(57)【要約】    【課題】  良好なる画質の像が得られる撮像ユニット及びそれを有する撮像装置を得ること。    【解決手段】  光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子と、を有し、該光学部材の光出射面と該シールドガラスとの間には、接着剤が設けられている撮像ユニットであって、該光学部材と該接着剤は、屈折率差が０．１５以上ある材料より成り、該光学部材と該接着剤との間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が、各々設けられていること。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子と、を有し、該光学部材の光出射面と該シールドガラスとの間には、接着剤が設けられている撮像ユニットであって、該光学部材と該接着剤は、屈折率差が０．１５以上ある材料より成り、該光学部材と該接着剤との間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が、各々設けられていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記接着剤と前記シールドガラスは、屈折率差が０．１５以上ある材料より成り、前記接着剤と前記シールドガラスとの間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が設けられていることを特徴とする請求項１の撮像ユニット。
【請求項３】
光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子と、を有し、該光学部材の光出射面と該シールドガラスとの間には、接着剤が設けられている撮像ユニットであって、該接着剤と該シールドガラスは、屈折率差が０．１５以上ある材料より成り、該接着剤と該シールドガラスとの間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が、各々設けられていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項４】
光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子とを有し、該光学部材の光出射面とシールドガラスは、接着剤で固定されている撮像ユニットであって、該光学部材は、屈折率が１．６５以下の材料より成り、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が設けられていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項５】
前記光学部材は、３プリズム型の色分解プリズムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の撮像ユニット。
【請求項６】
撮影光学系と、請求項１から５のいずれか１項の撮像ユニットとを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像ユニット及びそれを有する撮像装置に関し、例えば３ＣＣＤ型のビデオカメラや放送用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、３ＣＣＤ型（３プリズム型）のカラー撮像装置における色分解光学ユニットとして、所謂空気ギャップ型と呼ばれる色分解光学系ユニットが知られている(特許文献１)。
【０００３】
この他色分解を３つのプリズムを用いて行う所謂３プリズム接合型と呼ばれる色分解光学ユニットが知られている（特許文献２）。空気ギャップ型の色分解光学ユニットでは、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の各色のチャンネルの光路長の補正及びＣＣＤの位置調整、煽り調整等を全て各チャンネルのＣＣＤを６軸調整して行っている。これにより３チャンネルの位相を高精度に合せている。この方法は、ＣＣＤを光学ユニットに固着する際に６軸調整を行う必要がある。このため大掛かりな装置と調整に多くの時間が掛かる傾向があった。そのため空気ギャップ型の色分解光学ユニットは、放送機器用、業務用カメラ装置などプロ用機材で多く使われている。
【０００４】
図７は、従来の３プリズム接合型の色分解光学ユニットにおける３つのプリズムと３つの撮像素子の接合状態を示す概略図である。
【０００５】
撮像素子５１Ｂ、５１Ｇ、５１Ｒは、例えば後述する図５に示す構成より成っている。
【０００６】
図７に示すように、色分解プリズムユニットＰであるプリズムブロックにおいては、３個のプリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３とＲ、Ｇ、Ｂ色の各色専用の撮像素子５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂで構成されている。そしてプリズム同士及び各プリズムと各撮像素子とは、透明な接着剤６２によって接着固着されている。
【０００７】
３プリズム接合型の色分解光学ユニットは空気ギャップを挟むことなく、３つのプリズムを接合状態とし、その後、各チャンネルの撮像素子を該チャンネルのプリズムの射出面に直接接合して成る。そのためこの方法は光路長合せ、煽り補正等はプリズム加工精度とそれらの貼り合せ精度に依存しており、比較的製作が容易である。このため民生用ビデオカメラ等で多数採用されている。
【０００８】
これらの色分解光学系ユニットに供される撮像素子のうち、空気ギャップ型の色分解光学系ユニットに採用されている撮像素子では、受光素子の光入射面に設けるシールドガラスの、両界面が空気に晒されている。それを撮像素子として反射防止膜の処置がなされないままメーカーから供給されたシールドガラスを用いるか、又は迷光防止のための反射防止膜を両面に施したシールドガラスを用いている。
【０００９】
図５は従来の撮像素子の要部概略図である。
【００１０】
図５は撮像素子５１を構成するシールドガラス５３と受光素子５２のセンサー面５２ａが判る模式図である、シールドガラス５３は光入射面の両界面とも空気に晒されているが、両表面とも無地（無処置）か、両面とも反射防止膜の措置が採られている。
【００１１】
図６は、従来の撮像ユニットの要部概略図である。図６の撮像ユニットでは、例えば図７に示す色分解用のプリズムユニットＰの光出射面に図５に示す撮像素子５１を接着剤６２で接着固定している。
【００１２】
３プリズム接合型の色分解光学系ユニットとして、シールドガラスとプリズムとの間の屈折率差、及びシールドガラスと接着剤との間の屈折率差があまりない場合は、各界面における光線の表面反射をあまり気にする必要がない。このため、特許文献１では、反射防止膜処置がなされていないシールガラスを使っている。
【００１３】
一方特許文献２では、プリズム同士の接合面に反射防止膜の措置を行った色分解光学系ユニットを開示している。
【特許文献１】特開平０４−０７５０１７号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
シールドガラスとプリズムとの間（界面）の屈折率差、又はシールドガラスと光学接着剤との間（界面）の屈折率差があまりない場合は、各界面における反射率が小さく反射光量は少ない。
【００１５】
しかしながらこれらの間の屈折率差が大きくなると、これらの界面からの反射光量が増大し、フレアーやゴーストが発生しきてき、画質を低下させる原因となる。
【００１６】
特許文献１，２では、プリズムと撮像素子のシールドガラスの接合面、及びシールドガラスのセンサー側（受光素子側）の空気との界面の処置は全く言及されていない。これらの３プリズム接合型の色分解光学系ユニットで、シールドガラスとプリズムとの間、シールドガラスと光学接着剤（透明性のある接着剤）との間の屈折率差が大きい場合、これらの界面で発生する光反射が多くなる。その結果、撮影画像を損なうゴースト光や、迷光が発生するという問題が生じてくる。
【００１７】
尚、このような問題は、受光素子の光入射側にシールドガラスを設けた撮像素子を撮影光学系の像側に位置する色フィルターや、ローパスフィルター等の光学部材に接着剤（光学接着剤）で固定した撮像ユニットを用いる撮像装置においても同様に生ずる。
【００１８】
本発明は、受光素子の光入射側にシールドガラスを設けた撮像素子を色分解光学ユニットのプリズムや色フィルター等の光学部材と接着剤で接合した撮影ユニットを用いるとき、各界面で生ずる反射光を少なくし、良好なる画質の像が得られる撮像ユニット及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の撮像ユニットは、
◎光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子と、を有し、該光学部材の光出射面と該シールドガラスとの間には、接着剤が設けられている撮像ユニットであって、該光学部材と該接着剤は、屈折率差が０．１５以上ある材料より成り、該光学部材と該接着剤との間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が、各々設けられていることを特徴としている。
【００２０】
◎光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子と、を有し、該光学部材の光出射面と該シールドガラスとの間には、接着剤が設けられている撮像ユニットであって、該接着剤と該シールドガラスは、屈折率差が０．１５以上ある材料より成り、該接着剤と該シールドガラスとの間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が、各々設けられていることを特徴としている。
【００２１】
◎光の入出射面を有する光学部材と、受光素子とその光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子と、を有し、該光学部材の光出射面と該シールドガラスとの間には、接着剤が設けられている撮像ユニットであって、該光学部材、該接着剤、該シールドガラスは、該光学部材と該接着剤の屈折率の差が０．１５以上あり、該接着剤と該シールドガラスの屈折率の差が０．１５以上ある材料より成り、該光学部材と該接着剤との間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある該電体膜が、該接着剤と該シールドガラスとの間には、屈折率が双方の材料の屈折率の間にある誘電体膜が、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が、各々設けられていることを特徴としている。
【００２２】
◎光の入出射面を有する光学部材と、受光素子の光入射面側に設けられたシールドガラスとを備えた撮像素子とを有し、該光学部材の光出射面とシールドガラスは、接着剤で固定されている撮像ユニットであって、該光学部材は、屈折率が１．６５以下の材料より成り、該シールドガラスの該受光素子側の面には、反射防止膜が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、良好なる画質の像が得られる撮像ユニット及びそれを有する撮像装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の撮像装置の実施例１の要部概略図である。
【００２５】
図１はプリズム接合型の色分解光学ユニットＰのプリズム面（光出射面）と撮像素子の入射面近傍の構成についての関係を示している。
【００２６】
本実施例の接合型の色分解光学ユニットＰは図７に示されるように入射光路を３光路に分割し、其々の光路に関してＲ，Ｇ，Ｂ色用の撮像素子５１Ｂ、５１Ｇ、５１Ｒが接合されている。図１では説明を簡単にするため模式図的に一光路分だけを抽出して示している。
【００２７】
図１において、１０は撮影光学系、Ｐは色分解光学ユニット（プリズム）である。
【００２８】
プリズムＰの光出射面には、誘電体膜Ａが設けられている。
【００２９】
１１は撮像素子である。１２は撮像素子１１の光入射側に設けたシールドガラスである。１３ａは受光素子１３のセンサー面（受光面）である。
【００３０】
ここで、プリズムＰと撮像素子１１は撮像ユニットの一要素を構成している。シールドガラス１２の光出射面には反射防止膜としての誘電体膜Ｂが設けられている。１４は紫外線硬化型の接着剤（光学接着剤）であり、透明性があり、誘電体膜Ａとシールドガラス１２を接着している。
【００３１】
実施例１はプリズムＰからセンサー面１３側へ順にプリズムＰ→誘電体膜Ａ→接着剤１４→シールドガラス１２→誘電体膜Ｂ→空気→センサー面１３となっている。
【００３２】
誘電体膜Ａは、例えばＡｌ２Ｏ２より成っている。
【００３３】
誘電体膜Ｂは、例えばＭｇＦ２より成っている。
【００３４】
シールドガラスは、透明なガラス材又はプラスチック材より成っている。
【００３５】
通常屈折率Ｎ１の媒質から屈折率Ｎ２の媒質へ光線が通過する際、その界面で光が反射する。
【００３６】
そのときの反射率Ｒは次式で表される。
【００３７】
Ｒ＝｛（Ｎ２−Ｎ１）/（Ｎ２＋Ｎ１）｝２
実施例１ではプリズムＰの材料の屈折率ＮｄＰ（１．７７３）は下表に示される通りである。このためプリズムＰと接着剤１４（屈折率１．５５）の界面では屈折率差は０．２２３（１．７７３−１．５５）となる。
【００３８】
プリズムＰと接着剤１４との界面での光線反射率は０．４５％となる。反射率０．４５％は、反射率としては大きく、この界面からの反射光は迷光（フレアーやゴースト光）の原因となる。
【００３９】
このため、本実施例では、プリズムＰと接着剤１４との屈折率の差が０．１５以上あるとき、好ましくは０．２以上あるとき双方の屈折率の値の間に屈折率を有する誘電体膜Ａを設けている。
【００４０】
即ち本実施例ではプリズムＰの出射面に所定の光学膜厚（屈折率×厚さ）ｄＡを有する誘電体膜Ａ（ｄ線の屈折率Ｎｄ＝１．６３である）を配置している（光学膜厚ｄＡ＝λ／４である。ここでλは光の波長で代表値として５５０ｎｍを採用している）。
【００４１】
このとき、プリズムＰと接着剤１４の界面における光線反射率は０．０４％まで低下する。これによってプリズムＰと接着剤１４との界面での反射光は少なくなり、迷光が少なくなる。
【００４２】
また、このとき接着剤１４とシールドガラス１２との屈折率差は０．０２８（１．５５−１．５２２）程度である。接着剤１４とシールドガラス１２との界面での光線反射率は０．０１％程度である。この反射率は小さく無視できるレベルであるため、本実施例では無処置としている。シールドガラス１２と空気との屈折率差は１．５以上と非常に大きく無処置の場合、反射率は４．２８％となり４％を越える。
【００４３】
従って、シールドガラス１２のセンサー面１３側は光学膜厚ｄB=λ／４程度の誘電体膜Ｂ（Ｎｄ=１．３９）を設けている。これによって界面での光線反射率は１．４７％程度となり半減している。
【００４４】
このシールドガラス１２のセンサー面１３側は、誘電体膜Ｂの代わりに従来、ガラスレンズに採用されている多層反射防止膜等の複数の誘電体膜を使用しても良く、これによれば良好に反射光を低減することができる。
【００４５】
図２は、本発明の撮像ユニットの実施例２の要部断面図である。
【００４６】
図２は、プリズムユニットＰと撮像素子１１の関係を図示している。
【００４７】
実施例２は、プリズムＰからセンサー面１３側へ順に、プリズムユニットＰ→接着剤１４→誘電体膜Ａ→シールドガラス１２→誘電体膜Ｂ→空気→センサー面１３となっている。
【００４８】
シールドガラス１２の材料の屈折率ＮｄＳは下表に示される通りである。このためシールドガラス１２と接着剤１４の界面では屈折率差が０．２２３（１．７７３−１．５５）である。この界面での光線反射率は０．４５％である。この反射率は大きく、界面からの反射光は迷光の原因となる。
【００４９】
接着剤１４とシールドガラス１２の屈折率差が０．１５以上あるとき、好ましくは０．２以上あるとき、双方の屈折率の値の間に屈折率を有する誘電体膜を設けている。
【００５０】
即ち本実施例ではシールドガラス１２の接着剤１４側の面に所定の光学膜厚ｄＡ＝λ／４を有する誘電体膜Ａ（Ｎｄ＝１．６３）を設けている。このときシールドガラス１２と接着剤１４の界面での光線反射率は０．０４％まで低下する。これにより界面での反射光は少なくなり、迷光が少なくなる。
【００５１】
また、この時、接着剤１４とプリズムＰの屈折率差は０．０２８程度なので光線反射率は０．０２％程度と無視できるレベルであるため無処置としている。
【００５２】
また、シールドガラス１２のセンサー面１３側の面は光学膜厚ｄＢ＝λ／４程度の誘電体膜Ｂ（Ｎｄ=１．３９）を設けている。これによって界面の空気との光線反射率は０．３５％程度となり、半減以下に低減している。
【００５３】
図３は、本発明の撮像ユニットの実施例３の要部断面図である。
【００５４】
図３はプリズムＰと撮像素子１１の関係を図示している。
【００５５】
実施例３は、プリズムＰからセンサー面１３側へ順に、プリズムＰ→誘電体膜Ａ→接着剤１４→誘電体膜Ａ→シールドガラス１２→誘電体膜Ｂ→空気→センサー面１３となっている。
【００５６】
プリズムＰ及びシールドガラス１２の材料の屈折率ＮｄＰ、ＮｄＳは其々下表に示される通りである。このためプリズムＰと接着剤１４との界面及びシールドガラス１２と接着剤１４の界面では屈折率差が基に０.２２３（１．７７３−１．５５）となっており両界面での光線反射率が其々０．４５％となる。
【００５７】
プリズムＰと接着剤１４との屈折率の差が０．１５以上あるとき、好ましくは０．２以上あるとき、双方の屈折率の値の間に屈折率を有する誘電体膜Ａを設けている。
【００５８】
更に接着剤１４とシールドガラス１２との屈折率の差が０．１５以上あるとき、好ましくは０．２以上あるとき、双方の屈折率の値の間に屈折率を有する誘電体膜Ａ´を設けている。
【００５９】
尚、本実施例では誘電体膜Ａ´として誘電体膜Ａを用いているが、必ずしも誘電体膜Ａと同一でなくても上記の条件を満足する誘電体膜であれば良い。
【００６０】
即ち、本実施例ではプリズムＰの射出面、シールドガラス１２の接着剤１４側の面に各々所定の光学膜厚ｄＡを有する誘電体膜Ａ（Ｎｄ＝１．６３）を設けている。
【００６１】
このとき、プリズムＰと接着剤１４との界面、そしてシールドガラス１２と接着剤１４の界面での光線反射率は各々０．０４％まで低下する。これにより、これらの界面での反射光は少なくなり、迷光が少なくなる。
【００６２】
また、シールドガラス１２のセンサー面１３側は光学膜厚ｄＢ＝λ／４程度の誘電体膜Ｂ（Ｎｄ=１．３９）を設けている。これによって界面の空気との光線反射率は１．４７％程度となり、半減以下に低減している。
【００６３】
図４は、本発明の撮像装置の実施例４の要部断面図である。
【００６４】
図４はプリズムＰと撮像素子１１の関係を図示している。
【００６５】
実施例４は、プリズムユニットＰからセンサー面１３側へ順に、プリズムユニットＰ→接着剤１４→シールドガラス１２→誘電体膜Ｂ→空気→センサー面１３となっている。
【００６６】
プリズムＰ及びシールドガラス１２の屈折率ＮｄＰ及びＮｄＳは下表に示される通りである。
【００６７】
プリズムＰと接着剤１４との界面、及びシールドガラス１２と接着剤１４の界面では屈折率差はそれぞれ０．０３９（１．５８９−１．５５）、０．０２８（１．５５−１．５２２）程度である。このため、各々の界面における光線反射率は０．０２％、０．０１％と無視できるレベルであるため無処置にしている。
【００６８】
プリズムＰの屈折率が１．６５以下のとき、好ましくは１．７以下のときであれば実施例１〜３で用いた誘電体膜を用いなくても良い。
【００６９】
但し、シールドガラス１２のセンサー面１３側の面は光学膜厚ｄＢ＝λ／４程度の誘電体膜Ｂ（Ｎｄ=１．３９）を設けている。これにより界面の空気との光線反射率を１．４７％程度となり、半減以下に低減している。
【００７０】
表―１に各実施例におけるプリズムＰ、誘電体膜Ａ、接着剤（ＮｄＢｏｎｄ）。シールドガラス（ＮｄＳ）、誘電体膜Ｂ等の屈折率及び各海面での反射率を示している。
【００７１】
【表１】
2007110402.tif 000003
【００７２】
以上のように、各実施例では、プリズムＰと受光素子の前方に配置したシールドガラス１２の関係に応じて、少なくともプリズムＰと接着剤１４との間の界面に誘電体膜Ａを、又はシールドガラス１２のセンサー面１３側面に誘電体膜Ｂを設けている。これにより、各面の界面における光の反射を抑え、ゴースト、フレアー等を少なくし、良好なる画像を得ている。
【００７３】
なお各実施例では誘電体膜Ａの屈折率を１．６３、誘電体膜Ｂの屈折率を１．３９と設定した。各実施例では、これに限らず誘電体膜Ａは、その屈折率がプリズムの材料の屈折率と、シールドガラスの屈折率の間、又はシールドガラスの屈折率と接着剤の屈折率との間にあれば、適当な膜厚を再設定することで任意の材料が適用できる。
【００７４】
また、同様に誘電体膜Ｂは、その屈折率がシールドガラスの屈折率と空気の屈折率（Ｎｄ＝１．０)との間であれば任意の材料が適用できる。
【００７５】
また、各実施例では接着剤として紫外線硬化型接着剤（屈折率１．５５）を用いたが、硬化方法は接着剤の材料は良好な光線の透過率を得るために屈折率が１．６５を超えない材料であることが好ましい。
【００７６】
本発明の各実施例では、プリズムユニットとして接合型の色分解プリズムについて示した。
【００７７】
本発明は、これに限らず受光素子の光入射側にシールドガラスが存在し、該シールドガラスをプリズムやフィルター等の光学ブロック（光学材料）と接合した撮像ユニットにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１の要部断面図
【図２】本発明の実施例２の要部断面図
【図３】本発明の実施例３の要部断面図
【図４】本発明の実施例４の要部断面図
【図５】従来の撮像素子の一部分の模式図
【図６】従来の撮像ユニットの要部断面図
【図７】従来の撮像ユニットの要部断面図
【符号の説明】
【００７９】
１０  撮影光学系
１１  撮像素子
１２  シールドガラス
１３  受光素子
１４  接着剤
Ｐ    プリズムユニット
【図４】
2007110402.tif 000004
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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