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Technisches Fachgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Abbildungsvorrichtungen, in denen ein Prisma, das für die Verwendung in einer Fernsehkamera oder ähnlichem gedacht ist, um die Lichtdispersion in eine Vielzahl von Richtungen zu ermöglichen, und in der Nachbarschaft seiner Emissionsebenen angeordnete Festkörper-Bildaufnahmeelemente aneinander angeklebt und befestigt sind.
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Hintergrundtechnik
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Gegenwärtig werden in Kameras für Rundfunksendungen, wie etwa Fernsehkameras, Kameras für gewerbliche Anwendungen und Kameras für Meßanwendungen, in einem optischen Farbtrennsystem Prismen verwendet, um die Lichtdispersion in eine Vielzahl von Richtungen zu ermöglichen, um zum Beispiel durch die Dispersion in drei Grundfarben, d. h. blau, rot und grün, eingefangene optische Bilder auf Festkörper-Aufnahmeelementen zu bilden, die auf ihren Emissionsebenen vorgesehen sind. Die auf den Festkörper-Bildaufnahmeelementen ausgebildeten optischen Bilder werden einer fotoelektrischen Umwandlung unterzogen und von einer Videoschaltung verstärkt und verarbeitet, um vorbestimmte Videosignale zu erhalten.
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Ein derartiges optisches Farbtrennsystem erfordert ein präzises Ausrichten jedes der drei Festkörper-Bildaufnahmeelemente in Bezug auf sechs Achsen X, Y, Z, θx, θy und θz relativ zu einer optischen Achse, wie in einer perspektivischen Ansicht in 2 gezeigt, die Justierrichtungen eines Festkörper-Bildaufnahmeelements zeigt, bevor die Festkörper-Bildaufnahmeelemente an einem Farbtrennprisma angeklebt und befestigt werden.
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Eine bereits bekannte Abbildungsvorrichtung mit geklebten und befestigten Festkörper-Bildaufnahmeelementen ist in dem bisherigen Stand der Technik 1 offenbart:
JP-U-62 47289 mit dem Titel „Attachment Plate for Color Separation Optical System”.
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Der bisherige Stand der Technik 1 wird unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 10(a) ist eine Draufsicht, in der die Festkörper-Bildaufnahmeelemente über Abstandshalter auf Befestigungsplatten an einem Farbtrennprisma des bisherigen Stands der Technik 1 befestigt sind, 10(b) ist eine Seitenansicht, in der ein Festkörper-Bildaufnahmeelement über Abstandshalter auf einer Befestigungsplatte an einem Farbtrennprisma des bisherigen Stands der Technik 1 befestigt ist, 11 ist eine vergrößerte Ansicht von befestigten Abschnitten des bisherigen Stands der Technik 1, und 12 ist eine vergrößerte Ansicht von befestigten Abschnitten, die eine Variante des Abstandshalters des bisherigen Stands der Technik 1 darstellt.
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Wie in 10 gezeigt, werden die Befestigungsplatten 102 derart befestigt, daß sie ein Farbtrennprisma 101 eines optischen Farbtrennsystems 105 einschließen, und drei Festkörper-Bildaufnahmeelemente 103 werden in Bezug auf die vorher erwähnten sechs Achsen jeweils ausgerichtet und danach über zwei Abstandshalter 104 an den Befestigungsplatten 102 angeklebt und befestigt.
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In 11 bilden die emissionsseitigen Endseiten der an dem Farbtrennprisma 101 befestigten Befestigungsplatten 102 geneigte Seiten 102A, die relativ zu einer optischen Emissionsachse geneigt sind. Andererseits haben die Abstandshalter 104 jeweils eine auf der rechten Seite ausgebildete vertikale Seite 104A und eine auf der linken Seite ausgebildete geneigte Seite 104B, die relativ zu der optischen Emissionsachse geneigt ist. Wie in 11 zu sehen ist, sind die geneigten Seiten 102A und 104B etwa mit dem gleichen Neigungswinkel ausgebildet. Außerdem bleiben zwischen den geneigten Seiten 102A und 104B und zwischen der vertikalen Seite 104A und der lichtempfangsseitigen Oberfläche des Festkörper-Bildaufnahmeelements 103 Lücken, die erforderlich sind, um einen Klebstoff aufzutragen.
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Das optische Farbtrennsystem 105 mit einer derartigen Struktur ist auf eine nicht dargestellte 6-achsige Justiervorrichtung montiert, um das Festkörper-Bildaufnahmeelement 103 in drei axialen Richtungen X, Y und Z und den drei axialen Drehrichtungen θx, θy und θz, wie in der perspektivischen Ansicht von 2, die Justierrichtungen einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit darstellt, gezeigt, zu justieren, und danach wird auf die vertikalen Seiten 104A und die geneigten Seiten 104B der Abstandshalter 104 ein Klebstoff aufgetragen und in die Lücken zwischen den geneigten Seiten 102A der Befestigungsplatten 102 und dem Festkörper-Bildaufnahmeelement 103 eingefügt.
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Selbst wenn die Lücken zwischen den Endseiten der Befestigungsplatten 102 und der lichtempfangsebenenseitigen Oberfläche des Festkörper-Bildaufnahmeelements 103 uneben sind, sind die Abstandshalter 104 bei einem derartigen Aufbau derart strukturiert, daß sie zumindest eine geneigte Seitenfläche haben, so daß die geneigten Seiten 104B der Abstandshalter 104 in einen Oberflächenkontakt mit den geneigten Seiten 102A der Befestigungsplatten 102 gebracht werden, und daher ist es möglich, sie unter Verwendung des Abstandshalterpaars 104 zusammen zu kleben.
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Wenn die geneigten Seiten 104B und 102A als ein Ergebnis der Justierung durch die 6-Achsen-Justiervorrichtung, wie in 12 gezeigt, in verschiedenen Neigungswinkeln geneigt sind, ist es möglich, die geneigten Seiten 104B in einen Linienkontakt mit den geneigten Seiten 102A zu bringen und sie zusammen zu kleben.
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Ein anderes Beispiel ist in dem bisherigen Stand der Technik 2 offenbart:
JP-A-5-37943 mit dem Titel ”Solid-state Image Pickup Apparatus”.
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Der bisherige Stand der Technik 2 wird unter Bezug auf Zeichnungen beschrieben. 13 ist ein Aufbaudiagramm einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung in dem bisherigen Stand der Technik 2, 14 ist eine vergrößerte Querschnittansicht angebrachter Abschnitte in dem bisherigen Stand der Technik 2, und 15 ist eine vergrößerte Querschnittansicht angebrachter Abschnitte, die eine Variante eines Festkörper-Bildaufnahmeelements in dem bisherigen Stand der Technik 2 darstellt.
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In 13 ist auf jeder Emissionsebene eines Farbtrennprismas 201 über ein Paar Verbindungs-/Befestigungselemente 204 ein Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 befestigt, indem ein Klebstoff zwischen das Farbtrennprisma 201 und die Verbindungs-/Befestigungselemente 204 und zwischen die Verbindungs-/Befestigungselemente 204 und das Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 aufgebracht wird, so daß das Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 zwischen den Verbindungs-/Befestigungselementen 204 eingeschlossen wird. Das Farbtrennprisma 201 ist, abgesehen von seinen Emissionsebenen, mit einer lichtabschirmenden Farbe 202 beschichtet.
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Filterglas mit der Eigenschaft, daß es selektiv Ultraviolettlicht durchläßt, oder Membranen zum selektiven Hindurchlassen von Ultraviolettlicht, die gebildet werden, indem weißes oder blaues Fensterglas mit einem optischen Vielschichtfilm bedampft wird, werden für die Verbindungs-/Befestigungselemente 204 zum Verbinden und aneinander Befestigen des Farbtrennprismas 201 und des Festkörper-Bildaufnahmeelements 203, das, wie in 14 gezeigt, in der Nachbarschaft einer seiner Emissionsebenen angeordnet ist, verwendet, so daß nur zum Aushärten des ultravioletthärtenden Klebstoffs erforderliches Licht durchgelassen wird, und Licht, in einem Bereich, der von dem Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 abgetastet wird, abgeschnitten wird; der ultravioletthärtende Klebstoff 205 wird zwischen dem Farbtrennprisma 201 und den Verbindungs-/Befestigungselementen 204 und zwischen den Verbindungs-/Befestigungselementen 204 und dem Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 aufgebracht, und nach der Verwendung einer nicht dargestellten 6-Achsen-Justiervorrichtung zum Justieren des Festkörper-Bildaufnahmeelements 203 in drei axialen Richtungen X, Y und Z und drei axialen Drehrichtungen θx, θy und θz, wie in 2 gezeigt, wird der Klebstoff 205 durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht ausgehärtet, wodurch das Farbtrennprisma 201, das Verbindungs-/Befestigungselement 204 und das Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 verbunden und aneinander befestigt werden.
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Wenn das Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 als ein Ergebnis der Justierung mit der nicht dargestellten 6-Achsen-Justiervorrichtung geneigt ist, wie in 15 gezeigt, wird außerdem der aufgetragene ultravioletthärtende Klebstoff durch die Bestrahlung mit Ultraviolettlicht verformt und ausgehärtet, und daher ist es möglich, das Farbtrennprisma 201, die Verbindungs-/Befestigungselemente 204 und das Festkörper-Bildaufnahmeelement 203 zu verbinden und aneinander zu befestigen.
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Im allgemeinen hat der Klebstoff die Eigenschaft, daß sein Volumen um einige Prozent schrumpft, wenn er ausgehärtet wird, oder eine sogenannte Härtungsschrumpfung, welche die Positionsgenauigkeit zum Zeitpunkt der Befestigung beeinträchtigt, aber die Härtungsschrumpfung einer Klebstoffschicht kann durch die Bewegung der Verbindungselemente ausgeglichen werden, wodurch es möglich ist, auszuhärten, während die Präzision erhalten bleibt, um die Positionsbeziehung zwischen einem Festkörper-Bildaufnahmeelement und einem Prismablock nicht zu ändern.
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Die obigen herkömmlichen Verfahren zum Kleben und aneinander Befestigen eines Farbtrennprismas und eines Festkörper-Bildaufnahmeelements haben jedoch in der Hinsicht ein Problem, daß die Härtungsschrumpfung des ultravioletthärtenden Klebstoffs ebenfalls ungleichmäßig wird, wenn die Menge an aufgetragenem ultravioletthärtenden Klebstoff nicht gleichmäßig ist oder das Ultraviolett-Strahlungslicht durch die 6-Achsen-Justiervorrichtung ungleichmäßig ist, so daß das Festkörper-Bildaufnahmeelement in einer Position befestigt wird, die von einer ursprünglichen Ausrichtungsposition abweicht.
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Außerdem wird die Anzahl von Bildpunkten in einem Festkörper-Bildaufnahmeelement in Kameras für die Rundfunkanwendung, Kameras für gewerbliche Anwendung und Kameras für die Meßanwendung erhöht, so daß eine Fläche pro Bildpunkt verringert wird, und außerdem wird ein Abbildungsbereich weiter von 2/3, 1/2 oder 1/3 Inch verkleinert, bevor die herkömmlichen Kleb- und Befestigungsverfahren Schwierigkeiten haben, hochauflösende Bilder aufrechtzuerhalten, indem sie einen Ausrichtungsfehler aufgrund der Härtungsschrumpfung des Klebstoffs und einer Positionsänderung aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur während des Betriebs verhindern.
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Angesichts der weiter oben beschriebenen gegenwärtigen Situation zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Abbildungsvorrichtung mit einem Farbtrennprisma und einem damit verbundenen und daran befestigten Festkörper-Bildaufnahmeelement zur Verfügung zu stellen, die fähig ist, die Positionsabweichung des Festkörper-Bildaufnahmeelements zu verhindern und eine Erhöhung der Anzahl von Bildpunkten oder eine Verringerung der Größe des Festkörper-Bildaufnahmeelements zu bewältigen, ohne ein spezialisiertes Element, wie etwa Filterglas, zu verwenden, selbst wenn die Menge an aufgetragenem Klebstoff ungleichmäßig ist oder die Bestrahlung mit Ultraviolettlicht ungleichmäßig ist, so daß die Härtungsschrumpfung des ultravioletthärtenden Klebstoffs ebenfalls ungleichmäßig wird.
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Die
US 4 789 891 A beschreibt einen Abstandshalter mit einer abgeschrägten Oberfläche zum Anbringen eines Festkörperbildaufnahmeelements an ein Farbtrennprisma zur Verwendung in einer Fernsehkamera zum Trennen des Lichts eines Objekts von einem optischen Linsensystem in mehrere Wellenlängenbandkomponenten. Der Abstandshalter weist zumindest eine Oberfläche auf, die mit dem Farbtrennprisma oder dem Festkörperbildaufnahmeelement verbunden wird, wobei die Verbindungsoberfläche relativ zu der optischen Achse des das Prisma verlassenden Lichts gekippt ist.
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Die
JP 09037275 A betrifft eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen eines Festkörperbildaufnahmeelements.
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Die
JP 09163389 A beschreibt eine Befestigungsstruktur für ein Festkörperbildaufnahmeelement.
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Die
US 2002/0051073 A1 betrifft das ausgerichtete Befestigen eines Fotodetektorarrays in einem Farbteilerprisma.
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Offenbarung der Erfindung
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Als ein Ergebnis gewissenhafter Studien angesichts des Vorangehenden hat die vorliegende Erfindung die Probleme mit den folgenden Einrichtungen gelöst.
- (1) Eine Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen, die aufweist: mehrere Prismen, die für die Verwendung in einer Fernsehkamera oder ähnlichem gedacht sind, um die Lichtdispersion in einer Vielzahl von Richtungen zu ermöglichen; mehrere Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten, die in der Nachbarschaft ihrer Emissionsebenen angeordnet sind; ebene Halter mit keilförmigen Spitzen in Kontakt mit lichtempfangsebenenseitigen Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten, die an entgegengesetzte Seitenflächen der Prismen geklebt sind, wobei jeder Halter aus zwei Plattenstücken besteht; und einen Klebstoff, der in Lücken aufgetragen und ausgehärtet wird, die durch Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten und keilförmige Spitzenoberflächen der ebenen Halter gebildet werden.
- (2) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen gemäß dem vorangehenden Punkt (1), wobei die ebenen Halter an die entgegengesetzten Seitenflächen der Prismen geklebt sind, so daß keilförmige Spitzen von mehreren gestapelten ebenen Haltern mit der gleichen Form in Kontakt mit den lichtempfangsseitigen Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten sind, und der Klebstoff in Lücken aufgetragen und ausgehärtet wird, die durch die Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten und die keilförmigen Spitzenoberflächen der ebenen Halter gebildet werden.
- (3) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen nach dem vorangehenden Punkt (1) oder (2), wobei in die Lücken, die durch die Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten und die keilförmigen Spitzenoberflächen der ebenen Halter gebildet werden, eine Stange eingeführt wird.
- (4) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen nach einem der vorangehenden Punkte (1) bis (3), wobei die Stange aus einem oder zwei oder mehr Materialien gebildet ist, die aus transparenten Glas-, Keramik- und Metallmaterialien ausgewählt werden, wobei die Materialien einen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Prismen annähert.
- (5) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen, die aufweist: mehrere Prismen, die für die Verwendung in einer Fernsehkamera oder ähnlichem gedacht sind, um die optische Dispersion in einer Vielzahl von Richtungen zu ermöglichen; mehrere Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten, die in der Nachbarschaft ihrer Emissionsebenen angeordnet sind; ebene Halter mit Spitzen in Kontakt mit lichtempfangsebenenseitigen Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten, die an entgegengesetzte Seitenflächen der Prismen geklebt sind, wobei die Spitzen einen halbkreisförmigen Querschnitt haben, wobei jeder Halter aus zwei Plattenstücken besteht; und einen Klebstoff, der in Lücken aufgetragen und ausgehärtet wird, die durch Oberflächen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten und halbkreisförmige Spitzenoberflächen der ebenen Halter gebildet werden.
- (6) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen nach einem der vorangehenden Punkte (1) bis (5), wobei die ebenen Halter aus einem oder zwei oder mehr Materialien gebildet sind, die aus transparenten Glas-, Keramik- und Metallmaterialien ausgewählt werden, wobei die Materialien einen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Prismen annähert.
- (7) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen nach einem der vorangehenden Punkte (1) bis (6), wobei der Klebstoff ein lichthärtender Klebstoff ist, der durch die Bestrahlung mit Licht ausgehärtet wird, um die ebenen Halter und die Prismen zu verbinden und zu befestigen und die ebenen Halter und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten zu verbinden und zu befestigen.
- (8) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen nach einem der vorangehenden Punkte (1) bis (6), wobei der Klebstoff ein wärmehärtender Klebstoff ist, der durch eine Wärmequelle ausgehärtet wird, um die ebenen Halter und die Prismen zu verbinden und zu befestigen und die ebenen Halter und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten zu verbinden und zu befestigen.
- (9) Abbildungsvorrichtung unter Verwendung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen nach einem der vorangehenden Punkte (1) bis (8), wobei der Klebstoff lichtdurchlässige sphärische Füllstoffe enthält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1(a) ist ein Aufbaudiagramm, in dem Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten an ebenen Haltern eines Farbtrennprismas in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind, und 1(b) ist eine an A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die Justierrichtungen einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit darstellt.
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3 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht der Variante 1, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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4 ist eine bei A-A' genommene Vorderansicht der Variante 2, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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5 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 2 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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6 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 3 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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7 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 4 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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8 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 5 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist.
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9 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 6 der Erfindung an einen ebenen Halter geklebt und daran befestigt ist.
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10(a) ist eine Draufsicht, in der Festkörper-Bildaufnahmeelemente über Abstandhalter auf Befestigungsplatten an einem Farbtrennprisma des bisherigen Stands der Technik 1 befestigt sind, und 10(b) ist eine Seitenansicht, in der ein Festkörper-Bildaufnahmeelement über Abstandshalter auf einer Befestigungsplatte an dem Farbtrennprisma des bisherigen Stands der Technik 1 befestigt ist.
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11 ist eine vergrößerte Ansicht von befestigten Abschnitten in dem bisherigen Stand der Technik 1.
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12 ist eine vergrößerte Ansicht von befestigten Abschnitten, die eine Variante des Abstandshalters in dem bisherigen Stand der Technik 1 darstellen.
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13 ist ein Aufbaudiagramm einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des bisherigen Stands der Technik 2.
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14 ist eine vergrößerte Querschnittansicht von befestigten Abschnitten des bisherigen Stands der Technik 2.
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15 ist eine vergrößerte Querschnittansicht von befestigten Abschnitten, die eine Variante eines Festkörper-Bildaufnahmeelements des bisherigen Stands der Technik 2 darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- optisches Farbtrennsystem
- 2
- Prisma
- 3
- Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit
- 4, 4A, 4A', 4B, 4B'
- Halter
- 5
- Einheitenoberfläche
- 6, 6'
- keilförmige Oberfläche
- 7, 7'
- Klebstoff
- 9
- efestigungsplatte
- 10
- Stange
- 11
- halbkreisförmige Oberfläche
- 101
- Farbtrennprisma
- 102
- Befestigungsplatte
- 102A
- geneigte Seite
- 103
- Festkörper-Bildaufnahmeelement
- 104
- Abstandshalter
- 104A
- vertikale Seite
- 104B
- geneigte Seite
- 105
- optisches Farbtrennsystem
- 201
- Farbtrennprisma
- 202
- lichtabschirmende Farbe
- 203
- Festkörper-Bildaufnahmeelement
- 204
- Verbindungs-/Befestigungselement
- 205
- ultravioletthärtender Klebstoff
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Beste Art, die Erfindung auszuführen
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1(a) ist ein Aufbaudiagramm, in dem Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten an ebenen Haltern eines Farbtrennprismas in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind, 1(b) ist eine an A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, 2 ist eine perspektivische Ansicht, die Justierrichtungen einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit darstellt, 3 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht der Variante 1, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, 4 ist eine bei A-A' genommene Vorderansicht der Variante 2, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, 5 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 2 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, 6 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 3 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, 7 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 4 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, 8 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 5 der Erfindung an einem ebenen Halter befestigt ist, und 9 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts, in dem eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 6 der Erfindung an einen ebenen Halter geklebt und daran befestigt ist.
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[Ausführungsform 1]
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In 1 umfaßt ein optisches Farbtrennsystem 1, das für die Verwendung in einer Fernsehkamera oder ähnlichem gedacht ist: ein Prisma 2 für die Farbtrennung in drei Richtungen; drei Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten 3, die in der Nachbarschaft von dessen Emissionsebenen angeordnet ist; ebene Halter 4 mit keilförmigen Spitzen in Kontakt mit lichtempfangsebenenseitigen Einheitenoberflächen 5 der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten 3, wobei jeder Halter aus zwei Plattenstücken besteht, die an entgegengesetzte Seiten des Prismas 2 geklebt sind und aus transparentem Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt sind, der den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Prismas 2 annähert; und einen Klebstoff 7, der derart aufgetragen ist, daß er dreieckige Lücken füllt, um die Halter 4 und die Festkörper-Bildaufnahmeelemente 3 zu verbinden und zu befestigen, wobei die Lücken durch die Festkörper-Bildaufnahmeelement-Einheitenoberflächen 5 und die Oberflächen 6 der keilförmigen Spitzen der Halter 4 gebildet werden, welche derart geneigt sind, daß sie nach außen gewandt sind, und das optische Farbtrennsystem 1 über eine Befestigungsplatte 9 an der Rückseite einer Vorderpaneele eines nicht dargestellten Kameragehäuses befestigt ist.
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Es ist zu beachten, daß, um zu verhindern, daß äußeres störendes Licht auf Lichtempfangsebenen der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten 3 einfällt, bevorzugt flexible lichtabschirmende Filme zwischen Prismen 3 angeordnet werden, so daß sie Lichtempfangsebenen der Festkörper-Bildaufnahmeelemente 3 umgeben.
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Das obige optische Farbtrennsystem erfordert, daß jedes der drei Festkörper-Bildaufnahmeelemente an dem Farbtrennprisma 2 angeklebt und befestigt wird, nachdem es in Bezug auf die sechs Achsen X, Y, Z, θx, θy und θz relativ zu einer optischen Achse, wie in der perspektivischen Ansicht in 2 gezeigt, die Justierrichtungen einer Festkörper-Aufnahmeelementeinheit 3 zeigt, präzise ausgerichtet wurde.
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In 1 wird das optische Farbtrennsystem 1 durch die Befestigungsplatte 9 auf dem Körper einer nicht dargestellten 6-Achsen-Justiervorrichtung befestigt, und die 6-Achsen-Justiervorrichtung wird befestigt, indem die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 für einen R-, G- oder B-Kanal und ein bis drei Vorrichtungseinführlöcher 8, die auf den Oberflächen eines Halters 4 oder so, daß sie die Endseiten des Halters 4 zwischen sich einschließen, vorgesehen sind, verwendet werden. Die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 wird derart justiert, daß die keilförmigen Spitzen des Halters 4 immer in Kontakt mit der Oberfläche 5 der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 sind und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 und die 6-Achsen-Justiervorrichtung auf dem Halter 4 entsprechend einem 6-Achsen-Justiersignal ineinandergreifen.
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Nach Abschluß der präzisen Ausrichtungen der drei Festkörper-Bildaufnahmeelemente in Bezug auf die sechs Achsen X, Y, Z, θx, θy und θz relativ zu der optischen Achse wird ein ultravioletthärtender Klebstoff 7 aufgetragen, um die Ränder der jeweils aus zwei Stücken bestehenden Halter 4 und dreieckige Lücken, die durch die Einheitenoberflächen 5 der Festkörper-Bildaufnahmeelemente und die keilförmigen Spitzenoberflächen 6 der Halter 4 gebildet werden, zu füllen, und der Klebstoff 7 wird durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet, so daß die Halter 4 und die Festkörper-Bildaufnahmeelemente 3 verbunden und befestigt werden.
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3 ist eine bei A-A' genommene Seitenansicht der Variante 1, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem Halter 4 befestigt ist; wenn eine der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten 3 für die R-, G- und B-Kanäle als ein Ergebnis der Justierung durch die obige nicht dargestellte 6-Achsen-Justiervorrichtung eine Versatzjustierung in einer horizontalen Richtung benötigt und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 geneigt ist, wird die Versatzjustierung durch Hin- und Herbewegen der Halter 4A und 4B unter Verwendung der 6-Achsen-Justiervorrichtung durchgeführt, um die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 zu neigen, während die optische Achsenmitte der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 erhalten bleibt. Nach Abschluß der Justierung wird ein Klebstoff 7 in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet, wodurch der Halter 4 und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 miteinander verbunden und aneinander befestigt werden, und ebenso wird ein Klebstoff um den aus zwei Stücken bestehenden Halter 4 herum aufgetragen, um das Prisma 2 und den Halter 4 miteinander zu verbinden und aneinander zu befestigen.
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4 ist eine bei A-A' genommene Vorderansicht der Variante 2, in der eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit in der Ausführungsform 1 der Erfindung an einem Halter befestigt ist; wenn eine der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheiten 3 für die R-, G- und B-Kanäle als ein Ergebnis der Justierung durch die obige nicht dargestellte 6-Achsen-Justiervorrichtung eine Versatzjustierung in einer vertikalen Richtung benötigt und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 geneigt ist, wird die Versatzjustierung durch gleichzeitiges Neigen der Halter 4A und 4B relativ zu einer optischen Achse unter Verwendung der 6-Achsen-Justiervorrichtung durchgeführt, während die optische Achsenmitte der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 erhalten bleibt. Nach Abschluß der Justierung wird ein Klebstoff 7 durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet, wodurch der Halter 4 und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 miteinander verbunden und aneinander befestigt werden, und ebenso wird ein Klebstoff um den aus zwei Stücken bestehenden Halter 4 herum aufgetragen, um das Prisma 2 und den Halter 4 miteinander zu verbinden und aneinander zu befestigen.
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Wie aus dem Vorangehenden offensichtlich ist, ist es durch Durchführen der Justierung gemäß einer Kombination der Varianten 1 und 2 möglich, die präzise Ausrichtung in Bezug auf sechs axiale Richtungen, die drei axiale Richtungen X, Y und Z und drei axiale Drehrichtungen θx, θy und θz umfassen, durchzuführen.
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Nach Abschluß der Justierung in Bezug auf die sechs Achsen wird, abgesehen von seinen Emissionsebenen, vorzugsweise eine nicht dargestellte lichtabschirmende Farbe um das Prisma 2 aufgetragen.
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[Ausführungsform 2]
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In 5 haben die in Ausführungsform 1 beschriebenen Halter 4A und 4B jeweils Halter 4A' und 4B', die mittels eines Klebstoffs darauf gestapelt sind (oder indem ein Klebstoff um die Halter herum aufgetragen wird), so daß die keilförmigen Spitzenoberflächen 6 und 6' der gestapelten Halter 4 in die gleiche Richtung geneigt sind; nach Durchführen der Justierung in Bezug auf sechs Achsen in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben werden die zwei aufeinander gestapelten Halter 4 mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 verbunden und daran befestigt, indem ihre jeweiligen Klebstoffe 7 und 7' durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet werden, und ebenso werden die jeweils aus zwei Stücken bestehenden Halter 4 aneinander geklebt, um das Prisma 2 und die Halter 4 miteinander zu verbinden und aneinander zu befestigen. Andere Merkmale und Abläufe sind die gleichen wie in der Ausführungsform 1.
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[Ausführungsform 3]
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In 6 haben die in Ausführungsform 1 beschriebenen Halter 4A und 4B jeweils Halter 4A' und 4B', die mittels eines Klebstoffs darauf gestapelt sind (oder indem ein Klebstoff um die Halter herum aufgetragen wird), so daß die keilförmigen Spitzenoberflächen 6 und 6' der gestapelten Halter 4 derart geneigt sind, daß sie einander zugewandt sind; nach Durchführen der Justierung in Bezug auf sechs Achsen in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben werden die zwei aufeinander gestapelten Halter 4 mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 verbunden und daran befestigt, indem ihre jeweiligen Klebstoffe 7 und 7' durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet werden, und ebenso werden die jeweils aus zwei Stücken bestehenden Halter 4 aneinander geklebt, um das Prisma 2 und die Halter 4 miteinander zu verbinden und aneinander zu befestigen. Andere Merkmale und Abläufe sind die gleichen wie in der Ausführungsform 1.
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[Ausführungsform 4]
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In 7 werden die Halter 4 durch jeweiliges Integrieren der in Ausführungsform 1 beschriebenen Halter 4A und 4B mit den weiter oben beschriebenen Haltern 4A' und 4B' ausgebildet, so daß die keilförmigen Spitzenoberflächen 6 und 6' in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind; nach Durchführen der Justierung in Bezug auf sechs Achsen in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben werden die Halter 4 mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 verbunden und daran befestigt, indem ihre jeweiligen Klebstoffe 7 und 7' durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet werden, und ebenso werden das Prisma 2 und die Halter 4 miteinander verbunden und aneinander befestigt. Andere Merkmale und Ablaufe sind die gleichen wie in der Ausführungsform 1.
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[Ausführungsform 5]
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In 8 sind die Spitzen der in der Ausführungsform 1 beschriebenen Halter 4A und 4B jeweils anstelle einer keilförmigen Oberfläche mit einer halbkreisförmigen Oberfläche ausgebildet; nach Durchführen der Justierung in Bezug auf sechs Achsen in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben werden die Halter 4 mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 verbunden und daran befestigt, indem ihre jeweiligen Klebstoffe 7 und 7' durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet werden, und ebenso werden das Prisma 2 und die Halter 4 miteinander verbunden und aneinander befestigt. Andere Merkmale und Abläufe sind die gleichen wie in der Ausführungsform 1.
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[Ausführungsform 6]
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In 9 hat ein Halter 4, der aus zwei Plattenstücken besteht, die an Seitenflächen des weiter oben beschriebenen Prismas 2 geklebt sind und aus transparentem Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, der den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Prismas 2 annähert, keilförmige Spitzen in Kontakt mit einer lichtempfangsebenenseitigen Einheitenoberfläche 5 der weiter oben beschriebenen Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3; eine Zylinderstange 10 aus einem transparenten Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Prismas 2 annähert, wird in einer dreieckigen Lücke angeordnet, die durch die Festkörper-Bildaufnahmeelement-Einheitenoberfläche 5 und die keilförmigen Spitzenoberflächen 6 des Halters 4, die derart geneigt sind, daß sie nach außen gewandt sind, gebildet, so daß die Stange in Kontakt mit den Oberflächen ist. Nach dem Auftragen eines Klebstoffs 7 und dem Durchführen der Justierung in Bezug auf sechs Achsen in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben wird der Halter 4 mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 verbunden und daran befestigt, indem der Klebstoff 7 durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird, und ebenso werden das Prisma 2 und der Halter 4 miteinander verbunden und aneinander befestigt. Andere Merkmale und Abläufe sind die gleichen wie in der Ausführungsform 1.
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Während der in den obigen Ausführungsformen beschriebene Klebstoff ein ultravioletthärtender Klebstoff ist, kann auch ein lichthärtender Klebstoff verwendet werden, der fähig ist, zu kleben und zu befestigen, wenn er mit sichtbarem Licht von einer Metallhalogenidlampe oder ähnlichem, was als eine Lichtquelle für die Verwendung in einem Klebearbeitsgang mit der 6-Achsen-Justiervorrichtung verwendet werden kann, ausgehärtet wird.
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Ferner wird erwartet, daß durch Einbinden von lichtdurchlässigen sphärischen Füllstoffen in den Klebstoff wesentliche mechanische Eigenschaften, wie etwa die Härte, verbessert werden und die Polymerisationsschrumpfung verringert wird, was einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten ergibt.
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Während eine Stange 10 und ein Halter 4 in den obigen Ausführungsformen aus Glas hergestellt sind, können sie auch aus einem Keramikmaterial oder einem Metallmaterial, wie etwa Titan, hergestellt werden, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Prismas 2 angenähert ist. In einem derartigen Fall kann der Klebstoff ein wärmehärtender Klebstoff sein, der durch eine Warmluftquelle oder eine Herzspule ausgehärtet wird, um den Halter 4 und eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit 3 miteinander zu verbinden und aneinander zu befestigen, und das Prisma 2 und der Halter 4 werden in einer ähnlichen Weise miteinander verbunden und aneinander befestigt.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können die folgenden Ergebnisse erzielt werden.
- 1. Selbst wenn die Menge an aufgetragenem wärmehärtenden oder lichthärtendem Klebstoff ungleichmäßig ist oder die Wärmeverteilung oder die Lichtbestrahlung ungleichmäßig ist, so daß die Härtungsschrumpfung des Klebstoffs ungleichmäßig wird, sind die weiter oben beschriebenen keilförmigen Spitzen eines ebenen Halters gemäß der Erfindung in Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung in Kontakt mit einer lichtempfangsebenenseitigen Oberfläche einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit, und daher wird, selbst wenn die Härtungsschrumpfung des Klebstoffs auftritt, keine Auswirkung erwartet, d. h. die Positionsabweichung des Festkörper-Bildaufnahmeelements kann verhindert werden. Auf diese Weise können die Verbindung und Befestigung mit hoher Präzision durchgeführt werden, wodurch ermöglicht wird, eine Erhöhung der Anzahl von Bildpunkten und die Verringerung der Größe des Festkörper-Bildaufnahmeelements zu bewältigen.
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Da der ebene Halter in Kontakt mit der lichtempfangsebenenseitigen Oberfläche der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit ist, wird außerdem durch die Schrumpfung des Klebstoffs aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur während des Betriebs keine Auswirkung bewirkt, und daher kann sich die Position der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit nicht ändern.
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Auf diese Weise ist es möglich, hochauflösende Bilder zur Verfügung zu stellen.
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Da der ebene Halter in Kontakt mit der lichtempfangsebenenseitigen Oberfläche der Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit ist, läuft der Klebstoff während eines Klebstoffauftrag-Arbeitsschritts nicht auf die lichtempfangsebenenseitige Oberfläche des Festkörper-Bildaufnahmeelements über. Auf diese Weise ist es möglich, die Verunreinigung eines optischen Systems oder die unregelmäßige Reflexion, etc. eines optischen Bilds aufgrund des Klebstoffs zu verhindern.
- 2. Neben der Erzielung der Ergebnisse des vorangehenden Anspruchs sind gemäß der Erfindung in Anspruch 2 der vorliegenden Anmeldung mehrere gestapelte ebene Halter mit der gleichen Form derart auf Seitenflächen eines Prismas geklebt, daß ihre jeweiligen keilförmigen Spitzen in Kontakt mit der weiter oben beschriebenen lichtempfangsebenenseitigen Oberfläche einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit sind, und die Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit wird mit den mehreren ebenen Haltern verbunden und daran befestigt, indem ein Klebstoff in dreieckigen Lücken aufgetragen wird, welche durch die Festkörper-Bildaufnahmeelement-Einheitenoberfläche und die keilförmigen Spitzenoberflächen der ebenen Halter gebildet werden. Auf diese Weise wird eine Klebefläche zweifach oder mehr vergrößert, um die Klebstoffestigkeit zu verbessern, wodurch es möglich ist, selbst eine Kombination aus einem äußerst kleinen Prisma und einer kompakten Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit fest zu kleben und aneinander zu befestigen.
- 3. Neben der Erzielung der Ergebnisse der vorangehenden Ansprüche wird gemäß der Erfindung in Anspruch 3 der vorliegenden Anmeldung eine Stange in jede der weiter oben beschriebenen dreieckigen Lücken eingeführt, so daß der Klebstoff in einer verringerten Menge aufgetragen und verteilt wird, und eine Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit wird mit dem weiter oben beschriebenen ebenen Halter verbunden und befestigt, indem die Stangen in die dreieckigen Lücken eingeführt werden, welche durch die weiter oben beschriebene Festkörper-Bildaufnahmeelement-Einheitenoberfläche und die weiter oben beschriebenen keilförmigen Spitzenoberflächen der ebenen Halter gebildet werden, so daß die Stangen in Kontakt mit den Oberflächen sind. Auf diese Weise wird, selbst wenn die Wärmeschrumpfung des Klebstoffs auftritt, keine Auswirkung erwartet.
- 4. Gemäß der Erfindung in Anspruch 4 der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, als die weiter oben beschriebene Stange jedes transparente Glas-, Keramik- oder Metallmaterial zu verwenden, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der einem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Prismas angenähert ist, und daher ist es möglich, ein Material auszuwählen, das abhängig von den Klebeansätzen für das Befestigen und Kleben des weiter oben beschriebenen ebenen Halters an das Prisma durch eine 6-Achsen-Justiervorrichtung für ein Festkörper-Bildaufnahmeelement verwendet werden soll.
- 5. Selbst wenn die Menge an aufgetragenem wärmehärtenden oder lichthärtendem Klebstoff ungleichmäßig ist oder die Wärmeverteilung oder die Lichtbestrahlung ungleichmäßig ist, so daß die Härtungsschrumpfung des Klebstoffs ungleichmäßig wird, ist die weiter oben beschriebene Spitze eines ebenen Halters mit einem halbkreisförmigen Querschnitt gemäß der Erfindung in Anspruch 5 der vorliegenden Anmeldung, ähnlich der Wirkung von Anspruch 1, in Kontakt mit einer lichtempfangsebenenseitigen Oberfläche einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit, und daher wird, selbst wenn die Härtungsschrumpfung des Klebstoffs auftritt, keine Auswirkung erwartet, d. h. die Positionsabweichung des Festkörper-Bildaufnahmeelements kann verhindert werden. Auf diese Weise können die Verbindung und Befestigung mit hoher Präzision durchgeführt werden, wodurch ermöglicht wird, eine Erhöhung der Anzahl von Bildpunkten und die Verringerung der Größe des Festkörper-Bildaufnahmeelements zu bewältigen.
- 6. Gemäß der Erfindung in Anspruch 6 der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, als den weiter oben beschriebenen ebenen Halter jedes transparente Glas-, Keramik- oder Metallmaterial zu verwenden, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der einem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Prismas angenähert ist, und daher ist es möglich, ein Material auszuwählen, das abhängig von den Klebeansätzen für das Befestigen und Kleben des weiter oben beschriebenen ebenen Halters an das Prisma durch eine 6-Achsen-Justiervorrichtung für ein Festkörper-Bildaufnahmeelement verwendet werden soll.
- 7. Gemäß der Erfindung in Anspruch 7 der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, als den ebenen Halter und die Stange ein transparentes Glasmaterial zu verwenden, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der einem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Prismas angenähert ist, und es ist möglich, den ebenen Halter mit einem Prisma ebenso wie mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit zu verbinden und daran zu befestigen, indem der weiter oben beschriebene lichthärtende Klebstoff aufgetragen wird und er durch Bestrahlung mit Licht ausgehärtet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Ergebnisse der Verringerung der Anzahl an Arbeitsstunden für die Herstellung und der Verbesserung des Arbeitswirkungsgrads zu erzielen.
- 8. Gemäß der Erfindung in Anspruch 8 der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, einen Ansatz zu verwenden, in dem ein Keramik- oder Metallmaterial als der weiter oben beschriebene ebene Halter und die Stange verwendet wird, und der ebene Halter mit einem Prisma ebenso wie mit einer Festkörper-Bildaufnahmeelementeinheit verbunden und daran befestigt wird, indem ein wärmehärtender Klebstoff aufgetragen wird und der wärmehärtende Klebstoff mit einer Wärmequelle ausgehärtet wird. Auf diese Weise ist es möglich, durch die weiter oben beschriebene 6-Achsen-Justiervorrichtung eine einfache Anpassung für einen Befestigungs- und Klebeansatz zu machen.
- 9. Gemäß der Erfindung in Anspruch 9 der vorliegenden Anmeldung wird erwartet, daß durch Einbinden von lichtdurchlässigen sphärischen Füllstoffen in den weiter oben beschriebenen Klebstoff wesentliche mechanische Eigenschaften, wie etwa die Härte, verbessert werden und die Polymerisationsschrumpfung verringert wird, was einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten ergibt.
