(57)【要約】【課題】  レジ精度を損なわずに３板プリズムユニットのＣＣＤあおり調整を行う組み立て方法。更に、工具もシンプルに構成できる。【解決手段】  まずＣＣＤを、固定部材へあおり調整して接着、アニールを行う。その後、上記ＣＣＤユニットを、プリズムユニットへレジ調整して接着する製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と色分解プリズムと固体撮像素子を保持する透明保持部材とを備えた色分解プリズムユニットにおいて、第１の工程で、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と固体撮像素子ピント面のあおり調整を行い、前記透明保持部材へ前記固体撮像素子を固定し、第２の工程で、一体となった前記透明保持部材と前記固体撮像素子とを、前記色分解プリズムに固定することを特徴とした色分解プリズムユニット製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記透明保持部材、前記固体撮像素子、前記色分解プリズムの固定は、接着剤又は半田にて固定することを特徴とした色分解プリズムユニット製造方法。
【請求項３】
請求項１において、前記透明保持部材へ前記固体撮像素子を固定する際、固定後、アニール処理を行うことを特徴とした色分解プリズムユニット製造方法。
【請求項４】
請求項１における第１の工程において、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と前記固体撮像素子ピント面のあおり調整を行うと同時に、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と前記固体撮像素子ピント面の光軸方向（ｚ軸方向）調整を行うことを特徴とした色分解プリズムユニット製造方法。
【請求項５】
請求項１において、前記透明保持部材は、トリミングフィルターあるいは固体撮像素子保護透明部材であることを特徴とした色分解プリズムユニット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子（CCD等）を備えたカメラにおける固体撮像装置、及び固体撮像装置の組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ビデオカメラの上位機種における多くは、色分解プリズムを用いて、光を赤、緑、青の３原色に分解してそれぞれのCCDに結像させる分光光学系を採用している。このような分光光学系では、光軸に対して３個のCCDを６軸（X、Y、Z、θｘ、θｙ、θｚ）について精度よく位置決めして色分解プリズムに固定する必要がある。
【０００３】
図５はその代表的な第１の従来例を示したものである。
【０００４】
ここで、1001は色分解プリズムユニットであり、光を赤、緑、青の３原色に分解するものであり、一般的には３個のプリズムで構成され、所定のプリズムに特定波長光線のみ反射するダイクロ膜等が施されている。1004はCCD であり、図では１個のみ示されているが、実際は赤、緑、青用３個存在する。1002は色分解プリズムユニット側に設置されたCCDを固定するための固定用板金で、接着等によりあらかじめ固定されている。1003はCCD側に設置された色分解プリズムユニットに固定するための固定用板金で、接着等によりあらかじめ固定されている。なお、これらの板金は、４箇所の突起形状を有している。
【０００５】
次に本実施例による調整固定方法を説明する。
【０００６】
まずCCD1004を、色分解プリズムユニット1001の光射出面に略平行な空間に、色分解プリズムユニット側固定用板金1002とCCD側固定用板金1003との間隔をわずかに空けて設置する。このときCCD1004は撮像状態とし、レンズを介してテストチャートを撮像してその映像をモニターする。その映像を処理し、CCDを６軸（X、Y、Z、θｘ、θｙ、θｚ）について精度よく位置決めを行い、色分解プリズムユニット側固定用板金1002とCCD側固定用板金1003における４箇所の突起形状近傍の隙間へ、ハンダあるいは接着剤（紫外線接着剤等）を充填して固定する。
【０００７】
また第２の従来例としては、特開2003-259384や特開2002-051352に記載されているような、CCDとプリズムの間に空気層を持たない構成で、６軸（X、Y、Z、θｘ、θｙ、θｚ）について精度よく位置決めを行い、固定する方法も提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２５９３８４号公報
【特許文献２】特開２００２−０５１３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来例においては、以下のような欠点があった。
【０００９】
１．第１の従来例に関しては、CCDとプリズムの間隔を空けて調整してから、ハンダあるいは接着剤をその隙間の一部に充填して固定するため、ハンダや接着剤の接着層が厚くなってしまうため、硬化の際の収縮変形が大きくなるとともに、高温や低温における長期保存における収縮変形も大きいため、CCDの位置精度が出しにくくなる。特に、CCDの X、Y、Z、θｚ位置は、近年のCCD画素狭ピッチ化に伴い、サブミクロンオーダーの精度が必要であり、この方法には限界が来ていると言える。（請求項１）
２．また、第２の従来例に関しては接着剤をCCD側とプリズム側接着面全面に接着剤を塗布し、CCDとプリズムの間隔を空けずに密着させて調整して固定するため、接着層が薄くなり、硬化の際の収縮変形が小さいとともに、高温や低温における長期保存における収縮変形も小さいという利点があった。しかし一方で、６軸（X、Y、Z、θｘ、θｙ、θｚ）のうちCCDのあおり（θｘ、θｙ、）調整に関して、CCD側とプリズム側を密着させながら行うため調整工具の構造が複雑になるとともに、同時にX、Y、Z、θｚも行わねばならないので、精度を出すのがかなり困難であるという欠点があった。（請求項１）
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１．CCDと色分解プリズムとCCDを保持する透明保持部材とを備え、第１の工程で、前記透明保持部材のプリズム突き当て面とCCDピント面のあおり調整を行い、前記透明保持部材へ前記CCDを固定し、第２の工程で一体となった前記透明保持部材と前記CCDを、前記色分解プリズムに固定する製造方法とした。（請求項１）
２．１．において、前記透明保持部材、前記CCD、前記色分解プリズムの固定を接着剤又は半田にて固定する製造方法とした。（請求項２）
３．１．において、前記透明保持部材へ前記CCDを固定する際、固定後、アニール処理を行う製造方法とした。（請求項３）
４．１．において、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と前記CCDピント面のあおり調整を行うと同時に、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と前記CCDピント面の光軸方向（ｚ軸方向）調整も行う製造方法とした。（請求項４）
５．１．において、前記透明保持部材は、トリミングフィルターあるいはCCD保護透明部材を使用する製造方法とした。（請求項５）
【発明の効果】
【００１１】
１．CCDと色分解プリズムとCCDを保持する透明保持部材とを備え、第１の工程で、前記透明保持部材のプリズム突き当て面とCCDピント面のあおり調整を行い、前記透明保持部材へ前記CCDを固定し、第２の工程で、一体となった前記透明保持部材と前記CCDを前記プリズムに固定する製造方法とした。これにより、CCDのX、Y、Z、θｚ位置に関して、硬化の際の収縮変形が小さくなるとともに、高温や低温における長期保存における収縮変形も小さくなるので位置精度が出しやすい。と同時に、CCDのX、Y、Z、θｚ調整とθｘ、θｙ調整が別工程となるので、調整工具の構造がシンプルな構成で済む。（請求項１）
２．１．において、前記透明保持部材、前記CCD、前記色分解プリズムの固定を接着剤又は半田にて固定する製造方法とした。これにより、１．におけるCCD固定が迅速に行われる。（請求項２）
３．１．において、前記透明保持部材へ前記CCDを固定する際、固定後、アニール処理を行う製造方法とした。これにより、CCDのX、Y、Z、θｚ位置に関して、より硬化の際の収縮変形が小さくなるとともに、高温や低温における長期保存における収縮変形も小さくなるので位置精度が出しやすい。（請求項３）
４．１．において、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と前記CCDピント面のあおり調整を行うと同時に、前記透明保持部材のプリズム突き当て面と前記CCDピント面の光軸方向（ｚ軸方向）調整を行う製造方法とした。これにより、透明保持部材とCCDのユニット状態でピント面の光軸方向（ｚ軸方向）位置精度が保証されるため、プリズムユニット（106、107、108貼り付け状態）貼り付け工程とCCD貼り付け工程を分けることが出来、CCDのX、Y、Z、θｚ位置精度に関して、プリズムユニット硬化収縮変形の影響が少なくなるため、より精度が出しやすくなる。（請求項４）
５．１．において、前記透明保持部材は、トリミングフィルターあるいはCCD保護透明部材を兼用する製造方法とした。これにより、前記透明保持部材が不要となり、部品点数削減が可能となる。（請求項５）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施例）
図１は第１の実施例によるプリズム、CCDユニット状態調整イメージ外観図、図２は第１の実施例によるCCDユニット状態調整イメージ外観図である。
【００１３】
ここで、101はCCD（青色用）、102はCCD（赤色用）、103はCCD（緑色用）、104は紫外線硬化接着剤、105は透明保持部材であり、例えば平行なガラス等の板である。111はCCD保護透明部材（青色用）、112はCCD保護透明部材（赤色用）、113はCCD保護透明部材（緑色用）で、一般的に、CCDの撮像面を保護するため、あらかじめCCD素子におけるパッケージの一部として構成されているものであり、セラミックや樹脂のCCDケースに接着等で固定されている。106は色分解プリズム（青色用）、107は色分解プリズム（赤色用）、108は色分解プリズム（緑色用）である。また、110は緑色光のみ反射するよう設計されたダイクロイック膜で、色分解プリズム（緑色用）108に施されており、これにより、CCD（緑色用）103へは緑色光のみ入射する。更に109は青色光のみ反射するよう設計されたダイクロイック膜で、色分解プリズム（青色用）106に施されており、これにより、CCD（青色用）101へは青色光のみ入射する。そして残りの赤色光は、CCD（赤色用）102へ入射し、３色分解が可能となる。
【００１４】
以下、本発明の調整固定方法を説明する。
【００１５】
まず図２において、透明保持部材105に対して、CCD（赤色用）102を僅かな間隔Pを空けて配置し、透明保持部材105の表面（C面）に対するCCD（赤色用）102ピント面のあおり（θｘ、θｙ）とピント方向（Z）を調整する。このときあおり（θｘ、θｙ）はCCD（赤色用）102の２方向傾き、ピント方向（Z）は、前記間隔Pの量を調整することで調整される。前記調整時の測定方法は、例えばCCD（赤色用）102を撮像状態とし、レンズを介してテストチャートを撮像し、その映像を処理して行う方法、またはレーザー等により透明保持部材105の表面（C面）とCCD（赤色用）102のピント面を直接測定する方法などを使えば可能である。更に、調整された透明保持部材105とCCD（赤色用）102の側面近傍に紫外線硬化接着剤104を図２のように塗布し、紫外線にて硬化させる。そして硬化による内部応力を抜くため、高温又は高温/低温の繰り返しによるアニール処理を行う。そしてこれらの工程は、CCD（青色用）101、CCD（緑色用）103にも同様に施される。なおこの際、接着層が厚いため、硬化やアニールにより調整した位置が数μオーダーで変化するが、CCD（赤色用）102ピント面のあおり（θｘ、θｙ）とピント方向（Z）に関して、数μオーダーは許容範囲なので問題は無い。また上記例では、固定に紫外線硬化接着剤104を用いたが、あらかじめ透明保持部材105とCCD（赤色用）102の側面近傍に金属膜を蒸着しておけば、ハンダによる固定も可能である。
【００１６】
次に図１において、まず色分解プリズム（青色用）106、色分解プリズム（赤色用）107、色分解プリズム（緑色用）108の接合面２ヶ所に紫外線照射接着剤を塗布し、ａ，ｂ方向に調整し、紫外線にて硬化させて接着、更にアニールを行う。ここで、ａ，ｂ方向の調整は、色分解プリズム（緑色用）108入射面ｄから各プリズムの出射面e,f,gまでの光路長（ピントの距離）を揃える目的のものである。ここで前記調整時の測定方法は、ダミーのCCDを各プリズムの出射面に配置して撮像状態とし、レンズを介してテストチャートを撮像し、その映像を処理して行う方法、またはレーザー等により色分解プリズム（緑色用）108入射面ｄと各プリズムの出射面e,f,gを直接測定する方法などを使えば可能である。
【００１７】
最後に上記透明保持部材105とCCD（赤色用）102を結合したユニットと、３個の色分解プリズム（106、107、108）を結合したユニットとを図１に示すようにお互いの面全体に紫外線硬化接着剤を塗布して面を合わせ、X、Y、Z、θｚ位置を調整する。他の２個のCCDに関しても同様に接着剤塗布、位置調整を行い、最後に紫外線を当てて固定する。このときX、Y、Z、θｚ位置は、サブミクロンオーダーの精度が必要になるが、接着層が薄いため充分実現可能である。また、上記透明保持部材105とCCD（赤色用）102を結合したユニットは接着層が厚いが、既にアニールが施されているため、高温や低温における長期保存における収縮変形は小さく、X、Y、Z、θｚ位置精度に影響は無い。
【００１８】
以上の構成においてピント面のあおり（θｘ、θｙ）に関しては、CCDと透明保持部材105との関係のみで調整し保証したが、実際は各色分解プリズム（106、107、108）の寸法精度誤差も、ピント面のあおり（θｘ、θｙ）に影響を及ぼす。しかしながら、各色分解プリズム（106、107、108）の寸法精度誤差は、CCD単体パッケージの寸法誤差によるピント面のあおり（θｘ、θｙ）に比較して影響が非常に少ないため無視してよい。
【００１９】
また本実施例では、図１において、３個の色分解プリズム（106、107、108）の光路長調整（a、b調整）及び貼り付け工程と、透明保持部材105、CCD（赤色用）102を結合したCCDユニットを前記光路長調整された色分解プリズムユニットへ貼り付ける工程を別工程としたが、これら２つの工程を１つの工程とし、一括して調整した後、一括して硬化しても良い。このとき、ピント方向（ｚ方向）調整は、３個の色分解プリズム（106、107、108）で行うので、CCDユニットのピント方向調整（P間隔調整）は不要となる。ただしこの場合は、別工程で行う方法に比べ、３個の色分解プリズム（106、107、108）貼り付けによる硬化変化の影響があるため、CCDのX、Y、Z、θｚ位置精度にとって多少不利になるが、硬化する接着層がいずれも薄いため、充分に適用可能である。
【００２０】
更に、本実施例において、透明保持部材105をCCDとは別に設定したが、CCD保護透明部材（111、112、113）で代用してもよい。この場合、CCDケースをCCD保護透明部材（111、112、113）で封止接着する工程において、本実施例と同様にピント面のあおり（θｘ、θｙ）調整を行えばよい。これにより透明保持部材105は不要となる。
【００２１】
（第２の実施例）
図３は第２の実施例によるプリズム、CCDユニット状態調整イメージ外観図、図４は第２の実施例によるCCDユニット状態調整イメージ外観図である。
【００２２】
ここで、301はトリミングフィルター（青色用）、302はトリミングフィルター（赤色用）、303はトリミングフィルター（緑色用）で、ダイクロイック膜（109、110）で完全に分離しきれない光の波長特性を修正するための光学フィルターであり、平行平板の特殊組成ガラス、あるいは普通ガラスへコーティングしたもので構成されている。これらは一般的に、高画質を狙うカメラに採用されるものである。また、その他の構成部品は、第１の実施例と同一である。
【００２３】
本実施例は、第１の実施例における透明保持部材105の代わりに３個のトリミングフィルター（301、302、303）を兼用させた形態であり、製造工程は、全て第１の実施例と同一である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施例によるプリズム、CCDユニット状態調整イメージ外観図。
【図２】第１の実施例によるCCDユニット状態調整イメージ外観図。
【図３】第２の実施例によるプリズム、CCDユニット状態調整イメージ外観図。
【図４】第２の実施例によるCCDユニット状態調整イメージ外観図。
【図５】第１の従来例によるプリズム、CCDユニット状態調整イメージ外観図。
【符号の説明】
【００２５】
101  CCD（青色用）
102  CCD（赤色用）
103  CCD（緑色用）
104  紫外線硬化接着剤
105  透明保持部材
106  色分解プリズム（青色用）
107  色分解プリズム（赤色用）
108  色分解プリズム（緑色用）
109  ダイクロイック膜（青反射）
110  ダイクロイック膜（緑反射）
111  CCD保護透明部材（青色用）
112  CCD保護透明部材（赤色用）
113  CCD保護透明部材（緑色用）
301  トリミングフィルター（青色用）
302  トリミングフィルター（赤色用）
303  トリミングフィルター（緑色用）
1001  色分解プリズムユニット
1002  色分解プリズムユニット側固定用板金
1003  CCD側固定用板金1003
1004  CCD
【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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