JP2000184387A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各色の画像間での画素ずれが少なく、再現性
高く画像を撮像する固体撮像装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 撮像光学系を通じて得られる光を色分解
プリズムで複数の色の光に分解し、各色の光を対応する
固体撮像素子で受けて撮像する固体撮像装置において、
前記色分解プリズム及び固体撮像素子からなる撮像ブロ
ックが該撮像ブロックの平板を介して前記撮像光学系を
収容する本体に取り付けられており、前記平板は、前記
撮像ブロック内における他の構成要素との接続部分から
なる撮像ブロック固定領域と、前記本体との接続部分か
らなる前記撮像ブロック固定領域とは異なる本体固定領
域とを有し、前記撮像ブロック固定領域と前記本体固定
領域の境界付近における平板面に垂直な方向に対する曲
げ強度が他の部分より弱い構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いてカラー撮像する固体撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置としては、例えばフィルム
上の画像を固体撮像素子で取り込みデジタルデータに変
換するフィルムスキャナーや物体を固体撮像素子で取り
込みデジタルデータに変換するテレビカメラがある。こ
れらの固体撮像装置において、撮像画像にピントずれを
生じさせないようにするためには、固体撮像素子の光学
系に対する位置合わせが重要となる。すなわち、撮像光
学系による画像の結像位置に固体撮像素子が正確に配置
される必要がある。

【０００３】また、カラー撮像する固体撮像装置におい
ては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対
応する３個の固体撮像素子を設ける構成が一般的である
が、各色の画像間で画素ずれ（各固体撮像素子間の光軸
直角方向に対する位置ずれの差又は各色の光路のずれが
原因で生じる）が生じないように各構成要素が適切な位
置に配置される必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カラー撮像する固体撮
像装置は、一般的には、撮像光学系を収容する本体に対
して、撮像光学系からの撮像光を色分解するプリズムと
各色に対応する固体撮像素子とからなる撮像ブロックが
取り付けられて構成されている。このような構成の固体
撮像装置においては、各構成要素が適切な位置に配置さ
れるように本体に撮像ブロックを取り付けることが困難
な場合がある。

【０００５】例えば、いずれかの接続面の平面度が低い
場合は、接続面が歪んだ状態で固定されることになる。
構成要素によっては、その位置が取り付け面の平面度に
左右されるものがある。よって、接続面が歪んだ状態で
は、全ての構成要素を適切な位置に配置することが困難
となる。

【０００６】その他、各構成要素の適切な位置からのず
れが大きくなる原因として、本体と撮像ブロックの接続
部において応力が生じ、時間の経過とともに接続部の変
形が進行することが挙げられる。従って、各構成要素が
適切な位置に配置されるためには、本体と撮像ブロック
の接続部において応力が生じない状態が維持されること
が望ましい。

【０００７】しかしながら、本体と撮像ブロックは別々
に構成されているため、応力の全くかからない状態で接
続することは困難である。例えば、上記のような接続面
が歪んだ状態においては、応力が生じている。よって、
たとえ取り付け時に各構成要素を適切位置に配置できた
としても、取り付け時に生じた応力により、時間の経過
とともに接続部が変形し、各構成要素の適切位置からの
ずれが生じてしまう。

【０００８】また、応力のかからない状態で接続できた
としても、長期間応力の発生しない状態を維持すること
は困難である。環境変化等の経時的な変化は、応力発生
の要因となる。

【０００９】本発明は、上記問題点を鑑みて、各構成要
素が適切位置に配置されるように撮像ブロックを本体に
対して接続することができるとともに時間が経過しても
適切な位置が維持されることにより、ピントずれ、画素
ずれの少ない画像を撮像する固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、撮像光学系を通じて得られる光を色分解
プリズムで複数の色の光に分解し、各色の光を対応する
固体撮像素子で受けて撮像する固体撮像装置において、
前記色分解プリズム及び固体撮像素子からなる撮像ブロ
ックが該撮像ブロックの平板を介して前記撮像光学系を
収容する本体に取り付けられており、前記平板は、前記
撮像ブロック内における他の構成要素との接続部分から
なる撮像ブロック固定領域と、前記本体との接続部分か
らなる前記撮像ブロック固定領域とは異なる本体固定領
域とを有し、前記撮像ブロック固定領域と前記本体固定
領域の境界付近における平板面に垂直な方向に対する曲
げ強度が他の部分より弱い構成とする。

【００１１】上記構成によると、前記平板において、本
体固定領域と撮像ブロック固定領域の境界付近の曲げ強
度が他の部分より弱いので、平板と本体の間で応力が生
じても、この応力は平板の境界付近を屈曲させるように
作用する。つまり、接続部で発生する応力、特に平板に
対して垂直方向の応力は、平板の境界付近で吸収され易
い構成となっている。よって、平板上の撮像ブロック固
定領域への応力による影響はほとんどない。また、本体
と平板の接続面の平面度が低い場合でも、境界部分の屈
曲を調節することにより、平板を応力のかからない状態
で固定できる。

【００１２】さらに、上記構成の固体撮像装置におい
て、前記平板の前記境界付近に溝が形成されている構成
とする。

【００１３】溝の部分は、他の部分より厚みが薄くなっ
ているので、平板面の垂直方向に対する曲げ強度が弱く
なる。上記構成においては、溝を形成するという簡単な
方法で曲げ強度が弱い部分を有する平板を構成すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態のフィル
ムスキャナーの光学系の構成を示す垂直断面図である。
フィルム配置面１に配置されたフィルム上の像は、第１
の撮像光学系２、走査ミラー３、第２の撮像光学系４を
介して色分解プリズム５に与えられる。色分解プリズム
５で、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｇ）の３色に分
解された光は、それぞれ対応するＣＣＤ（charge-coupl
ed device）ラインセンサ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂで受光さ
れ、ここで撮像される。

【００１５】本装置は、走査ミラー３による光の走査に
より、ラインセンサ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂで２次元画像の撮
像を可能とした瞳スキャン方式の固体撮像装置である。
１回の撮像動作でフィルム上の画像の内１水平ライン分
の画像の撮像がなされる。走査ミラー３は、撮像動作が
更新される毎に撮像される水平ラインが順次変化するよ
うに矢印３ａの方向に駆動され、光を垂直方向に走査す
る。尚、上記ラインセンサ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの代わりに
エリアセンサを設けて、２次元画像を撮像する方式の固
体撮像装置であってもよい。この場合は、光を走査する
ための走査ミラー３が不要となる。

【００１６】次に、プリズム５における色分解機構を説
明する。プリズム５は４つのプリズム５ａ、５ｂ、５
ｃ、５ｄが貼り合わされて形成されている。プリズム５
ｂは、Ｂの光のみを反射するダイクロイック面５２と反
射ミラー面５１を有する。プリズム５ｃは、Ｇの光のみ
を反射するダイクロイック面５３と、反射ミラー面５４
を有する。入射端面５５からプリズム５に入射される光
の内、Ｂの光はダイクロイック面５２と反射ミラー面５
１で反射され、出射端面５６から出射される。

【００１７】Ｇの光は、ダイクロイック面５３と反射ミ
ラー面５４で反射され、出射端面５７から出射される。
Ｒの光は、プリズム５内のいずれの面でも反射されるこ
となく出射端面５８から出射される。各ラインセンサ６
Ｒ、６Ｇ、６Ｂはそれぞれ出射端面５８、５７、５６に
対向して配置されており、各出射端面５８、５７、５６
から出射されるＲ、Ｇ、Ｂの光はそれぞれ対応するライ
ンセンサ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂに与えられる。

【００１８】本装置において、フィルム配置面１から第
２の撮像光学系４までの構成要素は本体内に構成されて
おり、プリズム５及びラインセンサ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは
撮像ブロック内に構成されている。図２に、本体の外観
図を示す。本体内の構成要素は、箱体７内に収容されて
いる。本装置は、本体と撮像ブロックがそれぞれ別個に
構成され、最終的に本体と撮像ブロックがネジにより締
結固定されて完成する。本体において、箱体７の突出部
７ａの端面が撮像ブロックとの接続面となる。本体で形
成される撮像光は、出射窓７ｂを介して撮像ブロックに
与えられる。

【００１９】撮像ブロックの側面図を図３に、背面図を
図４に、分解図を図５に示す。撮像ブロックは、図１に
示したプリズム５、ラインセンサ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ及び
これらを固定する固定部材からなる。図４は、図３の右
側の面を背面としてこの面から撮像ブロックを見た図で
ある。撮像ブロックはプリズムベース１０を介して本体
に接続される。すなわち、プリズムベースの２つのネジ
孔１０ｃ（図４参照）が本体の突出部の２つのネジ穴７
ｃと対応するように形成されており、これらのネジ孔に
差し込まれるネジにより本体と撮像ブロックが締結固定
される。図６にプリズムベース１０の詳細図を示す。プ
リズムベース１０には、本体からの撮像光を撮像ブロッ
クに導くための入射窓１０ｅが形成されている。

【００２０】以下、主として図５を参照して、撮像ブロ
ックの詳細な構成を組み立て順に説明する。尚、組み立
て順は以下説明するものに限定されない。ラインセンサ
６Ｒを固定するセンサ固定板１３Ｒは、センサ調整板９
Ｒの長手方向の両端に形成されている折込部９ａ内に挿
入され弾性的に固定される。センサ固定板１３Ｒのセン
サ調整板９Ｒに対するセンサ調整板９Ｒ面内での２次元
位置は、挿入固定後、センサ調整板９Ｒの両端に形成さ
れている位置調整穴９ｂを介して調整可能である。

【００２１】ラインセンサ６Ｒは、センサ調整板９Ｒに
挿入されたセンサ固定板１３Ｒに対して固定される。具
体的には、ラインセンサ６Ｒ上の長手方向の２列のリー
ド６ａ（電気的接続部となる）をセンサ固定板１３Ｒに
形成されている長手方向の２本の長孔１３ａに通した状
態で接着されることにより固定される。尚、ラインセン
サ６Ｒにおいては、センサ固定板１３Ｒとの接着面に対
向する面がセンサ面となっている。

【００２２】上記のようにして、ラインセンサ６Ｒ、セ
ンサ固定板１３Ｒ、センサ調整板９Ｒよりなるセンサユ
ニット１４Ｒが形成される。尚、詳述しないが、他のセ
ンサユニット１４Ｇ、１４Ｂもセンサユニット１４Ｒと
同様に形成される。

【００２３】次に、プリズムベース１０に対して、入射
端面５５（図１参照）を接着面としてプリズム５が接着
される。プリズム５の接着位置はプリズムベース１０に
形成されている２つの突起部１０ｄにより規制される。
２つの側板８ａ、８ｂも、プリズムベース１０に対して
垂直に固定される。側板８ａは、プリズムベース１０の
２つのネジ穴１０ａに螺合されるネジにより固定され
る。側板８ｂは、プリズムベース１０の２つのネジ穴１
０ｂに螺合されるネジにより固定される（図６参照）。
２つの側板８ａ、８ｂにはプリズム５をプリズムベース
１０に弾性的に押さえつけるための板状のプリズム押さ
え１１が備えられ、プリズム５が側板８ａ、８ｂ内に収
容された状態でプリズム５はプリズム押さえ１１により
安定化される。

【００２４】各センサユニット１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ
は側板８ａ、８ｂに対して同様の方法で固定される。セ
ンサユニット１４Ｒの固定機構を代表して説明する。側
板８ａには、センサユニット１４Ｒを固定するための切
り欠き部８１ａが形成されている。側板８ｂには、セン
サユニット１４Ｒを固定するための切り欠き部８１ｂが
形成されている。これらの切り欠き部８１ａ、８１ｂに
センサ調整板９Ｒの両端の突出部９１ａ、９１ｂが嵌入
される（突出部９１ａは図示されていない）。尚、各切
り欠き部８１ａ、８１ｂにはくの字型で弾性を有する板
バネ１２も共に嵌入され、この板バネ１２の弾性力によ
りセンサユニット１４Ｒは側板８ａ、８ｂに固定され
る。センサユニット１４Ｒが固定された状態で、ライン
センサ６Ｒのセンサ面とプリズム５の出射面５８は対向
する。

【００２５】以上のようにして、撮像ブロックは形成さ
れる。そして、先述のように、撮像ブロックは本体に取
り付けられる。このとき、ラインセンサ６Ｒが光軸方向
に対して予め決められている位置に配置されるようにす
る。光軸と直角方向の位置に関しても適切な位置となる
ように、撮像ブロック取り付け後に位置調整穴９ｂを介
して位置調整がなされる。他のラインセンサ６Ｇ、６Ｂ
に関しても位置調整穴を介して光軸と直角方向の位置調
整がなされる。

【００２６】本実施形態のプリズムベース１０は、本体
へ固定される領域となる本体固定領域２０ａ、２０ｂ
と、プリズムベース１０を除いた撮像ブロックが固定さ
れる領域となる撮像ブロック固定領域２１とを有する
（図６参照）。本体固定領域２０ａ、２０ｂはネジ孔１
０ｃを含み、撮像ブロック固定領域２１はネジ孔１０
ａ、１０ｂ及び入射窓１０ｅを含む。本体固定領域２０
ａ、２０ｂと撮像ブロック固定領域２１の境界ライン上
には、溝１０ｆ、１０ｇが形成されている。

【００２７】図７にプリズムベース１０の長手方向の垂
直断面図を示す。溝１０ｆ、１０ｇは、プリズムベース
１０の長手方向に対して垂直方向に形成されている。溝
１０ｆ、１０ｇは、断面矩形状のものとしたが、この形
状に限定されることはなく、例えば断面Ｖ字形状のもの
であってもよい。または、本体固定領域２０ａ、２０ｂ
と撮像ブロック固定領域２１の境界付近の曲げ強度が弱
い構成のプリズムベースであればよいので、境界付近に
溝を形成する代わりに、例えば境界付近を他の部分より
曲げ強度の弱い材質で構成したものでもよい。

【００２８】これらの溝１０ｆ、１０ｇにより、本体固
定領域２０ａ、２０ｂと撮像ブロック固定領域２１の境
界部分でのプリズムベース１０の直角方向に対する曲げ
強度が他の部分より弱くなっている。よって、本体又は
プリズムベース１０の接続面の平面度が悪くても、取り
付け時にプリズムベース１０を溝１０ｆ、１０ｇ部分で
屈曲させることで、撮像ブロックが適切な状態で配置さ
れる。本体の突出部７ａの接続面の平面度が悪い場合の
本体と撮像ブロックの接続部分を含む垂直断面図を図８
に示す。

【００２９】図８に示すように、本体の突出部７ａの接
続面７０の平面度が悪くても、プリズムベース１０が溝
１０ｆ、１０ｇ部分で屈曲されることにより、平面度の
接続部分に与える影響が緩和される。つまり、プリズム
ベース１０が反った状態（撮像ブロック固定領域２１に
応力が残った状態）で固定されるという事態は起こりに
くい。従って、取り付け時に各構成要素が適切な位置に
配置されるとともに、接続部において、応力による経時
的な変化が発生しにくい。

【００３０】また、接続部において、時間が経過し残留
応力を緩和する力が働いたとしても、この力はプリズム
ベース１０の溝１０ｆ、１０ｇ部分の屈曲を変化させる
ように作用する。以上のように、プリズムベース１０に
おいて溝１０ｆ、１０ｇが形成されていることにより、
取り付け時においても、経時的にも、プリズムベース１
０の撮像ブロック固定領域２１における形状の変化は生
じにくい。

【００３１】プリズムベース１０において、溝１０ｆ、
１０ｇ又はその他曲げ強度の弱い部分が形成されていな
い場合、応力が発生すると、これは例えばプリズムベー
ス１０を反らせるように作用する。特に、中心領域であ
る撮像ブロック固定領域２１での形状の変化は大きくな
る。この場合、撮像ブロックの適切な位置関係がずれて
しまうことになる。プリズムベース１０に直接接着され
ているプリズム５の位置ずれは確実に生じ、このことが
要因となって画素ずれが生じる。

【００３２】図９を用いて、プリズム５のずれによる画
素ずれの発生の機構を説明する。プリズムベース１０が
歪んでいない状態のプリズム５及び各色の光路を実線
で、プリズムベース１０が歪んだ（反った）状態のプリ
ズム５及び各色の光路を点線で重ね合わせて示す。

【００３３】プリズムベース１０が反ると、プリズム５
は、プリズムベース１０の平面に垂直な方向にずれる。
このずれは、Ｒの光路に関しては光路進行方向のずれと
なるので、Ｒの光のラインセンサ６Ｒでの入射位置に変
化は生じない。しかし、Ｇ、Ｂの光路に関しては、プリ
ズム５のずれによりプリズム５内での反射位置が変化
し、ラインセンサ６Ｇ、６ＢでのＧ、Ｂの光の入射位置
にΔＧ、ΔＢのずれが生じることになる。このように、
プリズムベース１０が反ると、各ラインセンサ６Ｒ、６
Ｇ、６Ｂでの光の入射位置のずれ量に差が生じるので、
画素ずれが生じることになる。

【００３４】本実施形態では、プリズムベース１０（特
に撮像ブロック固定領域２１）における歪みが生じにく
い構成となっているので、図９に示すような画素ずれは
生じにくい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載の固体撮像装置による
と、本体と平板の接続面の平面度の悪さの接続部分に与
える影響は平板の境界付近を屈曲させることで低減され
る。また、本体と平板の接続部分に応力が生じても、こ
の応力は平板の境界付近を屈曲させるように作用する。
よって、平板の撮像ブロック固定領域が変形される可能
性は少なく、撮像ブロックの取り付け時の高い位置精度
が確保されるとともに、経時変化により生じる各構成要
素の最適な位置からのずれ量も大幅に低減される。よっ
て、撮像画像における画素ずれやピントずれが大幅に低
減される。また、位置修正を行うことなく、長期間にわ
たって画素ずれやピントずれが少ない再現性の高い画像
を撮像することが可能となる。

【００３６】請求項２に記載の固体撮像装置によると、
平板の境界部分に溝を形成するだけのコストのかからな
い方法で上記効果が得られる構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態のフィルムスキャナーの光
学系の構成を示す断面図。

【図２】 本フィルムスキャナーの本体の外観図。

【図３】 本フィルムスキャナーの撮像ブロックの側面
図。

【図４】 本フィルムスキャナーの撮像ブロックの背面
図。

【図５】 本フィルムスキャナーの撮像ブロックの分解
図。

【図６】 本フィルムスキャナーの撮像ブロックのプリ
ズムベースの外観図。

【図７】 本フィルムスキャナーの撮像ブロックのプリ
ズムベースの断面図。

【図８】 本フィルムスキャナーの本体と撮像ブロック
の接続部分の断面図。

【図９】 プリズムが適切な位置にある場合とずれた場
合の各色の光路の違いを示す断面図。

【符号の説明】

１ フィルム配置面 ２ 第１の撮像光学系 ３ 走査ミラー ４ 第２の撮像光学系 ５ プリズム ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ ＣＣＤラインセンサ ７ 本体の箱体 ７ｃ ネジ穴 ８ａ、８ｂ 側板 １０ プリズムベース １０ｃ ネジ孔 １０ｆ、１０ｇ 溝 １１ プリズム押さえ １２ 板バネ １４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ センサユニット ２０ａ、２０ｂ 本体固定領域 ２１ 撮像ブロック固定領域 ７０ 本体接着面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光学系を通じて得られる光を色分解
   プリズムで複数の色の光に分解し、各色の光を対応する
   固体撮像素子で受けて撮像する固体撮像装置において、 前記色分解プリズム及び固体撮像素子からなる撮像ブロ
   ックが該撮像ブロックの平板を介して前記撮像光学系を
   収容する本体に取り付けられており、 前記平板は、前記撮像ブロック内における他の構成要素
   との接続部分からなる撮像ブロック固定領域と、前記本
   体との接続部分からなる前記撮像ブロック固定領域とは
   異なる本体固定領域とを有し、前記撮像ブロック固定領
   域と前記本体固定領域の境界付近における平板面に垂直
   な方向に対する曲げ強度が他の部分より弱いことを特徴
   とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記平板の前記境界付近に溝が形成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装
   置。