JP2000350105A - 撮像用ｃｃｄの固定方法およびｃｃｄカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置合わせが容易で位置ずれが生じにくい方
法で撮像用ＣＣＤを固定する。 【解決手段】 ＣＣＤ１９を段部１７ｃ、１８ｃと押え
金具２０との間に挟んだ状態で固定し、端子１９ｃを基
板２１にハンダ付けする。留め金具１７、１８を把持
し、その貫通孔１７ｅ、１８ｅをプリズムブロック１２
の外面Ｐ１に設けた支持ピン１５に貫通させた状態で粗
い位置調整を行う。ガラス板１６の下面と嵌合孔１６ａ
の内周面に光硬化性の接着剤を塗布し、嵌合孔１６ａに
支持ピン１５を通してガラス板１６の下面と留め金具１
７、１８の上面とを接合させる。位置の微調整を行った
後ガラス板１６を通して硬化用の光を照射する。硬化時
に接着剤の収縮の偏りにより生じる力は、ガラス板１６
が留め金具１７、１８の上面を移動することで消滅す
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、筐体に撮像用ＣＣ
Ｄを固定する撮像用ＣＣＤの固定方法およびその固定方
法を用いて構成されたＣＣＤカメラに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】分光器（プリズム）が
収納された筐体（プリズムケース）の所定位置に撮像用
ＣＣＤを固定する方法として、特開平９−７４５２３号
公報に開示された方法がある。この方法は、図４に示す
ように、まずプリズムケース１の表面に支持ピン２を垂
直に固定する。そして、基板３の板面の所定位置に前記
支持ピン２よりも大きい内径をもつスルーホールＨを形
成し、その基板３に撮像用ＣＣＤ４を取り付ける。次い
で、基板３のスルーホールＨに支持ピン２を相対的に挿
入し、プリズムからの出射光と撮像用ＣＣＤ４の受光部
４ａ（ＣＣＤ素子が配列されている部分）との位置合わ
せを行った後、この位置合わせ状態を保持してスルーホ
ールＨにハンダ５を流し込んで固定する。

【０００３】この方法によれば、支持ピン２がスルーホ
ールＨの中央部に保持されている条件の下で、ハンダが
球形に近い状態で固まる際の収縮率が各方向でほぼ均等
になり、支持ピン２に対する基板３の固定位置のずれが
小さくなる。その結果、撮像用ＣＣＤ４の位置ずれをほ
ぼ７μｍ以内に抑えることができる。

【０００４】しかし、この固定方法を用いてさらに固定
位置の精度を高めることは、以下の理由により難しかっ
た。すなわち、撮像用ＣＣＤ４のセラミックパッケージ
４ｂにおいて受光部４ａが形成される位置は製造上のば
らつきがあり、撮像用ＣＣＤ４のセラミックパッケージ
４ｂを基板３の所定位置に取り付けた場合であっても、
基板３（すなわちスルーホールＨ）に対する受光部４ａ
の位置がばらついてしまう。そこで、基板３のスルーホ
ールＨに支持ピン２を挿入した上でプリズムからの出射
光と撮像用ＣＣＤ４の受光部４ａとの位置合わせを行う
と、支持ピン２がスルーホールＨの中央部からずれた位
置に保持される場合がある。

【０００５】この状態で、スルーホールＨにハンダ５を
流し込むと、図５に矢印で示すように、支持ピン２とス
ルーホールＨとの隙間が大きいＡ部が隙間が小さいＢ部
よりも大きく収縮するので、このハンダ５の収縮力の差
によって支持ピン２にはスルーホールＨの中央部へ向か
う力Ｆ（図５において左向きの力Ｆ）が作用する。その
結果、ハンダ５が固まった後の支持ピン２に対する基板
３の固定位置が、スルーホールＨにハンダ５を流し込む
前に保持した位置からずれてしまい、高精度な固定が難
しかった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、位置合わせが容易であるとともに位置
ずれが生じにくい撮像用ＣＣＤの固定方法およびその固
定方法を用いて構成したＣＣＤカメラを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した撮像用ＣＣＤの固定方法は、入
射光を受けるように筐体に撮像用ＣＣＤを固定する撮像
用ＣＣＤの固定方法において、前記撮像用ＣＣＤが取り
付けられたＣＣＤ取付ベースを、前記筐体に対して、前
記撮像用ＣＣＤと前記入射光とが所定の位置関係となる
状態に保持する保持工程と、連接部材に設けられた嵌合
孔に前記筐体に設けられた支持ピンを挿通した状態で、
前記連接部材と前記ＣＣＤ取付ベースとの各対向面同士
を接着するとともに前記嵌合孔の内周面と前記支持ピン
の外周面とを接着する接着工程とを備えたことを特徴と
する。

【０００８】この固定方法によれば、保持工程において
ＣＣＤ取付ベースの位置調整をすることで撮像用ＣＣＤ
と入射光との位置合わせを行うので、保持工程の前に行
われる取付工程において撮像用ＣＣＤの取り付けに精度
を必要とせず、また撮像用ＣＣＤの本体（パッケージ）
におけるＣＣＤ画素の形成位置のばらつきに起因するず
れも保持工程において修正される。

【０００９】また、接着工程において、撮像用ＣＣＤが
取り付けられたＣＣＤ取付ベースと筐体に設けられた支
持ピンとは、直接接着されるのではなく、連接部材とＣ
ＣＤ取付ベースとの各対向面同士の接着および連接部材
の嵌合孔の内周面と筐体の支持ピンの外周面との接着に
より連接部材を介した状態で間接的に接着固定される。
そのため、例えば支持ピンと嵌合孔との間において接着
剤などの収縮力に偏りが発生しても、その収縮力の偏り
により発生する力によって連接部材が移動しその力を消
失させるので、接着に際しＣＣＤ取付ベースと支持ピン
との間には力がほとんど作用せず、接着が完了するまで
の間ＣＣＤ取付ベースと支持ピンとを保持工程で定めた
位置関係に精度良く保持することができる。

【００１０】また、請求項２に記載したＣＣＤカメラ
は、撮像用ＣＣＤが取り付けられたＣＣＤ取付ベース
と、入射光を分光する分光器が収納されるとともに前記
ＣＣＤ取付ベースを支持するための支持ピンが設けられ
た分光器筐体と、前記撮像用ＣＣＤと前記分光器からの
光とが所定の位置関係となる状態で前記分光器筐体に前
記ＣＣＤ取付ベースを固定するための連接部材とを備
え、前記連接部材に設けられた嵌合孔に前記分光器筐体
に設けられた支持ピンを挿通した状態で、前記連接部材
と前記ＣＣＤ取付ベースとの各対向面同士が接着される
とともに前記嵌合孔の内周面と前記支持ピンの外周面と
が接着される構成を有する。

【００１１】このＣＣＤカメラによれば、撮像用ＣＣＤ
はＣＣＤ取付ベースに取り付けられた上で、連接部材を
介して分光器筐体に設けられた支持ピンに固定されるの
で、上述したように接着剤が硬化する際に撮像用ＣＣＤ
と分光器からの光との位置関係がずれにくくなり、高精
度の画像を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を３板式カラーカメ
ラに適用した一実施形態について図１ないし図３を参照
しながら説明する。図２には、３板式カラーカメラの概
略的な構成が示されている。この図２において、３板式
カラーカメラ１１（本発明でいうＣＣＤカメラに相当）
のプリズムブロック１２（本発明でいう分光器筐体に相
当）の内部には、３色分解プリズム１３（本発明でいう
分光器に相当）が収納されているとともに、図示しない
レンズマウントにより支持されたレンズ１４により集光
された光をこの３色分解プリズム１３に導くための光路
１２ａが形成されている。

【００１３】この３色分解プリズム１３は、光路１２ａ
を通過してきた入射光線Ｉをダイクロイック層によって
青色光線ＩB 、赤色光線ＩR 、緑色光線ＩG に分光して
互いに直交する向きに出射するようになっている。そし
て、これら分光された青色光線ＩB 、赤色光線ＩR 、緑
色光線ＩG （何れも入射光に相当）は、それぞれプリズ
ムブロック１２内に形成された互いに直交する向きの光
路１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを通過し、ほぼ直方体形状を
なすプリズムブロック１２の外面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から
外部に導き出される。ここで、各光線ＩB 、ＩR 、ＩG
の進行方向すなわち光路１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの方向
は、それぞれ外面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対してほぼ垂直に
なっている。

【００１４】外面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３には、それぞれ４本
ずつの支持ピン１５が光路１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの開
口部分を囲むようにして垂直に固定されている。これら
４本の支持ピン１５のうち２本の支持ピン１５には、無
色透明のガラス板１６（本発明でいう連接部材に相当）
を介した状態で間接的に留め金具１７（本発明でいうＣ
ＣＤ取付ベースに相当、図１も参照）が固定され、他の
２本の支持ピン１５には、他のガラス板１６を介した状
態で間接的に留め金具１８（本発明でいうＣＣＤ取付ベ
ースに相当、図１も参照）が固定されている。これら２
つの留め金具１７、１８には撮像用ＣＣＤ１９（以下、
ＣＣＤ１９と称す）が取り付けられている。

【００１５】図１には、外面Ｐ１におけるＣＣＤ１９の
取り付け部分の構造が示されている。この構造は、他の
外面Ｐ２、Ｐ３についても同様となっている。ここで、
図１（ａ）は外面Ｐ１に沿って見たＣＣＤ取り付け部の
縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す矢印Ｘ
方向から見たＣＣＤ取り付け部の下面図である。

【００１６】ＣＣＤ１９は、矩形をなすパッケージ１９
ａの一方の面（受光面）に、その長手方向に複数のＣＣ
Ｄ素子１９ｂを配列することにより構成されている。ま
た、パッケージ１９ａの他方の面（端子面）には、複数
の端子１９ｃが長手方向に２列に並んだ状態に設けられ
ている。このＣＣＤ素子１９ｂに光線ＩB が入射される
と、端子１９ｃから受光信号が出力されるようになって
いる。

【００１７】このＣＣＤ１９が取り付けられる一方の留
め金具１７には、ＣＣＤ１９が載せられる受部１７ａ
と、支持ピン１５に対しガラス板１６を介して間接的に
支持される支持板部１７ｂとが形成されている。

【００１８】受部１７ａには、ＣＣＤ１９の辺部を載せ
るための段部１７ｃと、矩形状の押え金具２０の辺部を
載せるための段部１７ｄとが平行に形成されている。ま
た、支持板部１７ｂには、２本の支持ピン１５、１５の
間隔と同じ間隔を有し支持ピン１５よりも十分に径大
（例えば支持ピン１５のピン径φ３ｍｍに対しφ７ｍ
ｍ）となる２つの貫通孔１７ｅ、１７ｅが形成されてい
る。さらに、支持板部１７ｂの上面（本発明でいう対向
面に相当）は平坦とされている。

【００１９】ＣＣＤ１９が取り付けられる他方の留め金
具１８も、留め金具１７と同様に受部１８ａと支持板部
１８ｂとから形成され、受部１８ａには段部１８ｃと段
部１８ｄとが形成され、支持板部１８ｂには２つの貫通
孔１８ｅ、１８ｅが形成されている。そして、ＣＣＤ１
９は、これら留め金具１７、１８にその段部１７ｃ、１
８ｃと押え金具２０との間に挟まれた状態で皿ネジ２２
により固定され、その端子１９ｃは、押え金具２０に設
けられた孔部（図示せず）を通して上方に延びて基板２
１にハンダ付けされている。

【００２０】ガラス板１６は、留め金具１７、１８の支
持板部１７ｂ、１８ｂとほぼ等しい形状を有している。
このガラス板１６には、２本の支持ピン１５、１５の間
隔と同じ間隔を有し支持ピン１５よりも僅かに大きな径
（例えばφ３．５ｍｍ）を有する２つの嵌合孔１６ａ、
１６ａが設けられている。ここで、ガラス板１６の下面
（本発明でいう対向面に相当）は平坦とされている。こ
のガラス板１６の下面と留め金具１７（または１８）の
支持板部１７ｂ（または１８ｂ）の上面（つまり対向面
同士）、ならびに嵌合孔１６ａの内周面と支持ピン１５
の外周面とは、それぞれ光硬化性の接着剤により接着さ
れている。

【００２１】次に、ＣＣＤ１９の固定方法について図３
を参照しながら説明する。まず、工程Ｓ１（本発明でい
う取付工程に相当）において、２つの留め金具１７、１
８の段部１７ｃ、１８ｃに受光面を下方に向けた状態で
ＣＣＤ１９の長手方向の両辺部を載せ、さらに段部１７
ｄ、１８ｄに押え金具２０の長手方向の両辺部を載せ
る。この状態で、押え金具２０を金具１７、１８に皿ネ
ジ２２で締め付けると、ＣＣＤ１９が留め金具１７、１
８と押え金具２０との間に挟まれた状態となって留め金
具１７、１８に固定される。

【００２２】工程Ｓ２では、押え金具２０の上面に基板
２１を重ねて置き、ＣＣＤ１９の端子面から突き出た複
数の端子１９ｃをそれぞれ基板２１に設けられた所定の
スルーホールに通してハンダ付けする。工程Ｓ３では、
プリズムブロック１２に３色分解プリズム１３を収納固
定し、それを所定の調整台に固定する。

【００２３】なお、以上は説明の便宜上、工程Ｓ１、Ｓ
２、およびＳ３をＣＣＤ１９の固定方法の一部として述
べたが、これら工程Ｓ１、Ｓ２と工程Ｓ３とはこの順序
で行う必要はない。例えば、工程Ｓ１、Ｓ２と工程Ｓ３
とはそれぞれ別々の場所で独立して行って、ＣＣＤ１９
が取り付けられた留め金具１７、１８とプリズムブロッ
ク１２とを部品として、以下の工程Ｓ４に供給するよう
にしても良い。

【００２４】続いて、工程Ｓ４（本発明でいう保持工程
に相当）において、ＣＣＤ１９が取り付けられた留め金
具１７、１８を把持治具（図示せず）によって把持し、
支持板部１７ｂ、１８ｂに設けられた貫通孔１７ｅ、１
８ｅを支持ピン１５、１５に貫通させた状態で粗い位置
調整を行う。この位置調整はＣＣＤ１９にテストパター
ンを映した状態で行われる。そして、ＣＣＤ１９からの
受光信号をテストパターンについての基準信号と比較す
ることにより３色分解プリズム１３からの青色光線ＩB
とＣＣＤ素子１９ｂとの位置ずれを検出し、その検出さ
れた位置ずれに基づいてモータを駆動し位置ずれを修正
する方向に把持治具を移動させる。

【００２５】この粗調整が完了すると、硬化用の光が遮
断された環境の下で、２枚のガラス板１６のそれぞれの
平坦面（対向面）および嵌合孔１６ａの内周面に光硬化
性の接着剤を塗布する（工程Ｓ５）。そして、工程Ｓ６
において、接着剤が塗布された面（下面）を下方（留め
金具１７、１８の向き）に向けて各嵌合孔１６ａを各支
持ピン１５に通し、ガラス板１６、１６と留め金具１
７、１８の支持板部１７ｂ、１８ｂの上面とを接合させ
る。この時、ガラス板１６、１６は接着剤の表面張力に
よって支持板部１７ｂ、１８ｂの上面に張り付く。

【００２６】この状態で、前記テストパターンを用いて
さらにＣＣＤ１９の位置の微調整を行う（工程Ｓ７、保
持工程に相当）。その後、工程Ｓ８（本発明でいう接着
工程に相当）において、ガラス板１６を通して接着剤に
硬化用の光を照射することにより接着剤を硬化させ、完
全に硬化した後留め金具１７、１８から把持治具を外す
（工程Ｓ９）。

【００２７】ＣＣＤ１９が取り付けられた留め金具１
７、１８を支持ピン１５に固定する場合、両者を直接接
着すると、接着剤が硬化する際に支持ピン１５の周囲に
おける接着剤の収縮の偏りによって支持ピン１５に作用
する力が発生し位置ずれが生じる場合がある。そこで、
本実施形態においては、両者を直接接着せず、ガラス板
１６を介して間接的に接着している。この接着方法によ
れば、接着剤が硬化する際に生じるガラス板１６と支持
ピン１５との間の力は、ガラス板１６がこの力の作用に
よって支持板部１７ｂ、１８ｂの上面を自由に移動する
ことによって消滅する。その結果、把持された留め金具
１７、１８には力はほとんど作用せず、留め金具１７、
１８は工程Ｓ７において微調整された位置を保持した状
態のまま支持ピン１５に対し固定される。

【００２８】この固定方法によれば、ＣＣＤの位置ずれ
は２μｍ以下（０．１〜０．２画素以下）に抑えられ、
従来の固定方法（図４参照）の位置ずれ７μｍ程度
（０．５画素程度）に比べほぼ１／３以下になる。

【００２９】また、温度変化によるガラス板１６の剥が
れを防止するために、留め金具１７、１８はガラス板１
６とほぼ同じ線膨脹係数を有する材料により構成するこ
とが好ましい。この材料としては、例えばＦｅとＮｉと
の鋳造合金であってカーボンを含有したものが用いられ
る。また、押え金具２０にも当該材料を用いることによ
り、ＣＣＤ１９のセラミック製のパッケージ１９ａと留
め金具１７、１８との間およびパッケージ１９ａと押え
金具２０との間における熱応力の発生も小さくなる。

【００３０】以上述べたように、本実施形態によれば、
プリズムブロック１２に固定された支持ピン１５に対
し、ＣＣＤ１９が取り付けられた留め金具１７、１８を
ガラス板１６を介して間接的に接着したので、接着剤の
硬化時において収縮の偏りによって発生する力による位
置ずれが生じにくくなり、歩留まりが格段に向上する。
そして、本実施形態の３板式カラーカメラ１１によれ
ば、より鮮明な画像を得ることができる。

【００３１】また、支持ピン１５とガラス板１６の嵌合
孔１６ａとの隙間を極力狭くすることでこの隙間に入り
込む接着剤の量を少なくしたので、硬化時に発生する力
が小さくなり位置ずれが一層小さくなる。さらに、光硬
化性を有する接着剤を用いたので、接着を開始するタイ
ミングを制御でき、接着剤を塗布した後における位置の
微調整を十分に行うことができる。

【００３２】一方、上記固定方法では、留め金具１７、
１８を把持する前の工程Ｓ１においてＣＣＤ１９を留め
金具１７、１８に取り付け、工程Ｓ２において端子１９
ｃを基板２１にハンダ付けするので、ＣＣＤ１９の取り
付け作業がし易いという利点がある。また、工程Ｓ１に
おいて発生したＣＣＤ１９の位置ずれ、あるいはＣＣＤ
１９のパッケージ１９ａにおけるＣＣＤ素子１９ｂの配
列位置のばらつきは、後の工程Ｓ４またはＳ７において
修正されるので、工程Ｓ１では高い取り付け精度を必要
とせず一層作業し易くなっている。

【００３３】この場合、留め金具１７、１８の支持板部
１７ｂ、１８ｂに設けられた貫通孔１７ｅ、１８ｅは、
支持ピン１５、１５よりも十分に径大とされているの
で、支持ピン１５に対する留め金具１７、１８の位置調
整可能範囲が広く、工程Ｓ１で大きな位置ずれが生じて
も修正可能となっている。こうした作業性の向上によ
り、熟練した作業者でなくても３板式カラーカメラ１１
の組み立て作業が可能となり、組み立て工数も低減する
ので、製造コストを下げることができる。

【００３４】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
形態に限定されるものではなく、以下のような拡張また
は変更が可能である。上述したＣＣＤ１９の固定方法
は、文字読取り装置、ファクシミリ、光学望遠鏡などの
ＣＣＤにも適用可能である。接着剤としては光硬化性の
ものが好ましいが、例えばエポキシ樹脂などの接着剤で
あっても良い。留め金具１７、１８の支持板部１７ｂ、
１８ｂには貫通孔１７ｅ、１８ｅを設けたが、支持ピン
１５を下方から上方に挿通させることが可能なものであ
ればその形状は円形には限られず、また貫通孔１７ｅ、
１８ｅに代えて切欠部を設けても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した通り本発明の撮像用ＣＣＤ
の固定方法によれば、撮像用ＣＣＤが取り付けられたＣ
ＣＤ取付ベースと筐体に設けられた支持ピンとを連接部
材を介した状態で間接的に接着固定するので、ＣＣＤ取
付ベースを保持工程で定めた位置関係のまま支持ピンに
固定できる。これにより、歩留まりが向上し、より少な
い作業工数でより精度の高い撮像用ＣＣＤの固定が可能
となる。また、この固定方法を用いた本発明のＣＣＤカ
メラによれば、入射光と撮像用ＣＣＤとの位置ずれが少
ないので、従来よりも鮮明な画像を撮像することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すＣＣＤ取り付け部の
構成図

【図２】３板式カラーカメラの概略的な構成図

【図３】ＣＣＤの取り付け固定方法を示す工程図

【図４】従来例による図１相当図

【図５】支持ピンと基板との接合部分を示す部分拡大平
面図

【符号の説明】

図面中、１１は３板式カラーカメラ（ＣＣＤカメラ）、
１２はプリズムブロック（分光器筐体）、１３は３色分
解プリズム（分光器）、１５は支持ピン、１６はガラス
板（連接部材）、１６ａは嵌合孔、１７、１８は留め金
具（ＣＣＤ取付ベース）、１９はＣＣＤ（撮像用ＣＣ
Ｄ）である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を受けるように筐体に撮像用ＣＣ
   Ｄを固定する撮像用ＣＣＤの固定方法において、 前記撮像用ＣＣＤが取り付けられたＣＣＤ取付ベース
   を、前記筐体に対して、前記撮像用ＣＣＤと前記入射光
   とが所定の位置関係となる状態に保持する保持工程と、 連接部材に設けられた嵌合孔に前記筐体に設けられた支
   持ピンを挿通した状態で、前記連接部材と前記ＣＣＤ取
   付ベースとの各対向面同士を接着するとともに前記嵌合
   孔の内周面と前記支持ピンの外周面とを接着する接着工
   程とを備えたことを特徴とする撮像用ＣＣＤの固定方
   法。
2. 【請求項２】 撮像用ＣＣＤが取り付けられたＣＣＤ取
   付ベースと、 入射光を分光する分光器が収納されるとともに前記ＣＣ
   Ｄ取付ベースを支持するための支持ピンが設けられた分
   光器筐体と、 前記撮像用ＣＣＤと前記分光器からの光とが所定の位置
   関係となる状態で前記分光器筐体に前記ＣＣＤ取付ベー
   スを固定するための連接部材とを備えて構成され、 前記連接部材に設けられた嵌合孔に前記分光器筐体に設
   けられた支持ピンを挿通した状態で、前記連接部材と前
   記ＣＣＤ取付ベースとの各対向面同士が接着されるとと
   もに前記嵌合孔の内周面と前記支持ピンの外周面とが接
   着されていることを特徴とするＣＣＤカメラ。