、光学フィルタ接着時にフィラーが飛散したり、接着剤硬化後にフィラーが脱落したりすることがあり、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子の入射面に付着して、画質が劣化するという問題があった。
【０００６】
このような問題に対して、特許文献１には、接着剤に含まれるフィラーの径を画素サイズ以下にした撮像装置が開示されている。特許文献１に記載の撮像装置では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるフィラーの径を画素サイズ以下にすることにより、飛散や脱落によってフィラーが半導体撮像素子に付着した場合であっても、フィラーが付着した画素に隣接する周辺画素の出力情報を取得できるので、この出力情報に基づいて画像を補正することができる。
【特許文献１】特開２００４−３２７９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置では、フィラーが半導体撮像素子の入射面に付着した場合、フィラーが付着した画素に隣接する周辺画素の出力情報に基づいて欠陥画素の補間を行うので、ゴミがない場合と比較すると出力信号の品質の低下を余儀なくされ、色再現性が悪化せざるを得なかった。
【０００８】
また、フィラーの大きさや利用する光の波長によって、ミー散乱（Ｍｉｅ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が生じ、色再現性の劣化を引き起こす可能性があった。なお、ミー散乱は、粒子の大きさと光の波長が近似するときに発生しやすい。
【０００９】
また、特許文献１に記載の撮像装置では、比較的透過性の高い物質である二酸化ケイ素をフィラーの材料に用いているため、表面抵抗率が１０１５（Ω／□）以上となり、フィラー表面に静電気を帯びやすい。このため、飛散または離脱したフィラーが静電気帯電により撮像素子の入射面に付着しやすくなり、撮像素子と立体基板または光学フィルタとの組立工程や検査工程で、撮像素子の入射面に付着したフィラーをエアーブローで除去しようとしても除去できない場合があった。さらに、二酸化ケイ素の粒径によっては、接着剤中でのフィラーの分散性が悪くなり凝集してしまう。このため、画素サイズより小さい径のフィラーを用いても、凝集されたフィラー集合体が画素サイズよりも大きくなってしまい、上述の欠陥画素の補間を行うことができなくなることがあった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る撮像装置は、入射光を電気信号に変換する半導体撮像素子と、前記半導体撮像素子の入射面に対向して配置される光学フィルタと、フィラーを含む接着剤を用いた接着により前記光学フィルタを保持する保持部材とを備え、前記フィラーの粒子径は、前記光学フィルタの透過波長に基づいて設定されている構成を有している。
【００１２】
光の散乱は一般的に粒子の大きさと粒子に当たった光の波長に大きく関係する。本発明の構成により、フィラーの粒子径と光学フィルタの透過波長との関係を調整することで、フィラーによる光の散乱を抑制することができる。これにより、フィラーが半導体撮像素子に付着しても、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。
【００１３】
本発明に係る撮像装置において、前記フィラーの粒子径は、実質的に前記光学フィルタの透過波長の最短波長の１／１０以下である構成を有している。
【００１４】
この構成により、フィラーの粒子径は、実質的に光学フィルタの透過波長の最短波長の１／１０以下であるので、光学フィルタを接着する接着剤に含まれるフィラーが、接着時に飛散したり、接着剤硬化後に脱落したりして、半導体撮像素子に付着する場合であっても、フィラーに衝突する光はレイリー散乱（Ｒａｙｌｅｉｇｈ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）の法則に従って散乱するので、フィラーを起因とした散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができ、結果的に黒キズの発生を抑止できる。これにより、フィラーが半導体撮像素子に付着しても、周囲画素の出力を用いて補正することなく、フィラーが付着した画素の出力を得ることができ、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。また、ミー散乱は粒子の大きさと光の波長が近似するときに生じるのに対し、レイリー散乱は粒子の大きさが光の波長よりも小さい場合に生じる。したがって、フィラーの粒子径を実質的に光学フィルタの透過波長の最短波長の１／１０以下にしたことで、光学フィルタの透過波長域の光に対して、フィラーに衝突する光の散乱を確実にレイリー散乱の領域とすることができる。これにより、ミー散乱を抑止できるので、色再現性の劣化を防止することができる。
【００１５】
また、本発明に係る撮像装置において、前記保持部材が立体基板である構成を有している。この構成により、撮像装置の各構成要素を立体基板に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板を基準として、各構成要素を集約して取り付けることができるので、撮像装置を精度よく組み立てることができる。
【００１６】
また、本発明に係る撮像装置において、前記フィラーの形状は球形である構成を有している。この構成により、温度膨張に対する接着剤の異方性をなくし、接着される保持部材の異方性を低減させることができる。これにより、保持部材の強度向上を図り、撮像装置の薄型化を実現することができる。
【００１７】
また、本発明に係る撮像装置において、前記フィラーは導電性を有する構成を有している。
【００１８】
本発明では、フィラーの粒子径はフィルタの透過波長の大きさに基づいて設定されるので、上述の通り、フィラーによる散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができる。これにより、例えば二酸化ケイ素のような比較的透過性の高い材料に限定されず、金属粒子やカーボンなどの導電性の粒子をフィラーに用いることができるので、フィラーの帯電を低減でき、フィラーが静電気により半導体撮像素子に付着するのを防止できる。また、接着剤に含まれるフィラーを導電性粒子とすることにより、フィラーの帯電を低減できた結果、フィラーは光学フィルタにも付着し難くなるので、光学フィルタに帯電防止処理をする必要がなくなる。さらに、半導体撮像素子と立体基板または光学フィルタとの組立工程または検査工程において、フィラーの帯電を低減したことにより、半導体撮像素子の入射面上の帯電も防止でき、この結果、フィラーやゴミ等が静電気によって半導体撮像素子の入射面に付着するのを防止できる。また、半導体撮像素子の入射面上に帯電が起きにくいので、フィラーやゴミ等が撮像素子の入射面上に付着しても、付着したフィラーやゴミ等をエアーブロー等で容易に除去できる。
【００１９】
また、本発明に係る撮像装置において、単層または複層の誘電体膜が前記光学フィルタの入射面上に形成されている構成を有している。これにより、光学フィルタの入射面での光のロスを防ぎ、透過率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、フィラーの粒子径は、光フィルタの透過波長に基づいて設定することによりフィラーによる光の散乱を抑制し、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができるという効果を有する撮像装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置について、図面を用いて説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
本発明の実施の形態における撮像装置の断面図を図１に、斜視図を図２に示す。図１および図２に示されるように、撮像装置１は、光軸Ｌに沿って配置された非球面レンズ３と、光学フィルタ４および半導体撮像素子５と、これらを保持する立体基板２と、立体基板２に接続されるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１０を備えている。
【００２３】
本実施の形態において、立体基板２は、半導体撮像素子５を固定する役割を有すると共に、光学フィルタ４を保持する保持部材としての役割を兼ね備えている。立体基板２は、筒型の鏡筒部２ａと、鏡筒部２ａの一端面に連続する底部２ｂとからなる。以下の説明においては、鏡筒部２ａ側を上方向、底部２ｂ側を下方向とする。
【００２４】
まず、立体基板２について説明する。鏡筒部２ａは底部２ｂの上面に位置し、上下方向に延在している。底部２ｂは、その下面の中央に凹みが形成されている。また、底部２ｂには、光軸Ｌを中心とした開口Ａが形成され、その開口Ａ及び鏡筒部２ａの中空部を光が通過可能である。立体基板２の開口Ａを取り囲む部分８は、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）などによって構成され、光の透過を防ぐため黒色にしてある。底部２ｂの下面２ｂの下面には、無電解メッキなどにより必要な配線パターン９ｂが形成されている。この配線パターン９ｂは、半導体撮像素子５をベア実装可能とするために立体基板２の底部２ｂ下面に設けられた接続ランド９ｃと、外部との接続のために立体基板２の底部２ｂの外側に設けられた端子９ａ（図２参照）とを有している。以上の通り、光学フィルタ４を保持する保持部材に立体基板２を用いることで、撮像装置１の各構成要素を立体基板２に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板２を基準として、各構成要素を集約して取り付けることができるので、撮像装置１を精度よく組み立てることができる。
【００２５】
非球面レンズ（以下、「レンズ」という）３は、透過率や屈折率などの必要な光学特性を満たすことができる樹脂によって構成され、立体基板２の鏡筒部２ａの内周に嵌め込まれている。本実施の形態においては、レンズ３には、日本ゼオン株式会社製のゼオネックス（登録商標）を用いている。図１では簡単のためレンズを１枚しか示さないが、実際にはレンズ３は複数枚のレンズによって構成され、一定の距離より遠方の被写体を結像できる、いわゆるパンフォーカスの構成とされている。ここでは、レンズ３は約３０ｃｍより遠方の被写体に対して焦点が合うようにしてある。なお、レンズ３の構成や特性については、本実施の形態のものに限定されず、適宜選定することが可能である。レンズ３の上方には、レンズ３を固定するとともに、所要の開口となる絞り７が取り付けられている。
【００２６】
光学フィルタ４は、ホウ珪酸ガラスからなる基材の片面にＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットコートが施され、他面に反射防止のＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートが施されている。ＩＲカットコートには、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）等が用いられ、基材に誘電体膜として蒸着されている。反射防止のためのＡＲコートには、例えば酸化アルミ（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等が用いられ、基材に誘電体膜として蒸着されている。ＡＲコートは光学フィルタ４の入射面上に、ＩＲカットコートは光学フィルタ４の入射面の反対面上に、それぞれ施される。ＡＲコートとして、単層または複層の誘電体膜を光学フィルタ４の少なくとも入射面上に形成することにより、光学フィルタの表面での光のロスを防ぎ、透過率を向上させることができる。また、さらにＡＲコートに加えてＩＲカットコートとして、単層または複層の誘電体膜を光学フィルタ４の入射面の反対面上に形成することで、より効果的に透過率を向上させることができる。基材にはホウ珪酸ガラスを用いることにより、光学フィルタ４は紫外光透過を抑制することができる。このような構成により、光学フィルタ４は、可視光領域以外の光の透過を抑制する機能を有する。
【００２７】
図３は、撮像装置１に用いられる光学フィルタ４の分光特性を示す図である。図３に示されるように、光学フィルタ４において、約４００ｎｍから約８００ｎｍにおいては透過率をほぼ９３％以上とし、それ以外の帯域においては透過率を充分低くしてあることが分かる。なお、光学フィルタ４の分光特性は、本実施の形態のものに限られず、適宜変更することが可能である。この光学フィルタ４は、開口Ａの上側に光軸Ｌに沿って配置され、エポキシ樹脂によるＵＶ硬化型またはＵＶ、熱併用型の接着剤６によって立体基板２に固定される。光学フィルタ４は、ＡＲコートが施された面（入射面）がレンズ３に対向されている。
【００２８】
半導体撮像素子５は、画素数が約２００万である１／４インチＵＸＧＡ（Ｕｌｔｒａ ｅＸｔｅｎｄｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ）型のＣＣＤで、画素サイズは約２．２μｍである。半導体撮像素子５は、立体基板２に設けられた接続ランド９ｃに対してＳＢＢ（Ｓｔｕｄ Ｂｕｍｐ Ｂｏｎｄ）などによる接続方法によりいわゆるフェースダウン実装され、配線パターン９ｂと電気的に接続される。半導体撮像素子５には、ＲＧＢそれぞれの信号出力が得られるように、図１および図２に示さない色素系のカラーフィルタが用いられており、それぞれに対応して受光部分が形成されている。      
【００２９】
図４は、半導体撮像素子５における画素の色配置の例を示す模式図である。図４において、半導体撮像素子５の撮像面のうちで、例えば「Ｒ」で示される部分は、カラーフィルタを透過した赤の波長の光を受光し、これにより「Ｒ」で示される部分は赤の波長の光を検出することができる。同様に、「Ｂ」で示される部分はカラーフィルタを透過した青の波長の光を受光し、「Ｇ」で示される部分はカラーフィルタを透過した緑の波長の光を受光する。半導体撮像素子５は、撮像面（入射面）を光学フィルタ４に対向させると共に、底部２ｂの下面の中央付近に開口Ａを覆うように配置されている。上記したように、底部２ｂの中央には凹みが形成されているので、下面に取り付けられた半導体撮像素子５はＦＰＣ１０から離隔されている。また、底部２ｂの下面には、図示しないチップ部品なども配置されている。
【００３０】
以上の説明から、本実施の形態における撮像装置１の光学系は、被写体からの光がレンズ３により集光され、可視光領域の光を透過させる光学フィルタ４を通って半導体撮像素子５に入射するように構成されていることが分かる。
【００３１】
立体基板２の下方に設けられたＦＰＣ１０は、ＦＰＣ１０上のランド１３において、立体基板２の端子部９ａと半田１２によって電気的に接続されるとともに機械的にも固定されている。ＦＰＣ１０は、厚さ１／２Ｍｉｌ（１２．５μｍ）のポリイミドのベースフィルム１０ａと、厚さ１／３Ｏｚ（１２μｍ）の圧延銅１０ｂとによって構成される。ＦＰＣ１０には、図示しない信号処理のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが設けられている。ＤＳＰは、半導体撮像素子５から出力された電気信号を所要の形式の信号に変換したり、ホワイトバランスや色補正などの処理をする機能を有し、携帯電話、携帯端末などの機器と接続されている。
【００３２】
また、ＤＳＰは「キズ補正」と呼ばれる機能を有している。「キズ補正」とは、ＣＣＤの欠陥やゴミによって発生する無出力の画素に対応して、その画素の周辺に配置された画素から得られる情報に基づき、欠陥のある画素からの出力を推定して、あたかもその画素が正常に動作しているかのように補正するものである。キズ補正の方法としては、隣接する画素からの出力の平均値を用いる方法や、隣接する画素からの出力値から内挿する方法などを用いることができる。また、キズの特定については、ある有限の範囲において対象とする画素からの出力値がある閾値を越えたか、または、別の閾値を下回ったかによって判定する。
【００３３】
この撮像装置１は、以下のように動作する。被写体からの光は、絞り７を通リ、レンズ３によって集光される。続いて、レンズ３で集光された光は光学フィルタ４に入射され、光学フィルタ４によって赤外光及び紫外光がカットされる。光学フィルタ４を透過した可視光は、半導体撮像素子５に入射して所要の電気信号に変換され、変換された電気信号は半導体撮像素子５から出力される。そして、半導体撮像素子５から出力された電気信号は、配線パターン９ｂを経由して底部２ｂに設けられた端子部９ａに導出され、図示しないディスプレイにおいて撮像画像が表示される。ディスプレイは、例えば画面のアスペクト比を４：３とし、３０フレーム／秒のフレームレートで出力されるように構成されている。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態に係る撮像装置１の組み立て順序について説明する。まず、光学フィルタ４を立体基板２にセットした後に、ディスペンサーなどにより所要量のＵＶ硬化型またはＵＶ、熱併用型のエポキシ系接着剤６を光学フィルタ４の周囲に塗布する。次に、図示しない紫外線照射装置によって接着剤６をキュアして硬化させる。照射する紫外線の波長や照射時間などは、接着剤６の硬化状況によって最適化することが望ましい。ＵＶ硬化に熱硬化を行えるように処方された接着剤を用いる場合には、紫外線を照射して硬化開始剤を活性化した後に、加熱して硬化を完了させる。
【００３５】
次に、半導体撮像素子５を立体基板２の底部２ｂの下面に接着する。この際、撮像面が開口Ａに対応するように半導体撮像素子５を配置する。続いて、光学フィルタ４の上方において立体基板２にレンズ３を装着し、レンズ３を上方から押さえる絞り７を取り付けてレンズ３を固定する。最後に、光学フィルタ４や半導体撮像素子５等が取り付けられた立体基板２をＦＰＣ１０上に載置し、半田１２によって両者を固定して撮像装置１が完成する。
【００３６】
ここで、光学フィルタ４を立体基板２に接着するための接着剤６について説明する。上記したように、立体基板２には、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）が用いられており、その線膨張係数は約４０×１０-6ｍｍ／℃である。一方、光学フィルタ４の線膨張係数は約１０×１０-6ｍｍ／℃である。この両者を適切に固定するため、接着剤６の線膨張係数が立体基板２の線膨張係数と光学フィルタ４の線膨張係数との間の値となるように、接着剤６には図示しないフィラーが含まれている。      
【００３７】
フィラーの材料には、光学用に適した二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる微粒であるシリカ以外にも、導電性に優れた金属やカーボンなどを用いることができる。また、接着剤６が硬化した後に異方性を有しないように、球形のフィラーを用いることが好ましい。すなわち、フィラーの形状を球形とすることで、温度膨張に対する接着剤の異方性をなくし、接着される保持部材の異方性を低減させることができる。これにより、保持部材としての立体基板２の強度向上を図り、撮像装置１の薄型化を実現することができる。
【００３８】
フィラーの粒子径は、実質的に、光学フィルタ４の透過光の波長最短波長の１／１０以下とする。以下に、接着剤に含まれるフィラーの粒子径をこの範囲とする理由について、説明する。
【００３９】
フィラーの粒子径についての具体的な説明に先立って、フィラーを含む接着剤に起因する問題点について述べる。接着剤が硬化する際には、接着剤の中に含まれるフィラーが飛散したり、特に端面部分においてフィラーの一部がむき出しになったりすることがある。また、光学フィルタ４を立体基板２に取付けた後に半導体撮像素子５や光学系のレンズ３を取り付けたり、ＦＰＣ１０を実装し、必要によってはフォーカスの調整工程が行われるが、これらの工程におけるハンドリングや衝撃などによって端面部分におけるフィラーが脱落することがある。そして、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子５の表面に付着して、画素からの出力を低下させる原因になることが、撮像装置の分析によって明らかになった。特に最近では、撮像装置が小型化してきたことに伴って、装置分解のために必要な部分の寸法を確保することが困難となり、分解できない装置が多く見られる。このような撮像装置では、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子５の表面に付着した場合、撮像装置を廃棄せざるを得ない事態も起きていた。
【００４０】
次に、フィラーの粒子径が光の波長の１／１０以下であれば、当該フィラーが光学的に透明になることを説明する。光の散乱は、粒子（フィラー）の大きさと、粒子に当たった光の波長に非常に大きく関係することが知られている。粒子の径が光の波長よりも十分小さい場合、レイリー散乱に従い、理論式は以下のようになる。
【数１】
2009278527.tif 000003
【００４１】
図５は、レイリー散乱の原理を示す図であって、入射光を粒子に当てたときの散乱光の強度パターンを表している。図５において、Ｉ１は垂直方向の散乱強度、Ｉ２は水平方向の散乱強度である。図５に示されるように、レイリー散乱では、入射光の水平方向において、光が前後対称に散乱され、その散乱分布は指向性を有する。このときの散乱指向性は材質、形状によらず、微小ダイポールの指向性とみなすことができる。      
【００４２】
図６は、散乱光の強度と粒子径との関係を示す図である。図６は、上記式（１）で示されるレイリーの散乱式において、
光の波長λ＝４００、５５０、８００（ｎｍ）、
散乱粒子からの距離Ｒ＝１０（ｎｍ）、
粒子の絶対屈折率ｍ＝１．４５、
入射光に対する出射光角度θ＝０°
としたときの、横軸に粒子径ｄ、縦軸に散乱光の強度をプロットした図である。      
【００４３】
図６から明らかなように、粒子径ｄが光の波長の１/１０の領域では、光の波長λ＝４００、５５０、８００（ｎｍ）としたときのいずれの場合にも、散乱光の強度は非常に小さく、限りなく０に近くなることがわかる（粒子径ｄ＝４０ｎｍ、５５ｎｍ、８０ｎｍのいずれにおいても、散乱光の強度は約０．０１以下となっている）。従って、粒子径ｄが光の波長の１／１０以下であれば、散乱光の強度を非常に小さくでき、粒子を光学的に透明にすることができることがわかる。また、散乱光の強度を例えば０．０１以下に抑えようとした場合、波長が短いほど粒子径を小さくしなければならないことがわかる。このため、光学フィルタ４の透過波長域が４００ｎｍ〜８００ｎｍであった場合、粒子径を光学フィルタ４の透過波長域の最短波長４００ｎｍの１／１０以下にすれば、光学フィルタ４の透過波長域の全範囲において粒子を光学的に透明にすることができる。      
【００４４】
つまり、接着剤６の中に含まれるフィラーの粒子径を光学フィルタ４の透過波長の最短波長の少なくとも１／１０以下にすることで、半導体撮像素子５の入射面に接着剤６中のフィラーが飛散または脱落したりして、飛散または脱落したフィラーが半導体撮像素子５の入射面に付着しても、フィラーに衝突する光はレイリー散乱の法則に従って散乱するので、フィラーを起因とした散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができ、結果的に半導体撮像素子５の出力は低下せず、黒キズの発生を抑止できる。これにより、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。また、従来から撮像装置に備わっていた黒キズを補正する機能（キズ補正機能）を必要としない。その分、ＤＳＰの処理回路数を削減できるので、部品のコストダウンにもつながる。
【００４５】
また、ミー散乱は粒子の大きさと光の波長が近似するときに生じるのに対し、レイリー散乱は粒子の大きさが光の波長よりも小さい場合に生じる。したがって、フィラーの粒子径を光学フィルタの透過波長の最短波長の１／１０以下にしたことで、光学フィルタの透過波長域の光に対して、フィラーに衝突する光の散乱をレイリー散乱の領域とすることができる。これにより、ミー散乱を抑止できる。レイリー散乱では、ミー散乱と比較して、散乱光の強度が非常に小さい為に、色再現性の劣化を防止することができる。
【００４６】
また、接着剤６のような液体中に分散する粒子は、特に粒子径が１００ｎｍ以下となると、粒子表面の電位（ゼータ電位）などの影響を受け、均一に分散させることが難しいことが知られている。この点については、フィラーに対して親水または親油の官能基を有するようなシランカップリング材などで修飾することで、フィラーの分散性を向上させることも可能である。なお、これに限らず、その他の公知の方法を適宜組み合わせることなどによっても、フィラーの分散性の向上を達成させることも可能である。
【００４７】
本実施の形態において、光学フィルタ４の材料であるホウ珪酸ガラスの表面抵抗率は１０１０から１０１２（Ω/□）と非常に高いために、静電気を帯び易い。このため、フィラーに二酸化ケイ素のような静電気を帯び易い材料を用いた場合などにおいて、フィラーが静電気によって光学フィルタ４に付着しないように、光学フィルタ４に導電性を持たせる為、当該フィルタの表面に帯電防止コートを付ける必要がある。      
【００４８】
一方、上述したように、接着剤６の中に含まれるフィラーの粒子径を光学フィルタ４の透過波長の最短波長の少なくとも１／１０以下にすることで、透過性の高い材料を用いなくても、フィラーを光学的に透明とすることができる。これにより、特許文献１に記載の撮像装置のように、比較的透過性の高い物質である二酸化ケイ素をフィラーの材料とする必要がなくなり、フィラー材料の選定の自由度を拡大することができる。
【００４９】
本実施の形態において、接着剤６に含まれるフィラーに、アルミニウムや銀等の低抵抗金属微細粒子やカーボンナノチューブなど、例えば中心粒径：２０ｎｍ、分散：３ｎｍに選別された導電性粒子を２〜１０ｗｔ％混入することで線膨張係数を適切にし、接着剤６に導電性を付加することが光学的に影響を与えることなく実現できる。これも前述のように、フィラーに衝突する光の散乱がレイリー散乱となるような粒子径の範囲としたことにより実現できる。これにより、一般的にフィラーに用いられていたＳｉＯ２などと比較して、フィラーの帯電を低減できる。このため、万一接着剤６からフィラーが脱落または飛散して、半導体撮像素子５をはじめとする撮像装置１の構成部材や製造設備や工具に付着しても、フィラーの静電気によるクーロン力は小さくなり、イオナイザーの除電効率が良化し、簡単なエアーブローで、付着したフィラーを容易に除去することができる。
【００５０】
また、接着剤６に含まれるフィラーを導電性粒子とすることにより、フィラーの帯電を低減できた結果、光学フィルタ４に帯電防止コートを付与しなくても、近傍の接着剤６に含まれるフィラーが光学フィルタ４の光学的撮像エリアに付着することがない。これにより、光学フィルタ４の帯電防止コートを廃止でき、コストダウンが可能になった。
【００５１】
さらに、半導体撮像素子５と立体基板２または光学フィルタ４との組立工程または検査工程において、フィラーの帯電を低減したことにより、半導体撮像素子５の入射面上の帯電も防止でき、この結果、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子５の入射面に付着するのを防止できる。また、半導体撮像素子５の入射面上に帯電が起きにくいので、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子５の入射面上に付着しても、付着したフィラーやゴミ等をエアーブロー等で容易に除去できる。
【００５２】
このような本発明の実施の形態の撮像装置１によれば、フィラーの粒子径は、光フィルタ４の透過波長に基づいて設定されている。光の散乱は一般的に粒子の大きさと粒子に当たった光の波長に大きく関係することから、フィラーの粒子径と光学フィルタ４の透過波長との関係を調整することで、フィラーによる光の散乱を抑制することができる。これにより、フィラーが半導体撮像素子５に付着しても、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができる。
【００５３】
また、本発明の実施の形態の撮像装置1によれば、フィラーの粒子径は、実質的に光学フィルタ４の透過波長の最短波長の１／１０以下であるので、光学フィルタ４を接着する接着剤に含まれるフィラーが、接着時に飛散したり、接着剤硬化後に脱落したりして、半導体撮像素子５に付着する場合であっても、フィラーに衝突する光はレイリー散乱の法則に従って散乱するので、フィラーを起因とした散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができ、結果的に黒キズの発生を抑止できる。これにより、フィラーが半導体撮像素子５に付着しても、周囲画素の出力を用いて補正することなく、フィラーが付着した画素の出力を得ることができ、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を確実に低減させることができる。また、ミー散乱は粒子の大きさと光の波長が近似するときに生じるのに対し、レイリー散乱は粒子の大きさが光の波長よりも小さい場合に生じる。したがって、フィラーの粒子径を実質的に光学フィルタ４の透過波長の最短波長の１／１０以下にしたことで、光学フィルタ４の透過波長域の光に対して、フィラーに衝突する光の散乱を確実にレイリー散乱の領域とすることができる。これにより、ミー散乱を抑止できるので、色再現性の劣化を防止することができる。
【００５４】
また、本発明の実施の形態に係る撮像装置１によれば、保持部材が立体基板２である構成を有しているため、撮像装置１の各構成要素を立体基板２に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板２を基準として、各構成要素を集約して取り付けることができるので、撮像装置１を精度よく組み立てることができる。
【００５５】
また、本発明の実施の形態に係る撮像装置１によれば、フィラーの形状は球形である構成を有しているので、温度膨張に対する接着剤６の異方性をなくし、接着される保持部材（立体基板２）の異方性を低減させることができる。これにより、保持部材（立体基板２）の強度向上を図り、撮像装置１の薄型化を実現することができる。
【００５６】
また、本発明の実施の形態に係る撮像装置１によれば、フィラーは導電性を有する構成を有している。本発明では、フィラーの粒子径は光学フィルタ４の透過波長の大きさに基づいて設定されるので、上述の通り、フィラーによる散乱光の強度を非常に小さくでき、フィラーを光学的に透明とすることができる。これにより、例えば二酸化ケイ素のように比較的透過性の高い材料に限定されず、金属粒子やカーボンなどの導電性の粒子をフィラーに用いることができるので、フィラーの帯電を低減でき、フィラーが静電気により半導体撮像素子５に付着するのを防止できる。また、接着剤に含まれるフィラーを導電性粒子とすることにより、フィラーの帯電を低減できた結果、フィラーは光学フィルタ４にも付着し難くなるので、光学フィルタ４に帯電防止処理を付加する必要がなくなる。さらに、半導体撮像素子５と立体基板２または光学フィルタ４との組立工程または検査工程において、フィラーの帯電を低減したことにより、半導体撮像素子５の入射面上の帯電も防止でき、この結果、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子５の入射面に付着するのを防止できる。また、半導体撮像素子５の入射面上に帯電が起きにくいので、フィラーやゴミ等が半導体撮像素子５の入射面上に付着しても、付着したフィラーやゴミ等をエアーブロー等で容易に除去できる。
【００５７】
また、本発明の実施の形態に係る撮像装置１によれば、単層または複層の誘電体膜が光学フィルタ４の入射面上に形成されている構成を有しているので、光学フィルタ４の入射面での光のロスを防ぎ、透過率を向上させることができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【００５９】
上記実施の形態の説明では、可視光を撮像する撮像装置について説明したが、近赤外光や近紫外光などの可視光以外の光を撮像する撮像装置にも、フィラーの粒子径を光学フィルタ４の透過波長に基づいて設定するという本発明の考え方を適用することが可能であり、これにより上記した効果と同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明は、フィラーの飛散または脱落による画質劣化を低減させることができるという効果を有し、半導体撮像素子を用いた撮像装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態における撮像装置の斜視図
【図３】本発明の実施の形態における撮像装置に用いられる光学フィルタの分光特性を示す図
【図４】半導体撮像素子５における画素の色配置の例を示す模式図
【図５】レイリー散乱の原理を示す図
【図６】散乱光の強度と粒子径との関係を示す図
【符号の説明】
【００６２】
１  撮像装置
２  立体基板
２ａ  鏡筒部
２ｂ  底部
３  非球面レンズ
４  光学フィルタ
５  半導体撮像素子
６  接着剤
７  絞り
１０  フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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