(57)【要約】【課題】固体撮像素子を効率よく冷却することにより撮像画像の劣化を防ぐ撮像光学系に固体撮像素子を固着する支持機構を提供する。【解決手段】撮像光学系の光射出部に固着され第１の金具と、固体撮像素子及び該固体撮像素子の非撮像面側の略全面に密着するように設けられた吸熱板を撮像面側に一体的に固着する第２の金具と、画像の結像位置及び撮像光学系の光軸の入射方向が適正に保持された状態で溶融金属によって溶融接合され、前記固体撮像素子が発生する熱を非撮像面全面に密着する吸熱板から放熱板及びカメラ筐体に熱伝導して放熱する固体撮像素子の支持機構である。【選択図】      図１
2008109225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の光射出部に固着され、周囲に複数の第１の脚部を有する第１の金具と、
固体撮像素子及び該固体撮像素子の非撮像面側の略全面に密着するように設けられた吸熱板を撮像面側に一体的に固着し、周囲に複数の第２の脚部を有する第２の金具と、
前記第１の金具の前記第１の脚部と前記第２の金具の前記第２の脚部とを、予め定めた前記固体撮像素子の撮像面における結像位置及び予め定めた前記撮像光学系の光軸の入射方向を保持する状態で溶融金属によって溶融接合する接合部と、
前記吸熱板から外部に部材に連結して熱伝導しつつ放熱を行う放熱板と、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子撮像装置に搭載される固体撮像素子を固着し、且つ冷却機能を有する固体撮像素子の支持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置に搭載されるＣＣＤ等の固体撮像素子は、駆動時の発熱により温度上昇が生じると、固体撮像素子内の暗電流が増加し、画質の劣化を招いていた。これを防止するために、固体撮像素子の非撮像面に、その発熱を放熱させるための部材を密着させて、熱伝導によりカメラ筐体に熱を移動させて放熱する構造が設けられている。
【０００３】
従来の技術による放熱機能を有する固体撮像素子の支持機構について説明する。図３は、従来の支持機構により固体撮像素子が固着された撮像光学系の正面構造を示し、図４は、支持機構を非固着面側から見た構成を示している。
【０００４】
この構成では、撮像レンズ系を含むカメラ筐体２１と分光プリズム２２により構成される撮像光学系の結像面位置に固体撮像素子２３の撮像面（前面）が配置されるように支持機構２４により固着されている。
【０００５】
支持機構２４は、固体撮像素子２３を分光プリズム２２の光射出部に固定する第１の金具２５と、固体撮像素子２３の非撮像面（後面）２３ｂから取り付けられた第２の金具２６とで構成される。第１の金具２５に設けた脚部２５ａと、第２の金具２６に設けた脚部２６ａとがはんだ等の溶融金属２７で溶融接合される。
【０００６】
図４に示すように、第２の金具２６の中央部には角穴２６ｂが開口されており、固体撮像素子２３の非撮像面２３ｂの一部が露呈されている。銅板からなる吸熱板２８の凸部２８ａが角穴２６ｂから嵌装され、非撮像面２３ｂに密着している。さらに吸熱板２８は、両端２８ｂが可撓性を有する放熱板２９を介してカメラ筐体２１に連結されている。この構成により、固体撮像素子２３から発熱した熱は、吸熱板２８及び放熱板２９を経てカメラ筐体２１まで伝達されて放熱される。
【特許文献１】特開平９−６５３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の支持機構に設けられた放熱構造では、固体撮像素子２３の周辺部を受け皿形状で支持する構造上、開口された角穴２６ｂが固体撮像素子２３の非撮像面２３ｂの略１／４程度の面積を露呈している。この露呈部分に吸熱板２９の凸部のみであり熱伝導における伝熱断面積が小さいため、要望するような良好な放熱効果が得られていない。
【０００８】
そこで本発明は、このような課題を解決し、固体撮像素子を撮像光学系に適正に固着し、且つ効率よく冷却する機能を有する固体撮像素子の支持機構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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、複数の固体撮像素子を分光プリズムの光射出部に取り付けるに当たり、上記固体撮像素子及び分光プリズムに各々金具が固定され、その各々の金具は固体撮像素子の位置決めを行った後、溶融金属によって接合する。この内、固体撮像素子側に固定する金具を固体撮像素子前面に配設し、固体撮像素子後面の略全面に固体撮像素子冷却のための部材を密着させるようにしたことを特徴とする固体撮像素子の支持機構を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固体撮像素子の非撮像面側の略全面に亘り、吸熱板を密着させて熱伝導により効率よく冷却させて放熱効果を向上し、固体撮像素子を撮像光学系に適正に固着し且つ撮像画質の劣化を防止する固体撮像素子の支持機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１は、本実施形態の支持機構で固体撮像素子が固着された撮像光学系の横断の構造を示し、図２は、支持機構を非固着面側から見た構成を示している。
【００１２】
本実施形態の支持機構１は、撮像レンズ系２を含むカメラ筐体３と分光プリズム（又は、色分解プリズム）４で構成される撮像光学系５の結像面位置に固体撮像素子６の撮像面（前面）６ａが配置されるように支持機構１が固着されている。この分光プリズム４は、撮像レンズ系２から入射した光を所定の色成分ごと、例えば３原色の光に分解する。従って、分光プリズム４の３つの光射出部（前記結像面位置）にそれぞれ固体撮像素子６が配置されている。その各固体撮像素子６は、分解された光成分を受光し、光電変換により映像信号を生成し、プリント基板１４に形成される処理回路（図示せず）により画像処理される。画像処理された画像信号（又は、画像データ）は、図示しない記憶部や表示部に送出され、記憶処理又は表示される。
【００１３】
本実施形態の支持機構１は、分光プリズム４の光射出部４ａに接着された固定用金具７に半田融着される第１の金具８と、低温半田等の溶融金属を用いて第１の金具８の脚部同士で溶融接合（溶融接合部９）される第２の金具１０と、第２の金具１０に撮像面（前面）６ａの周辺領域を当接する固体撮像素子６と、固体撮像素子６の非撮像面（後面）６ｂの全面と密着する吸熱板１２と、取り付け用ねじ１３と、吸熱板１２からカメラ筐体３に連結して熱伝導及び放熱するための可撓性を有する放熱板１５とで構成される。
【００１４】
第１の金具８は、長方形のフレーム形状を成し、中央部分は光像が通過するための開口部８ａが開口される。第１の金具８の短辺両側で計４箇所に、段曲げ段を有して、脚部８ａが設けられている。この尚、第１の金具８は、フレーム外周端部分を脚部側に絞り込み、外周に縁を形成して強度を持たせてもよい。
【００１５】
また同様に、第２の金具１０は、第１の金具８と同型のフレーム形状を成し、中央に開口部が形成され、短辺両側で計４箇所に段差を有して、脚部１０ａが設けられている。脚部８ａと脚部１０ａは、分光プリズム４に取り付けられる際に、近接して対向するように設けられている。
【００１６】
第１の金具８と第２の金具１０のそれぞれの脚部による溶融接合部９は、分光プリズム４に固着されるため、熱膨張により剥がれ等が発生しないように、分光プリズム４の膨張率と略同等の膨張率を持つ材料が好適する。本実施形態では、例えば、パーマロイ材料により形成されている。また固体撮像素子６は、一般的なセラミックスやアルミナで外装されているものとする。また、吸熱板１２は、熱伝導が高く、固体撮像素子６と保持固定する強度を有する材料が好ましい。本実施形態ではアルミニウムを用いて形成している。
【００１７】
取り付け用ねじ１３は、吸熱板１２から突出する固体撮像素子６のリード端子に半田付け固定されるプリント基板１４側から第２の金具１０のねじ穴１０ｂに螺着して固体撮像素子６、吸熱板１２及びプリント基板１４を一体的に第２の金具１０に固定する。また、第１の金具８の開口部の周囲には、第２の金具１０の開口部の裏面側端まで届くフッ素系ゴム製のフレームが装着されている。
【００１８】
吸熱板１２は、折り曲げられた両端が可撓性を有する放熱板１５を介してカメラ筐体３に連結されている。この構成により、固体撮像素子６から発熱した熱は、吸熱板１２及び放熱板１５を経てカメラ筐体３まで伝達されつつ、各構成部位で放熱される。
【００１９】
本実施形態においては、固体撮像素子６と分光プリズム４との間に第１の金具８と第２の金具１０が介在する構成である。固体撮像素子６と分光プリズム４との間の距離は、撮像レンズ系の焦点距離（分光プリズム内の光路距離を含む）により定まっている。従って、従来と同等の焦点距離であれば、それぞれの脚部の段曲げ高さを低くする必要がある。
【００２０】
そこで本実施形態では、各脚部８ａの段曲げ高さＬ１は、図３に示した従来の第１の金具２５の脚部２５ａの高さよりも低く形成する。さらに第２の金具１０に設けた４点の脚部１０ａの段曲げ高さＬ２においても、図３に示した従来の第２の金具２６に設けた脚部２６ａより低く形成した。本実施形態では、４つの脚部を設けた例であるが、特に個数が限定されているものではなく、第１の金具８と第２の金具１０との融着（接合）の強度とその融着作業が簡易であればよい。好ましくは、固体撮像素子６に対して対称形となるような位置及び個数で設けることがよい。
【００２１】
以下に取り付け手順を説明する。尚、ここでの部材の取り付け位置や位置出しは、取り付け次第に完了するものとしている。  
まず、分光プリズム４の光射出部４ａに接着された黒色に塗装された固定用金具７にスズ又は半田メッキを施した第１の金具８を接着及びねじで固定する。
【００２２】
次に、第２の金具１０の所定位置に固体撮像素子６を実装する。この所定位置は、撮像面と撮像光学系による結像位置を一致させるものである。第２の金具１０に実装された固体撮像素子のリード端子にプリント基板１４の電極等を半田接続する。この時、ねじ等を用いてプリント基板１４を第２の金具１０に固定してもよい。
【００２３】
次に、取り付け用ねじ１３をプリント基板１４側からプリント基板１４、吸熱板１２及び固体撮像素子６を重ねて通し、第２の金具１０のねじ穴１０ｂに螺着して、これらを一体的に第２の金具１０に固定する。
【００２４】
次に、第２の金具１０の開口部にゴム製フレームを嵌装し、図示しない治具に第２の金具１０をセットする。この治具を第１の金具８に第２の金具１０が合致するように宛がい、その状態を保持させる。この時、撮像光学系５を通った光像に対して、固体撮像素子６（内部）の結像面をフォーカス、光軸、レジストレーション等の調整を行い、適正に位置に保持する。その後、近接して対向する第１の金具８の脚部８ａと第２の金具１０の脚部１０ａを溶融した低温半田等の溶融金属で固定する（溶融接合部９）。
【００２５】
その固定後に、カメラ筐体３に連結する放熱板１５と吸熱板１２の端部とが適正に熱伝導するように密着させて連結する。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の固体撮像素子の支持機構は、撮像光学系に取り付ける際に、固体撮像素子の非撮像面（後面）の略全面に亘り冷却のための吸熱板８を密着させる構成であり、前述した従来機構に比べて、固体撮像素子から熱伝導されるための面積を略３倍に増すことができる。よって、要望される良好な放熱効果が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の係る固体撮像素子の支持機構の横断面を示す図である。
【図２】実施形態の支持機構を非固着面側から見た構成を示す図である。
【図３】従来技術による固体撮像素子の支持機構の横断面を示す図である。
【図４】従来技術の支持機構を非固着面側から見た構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…支持機構、２…撮像レンズ系、３…カメラ筐体、４…分光プリズム、４ａ…光射出部、５…撮像光学系、６…固体撮像素子、６ａ…撮像面（前面）、６ｂ…非撮像面（後面）、７…固定用金具、８…第１の金具、８ａ，１０ａ…脚部、９…溶融接合部、１０…第２の金具、１２…吸熱板、１３…取り付け用ねじ、１４…プリント基板、１５…放熱板。
【図１】
2008109225.tif 000003
【図２】
2008109225.tif 000004
【図３】
2008109225.tif 000005
【図４】
2008109225.tif 000006