JP2010147917A - 撮像素子ユニット及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤が硬化する際に生じる収縮量の変化による影響を受けることなく、所定位置に所定の姿勢で撮像素子を固定できるようにする。
【解決手段】プリズム１１と撮像素子１２と一対の固定ガラス２１，２２と、を備えて構成されている。プリズム１１は、レンズを通して入射した光を少なくとも２色に分解して出力する。撮像素子１２は、プリズム１１で分解されて出力された光を撮像信号に変換して出力する。ガラス板１４は、撮像素子１２が搭載される。一対の固定ガラス２１，２２は、プリズム１１に光硬化性接着剤２７で固定されると共にガラス板１４を光硬化性接着剤２６で固定する。そして、一対の固定ガラス２１，２２の、ガラス板１４と接触する接触部を曲面部２３として線接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射光をプリズムにより分光して撮像素子に入射させる撮像素子ユニット、及び、その撮像素子ユニットを備えたビデオカメラその他の撮像装置に関する。

従来の、この種の撮像素子ユニットを備えた撮像装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、プリズムを介して入射光を分光する機構を備えたビデオカメラに適用して好適な撮像装置及びその製造方法に関するものが記載されている。この特許文献１に係る撮像装置は、レンズを通して入射した光を少なくとも２色に分解して出力するプリズムと、このプリズムで分解・出力された光を撮像信号に変換する撮像素子とを備えている。そして、基板に実装された撮像素子を装着した固着板と、この固着板の撮像素子非装着面とプリズムの側面とを、接着剤を介して固着させる複数の固着部材とを供えたことを特徴としている。

このような構成を有する撮像装置（以下「第１の従来例」という。）によれば、プリズムと撮像素子との固着の手順を低減でき、固着後の温度変化によるプリズムと撮像素子との位置ずれを最小限にできる、という効果が期待される。

また、従来の撮像素子ユニットの例としては、例えば、特許文献２に記載されているようなものもある。特許文献２には、テレビカメラ等の撮像装置に設けられる色分解プリズム等の光学ガラスブロックに固体撮像素子を固定する固定構造が記載されている。この特許文献２に係る固体撮像素子の固定構造は、光学ガラスブロックの光出射端に固体撮像素子が固定部材を介して固定され、固定部材は、断面が矩形状に形成された光学ガラスブロックの両側面に取り付けられている、ことを特徴としている。

このような構成を有する固体撮像素子の固定構造（以下「第２の従来例」という。）によれば、取付座が不要になり部品点数を削減でき、光学ガラスブロックの小型化、軽量化を図ることができる、という効果が期待される。
特開２００８−１０３８４６号公報 特開２００５−１８４２４３号公報

しかしながら、上述した第１及び第２の従来例においては、何れの場合にも、プリズムの両側面に固定される一対の固定部材と、撮像素子又はその固定板との互いの接触面が、それぞれ所定の大きさを有する平面によって形成されていた。そのため、撮像素子の撮像面と、この撮像素子に接触して支持する一対の固定部材の支持面との間に平行度がでていない場合に、平行度を出すために撮像素子をあおり調整すると、接着剤が楔状に肉盛りされることになる。その結果、前記平行度が出ていない状態で、撮像素子と一対の固定部材との間を接合する接着剤を硬化させると、接着剤層の厚薄による収縮量の差異によって調整位置にずれが生ずるという問題がある。この問題を、図８を参照して詳細に説明する。

図８Ａは、特許文献１の図３に対応させたもので、光軸調整前の状態を示し、図８Ｂは、光軸調整後の状態を示している。図８Ａにおいて、符号１は撮像素子ユニットであり、この撮像素子ユニット１は、プリズム２と、撮像素子３と、ガラス板４と、固定ガラス５とを備えている。符号６は、撮像素子ユニット１の光軸調整を行うためのあおり調整治具のレンズブロックである。

撮像素子ユニット１の撮像素子３は、ガラス板４の一面に紫外線硬化性接着剤（以下「ＵＶ接着剤」という。）７によって固定されている。このガラス板４の、撮像素子３が取り付けられた面と反対側に、所定の隙間をあけてプリズム２が対向されている。プリズム２の両側面には、それぞれ固定ガラス５がＵＶ接着剤８によって固定されている。一対の固定ガラス５，５の先端面はプリズム２の先端面よりも所定量だけ突出されており、その一対の固定ガラス５，５の先端面にガラス板４の他面がＵＶ接着剤９，９によって固定されている。

このような構成を有する撮像素子ユニット１の組み立ては、ＵＶ接着剤８及び９を同時に硬化させることによって一度に行われる。この際、プリズム２の撮像素子３と反対側に設置されるレンズブロック６からプリズム２に光を入射させ、このプリズム２で分解されて撮像素子３に入射された光によって受光面３ａに表示される画像を見ることにより、撮像素子３の光軸調整が行われる。

この光軸調整には、プリズム２から入射される光の進行方向である光軸方向の前後方向（Ｚ軸）調整と、光軸方向と直交する方向であって互いに直交する水平方向（Ｘ軸）及び垂直方向（Ｙ軸）調整と、これら３軸を中心にした回転方向の６軸調整が行われる。この光軸調整のうち、あおり調整は、図８Ａ及び８Ｂに示すような調整である。例えば、図８Ａに示すように、撮像素子３の受光面３ａが、ガラス板４に固定される撮像素子３の固定面に対して傾斜していて平行となっていないものとする。そうすると、あおり調整治具に設定されている基準画像は、受光面３ａには適性に表示されることなく、歪んだ或いはボケた画像として表示される。

このような受光面３ａを有する撮像素子３は、図８Ｂに示すように、プリズム２の先端面に対して撮像素子３の固定面を傾斜させ、その受光面３ａが光軸ＬＣに対して垂直となるように設定する。その結果、プリズム２と、その両側面に固定される各固定ガラス５との間を接着するＵＶ接着剤８の厚さが場所によって変化するくさび形になる。この場合、ＵＶ接着剤９によって接着されるガラス板４と固定ガラス５の接着面はそれぞれ鏡面とする一方、ＵＶ接着剤８によって接着されるプリズム２と固定ガラス５の接着面の少なくとも一方は粗面とする。このように接着部位によって接着面の粗さを変えることにより、鏡面のみを有する部位に塗布されるＵＶ接着剤９の膜厚を一定に保持しつつ、粗面を有する部位に塗布されるＵＶ接着剤８のみに膜厚の変化を生じさせることができる。

ところが、ＵＶ接着剤８が硬化する際には必ず収縮が生じ、その収縮量は膜厚に応じて比例的に変化する。その結果、ＵＶ接着剤８の膜厚の部分的変化によって光軸ＬＣに対するガラス板４の姿勢が変化し、ＵＶ接着剤８の硬化後に、光軸ＬＣに対する受光面３ａの垂直度が再び失われてしまうという問題があった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、接着剤が硬化する際に生じる収縮量の変化による影響を受けることなく、所定位置に所定の姿勢で撮像素子を固定できるようにすることを目的とする。

本発明は、プリズムと撮像素子と一対の固定ガラスとを備えて構成されている。プリズムは、レンズを通して入射した光を少なくとも２色に分解して出力する。撮像素子は、プリズムで分解されて出力された光を撮像信号に変換して出力する。支持部材には、撮像素子が搭載される。一対の固定部材は、プリズムに接着剤で固定されると共に支持部材を接着剤で固定する。そして、一対の固定部材の、支持部材と接触する接触部を曲面部として線接触又は点接触させる。

本発明では、撮像素子が搭載された支持部材と一対の固定部材との間が接着剤で固定され、一対の固定部材とプリズムとの間が接着剤で固定される。このとき、一対の固定部材の、支持部材との接触部が線接触又は点接触となっていることにより、接着剤が硬化する際に生じる収縮の影響を無くし又は抑制することができる。その結果、接着剤の膜厚の部分的変化に起因する光軸に対する支持部材の姿勢変化を防止し又は抑制し、接着剤の硬化後に、光軸に対する撮像素子の受光面の垂直度の変化を防ぎ又は小さくできる。

本発明によれば、接着剤の硬化後における光軸に対する撮像素子の受光面の垂直度の変化を防止し又は抑制し、部品精度の低減を可能とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図７を参照して説明する。本実施の形態は、入射光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に分解するプリズムと、撮像素子とを有する撮像素子ユニットを備えたビデオカメラに適用したものである。撮像素子としては、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）素子を適用することができる。

図１は、本発明の撮像素子ユニットの第１の実施の例を示すもので、この撮像素子ユニット１０は、入射光をＲ、Ｇ、Ｂの３色に分解するプリズム１１と、３個の撮像素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂとを備えている。プリズム１１は、入射された光から緑色（Ｇ）を分解して取り出す緑ブロック１１Ｇと、入射された光から青色（Ｂ）を分解して取り出す青ブロック１１Ｂと、入射された光から赤色（Ｒ）を分解して取り出す赤ブロック１１Ｒとを有している。

次に、図２を参照して、プリズム１１と３個の撮像素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂとの位置について説明する。図２では、説明を分かりやすくするため、配線基板やガラス板（支持部材）等の図示を省略している。プリズム１１の緑ブロック１１Ｇは、２つの反射面を有する三角形とされたプリズム部材からなり、第１の反射面の外側に青ブロック１１Ｂが重ね合わされている。青ブロック１１Ｂは１つの反射面を有する四角形とされたプリズム部材からなり、その反射面の外側に赤ブロック１１Ｒが重ね合わされている。赤ブロック１１Ｒは、反射面の無い四角形とされたプリズム部材からなり、３つの色ブロック１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、互いの接触面において光硬化性接着剤により接合されて一体に構成されている。

３つの色ブロック１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの積層方向が、入射された光のメインの光軸ＬＣとなっており、緑ブロック１１Ｇの第２の反射面が光の入射面ともなっている。このプリズム１１には、緑ブロック１１Ｇの第２の反射面を兼ねる入射面から光が入射される。そして、緑ブロック１１Ｇに入射された光のうち、まず緑成分が、その第１の反射面で反射され、次いで第２の反射面で反射されて、残りの第３の面（出射面）から出射される。この出射面の外側に緑用撮像素子１２Ｇが、所定の間隔をあけて受光面を対向させるように配置されている。

プリズム１１に入射された光のうち緑成分を除く残りの成分は、緑ブロック１１Ｇの第１の反射面を透過して青ブロック１１Ｂ内に入り込む。青ブロック１１Ｂでは、入射された光のうち青成分が、その反射面により反射され、その反射面と対向する第３の面（出射面）から出射される。この出射面の外側に青用撮像素子１２Ｂが、所定の間隔をあけて受光面を対向させるように配置されている。また、青ブロック１１Ｂに入射された光のうち青成分を除く残りの赤成分は、青ブロック１１Ｂの反射面を透過して赤ブロック１１Ｒ内に入り込む。この赤ブロック１１Ｒに入射された赤成分のみからなる光は、その入射面に対向する第２の面（出射面）から出射される。この出射面の外側に赤用撮像素子１２Ｒが、所定の間隔をあけて受光面を対向させるように配置されている。

本実施例においては、撮像素子１２（赤用撮像素子１２Ｒ、緑用撮像素子１２Ｇ及び青用撮像素子１２Ｂ）としてＣＭＯＳ素子を使用している。そして、ＣＭＯＳ素子を含むＣＭＯＳパッケージが配線基板１５（赤用配線基板１５Ｒ、緑用配線基板１５Ｇ及び青用配線基板１５Ｂ）に面実装されて取り付けられている。しかしながら、撮像素子１２としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）素子その他の撮像素子を適用できることは勿論である。この撮像素子１２の配線基板１５（１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ）と反対側の面に、支持部材の一具体例を示すガラス板１４（赤用ガラス板１４Ｒ、緑用ガラス板１４Ｇ及び青用ガラス板１４Ｂ）が固着されて一体的に構成されている。

即ち、撮像素子１２の配線基板１５と反対側の面には、光を透過する接着剤１６が全面に亘って塗布されており、その接着剤１６を介してガラス板１４が固着されている。ガラス板１４は、撮像素子１２よりも適度に大きく且つ適当な厚さを有する矩形の板体からなり、光を透過する材料によって形成されている。支持部材としてのガラス板１４は、紫外線の照射を受けても劣化することのないガラスが好適である。これは、後述するように、接着剤として光硬化性の接着剤を用い、その接着剤を硬化させるために光を照射するためである。また、支持部材の材質としては、ガラス以外のものであってもよく、例えば、光透過性樹脂等を用いることもできる。

このガラス板１４に搭載された撮像素子１２（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）が、そのガラス板１４（１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ）を介して、２個の固定部材２１，２２によってプリズム１１に固定されて取り付けられている。２個の固定部材２１，２２は、本実施例では、同一のものを用いている。しかしながら、固定部材としては、１個の撮像素子１２に対して２個あればよく、後述する他の形態のものを適用できることは勿論のこと、それらの実施例と本実施例とを組み合わせて用いることもできる。

図３は、固定部材２１（２２）の代表的な形態の一例を示すものである。固定部材２１（２２）は、適当な大きさ（幅＝Ｗ、高さ＝Ｈ、長さ＝Ｌ）を有する略直方体をなす板状部材として形成されている。この固定部材２１（２２）の高さ方向の一側には、適当な曲率半径Ｒによって曲面とされた曲面部２３が設けられている。この曲面部２３を形成するための曲率半径Ｒとしては、次の数式（１）に示すような値が好適である。

［数１］
Ｒ＝Ｗ／２ｓｉｎθ ……（１）
ここで、θはあおり角度（°）である。
固定部材２１（２２）の曲面部２３における曲率半径Ｒの具体的な数値の例としては、例えば、次のような数値を用いることができる。なお、固定部材２１（２２）の高さＨと長さＬは、自由に設定することができる。

１．曲率半径Ｒの第１の数値例
あおり角度θを１°とした場合
（i）幅Ｗを４ｍｍにすると、曲率半径Ｒは約１１４ｍｍとなる。
（ii）幅Ｗを３ｍｍにすると、曲率半径Ｒは約８６ｍｍとなる。
（iii）幅Ｗを５ｍｍにすると、曲率半径Ｒは約１４３ｍｍとなる。
２．曲率半径Ｒの第２の数値例
あおり角度θを２°とした場合
（i）幅Ｗを４ｍｍにすると、曲率半径Ｒは約５７ｍｍとなる。
（ii）幅Ｗを３ｍｍにすると、曲率半径Ｒは約４３ｍｍとなる。
（iii）幅Ｗを５ｍｍにすると、曲率半径Ｒは約７２ｍｍとなる。

撮像ユニット１０において、実際に用いられているあおり角度は１〜２°である。従って、固定部材２１（２２）の幅Ｗを３〜５ｍｍに設定すると、その曲率半径Ｒは約４３〜１４３ｍｍとなる。この程度の曲率半径Ｒを用いて固定部材２１（２２）に曲面部２３を設けることが好ましい。なお、本発明は、この実施例の数値のものに限定されるものでないことは勿論である。

固定部材２１（２２）の材質としては、支持部材１４やプリズム１１と同じ膨張係数のものが好ましい。即ち、紫外線の照射を受けても劣化することのないガラスが好適である。また、ガラス以外のものであってもよく、例えば、光透過性樹脂等を用いることもできる。

次に、図４を参照して、プリズム１１と撮像素子１２との接着工程について説明する。図４は、２個の固定部材２１，２２を介してプリズム１１に、撮像素子１２が固定されたガラス板１４を取り付けた状態を示す側面図である。この撮像素子１２の取付形態は、３色の撮像素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに共通するものであるため、それらを代表して、撮像素子１２、ガラス板１４、固定部材２１，２２を用いて説明する。なお、図２と同様に配線基板１５の図示を省略してあるが、プリズム１１との固着は、配線基板１５に撮像素子１２が実装された状態で行われる。

図４において、撮像素子１２は、ＣＭＯＳシールガラス２５で封止されており、そのＣＭＯＳシールガラス２５は、光硬化性接着剤１６を介してガラス板１４に接着されている。そして、ガラス板１４の撮像素子１２が接着されている面と反対側の非接着面１４ａに、一対の固定ガラス２１，２２が光硬化性接着剤２６を介して固着されている。また、固定ガラス２１，２２は、プリズム１１を挟むように両側面１１ｂ及び１１ｃに配置され、それぞれ光硬化性接着剤２７を介して固着されている。

本実施例においては、撮像素子１２を搭載したＣＭＯＳパッケージと、ガラス板１４との接着は、ＣＭＯＳパッケージの封止材であるＣＭＯＳシールガラス２５を介して行うようにしてある。また、各部材間の固着精度を上げるために、接着剤として、硬化収縮率が小さく、短時間で硬化する光硬化性接着剤を使用している。更に、温度変化に強い構成とするため、ガラス板１４及び固定ガラス２１，２２を、プリズム１１と同じ膨張係数又は近い膨張係数の材料で構成している。

本実施例に係る撮像素子ユニット１０は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、撮像素子１２を配線基板１５に実装する。次に、撮像素子１２を封止しているＣＭＯＳシールガラス１２５上に、ガラス板１４を接着する。次いで、図示しない光軸調整治具を用いて、プリズム１１と、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の撮像素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに対応した３枚のガラス板１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと、各撮像素子１２に対して２個ずつ合計６個の固定ガラス２１，２２を保持する。そして、６個の固定ガラス２１，２２の、曲面部２３に所定量の光硬化性接着剤２６を塗布すると共に、その曲面部２３と隣り合う所定の一面に所定量の光硬化性接着剤２７を塗布する。

次に、プリズム１１の６箇所の所定位置に光硬化性接着剤２７を介して６個の固定ガラス２１，２２を接触させる。そして、３組の対をなす固定ガラス２１，２２の曲面部２３に光硬化性接着剤２６を介して対応する３枚の固定ガラス１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを接触させる。次に、光軸調整治具のレンズブロック２９からプリズム１１に向かって、調整用の画像である基準画像を含む光を照射し、その光をプリズム１１内に透過させる。これにより、基準画像を含む光がプリズム１１内でＲ、Ｇ、Ｂの３色に分解され、その３色が対応する３個の撮像素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各受光面１２ａにそれぞれ入射される。このときに入射される光を用いて、プリズム１１に対する３個の撮像素子１２の位置決めがそれぞれ実行される。

プリズム１１と各撮像素子１２との位置決めは、位置決めのために光軸ＬＣ上を進行する光に対する各撮像素子１２の受光面１２ａの水平方向（Ｘ軸）、垂直方向（Ｙ軸）及び前後方向（Ｚ軸）、並びに各軸を中心にした回転方向（α、β、γ）の６軸に対して行う。なお、図４及び後述する図５においては、説明を分かり易くするために、配線基板１５を省略している。また、撮像素子１２の固定位置は、環境試験、機械試験などを通じて変動が生じない信頼性を有する位置であるものとする。

この位置決めは、例えば、次のようにして行われる。レンズユニット２９を通して光を撮像素子ユニット１０に入射させた状態において、撮像素子１２が搭載されたガラス板１４を入射光の光軸ＬＣ方向である前後方向（Ｚ軸）に移動させて受光面１２ａの焦点合わせを行う。これと同時に、ガラス板１４を光軸ＬＣと垂直をなす水平方向（Ｘ軸）及び垂直方向（Ｙ軸）に移動させ、受光面１２ａの中心を光軸ＬＣに一致させる。更に、これと同時に、ガラス板１４を傾斜させて、入射光に含まれている基準画像の全体が受光面１２ａの全体に明確に表示されるようにする。

この位置決めにおいて、図４Ａに示すように、撮像素子１２の受光面１２ａが、撮像素子１２の固定面やガラス板１４の固定面に対して傾斜して設定されていて、光軸ＬＣに対して垂直な面となっていない場合がある。この場合には、レンズユニット２９から供給される基準画像は、受光面１２ａの全体に明確に表示されることなく、歪んだ画像となったり、一部がボケた画像となって表示される。そこで、かかる場合には、撮像素子１２の姿勢を変化させて、受光面１２ａが光軸ＬＣに対して垂直な面となるように調整する必要がある。そのための調整が、あおり調整である。

このあおり調整は、光軸ＬＣに対する受光面１２ａの傾きを調整するものであり、Ｘ軸を中心にした回転方向（α）と、Ｙ軸を中心にした回転方向（β）と、Ｚ軸を中心にした回転方向（γ）とが合体された動きとして行われる。即ち、図４Ａに示す状態から図４Ｂに示す状態に変化させる調整である。

この場合には、光軸ＬＣに対して受光面１２ａが垂直面となるようにガラス板１４を傾け、そのガラス板１４が光軸ＬＣに対して傾いた状態で、プリズム１１を両側から挟むように支持する左右の固定ガラス２１，２２の位置を移動させる。この実施例の場合には、プリズム１１の左側に位置する固定ガラス２１を後退させる一方、右側に位置する固定ガラス２２を前進させる。これにより、プリズム１１の前面１１ａから撮像素子１２の受光面１２ａ中心までの距離（焦点距離）を変えることなく、受光面１２ａの傾斜角度のみを調整して、光軸ＬＣに対して受光面１２ａを垂直に設定することができる。

このようにプリズム１１に対する撮像素子１２のあおり調整が完了したところで、光硬化性接着剤２６及び光硬化性接着剤２７に光を照射し、両光硬化性接着剤２６，２７を硬化させる。なお、光硬化性接着剤２６，２７の塗布工程は、前述したように予め固定ガラス２１，２２に塗布しておくのではなく、あおり調整が完了した後に塗布するようにしてもよい。その場合、曲面部２３に用いる光硬化性接着剤２６は、接着面積を十分確保するために毛細管現象が起こりやすい低粘度で低チクソ性の接着剤を用いることが好ましい。ここで、「チクソ性」とは、その物質を動かしているときは低粘度であるが、静止しているときは高粘度に変化する性質をいう。

この光硬化性接着剤２６，２７が硬化するときに、図８を用いて説明した従来例においては、プリズム２と、その両側面に固定された一対の固定ガラス５，５との間を接着する光硬化性接着剤８の厚さが場所により変化してくさび形になっていた。そのため、光硬化性接着剤８が硬化する際に生ずる収縮量の多少により、光硬化性接着剤８の硬化後に、ガラス板４の姿勢が更に変化し、光軸ＬＣに対する受光面３ａの垂直度が再び失われていた。

これに対して、本願発明では、ガラス板１４に接触する一対の固定ガラス２１，２２の先端を曲面部２３として形成し、一対の固定ガラス２１，２２がガラス板１４に対して線接触する構成とした。これにより、あおり調整によって変化するガラス板１４の姿勢変化を、ガラス板１４に対する一対の固定ガラス２１，２２の線接触の位置の変化として吸収することができ、線接触の位置が変わるだけで、その線接触の状態を維持することができた。

その結果、ガラス板１４と固定ガラス２１，２２が接触する曲面部２３の接触部両側に形成される隙間の容積変化を少なくし、そこに充填される光硬化性接着剤２６の左右の充填量の変化を最小限に抑えることができた。しかも、光硬化性接着剤２６の左右の充填量が異なることになったとしても、硬化時の収縮量は側方の解放側に表れることになる。そのため、光硬化性接着剤２６の充填量の多少による影響を受けることなく、ガラス板１４の傾斜角度を一定に維持することができ、光軸ＬＣに対する受光面１２ａの垂直度を保持することができる。

また、本実施例では、撮像素子１２を配線基板１５に実装させた状態で、撮像素子１２をプリズム１１に固着することができる。そのため、プリズム１１に撮像素子１２を固着させた後に配線基板１５を装着させる従来の手法に比べて、組立工程の手順を削減することができる。更に、接着剤を、固定ガラス２１，２２とガラス板１４との接着面と、固定ガラス２１，２２とプリズム１１との接着面にのみ使用するようにした。そのため、接着剤の使用量を少なくすることができ、これにより、線膨張係数の違いに基づく温度変化によって位置ずれが起きる可能性を少なくすることができる。

なお、本実施例においては、固定ガラス２１，２２とガラス板１４との間、及び、固定ガラス２１，２２とプリズム１１との間は、表面張力を利用した接着がされるようにしている。このため、接着剤の体積を削減させることが可能となり、接着剤硬化時に撮像素子１２とプリズム１１との相対的な位置が変動することを防ぐことができる他、その接着剤の経時変化を抑制することが可能となる。

図２及び図４において、レンズユニット２９からプリズム１１に入射した光は、まず、プリズム１１の緑ブロック１１Ｇによって緑Ｇが分解され、分解された緑色光Ｇは緑チャンネル用の撮像素子１２Ｇの受光面１２ａに結像される。次に、プリズム１１の緑ブロック１１Ｇを通過した光のうち、青Ｂが青ブロック１１Ｂによって分解され、分解された青色光Ｂが青チャンネル用の撮像素子１２Ｂの受光面１２ａに結像される。そして、緑ブロック１１Ｇと青ブロック１１Ｂとを通過した光、つまり赤色光Ｒが、赤ブロック１１Ｒを通して赤チャンネル用の撮像素子１１Ｒの受光面１２ａに結像される。

図５は、前述したあおり調整が必要とされる他の例を示すもので、撮像素子１２自体の受光面１２ａの平行度は出ているが、ガラス板１４に対して傾斜して取り付けられた場合を示している。この実施例におけるプリズム１１と各撮像素子１２との位置決め調整は、図４等を用いて説明した前記実施例と同様であるため、その説明は省略する。この場合には、図５Ａに示す状態から、図５Ｂに示す状態に調整される。

図６Ａ〜Ｆは、ガラス板１４として示した支持部材と接着される固定部材２１，２２の曲面部２３として例示した接触部の形状の他の実施例を示すものである。図６Ａは、接触部の第２の実施例を示すもので、固定部材２１，２２の上部全体を三角形の突部として形成することにより三角突部３１として設けたものである。図６Ｂは、接触部の第３の実施例を示すもので、固定部材２１，２２の上部中央に蒲鉾型の突条を設けることにより円形突条部３２として形成したものである。図６Ｃは、接触部の第４の実施例を示すもので、固定部材２１，２２の上部中央に三角形の突条を設けることにより三角形突条部３３として形成したものである。

図６Ｄは、接触部の第５の実施例を示すもので、固定部材２１，２２の上部中央に、別部材によって形成した三角形の突条を接着剤等を用いて固定し、これにより第２の三角形突条部３４として形成したものである。図６Ｅは、接触部の第６の実施例を示すもので、固定部材２１，２２の上部中央に円柱を接着剤５１を用いて固定し、これにより円形突条部３５として形成したものである。図６Ｆは、接触部の第７の実施例を示すもので、固定部材２１，２２の上部中央に球体を接着剤５２を用いて固定し、これにより球体突部３６として形成したものである。

図６Ａ〜６Ｅにおいては、何れの場合にも、固定部材２１，２２の接触部を支持部材１４に当接させると、支持部材１４の面に対して球体突部３６が線接触により当接される。従って、これらの実施例においても、接触面を曲面部２３とした前記実施例と同様に、接触部を線接触させることによって同様の効果を得ることができ、光軸ＬＣに対する受光面１２ａの垂直度を保持することができる。また、図６Ｆにおいては、固定部材２１，２２の接触部を支持部材１４に当接させると、支持部材１４の面に対して球体突部３６が点接触により当接される。従って、この場合においても、接触部を点接触させることによって同様の効果を得ることができ、光軸ＬＣに対する受光面１２ａの垂直度を保持することができる。

図７は、前述したような構成を有する撮像素子ユニット１０が適用される撮像装置の一実施例を示すビデオカメラ４０の概略構成を表したブロック図である。ビデオカメラ４０は、レンズ装置４１と、撮像ユニット１０と、撮像信号処理部４２と、画像信号処理部４３と、制御部４４と、モニタ４５と、ユーザインタフェース４６等を備えて構成されている。

レンズ装置４１は、凸レンズや凹レンズ等の複数のレンズの組み合わせからなり、フォーカス機能やズーム機能その他の機能を有している。このレンズ装置４１の被写体と反対側に撮像素子ユニット１０が取り付けられている。撮像素子ユニット１０には撮像信号処理部４２が接続され、撮像信号処理部４２には画像信号処理部４３が接続され、画像信号処理部４３にはモニタ４５が接続されている。レンズ装置４１と撮像ユニット１０と撮像信号処理部４２と画像信号処理部４３には制御部４４が接続されており、これらが制御部４４から出力される制御信号によって駆動制御される。

制御部４４にはユーザインタフェース４６が接続されており、ユーザインタフェース４６は、カメラ本体に設けられた接続端子４７と接続されている。この接続端子４７を介して、ビデオカメラ４０が充電器その他の外部装置と接続可能となっている。また、画像信号処理部４３には出力端子４８が接続されており、この出力端子４８を介してテレビジョンやステレオ装置その他の外部装置と接続可能とされている。

前述した実施の形態では、撮像装置としてビデオカメラに適用した例を説明したが、本願発明はビデオカメラに限定されるものではなく、監視カメラ、デジタルカメラ、その他の撮像装置に適用できるものである。更に、前記実施例では、３板式の撮像素子ユニットを例に挙げて説明したが、２板式や４板式等の撮像素子ユニットにも適用できるものである。

また、上述した実施の形態では、温度変化に強い構成とするため、ガラス板１４及び固定ガラス２１，２２を、プリズム１１と同じ材料で構成するようにした。しかしながら、プリズム１１と熱膨張係数が近似した材質であれば、セラミックやチタン等の他の素材を用いるようにしてもよい。更に、前記実施例では、ガラス板１４を介して撮像素子１２とプリズム１１を固定する構成としたが、ガラス板１４の代わりに、撮像素子１２の封止用ガラス材を大きくしたものを使用するようにしてもよい。また、上述した実施の形態では、撮像素子の配線基板への実装を面実装としたが、面実装でなくてもよいことは勿論である。

以上説明したように、本発明によれば、一対の固定部材の、支持部材との接触部を線接触又は点接触させる構成としたため、接着剤が硬化する際に生じる収縮量の変化による影響を受けることなく、所定位置に所定の姿勢で撮像素子を固定することができる。

本発明の撮像素子ユニットの形態の一実施の例を示す斜視図である。 本発明の撮像素子ユニットの形態の一実施の配置例の概略構成を示す説明図である。 本発明の撮像素子ユニットに係る固定部材の一実施の形態の例を示す斜視図である。 本発明の撮像素子ユニットの形態の光軸調整の第１の実施の例を示す説明図である。 本発明の撮像素子ユニットの形態の光軸調整の第２の実施の例を示す説明図である。 本発明の撮像素子ユニットに係る固定部材の接触部の形態の例を示すもので、図６Ａは三角突部、図６Ｂは円形突条部、図６Ｃは三角形突条部、図６Ｄは第２の三角形突条部、図６Ｅは円形突条部、図６Ｆは球体突部、のそれぞれ説明図である。 本発明の撮像素子ユニットを備えた撮像装置の一実施の形態の概略構成を示すブロック説明図である。 従来の撮像素子ユニットによる光軸調整の例を示す説明図である。

符号の説明

１０…撮像素子ユニット、 １１…プリズム、 １１Ｒ…赤ブロック、 １１Ｇ…緑ブロック、 １１Ｂ…青ブロック、 １２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…撮像素子、 １２ａ…受光面、 １４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…ガラス板（支持部材）、 １５，１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ…配線基板、 ２１，２２…固定ガラス（固定部材）、 ２３…曲面部（接触部）、 ２６，２７…光硬化性接着剤、 ２９…レンズブロック、 ３１…三角突部（接触部）、 ３２…円形突条部（接触部）、 ３３…三角形突条部（接触部）、 ３４…第２の三角形突条部（接触部）、 ３５…円形突条部（接触部）、 ３６…球体突部（接触部）、 ４０…ビデオカメラ（撮像装置）

Claims (7)

1. レンズを通して入射された光を少なくとも２色に分解して出力するプリズムと、
   前記プリズムで分解されて出力された光を撮像信号に変換して出力する撮像素子と、
   前記撮像素子が搭載された支持部材と、
   前記プリズムに接着剤で固定されると共に前記支持部材を接着剤で固定する一対の固定部材と、を備え、
   前記一対の固定部材の、前記支持部材との接触部を線接触又は点接触させた
   撮像素子ユニット。
2. 前記接着剤は、光硬化性接着剤を用いた
   請求項１記載の撮像素子ユニット。
3. 前記支持部材と前記一対の固定部材は、前記光硬化性接着剤を硬化させるための光を透過させるガラス又は光透過性樹脂で形成した
   請求項２記載の撮像素子ユニット。
   撮像装置。
4. 前記一対の固定部材の、前記支持部材と接触する部分は、次式の関係を有する曲率半径による曲面として形成した
   Ｒ＝Ｗ／２ｓｉｎθ
   請求項１記載の撮像素子ユニット。
   ここで、Ｒは接触面の曲率半径（mm）、Ｗは固定部材の幅（mm）、sinθは光軸ＬＣに対する撮像素子のあおり角度（°）。
5. 前記一対の固定部材の、前記支持部材と接触する部分は、三角形状に突出する突条部として形成した
   請求項１記載の撮像素子ユニット。
6. 前記一対の固定部材の、前記支持部材と接触する部分は、円形の突条部又は球体として形成した
   請求項１記載の撮像素子ユニット。
7. レンズを通して入射した光を少なくとも２色に分解して出力するプリズムと、
   前記プリズムで分解されて出力された光を撮像信号に変換して出力する撮像素子と、
   前記撮像素子が搭載された支持部材と、
   前記プリズムに接着剤で固定されると共に前記支持部材を接着剤で固定する一対の固定部材と、を設けた撮像素子ユニットを備え、
   前記撮像素子ユニットは、
   前記一対の固定部材の、前記支持部材との接触部を線接触又は点接触させた
   撮像装置。

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