JP2003250072A

JP2003250072A - 撮像装置、信号処理装置および信号処理方法

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Publication number: JP2003250072A
Application number: JP2002371415A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ueda; 和彦上田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2016-05-21
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Abstract

(57)【要約】【課題】撮像装置を小型化、薄型化、軽量化し、さら
にその組み込みおよび取扱いを容易にすることができる
ようにする。【解決手段】基板１には、ホルダ２に設けられた結像
レンズ４により結像された光を光電変換し、画像信号を
出力するＣＣＤベアチップ１２が装着されている。ホル
ダ２には、結像レンズ４が設けられており、その外装
は、周辺光線を遮断する絞り効果を有し、外光を遮断す
るパッケージ２Ａとされている。また、パッケージ２Ａ
には、結像レンズ４に、被写体からの光を入射させるた
めの円形状の穴３が設けられている。以上のような基板
１にホルダ２が装着され、撮像装置が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置、信号処
理装置および信号処理方法に関し、特に、画像を取り込
む、例えばビデオカメラなどを小型化かつ軽量化し、低
価格で提供することができるようにする撮像装置、信号
処理装置および信号処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５４は、従来のビデオカメラの一例の
構成を示している。このビデオカメラは、レンズモジュ
ール１０１およびカメラ本体１１１で構成されている。
また、レンズモジュール１０１は、フォーカスレンズ１
０４を含む結像レンズ１０２、およびアイリス調整機構
１０３で構成され、カメラ本体１１１は、光学ＬＰＦ
（ローパスフィルタ）１１２、イメージセンサ１１３、
およびカメラ処理回路１１４で構成されている。

【０００３】結像レンズ１０２に入射された被写体から
の光は、アイリス調整機構１０３、および光学ＬＰＦ１
１２を介して、イメージセンサ１１３に出射され、これ
により、イメージセンサ１１３の受光面上には、被写体
の像が結像される。イメージセンサ１１３は、例えば電
荷結合素子（以下、適宜、ＣＣＤという）などでなり、
その受光面で受光された被写体の像としての光を光電変
換し、その結果得られる被写体に対応する画像信号を、
カメラ処理回路１１４に出力する。カメラ処理回路１１
４では、イメージセンサ１１３からの画像信号に対し、
所定の信号処理が施され、その後、例えばビデオテープ
などの記録媒体に記録されたり、あるいは、例えばモニ
タなどに出力されて表示されたり、さらにはまた、所定
の処理を施すためにコンピュータなどに供給される。

【０００４】なお、イメージセンサ１１３には、カメラ
処理回路１１４からドライブ信号が供給されるようにな
されており、イメージセンサ１１３は、このドライブ信
号にしたがって、画像信号の出力などの所定の処理を行
う。また、アイリス調整機構１０３は、イメージセンサ
１１３上に結像される像の明るさを調整したり、また、
結像レンズ１０２から出射された、結像に不要な周辺光
線を遮断するようになされている。さらに、フォーカス
レンズ１０４は、イメージセンサ１１３上に結像される
像のフォーカスを調整するようになされている。また、
光学ＬＰＦ１１２は、そこに入射される光の偏光面によ
って異なる屈折率を有する光学素子で、例えば光学異方
性のある結晶性の水晶などでなり、フォーカスレンズ１
０４からの光の空間周波数の高域成分を抑制し、これに
より、イメージセンサ１１３で生じる折り返し歪を低減
するようになされている。

【０００５】ところで、ビデオカメラを、例えばコンピ
ュータに画像を入力するためや、自動車の監視のためな
どに用いる場合、あるいは、いわゆるテレビ電話機や、
テレビ会議システムなどに適用する場合などには、ビデ
オカメラから得られる画像が高画質なものであること
は、あまり要求されない。すなわち、通常、画質はそれ
ほど高いものでなくても、その組み込みおよび取扱いが
容易なビデオカメラが要求される。

【０００６】しかしながら、従来、組み込みおよび取扱
いを容易にしようとすると、製造時に光学的な調整が必
要となるため、製造工程が複雑化するとともに、装置が
大型化し、またその価格も高くなる。

【０００７】さらに、従来のビデオカメラでは、イメー
ジセンサ１１３に入射する光の空間周波数を制限するた
め、図５４に示したように光学ＬＰＦ１１２が必要とな
るが、この厚みｄは、イメージセンサ１１３の画素ピッ
チに比例した厚さにする必要があった。このため、イメ
ージセンサ１１３として、画素ピッチの小さなものを用
いた場合には、イメージセンサ１１３の価格が高くな
り、また画素ピッチの大きなものを用いた場合には、厚
さｄの厚い光学ＬＰＦ１１２を設ける必要があり、装置
が大型化する。

【０００８】そこで、より小型化かつ低コスト化したビ
デオカメラとして、例えば図５５に示すような構成のも
のが知られている。この例においては、基板４０４の上
にＣＣＤ撮像素子４０３が固定されている。また、鏡筒
４０２には、１つの結像レンズ４０１が固定されてお
り、この鏡筒４０２が、基板４０４に対して固定され
る。基板４０４の裏側には、各種の部品４０５が取り付
けられている。

【０００９】なお、図５５の例において、光量を調整す
る調整機構などの構成は、その図示が省略されている。

【００１０】ここにおけるＣＣＤ撮像素子４０３は、図
５６に示すように構成されている。すなわち、ＣＣＤ撮
像素子４０３は、入力された光を光電変換するＣＣＤベ
アチップ４０３Ａを備える。このＣＣＤベアチップ４０
３Ａは、その光入射面側に、Ｒ，Ｇ，Ｂ（補色の場合も
ある）の所定の色の波長の光のみを通過させるカラーフ
ィルタ（図示せず）を有している。ＣＣＤベアチップ４
０３Ａは、プラスチックなどよりなるパッケージ４０３
Ｂの内部に収容され、パッケージ４０３Ｂの上端には、
カバーガラス４０３Ｃが配置されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５５
に示す構成例においては、結像レンズ４０１の上端か
ら、ＣＣＤ撮像素子４０３の上面までの距離が約３０m
m、ＣＣＤ撮像素子４０３の厚さが５mm、そして、基板
４０４の上面から部品４０５の下端までの距離が１５mm
程度となり、その合計が約５０mmとなる。

【００１２】従って、図５５に示すような構成を、例え
ばＰＣカードなどに組み込み、携帯用のパーソナルコン
ピュータなどにおいて用いるようにすることができない
課題があった。

【００１３】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、組み込みおよび取扱いが容易で、小型か
つ軽量の装置を、低価格で提供することができるように
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、光
を結像させる少なくとも１つの結像レンズが設けられ
た、周辺光線を遮断する絞り効果を有し、外光を遮断す
る外装のホルダと、少なくとも、結像レンズにより結像
された光を光電変換し、画像信号を出力する光電変換素
子が装着された基板とを備える撮像装置であって、ホル
ダと基板とは一体化されていることを特徴とする。

【００１５】本発明の撮像装置の製造方法は、入射され
た光を光電変換し、画像信号を出力する光電変換素子を
基板に装着するステップと、光電変換素子上に光を結像
させる１つの結像レンズに対して周辺光線を遮断する部
分を形成するステップと、結像レンズを基板に対して一
体化するステップとを備えることを特徴とする。

【００１６】本発明の撮像装置は、光を結像させる１つ
の結像レンズと、少なくとも、結像レンズにより結像さ
れた光を光電変換し、画像信号を出力する光電変換素子
が装着された基板とを備える撮像装置であって、結像レ
ンズの瞳径Ｄと焦点距離ｆで規定されるＦナンバーをＦ
とするとき、光電変換素子は、その有効画素のピッチ
が、撮像有効領域の１／（２００Ｆ）より大きい値に設
定されていることを特徴とする。

【００１７】本発明の撮像装置は、光を結像させる１つ
の結像レンズと、結像レンズにより結像された光を光電
変換し、画像信号を出力する光電変換素子とを備え、結
像レンズは、その一部が光電変換素子と直接接触してい
ることを特徴とする。

【００１８】本発明の撮像装置は、受光面に入射する光
を光電変換し、画像信号を出力する光電変換素子と、光
電変換素子より出力される画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換器とを備え、光電変換素子およびＡ／Ｄ変換器
は、１つのパッケージに組み込まれていることを特徴と
する。

【００１９】本発明の信号処理装置は、電荷結合素子よ
り出力された画像信号をＡ／Ｄ変換したディジタルの画
像データを処理する信号処理装置であって、画像データ
が、電荷結合素子が画像信号を出力する周期の１／２の
周期を有するクロックのタイミングで、画像信号をＡ／
Ｄ変換したものであるとき、画像データを１クロック分
だけ遅延する遅延手段と、画像データと、遅延手段の出
力との差分を演算する演算手段と、演算手段より出力さ
れる差分を、１つおきに出力する出力手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００２０】本発明の信号処理方法は、電荷結合素子よ
り出力された画像信号をＡ／Ｄ変換したディジタルの画
像データを処理する信号処理方法であって、画像データ
が、電荷結合素子が画像信号を出力する周期の１／２の
周期を有するクロックのタイミングで、画像信号をＡ／
Ｄ変換したものであるとき、画像データを１クロック分
だけ遅延するステップと、画像データと、１クロック分
だけ遅延した画像データとの差分を演算するステップ
と、差分を、１つおきに出力するステップとを備えるこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明の撮像アダプタ装置は、情報処理装
置に着脱自在に装着される筐体と、筐体に収容される撮
像装置とを備え、撮像装置は、光を結像させる１つの結
像レンズが設けられた、周辺光線を遮断する絞り効果を
有し、外光を遮断する外装のホルダと、結像レンズによ
り結像された光を光電変換し、画像信号を出力する光電
変換素子が装着され、ホルダと一体化された基板とを備
えることを特徴とする。

【００２２】本発明の情報処理装置は、撮像装置からの
画像信号を取り込む取込手段と、取込手段により取り込
まれた画像信号を処理する処理手段とを備えることを特
徴とする。

【００２３】本発明の情報処理方法は、撮像装置からの
画像信号を取り込むステップと、取り込まれた画像信号
を処理するステップとを備えることを特徴とする。

【００２４】本発明の撮像装置においては、ホルダは、
その外装が周辺光線を遮断する絞り効果を有し、外光を
遮断するようになされており、そこには、光を結像させ
る少なくとも１つの結像レンズが設けられている。基板
には、少なくとも、結像レンズにより結像された光を光
電変換し、画像信号を出力する光電変換素子が装着され
ている。そして、これらのホルダと基板とは一体化され
ている。

【００２５】本発明の撮像装置の製造方法においては、
入射結像された光を光電変換し、画像信号を出力する光
電変換素子が装着された基板に、光電変換素子上に光を
結像させる１つの結像レンズが設けられた、周辺光線を
遮断する絞り効果を有し、外光を遮断する外装のホルダ
を装着するようになされている。

【００２６】本発明の撮像装置においては、光電変換素
子の有効画素のピッチは、撮像有効領域の１／（２００
Ｆ）より大きい値に設定されている。

【００２７】本発明の撮像装置においては、光を結像さ
せる１つの結像レンズの一部が、その結像レンズにより
結像された光を光電変換し、画像信号を出力する光電変
換素子と直接接触するようになされている。

【００２８】本発明の撮像装置においては、光電変換素
子は、受光面に入射する光を光電変換し、画像信号を出
力するようになされている。Ａ／Ｄ変換器は、光電変換
素子より出力される画像信号をＡ／Ｄ変換するようにな
されている。そして、これらの光電変換素子およびＡ／
Ｄ変換器は、１つのパッケージに組み込まれている。

【００２９】本発明の信号処理装置および信号処理方法
においては、画像データを１クロック分だけ遅延し、画
像データと、１クロック分だけ遅延した画像データとの
差分を演算し、差分を、１つおきに出力するようになさ
れている。

【００３０】本発明の撮像アダプタ装置においては、筐
体に撮像装置が収容され、撮像装置には、結像レンズと
絞りを有するホルダが、光電変換素子が装着されている
基板と一体化されている。

【００３１】本発明の情報処理装置および情報処理方法
においては、筐体に収容されている撮像装置の光電変換
素子より出力された画像信号が取り込まれ、処理され
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。

【００３３】［第１実施例］図１は、本発明を適用した
撮像装置の第１実施例の構成を示す斜視図である。この
撮像装置は、基板１にホルダ２が装着（嵌合）されるこ
とにより、それらが一体化されて構成されている。基板
１には、後述する図３を参照して説明するように、少な
くとも、ホルダ２に設けられた結像レンズ４により結像
された光を光電変換し、画像信号を出力する光電変換素
子としての、例えばＣＣＤベアチップ１２が装着されて
いる。また、ホルダ２には、光を結像させる１つの結像
レンズ４が設けられており、その外装は、結像レンズ４
に周辺光線が入射しないように、そのような周辺光線を
遮断する絞り効果を有し、さらに外光を遮断するパッケ
ージ２Ａとされている。なお、パッケージ２Ａには、結
像レンズ４に、被写体からの光を入射させるための円形
状の穴（絞り）３が設けられている。また、この実施例
では、穴３は、パッケージ２Ａの上部の、ほぼ中央に設
けられており、固定アイリスとして機能する。

【００３４】次に、図２は、図１の撮像装置の平面図で
あり、また、図３は、図２におけるＡ−Ａ’部分（図２
において断面線で示す部分）の断面図である。基板１上
には、上述したように、ＣＣＤベアチップ１２が装着さ
れている他、そのＣＣＤベアチップ１２をドライブする
ドライバ１３、ＣＣＤベアチップ１２の出力をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換器１４、その他必要なチップが装着さ
れている（詳細は、図１８を参照して後述する）。な
お、ＣＣＤベアチップ１２は、基板１にホルダ２が装着
されたときに、ホルダ２に設けられた穴３と対向するよ
うな位置に装着されている。但し、基板１の設計上、Ｃ
ＣＤベアチップ１２の装着位置が制限される場合には、
先に、ＣＣＤベアチップ１２の装着位置を決定し、その
後、ＣＣＤベアチップ１２と対向する位置に、穴３を設
けるようにすることができる。

【００３５】さらに、基板１の側面には、外部へ信号を
出力し、また外部から信号を入力するため（例えば、Ｃ
ＣＤベアチップ１２より出力され、所定の処理が施され
た画像信号を取り出したり、あるいは基板１に装着され
た各チップに電源を供給したりするためなど）のリード
５が設けられている。なお、図１においては、リード５
の図示を省略してある。

【００３６】基板１に装着された各チップは、必要に応
じて、接続線によって接続されている。なお、図３で
は、ドライバ１３から引き出されている接続線１３Ａの
みを図示してあり、その他のチップから引き出されてい
る接続線は、図が煩雑になるため省略してある。

【００３７】図４は、ＣＣＤベアチップ１２の構成例を
表している。この実施例においては、ＣＣＤベアチップ
１２は、入力された光に対応する電気信号を出力するＣ
ＣＤ素子（電荷結合素子）１２Ａと、ＣＣＤ素子１２Ａ
上に形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂ（補色の場合もある）などの
所定の波長の光を通過させるカラーフィルタ１２Ｂとで
構成されている。但し、カラーフィルタ１２Ｂは、省略
される場合もある。

【００３８】この図４に示されているＣＣＤベアチップ
１２と、図５６に示したＣＣＤ撮像素子４０３とを比較
して明らかなように、図４に示したＣＣＤベアチップ１
２には、図５６に示したセラミックやプラスチックより
なるパッケージ４０３Ｂが省略された構成となされてい
る。従って、その大きさは、図５６に示すＣＣＤ撮像素
子４０３に較べてより小さいものとすることができる。

【００３９】結像レンズ４は、脚部１１とともにレンズ
部１０を構成している。ここで、図５は、レンズ部１０
の詳細構成を表した斜視図である。レンズ部１０は、透
明な材料としての、例えば透明なプラスチック（例え
ば、ＰＭＭＡなど）でなり、平行平板に４つの脚が設け
られたような、いわばテーブル形状をしている。すなわ
ち、平行平板の中心部分には、単玉レンズとしての結像
レンズ４が形成され、さらに、その平行平板の４隅に
は、結像レンズ４の光軸と平行な方向に延びた、例えば
水平断面の形状が長方形である角柱形状の４つの脚部１
１が設けられている。そして、この４つの脚部１１のそ
れぞれの下部であって、結像レンズ４の光軸と対向する
角の部分は、角柱状にくり貫かれ、これにより切欠き１
１Ａが形成されている。なお、４つの脚部１１のそれぞ
れは、その４つの側面のうちの２つ（その２つの側面で
構成される角の部分）が、結像レンズ４の光軸と対向す
るように設けられている。

【００４０】ＣＣＤベアチップ１２は、その上面（撮像
面）から見た形状が、例えば長方形状のチップであり、
４つの切欠き１１Ａのそれぞれは、ＣＣＤベアチップ１
２の４角に精度良く嵌合するようになされている。

【００４１】なお、レンズ部１０は、プラスチックを、
例えばモールド成形することで構成されており（従っ
て、結像レンズ４はプラスチックモールド単玉レンズで
ある）、これにより結像レンズ４の主点に対する、レン
ズ部１０の各部の寸法の相対的な精度は、充分に高くさ
れている。

【００４２】図２および図３に示すように、以上のよう
に構成されるレンズ部１０は、ホルダ２の外装を構成す
る、蓋形状のパッケージ２Ａの内側であって、穴３と対
応する位置に、結像レンズ４の光軸が穴３の中心を通る
ように嵌合されている。そして、レンズ部１０の４つの
脚部１１は、その切欠き１１Ａのそれぞれが、ＣＣＤベ
アチップ１２の４角の部分に嵌合されることにより、Ｃ
ＣＤベアチップ１２に直接接触している。

【００４３】ホルダ２の外装を構成するパッケージ２Ａ
は、遮光性の材料としての、例えばポリカーボネイト樹
脂などでなり、同じく遮光性の充填剤（接着剤）２０に
よって基板１と接着されており、これにより、基板１と
ホルダ２とが一体化されている。

【００４４】図６は、脚部１１とＣＣＤベアチップ１２
とが接触している部分の断面を拡大した拡大図（図３に
おいて点線で囲んである部分Ｚの拡大図）である。同図
に示すように、脚部１１の下端が、基板１から若干浮い
た状態で、切欠き１１Ａの底面と側面が、ＣＣＤベアチ
ップ１２の受光面（図中、Ｓ１で示す部分）とその側面
（図中、Ｓ２で示す部分）に、ある程度の圧力をもっ
て、直接接触している（従って、脚部１１は、ＣＣＤベ
アチップ１２に、いわば突き当てられた状態とされ
る）。なお、この圧力は、ホルダ２を基板１に嵌合した
後、所定の圧力をかけながら、充填剤２０を充填するこ
とにより基板１とホルダ２とを接着、封止することで生
じるようになされている。

【００４５】ホルダ２の、基板１と嵌合させる部分の寸
法は、基板１の外形より幾分大きめとされており、従っ
て、基板１とホルダ２とは、脚部１１をＣＣＤベアチッ
プ１２に接触させる精度を優先する形で接着されてい
る。

【００４６】以上のように、少なくともＣＣＤベアチッ
プ１２が装着された基板１と、結像レンズ４が設けられ
た、絞り効果を有する外装（パッケージ２Ａ）のホルダ
２とが一体にされているので、撮像装置を、例えばテレ
ビ会議システムなどに適用する場合などの応用時に、結
像レンズ４とＣＣＤベアチップ１２との間などの光学的
調整が不要であり、従って、その組み込みおよび取扱い
が容易になる。その結果、このような撮像装置を用いた
装置の製造コストを低減することが可能となる。

【００４７】さらに、上述したように、レンズ部１０の
各部の寸法の、結像レンズ４の主点に対する相対的な精
度は充分に高くされているとともに、その脚部１１（切
欠き１１Ａ）は、ＣＣＤベアチップ１２の受光面に直接
突き当てられているので、結像レンズ４は、その主点
が、ＣＣＤベアチップ１２の受光面と所定の位置関係を
満たすように、特別の調整をすることなしに、精度良く
配置される。すなわち、結像レンズ４を、低コストで、
かつ精度良くマウントすることができる。さらに、この
場合、結像レンズ４を精度良くマウントするための調整
機構が不要であるから、撮像装置の小型化、軽量化を図
ることができる。

【００４８】なお、ＣＣＤベアチップ１２の撮像面を押
圧する脚部１１の切欠き１１Ａ面に、突起１１Ａａを生
成し、この突起１１ＡａによりＣＣＤベアチップ１２を
押圧するようにすることもできる。この突起１１Ａａを
半球状または円筒状とすることにより、ＣＣＤベアチッ
プ１２と脚部１１との間の接触が、理論的には点または
線で行われるようになるため、ＣＣＤベアチップ１２や
脚部１１の面の精度に拘らず、確実にＣＣＤベアチップ
１２を押圧することが可能となる。

【００４９】あるいはまた、図８に示すように、脚部１
１の切欠き１１Ａにテーパ面１１Ａｂを形成し、このテ
ーパ面１１Ａｂで、ＣＣＤベアチップ１２の上端部のエ
ッジを押圧するようにしてもよい。このようにすると、
ＣＣＤベアチップ１２の形状のばらつきに拘らず、ＣＣ
Ｄベアチップ１２を確実に押圧することが可能となる。

【００５０】次に、図９および図１０を参照して、結像
レンズ４の光学特性と脚部１１の寸法（長さ）について
説明する。図９（Ａ）に示すように、結像レンズ４の合
焦位置（結像面）ｆ１は、破線で示すように湾曲する。
そして、ＣＣＤベアチップ１２の受光面（撮像面）は、
結像面ｆ１と、結像レンズ４の光軸上において接する理
想的像面（湾曲しない平坦な面）ｆ２上の位置に配置さ
れる（そのような配置関係になるように、脚部１１の長
さが設定されている）。

【００５１】しかしながら、そのままだと、撮像面の中
央付近（結像面ｆ１と理想的像面ｆ２が接する点の近
傍）においては合焦するが、撮像面の中央から離れるほ
ど（図９において、結像面ｆ１と理想的像面ｆ２が接す
る点から上下方向に離れるほど）、結像面ｆ１の合焦位
置撮像面（理想的像面ｆ２）からのデフォーカス量が大
きくなる。すなわち、撮像面上の中央部の画像は、フォ
ーカスの合った明瞭な画像となるが、それに較べて周辺
部の画像は、所謂ピンボケの画像となる。

【００５２】そこで、撮像面の全体において、均一なデ
フォーカス量が得られるように、結像レンズ４の光軸上
において、球面収差が生じるように、結像レンズ４が設
計される。これにより、図９（Ａ）に示すように、本来
（球面収差が発生していなければ）、結像面ｆ１と理想
的像面ｆ２の接点近傍において集束すべき光が、その位
置より、例えば、より遠い位置で集束するようになる。
その結果、撮像面の中央部においても、所謂若干ピンボ
ケの状態となり、結局、撮像面全体において、ほぼ均一
なフォーカス状態の画像が得られることになる。

【００５３】すなわち、これにより、点光源に対する結
像レンズ４の応答の半値幅が、図９（Ｂ）および図９
（Ｄ）に示すように、ＣＣＤベアチップ１２の受光面上
の中央部（図９（Ｂ））においても、また、周辺部（図
９（Ｄ））においても一定で、かつ、ＣＣＤベアチップ
１２の画素ピッチより大きくなるようになされている。

【００５４】ここで、図９（Ａ）または図９（Ｃ）は、
ＣＣＤベアチップ１２の中央部または周辺部に平行光線
が収束している状態をそれぞれ表しており、図９（Ｂ）
または図９（Ｄ）は、図９（Ａ）または図９（Ｃ）に示
した場合のＣＣＤベアチップ１２の受光面上における光
の強度（無限遠にある点光源に対する応答）を表してい
る。本実施例では、ＣＣＤベアチップ１２の中央部また
は周辺部それぞれにおける点光源応答の半値幅ｗ１また
はｗ２は、いずれもＣＣＤベアチップ１２の画素ピッチ
のほぼ２倍（好ましくは、例えば１．８倍乃至３倍程
度）とされている（ＣＣＤベアチップ１２の受光面のそ
の他の位置についても同様）。これにより、ＣＣＤベア
チップ１２としては、水平方向が３６０画素、垂直方向
が４８０画素の、約１７万画素の低画素数の素子を用い
ることができる。

【００５５】このように、点光源応答の半値幅をＣＣＤ
ベアチップ１２の画素ピッチの２倍とすることにより、
結像レンズ４の空間周波数応答特性は、図１０に示すよ
うに、ＣＣＤベアチップ１２のナイキスト限界の空間周
波数ｆn以上の入射成分を充分に抑圧する特性となる。
従って、従来は、図５２で説明したように、折り返し歪
を低減するための光学ＬＰＦ１１２が必要であったが、
図１の撮像装置では、そのような光学素子を設けること
なく、折り返し歪を低減することができる。その結果、
装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができ
る。

【００５６】なお、図９においては、光軸近傍の光を、
結像レンズ４の結像面ｆ１（理想的像面ｆ２）から所定
の距離だけ、結像レンズ４から離れる方向に合焦させる
ようにしたが、これとは逆に、結像レンズ４に近づく方
向に合焦させるようにすることも可能である。

【００５７】また、本実施例では、結像レンズ４は、焦
点距離の短いもの（例えば、４ｍｍ程度）とされ、さら
に絞りとして機能する穴３が小さいもの（例えばその直
径は、１．２ｍｍ程度のもの）とされている。これによ
り、被写界深度が深くなり、被写体までの距離が変化し
ても、ボケの度合いが小さくなる。また、この撮像装置
には、例えばいわゆるオートフォーカス機構などのフォ
ーカス機構を設けずに済むようになり、この点でも、装
置の小型化、軽量化、低コスト化が図られている。な
お、撮像装置を望遠用とする場合には、結像レンズ４と
しては、焦点距離の長いものを用いるようにし、また、
穴３はさらに小さいものとするようにすれば良い。

【００５８】以上の結像面と撮像面の関係をまとめる
と、図１１に示すようになる。すなわち、結像レンズ４
の結像面ｆ１は、理想的像面ｆ２に対して湾曲するが、
上記実施例においては、この理想的像面ｆ２上に、ＣＣ
Ｄベアチップ１２の撮像面２０３を配置したことにな
る。

【００５９】しかしながら、このようにすると、撮像面
２０３の中央部に較べて、周辺部のデフォーカス量が大
きくなるため、上述したように、中央部において、球面
収差を発生させることで、撮像面２０３上の全体の画像
を均一なフォーカスの画像となるようにしている。

【００６０】しかしながら、この実施例の場合、中央部
に較べて、周辺部におけるデフォーカス量が大きくなり
すぎる傾向がある。

【００６１】そこで、例えば、図１２に示すように、結
像レンズ４の結像面ｆ１のほぼ中央（図１２の水平方向
の中央）にＣＣＤベアチップ１２の撮像面２０３を配置
するようにすることもできる。このようにすれば、周辺
部と中央部におけるデフォーカス量が、方向は反対とな
るが、その絶対値はほぼ同一の値となる。但し、この場
合、撮像面２０３と結像面ｆ１の交差する点Ａの近傍に
おけるフォーカス状態が、他の位置におけるフォーカス
状態に較べて良好なものとなる。そこで、この点Ａ近傍
において、多くの収差が発生するように、結像レンズ４
を設計するようにすることができる。このようにすれ
ば、撮像面２０３の全体において、ほぼ均一なフォーカ
ス状態の画像を得ることができる。

【００６２】次に、図１２に示す例に従って、撮像面２
０３の全体において、均一な画像を得るための条件につ
いてさらに詳細に説明する。

【００６３】いま、図１３に示すように、ＣＣＤベアチ
ップ１２の有効画素領域の水平方向の長さ（長辺の長
さ）Ｌｈを２．０mmとし、垂直方向の長さ（短辺の長
さ）Ｌｖを１．５mmとすると、その対角長Ｌｄの長さ
は、約２．５mmとなる。

【００６４】結像レンズ４の焦点距離ｆを４．０mmとす
ると、長辺方向の画角は、次式より約２８度と求められ
る。長辺方向の画角＝２×ａｔａｎ（２．０／（２×４．
０））

【００６５】なお、ここで、ａｔａｎは、逆正接関数を
意味する。

【００６６】また、結像レンズ４の焦点距離ｆと、瞳径
Ｄで規定されるＦナンバー（＝ｆ／Ｄ）を２．８とす
る。

【００６７】湾曲した結像面ｆ１の半径Ｒは、ペッツバ
ール和Ｐの逆数に等しい。すなわち、ペッツバール和Ｐ
は、次式で表される。なお、ここで、ｎは、結像レンズ
４の屈折率を表す。Ｐ＝Σ１／（ｎｆ）

【００６８】いまの場合、結像レンズ４は１個だけであ
るので、実施の像面２０１の半径Ｒは、屈折率ｎを１．
５とすると、次式より求められる。Ｒ＝１／Ｐ＝ｎ×ｆ＝１．５×４．０＝６．０

【００６９】いま、図１３に示すように、有効画素領域
の中心から、対角長Ｌｄの１／２の７０％までの範囲を
均一にすることを考える。この中心から対角長Ｌｄの１
／２の７０％の位置Ｌｍは、次式から求めることができ
る。Ｌｍ＝０．７×Ｌｄ／２＝０．４３７５×Ｌｈ＝０．８
７５mm

【００７０】図１４に示すように、結像面ｆ１の中心を
Ｏ、結像レンズ４の光軸と理想的像面ｆ２との交点を
Ｓ、点Ｓから距離Ｌｍだけ離間した理想的像面ｆ２上の
点をＱ、結像面ｆ１と、理想的像面ｆ２から結像レンズ
４側に距離Ｚｍだけ離れた位置の線２０５との交点を
Ｔ、線２０５と光軸との交点をＵとするとき、点Ｔ，
Ｏ，Ｕで構成される角度θは、ほぼａｔａｎ（Ｌｍ／
Ｒ）で近似される。従って、点ＯとＵの距離は、結像面
ｆ１の半径をＲ（点ＯとＴの距離＝点ＯとＳの距離）と
するとき、次式で求められる。Ｒ×ｃｏｓ｛ａｔａｎ（Ｌｍ／Ｒ）｝

【００７１】従って、理想的像面ｆ２上の光軸上の点Ｓ
からの距離がＬｍである（像高がＬｍである）点Ｑの位
置における結像面ｆ１の理想的像面ｆ２からの湾曲量Ｚ
ｍは、Ｒ＝０．６mm，Ｌｍ＝０．８７５mmとして、次式
より求めることができる。Ｚｍ＝Ｒ×（１−ｃｏｓ｛ａｔａｎ（Ｌｍ／Ｒ）｝）＝
０．０６２８mm

【００７２】いま、撮像面２０３を、理想的像面ｆ２か
ら結像レンズ４側にＺｍ／２の位置に配置するものとす
れば、画面の終端部近傍（像高Ｌｍの位置）と画面の中
央部において、それぞれＺｍ／２の焦点ズレが発生す
る。この焦点ズレにより発生する錯乱円の直径αは、Ｆ＝ｆ／Ｄ＝（Ｚｍ／２）／α の関係から、次式より求めることができる。 α＝（Ｚｍ／２）／Ｆ＝０．０３１４／Ｆmm

【００７３】さらに、円開口によるＭＴＦは、次式より
求めることができる。Ｍ（ω）＝［Ｊ１｛πα（ｋ／Ｌｈ）｝］／｛πα（ｋ
／Ｌｈ）｝

【００７４】ここで、Ｊ１は、一次の第１種ベッセル関
数を表し、ｋ／Ｌｈは、水平方向の空間周波数を表す。
従って、ｋは、水平方向の長さＬｈを分割する数に対応
する。なお、垂直方向の解像特性は、テレビジョンシス
テムの走査線で決定されるので、ここでは、水平方向だ
けについて考察する。

【００７５】一次の第１種ベッセル関数Ｊ１が最初に０
になるときの値は３．８３であるから、次式が成立す
る。 πα（ｋ／Ｌｈ）＝３．８３

【００７６】従って、上記式から、図１０に示すＭＴＦ
のトラップポイントｆｎ（＝ｋ／Ｌｈ）を求めると、次
のようになる。（ｋ／Ｌｈ）＝３．８３／（πα）＝３８．８Ｆ

【００７７】従って、ｋは、次のように求めることがで
きる。ｋ＝３８．８×Ｆ×Ｌｈ＝３８．８×２×Ｆ＝７７．６
Ｆ

【００７８】従って、上記空間周波数を確保するのに、
必要な最低画素数Ｇは、サンプリング定理に従って、次
式より求めることができる。Ｇ＝２ｋ＝２×７７．６Ｆ＝１５５Ｆ

【００７９】なお、上記演算は、結像レンズ４の屈折率
ｎを１．５として求めたものであるが、もっと高い値
（例えば、１．９）とすれば、次式が得られる。Ｇ＝２ｋ＝２００Ｆ

【００８０】すなわち、ＣＣＤベアチップ１２の有効画
素ピッチが、有効領域の長辺の１／（２００Ｆ）より大
きいことが、均一な画像を得るための条件となる。この
ことは、換言すれば、水平方向の有効画素数が２００Ｆ
より小さいことを意味する。

【００８１】なお、図１４において、錯乱円の径αは、
結像レンズ４の開口の端部と点Ｔを結ぶ線が、撮像面２
０３と交差する点の距離として求めることができる。

【００８２】従って、図１５に模式的に示すように、図
３に示すＣＣＤベアチップ１２の撮像面の画素２１１の
ピッチＰ_Pは、上記条件を満足するように形成される。

【００８３】次に、１つの結像レンズ４を用いて、最も
近い距離Ｓから無限大（∞）までの距離の被写体を、で
きるだけピンボケが少なくなるようにして撮像するため
の焦点距離ｆの条件について説明する。いま、図１６に
示すように、無限遠の被写体の結像レンズ４による結像
位置と、至近の距離Ｓの被写体の結像レンズ４による結
像位置とのずれ量をｇとすると、結像の公式より次式が
成立する。ｇ×（Ｓ−ｆ）＝ｆ²

【００８４】距離Ｓは、焦点距離ｆより十分大きいこと
を利用して上式を整理すると、次式が得られる。ｇ＝ｆ²／（Ｓ−ｆ）＝ｆ²／Ｓ

【００８５】このズレ量ｇの範囲において、全体的に焦
点のずれ量を少なくするには、ＣＣＤベアチップ１２の
撮像面２０３を、ずれ量ｇの中間点（ｇ／２の位置）に
設定するようにすればよい。

【００８６】図１３における場合と同様に、撮像素子の
画面の長辺をＬｈ、像面湾曲の半径をＲ（＝ｎ×ｆ）と
するとき、像高Ｌにおける像面の湾曲量Ｚは、次式より
求めることができる。Ｚ＝Ｒ×（１−Ｒ²−Ｌ²）^1/2 ここで、Ｌ²／Ｒ²は、１より十分小さいので、上記式は
次のように整理することができる。Ｚ＝Ｒ×（１−（１−Ｌ²／（２×Ｒ²）））＝Ｌ²／（２×Ｒ）＝Ｌ²／（２×ｎ×ｆ）

【００８７】総合的なピントずれ量Ｄの自乗は、ｇ／２
とＺの間に相関関係が存在しないため、次式に示すよう
に、それらの自乗和として表すことができる。Ｄ²＝（ｇ／２）²＋Ｚ² ＝（ｆ²／２×Ｓ）²＋（Ｌ²／（２×ｎ×ｆ））² ＝（ｆ⁴／４×Ｓ²）＋Ｌ⁴／（４×ｎ²×ｆ²）

【００８８】上記式で得られるＤ²の極小値を与えるｆ
を求めるために、上記Ｄ²をｆで微分した式を０とおく
と、次式が得られる。ｆ³／Ｓ²−Ｌ⁴／（２×ｎ²×ｆ³）＝０

【００８９】この式を解いて、次式が得られる。ｆ＝（（Ｓ²×Ｌ⁴）／（２×ｎ²））^(1/6)

【００９０】すなわち、上記式で与えられる焦点距離ｆ
を結像レンズ４で得るようにすればよいのであるが、厳
密に上記式で与えられる値に設定しなくとも、ある幅を
持たせることが可能である。

【００９１】すなわち、一般的に、画像で重要なのは、
画面の中心から画面の対角長の１／２の７割までである
から、この範囲を均一にピンボケが生じないようにする
には、像高Ｌを対角長の１／２の長さの０．３５倍乃至
０．５倍の長さに設定すればよい。画面のアスペクト比
を４：３とすると、対角長の１／２の長さは、（５／
８）×Ｌｈとなるので、像高Ｌは、次の範囲に設定すれ
ばよいことになる。０．３５×（５／８）×Ｌｈ＝０．２１９Ｌｈ＜Ｌ＜０．５×（５／８）×Ｌｈ＝０．３１２Ｌｈ

【００９２】また、テレビ会議などへの応用を考慮する
と、上記した至近距離Ｓは、２００mm乃至３００mmであ
ればよい。さらに、結像レンズ４の屈折率ｎは、ｎ＝１．４乃至１．９である。これらの条件を上記焦点距離ｆの式に代入して
整理すると、次式が得られる。１．５３×（Ｌｈ^(2/3)）＜ｆ＜２．４６×Ｌｈ^(2/3)

【００９３】すなわち、上記式で規定される範囲に１枚
の結像レンズ４の焦点距離ｆを設定すれば、至近距離Ｓ
から無限遠に存在する被写体をピンボケさせずに撮像す
ることができる。

【００９４】図１７は、焦点距離ｆ（横軸）と総合的な
ピントずれ量Ｄの自乗の平方根（（Ｄ²）^1/2）（縦軸）
の計算例を表している。この場合においては、Ｌ＝０．
６３mm，Ｓ＝２００mm，ｎ＝１．５とされている。

【００９５】すなわち、この例においては、焦点距離ｆ
を約４mmに設定すると、ピントずれ量が最も少ないこと
がわかる。

【００９６】次に、図１８および図１９を参照して、図
１と図３に示す撮像装置の製造方法について説明する。
まず、図１８に示すように、基板１上にＣＣＤベアチッ
プ１２、さらには必要に応じてその他のチップを装着
し、必要に応じて電気的に接続する。本実施例では、そ
の他のチップとして、ドライバ１３，Ａ／Ｄ変換器１
４、タイミングジェネレータ１５、メモリ（２ポートメ
モリ）１６、および信号処理回路１７が装着されてい
る。さらに、基板１に、必要なリード５を設け、必要に
応じて、基板１上に装着されたチップとの電気的な接続
を行う。

【００９７】一方、図１９に示すように、遮光性の材料
または透明の材料を用い、穴３を設けたパッケージ２Ａ
またはレンズ部１０をそれぞれモールド成形して、パッ
ケージ２Ａの穴３の部分に、レンズ部１０を嵌合するこ
とで一体化し、ホルダ２を製造する。

【００９８】そして、基板１とホルダ２とを、レンズ部
１０の脚部１１を、ＣＣＤベアチップ１２に突き当てた
状態で、図３に示したように充填剤２０を充填すること
で一体化する。

【００９９】上述したように、基板１とホルダ２とを一
体化する際には、特別の調整をする必要がないので、容
易かつ低コストで、撮像装置を製造することができる。

【０１００】なお、上述の場合には、パッケージ２Ａま
たはレンズ部１０を、それぞれ別にモールド成形した
後、これらを一体化することでホルダ２を製造するよう
にしたが、この他、例えば図２０に示すように、ホルダ
２は、遮光性の材料および透明の材料を用いて、パッケ
ージ２Ａおよびレンズ部１０を同時にモールド成形する
ことによって製造するようにすることも可能である。さ
らに、この場合、図２１に示すように、レンズ部１０の
脚部１１は、透明の材料ではなく、遮光性の材料を用い
て構成するようにすることができる。この場合、脚部１
１における光の反射を防止することができ、その結果、
フレアを低減することが可能となる。

【０１０１】図２２は、図１の撮像装置を適用したビデ
オカメラの電気的構成例を表している。被写体からの光
は、穴３を介して結像レンズ４に入射し、結像レンズ４
は、その光を、ＣＣＤベアチップ１２の受光面に結像さ
せるようになされている。ＣＣＤベアチップ１２は、ド
ライバ１３から供給される各種のタイミング信号ｙｖ，
ｙｈ，ｙｓにしたがって動作するようになされており、
結像レンズ４により結像された光を光電変換し、その結
果得られる画像信号を、ｃｄｓ処理回路（相関２重サン
プリング処理回路）２１に出力するようになされてい
る。ドライバ１３は、タイミングジェネレータ１５より
供給される、ＣＣＤベアチップ１２をドライブするため
のタイミング信ｘｖ，ｘｈ，ｘｓを、そのレベルを変換
するとともに、インピーダンスの変換を行うことで、タ
イミング信号ｙｖ，ｙｈ，ｙｓとする。そして、これを
ＣＣＤベアチップ１２に与えることで、ＣＣＤベアチッ
プ１２をドライブするようになされている。

【０１０２】Ａ／Ｄ変換器１４は、タイミングジェネレ
ータ１５から供給されるサンプリングクロックｐａにし
たがって、ｃｄｓ処理回路２１からの画像信号をサンプ
リングし、これにより画像信号をディジタルの画像デー
タとして、メモリ１６およびアキュームレータ２２に出
力するようになされている。なお、Ａ／Ｄ変換器１４
は、外部から供給されるリファレンス電圧ｖｒｅｆを基
準に、サンプル値に割り当てるビットを決定するように
なされている。タイミングジェネレータ１５は、外部の
クロック発生回路３１から供給されるクロックに基づい
て、各種のタイミング信号を生成するようになされてい
る。すなわち、タイミングジェネレータ１５は、ＣＣＤ
ベアチップ１２で発生された電荷を垂直または水平方向
にそれぞれ転送するためのタイミング信号ｘｖまたはｘ
ｈ、ＣＣＤベアチップ１２で発生された電荷をディスチ
ャージする（ＣＣＤベアチップ１２のサブストレートに
排出する）ためタイミング信号（いわゆるシャッタパル
ス）ｘｓ、ｃｄｓ処理回路２１を動作させるためのタイ
ミング信号ｓｈ、Ａ／Ｄ変換器１４でのサンプリングの
タイミングを与えるためのサンプリングクロックｐａ、
およびメモリ１６での画像データの書き込みのタイミン
グを与えるためのタイミング信号ｗを生成するようにな
されている。

【０１０３】メモリ１６は、例えば、データの読み出し
と書き込みとが同時に可能な２ポートメモリで、Ａ／Ｄ
変換器１４からの画像データを、タイミングジェネレー
タ１５から供給されるタイミング信号ｗにしたがって記
憶するようになされている。メモリ１６に記憶された画
像データは、外部のＭＰＵ（マイクロプロセッサユニッ
ト）３２によって読み出されるようになされている。な
お、ＭＰＵ３２による、メモリ１６からの画像データの
読み出しは、ＭＰＵ３２が、アドレスバスａｄｒｓを介
して、メモリ１６に所定のアドレスを与えることによ
り、そのアドレスに記憶された画像データが、データバ
スｄａｔａ上に出力され、これをＭＰＵ３２が取り込む
ことによって行われるようになされている。

【０１０４】ｃｄｓ処理回路２１は、タイミングジェネ
レータ１５から供給されるタイミング信号ｓｈにしたが
って動作するようになされており、ＣＣＤベアチップ１
２からの画像信号に対し、いわゆる相関２重サンプリン
グ（correlative double sampling）処理およびその他
の必要な処理を施し、これにより画像信号に含まれる雑
音成分を低減して（あるいは取り除いて）、Ａ／Ｄ変換
器１４に出力するようになされている。

【０１０５】アキュームレータ２２は、Ａ／Ｄ変換器１
４から出力される画像データのうち、ＣＣＤベアチップ
１２の受光面の主要部（例えば、中心部分など）に対応
するものの積算値を演算し、タイミングジェネレータ１
５に出力するようになされている。タイミングジェネレ
ータ１５は、アキュームレータ２２から供給される積算
値が所定の規定値から大きくずれないように、ＣＣＤベ
アチップ１２で発生された電荷をディスチャージするた
めのタイミング信号、すなわちシャッタパルスｘｓのタ
イミングを制御するようになされており、これにより電
子的にアイリスの調整が行われるようになされている。
すなわち、積算値が大きくなったら、露光時間（電荷蓄
積時間）を短くし、積算値が小さくなったら、露光時間
を長くする。なお、アキュームレータ２２は、フィール
ド周期（場合によってはフレーム周期）でリセットされ
るようになされている。従って、アキュームレータ２２
からは、１フィールド（または１フレーム）ごとの画像
データの積算値が出力される。

【０１０６】クロック発生回路３１は、リード５を介し
て、タイミングジェネレータ１５と接続されており、ビ
デオカメラを動作させるためのクロックを発生し、タイ
ミングジェネレータ１５に供給するようになされてい
る。ＭＰＵ３２は、アドレスバスａｄｒｓまたはデータ
バスｄａｔａとリード５とを介して、撮像装置（メモリ
１６）から画像データを読み出し、所定の信号処理を施
すようになされている。

【０１０７】また、外部からは、リード５を介して、各
チップの電源となる電圧Ｖｄ、グランドとしての所定の
基準電圧ｇｎｄ、およびＣＣＤベアチップ１２をドライ
ブするための電圧Ｖｈが供給されるようになされてい
る。

【０１０８】なお、ｃｄｓ処理回路２１およびアキュー
ムレータ２２は、図１８の信号処理回路１７に相当す
る。

【０１０９】次に、その動作について説明する。被写体
からの光は、固定絞りとして機能する穴３を介して、結
像レンズ４に入射し、この光は、結像レンズ４によって
ＣＣＤベアチップ１２の受光面上に結像される。

【０１１０】ここで、図２３は、結像レンズ４から出射
された、撮像対象外の光Ｌが、脚部１１の手前側の面で
反射された状態を示している。上述したように、脚部１
１は、その２つの側面が、結像レンズ４の光軸と対向し
ており、さらに、その断面は長方形であるから、その２
つの面で構成される角の部分の角度ａは、直角である。
従って、同図に示すように、撮像対象外の光Ｌが、脚部
１１の側面で反射された場合には、その反射光は、ＣＣ
Ｄベアチップ１２の受光面に到達することはない。よっ
て、脚部１１が設けられていることによるフレアの増加
は、ほとんどない。

【０１１１】なお、角度ａは、直角の他、鋭角であって
も良い。ただし、角度ａを鈍角にすると、図２３におい
て、脚部１１の手前側の面で反射された光が、次第にＣ
ＣＤベアチップ１２側に入射するようになるので好まし
くない。

【０１１２】また、脚部１１には、例えば遮光性の塗料
を塗布するなどして、そこに入射した光をＣＣＤベアチ
ップ１２に到達させないようにすることも可能である。
さらに、脚部１１の断面の形状は、長方形以外の四角
形、あるいは三角形、五角形などにすることも可能であ
る。但し、フレアの増加の防止のためには、脚部１１の
側面のうち、少なくとも１つの隣接する側面が構成する
角の部分の角度は直角または鋭角とし、その角の部分
が、結像レンズ４の光軸と対向するようにする必要があ
る。

【０１１３】図２２に戻り、ＣＣＤベアチップ１２で
は、そこで受光された光が光電変換され、その光に対応
する画像信号が、ドライバ１３からのタイミング信号に
したがって、ｃｄｓ処理回路２１に出力される。ｃｄｓ
処理回路２１では、ＣＣＤベアチップ１２からの画像信
号に対し、相関２重サンプリング処理が施され、Ａ／Ｄ
変換器１４に出力される。Ａ／Ｄ変換器１４では、ｃｄ
ｓ処理回路２１からの画像信号がサンプリングされ、こ
れによりディジタルの画像データとされて、アキューム
レータ２２に供給される。アキュームレータ２２では、
Ａ／Ｄ変換器１４からの画像データのうち、上述したよ
うな所定のものが積算され、その積算値がタイミングジ
ェネレータ１５に出力される。タイミングジェネレータ
１５は、クロック発生回路３１からのクロックに基づい
て、各種のタイミング信号を生成しており、アキューム
レータ２２から積算値が供給されると、その積算値が所
定の規定値から大きくはずれないように、シャッタパル
スｘｓの発生タイミングを変化させる。

【０１１４】また、Ａ／Ｄ変換器１４から出力された画
像データは、アキュームレータ２２の他、メモリ１６に
も供給されて記憶される。ＭＰＵ３２では、必要なとき
に、メモリ１６から画像データが読み出され、所定の処
理が施される。

【０１１５】撮像装置としての１つのパッケージには、
光電変換を行い、画像信号を出力するＣＣＤベアチップ
１２、ＣＣＤベアチップ１２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換器１４、Ａ／Ｄ変換器１４の出力を記憶するメ
モリ１６が設けられているため、ＭＰＵ３２から撮像装
置を見た場合、撮像装置はメモリと等価であり、従っ
て、撮像装置とその外部のブロックとの同期関係を意識
する必要がない。その結果、撮像装置を、上述したよう
なビデオカメラ、あるいはその他の装置に適用する場合
に、その組み込みや取扱いを容易に行うことができる。

【０１１６】この他、メモリ１６に代えて、ＮＴＳＣエ
ンコーダ等のカメラ回路を配置し、画像データをＮＴＳ
Ｃ方式のビデオ信号に変換して出力するようにしてもよ
い。

【０１１７】なお、本実施例においては、結像レンズ４
からの光を光電変換する光電変換素子として、ＣＣＤの
ベアチップを用いるようにしたが、光電変換素子として
は、その他、例えばＣＭＯＳ型撮像素子などのコンデン
サにチャージされた電荷を画像信号として読み出す破壊
読み出し型撮像素子のベアチップを用いることも可能で
ある。さらに、光電変換素子としては、破壊読み出し型
撮像素子以外のものを用いることも可能である。ＣＣＤ
以外の光電変換素子を用いる場合には、ｃｄｓ処理回路
２１は設けずに済むようになる。

【０１１８】また、本実施例では、メモリ１６を２ポー
トメモリとしたが、メモリ１６としては、そのような２
ポートメモリでない、通常のメモリを用いることも可能
である。但し、メモリ１６が２ポートメモリでない場
合、ＣＰＵ３２よる画像データの読み出しと、Ａ／Ｄ変
換器１４による画像データの書き込みとの調整を図るた
めの回路が必要となる。

【０１１９】さらに、本実施例においては、レンズ部１
０の４つの脚部１１のそれぞれを、ＣＣＤベアチップ１
２の４角に直接接触させるようにしたが、この４つの脚
部１１は、例えばＣＣＤベアチップ１２の４辺（図２に
おいて、▲印を付してある部分）のそれぞれに接触させ
るように設けることなどが可能である。但し、この場
合、脚部１１で反射された反射光がＣＣＤベアチップ１
２に入射することによりフレアを生じ、またＣＣＤベア
チップ１２からの接続線が引き出しにくくなるので、脚
部１１は、本実施例で説明したように、ＣＣＤベアチッ
プ１２の４角に接触させるように設けるのが好ましい。

【０１２０】あるいはまた、図２４に示すように、レン
ズ部１０の脚部１１を２つとし、図２において、▲印を
付して示した辺のうち、対向する２つの辺を切欠き１１
Ａで保持するようにすることも可能である。さらに、こ
の場合においても、図７または図８に示した突起１１Ａ
ａまたはテーパ面１１Ａｂを設けることもできる。

【０１２１】また、図３の実施例においては、レンズ部
１０をパッケージ２Ａ（ホルダ２）と一体化するように
したが、図２５に示すように、両者の間に間隙を設ける
ようにすることも可能である。この場合、脚部１１の下
端は充填剤２０で基板１に装着される。このようにすれ
ば、ホルダ２に対して、外から圧力が加わったような場
合に、それがレンズ部１０に直接伝達されることが少な
くなり、レンズ部１０の破損を抑制することが可能とな
る。この実施例の場合、穴３による絞りの位置が結像レ
ンズ４と離れるが、絞りの効果はそれ程敏感ではないの
で、実用上、殆ど問題はない。

【０１２２】ところで、一般的に、合成樹脂は、ガラス
に比べて、熱膨張率が約１０倍大きく、かつ、屈折率の
温度変化がガラスの約１００倍大きい。その結果、結像
レンズ４を合成樹脂で形成すると、温度が変化したと
き、焦点距離が変化してしまい、調整機構を設けずに、
広い温度変化にわたって使用できるようにすることが困
難になる。そこで、本実施例においては、例えば次のよ
うにして、この調整機構を実質的に設けるようにしてい
る。

【０１２３】すなわち、図２６に示すように、温度が上
昇すると、脚部１１の長さＬ₁₁が長くなる。また、凸レ
ンズの屈折率ｎと焦点距離ｆとの間には、ほぼ以下の式
が成立する。ｆ＝Ｋ／（２（ｎ−１））なお、ここで、Ｋは、レンズ球面の曲率に関係する係数
である。

【０１２４】従って、温度が高くなると、図２６に示す
結像レンズ４の焦点距離ｆが変化する。

【０１２５】いま、単位温度変化に対する屈折率変化を
ａ（／度）、脚部１１の線膨張係数をｂ（／度）とす
る。通常、樹脂レンズのａは負の値であり、そのオーダ
は１０ ^-5乃至１０^-4であり、ｂは正の値であり、そのオ
ーダは１０^-5乃至１０^-4である。

【０１２６】いま、常温において、温度がＴ（度）だけ
上昇したときの焦点位置変化をΔｆとすると、焦点位置
変化Δｆは、次のように表すことができる。 Δｆ＝Ｋ／（２（ｎ−１＋ａ×Ｔ））−Ｒ／（２（ｎ−１））＝−ａ×Ｔ×Ｋ／（２（ｎ−１＋ａ×Ｔ）×（ｎ−１））＝−ａ×Ｔ×ｆ／（ｎ−１＋ａ×Ｔ）

【０１２７】但し、Ｒ＝２×（ｎ−１）×ｆである。

【０１２８】通常、ｎ−１≫ａ×Ｔが成立するから、上
記式は次のように表すことができる。 Δｆ＝−ａ×Ｔ×ｆ／（ｎ−１）

【０１２９】また、温度がＴだけ上昇したとき、脚部１
１の長さＬ₁₁の増加量ΔＬは、次式で表すことができ
る。 ΔＬ＝ｂ×Ｔ×Ｌ₁₁

【０１３０】従って、実際の焦点距離面の移動量Δｈ
は、次のようになる。 Δｈ＝Δｆ−ΔＬ

【０１３１】そこで、Δｈが結像レンズ４の焦点深度Δ
Ｚに収まるように設計を行うことにより、すなわち、次
式｜−ａ×ｆ／（ｎ−１）−ｂ×Ｌ₁₁｜＜（ΔＺ／Ｔ）を満足するように設計を行うことにより、温度が変化し
たとしても、合焦位置ｆ１をＣＣＤベアチップ１２の受
光面上に位置させることが可能となる。

【０１３２】また、上記実施例では、レンズの収差など
を利用して入射光像の空間周波数を制限し、ＣＣＤベア
チップ１２上で発生する折り返し歪みを低減させるよう
にしている。しかしながら、カメラの用途によっては、
単板カラーカメラで発生する色モアレを充分に抑圧する
ことが要求される。この場合、特定の空間周波数のみを
鋭く抑圧する必要があるが、上記した実施例のような空
間周波数制限法では、特定の空間周波数のみを鋭く抑圧
することは困難である。

【０１３３】そこで、例えば図２７に示すように、結像
レンズ４をその中心を通る水平面で２分割して、結像レ
ンズ４Ａと４Ｂとし、その分割面上で、結像レンズ４Ａ
を結像レンズ４Ｂに対して水平方向に角度θだけ回動し
て、不連続面４Ｃを形成した構成のレンズを用いること
ができる。この結像レンズ４を上面からみると、図２８
に示すようになる。

【０１３４】この場合、被写体からの光が上方の結像レ
ンズ４Ａを透過した後、ＣＣＤベアチップ１２に結像す
る位置と、下方の結像レンズ４Ｂを透過してＣＣＤベア
チップ１２上に結像する位置とは、距離Ｑだけ水平方向
に離れている。すなわち、このとき、次式が成立する。 θ＝２×atan（Ｑ／２ｆ）

【０１３５】その結果、この結像レンズ４Ａ，４Ｂによ
るＭＴＦは、図２９に示すようになり、空間周波数が１
／（２Ｑ）において、鋭く低下する特性となる。

【０１３６】なお、このような特性を得るには、結像レ
ンズ４の不連続面の方向を必ずしも水平方向にする必要
はなく、図３０に示すように、垂直方向（図３０
（Ａ））あるいは斜め方向（図３０（Ｂ））にしてもよ
い。

【０１３７】さらに、上記実施例においては、レンズ部
１０の脚部１１をＣＣＤベアチップ１２上に直接当接す
るようにしたが、基板１上に当接させるようにすること
も可能である。図３１は、この場合の例を表している。

【０１３８】すなわち、図３１の実施例においては、基
板１にＣＣＤベアチップ１２より若干大きい形状の凹部
１Ａが形成されている。そして、ＣＣＤベアチップ１２
は、充填剤２０により、この凹部１Ａに接着されてお
り、レンズ部１０の脚部１１は、その切欠き１１Ａが基
板１の凹部１Ａの角部に係止されている。そして、脚部
１１の外周は、充填剤２０により基板１に接着されてい
る。その他の構成は、図３における場合と同様である。

【０１３９】図３２は、図３１の実施例における、ＣＣ
Ｄベアチップ１２とレンズ部１０を基板１に取り付ける
ための工程を表している。

【０１４０】すなわち、最初に、図３２（Ａ）に示すよ
うに、吸着型のＩＣチップをつかむための治具５０１に
より、ＣＣＤベアチップ１２の撮像面を吸着する。そし
て、図３２（Ｂ）に示すように、基板１の凹部１Ａに予
め充填剤２０を塗布しておき、図３２（Ｃ）に示すよう
に、治具５０１に保持されているＣＣＤベアチップ１２
を基板１の凹部１Ａ内にダイボンディングする。このと
き、基板１の上面１Ｂと治具５０１の面５０１Ａが当接
し、ＣＣＤベアチップ１２の撮像面は、基板１の上面１
Ｂと同一の高さに位置決めされる。

【０１４１】次に、図３２（Ｄ）に示すように、レンズ
部１０の切欠き１１Ａを、基板１の凹部１Ａを形成する
ことにより形成される角部に係合する。そして、さらに
図３２（Ｅ）に示すように、脚部１１の外周と基板１の
上面との間に、充填剤２０を充填して、接着する。

【０１４２】なお、この実施例の場合、ＣＣＤベアチッ
プ１２を凹部１Ａ内にダイボンディングしているので、
ＣＣＤベアチップ１２の撮像面の高さを正確に位置決め
することが可能であるが、水平面内（ＸＹ平面内）にお
ける取り付け精度は若干低下する。しかしながら、ＣＣ
Ｄベアチップ１２の撮像面から離れた位置にレンズ部１
０の脚部１１を配置することができるため、ＣＣＤベア
チップ１２のボンディングワイヤ（図示せず）があった
としても、これを容易に回避して、レンズ部１０を取り
付けることができる。また、脚部１１における不良反射
による影響を軽減することができる。

【０１４３】さらに、例えば、レンズ部１０の脚部１１
を、図３３に示すような、四方の面が囲まれている箱型
形状の脚部とし、ゴミなどが内部に進入するのを防止す
るようにすることができる。また、このとき、図３３に
示すように、脚部１１の底面に突起１１Ａａを設けるこ
とができる。あるいはまた、例えば図３４に示すよう
に、対向する２つの脚部を設ける構成としてもよい。そ
して、この場合において、脚部１１の底面に円筒上の突
起１１Ａａを形成することができる。

【０１４４】図３５は、図２２に示した撮像装置の他の
構成例を示している。すなわち、この実施例において
は、図２２におけるクロック発生回路３１が、撮像装置
の内部に収容されているとともに、メモリ１６の代わり
にカメラ処理回路５１１が設けられ、Ａ／Ｄ変換器１４
の出力が供給されている。そして、カメラ処理回路５１
１において、輝度信号と色差信号、あるいは、Ｒ，Ｇ，
Ｂ信号などが生成される。さらに、ここにエンコーダを
内蔵させ、例えばＮＴＳＣ方式のフォーマットのビデオ
データに変換させるようにしてもよい。その出力は、Ｆ
ＩＦＯメモリ５１２に供給され、一旦記憶された後、所
定のタイミングで読み出される。ＦＩＦＯメモリ５１２
より読み出されたデータは、パラレルシリアル（Ｐ／
Ｓ）変換器５１３に入力され、パラレルデータがシリア
ルデータに変換され、ドライバ５１５を介して、出力端
子５１７から、正相のデータおよび逆相のデータとして
出力される。

【０１４５】一方、入力端子５１８から入力された正相
および逆相のデータは、レシーバ５１６で同相成分が除
去された後、調停回路５１４に入力される。調停回路５
１４は、入力された制御データに対応して、ＦＩＦＯメ
モリ５１２を制御し、カメラ処理回路５１１からのデー
タを書き込み、所定のタイミングで読み出す制御を行う
とともに、ドライバ５１５を制御し、パラレルシリアル
変換器５１３からのデータを出力させる。

【０１４６】このドライバ５１５とレシーバ５１６は、
ＩＥＥＥ１３９４に規定されているシリアルバスの標準
規格に準拠するものである。この他、例えば、ＵＳＤに
準拠するようにすることも可能である。

【０１４７】このように、シリアルにデータを出力し、
また入力を受けるように構成することで、パラレルデー
タを入出力する場合に較べて、撮像装置が大型化するこ
とを防止することができる。

【０１４８】なお、Ａ／Ｄ変換器１４より前段の動作
は、図２２における場合と同様であるので、その説明は
省略する。

【０１４９】［第２実施例］図３６は、本発明を適用し
た撮像装置の第２実施例の構成を示す斜視図である。こ
の撮像装置も、第１実施例の撮像装置と同様に、基板５
１にホルダ（パッケージ）５２が装着（嵌合）されるこ
とにより、それらが一体化されて構成されている。但
し、この撮像装置は、第１実施例の撮像装置より、さら
に小型化、軽量化、低価格化を図るために、ホルダ５２
には、その一部として、光を結像するための１つの結像
レンズ５４が上部に形成されており（従って、このホル
ダ５２は、第１実施例におけるレンズ部１０に相当す
る）、また、基板５１には、結像レンズ５４により結像
された光を光電変換し、画像信号を出力するＣＣＤベア
チップ１２（図３７乃至図３９）のみが装着されてい
る。なお、ホルダ５２は、透明の材料（例えば、透明な
プラスチック（例えば、ＰＭＭＡなど）など）でなり、
その、結像レンズ５４の部分を除いた外装部分には、Ｃ
ＣＤベアチップ１２に、それほど重要でない周辺光線が
入射しないように、そのような周辺光線を遮断する絞り
効果を有する遮光性の遮光膜６１が形成（コーティン
グ）されている。また、ＣＣＤベアチップ１２は、第１
実施例における場合と同様のものである。

【０１５０】図３７は、図３６の撮像装置の平面図であ
り、また、図３８または図３９は、それぞれ図３６にお
けるＢ−Ｂ’部分またはＣ−Ｃ’部分の断面図である。
基板５１上には、上述したように、ＣＣＤベアチップ１
２のみが装着されている。なお、ＣＣＤベアチップ１２
は、基板５１にホルダ５２が装着されたときに、ホルダ
５２の一部として形成されている結像レンズ５４と対向
するような位置に装着されている。

【０１５１】さらに、基板５１の側面には、基板１と同
様に、外部へ信号を出力し、また外部から信号を入力す
るためのリード５５が設けられている。なお、図３６、
図３８、および図３９においては、リード５５の図示を
省略してある。

【０１５２】基板５１に装着されたＣＣＤベアチップ１
２からは、信号の授受のための接続線１２Ａが引き出さ
れており、各接続線１２Ａは、所定のリード５５と接続
されている。

【０１５３】ホルダ５２は、上述したように、透明な材
料でなり、その形状は、その水平方向の断面が長方形で
ある箱型（図３８に示す状態において、上下を逆にした
場合）とされている。そして、その底面（撮像装置の上
部）の中心部分には、単玉レンズとしての結像レンズ５
４が形成されており、その結像レンズ５４の部分を除
き、内側も含めて無反射コーティングがなされている。
すなわち、ホルダ５２には、遮光性の塗料が塗布され、
またはこれに準ずる加工がなされており、これにより遮
光膜６１が形成されている。

【０１５４】いま、図３７に示すように、ＣＣＤベアチ
ップ１２の接続線１２Ａが引き出されている方の辺（図
３７において垂直方向の辺）の長さは、引き出し線１２
Ａのない方の辺（図３７において水平方向の辺）の長さ
より長い。従って、ホルダ５２の４つの側面である、対
向する２組の脚部６２のうち、図３７において水平方向
で対向する脚部６２どうしの距離は、図３８に示すよう
に、短いものとなり、また、図３７において垂直方向で
対向する脚部６２どうしの距離は、図３９に示すよう
に、長いものとなる。そして、一方の対向する脚部６２
は、内側の部分がくり貫かれ、これにより切欠き６２Ａ
が形成されている。そして、この切欠き６２Ａの部分
は、ＣＣＤベアチップ１２の縦の２辺の部分に精度良く
嵌合するようになされている。

【０１５５】なお、本実施例では、ホルダ５２は、例え
ば透明なプラスチックをモールド成形することで構成さ
れており（従って、結像レンズ５４も、結像レンズ４と
同様に、プラスチックモールド単玉レンズである）、こ
れにより結像レンズ５４の主点に対する、ホルダ５２の
各部の寸法の相対的な精度は、充分に高くされている。

【０１５６】ホルダ５２の一方の対向する脚部６２は、
その切欠き６２Ａの部分のそれぞれが、ＣＣＤベアチッ
プ１２の図３７における縦の２辺の部分に嵌合されるこ
とにより、ＣＣＤベアチップ１２に直接接触している。
この一方の対向する脚部６２の長さ（図３８における垂
直方向の長さ）は、他方の対向する脚部６２の長さ（図
３９における垂直方向の長さ）より幾分短くされてい
る。これにより、一方（図３８）の対向する脚部６２の
下端が、基板５１から若干浮いた状態で、切欠き６２Ａ
が、ＣＣＤベアチップ１２の受光面とその側面に、ある
程度の圧力をもって、直接接触している（従って、一方
（図３８）の脚部６２は、ＣＣＤベアチップ１２に突き
当てられた状態とされる）。なお、この圧力は、ホルダ
５２を基板５１に嵌合した後、所定の圧力をかけなが
ら、充填剤２０を充填することにより基板５１とホルダ
５２とを接着、封止することで生じるようになされてい
る。

【０１５７】ホルダ５２の、他方（図３９）の対向する
脚部６２は、一方（図３８）の対向する脚部６２より幾
分長めであるが、切欠き６２Ａが、ＣＣＤベアチップ１
２の受光面に突き当てられたときに、その下部が基板５
１に接触しない程度の長さとされている。従って、基板
５１とホルダ５２とは、一方（図３８）の対向する脚部
６２をＣＣＤベアチップ１２に接触させる精度を優先す
る形で接着されている。

【０１５８】なお、結像レンズ５４の光学特性、および
ＣＣＤベアチップ１２に突き当てられる２つの脚部（一
方（図３８）の対向する脚部）６２の寸法（長さ）は、
図１１または図１２で説明した場合と同様になされてい
る。

【０１５９】以上のように、この実施例においても、Ｃ
ＣＤベアチップ１２が装着された基板５１と、結像レン
ズ５４および絞り効果を有する遮光膜６１が形成された
ホルダ５２とを一体化するようにしたので、撮像装置の
応用時の組み込みおよび取扱いが容易になり、製造コス
トを低減することが可能となる。

【０１６０】さらに、ホルダ５２の各部の寸法の、結像
レンズ５４の主点に対する相対的な精度は充分に高くさ
れているとともに、その一方（図３８）の対向する脚部
６２は、ＣＣＤベアチップ１２の受光面に直接突き当て
られているので、結像レンズ５４は、第１実施例の結像
レンズ４における場合と同様に、特別の調整をすること
なしに、精度良く配置することができ、これにより、撮
像装置の小型化、軽量化を図ることができる。

【０１６１】また、ホルダ５２には、その一部として、
結像レンズ５４を形成し、基板５１には、ＣＣＤベアチ
ップ１２のみを装着するようにしたので、第１実施例に
おける場合に比較して、撮像装置のさらなる小型化、軽
量化、低価格化を図ることができる。

【０１６２】さらに、図３９に示すように、ホルダ５２
の、他方の対向する脚部６２どうしの距離は、ＣＣＤベ
アチップ１２の図３７における水平方向の長さよりも長
いものとされているので、接続線１２Ａの引き回しを容
易に行うことができる。

【０１６３】次に、図３６乃至図３９に示した撮像装置
の製造方法について説明する。まず、基板５１上にＣＣ
Ｄベアチップ１２を装着するとともに、リード５５を設
け、必要に応じて、ＣＣＤベアチップ１２の接続線１２
Ａとリード５５との接続を行う。一方、透明の材料を用
い、結像レンズ５４を有し、脚部６２に切欠き６２Ａを
設けたホルダ５２をモールド成形した後、遮光膜６１を
形成する。そして、基板５１とホルダ５２とを、一方の
対向する脚部６２を、ＣＣＤベアチップ１２に突き当て
た状態で、図３８および図３９に示したように充填剤２
０を充填することで一体化する。

【０１６４】基板５１とホルダ５２とを一体化する際に
は、第１実施例の場合と同様に、特別の調整をする必要
がないので、容易かつ低コストで、撮像装置を製造する
ことができる。

【０１６５】なお、この場合においても、透明の材料と
遮光性の材料を用いて、ホルダ５２（結像レンズ５４）
をモールド成形することができる。これにより、図４０
に示すように、結像レンズ５４を透明材料で形成し、脚
部６２を遮光性材料で形成することができる。

【０１６６】あるいはまた、図４１に示すように、透明
材料で結像レンズ５４を脚部６２を含めて成形し、その
外周側と内周側に、それぞれ外シート９１と内シート９
２をかぶせるようにして、ホルダ５２を形成するように
してもよい。この外シート９１と内シート９２は、それ
ぞれ遮光性材料で、結像レンズ５４の外周側と内周側の
形状に対応して形成されている。あるいは、外シート９
１と内シート９２をかぶせる代わりに、黒く塗装するよ
うにしてもよい。

【０１６７】この他、例えば図４２に示すように、ＣＣ
Ｄベアチップ１２を基板５１上に装着し、さらに結像レ
ンズ５４を基板５１上に装着した状態で、基板５１と結
像レンズ５４の外周を黒色の樹脂６６でモールドするよ
うにすることもできる。

【０１６８】また、この撮像装置は、図２２に示したド
ライバ１３より出力される信号を、外部から、リード５
５を介して入力することでドライブし、その結果、やは
りリード５５を介して得られる画像信号は、外部におい
て、必要に応じて信号処理される。

【０１６９】さらに、本実施例においては、結像レンズ
５４からの光を光電変換する光電変換素子として、ＣＣ
Ｄベアチップ１２を用いるようにしたが、光電変換素子
としては、第１実施例で説明したように、例えば破壊読
み出し型撮像素子やその他のものを用いることが可能で
ある。

【０１７０】なお、図３９の実施例における基板５１
を、図４３に示すように大きくし、その基板５１上に各
種の部品６７を配置するようにすることもできる。

【０１７１】また、結像レンズとしては、１段の構成だ
けではなく、図４４に示すように、結像レンズ５４Ａ
（凸レンズ）と結像レンズ５４Ｂ（凹レンズ）の２段の
構成とすることもできる。もちろん、３段以上の構成と
することも可能である。

【０１７２】［第３実施例］図４５は、本発明を適用し
た撮像装置１００を組み込んだビデオカメラの構成例を
示している。なお、図中、図２２における場合と対応す
る部分については、同一の符号を付してある。撮像装置
１００は、第１実施例または第２実施例の撮像装置と同
様に構成されている。但し、基板１（または５１）に
は、ＣＣＤベアチップ１２とＡ／Ｄ変換器７０が装着さ
れている。なお、本実施例では、撮像装置１００は、第
１実施例の撮像装置と同様に構成されているものとす
る。

【０１７３】Ａ／Ｄ変換器７０は、シリアル出力型のＡ
／Ｄ変換器で、ＣＣＤベアチップ１２より出力される画
像信号を、その出力周期（ある画素に対応する画像信号
が出力されてから、次の画素に対応する画像信号が出力
されるまでの時間）の１／２の周期を有するサンプリン
グクロックｐ１のタイミングでＡ／Ｄ変換し、その結果
得られるディジタルの画像データを、シリアルデータの
形で出力するようになされている。

【０１７４】なお、Ａ／Ｄ変換器７０は、外部から供給
されるリファレンス電圧ｖｒｅｆを基準に、サンプル値
に割り当てるビットを決定するようになされている。

【０１７５】また、Ａ／Ｄ変換器７０としては、サンプ
リングの結果得られた画像データを、パラレルデータの
形で出力するパラレル出力型のＡ／Ｄ変換器を用いるこ
とも可能である（この場合、後述するＳ／Ｐ変換器７１
は不要となる）。但し、Ａ／Ｄ変換器７０として、パラ
レル出力型のＡ／Ｄ変換器を用いた場合、パラレルデー
タの形で出力する画像データのビット数分のリード５を
設ける必要があるのに対し、Ａ／Ｄ変換器７０をシリア
ル出力型のＡ／Ｄ変換器とした場合には、画像データを
出力するために必要なリード５は１つで済む。従って、
Ａ／Ｄ変換器７０としては、シリアル出力型のものを用
いた方が、撮像装置１００を小型に構成することができ
る。

【０１７６】Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換器７１
は、撮像装置１００（Ａ／Ｄ変換器７０）より出力され
るシリアルの画像データをパラレルの画像データに変換
し、Ｄ−ＦＦ（遅延型フリップフロップ）７２および減
算回路７３に出力するようになされている。Ｄ−ＦＦ７
２は、サンプリングクロックｐ１と同一の周期を有する
クロックｐ２にしたがって、Ｓ／Ｐ変換器７１からの画
像データを１クロック分だけ遅延し、減算回路７３に出
力するようになされている。減算回路７３は、Ｓ／Ｐ変
換器７１からの画像データと、Ｄ−ＦＦ７２の出力との
差分を演算し、その差分値をＤ−ＦＦ７４に出力するよ
うになされている。Ｄ−ＦＦ７４は、クロックｐ２の２
倍の周期（画素の出力周期と同一の周期）を有するクロ
ックｐ３にしたがい、減算回路７３から出力される差分
値を、１つおきにラッチして、カメラ信号処理回路７５
に出力するようになされている。

【０１７７】カメラ信号処理回路７５は、Ｄ−ＦＦ７４
の出力に所定の信号処理を施すようになされている。

【０１７８】タイミングジェネレータ７６は、図示せぬ
クロック発生回路から供給されるクロックに基づいて、
各種のタイミング信号を生成するようになされている。
すなわち、タイミングジェネレータ７６は、図２２のタ
イミングジェネレータ１５と同様に、ＣＣＤベアチップ
１２をドライブするためのタイミング信号を生成し、ド
ライバ１３に供給する。さらに、タイミングジェネレー
タ７６は、上述したような周期のクロックｐ１，ｐ２，
ｐ３を生成し、Ａ／Ｄ変換器７０，Ｄ−ＦＦ７２，７３
にそれぞれ供給する。また、タイミングジェネレータ７
６は、Ｓ／Ｐ変換器７１が動作するのに必要なクロック
を生成し、Ｓ／Ｐ変換器７１に供給する。なお、タイミ
ングジェネレータ７６が出力する各種のタイミング信号
は、相互に同期のとれたものとされている（クロック発
生回路からのクロックに同期したものとされている）。

【０１７９】次に、図４６のタイミングチャートを参照
して、その動作について説明する。被写体からの光は、
結像レンズ４に入射し、この光は、結像レンズ４によっ
てＣＣＤベアチップ１２の受光面上に結像される。ＣＣ
Ｄベアチップ１２では、そこで受光された光が光電変換
され、その光に対応する画像信号ｏｕｔが、ドライバ１
３からのタイミング信号にしたがって、Ａ／Ｄ変換器７
０に出力される。ここで、図４６（Ａ）は、ＣＣＤベア
チップ１２より出力される画像信号ｏｕｔを示してい
る。

【０１８０】Ａ／Ｄ変換器７０では、ＣＣＤベアチップ
１２より出力された画像信号ｏｕｔが、その出力周期の
１／２の周期を有するサンプリングクロックｐ１（図４
６（Ｂ））の、例えば立ち上がりエッジのタイミングで
Ａ／Ｄ変換され、その結果得られるディジタルの画像デ
ータｓａ（図４６（Ｃ））が、シリアルデータの形で、
Ｓ／Ｐ変換器７１に出力される。Ｓ／Ｐ変換器７１で
は、Ａ／Ｄ変換器７０からのシリアルの画像データｓａ
がパラレルの画像データｓｂ（図４６（Ｅ））に変換さ
れ、Ｄ−ＦＦ７２および減算回路７３に出力される。

【０１８１】なお、Ｓ／Ｐ変換器７１では、変換処理に
１クロック分の時間を要し、このため、画像データｓｂ
（図４６（Ｅ））は、画像データｓａ（図４６（Ｃ））
より１クロックだけ遅れたものとなる。

【０１８２】Ｄ−ＦＦ７２では、タイミングジェネレー
タ７６より供給される、サンプリングクロックｐ１と同
一の周期を有するクロックｐ２（図４６（Ｄ））の、例
えば立ち上がりエッジのタイミングで、Ｓ／Ｐ変換器７
１からの画像データｓｂがラッチされ、これにより１ク
ロック分だけ遅延され、図４６（Ｆ）に示すような画像
データｓｃとされて、減算回路７３に出力される。

【０１８３】ここで、サンプリングクロックｐ１と同一
の周期を有するクロックｐ２は、ＣＣＤベアチップ１２
が画像信号ｏｕｔを出力する周期の１／２の周期を有す
るから、画像データｓｂを、クロックｐ２の１周期分だ
け遅延した画像データｓｃは、画像データｓｂよりも、
ＣＣＤベアチップ１２の画素ピッチの半分に対応する時
間だけ位相の遅れたものとなる。そこで、画像データｓ
ｃを、以下、適宜、半画素遅延データｓｃという。

【０１８４】減算回路７３では、Ｓ／Ｐ変換器７１より
出力された画像データｓｂから、Ｄ−ＦＦ７２より出力
された半画素遅延データｓｃが減算され、その減算値
（差分値）ｓｄ（図４６（Ｇ））が、Ｄ−ＦＦ７４に出
力される。Ｄ−ＦＦ７４では、減算回路７３からの減算
値ｓｄが、タイミングジェネレータ７６から供給され
る、クロックｐ２の２倍の周期を有するクロックｐ３
（図４６（Ｈ））の、例えば立ち上がりエッジのタイミ
ングでラッチされ、これにより、図４６（Ｉ）に示すよ
うな画像データｓｅが、カメラ信号処理回路７５に出力
される。すなわち、Ｄ−ＦＦ７４では、減算回路７３か
らの減算値ｓｄが、１つおきにラッチされ、カメラ信号
処理回路７５に出力される。

【０１８５】ここで、図４７は、ＣＣＤベアチップ１２
の内部構成例（いわゆるＦＤＡ（Floating Diffusion A
mplifier）の部分の構成例）を示している。ＣＣＤベア
チップ１２の受光面で発生した電荷は、コンデンサＣに
チャージ（蓄積）され、これにより出力バッファＢＵＦ
からは、コンデンサＣに蓄積された電荷に対応した電圧
変化が、画像信号として出力される。そして、スイッチ
ＳＷがオンにされ、これによりコンデンサＣに、正の電
圧Ｅが印加されることで、コンデンサＣがディスチャー
ジされ（基準電位にチャージされ）、その後、スイッチ
ＳＷがオフにされ、コンデンサＣは、次の画素に対応す
る電荷をチャージすることが可能な状態となる。

【０１８６】ＣＣＤベアチップ１２では、以上のような
動作が繰り返されることで、画像信号が出力されるが、
スイッチＳＷをオン、オフする際には、熱雑音が発生
し、その熱雑音に対応する電圧がコンデンサＣで保持さ
れる。また、出力バッファＢＵＦでは、いわゆる１／ｆ
ノイズ（揺らぎのノイズ）が発生する。このため、スイ
ッチＳＷがオンされ、さらにオフされた後（このような
スイッチＳＷの動作を、以下、適宜、リセットとい
う）、出力バッファＢＵＦの出力レベル（このようなリ
セット後の出力バッファＢＵＦの出力レベルを、以下、
適宜、プリチャージレベルという）は、所定の基準レベ
ル（例えば、黒レベルなど）とはならず、上述したよう
な熱雑音および１／ｆノイズ（以下、両方含めて、雑音
成分という）の影響を反映したレベルとなる。

【０１８７】そこで、通常は、ＣＣＤベアチップ１２の
出力に対し、Ａ／Ｄ変換処理などを施す前に、第１実施
例で説明したような相関２重サンプリング処理を施すこ
とによって、雑音成分を低減した画像信号を得るように
なされている。

【０１８８】しかしながら、ＣＣＤベアチップ１２を内
蔵する撮像装置１００を、できるだけ小型化し、かつ、
出力として、ディジタルの画像データを得たいような場
合に、ＣＣＤベアチップ１２の出力を、相関２重サンプ
リング処理するための、例えば図２２に示したｃｄｓ処
理回路２１を、撮像装置１００に内蔵させたのでは、小
型化の要請に沿わないことになる。

【０１８９】そこで、図４５のビデオカメラでは、この
ような要請に応えるべく、ＣＣＤベアチップ１２の出力
を、Ａ／Ｄ変換器７０でディジタルの画像データとした
後、次のようにして、雑音成分を低減するようになされ
ている。

【０１９０】すなわち、ＣＣＤベアチップ１２から出力
される画像信号ｏｕｔは、上述したことから、図４６
（Ａ）に示したように、プリチャージレベルとなるプリ
チャージ部（図中、点線で示す部分）と、コンデンサＣ
にチャージされた電荷に対応するレベル（信号レベル）
となる信号部（図中、実線で示す部分）とからなる。そ
して、上述の雑音成分の発生原理から、ある信号部に含
まれる雑音成分と、その直前のプリチャージ部に含まれ
る雑音成分には相関性がある。すなわち、ある信号部に
含まれる雑音成分と、その直前のプリチャージレベルと
はほぼ等しい。従って、ある信号部の信号レベルから、
その直前のプリチャージレベルを減算すれば、その信号
部の真の信号成分が得られることになる。

【０１９１】Ｄ−ＦＦ７２、減算回路７３、およびＤ−
ＦＦ７４では、Ａ／Ｄ変換器７０からの画像データｓａ
に対し、上述の原理に対応する処理を施すことで、雑音
成分を低減した画像データを得るようになされている。

【０１９２】すなわち、Ａ／Ｄ変換器７０では、上述し
たように、ＣＣＤベアチップ１２からの画像信号ｏｕｔ
が、その出力周期の１／２の周期を有するサンプリング
クロックｐ１（図４６（Ｂ））のタイミングでＡ／Ｄ変
換されるため、その結果得られるディジタルの画像デー
タｓａは、図４６（Ｃ）に示すように、信号レベル（ｖ
ｉ）とプリチャージレベル（ｆｉ）とが交互に並んだも
のとなる。なお、図４６（Ｃ）（図４６（Ｅ）および図
４６（Ｆ）においても同様）では、信号レベルまたはプ
リチャージレベルを、それぞれｖまたはｆに数字を付し
て示してある。また、組になるべき信号レベルおよびプ
リチャージレベル（ある信号レベルと、その直前のプリ
チャージレベル）には、同一の数字を付してある。

【０１９３】そして、減算回路７３に入力される画像デ
ータｓｂまたは半画素遅延データｓｃは、画像データｓ
ａ（但し、パラレルデータの形に変換したもの）を、そ
れぞれ１クロックまたは２クロック分だけ遅延したもの
であるから、図４６（Ｅ）または図４６（Ｆ）に示した
ようになる。さらに、減算回路７３では、画像データｓ
ｂから、半画素遅延データｓｂが減算されるから、その
減算値ｓｄのうち、組になるべき信号レベルおよびプリ
チャージレベルから求められたものは、雑音成分が低減
された画像データ（以下、適宜、真の画像データとい
う）となる。すなわち、減算値ｓｄは、図４６（Ｇ）に
おいてｖ’に数字を付して示すように、１つおきに、真
の画像データとなる。なお、図４６（Ｇ）において、
ｖ’＃ｉ（＃ｉは整数）は、ｖ＃ｉ−ｆ＃ｉの演算結果
を表しており、ｘは無効なデータを表している。

【０１９４】従って、Ｄ−ＦＦ７４において、減算値ｓ
ｄを、図４６（Ｈ）に示したようなクロックｐ３のタイ
ミングで、１つおきにラッチすることにより、カメラ信
号処理回路７５には、真の画像データｓｅ（図４６
（Ｉ））のみが供給されることになる。

【０１９５】なお、減算回路７３における減算処理によ
れば、有効なビット数を低下させることとなるが、これ
による影響は、Ａ／Ｄ変換器７０に与える基準電圧ｖｒ
ｅｆを適切に設定することで、ほとんど無視することが
できる。

【０１９６】カメラ信号処理回路７５では、画像データ
ｓｅが、例えば図４６（Ｊ）に示すようにアナログ信号
に変換され、ビデオテープなどに記録される。

【０１９７】以上のように、撮像装置１００からは、デ
ィジタルで、画像データが出力されるので、これを組み
込んだ装置を容易に構成することが可能となる。

【０１９８】また、Ａ／Ｄ変換器７０では、ＣＣＤベア
チップ１２からの画像信号ｏｕｔの出力周期の１／２の
周期を有するサンプリングクロックｐ１のタイミングで
Ａ／Ｄ変換を行うようにしたので、その後に、画像デー
タに含まれる雑音成分を容易に低減することができる。
その結果、撮像装置１００に、そのような雑音成分を低
減するための回路を設ける必要がなくなり、ディジタル
の画像データを出力する、小型の撮像装置を実現するこ
とができる。

【０１９９】［第４実施例］以上のような撮像装置をパ
ーソナルコンピュータに装着して使用することが考えら
れる。図４８は、このようなパーソナルコンピュータの
外観構成を示している。すなわち、ノートブックタイプ
のパーソナルコンピュータ２４０の本体２４１側の上面
には、キーボード２４２が形成されており、その本体２
４１の側面には、ＦＤ装着部２４４とＰＣカード装着部
２４５が形成されている。ＰＣカード装着部２４５に
は、ＰＣカード２４６を必要に応じて装着し、また、使
用しない場合、これを取り出すことができるようになさ
れている。また、ＬＣＤ２４３は、本体２４１に対して
回動自在に支持されており、所定の文字、図形など、画
像情報を表示するようになされている。

【０２００】図４９は、ＰＣカード２４６の外観構成を
示している。この実施例においては、ＰＣカード２４６
は、長さが８５．６mm、幅が５４．０mm、高さ（厚さ）
が１０．５mmとされている。この形状は、ＰＣＭＣＩＡ
（パーソナルコンピュータ・メモリカード・インタナシ
ョナルアソシエーション）標準のタイプ３のカードとし
て規定されているものである。

【０２０１】このＰＣカード２４６は、図５０に示すよ
うに、筐体３０１を有しており、この筐体３０１に対し
て、スライド部材３０２がスライド自在に保持されてい
る。そして、このスライド部材３０２には、支持部材３
０３を介して撮像装置１００が回動自在に支持されてい
る。スライド部材３０２を筐体３０１の内部に進入させ
たとき、撮像装置１００も筐体３０１の内部に完全に収
容されるようになされている。

【０２０２】そして、例えば、パーソナルコンピュータ
２４０を電話回線などの通信回線に接続し、テレビ電話
やテレビ会議を行う場合、図５０に示すように、ＰＣカ
ード２４６をＰＣカード装着部２４５に装着し、筐体３
０１に対して、スライド部材３０２をスライドさせるこ
とにより、撮像装置１００をパーソナルコンピュータ２
４０の外部に引き出す。さらに、図５１に示すように、
撮像装置１００を、支持部材３０３を支点として、約６
０度乃至９０度の範囲に回動し、撮像装置１００の穴３
（結像レンズ４）をユーザ（被写体）に指向させる。

【０２０３】図５２は、このようにＰＣカード２４６の
筐体３０１内に収容する撮像装置１００の内部の構成
例、すなわち、第４の実施例を表している。

【０２０４】この実施例は、基本的に、図３に示した第
１の実施例と同様の構成とされている。但し、ＣＣＤベ
アチップ１２は、基板１の裏側（結像レンズ４と反対
側）に、フリップチップ実装法により、その受光面（撮
像面）（図５２において、上側の面）が、基板１に形成
された穴２３１を介して、結像レンズ４に対向するよう
に装着されている。基板１には、このＣＣＤベアチップ
１２を装着する位置を規制するために、突起２３３が形
成されている。

【０２０５】また、基板１の図中上面側（ＣＣＤベアチ
ップ１２を装着する面と反対側）には、結像レンズ４が
取り付けられている。基板１には、この結像レンズ４の
取り付け位置を規制するために、突起２３２が形成され
ている。ＣＣＤベアチップ１２を突起２３３をガイドと
して所定の位置に取り付け、かつ、結像レンズ４を突起
２３２をガイドとして所定の位置に取り付けることによ
り、結像レンズ４とＣＣＤベアチップ１２は、基板１の
穴２３１を介して所定の相対位置に対向配置されるよう
になされている。

【０２０６】また、基板１の上面には、ドライバ１３と
Ａ／Ｄ変換器１４が配置され、基板１の下面側には、そ
の他の部品２３４が取り付けられている。

【０２０７】パッケージ２Ａの所定の位置には、絞りと
して機能する穴３が形成されており、このパッケージ２
Ａを充填剤２０を介して基板１に接着したとき、穴３を
介して入射された光が、結像レンズ４に入射される。こ
の光は結像レンズ４で集光されて、基板１の穴２３１を
介して、ＣＣＤベアチップ１２の受光面（撮像面）に入
射されるようになされている。

【０２０８】また、この実施例においては、パッケージ
２Ａと結像レンズ４との間に所定の間隙が設けられ、パ
ッケージ２Ａが外力を受けたとき、その力が結像レンズ
４に直接伝達されないようになされている。

【０２０９】この実施例においては、パッケージ２Ａの
上端部から結像レンズ４の上端部までの距離を１．５m
m、結像レンズ４の厚さを２．０mm、結像レンズ４の下
端面から基板１の上面までの距離を４．０mm、基板１の
厚さを０．５mm、基板１の下面から、基板１の下面側に
装着されたＣＣＤベアチップ１２、部品２３４などの下
端部までの距離を１．０mmとすることができる。特に、
ＣＣＤベアチップ１２を、基板１を介して結像レンズ４
と本体側に装着することにより、結像レンズ４の焦点距
離内に基板１を配置することができるので、図３に示す
実施例に較べて、より薄型化が可能となる。その結果、
この実施例の合計の厚みは、９．０mmとなる。また、こ
の撮像装置１００の水平方向の長さと垂直方向の長さ
は、１５mmとすることができる。従って、図５０と図５
１に示したように、撮像装置１００を、厚さが１０．５
mmのＰＣカード２４６の筐体３０１の内部に収容するこ
とが可能となる。

【０２１０】図５３は、パーソナルコンピュータ２４０
の内部の電気的構成例を示している。ＣＰＵ３１１は、
ＲＯＭ３１２に記憶されているプログラムに従って、各
種の処理を実行するようになされている。ＲＡＭ３１３
には、ＣＰＵ３１１が各種の処理を実行する上において
必要なプログラムやデータなどが適宜記憶される。

【０２１１】バスを介してＣＰＵ３１１に接続されてい
る入出力インタフェース３１４には、キーボード２４２
の他、ＰＣカードドライバ３１５、ＦＤドライバ３１
６、モデム３１８が、それぞれ接続されている。ＰＣカ
ードドライバ３１５は、ＰＣカード２４６が装着された
とき、ＰＣカード２４６に対して、各種のデータなどを
授受するようになされている。また、ＦＤドライバ３１
６は、フロッピィディスク（ＦＤ）３１７が装着された
とき、フロッピィディスク３１７に対してデータを記録
または再生するようになされている。モデム３１８は、
電話回線などの通信回線に接続されており、通信回線を
介して入力されたデータを受信復調し、これをＣＰＵ３
１１に出力したり、ＣＰＵ３１１から供給されたデータ
を変調し、通信回線に出力するようになされている。

【０２１２】入出力インタフェース３１４にはまた、Ｌ
ＣＤ２４３を駆動するＬＣＤドライバ３１９が接続され
ている。また、マイクロホン３２０より入力された音声
信号が、Ａ／Ｄ変換器３２１でＡ／Ｄ変換された後、入
出力インタフェース３１４に取り込まれるようになされ
ている。また、入出力インタフェース３１４より出力さ
れた音声データが、Ｄ／Ａ変換器３２２でＤ／Ａ変換さ
れた後、スピーカ３２３から出力されるようになされて
いる。

【０２１３】次に、その動作について説明する。例え
ば、所定の相手とテレビ電話を行うとき、ユーザはＰＣ
カード２４６をＰＣカード装着部２４５に装着し、撮像
装置１００をＰＣカード２４６から引き出し、さらに所
定の角度に回動して、図５１に示すように、自分の方向
に指向させる。

【０２１４】次に、ユーザは、キーボード２４２を操作
して相手側の電話番号を入力する。ＣＰＵ３１１は、こ
の電話番号の入力を受けたとき、入出力インタフェース
３１４を介してモデム３１８を制御し、その電話番号に
対する発呼動作を実行させる。

【０２１５】モデム３１８は、ＣＰＵ３１１の指令に対
応して、相手先に対する発呼動作を行い、相手先がこの
発呼動作に応じたときは、その旨をＣＰＵ３１１に通知
する。

【０２１６】このとき、ＣＰＵ３１１は、ＰＣカードド
ライバ３１５を介してＰＣカード２４６を制御し、画像
信号を取り込ませる。

【０２１７】撮像装置１００においては、結像レンズ４
を介してユーザの画像をＣＣＤベアチップ１２で光電変
換した後、Ａ／Ｄ変換器７０でＡ／Ｄ変換し、ＰＣカー
ドドライバ３１５に出力する。ＰＣカードドライバ３１
５は、ＰＣＭＣＩＡ標準に従ったフォーマットのデータ
に変換した画像データを、入出力インタフェース３１４
を介してＣＰＵ３１１に出力する。ＣＰＵ３１１は、こ
の画像データを、入出力インタフェース３１４を介して
モデム３１８に供給し、通信回線を介して相手側に送信
させる。

【０２１８】一方、同様の装置を有する相手側の画像デ
ータが通信回線を介して送られてくると、モデム３１８
は、これを受信復調し、ＣＰＵ３１１に出力する。ＣＰ
Ｕ３１１は、この画像データの入力を受けると、これを
ＬＣＤドライバ３１９に出力し、ＬＣＤ２４３に表示さ
せる。これにより、ＬＣＤ２４３に、相手方の画像が表
示されることになる。

【０２１９】一方、ユーザが、相手方に向かって喋る音
声信号は、マイクロホン３２０で取り込まれ、Ａ／Ｄ変
換器３２１でＡ／Ｄ変換される。モデム３１８は、ＣＰ
Ｕ３１１の制御の下に、この音声データを、通信回線を
介して相手側に送信する。

【０２２０】また、相手側から送信されてきた音声デー
タは、モデム３１８で復調される。この復調音声データ
は、Ｄ／Ａ変換器３２２でＤ／Ａ変換された後、スピー
カ３２３から放音される。

【０２２１】このようにして、ユーザは、パーソナルコ
ンピュータ２４０に撮像機能を有するＰＣカード２４６
を装着するだけで、簡単にテレビ電話を行うことができ
る。

【０２２２】なお、以上の実施例においては、結像レン
ズを１つのレンズで構成するようにしたが、結像レンズ
は、図４４に示すように、複数のレンズで構成するよう
にすることも可能である。

【０２２３】

【発明の効果】本発明によれば、その外装が外光を遮断
するとともに、周辺光線を遮断する絞り効果を有し、光
を結像させる１つの結像レンズが設けられているホルダ
と、少なくとも、結像レンズにより結像された光を光電
変換し、画像信号を出力する光電変換素子が装着されて
いる基板とが一体化されている。従って、撮像装置を小
型化、薄型化、軽量化することが可能となり、その組み
込みおよび取扱いを容易にすることができる。また、低
画素数の光電変換素子を用いることが可能となる。

【０２２４】本発明によれば、有効画素のピッチを、撮
像有効領域の１／（２００Ｆ）より大きい値に設定する
ようにしたので、低コストで薄型化が可能な撮像装置を
実現することができる。

【０２２５】本発明によれば、光を結像させる１つの結
像レンズの一部が、その結像レンズにより結像された光
を光電変換し、画像信号を出力する光電変換素子と直接
接触しているので、撮像装置を小型化、薄型化、軽量化
することが可能となり、その組み込みおよび取扱いを容
易にすることができる。また、低画素数の光電変換素子
を用いることが可能となるばかりでなく、結像レンズと
光電変換素子との間の光学的調整をせずに済むようにな
る。

【０２２６】本発明によれば、光電変換素子、およびＡ
／Ｄ変換器が、１つのパッケージに組み込まれている。
従って、撮像装置を小型化、薄型化、軽量化することが
可能となり、その組み込みおよび取扱いを容易にするこ
とができる。また、低画素数の光電変換素子を用いるこ
とが可能となるばかりでなく、ディジタルの画像データ
を出力する小型の撮像装置の提供が可能となる。

【０２２７】本発明によれば、画像データが、電荷結合
素子が画像信号を出力する周期の１／２の周期を有する
クロックのタイミングで、画像信号をＡ／Ｄ変換したも
のであるとき、画像データが１クロック分だけ遅延さ
れ、画像データと、１クロック分だけ遅延された画像デ
ータとの差分が演算される。そして、その差分が、１つ
おきに出力される。従って、電荷結合素子が出力する画
像信号に含まれる雑音成分を低減することができる。

【０２２８】本発明によれば、基板とホルダとを一体化
した撮像装置を筐体に収容するようにしたので、小型
化、薄型化、軽量化、さらに低コスト化が可能となる。

【０２２９】本発明に記載の情報処理方法によれば、撮
像アダプタ装置の撮像装置より出力された画像信号を取
り込み、処理するようにしたので、任意の場所で簡単に
画像信号を伝送することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した撮像装置の一実施例の構成を
示す斜視図である。

【図２】図１の撮像装置の平面図である。

【図３】図２の撮像装置のＡ−Ａ’部分の断面図であ
る。

【図４】図３におけるＣＣＤベアチップ１２の構成例を
示す図である。

【図５】レンズ部１０の構成を示す斜視図である。

【図６】図３のＺで示す部分の拡大図である。

【図７】図６の実施例の他の構成例を示す図である。

【図８】図６の実施例のさらに他の構成例を示す図であ
る。

【図９】結像レンズ４の光学特性および脚部１１の寸法
（長さ）を説明するための図である。

【図１０】結像レンズ４の空間周波数応答特性を示す図
である。

【図１１】撮像面の配置位置を説明する図である。

【図１２】撮像面の他の配置例を示す図である。

【図１３】画像の均一化を図る範囲を説明する図であ
る。

【図１４】結像面の湾曲を説明する図である。

【図１５】ＣＣＤベアチップ上の画素を説明する図であ
る。

【図１６】結像位置の変化を説明する図である。

【図１７】焦点距離とピントずれ量との関係を示す図で
ある。

【図１８】図１の撮像装置の製造方法を説明するための
図である。

【図１９】図１の撮像装置の製造方法を説明するための
図である。

【図２０】ホルダの形成例を示す図である。

【図２１】ホルダの他の形成例を示す図である。

【図２２】図１の撮像装置を適用したビデオカメラの構
成例を示すブロック図である。

【図２３】結像レンズ４から出射された、撮像対象外の
光Ｌが、脚部１１で反射された様子を示す図である。

【図２４】レンズ部の他の構成例を示す図である。

【図２５】撮像装置の他の構成例を示す図である。

【図２６】レンズ部の焦点距離と脚部の変化を説明する
図である。

【図２７】結像レンズ４に不連続面を形成した場合の例
を示す図である。

【図２８】図２７の実施例の上方から見た場合の構成を
示す図である。

【図２９】図２７の実施例のＭＴＦ特性を示す図であ
る。

【図３０】結像レンズ４の不連続面の他の形成例を示す
図である。

【図３１】ＣＣＤベアチップとレンズ部の基板に対する
他の組立例を示す図である。

【図３２】図３１の実施例の組立工程を示す図である。

【図３３】図３１のレンズ部の構成例を示す図である。

【図３４】図３１のレンズ部の他の構成例を示す図であ
る。

【図３５】撮像装置の他の構成例を示すブロック図であ
る。

【図３６】撮像装置の他の実施例の構成を示す斜視図で
ある。

【図３７】図３６の撮像装置の平面図である。

【図３８】図３７の撮像装置のＢ−Ｂ’部分の断面図で
ある。

【図３９】図３７の撮像装置のＣ−Ｃ’部分の断面図で
ある。

【図４０】ホルダの他の形成例を示す図である。

【図４１】ホルダのさらに他の形成例を示す図である。

【図４２】ホルダの他の形成例を示す図である。

【図４３】図３９の実施例の変形例を示す図である。

【図４４】結像レンズの他の構成例を示す図である。

【図４５】本発明を適用したビデオカメラの構成例を示
すブロック図である。

【図４６】図４５のビデオカメラの動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【図４７】ＣＣＤベアチップ１２の内部構成例を示す図
である。

【図４８】ＰＣカードの使用状態を説明する図である。

【図４９】ＰＣカードの構成を示す図である。

【図５０】ＰＣカードをパーソナルコンピュータに装着
した状態を示す図である。

【図５１】パーソナルコンピュータにおいて撮像装置を
利用する状態を説明する図である。

【図５２】図５０の撮像装置の内部の構成例を示す図で
ある。

【図５３】図４８のパーソナルコンピュータの内部の構
成例を示すブロック図である。

【図５４】従来のビデオカメラの一例の構成を示す図で
ある。

【図５５】従来の撮像装置の構成例を示す図である。

【図５６】図５５のＣＣＤ撮像素子の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１基板，２ホルダ，２Ａパッケージ，３
穴，４結像レンズ，１０レンズ部，１１脚
部，１１Ａ切欠き，１２ＣＣＤベアチップ（電
荷結合素子），１３ドライバ，１４Ａ／Ｄ変換
器，１５タイミングジェネレータ，１６メモリ
（２ポートメモリ），２１ｃｄｓ（相関２重サンプ
リング）処理回路，２２アキュームレータ，５１
基板，５２ホルダ，５４結像レンズ，６１
遮光膜，６２脚部，６２Ａ切欠き，７０Ａ
／Ｄ変換器，７１Ｓ／Ｐ変換器，７２Ｄ−ＦＦ
（Ｄフリップフロップ），７３減算回路，７４
Ｄ−ＦＦ，７６タイミングジェネレータ，１００
撮像装置，１０１レンズモジュール，１０２
結像レンズ，１０３アイリス調整機構，１０４
フォーカスレンズ，１１１カメラ本体，１１２
光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ），１１３イメージ
センサ，１１４カメラ処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H044 AB15 AB25 4M118 AB01 BA10 FA06 GD03 GD07 HA02 HA03 HA11 HA21 HA22 HA23 HA24 HA25 HA29 HA30 5C022 AC41 AC51 AC77 5C024 AX01 CY48 DX01 EX22 EX34 EX42 GX02 GY01 HX03 HX23 HX55

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を結像させる１つの結像レンズと、少なくとも、前記結像レンズにより結像された光を光電
変換し、画像信号を出力する光電変換素子が装着された
基板とを備える撮像装置であって、前記結像レンズの瞳径Ｄと焦点距離ｆで規定されるＦナ
ンバーをＦとするとき、前記光電変換素子は、その有効
画素のピッチが、撮像有効領域の１／（２００Ｆ）より
大きい値に設定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】光を結像させる１つの結像レンズと、前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、画像
信号を出力する光電変換素子とを備え、前記結像レンズは、その一部が前記光電変換素子と直接
接触していることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】前記結像レンズには、複数の脚が設けら
れており、前記複数の脚が前記光電変換素子と直接接触
していることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】前記複数の脚は、そこに入射する光を、
前記光電変換素子に到達させない特性を有することを特
徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】前記脚は、３以上の側面を有し、その側
面のうちの２つは、前記結像レンズの光軸と対向してい
ることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】受光面に入射する光を光電変換し、画像
信号を出力する光電変換素子と、前記光電変換素子より出力される前記画像信号をＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器とを備え、前記光電変換素子およびＡ／Ｄ変換器は、１つのパッケ
ージに組み込まれていることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】前記Ａ／Ｄ変換器は、シリアル出力型の
Ａ／Ｄ変換器であることを特徴とする請求項６に記載の
撮像装置。
【請求項８】前記パッケージには、前記Ａ／Ｄ変換器の出力から輝度信号またはＲ，Ｇ，Ｂ
信号を生成する生成手段と、前記生成手段の出力をシリアルデータとして外部に出力
するとともに、外部からのシリアル制御データを取り込
むシリアルデータ授受手段とを備えることを特徴とする
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】前記光電変換素子は、電荷結合素子であ
り、前記Ａ／Ｄ変換器は、前記電荷結合素子が前記画像信号
を出力する周期の１／２の周期を有するクロックのタイ
ミングで、前記画像信号をＡ／Ｄ変換することを特徴と
する請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１０】前記Ａ／Ｄ変換器の出力を記憶するメ
モリをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の
撮像装置。
【請求項１１】電荷結合素子より出力された画像信号
をＡ／Ｄ変換したディジタルの画像データを処理する信
号処理装置であって、前記画像データが、前記電荷結合素子が前記画像信号を
出力する周期の１／２の周期を有するクロックのタイミ
ングで、前記画像信号をＡ／Ｄ変換したものであると
き、前記画像データを１クロック分だけ遅延する遅延手段
と、前記画像データと、前記遅延手段の出力との差分を演算
する演算手段と、前記演算手段より出力される前記差分を、１つおきに出
力する出力手段とを備えることを特徴とする信号処理装
置。
【請求項１２】電荷結合素子より出力された画像信号
をＡ／Ｄ変換したディジタルの画像データを処理する信
号処理方法であって、前記画像データが、前記電荷結合素子が前記画像信号を
出力する周期の１／２の周期を有するクロックのタイミ
ングで、前記画像信号をＡ／Ｄ変換したものであると
き、前記画像データを１クロック分だけ遅延するステップ
と、前記画像データと、前記１クロック分だけ遅延した前記
画像データとの差分を演算するステップと、前記差分を、１つおきに出力するステップとを備えるこ
とを特徴とする信号処理方法。