JP3642177B2 - 固体撮像素子貼付け方法及び貼付け装置 - Google Patents

固体撮像素子貼付け方法及び貼付け装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョンカメラ等における固体撮像素子(以下、代表例としてCCDで説明する)の貼付け方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、テレビジョンカメラ等の放送/業務用カメラのほとんどが色分解プリズムを用いて光を赤,緑,青の3原色に分解してそれぞれのCCDに結像させる分光光学系を採用している。このような分光光学系では、3個のCCDの6軸(X,Y,Z,θx,θy,θz)相対位置を精度よく色分解プリズムに位置決めして接着固定する必要があるため、CCDの貼付け作業は困難かつ多大な工数を要していた。
【0003】
以下、図3と図4を用いて、従来の固体撮像素子貼り付け装置について説明する。図3は従来の固体撮像素子貼り付け装置の正面図、図4はその全体図である。
【0004】
図3に示すように、固体撮像素子貼り付け装置は、CCD101と、色分解プリズム102と、ガラスピース103と、ホルダー104とマニピュレータ105で構成される。
【0005】
CCD101は、ホルダー104に着脱可能に保持され、マニピュレータ105がホルダー104を移動させることにより、3個のCCD101の位置合わせを行う。位置合わせは、第一ステップとしてトラッキング調整を、第2ステップとしてレジストレーション調整を行う。
【0006】
トラッキング調整では、チャート106の撮像画像をマスターレンズ107と色分解プリズム102を介して3個のCCD101に取り込み、それぞれCCD101を光軸方向に移動させてCCDが取り込む濃淡のピーク検出によりθx(Xあおり),θy(Yあおり),Z(光軸方向)の調整を行う。
【0007】
この状態で、CCD101と色分解プリズム102の位置合わせが完了すると、接着剤を塗布したガラスピース103を図3に示すようにCCD101と色分解プリズム102とに接合するように、ピンセット等を用いて設置する。CCD101と色分解プリズム102との接着精度を安定に維持するためは、少なくともガラスピース103を、図3に示すように2カ所に設置する必要がある。このとき、ガラスピース103に加わる力は図示矢印の重力のみで、下部に設置したガラスピース103は接着剤の張力によりこの状態を保持している。
【0008】
その後、レジストレーション調整として、3個のCCD101が取り込む画像の相対位置合わせを行うため、X,Y,θz(Zあおり)の調整を行い、接着剤を硬化させてCCD101と色分解プリズム102を固定する。
【0009】
このような従来の装置では、ガラスピース103とCCD101、ガラスピース103と色分解プリズム102の接着を安定化させる力が作用しないので、接着層が不均一で硬化時の位置ずれを引き起こす可能性が大であった。
【0010】
また、ガラスピース103を手で設置するのは作業性が悪いばかりでなく、自動作業が連続できないため工数増の要因となっていた。これに対して、ガラスピース103を自動機で設置することも考えられるが、図4に示すように限られたスペースに位置決め、精度確認等の多くの機能を持たせる固体撮像素子貼り付け装置では、ガラスピース103を自動搬送する機構を加えることはきわめて困難であった。
【0011】
また、位置合わせのときにトラッキング調整をした後、ガラスピース103を設置する作業が入るのでトラッキング状態がずれる可能性があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の固体撮像素子貼り付け装置では、接着層を安定化させる力が作用しない状態で接着剤を硬化させるので、接着層が不均一で位置ずれを引き起こすという問題があった。
【0013】
また、トラッキング調整をした後にガラスピースを手で設置するのは作業性が悪く、工数が増加するという問題があった。
【0014】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、接着層を安定化させる力を設けるとともに、作業性のよい固体撮像素子貼付け装置及び貼付け方法を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、固体撮像素子の両側面に接着剤を介して接合部材を当接し、前記接合部材を接着剤を介してプリズムに当接することにより前記固体撮像素子を前記プリズムに貼付ける固体撮像素子貼付け方法であって、前記固体撮像素子と前記接合部材とを保持するとともに前記接合部材を前記固体撮像素子側へ押圧する第1の押圧手段と前記接合部材を前記プリズム側へ押圧する第2の押圧手段とを設けたホルダーと、前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置調整を行うマニピュレータとを設け、前記第1の押圧手段によって前記接合部材を前記固体撮像素子側に押圧するとともに、前記第2の押圧手段により前記接合部材を前記プリズム側に押圧して当接させ、かつ前記押圧状態を保持したままで前記マニピュレータによって前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置を調節した後に、前記接着剤を硬化させて前記固体撮像素子と前記プリズムとを固定するものである。
【0016】
このような特徴を有する本発明によれば、接着層が均一で硬化時の位置ずれを低減することができるとともに、作業性が向上する。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、固体撮像素子の両側面に接着剤を介して接合部材を当接し、前記接合部材を接着剤を介してプリズムに当接することにより前記固体撮像素子を前記プリズムに貼付ける固体撮像素子貼付け方法であって、前記固体撮像素子と前記接合部材とを保持するとともに前記接合部材を前記固体撮像素子側へ押圧する第1の押圧手段と前記接合部材を前記プリズム側へ押圧する第2の押圧手段とを設けたホルダーと、前記固体撮像素子と前記色分解プリズムとの位置調整を行うマニピュレータとを設け、前記第1の押圧手段によって前記接合部材を前記固体撮像素子側に押圧するとともに、前記第2の押圧手段により前記接合部材を前記プリズム側に押圧して当接させ、かつ前記押圧状態を保持したままで前記マニピュレータによって前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置を調節した後に、前記接着剤を硬化させて前記固体撮像素子と前記プリズムとを固定するものであり、第1の押圧手段が前記接合部材を前記固体撮像素子側へ押圧し、第2の押圧手段が前記接合部材をプリズム側に押圧するので、両接着層を均一化するとともに接着を安定化させるという作用を有する。また、前記ホルダーが前記固体撮像素子と前記接合部材とを一体的に保持する構成としたので、位置決めを行う前に前記接合部材を設置できるという作用を有する。
【0019】
以下、本発明の実施の形態について、図1と図2を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態による固体撮像素子貼り付け装置の正面図、図2はその全体図である。
【0020】
図1に示すように、本発明の固体撮像素子貼り付け装置は、固体撮像素子と、プリズム2と、接合部材とホルダー4とマニピュレータ5とで構成する。固体撮像素子としてはCCD1が一般的で、接合部材3としては四角柱形状のガラスピースを使用する。特にガラスピースは、紫外線硬化型の接着剤を用いる場合に光が通過するという点で好ましい。ホルダー4はマニピュレータ5に対して着脱可能に構成する。ホルダー4には、CCD保持部4aと、第1の押圧手段としての押圧アーム4bと、第2の押圧手段としての押圧ピン4cを構成する。CCD保持部4aはCCD1を着脱可能に保持し、押圧アーム4bは接合部材3をCCD1との接合面側へ押圧する機能を、押圧ピン4cは接合部材3をプリズム2との接合面側へ押圧する機能を有している。
【0021】
本発明の実施の形態では、図2に示すような分光光学系に適用しており、固体撮像素子貼り付け装置をR,G,Bch用に3セット配置する。また、精度の高い位置決めを行うためにCCD位置決め調整チャート6、マスターレンズ7、演算部8を設置する。演算部は、各CCD、各マニピュレータ5との間で信号伝達を行う。
【0022】
次に貼り付け動作について説明する。
ホルダー4をマニピュレータ5から取り外した状態で、CCD1をホルダー4のCCD保持部4aに装着する。次に、接着剤を塗布した2個の接合部材3を図1に示すようにCCD1を挟み込む形でホルダー4に装着する。接着剤は粘度の低い紫外線硬化型を用い、未硬化の状態である。このとき、接合部材3とCCD1は押圧アーム4bにより一定の力F2が作用するが、Z方向の力F1は作用していない。この状態でCCD1と接合部材3を一体的に保持したホルダー4をマニピュレータ5に固定する。
【0023】
次に、CCD1はマニピュレータ5によりプリズム2の出射面の近傍まで移動して待機する。この状態から、マニピュレータ5をZ方向に一定の微小ステップで移動させ、CCD位置決めチャート6を撮像した複数の画像を演算部8が記憶する。これらの画像について、画像の中心位置,4隅で濃淡のピークを検出して所定の位置までの移動距離と回転角度を計算する。演算部8はこの信号をマニピュレータ5に送信し、マニピュレータ5はこの信号に基づきCCD1を所定の位置に移動させた後、精度よく保持する。
【0024】
このときのZ方向の動きについて説明すると、接合部材3がプリズム2に接触すると、これ以上接合部材3は動くことなく押圧ピン4cがこの動きを吸収する。次に、接合部材3とプリズム2が動くことなく、CCD1のみがZ方向に移動する。CCD1が最終的な所定の位置に位置決めされると、接合部材3とプリズム2とは押圧ピン4cによりほぼ一定の力F1が作用した状態が維持される。この状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させ、CCD1とプリズム2とを固定する。
【0025】
これをR,G,Bの各チャンネルについて同様に行う。
以上のように、接合部材3とプリズム2を押しつける力F1および接合部材3とCCD1を押しつける力F2が作用した状態で接着剤を硬化させるので、接着層を均一化するとともに、硬化時の位置ずれを低減することができる。押圧アーム4bと押圧ピン4cの押圧力を適切に設定すれば、接着硬化時の押圧力の最適化を図ることができる。
【0026】
また、従来のようにCCD1を位置決めしてから接合部材3を設置するのではなく、ホルダー4を装置から取り外した状態で接合部材3を設置するので、作業性が向上する。
【0027】
なお、以上の説明では、CCD1を保持したホルダー4をマニピュレータ5で移動させたが、CCD1を固定してプリズム2をマニピュレータ5で移動させる場合でも同様に実施可能である。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、接着硬化時に接着面を安定化させる力を作用させるので、接着層の均一化を図るとともに接着剤硬化時の位置ずれが低減でき、精度の高い貼付けが実現できる。
【0029】
また、ホルダーにCCDとガラスピースを一体的に保持する構成としたので、作業性が良く組立時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による固体撮像素子貼り付け装置の正面図
【図2】本発明の一実施の形態による固体撮像素子貼り付け装置の全体図
【図3】従来の固体撮像素子貼り付け装置の正面図
【図4】従来の固体撮像素子貼り付け装置の全体図
【符号の説明】
1 CCD
2 プリズム
3 接合部材
4 ホルダー
5 マニピュレータ

Claims (5)

  1. 固体撮像素子の両側面に接着剤を介して接合部材を当接し、前記接合部材を接着剤を介してプリズムに当接することにより前記固体撮像素子を前記プリズムに貼付ける固体撮像素子貼付け方法であって、
    前記固体撮像素子と前記接合部材とを保持するとともに前記接合部材を前記固体撮像素子側へ押圧する第1の押圧手段と前記接合部材を前記プリズム側へ押圧する第2の押圧手段とを設けたホルダーと、
    前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置調整を行うマニピュレータとを設け、
    前記第1の押圧手段によって前記接合部材を前記固体撮像素子側に押圧するとともに、前記第2の押圧手段により前記接合部材を前記プリズム側に押圧して当接させ、かつ前記押圧状態を保持したままで前記マニピュレータによって前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置を調節した後に、前記接着剤を硬化させて前記固体撮像素子と前記プリズムとを固定することを特徴とする固体撮像素子貼付け方法。
  2. 接合部材をガラス材で形成し、かつ接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子貼付け方法。
  3. 固体撮像素子の両側面に接着剤を介して接合部材を当接し、前記接合部材を接着剤を介してプリズムに当接することにより前記固体撮像素子を前記プリズムに貼付ける固体撮像素子貼付け装置であって、
    前記固体撮像素子と前記接合部材とを保持するとともに前記接合部材を前記固体撮像素子側へ押圧する第1の押圧手段と前記接合部材を前記プリズム側へ押圧する第2の押圧手段とを設けたホルダーと、
    前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置調整を行うマニピュレータとを設け、
    前記第1の押圧手段によって前記接合部材を前記固体撮像素子側に押圧するとともに、前記第2の押圧手段により前記接合部材を前記プリズム側に押圧して当接させ、かつ前記押圧状態を保持したままで前記マニピュレータによって前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置を調節した後に、前記接着剤を硬化させて前記固体撮像素子と前記プリズムとを固定することを特徴とする固体撮像素子貼付け装置。
  4. 固体撮像素子の両側面に接着剤を介して接合部材を当接して保持するとともに前記接合部材を前記固体撮像素子側へ第1の押圧手段によって押圧する第1押圧ステップと、
    前記接合部材を接着剤を介してプリズムに当接し第2の押圧手段によって押圧する第2押圧ステップと、
    前記第1押圧ステップおよび前記第2押圧ステップによる押圧状態を維持したままでマニピュレータによって前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置調整を行う調整ステップと、
    前記接着剤を硬化させて前記固体撮像素子と前記プリズムとを固定する固定ステップとを有する固体撮像素子貼付け方法。
  5. 固体撮像素子の両側面に接着剤を介して接合部材を当接させて保持するとともに前記接合部材を前記固体撮像素子側へ押圧する第1の押圧手段と、
    前記接合部材を接着剤を介してプリズムに当接させて押圧する第2の押圧手段と、
    前記第1の押圧手段および前記第2の押圧手段による押圧状態を維持したままで前記固体撮像素子と前記プリズムとの位置調整を行うマニピュレータとを有し、
    位置調整の後に前記接着剤を硬化させて前記固体撮像素子と前記プリズムとを固定する固体撮像素子貼付け装置。
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