(57)【要約】【課題】固体撮像素子で撮像される画像の品質を確保しつつ、小型化を実現した撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数のプリズム１０２、１０４、１０６を接着して一体化し、それぞれのプリズムの光出射面に固体撮像素子１０８、１０９、１１０を接着している。さらに、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と接続される第１のコネクタ１１２と、第１のコネクタと接続される第２のコネクタ１１４とを備えている。また、第１のコネクタ１１２は固体撮像素子１０８、１０９、１１０と対向する面に溝部を有し、溝部に固体撮像素子１０８、１０９、１１０の外部に延出する放熱部材１１６を嵌合させて配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプリズムを接着して一体化し、前記プリズムの光出射面に接着された固体撮像素子と、前記固体撮像素子と接続される第１のコネクタと、前記第１のコネクタと接続される第２のコネクタとを備えた撮像装置において、
前記第１のコネクタは前記固体撮像素子と対向する面に溝部を有し前記溝部に前記固体撮像素子の外部に延出する放熱部材を嵌合させて配置したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタに開口部を設け、前記開口部は前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタを貫通するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１のコネクタに設けた開口部よりも前記第２のコネクタに設けた開口部の方が大きいことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタの中央に開口部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズムと固体撮像素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像レンズから入射する光を電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、以下ＣＣＤと略す）などの固体撮像素子を用いて撮像し、電気信号に変換後、画像として取り出せるようにした撮像装置が広く用いられている。このような撮像装置はビデオカメラ（ムービー）に始まり、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）などに使用され、その市場は拡大している。
【０００３】
また、撮像装置に要求される性能は、カラー対応はもちろんのこと、高解像度化と高感度化である。しかしながら、高解像度化のために画素数をあげても、カラーフィルタを用いた色分離（カラー）化を行っていては、画素が赤（Ｒ）用画素、緑（Ｇ）用画素、青（Ｂ）用画素の三つに分かれるため、各色単独でみれば解像度が概ね１／３にまで劣化する。一方、カラーフィルタには、顔料型、染料型、干渉型などが存在するが、例えば、赤（Ｒ）用カラーフィルタでは、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の各色成分は、吸収または反射してしまい、光の損失が生じ、感度を劣化させる要因になっている。
【０００４】
このような動きの中で、一つの固体撮像素子を用いた単板式撮像装置でなく、三つの固体撮像素子を用いた三板式撮像装置が提案されている。図１０は、従来の三板式撮像装置の撮像部３００の例を示す模式図である。第１のプリズム３０１、第２のプリズム３０２、および第３のプリズム３０３には色分解用ダイクロイックミラーが、それぞれ特定の反射面に形成されている。これらのプリズム３０１、３０２、３０３は、接着剤によって互いに接着されて一体化し、色分解光学プリズムを構成する。また、プリズム３０１、３０２、３０３の光出射面には、それぞれ緑（Ｇ）用固体撮像素子３０４、青（Ｂ）用固体撮像素子３０５、および赤（Ｒ）用固体撮像素子３０６が接着されている。撮像レンズ（図示せず）から入射した光３１０は、プリズム３０１、３０２、３０３の面に形成されたダイクロイックミラーによって緑（Ｇ）成分の光３１４、青（Ｂ）成分の光３１５、および赤（Ｒ）成分の光３１６に分離され、それぞれ固体撮像素子３０４、３０５、３０６に入射する。このため、光の損失はなく、感度は高い。また、単板式撮像装置のように各画素が赤（Ｒ）用画素、緑（Ｇ）用画素、青（Ｂ）用画素に分かれることもないので、解像度が劣化することもない。
【０００５】
このような撮像装置は、ビデオカメラ（ムービー）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）などの携帯用機器の小型化、高性能化の要求に伴い、一層の小型化、軽量化が求められている。
【０００６】
従来、プリズムと固体撮像素子とは紫外線硬化型接着剤などで接着固定されることが多く、また、固体撮像素子には、画像処理部と接続されたケーブルが直接半田付けされていた。この場合、撮像装置の製造工程が複雑であるとともに、修理が困難であるという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献１では、撮像レンズからの入射光を色分解するプリズムの各光出射面に固体撮像素子が設けられている。さらに固体撮像素子は、画像処理部を内蔵するコントロールユニットと接続されたケーブルとコネクタを介して接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１６３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年の撮像装置の小型化、高解像度化の要求にともない、固体撮像素子を駆動させたときの発熱量は増大する傾向にある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、固体撮像素子がコネクタによって被覆されているため、固体撮像素子の駆動時の発熱を効率よく放熱させることが困難である。そのため、固体撮像素子内の温度上昇によって暗電流が増加し、撮像した画像の品質が劣化するといった課題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、固体撮像素子で撮像される画像品質を確保しつつ、小型化、高解像度化を実現した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】
上述した目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数のプリズムを接着して一体化し、プリズムの光出射面に接着された固体撮像素子と、固体撮像素子と接続される第１のコネクタと、第１のコネクタと接続される第２のコネクタとを備えた撮像装置において、第１のコネクタは固体撮像素子と対向する面に溝部を有し溝部に固体撮像素子の外部に延出する放熱部材を嵌合させて配置したことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、固体撮像素子の駆動時の発熱を効率よく放熱することができる。よって、固体撮像素子で撮像される画像品質を確保しつつ、小型化、高解像度化を実現した撮像装置を提供することができる。
【００１３】
また、第１のコネクタおよび第２のコネクタに開口部を設け、開口部は第１のコネクタおよび第２のコネクタを貫通するように配置しても良い。このような構成によれば、より効率よく固体撮像素子の駆動時の発熱を放熱することができる。
【００１４】
また、第１のコネクタに設けた開口部よりも第２のコネクタに設けた開口部の方を大きくしても良い。このような構成によれば、さらに効率よく固体撮像素子の駆動時の発熱を放熱することができる。
【００１５】
また、第１のコネクタおよび第２のコネクタの中央に開口部を設けても良い。このような構成によれば、より効率よく固体撮像素子の駆動時の発熱を放熱することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、固体撮像素子で撮像される画像品質を確保しつつ、小型化、高解像度化を実現した撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１における撮像装置の模式図である。
【図２Ａ】実施の形態１で用いる第１のコネクタの正面模式図である。
【図２Ｂ】同第１のコネクタの断面模式図である。
【図３】同放熱部材の模式図である。
【図４】実施の形態１における撮像装置の製造工程を示す図である。
【図５】同撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】同撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】実施の形態２における撮像装置の模式図である。
【図８Ａ】実施の形態２で用いる第１のコネクタの正面模式図である。
【図８Ｂ】同第１のコネクタの断面模式図である。
【図９】同第２のコネクタの正面模式図である。
【図１０】従来の三板式撮像装置の撮像部の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における撮像装置１００の模式図である。図１に示すように、溶融石英、光学ガラスなどからなる第１のプリズム１０２と第２のプリズム１０４と第３のプリズム１０６とは互いに接着固定されている。またプリズム１０２、１０４、１０６の特定の反射面には入射光を青（Ｂ）成分の光、緑（Ｇ）成分の光、および赤（Ｒ）成分の光に色分解するためのダイクロイックミラーが形成されている。第１のプリズム１０２の光出射面には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などからなる緑（Ｇ）用固体撮像素子１０８が接着固定されている。同様に、第２のプリズム１０４の光出射面には、青（Ｂ）用固体撮像素子１０９の端子が接着固定され、第３のプリズム１０６の光出射面には、赤（Ｒ）用固体撮像素子１１０が接着固定されている。
【００２０】
固体撮像素子１０８、１０９、１１０の端子には、ハウジングが樹脂部材などからなる第１のコネクタ１１２が接続されている。さらに、第１のコネクタ１１２は、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と対向する面に溝部を有し、溝部に固体撮像素子１０８、１０９、１１０の外部に延出する銅板、アルミニウム板、カーボングラファイト繊維などからなる一体の放熱部材１１６がシリコーンなどからなる放熱グリスなどを介して嵌合配置されている。また、第１のコネクタ１１２の固体撮像素子１０８、１０９、１１０と接続した面の反対側の面には、ハウジングが樹脂部材などからなる第２のコネクタ１１４が接続されている。さらに第２のコネクタ１１４は、図示しない画像処理部と配線で接続されている。
【００２１】
ここで、固体撮像素子１０８、１０９、１１０の感度特性は、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲でゆるやかな山形のカーブを持つ。そのため、固体撮像素子１０８、１０９、１１０に波長７５０ｎｍ以上の赤外線が入射した場合にも電荷が蓄積され、撮像した画像に反映される。このように赤外線が固体撮像素子１０８、１０９、１１０に入射すると、撮像した画像品質の劣化を発生させる。
【００２２】
したがって、一般的な被写体を撮像する場合には、波長４２０ｎｍ〜６３０ｎｍの可視光を透過して、波長７５０ｎｍ〜１１００ｎｍの赤外線を遮蔽する機能を有するガラス板材などからなる赤外線カットフィルターを固体撮像素子の前段に設けることが望ましい。
【００２３】
次に、第１のコネクタ１１２について説明する。図２Ａは、実施の形態１で用いる第１のコネクタ１１２の正面模式図である。図２Ｂは、実施の形態１で用いる第１のコネクタ１１２の断面模式図である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１のコネクタ１１２には、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と接続される複数の端子２０２から構成される端子部２０４が、第１のコネクタ１１２の側端部に延出して設けられている。また、第１のコネクタ１１２の中央を横断するように帯状の溝部２００が形成されている。ここで溝部２００に放熱部材１１６を嵌合させるために、溝部２００の幅Ｗは放熱部材１１６の幅よりも若干大きくすることが望ましく、溝部２００の深さＤは、放熱部材１１６の厚みよりも若干大きくすることが望ましい。
【００２４】
次に、放熱部材１１６について説明する。図３は、実施の形態１で用いる放熱部材１１６の模式図である。図３に示すように、放熱部材１１６は、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と接続される第１のコネクタ１１２の溝部２００と嵌合する複数の嵌合部１２０と固体撮像素子１０８、１０９、１１０から伝導した熱を放出する放熱部１２２とからなる。放熱部材１１６には、銅板、アルミニウム板、カーボングラファイト繊維などを用いることができる。また、嵌合部１２０および放熱部１２２の形状および材質は、固体撮像素子１０８、１０９、１１０の発熱量、第１のコネクタ１１２の熱容量などから適宜設計することができる。
【００２５】
ここで上述のような部品によって、撮像装置１００を製造するステップについて説明する。
【００２６】
まず、ステップ１では、図４に示すように、第１のプリズム１０２と第２のプリズム１０４とを紫外線硬化型接着剤を用いて接着する。まず、第１のプリズム１０２と第２のプリズムの接着面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、第１のプリズム１０２と第２のプリズム１０４とを貼り合わせ、治具で固定する。次に、高圧水銀ランプによって発生させたピーク波長３６５ｎｍの紫外線を接着面に所定の時間照射し、接着剤を硬化させる。続いて、同様に第２のプリズム１０４と第３のプリズム１０６とを紫外線硬化型接着剤を用いて接着することで、プリズム部４００を形成する。
【００２７】
次に、ステップ２では、図５に示すように、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と放熱部材１１６と第１のコネクタ１１２とを接続する。第１のコネクタ１１２の溝部に、シリコーンなどの放熱グリスを塗布した放熱部材１１６を嵌合配置するとともに、第１のコネクタ１１２の端子と固体撮像素子の端子とをハンダ付けして接続することで、コネクタ部５００を形成する。この際放熱部材１１６の固体撮像素子１０８、１０９、１１０と対向する面にも放熱グリスを塗布しておくことが望ましい。
【００２８】
次に、ステップ３では、図６に示すように、プリズム部４００とコネクタ部５００とを接着固定する。固体撮像素子１０８、１０９、１１０のプリズム１０２、１０４、１０６の光出射面と対向する面に、紫外線硬化型接着剤を塗布し、光軸を合わせて貼り合わせる。続いて、ステップ１と同様に所定の時間、紫外線を照射して、接着剤を硬化させる。
【００２９】
最後に、ステップ４では、第１のコネクタ１１２と第２のコネクタ１１４とを接続することで、図１に示す撮像装置１００が完成する。
【００３０】
なお、放熱部材１１６は、固体撮像素子１０８、１０９、１１０をプリズム１０２、１０４、１０６に接着した後に挿入してもよい。
【００３１】
上述のように、実施の形態１は、複数のプリズム１０２、１０４、１０６を接着して一体化した、色分解光学プリズムの光出射面に各色別の固体撮像素子１０８、１０９、１１０を設け、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と接続される第１のコネクタ１１４と、第１のコネクタ１１２と接続される第２のコネクタ１１４とを備えた撮像装置である。また、第１のコネクタ１１２は固体撮像素子１０８、１０９、１１０と対向する面に溝部２００を有し溝部２００に固体撮像素子１０８、１０９、１１０の外部に延出する放熱部材１１６を嵌合させて配置されている。そのため、第１のコネクタ１１２で固体撮像素子１０８、１０９、１１０を被覆しても、固体撮像素子１０８、１０９、１１０の駆動時の発熱を放熱部材１１６によって効率よく放熱することができる。したがって、固体撮像素子１０８、１０９、１１０内部の温度は所定の値以下に制御され、暗電流が増加することなく、固体撮像素子１０８、１０９、１１０で撮像される画像の品質を確保しつつ、撮像装置１００を小型化することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
実施の形態２において、実施の形態１と同じ構成には同一符号を付し説明を適宜省略する。図７は、実施の形態２における撮像装置７００の模式図である。
【００３３】
図７に示すように、第１のコネクタ７１２の中央には開口部７１６が形成されている。また、第２のコネクタ７１４の中央部には開口部７１８が形成されている。このように開口部７１６、７１８は第１のコネクタ７１２および第２のコネクタ７１４とを貫通するように設けられている。
【００３４】
次に、第１のコネクタ７１２について説明する。図８Ａは、実施の形態２で用いる第１のコネクタ７１２の正面模式図である。図８Ｂは、実施の形態２で用いる第１のコネクタ７１２の断面模式図である。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１のコネクタ７１２には、中央を横断するように帯状の溝部が形成されるとともに、中央に開口部７１６が形成されている。
【００３５】
次に第２のコネクタ７１４について説明する。図９は、実施の形態２で用いる第２のコネクタ７１４の正面模式図である。図９に示すように第２のコネクタ７１４の中央には第１のコネクタ７１２の開口部７１６と貫通するように開口部７１８が形成されている。放熱効率をより向上させるためには、開口部７１８の面積は開口部７１６の面積よりも大きくすることが望ましい。
【００３６】
実施の形態２における撮像装置７００の製造方法は、実施の形態１における撮像装置１００の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
上述のように、実施の形態２は、複数のプリズム１０２、１０４、１０６を接着して一体化した、色分解光学プリズムの光出射面に各色別の固体撮像素子１０８、１０９、１１０を設け、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と接続される第１のコネクタ７１２と、第１のコネクタ７１２と接続される第２のコネクタ７１４とを備えた撮像装置である。また、第１のコネクタ７１２は固体撮像素子１０８、１０９、１１０と対向する面に溝部７２０を有し、かつ第１のコネクタ７１２および第２のコネクタ７１４に開口部７１６、７１８を設け、開口部７１６、７１８は第１のコネクタ７１２および第２のコネクタ７１４を貫通するように第１のコネクタ７１２および第２のコネクタ７１４の中央に形成されている。また、第１のコネクタの溝部７２０に固体撮像素子１０８、１０９、１１０の外部に延出する放熱部材１１６を嵌合させて配置されている。
【００３８】
そのため、第１のコネクタ７１２で固体撮像素子１０８、１０９、１１０を被覆しても、固体撮像素子１０８、１０９、１１０の駆動時の発熱を開口部７１６、７１８および放熱部材１１６によって、さらに効率よく放熱することができる。したがって、固体撮像素子１０８、１０９、１１０内部の温度は所定の値以下に制御され、暗電流が増加することなく、固体撮像素子１０８、１０９、１１０で撮像される画像の品質を確保しつつ、撮像装置７００を小型化することができる。
【００３９】
（他の実施の形態）
本発明の実施の形態として、実施の形態１および２を例示した。しかし、本発明はこれには限られない。そこで、本発明の他の実施の形態を説明する。なお、本発明は、これらには限られず、適宜修正された実施の形態に対しても適用可能である。
【００４０】
実施の形態１および２においては、ダイクロイックミラーを有する色分解光学プリズムを例示したが、本発明はこれには限られない。プリズムとプリズムとを接着剤によって接着して構成される光学プリズムであれば、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、実施の形態１および２においては、帯状の一体の放熱部材を例示したが、本発明はこれには限られない。放熱部材は各個体撮像素子に対応して、分離独立してもよく、また放熱部材を撮像装置が配置される枠体などに接続することもできる。
【００４２】
また、実施の形態１および２においては、固体撮像素子と第１のコネクタとを直接接続した撮像装置を例示したが、本発明はこれには限られない。固体撮像素子と回路基板とを接続し、さらに回路基板に第１のコネクタを実装し、第１のコネクタと第２のコネクタとを接続することもできる。
【００４３】
また、実施の形態２において、第１のコネクタおよび第２のコネクタの中央に開口部を形成したものを例示したが、本発明はこれには限られない。第１のコネクタおよび第２のコネクタの任意の場所に複数の開口部を形成することができる。このようにすれば、第１のコネクタあるいは第２のコネクタの配線パターンの制約から中央に開口部を設けられない場合でも、固体撮像素子の駆動時の発熱を効率よく放熱することができるので、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の撮像装置によれば、固体撮像素子で撮像される画像品質を確保しつつ、小型化、高解像度化を実現することができるので、ビデオカメラ（ムービー）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）などに広く有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１００，７００    撮像装置
１０２，３０１    第１のプリズム
１０４，３０２    第２のプリズム
１０６，３０３    第３のプリズム
１０８，３０４    緑（Ｇ）用固体撮像素子
１０９，３０５    青（Ｂ）用固体撮像素子
１１０，３０６    赤（Ｒ）用固体撮像素子
１１２，７１２    第１のコネクタ
１１４，７１４    第２のコネクタ
１１６    放熱部材
１２０    嵌合部
１２２    放熱部
２００，７２０    溝部
２０２    端子
２０４    端子部
３１０    光
３１４    緑（Ｇ）成分の光
３１５    青（Ｂ）成分の光
３１６    赤（Ｒ）成分の光
４００    プリズム部
５００    コネクタ部
７１６，７１８    開口部
【図１】
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【図２Ａ】
2011061492.tif 000004
【図２Ｂ】
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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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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2011061492.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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