(57)【要約】【課題】本発明の目的は、面付け型の固体撮像素子を光分解プリズムに取付ける構成で、かつ周囲温度によるレジストレーションずれを少なくすることにある。【解決手段】本発明の固体撮像素子の取付装置は、色分解光学系の各光射出部にそれぞれ固着した第１の取付部材と、色分解光学系と同等の熱膨張係数の第２の取付部材を有し、第２の取付部材に固体撮像素子を固着した状態で、第１の取付部材と溶融金属によって接合する構成としたことを特徴とする。【選択図】  図１
2008136064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色分解光学系の各光出射部にそれぞれ固着した第１の取付部材と、前記色分解光学系と同等の熱膨張係数の第２の取付部材を有し、前記第２の取付部材に固体撮像素子を固着した状態で、前記第１の取付部材と溶融金属によって接合する構成としたことを特徴とする固体撮像素子の取付装置。
【請求項２】
請求項１の固体撮像素子の取付装置において、前記第２の取付部材には複数の突起部を有し、該複数の突起部と前記第１の取付部材とを溶融金属によって接合することを特徴とする固体撮像素子の取付装置。
【請求項３】
請求項１の固体撮像素子の取付装置において、前記第２の取付部材の前記第１の取付部材との接合部周辺には複数の貫通穴を有することを特徴とする固体撮像素子の取付装置。
【請求項４】
請求項１の固体撮像素子の取付装置において、前記第１の取付部材には複数のピンを有する一方、前記第２の取付部材には前記第１の取付部材の複数のピンに対応する位置に複数のスルーホールを有し、前記複数のピンが前記複数のスルーホールに入り込んだ状態で、前記複数のピンを前記複数のスルーホールに溶融金属によって接合することを特徴とする固体撮像素子の取付装置。
【請求項５】
色分解光学系の各光出射部のそれぞれに第１の取付部材を固着し、前記色分解光学系と同等の熱膨張係数の第２の取付部材に固体撮像素子を固着し、前記第１の取付部材に前記第２の取付部材を所定位置に設定した状態で、前記第１の取付部材と前記第２の取付部材の一部を接着剤又は溶融金属で仮固定した後、他の部分を溶融金属によって接合することを特徴とする固体撮像素子の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を用いたテレビジョンカメラに関し、特に色分解プリズムに固体撮像素子を取付けるための取付装置および取付方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開平０１−０１３８８６号公報に示されている様な固体撮像素子の取付装置がある。色分解光学系の各光射出部にそれぞれ固着した光反射防止処理を施した第１の取付部材と、各第１の取付部材にそれぞれ固着した第２の取付部材と、それぞれの固体撮像素子に固着した第３の取付部材とを有し、それぞれの固体撮像素子の位置決めを行った状態で、各第２の取付部材と対応するそれぞれの第３の取付部材の各接合部を溶融金属によって接合する構成としている。
【特許文献１】特開平０１−０１３８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述の従来技術は、ＤＩＰ（Dual Inline Package）型の固体撮像素子を対象とした光分解プリズムへの取付構成のため、表面実装型デバイスである面付け型の固体撮像素子を光分解プリズムに取付けられない。
【０００４】
本発明の目的は、面付け型の固体撮像素子を光分解プリズムに取付ける構成で、かつ周囲温度の変化によるレジストレーションずれを少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の固体撮像素子の取付装置は、色分解光学系の各光出射部にそれぞれ固着した第１の取付部材と、色分解光学系と同等の熱膨張係数の第２の取付部材を有し、第２の取付部材に固体撮像素子を固着した状態で、第１の取付部材と溶融金属によって接合する構成としたことを特徴とする。
【０００６】
また、上記の取付装置の第２の取付部材には複数の突起部を有し、複数の突起部と第１の取付部材とを溶融金属によって接合することを特徴とする。
さらに、上記の取付装置は、第２の取付部材の第１の取付部材との接合部周辺には複数の貫通穴を有することを特徴とする。
さらに、上記の取付装置は、第１の取付部材には複数のピンを有する一方、第２の取付部材には第１の取付部材の複数のピンに対応する位置に複数のスルーホールを有し、複数のピンが複数のスルーホールにそれぞれ入り込んだ状態で、複数のピンを複数のスルーホールに溶融金属によって接合することを特徴とする。
【０００７】
さらにまた、本発明の固体撮像素子の取付方法は、色分解光学系の各光出射部のそれぞれに第１の取付部材を固着し、色分解光学系と同等の熱膨張係数の第２の取付部材に固体撮像素子を固着し、第１の取付部材に第２の取付部材を所定位置に設定した状態で、第１の取付部材と第２の取付部材の一部を接着剤又は溶融金属で仮固定した後、他の部分を溶融金属によって接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配線板に設けた突起部または貫通穴により、色分解プリズムに取付けた金具と溶融金属で接合する際の熱を伝えにくくすることができる。
また、色分解プリズムの熱膨張係数と同等の熱膨張係数であるセラミック基材等のプリント配線板を用いることにより、周囲温度の変化によるレジストレーションずれを小さくできる。
また、溶融金属による接合の作業性の向上が図れるとともに、色分解プリズムの光射出部と配線板に取付けられた固体撮像素子との間隔調整の作業性の向上が図れる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置について図１を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の構成図である。
図１において、１は入射光を例えばＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光に分解するための色分解プリズムである。３−１はＲ光を光電変換する表面実装型デバイスである面付け型の固体撮像素子、３−２はＧ光を光電変換する表面実装型デバイスである面付け型の固体撮像素子、３−３はＢ光を光電変換する表面実装型デバイスである面付け型の固体撮像素子である。４−１は固体撮像素子３−１を取付けるための配線板、４−２は固体撮像素子３−２を取付けるための配線板、４−３は固体撮像素子３−３を取付けるための配線板である。２−１は色分解プリズム１に固体撮像素子３−１を取付けた配線板４−１を取付けるための金具、２−２は色分解プリズム１に固体撮像素子３−２を取付けた配線板４−２を取付けるための金具、２−３は色分解プリズム１に固体撮像素子３−３を取付けた配線板４−３を取付けるための金具であり、金具２−１〜２−３には、それぞれ４個の接合部がある。
【００１０】
次に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の詳細について図１を用いて説明する。
【００１１】
配線板４−１〜４−３は、色分解プリズム１の熱膨張係数（約９ｐｐｍ／℃）と同等の熱膨張係数（約８ｐｐｍ／℃）であるセラミック基材等のプリント配線板である。配線板４−１〜４−３は同じ物であるため、代表として配線板４−２について詳細に説明する。
配線板４−２には、金具２−２と機械的に結合するための４個の突起部があり、この４個の突起部は、突起部４−２ａ、突起部４−２ｂ、突起部４−２ｃ、突起部４−２ｄである。４個の突起部にそれぞれ金属膜または接続端子等を設け、突起部４−２ａに設けた金属膜は金属膜４−２ａａ、突起部４−２ｂに設けた金属膜は金属膜４−２ｂｂ、突起部４−２ｃに設けた金属膜は金属膜４−２ｃｃ、突起部４−２ｄに設けた金属膜は金属膜４−２ｄｄである。４個の突起部に設けた金属膜は、金具２−２と例えば半田等の溶融金属で接合するためのものである。突起部４−２ａに設けた金属膜４−２ａａは金具２−２の接合部２−２ａと溶融金属で接合し、突起部４−２ｂに設けた金属膜４−２ｂｂは金具２−２の接合部２−２ｂと溶融金属で接合し、突起部４−２ｃに設けた金属膜４−２ｃｃは金具２−２の接合部２−２ｃと溶融金属で接合し、突起部４−２ｄに設けた金属膜４−２ｄｄは金具２−２の図示していない接合部２−２ｄと溶融金属で接合する。配線板４−１〜４−３に設けた４個の突起部は、それぞれ金具２−１〜２−３と溶融金属で接合する際の熱を、配線板４−１〜４−３に伝えにくくするために放熱および距離をおくための物である。
【００１２】
さらに、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の組立方法について図１を用いて説明する。
最初に色分解プリズム１と金具２−１〜２−３の組立は、色分解プリズム１に金具２−１〜２−３を接着またはビスで固定する。図１は、一例として色分解プリズム１に金具２−１をビス止めした場合である。
【００１３】
次に、固体撮像素子３−２を取付けた配線板４−２を金具２−２への取付けは、周知の技術を使用して、色分解プリズム１と固体撮像素子３−２の光軸、フランジバック、回転、傾きなどの光学諸元の位置を合わせた後に金具２−２の接合部２−２ａ、２−２ｂ、２−２ｃ、２−２ｄと配線板４−２の突起部４−２ａ、４−２ｂ、４−２ｃ、４−２ｄを溶融金属で接合する。同様に周知の技術を使用して固体撮像素子３−２に、配線板４−１に取付けた固体撮像素子３−１と配線板４−３に取付けた固体撮像素子３−３の光学諸元の位置を合わせ、その後、配線板４−１を金具２−１に、配線板４−３を金具２−３に溶融金属で接合する。
【００１４】
また、次に本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置について図２を用いて説明する。
図２は本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の配線板である。図２の配線板は、図１の金具２−１〜２−３に溶融金属で接合するものである。
【００１５】
図２の配線板５は、固体撮像素子３−１〜３−３を取付けるものであるが、取付方法は上述した第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
図２の５は色分解プリズム１の熱膨張係数と同等の熱膨張係数である例えばセラミック基材等のプリント配線板である。５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、金具２−１〜２−３の接合部と溶融金属で接合するための金属膜である。５ａ−１〜３は金属膜５ａの周辺３ケ所に設けた貫通穴であり、５ｂ−１〜３は金属膜５ｂの周辺３ケ所に設けた貫通穴であり、５ｃ−１〜３は金属膜５ｃの周辺３ケ所に設けた貫通穴であり、５ｄ−１〜３は金属膜５ｄの周辺３ケ所に設けた貫通穴である。貫通穴は、丸形でも４角形でも何でも良いが、図２は一例として四角形とした。この貫通穴は、それぞれ金具２−１〜２−３と溶融金属で接合する際の熱を、配線板５に伝えにくくするための物である。
【００１６】
このように、本発明では、配線板に設けた突起部または貫通穴により、色分解プリズムに取付けた金具と溶融金属で接合する際の熱を伝えにくくすることができる。
また、色分解プリズムの熱膨張係数と同等の熱膨張係数であるセラミック基材等のプリント配線板を用いることにより、周囲温度の変化によるレジストレーションずれを小さくできる。
【００１７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置について図３を用いて説明する。図３は本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の構成図である。ただし、図３では、図１におけるＧ光を光電変換するための固体撮像素子３−２の取付装置についてのみ記載し、Ｒ光を光電変換するための固体撮像素子３−１の取付装置及びＢ光を光電変換するための固体撮像素子３−３の取付装置に関しては、同様の取付構造であるため省略する。
【００１８】
図３において、１’は入射光を例えばＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光に分解するための色分解プリズムである。３’はＧ光を光電変換する表面実装型デバイスである面付け型の固体撮像素子であり、３ａ’は固体撮像素子３’の撮像面である。４’は固体撮像素子３’を取付けるための配線板である。２’は色分解プリズム１の光出射部１ａ’に固体撮像素子３’を取付けた配線板４’を取付けるための金具である。また、５’は固体撮像素子３’と金具２’の間の隙間から光やゴミの侵入を防ぐための遮光部材であり、遮光部材５’の開口部５ａ’は固体撮像素子３’の撮像面３ａ’に所定の光学像が投影される範囲を確保し、かつ隙間ができない寸法に設定される。
【００１９】
さらに、本発明に係る第３の実施例の詳細について図３を用いて説明する。
金具２’は、真ん中に開口部２ｅ’を設けた金属板と該金属板の背面側の四隅に取付けられた４本のピン２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’から構成されている。ただし、図３において、ピン２ｃ’及び２ｄ’は金属板に隠れて見えないため位置のみを示している。また、配線板４’は、色分解プリズム１’の熱膨張係数と同等の熱膨張係数である例えばセラミック基材等のプリント配線板である。配線板４’の四隅には金具２’の４本のピン２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’に対応する位置に４個のスルーホール４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、４ｄ’が設けられている。更に、金具２’のピン２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’が配線板４’のスルーホール４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、４ｄ’に入り込んだ状態で、配線板４’に取付けられた固体撮像素子３’が所定の位置に設定された時に、ピン２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’をスルーホール４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、４ｄ’にそれぞれ溶融金属で固定するためのランドが配線板４’背面側のスルーホール４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、４ｄ’の周囲に設けられている。
【００２０】
続いて、本発明に係る第３の実施例の組立方法について図３を用いて説明する。
最初に、色分解プリズム１’に金具２’を接着またはビスで固定する一方、配線板４’に固体撮像素子３’を溶融金属で固定した後、固体撮像素子３’の上に遮光部材５’を被せておく。
次に、固体撮像素子３’を取付けた配線板４’を金具２’に取付ける際には、金具２’の４本のピン２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’を配線板４’のスルーホール４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、４ｄ’に入り込ませた状態で、周知の技術を使用して、色分解プリズム１’の光軸と固体撮像素子３’の光軸を合わせるよう位置を微調整する。その後、その状態で、金具２’のピン２ａ’、２ｂ’、２ｃ’、２ｄ’を配線板４’のスルーホール４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、４ｄ’の周囲に設けたランドを使って配線板４’の背面方向から溶融金属で接合する。
【００２１】
このように、本発明では、金具に設けたピンを配線板に設けたスルーホールに入り込ませた状態で、ピンをスルーホールの周囲に設けたランドに配線板の背面方向から溶融金属で接合することにより、溶融金属による接合の作業性の向上が図れるとともに、色分解プリズムの光射出部と配線板に取付けられた固体撮像素子との間隔調整の作業性の向上が図れる効果がある。
【００２２】
次に、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置について図４を用いて説明する。
図４は本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の配線板及び金具を示しており、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置は、図３の構成に対し、固体撮像素子３’を取付けた配線板７、並びに色分解プリズム１’の光出射部１ａ’に固体撮像素子３’を取付けた配線板７を取付けるための金具６だけが異なる。
金具６は、真ん中に開口部６’を設けた金属板と該金属板の左右方向両側それぞれ４箇所に取付けられた８本のピン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈとから構成されている。
【００２３】
また、配線板７は、色分解プリズム１’の熱膨張係数と同等の熱膨張係数である例えばセラミック基材等のプリント配線板であり、金具６の左右方向両側の８本のピン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈに対応する位置にスルーホール７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが設けられている。更に、ピン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈが配線板７のスルーホール７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに入り込んだ状態で、配線板７に取付けられた固体撮像素子３’が所定の位置に設定された時に、４箇所のピン６ａ、６ｄ、６ｅ、６ｈをスルーホール７ａ、７ｄ、７ｅ、７ｈに溶融金属で接合するためのランドが配線板７背面側のスルーホール７ａ、７ｄ、７ｅ、７ｈの周囲に設けられている。
【００２４】
ここで、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の組立方法について図４及び図３を用いて説明する。
最初に、色分解プリズム１’に金具６を接着またはビスで固定する一方、配線板７に固体撮像素子３’を溶融金属で固定した後、固体撮像素子３’の上に遮光部材５’を被せておく。
次に、固体撮像素子３’を取付けた配線板７を金具６に取付ける際には、金具６の８本のピン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈを配線板７のスルーホール７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに入り込ませた状態で、周知の技術を使用して、色分解プリズム１’と固体撮像素子３’の光軸、フランジバック、回転、傾きなどの光学諸元の位置を合わせるよう微調整し、その状態で、配線板７の４箇所のスルーホール７ｂ、７ｃ、７ｆ、７ｇの部分を接着剤で仮固定して位置を安定化させる。
その後、金具６のピン６ａ、６ｄ、６ｅ、６ｈを配線板７のスルーホール７ａ、７ｄ、７ｅ、７ｈの周囲に設けたランドを使って配線板７の固体撮像素子３’が取付く面と反対側の面方向から溶融金属で接合する。
【００２５】
このように、本発明では、金具に設けたピンを配線板に設けたスルーホールに入り込ませた状態で、一部のピンを配線板の一部のスルーホールに接着剤で仮固定した後、他のピンをスルーホールの周囲に設けたランドに配線板の背面方向から溶融金属で接合することにより、溶融金属による接合の作業性の向上が図れるとともに、色分解プリズムの光射出部と配線板に取付けられた固体撮像素子との間隔調整の作業性の向上が図れる効果がある。
つまり、溶融金属による接合作業では配線板７や金具６に熱が加わるため、位置調整後の半田付け作業で熱による微動が生じ易い。このため、仮固定を行うことで安定性が高められ、恒久的な接合作業を行うことができる。
なお、金具７と配線板６を仮固定する際に使用する接着剤として、熱可塑性接着剤や溶剤により容易に除去できる接着剤等を選択すれば、半田付け後でも、必要に応じて容易に接着剤を除去することができる。また、仮固定のための材料としてイリジウム入りの低温半田等を使用してもよい。低温半田は対クリープ特性が劣るなど恒久的な締結材料としての課題はあるが、仮固定に使用すれば、加熱温度を低くすることができる効果がある。
【００２６】
なお、第１、第２、第３及び第４の実施形態において、溶融金属による金具と配線板との接合箇所は４箇所となっているが、増加させることはやぶさかでない。ただし、固体撮像素子の撮影面の中心を通る縦横の中心線に対し対象に配置することが望ましい。
【００２７】
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された固体撮像素子の取付装置に限定されるものではなく、上記以外の固体撮像素子の取付装置に広く適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の配線板である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の取付装置の配線板及び金具である。
【符号の説明】
【００２９】
１：色分解プリズム、２−１〜３：金具、３−１〜３：固体撮像素子、４−１〜３,５：配線板、２−２ａ，２−２ｂ，２−２ｃ，２−２ｄ：接合部、４−２ａ，４−２ｂ，４−２ｃ，４−２ｄ：突起部、４−２ａａ，４−２ｂｂ，４−２ｃｃ，４−２ｄｄ、５：配線板、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ：金属膜、５ａ−１〜３，５ｂ−１〜３，５ｃ−１〜３，５ｄ−１〜３：貫通穴、１’：色分解プリズム、１ａ’，１ｂ’，１ｃ’：色分解プリズム１’の光出射部、２’：金具、２ａ’，２ｂ’，２ｃ’，２ｄ’：ピン、２ｅ’：開口部、３’：固体撮像素子、３ａ’：撮影面、４’：配線板、４ａ’，４ｂ’，４ｃ’，４ｄ’：スルーホール、４ｅ’：固体撮像素子取付部、５’：遮光部材、５ａ’：開口部、６：金具、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ：ピン、６’：開口部、７：配線板、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ：スルーホール。
【図１】
2008136064.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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