(57)【要約】【課題】固体撮像素子で撮像される画像品質を確保しつつ、製造工程の簡略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は中央に開口部１１６を有している。【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のコネクタは中央に開口部を設けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２のコネクタは中央に開口部を設けたことを特徴とする請求項１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、電気信号に変換して、画像処理部に伝送し、信号処理された後、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解（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９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、高解像度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ハンダ付けされていた。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に記載の撮像装置では、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。これにより、撮像装置の製造工程を簡略化することができる。
【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、プリズムの出射面と固体撮像素子との接着面における接着剤の厚みが面内で不均一であると、固体撮像素子に入射する光束の光路長が面内で異なる。その結果、固体撮像素子上の左右方向や上下方向で焦点位置が異なり、撮影した画像の片側がぼけ、画像品質が劣化する。特に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色毎に左右方向や、上下方向に焦点位置の変化があると解像度劣化が顕著となる。また、近年のテレビの大型化による高解像度化の要求、および撮像装置の小型化の要求にともない固体撮像素子が小型化している。このため、焦点深度が浅くなり、接着面における接着剤の厚みが面内で不均一になることによって画像品質が受ける影響は、相対的に大きくなりつつある。特に、画素ピッチが１．５μｍの固体撮像素子を用いる場合は、接着面における接着剤の厚みの面内のばらつきは５μｍ以下の均一性が必要となる。
【００１０】
さらに、接着面における接着剤の厚みを接着剤の量および塗布状態で制御することは非常に困難である。そのため、固体撮像素子をプリズムに接着する際に、治具などを使用して固体撮像素子に圧力を加え、プリズムに押し当てて、接着剤の厚みを均一にすることが行われている。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置では、固体撮像素子とコネクタが予め接続されているので、プリズムと固体撮像素子とを接着する際に、固体撮像素子に直接圧力を加えることができない。また、コネクタは、ハウジングが樹脂材料などで形成されていることが一般的である。したがって、コネクタに圧力を加えても、コネクタ自体が弾性を有するため、固体撮像素子をプリズムに十分に押し当てることが困難である。よって、接着面における接着剤の厚みが面内で不均一になり、撮像した画像の品質が劣化するといった課題があった。
【００１２】
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、製造工程の簡略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】
【００１３】
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のコネクタは中央に開口部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、撮像装置の製造工程において、第１のコネクタを接続した固体撮像素子とプリズムとを接着する際に、第１のコネクタに設けられた開口部を介して、固体撮像素子に直接圧力を加えることができるので、固体撮像素子とプリズムとの接着面における接着剤の厚みを均一にすることができる。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、製造工程の簡略化を実現した撮像装置を提供することができる。
【００１５】
さらに、第２のコネクタは中央に開口部を設けても良い。このような構成によれば、第１のコネクタと第２のコネクタを接続し、固体撮像素子を駆動させ、信号を取り出し、画像を確認しつつ、第２のコネクタの開口部および第１のコネクタの開口部を介して、固体撮像素子に直接圧力を加えることができる。したがって、固体撮像素子とプリズムとの接着面における接着剤の厚みを、より均一に接着することができる。
【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、製造工程の簡略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２】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３】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４】同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】実施の形態２における撮像装置の模式図である。
【図７】実施の形態２で用いる第２のコネクタの正面模式図である。
【図８】実施の形態２における撮像装置の製造工程を示す図である。
【図９】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には、ハウジングが樹脂材料などからなる第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の中央部には、矩形の開口部１１６が形成されている。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、ハウジングが樹脂材料などからなる第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。なお、説明の便宜上、青（Ｂ）用固体撮像素子１０９に接続される第１のコネクタ１１２と第２のコネクタ１１４とは分離した状態で図示している。
【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２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２に示すように、第１のコネクタ１１２は、端子部２０４とハウジング２０６とから構成される。端子部２０４は、ハウジング２０６の側端部に延出して設けられた黄銅などの金属材料からなる複数の端子２０２から構成され、固体撮像素子１０８、１０９、１１０の端子部と接続される。また、第１のコネクタ１１２の中央には矩形の開口部１１６が形成されている。ここで開口部１１６の面積は、後述する撮像装置１００の製造工程において、固体撮像素子１０８、１０９、１１０をプリズムに押し当てるための治具の断面積よりも大きくすることが望ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
まず、ステップ１では、図３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。
【００２６】
次に、ステップ２では、図４に示すように、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と第１のコネクタ１１２とを接続する。第１のコネクタ１１２の端子と固体撮像素子１０８、１０９、１１０の端子とをハンダ付けして接続する。続いて、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する。
【００２７】
次に、ステップ３では、図５に示すように、プリズム部４００と固体撮像素子１０８、１０９、１１０とを接着固定する。固体撮像素子１０８、１０９、１１０とプリズム１０２、１０４、１０６とを貼り合わせ、押圧治具１２０を用いて、開口部１１６を介して固体撮像素子１０８、１０９、１１０を所定の圧力でプリズム１０２、１０４、１０６に押し当てる。続いて押圧治具１２０を押し当てたまま、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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１１２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は中央に開口部１１６を有している。そのため、第１のコネクタ１１２を接続した固体撮像素子１０８、１０９、１１０とプリズム１０２、１０４、１０６とを接着する際に、第１のコネクタ１１２に設けられた開口部１１６を介して、直接固体撮像素子１０８、１０９、１１０に圧力を加えることができる。したがって、固体撮像素子１０８、１０９、１１０とプリズム１０２、１０４、１０６との接着面における接着剤の厚みを均一にすることができる。よって、固体撮像素子１０８、１０９、１１０で撮像される画像品質を確保しつつ、製造工程の簡略化を実現した撮像装置１００を提供することができる。
【００３０】
（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６は、実施の形態２における撮像装置２００の模式図である。
【００３１】
図６に示すように、第１のコネクタ１１２の中央には開口部１１６が形成されている。また、第２のコネクタ２１４の中央部には開口部１１８が形成されている。このように開口部１１６、２１８は、第１のコネクタ１１２および第２のコネクタ２１４を貫通するように設けられている。
【００３２】
次に、第２のコネクタ２１４について説明する。図７は、実施の形態２で用いる第２のコネクタ２１４の正面模式図である。図７に示すように、第２のコネクタ２１４の中央には、第１のコネクタ１１２の開口部１１６と貫通するように矩形の開口部１１８が形成されている。なお、開口部１１６と開口部１１８とが重なる部分の面積は、後述する撮像装置２００の製造工程において、固体撮像素子１０８、１０９、１１０をプリズムに押し当てるための治具の断面積よりも大きくすることが望ましい。
【００３３】
ここで上述のような部品によって、撮像装置２００を製造するステップについて説明する。実施の形態１における撮像装置１００を製造するステップとの主な違いは、プリズム１０２、１０４、１０６と固体撮像素子１０８、１０９、１１０との接着方法なので、この点について詳細に説明する。
【００３４】
ステップ１は、実施の形態１における撮像装置１００を製造するステップと同様なので説明を省略する。
【００３５】
ステップ２では、固体撮像素子１０８、１０９、１１０と第１のコネクタ１１２とを接続する。第１のコネクタ１１２の端子と固体撮像素子１０８、１０９、１１０の端子とをハンダ付けして接続する。
【００３６】
ステップ３では、図８に示すように、青（Ｂ）用固体撮像素子１０９と第２のプリズムとを接着する。ここで、第１のコネクタ１１２と第２のコネクタ１１４とを接続し、かつ第２のコネクタ１１４は画像処理装置（図示せず）および電源部（図示せず）と接続し、固体撮像素子１０９に電力を供給するとともに、動作を制御している。まず、固体撮像素子１０９のプリズム１０４の光出射面と対向する面に紫外線硬化型接着剤を塗布する。次に、第２のプリズム１０４と固体撮像素子１０９とを光軸を合わせて貼り合わせる。続いて、押圧治具１２０を用いて、開口部１１８、１１６を介して固体撮像素子１０９を所定の圧力でプリズム１０４に押し当てる。この際、テストパターンなどを固体撮像素子１０９で撮像した信号を取り出し、画像処理装置（図示せず）によって画像化したものをモニター画面などに表示しつつ、接着面における接着剤の厚みが面内で均一になるように、押圧治具１２０の位置を移動させ調整する。調整終了後、押圧治具１２０を押し当てたまま、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。同様に、プリズム１０２、１０６に固体撮像素子１０８、１１０を接着することで、図６に示す撮像装置２００が完成する。
【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１１２と、第１のコネクタ１１２と接続される第２のコネクタ２１４とを備えた撮像装置である。また、第１のコネクタ１１２および第２のコネクタ２１４とは中央に開口部１１６、１１８を有している。
【００３８】
そのため、固体撮像素子１０８、１０９、１１０をプリズム１０２、１０４、１０６に接着する際に、固体撮像素子１０８、１０９、１１０を駆動させ、信号を取り出し、撮像した画像を確認しつつ、開口部１１６、１１８を介して、固体撮像素子１０８、１０９、１１０に直接圧力を加えることができる。したがって、固体撮像素子１０８、１０９、１１０とプリズム１０２、１０４、１０６との接着面における接着剤の厚みを、より均一に接着することができる。
【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、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、第１のコネクタおよび第２のコネクタに矩形の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。押圧治具の形状に合わせて、開口部の形状も適宜変更することができる。
【００４２】
また、実施の形態１および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、複数の開口部を介して固体撮像素子に直接圧力を加えることができるので、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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、製造工程の簡略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】
【００４４】
１００，２００    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    第１のコネクタ
１１４，２１４    第２のコネクタ
１１６，１１８    開口部
１２０    押圧治具
２０２    端子
２０４    端子部
２０６    ハウジング
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
【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】
2011061491.tif 000008
【図７】
2011061491.tif 000009
【図８】
2011061491.tif 000010
【図９】
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